Brevet FR3003474A1 — publié le 20140926

Structure de renfort pour planche de glisse L'invention concerne une planche de glisse pour la pratique des sports d'hiver. En particulier, l'invention concerne une planche de glisse comportant une structure composite. L'invention est particulièrement adaptée à la fabrication de skis de fond mais peut également être utilisée pour la fabrication de snowboard surf des neiges ou de tout autre engin de glisse. Il est connu dans le domaine des sports de glisse sur neige de construire les planches de glisse en utilisant une structure composite. Une structure composite typique pour une planche de glisse comporte un sous-ensemble supérieur, un sous-ensemble inférieur et un noyau intercalaire. Fonctionnellement, le sous-ensemble inférieur est entre autre chargé des fonctions de glisse et d'accroche sur neige, tandis que le sous-ensemble supérieur constitue le dessus du ski. Il est également connu d'équiper chacun des sous-ensembles supérieur et inférieur d'éléments de renfort. Ces éléments de renfort supérieur et inférieur sont des composants mécaniques très importants de la planche de glisse, car les caractéristiques mécaniques de la planche de glisse sont principalement influencées par les caractéristiques mécaniques des renforts. Le noyau a, quant à lui, principalement une fonction intercalaire, il maintient la distance entre le renfort inférieur et le renfort supérieur. L'ensemble constitué par les éléments de renfort supérieur et inférieur constitue une poutre déformable. La skiabilité, le comportement de la planche de glisse sur la neige est, bien entendu, dépendant du poids de celle-ci mais surtout de son comportement en flexion et, dans une moindre mesure, en torsion. C'est pourquoi le concepteur de planches de glisse apportera un soin particulier à la courbe de raideur. En règle générale, le renfort supérieur comprend au moins deux couches distinctes, une première couche, dite couche toute longueur, qui s'étend longitudinalement sur plus de 80% de la longueur de la planche de glisse, de préférence sur toute la longueur de celle-ci et d'une deuxième couche qui n'est longitudinalement présente que dans la portion centrale de la planche. Les deux couches sont la plupart du temps constituées par une structure fibreuse (par exemple fibres de verre, fibres de carbone,....). chacune des couches à une épaisseur comprise entre 0,3 et 0,5 mm. Le renfort inférieur peut lui aussi être constitué de plusieurs couches de longueurs différentes. Un inconvénient de ce type de construction est lié au poids non négligeable des couches de fibres imprégnées de résine. Lorsqu'on dispose de plusieurs couches de renfort, le poids de la planche de glisse augmente d'autant plus. Un autre inconvénient des méthodes connues de conceptions des planches de glisse concerne les zones de transition, notamment aux abords des extrémités de la couche de petite longueur. En effet, dans ces zones, l'épaisseur du renfort varie brutalement, la hauteur du saut étant égale à l'épaisseur de la deuxième couche, c'est-à-dire entre 0,3 et 0,5 mm. Par conséquent, ces zones de transition constituent des changements non-progressifs de la raideur du ski. Il en résulte une courbe de raideur qui présente des variations brutales de courbure. L'objectif de l'invention est d'améliorer la construction des planches de glisse en optimisant la construction des éléments de renforts. Notamment, l'objectif de l'invention est d'améliorer le ratio rigidité/poids des éléments de renfort placés au dessus ou au dessous du noyau d'une planche de glisse. D'autre part, l'objectif de l'invention est d'améliorer la progressivité de la courbe de flexion d'une planche de glisse. L'objectif de l'invention est atteint par la fourniture d'une planche de glisse comportant un sous-ensemble supérieur, un sous-ensemble inférieur et un noyau intercalaire, lesdits sous- ensembles supérieur, respectivement inférieur, comportent au moins un élément de renfort supérieur, respectivement inférieur, lesdits éléments de renfort supérieur et inférieur s'étendant sur au moins la majeure partie de la longueur de la planche de glisse, l'un au moins des éléments de renfort inférieur ou supérieur étant constitué d'au moins deux couches, caractérisée en ce que sur au moins une portion longitudinale du ski, l'une des couches a une épaisseur inférieure à 0,2 mm et un module de traction supérieur à 25 GPa. L'objectif de l'invention est également atteint par la fourniture d'une planche de glisse qui comprend les caractéristiques du paragraphe précédent associées à toute combinaison techniquement acceptable des caractéristiques suivantes: - un au moins des éléments de renfort inférieur ou supérieur est constitué d'une pluralité de couches d'épaisseur inférieure à 0,2 mm; ladite pluralité de couches comprend des couches de longueur différentes; - un au moins des éléments de renfort comprend une structure étagée dont l'épaisseur varie par saut de hauteur inférieure à 0,2 mm; - chacune des couches de la pluralité de couches comprend des fibres orientées selon une direction et en ce qu'au moins deux des couches de ladite pluralité de couches comprend des fibres orientées selon des directions différentes; au moins deux couches de ladite pluralité de couches sont de nature différente; l'un au moins des éléments de renfort supérieur ou inférieur comprend au moins une extension latérale plaquée contre un des chant latéraux du noyau, cette extension pouvant recouvrir partiellement ou totalement tout le ou les chants latéraux du noyau; la planche de glisse a un poids inférieur à 600 gr; la planche de glisse a une largeur inférieur à 50 mm. Avantageusement, la construction de la planche de glisse selon l'invention permet d'avoir une gestion très progressive des zones de transitions des éléments de renforts supérieurs et inférieurs pour améliorer l'homogénéité et le comportement de la planche de glisse, et ceci sans rajouter trop de poids sur les extrémité du ski. Ainsi la nouvelle construction permet ajustement plus précis de la raideur de la planche de glisse. D'autre part, grâce à la l'invention, il est possible d'augmenter le nombre de couches constituant l'élément de renfort inférieur et/ou supérieur sans en augmenter le poids. Enfin, l'invention permet la réalisation d'élément de renfort en 3 dimensions dont les contours sont progressifs. De préférence les couches minces sont réalisées avec des fibres de carbone. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit associée au dessin dans lequel: - les figures 1, 2 et 3 décrivent un premier mode de réalisation de l'invention, - les figures 4 et 5 décrivent un deuxième mode de réalisation de l'invention et - la figure 6 décrit un troisième mode de réalisation de l'invention. Les figures 1 et 2 décrivent une planche de glisse selon un premier mode de réalisation de l'invention. Dans ce premier mode de réalisation, il s'agit d'un ski 1. Ce dernier prend la forme d'une poutre allongée principalement appelée à se déformer en flexion. Le ski 1 présente une épaisseur qui varie au long de sa longueur, plus fin à l'avant et à l'arrière, plus épais au centre. La figure 2 montre une vue en coupe transversale de la figure 1. Le ski comporte un sous- ensemble supérieur, un sous-ensemble inférieur et un noyau intercalaire. Le ski décrit aux figures 1 et 2 est un ski de fond. L'invention s'applique particulièrement aux skis utilisés dans cette pratique et notamment aux skis utilisés dans la compétition en ski de fond. Cependant, l'invention n'est nullement limitée à ce type de pratique. En effet, les planches de glisse prévues pour la pratique du ski alpin, le ski de randonnée, ou le snowboard prennent pareillement la forme d'une poutre allongée. Le sous-ensemble inférieur 2 comprend une semelle de glisse 3 et un élément de renfort inférieur 4. Le sous-ensemble supérieur 5 comprend un élément de renfort supérieur 6 et un dessus 7. Entre les sous-ensemble supérieur et inférieur est intercalé le noyau 8. Le ski selon le premier mode de réalisation de l'invention présente une largeur inférieure à 50 mm. La semelle de glisse 3 comprend un ou plusieurs matériaux ayant de bonnes propriétés de glisse sur neige et elle est éventuellement bordée par des carres. La semelle ne joue pas un rôle important dans la structure mécanique de la planche de glisse en raison d'un module d'élasticité relativement faible. Sur la semelle 3 se trouve l'élément de renfort inférieur 4 qui constitue l'élément de structure mécanique de la partie inférieure de la planche. Dans le cadre de l'invention, cet élément de renfort comprend plusieurs couches distinctes. Les différentes couches sont distinctes dans la mesure où elles sont de nature, de longueur, de largeur, d'épaisseur, ou d'orientations différentes. Les matériaux utilisés sont des matériaux composites, comportant une armure de fibres noyées dans une résine thermoplastique ou thermodurcissable. Le module de Young dans la direction longitudinale des matériaux constituant les couches est supérieur à 25 GPa. La figure 3 décrit schématiquement les éléments de la structure mécanique du ski de la figure 1. Le noyau 8 est pris en sandwich entre les éléments de renforts supérieur 6 et inférieur 4, lesquels sont constitués, entre autre, de différentes couches minces. Chacune des couches minces a une épaisseur inférieure à 0,2 mm, de préférence inférieure à 0,15 mm. Le noyau 8 présente une variation progressive de son épaisseur. Les éléments de renfort inférieurs 4 et supérieur 6 présente également une variation progressive de leur épaisseur. Dans la portion centrale du ski, l'élément de renfort supérieur à une épaisseur comprise entre 0,2 et 1 mm tandis qu'aux extrémités, cette épaisseur est inférieur à 0,2 mm et peut même descendre jusqu'à 0.05 mm. Entre la portion centrale et les extrémités, la variation d'épaisseur ne se fait que par une pluralité de saut, chacun de ces sauts ayant une hauteur inférieure à 0,2 mm. La construction des éléments de renfort par superposition de couches minces permet de réaliser des renforts en 3 dimensions avec des variations très progressives d'épaisseur. Dans le mode de réalisation présenté ici à titre d'exemple, chacun des éléments de renfort supérieur et inférieur comprennent 5 couches minces de longueur différente. Cet assemblage de couches pour le renfort supérieur ou le renfort inférieur doit être comparé avec un assemblage connu de l'art antérieur décrit dans l'introduction de cette demande où l'élément de renfort supérieur, ou de renfort inférieur est constitué par l'assemblage d'une première couche toute longueur et d'une couche couvrant la zone centrale de la planche de glisse, chacune de ses couches ayant un épaisseur supérieure à 0,3 mm Si on construit des planches de glisses dont, mis à part la composition des éléments de renforts, la plupart des caractéristiques sont identiques. Notamment, des skis dont les dimensions extérieures, les matériaux du noyau, de la semelle et des couches de dessus sont les mêmes. De plus les éléments de renforts sont dimensionnés pour avoir la même rigidité quelque soit leur construction de façon à avoir un ski de comportement identique. Il s'avère alors que le poids des éléments de renfort réalisés conformément à l'invention et comportant 5 couches minces est de 5 %, voire 20 %, plus léger que le poids des éléments de renfort de l'art antérieur, et ce à rigidité équivalente. En fait, l'utilisation de couches minces permet d'optimiser le placement des fibres la où elles sont vraiment nécessaires. De plus l'utilisation de couches minces permet de diminuer, d'une manière non négligeable, l'utilisation de résine. Or, la résine qui n'a pas, en soit de rigidité longitudinale compte pour beaucoup dans le poids de l'élément de renfort. Le ski selon le premier mode de réalisation de l'invention à un poids inférieur à 600 g. Les figures 4 et 5 décrivent un élément de renfort 9 selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Conformément à l'invention, cet élément comprend une pluralité de couches minces. La première couche 91 est une nappe de fibres de verre unidirectionnelles orientées dans le sens longitudinal du ski ayant une longueur L1 sensiblement égale à la longueur de la planche de glisse. Cette couche à un grammage entre 100 et 200 g/m2. On obtient de bons résultats avec une 30 couche de grammage d'environ 150 g/m2. Les autres couches 92-96 sont des couches minces d'épaisseur comprises entre 0,05 et 0,15 mm et ayant un grammage compris entre 50 et 100 g/m2. Chacune de ces couches minces à une longueur correspondant à une portion seulement de la longueur totale de la planche de glisse, cette proportion allant en se diminuant. Dans l'exemple décrit, la couche 92 à une longueur L2 35 correspondant à un pourcentage compris entre 70 et 90% de la longueur L1 de la couche 91. De même, les couches 93, 94, 95 et 96 ont une longueur L3, respectivement L4, L5 et L6 correspondant à un pourcentage compris entre 60 et 80%, respectivement 50-70%, 40-60% et 3050% de la longueur L1. La réalisation de cet élément de renfort en combinant une couche fibre de verre et une pluralité de couches minces qui peuvent par exemple être réalisées en fibres de carbone permet de combiner les avantages de la fibres de verre en terme de comportement sans en subir les inconvénients, notamment en termes de poids et d'épaisseur. Avantageusement, on peut choisir pour chacune des couches minces superposées une orientations des fibres différentes. On peut également choisir d'associer des couches de fibres unidirectionnelles avec des couches de fibres tissées. Par exemple dans l'élément de renfort 9 décrit à la figure 5, dans la première couche 91, les fibres sont longitudinales. Il en est de même dans la couche de plus faible longueur 96 et dans la couche 92. Les couches intermédiaires 93 à 96 sont elles orientées selon des directions différentes: +/-15° pour la couche 95 (fibres tissées), 90° pour la couche 94 et +/-45° pour la couche 93 (fibres tissées). Un tel renfort garanti une rigidité en flexion longitudinale optimale, mais également une bonne rigidité en torsion du fait de la présence des fibres orientées dans des directions non longitudinales. Dans le cadre de l'invention, les couches minces sont de préférence réalisées avec des fibres de carbone dont le module d'Young longitudinal est supérieur à 100 GPa. Cependant d'autres matériaux peuvent être utilisés tels que aramide, kevlar. Dans le troisième mode de réalisation de l'invention représenté à la figure 6, l'élément de renfort supérieur 6 est non seulement disposé sur la face supérieur du noyau 8, mais également sur les chants latéraux 81 de celui-ci. Conformément à l'invention, l'élément de renfort supérieur comprend plusieurs couches, dont l'une au moins comprend des extensions latérales 61 qui sont placées sensiblement verticalement entre les chants latéraux 81 du noyau 8 et les portions descendantes 71 du dessus 7. Les extensions latérales 61 de l'élément de renfort supérieur 6 pourront ou non descendre jusqu'à l'élément de renfort inférieur 4 de manière à recouvrir partiellement ou entièrement les chants latéraux du noyau. D'autre part, on peut envisager que les extensions latérales 61 de l'élément de renfort supérieur 6 ne soit présents que dans une portion seulement du ski pris dans sa longueur, notamment, dans la portion centrale uniquement. Enfin, l'extension latérale pourra être disposée que d'un coté seulement. On obtient alors un ski non symétrique et par conséquent une paire de ski dont les deux skis droite et gauche ne sont pas identiques. Grace aux extensions latérales, les éléments de renfort sont tridimensionnels car ils comportent une partie principale essentiellement horizontale associée à des extensions latérales sensiblement verticales. Ceci à pour effet d'augmenter la rigidité du ski sans en augmenter le poids. Dans un mode de réalisation alternatif non représenté, l'élément de renfort inférieur 4 comprend des extensions latérales plaquées contre les chants latéraux 81 du noyau 8 et qui remontent en direction de la surface supérieure du ski. Le demande ne se limite pas aux quelques modes de réalisation décrits ici à titre d'exemples mais vise à protéger toute réalisation similaire. REVENDICATIONS1. Planche de glisse (1) comportant un sous-ensemble supérieur (5), un sous-ensemble inférieur (2) et un noyau intercalaire (8), lesdits sous-ensembles supérieur, respectivement inférieur, comportent au moins un élément de renfort supérieur (6), respectivement inférieur (4), lesdits éléments de renfort supérieur (6) et inférieur (4) s'étendant sur au moins la majeure partie de la longueur de la planche de glisse, l'un au moins des éléments de renfort inférieur (4) ou supérieur (6) étant constitué d'au moins deux couches, caractérisée en ce que sur au moins une portion longitudinale de la planche de glisse (1), l'une, au moins, des couches a une épaisseur inférieure à 0,2 mm et un module de traction supérieur à 25 GPa. 2. Planche de glisse (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'un au moins des éléments de renfort inférieur (4) ou supérieur (6) est constitué d'une pluralité de couches d'épaisseur inférieure à 0,2 mm. 3. Planche de glisse (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que ladite pluralité de couches comprend des couches de longueur différentes. 4. Planche de glisse (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l'un au moins des éléments de renfort (4, 6) comprend une structure étagée dont l'épaisseur varie par saut de hauteur inférieure à 0,2 mm. 5. Planche de glisse (1) selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que chacune des couches de la pluralité de couches comprend des fibres orientées selon une direction et en ce qu'au moins deux des couches de ladite pluralité de couches comprend des fibres orientées selon des directions différentes. 6. Planche de glisse (1) selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que au moins deux couches de ladite pluralité de couches sont de nature différente. 7. Planche de glisse selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que l'un au moins des éléments de renfort supérieur (6) ou inférieur (4) comprend une extension latérale plaquée contre un des chant latéraux du noyau.