Brevet FR3026015A1 — publié le 20160325

Arrière-plan de l'invention La présente invention concerne une raquette pour jeu de balles, et plus particulièrement une raquette de tennis. Les premières raquettes, notamment de tennis, étaient réalisées en bois. Dans les années 1930, les nouvelles colles pour bois permettaient de fabriquer des raquettes en lamellé-collé avec plusieurs essences différentes de bois, telles que le frêne, le noyer, le hêtre ou encore l'érable, afin d'obtenir de meilleures propriétés mécaniques et un meilleur équilibre entre puissance et contrôle de balle. L'apparition des fibres synthétiques, dans les années 1980, a permis de remplacer le bois et de fabriquer des raquettes à la fois légères et résistantes. En particulier, le cadre des raquettes fabriquées à base de matériaux composites, telles que les fibres de carbone ou de verre imprégnées d'une matrice, sont conçus autour d'une vessie gonflée permettant d'appliquer aux matériaux composites une pression adéquate lors de la réticulation de la matrice. De telles raquettes présentent ainsi un cadre évidé. Cependant, les raquettes en matériaux composites ne sont pas totalement satisfaisantes en termes de vibrations, et plus particulièrement 20 en terme d'absorption des vibrations, ce qui peut conduire à un manque de confort pour l'utilisateur, voire même à des douleurs. Le document FR 2 974 307 décrit une raquette de tennis comprenant un cadre en bois. En particulier, le cadre comprend un lamellé-collé de différentes essences de bois permettant d'obtenir, en 25 section, un centre de masse distinct du centre géométrique. Cependant, une telle raquette reste difficile à fabriquer, et donc est plus couteuse que les raquettes traditionnelles en matériaux composites. Par ailleurs, une telle raquette perd le bénéfice des propriétés mécaniques des raquettes en matériaux composites. 30 Objet et résumé de l'invention La présente invention vise à résoudre les différents problèmes techniques énoncés précédemment. En particulier, la présente invention vise à proposer une raquette pouvant être fabriquée facilement et 35 permettant d'obtenir des performances mécaniques améliorées, notamment dans l'absorption des vibrations. Ainsi, selon un aspect, il est proposé une raquette pour jeu de balles, notamment de tennis, comprenant un cadre avec une tête délimitant une surface de frappe de la balle, par exemple une surface cordée formant un tamis, et un manche monté dans le prolongement de la tête à l'extérieur de la surface de frappe de la balle. Le cadre comprend : - une âme comportant au moins deux couches en bois, de préférence au moins sept couches en bois ; et - au moins une couche en matériau composite disposée autour de ladite âme, par exemple enroulée autour de ladite âme. La couche en matériau composite forme notamment une gaine pour l'âme en bois. La couche en matériau composite correspond au cadre des raquettes en matériaux composites de l'art antérieur, sauf qu'elle est appliquée sur une âme comportant du bois, et non sur une vessie. La couche en matériau composite présente donc la même forme que le cadre de la raquette. L'utilisation d'une âme en bois permet d'éviter l'utilisation d'une vessie pour la fabrication de la raquette. En effet, la raquette obtenue selon l'invention, bien que présentant une gaine en matériaux composites du type fibres de verre ou de carbone imprégnées d'une matrice polymérique, comprend une âme « pleine » (par opposition aux vessies utilisées actuellement dans les raquettes en matériaux composites) comportant des couches de bois. Ainsi, grâce à son âme, les vibrations apparaissant lors des frappes de balle sont absorbées par l'âme en bois, ce qui améliore le confort de la raquette pour l'utilisateur et limite les risques de douleurs. Par ailleurs, la gaine en matériaux composites permet de conserver les propriétés mécaniques des raquettes actuelles. Le bois des couches peut présenter une densité inférieure ou égale à 400kg/m3, de préférence inférieure ou égale à 200 kg/m3, et plus préférentiellement inférieure ou égale à 150 kg/m3. Les essences de bois privilégiées pour la raquette sont des essences de bois légers, qui permettent d'obtenir une absorption des vibrations adaptée et qui facilitent également la fabrication de la raquette. De plus, l'usage de bois légers permet de ne pas modifier la répartition des masses le long de la raquette. Préférentiellement, le bois des couches est choisi parmi : le balsa, le samba, le peuplier et le kiri. Le balsa, la samba, le peuplier et le kiri sont des exemples d'essences de bois présentant une densité relativement faible et des propriétés mécaniques adaptées pour un usage dans une raquette. En particulier, le balsa présente des propriétés de flexion et de compression qui rendent son utilisation au sein de la raquette selon l'invention, avantageuse. Préférentiellement, l'âme comprend au moins une couche en matériau composite disposée entre les couches en bois. Les matériaux composites ne sont pas disposés uniquement autour de l'âme en bois, mais peuvent également être disposés au sein de l'âme en bois, par exemple pour renforcer certaines couches en bois léger. On peut ainsi moduler le comportement de l'âme en bois, sans nécessairement avoir recours à des essences de bois bien particulières, et tout en conservant les propriétés voulues d'absorption des vibrations. Préférentiellement, l'âme du manche est formée par prolongement de l'âme de la tête. On obtient ainsi une structure uniforme, avec des propriétés d'absorption des vibrations réparties tout le long du cadre de la raquette. On améliore également la solidité de la raquette, tout en simplifiant sa fabrication, comme cela est décrit plus bas. Préférentiellement, le matériau composite comprend des fibres, par exemple des fibres de carbone ou de verre, imprégnées d'une résine thermodurcissable ou d'une résine epoxy. Le matériau composite est choisi parmi ceux utilisés pour la fabrication des raquettes de tennis actuelles. On peut ainsi bénéficier des avantages des matériaux développés spécifiquement pour les raquettes, tout en y ajoutant les propriétés de l'âme en bois. Préférentiellement, les couches en bois sont collées entre elles. En particulier, l'âme en bois peut être un lamellé-collé de couches en bois. Le lamellé-collé permet d'apporter des propriétés mécaniques supplémentaires, tout en permettant un procédé de fabrication de la raquette simplifiée, comme décrit plus bas. Alternativement, les couches en bois peuvent être lamellées, avec un élément moussant entre elles. Par exemple, l'âme en bois peut comprendre deux couches en bois avec un élément moussant disposé entre les deux. Préférentiellement, l'âme présente au moins une section dans laquelle les fibres du bois ne sont pas comprimées de manière homogène sur la surface de ladite section, et dans laquelle les fibres du bois les plus comprimées sont situées en périphérie de ladite section, par exemple au niveau d'une rainure périphérique de la section. Dans un tel mode de réalisation, l'âme en bois est obtenue par compression, par exemple par moulage, afin d'obtenir directement la forme finale souhaitée, sans nécessiter d'opérations d'usinage supplémentaires de l'âme. Il est notamment possible de comprimer localement l'âme en bois afin de former les rainures circonférentielles présentes autour du tamis de la raquette, pour le passage du cordage. Dans ce cas, la portion de l'âme en bois située à proximité immédiate de la rainure, peut présenter des fibres qui sont plus comprimées que dans le reste de l'âme en bois. Les couches en bois peuvent présenter une épaisseur inférieure ou égale à 2mm, de préférence inférieure ou égale à 1mm, voire 0,5mm. Le choix des épaisseurs des couches en bois permet de moduler le nombre 15 de couches de l'âme, et ses propriétés mécaniques. Préférentiellement, la couche en matériau composite comprend également au moins une ouverture traversante laissant apparaître l'âme du cadre. L'âme de la raquette étant pleine, il est possible d'avoir des ouvertures dans la gaine en matériau composite, notamment dans les 20 régions peu sollicitées mécaniquement. Préférentiellement, au moins deux couches en bois de l'âme forment un lamellé. Préférentiellement, l'âme comprend également une couche en matériau moussant entre deux couches en bois. La couche de matériau 25 moussant permet d'ajuster l'épaisseur du cadre de la raquette, sans modifier le nombre ou l'épaisseur des couches en bois formant l'âme du cadre. Préférentiellement, les fibres du bois d'au moins une des couches de l'âme sont disposées selon la direction longitudinale de ladite couche. 30 Selon un autre aspect, l'invention concerne également un procédé de fabrication d'une raquette pour jeu de balles, notamment de tennis, comprenant un cadre avec une tête délimitant une surface de frappe de la balle, par exemple une surface cordée formant un tamis, et un manche monté dans le prolongement de la tête, à l'extérieur de la surface de 35 frappe de la balle. Le procédé comprend les étapes suivantes : a) on associe au moins deux couches en bois, de préférence au moins sept couches en bois, pour former une âme ; et b) on dispose l'âme dans un moule pour obtenir, par compression, la forme de l'âme du cadre, par exemple à chaud. Ainsi, à l'aide d'une étape de moulage à chaud, il devient possible de former l'âme de la raquette, avec sa forme finale, sans nécessiter d'étapes supplémentaires couteuses. En effet, par compression de l'âme en bois, il est possible de former directement les rainures et autres formes souhaitées, pendant une seule étape de fabrication. Préférentiellement, le procédé comprend l'étape suivante : c) on dispose, par exemple en enroulant, au moins une couche de fibres pré-imprégnées d'une résine thermodurcissable, autour de l'âme. L'étape c) peut être effectuée avant l'étape b) et l'étape b) peut comprendre également la réticulation de la couche de fibres pré-imprégnées. Dans ce mode de mise en oeuvre, l'étape b) permet à la fois de conférer à l'âme en bois sa forme finale, et d'autre part de réticuler la gaine en matériau composite. L'étape c) peut être effectuée après l'étape b) et le procédé peut comprendre également une étape d) durant laquelle on dispose le cadre dans un moule pour réticuler la couche de fibres pré-imprégnées. Dans ce mode de mise en oeuvre, les étapes de compression de l'âme en bois et de réticulation de la gaine en matériau composite sont effectuées de manière distincte et successive. Préférentiellement, l'étape a) comprend l'application entre les couches en bois, d'une colle, d'une résine thermodurcissable, par exemple une résine epoxy, d'un élément moussant, par exemple une colle moussante, ou bien une mousse expansive, par exemple de l'EVA. L'utilisation d'un élément moussant entre les couches en bois permet, lors des étapes ultérieures de moulage à chaud, d'obtenir la pression souhaitée dans le moule, tout en ajustant la dimension du cadre à la taille du moule. Préférentiellement, l'étape a) comprend la disposition d'une couche de fibres pré-imprégnées d'une résine thermodurcissable entre les 35 couches en bois. Le procédé reste totalement compatible avec l'incorporation de matériau composite dans l'âme de la raquette : il est donc aisé de modifier les propriétés de l'âme par modification des matériaux la composant, notamment dans le cas où l'âme est un lamellé-collé. Brève description des dessins L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée de deux modes de réalisation particuliers, pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente une raquette de tennis ; - la figure 2 représente une section transversale d'un premier mode de réalisation d'un cadre de raquette selon la figure 1, suivant la ligne A-A ; - la figure 3 représente une section transversale d'un deuxième mode de réalisation d'un cadre de raquette selon la figure 1, suivant la ligne B-B ; et - la figure 4 représente l'âme en bois de la raquette de la figure 1, pendant le procédé de fabrication de la raquette. Description détaillée de l'invention La figure 1 illustre schématiquement une raquette 1 selon l'invention. De façon classique, la raquette 1 comprend un cadre 2 avec une tête délimitant une surface cordée formant un tamis 4, et un manche 5. Le manche 5 comporte une poignée 6 et deux branches de liaison 8, 10 montées dans le prolongement de la tête et délimitant un espace évidé 12 permettant le passage de l'air. Selon une variante non représenté, la poignée 6 peut être reliée à la tête du cadre 2 par une unique branche centrale. Selon l'invention, le cadre 2 de la raquette comprend une âme en bois entourée par une couche en matériau composite. La figure 2 illustre un premier mode de réalisation du cadre 2, et représente la section transversale selon la ligne A-A d'une raquette selon le premier mode de réalisation. Comme on peut le constater, le cadre 2 de la raquette 1 comprend une âme 14 et une gaine 16. L'âme 14 comporte plusieurs couches, ou plis, 18 en bois et éventuellement en matériau composite. Les couches 18 peuvent présenter une épaisseur comprise entre 0,5mm et 2mm, selon la nature du bois utilisé et le nombre de plis formant l'âme. Sur la figure 2, l'âme 14 comporte ainsi huit couches 18 en bois qui sont lamellées-collées. Selon ce premier mode de réalisation, les couches 18 sont en bois léger, par exemple du balsa, et sont collées entre elles, par exemple avec une colle époxy, vinylique ou polyuréthane, avant d'être mises en forme par cintrage dans un gabarit. Afin de faciliter le cintrage, les fibres du bois de l'âme sont disposées selon la direction longitudinale du lamellé-collé. L'âme en lamellé-collé cintré présente alors la forme générale d'une raquette, avec le manche monté dans le prolongement du cadre (voir figure 4), que l'on vient usiner pour obtenir la forme définitive de la raquette. Ainsi, des rainures et des chanfreins sont réalisés sur l'âme en lamellé-collé cintré, par exemple la rainure 20 visible sur la figure 2 et destinée à accueillir le cordage le long de la périphérie du cadre 2. Lorsque l'âme en lamellé-collé est finie, on vient disposer pardessus, tout autour, des bandes en matériau composite, par exemple des fibres de verre et/ou de carbone pre-imprégnées d'une résine thermodurcissable telle qu'une résine époxy. Par ailleurs, le cadre 2 se prolongeant pour former le manche 5, on vient également ajouter une portion de cadre entre les deux branches 8, 10 afin de fermer le tamis 4 du côté du manche 5. L'ensemble est alors disposé dans un moule, notamment à chaud, pour réaliser la réticulation des bandes de matériaux composites et obtenir ainsi le cadre final de la raquette avant décoration. La figure 3 illustre un deuxième mode de réalisation du cadre 2, et représente la section transversale selon la ligne B-B d'une raquette selon le deuxième mode de réalisation. Comme on peut le constater, le cadre 2 de la raquette 1 comprend également une âme 22 et une gaine 16. L'âme 22 comporte plusieurs couches, ou plis, 18 en bois et une couche 24 en matériau composite. Les couches 18 en bois, et éventuellement la couche 24 en matériau composite, peuvent présenter une épaisseur comprise entre 0,5mm et 2mm, selon la nature du bois utilisé et le nombre de plis formant l'âme. Sur la figure 3, l'âme 14 comporte ainsi six couches 18 en bois et une couche 24 en matériau composite, qui sont lamellées. Selon ce deuxième mode de réalisation, les couches 18 sont en bois léger, par exemple du balsa, et sont collées entre elles et avec la couche 24 en matériau composite avant d'être mises en forme dans un moule. Plus particulièrement, afin d'épouser au mieux la forme intérieure du moule, certaines couches 18 en bois de l'âme 22 sont collées entre elles avec une colle moussante 26, par exemple en [VA, qui va prendre du volume pendant l'étape de mise en forme du lamellé-collé dans le moule. Ainsi, la figure 3 représente une section de cadre dans laquelle une colle moussante a été utilisée à deux reprises pour coller des couches 18 en bois entre elles : ces couches moussantes 26 sont notamment particulièrement visibles après mise en forme du lamellé-collé en raison de leur augmentation de volume permettant d'obtenir, sur la raquette finale, la forme désirée. La mise en forme du lamellé-collé est obtenue par moulage, notamment à chaud. L'étape de moulage permet d'obtenir un cadre présentant, en plus de la forme générale de la raquette, les finitions réalisées par usinage dans le premier mode de réalisation. En effet, par compression localisée des couches 18 de bois, on obtient les formes chanfreinées et les rainures souhaitées de la raquette finale, comme par exemple la rainure périphérique destinée à accueillir le cordage. Par ailleurs, avec un moulage à chaud, il est possible, en même temps que de conférer la forme finale au lamellé-collé, de réticuler la colle utilisée entre les couches en bois 18 et/ou entre les couches 18 et 24. La réticulation des couches de colle moussante 26 permet d'ailleurs d'obtenir une section de cadre présentant une surface variable le long de la raquette, à partir d'un lamellé-collé uniforme : selon l'espace disponible dans le moule, la colle moussante va s'expanser pour épouser la forme intérieure du moule. Ainsi, à proximité des branches 8, 10, la section du cadre 2 pourra présenter une surface supérieure à celle de la section en tête de raquette. L'âme en lamellé-collé moulé présente alors la forme générale 35 d'une raquette, avec le manche monté dans le prolongement du cadre (voir figure 4). On vient ensuite disposer par-dessus, tout autour, des bandes en matériau composite, par exemple des fibres de verre et/ou de carbone pre-imprégnées d'une résine thermodurcissable telle qu'une résine époxy. Par ailleurs, le cadre 2 se prolongeant pour former le manche 5, on vient également ajouter une portion de cadre entre les deux branches 8, 10 afin de fermer le tamis 4 du côté du manche 5. L'ensemble est alors disposé dans un moule, notamment à chaud, pour réaliser la réticulation des bandes de matériaux composites et obtenir ainsi le cadre final de la raquette avant décoration. Alternativement, il est possible de disposer des bandes de matériaux composites autour de l'âme en lamellé-collé avant le moulage de mise en forme du lamellé-collé. Dans ce cas, l'âme est mise en forme, collée et entourée d'une couche en matériau composite lors d'une seule et même étape de moulage à chaud, au lieu de deux. La figure 4 représente un exemple de lamellé-collé formé selon un procédé de l'invention, avant application des bandes en matériau composite. L'âme du cadre 2 se prolonge notamment pour former les branches de liaison 8, 10 et la poignée 6 de la raquette. On obtient ainsi des propriétés mécaniques, et notamment d'absorption des vibrations, uniformes le long de la raquette, et donc plus performantes. Ainsi, grâce à l'invention, il est possible d'obtenir, avec un procédé de fabrication simplifié, une raquette combinant les propriétés mécaniques des raquettes en matériaux composites, et une absorption des vibrations améliorée.25 REVENDICATIONS1. Raquette (1) pour jeu de balles, notamment de tennis, comprenant un cadre (2) avec une tête délimitant une surface de frappe de la balle, par exemple une surface cordée formant un tamis (4), et un manche (5) monté dans le prolongement de la tête à l'extérieur de la surface de frappe de la balle, caractérisé en ce que le cadre (2) comprend : une âme (14, 22) comportant au moins deux couches en bois 10 (18), de préférence au moins sept couches en bois ; et - au moins une couche (16) en matériau composite disposée autour de ladite âme (14, 22), par exemple enroulée autour de ladite âme. 15 2. Raquette (1) selon la revendication 1, dans laquelle le bois des couches (18) présente une densité inférieure ou égale à 400kg/m3, de préférence inférieure ou égale à 200 kg/m3, et plus préférentiellement inférieure ou égale à 150 kg/m3. 20 3. Raquette (1) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le bois des couches (18) est choisi parmi : le balsa, le samba, le peuplier et le kiri. 4. Raquette (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans 25 laquelle l'âme du manche (5) est formée par prolongement de l'âme (14, 22) de la tête. 5. Raquette (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le matériau composite comprend des fibres, par exemple 30 des fibres de carbone ou de verre, imprégnées d'une résine thermodurcissable ou d'une résine epoery. 6. Raquette (1) selon l'une quelconque des revendications 1:à 5, dans laquelle l'âme comprend au moins une couche (24) en matériau 35 composite disposée entre les couches en bois (18). 7. Raquette (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle les couches (18) en bois sont collées entre elles. 8. Raquette (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle l'âme (22) présente au moins une section dans laquelle les fibres du bois ne sont pas comprimées de manière homogène sur la surface de ladite section, et dans laquelle les fibres du bois les plus comprimées sont situées en périphérie de ladite section, par exemple au niveau d'une rainure périphérique de la section. 9. Raquette (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle les couches (18) en bois p-résentent une épaisseur inférieure ou égale à 2mm, de préférence inférieure ou égale à 1mm. 10.Raquette (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle la couche (16) en matériau composite comprend également au moins une ouverture traversante laissant apparaître l'âme (14, 22) du cadre (2). 20 11.Raquette (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans laquelle au moins deux couches (18) en bois de l'âme forment un lamellé. 25 12.Procédé de fabrication d'une raquette (1) pour jeu de balles, notamment de tennis, comprenant un cadre (2) avec une tête délimitant une surface de frappe de la balle, par exemple une surface cordée formant un tamis, et un manche (5) monté dans le prolongement de la tête à l'extérieur de la surface de frappe de la 30 balle, comprenant les étapes suivantes : a) on associe au moins deux couches (18) en bois, de préférence au moins sept couches en bois, pour former une âme (14, 22) ; b) on dispose l'âme dans un moule pour obtenir, par compression, la forme de l'âme du cadre, par exemple à chaud ; et 10 15c) on dispose, par exemple en enroulant, au moins une couche de fibres pré-imprégnées d'une résine thermodurcissable, autour de l'âme. 13.Procédé selon la revendication 12, dans lequel l'étape c) est effectuée avant l'étape b) et dans lequel l'étape b) comprend également la réticulation de la couche de fibres pré-imprégnées. 14.Procédé selon la revendication 12, dans lequel l'étape c) est 10 effectuée après l'étape b) et dans lequel le procédé comprend également une étape d) durant laquelle on dispose le cadre dans un moule pour réticuler la couche de fibres pré-imprégnées. 15.Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, dans 15 lequel l'étape a) comprend l'application entre les couches (18) en bois, d'une colle, d'une résine thermodurcissable, par exemple une résine epoxy, d'un élément moussant, par exemple une colle moussante, ou bien une mousse expansive, par exemple de VEVA. 20 16.Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 15, dans lequel l'étape a) comprend la disposition d'une couche (24) de fibres pré-imprégnées d'une résine thermodurcissable entre les couches (18) en bois. 25