Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
L'invention concerne une aiguille destinée à
l'exécution d'opérations avec des fils, mèches ou cordons
souples.
Une aiguille de ce genre trouve notamment son
application dans le domaine de la fabrication d'armatures
par tissage multidirectionnel. De telles armatures sont
utilisées, après imprégnation par un liant approprié et
polymérisation, pour réaliser des ensembles structuraux en
matériau composite pouvant subir des sollicitations méca-
niques et thermiques très importantes.
L'invention vise plus particulièrement à
permettre le tissage d'une structure qui va comporter des
fibres continues orientées dans au moins trois directions
gënéralement perpendiculaires entre elles.
Le principe général de tissage de telles
structures consiste à disposer des fibres suivant deux
directions entre et autour d'une troisième direction
matérialisée soit par des tiges rigides, par exemple métal-
liques, soit par des mèches tendues, soit enfin par des
tiges en matériau composite constituées par des mèches
imprégnées, durcies et calibrées.
Une technique connue pour réaliser une telle
structure consiste à "déposer" des fibres à l'aide d'aiguil-
les creuses qui reçoivent et transportent les fibres à
travers le réseau puis à les abandonner lors d'un mouvement
de recul, celles-ci étant maintenues tendues selon leur
trajet aller par des éléments de maintien.
Dans la technique connue, les fibres sont trans-
portées dans des aiguilles creuses dont le corps allongé
est un fût de section aplatie sensiblement rectangulaire
dont la largeur réduite permet le passage entre des tiges
métalliques ou des mèches tendues.
Les aiguilles creuses utilisées dans cette tech
nique doivent être suffisamment rigides pour ne pas dévier
de leur direction sous l'effet des efforts qui leur sont
appliqués et qui sont dûs~à l'entrainement des fibres et
ceci de façon à ne pas détériorer le réseau des tiges verti-
cales, ni à détériorer les fibres qu'elles transportent.
Les aiguilles doivent être d'une mise en oeuvre aisêe lors
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de la préparation du dispositif avant le tissage notamment
pour permettre l'introduction des fibres dans le fût.
Les aiguilles connues sont réalisées â partir
d'un tube â paroi mince que l'on aplatit jusqu'â obtenir
l'épaisseur compatible avec la largeur des mailles du
réseau et dont on coupe l'extrémité en un biseau que l'on
ébavure soigneusement.
Ces aiguilles présentent de nombreux inconvé
nients. I1 est particulièrement difficile d'enfiler des
fils ou des fibres dans leur fût étroit et long, par
exemple de 300 à 500 mm. Il~existe un risque de bourrage
des fibres dans le tube par accumulation de petites
particules ou de fibrilles qui ralentissent le procédé de
tissage. On constate également une dégradation de la fibre
lors de la phase de pénétration dans le réseau du fait
d'un pliage exagéré de celle-ci â l'extrémité libre en
biseau de l'aiguille notamment dans le cas d'utilisation
de fibres fragiles à haut module d'élasticité. Cet
inconvénient est particulièrement nuisible car il affecte
les caractéristiques mécaniques finales du produit tissé.
Enfin, du fait de leur fragilité, les aiguilles creuses
sont souvent détruites par flambage.
L'invention a pour but de remédier aux inconvé-
nients qui viennent d'être mentionnés et de proposer une
structure d'aiguille qui soit de réalisation aisée, notam-
ment en grande série, d'une utilisation commode et sfire,
et qui puisse s'adapter aux divers types de fibres
utilisées dans la fabrication des matériaux composites à
hautes performances mécaniques et thermiques.
Dans ce but l'invention propose une aiguille du
type comportant un corps allongé et un chas formé au
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voisinage de son extrémité, caractérisée en ce que le chas
est une boucle fermée qui s'étend en dehors du corps de
l'aiguille.
De préférence, la boucle est conformêe et
disposée par rapport au corps de manière à ne pas dépasser
latéralement en dehors du corps de l'aiguille.
Selon un mode de réalisation préféré de
l'invention, la boucle est délimitée par deux joues
parallèles qui s'étendent depuis une face du corps allongé
et par un axe de guidage des fils qui relie entre elles
les deux joues.
De préférence, la section de l'axe de guidage
présente un profil adapté à la nature des fils, et si le
corps allongé possêde une section sensiblement rectan-
gulaire, les deux joues de guidage s'étendent
parallèlement aux deux grandes faces latérales du corps
allongé et sont séparées par une distance inférieure ou
égale à la largeur de la section rectangulaire du corps.
De préférence, selon un autre mode de réalisa
tion de l'invention, la boucle est constituée par un
anneau rapporté sur une des faces du corps allongé et dont
la section présente un profil adapté à la nature des fils.
Dans le cas où le corps allongé possède une
section sensiblement rectangulaire, l'anneau s'étend dans
un plan parallèle aux deux grandes faces latérales du
corps.
Selon encore un autre mode de réalisation de
l'invention, la boucle est un trou formé dans une portion
du corps qui fait saillie transversalement depuis une face
de ce dernier. Lorsque le corps allongé possêde une
section sensiblement rectangulaire, la portion dans
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laquelle est formé le trou est urie portion amincie qui
s'étend parallêlement aux deux grandes faces du corps.
Quel que soit le mode de réalisation envisagé,
la boucle peut être disposée en retrait par rapport à
l'extrémité libre du corps allongé de l'aiguille, ce
dernier étant de préférence un corps plein.
L'invention propose enfin un dispositif pour
l'utilisation d'une aiguille telle que définie précédem-
ment, du typè dans lequel le corps de l'aiguille est fixé
à un organe d'entraînement animé d'un mouvement de va-et-
vient, caractérisé en ce que l'organe d'entrafnement
comporte au moins un trou de guidage des fils formé dans
une pièce liée en mouvement â cet organe pour maintenir
les fila sensiblement parallêles au corps allongé.
La description qui va suivre, en regard des
dessins annexés â titre d'exemples non limitatifs,
permettra de bien comprendre comment l'invention peut être
mise en pratique.
La figure 1 est une vue en section selon la
ligne 1-1 de la figure 2, de l'extrémité d'un mode de
réalisation
3a
préféré d'une aiguille selon l'invention.
i,a figure 2 est une vue en section selon la ligne
2-2 de la figure 1.
La figure 3 est une vue en section selon la ligne
3-3 de la figure 1.
La figure 4 est une vue similaire à celle de la
figure 1 d'une variante du premier mode de réalisation.
La figure 5 est une vue en élévation de l'extrémi-
té d'un troisième mode de réalisation d'une aiguille selon
l'invention.
Les figures 6A et 6B représentent deux sections
possibles selon la ligne 6-6 de la figure 5.
La figure 7 est une vue similaire à celle de la
figure 5 d'un autre mode de réalisation de l'invention.
La figure 8 est une vue similaire à celle de la
figure 5 d'encore un autre mode de réalisation d'une aiguille
selon l'invention.
La figure 9 est une vue en section selon la ligne
9-9 de la figure 8.
Les figures 10A, 10B et 10C sont trois schémas
d'un dispositif de tissage d'une structure tridimensionnelle
à l'aide d'aiguilles réalisées conformément aux enseigne-
ments de l'invention et qui est représenté dans trois posi-
tions successives de son fonctionnement.
L'aiguille représentée aux figures 1 à ~ comprend
un corps plein allongé 10 dont seulement l'extrémité est
représentée à la figure 1.
Le corps 10 possède une section sensiblement
rectangulaire de largeur "1" et de longueur "L".
La section du corps. est sensiblement rectangulaire
et est délimitée par deux grandes faces latérales parallèles
et par deux petites faces inférieure et supérieure.
Comme on peut le voir à lâ figure 3, la largeur
très réduite "1" qui sépare les deux faces latérales doit
permettre le passage du corps 10 de l'aiguille par exemple
entre deux tiges verticalés 12 qui sont représentées en
traits mixtes.
L'extrémité libre 14 du corps allongé rectiligne
10 est biseautée. '
Dans ce premier mode de réalisation, le chas 16
de l'aiguille est une boucle 18 dans laquelle passent les
fibres, ou les mèches, 20.
Comme on peut le voir à la figure 2, la boucle 18
est délimitée par la petite face intérieure 22 du corps
allongé 10, par deux joues triangulaires et parallèles 24 et
26 et par un axe de guidage 28.
Les deux joues 24 et 26 s'étendent transversalement
par rapport au corps allongé 10 depuis la petite face 22
parallélement aux deux grandes faces 30 et 32 de celui-ci.
Dans le mode de réalisation représenté aux figures
1 à 3, les deux joues 24 et 26 sont rapportées par soudage
sur le corps métallique allongé 10 et sont en affleurement
avec les deux grandes faces parallèles 30 et 32.
L'axe de guidage et de fermeture de la boucle 18
est un axe profilé de section circulaire.
Le côté avant 34 des joues triangulaires 24 et 26
est dans le prolongement de l'extrémité biseautée 14 du corps
allongé 10. Les joues 24 et 26 servent également au bon
maintien des fibres 20 st s'étendent vers le bas en-dessous
de l'axe de guidage 28. A titre d'exemple, la longueur "L"
de la section rectangulaire peut être égale à 6 mm, sa lar-
geur "1" égale à 0,5 mm, l'épaisseur "e!' des joues à 0,05 mm
et le diamètre de l'axe profilé cylindrique 28 compris entre
1 et 2 mm.
L'aiguille selon le mode de réalisation qui vient
d'être décrit permet de supprimer la partie tubulaire du
corps proprement dit et de la remplacer par un corps plein
possédant des caractéristiques mécaniques élevées et qui
peut par exemple être réalisé par laminage d'une corde à
piano. Cette conception permet de ne faire supporter les
fibres ou les mèches par l'aiguille que dans les endroits
strictement nécessaires à son guidage, c'est-à-dire dans la
boucle formant le chas, et de les laisser libres par ailleurs
pour éviter les phénomènes de bourrage, de provoquer des
rayons de courbure d~~s fit~res qui sont adaptés à leurs
caract.éri.sti.que>s mécaniques propres en déterminant un
rayon de courbure minimal admissible en fonction des modules
d'élastici,të des fibres, et de protéger la partie recourbée
5
:d~~~eâ_'~..~
21 des fibres pendant la phase de pénétration dans le réseau,
et ceci notamment de par le fait que la boucle est agencée
en retrait de l'extrémité libre du corps 10.
Le mode de réalisation décrit à la figure 4 ne
diffère du mode de réalisation précédent que par le contour
extérieur des joues qui ne sont plus parfaitement triangu-
laires mais légèrement arrondies. On constate également que
le contour de la section de l'axe 28 présente un profil
sensiblement en forme d'ellipse qui peut être utilisé avec
des fibres 20 pour lesquelles un angle de courbure maximal
plus aigu de leurs portions 21 est admissible.
Dans ces deux premiers modes de réalisation,
l'agencement des joues latérales est tel que la boucle ne
dépasse pas latëralement hors de l'espace défini par la
largeur "1" du corps allongé 10.
Dans le mode de réalisation de la figure 5, le
corps 10 est identique à celui représenté aux figures 1 à 3
et est notamment de section rectangulaire.
Sur la petite face 22 est rapporté un anneau
métallique 40 dont les deux extrémités 42 et 44 sont par
exemple soudées.
L'anneau 40 s'étend transversalement dans le plan
parallèle aux faces latérales 30, 32 du corps allongé 10
pour former une boucle 18 dans laquelle passent les fibres 20.
L'anneau est un jonc métallique dont la section
peut être circulaire ou elliptique comme cela est représenté
aux figures 5A et 6B.
Le jonc 40 peut être renforcé par une patte arrière
soudée 46 pour résister à la traction qui lui est appliquée
par les fibres 20 lors de la course aller de pénétration
dans une structure de tissage.
Dans le mode de réalisation représenté à la figure '
7, qui est très proche de celui représenté à la figure 5, la
boucle 18 est un anneau circulaire complet 40 qui est soudé
sur la petite face inférieure 22 du corps 10 et qui s'étend
également dans le plan du corps 10 parallèle à ses deux
grandes~faces 30 et 32.
Dans le cas des modes de réalisation représentés
aux figures 5 à 7, l'épaisseur de l'anneau 40 est choisie
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la plus faible possible de façon que l'encombrement latéral
de celui-ci plus l'épaisseur des fibres de part et d'autre
de sa section, ne dépassent pas la largeur "1" du corps
allongé 10.
Dans le mode de réalisation représenté aux figures
8 et 9, l'extrémité du corps de section rectangulaire 10
comporte une portion amincie 50 qui fait saillie transversa-
lement par rapport à sa direction générale et dans laquelle
est percé un trou 52 qui constitue la boucle 18 dans laquel-
le passent les fibres 20.
Le bord du trou 52 peut être profilé et notamment
arrondi afin de ne pas endommager les fibres du fait de
leur frottement sur ce bord.
La portion amincie 50 est parallèle aux grandes
faces 30 latérales et 32 du corps 10 et s'étend transversale-
ment depuis la petite face inférieure 22.
Le contour extérieur de la portion amincie 50 peut
revêtir différentes formes et par exemple celles représentées
aux figures 1 ou 4.
On a schématisé aux figures 10A à 10C une machine
de tissage tridimensionnel équipée d'aiguilles pleines
réalisées conformément aux enseignements de l'invention. La
machine comprend un bâti 100 sur lequel est montée tournante
une bobine 102 et sur lequel est guidé en coulissement dans
un manchon 104 un coulisseau 106 d'un organe 108 d'entraine-
ment en va-et-vient d'une aiguille 10.
Les mouvements de l'organe d'entrainement 108
peuvent par exemple être provoqués par un vérin à double
effet 110.
Dans le mode de rêalisation représenté aux figures
10A à 10C, l'aiguille 10 est du type représenté aux .figures
1 à 3 et permet de faire pénétrer par un mouvement de va-et-
vient les fibres 20 de la bobine 102 à travers un réseau de
tiges verticales 12.
Conformément à l'invention, la structure 108
comporte deux pattes rapportées 112 comportant chacune un
trou d~e grande dimension 114 qui sert au guidage et au
maintien des fibres 20 le long du corps 10 de l'aiguille
lors des déplacements de cette dernière. '
7
En partant de la figure 10A, 1'actionnement du
vérin provoque la pénétration de l'aiguille 10 à travers le
réseau vertical 12 jusqu'à ce que son extrémité libre 14
comportant le chas 18 s'étende au-delà du réseau, c'est-à-
dire à droite comme cela est.représenté à la figure 10B.
Dans cette position on introduit une barrette 116 de retenue
des fibres 20 et le vérin peut provoquer le mouvement de
retour de l'aiguille 10 qui "dépose" les fibres 20 dans le
réseau 12 pour atteindre la position représentée à la figure
10C qui est similaire à celle représentée à la figure 10A
après un dépôt aller-retour des fibres 20.
Tout au long de ces déplacements, les fibres 20
ont été guidées et maintenues sensiblement parallèlement au
corps 10 grâce aux trous de guidage 114 de la structure 108.
8
