LES POULIES

Le système de fonctionnement, basé sur l’emploi des poulies de renvoi (palan, moufle), donne une réduction de puissance constante si l’axe de rotation est au centre.

• Pour obtenir une réduction progressive de la force, puis une augmentation en retour de cette dernière, il suffit de déplacer le centre de rotation.


• La longueur du bras de levier (distance entre le centre géométrique de la poulie et l’axe de rotation) donne ainsi le pourcentage de réduction par rapport à la dimension du diamètre de la poulie. (Figure 1)

Figure 1 - a

Figure 1 - b

• Ce système mécanique peut fonctionner avec une poulie à gorge, mais dans son adaptation dynamique, liée au tir à l’arc (propulsion d’une flèche dans l’axe de poussée), il set nécessaire de modifier ce système par une poulie à double gorge, libérant ainsi le passage de la flèche dans la colonne de poussée.
  


• Cette modification, compte tenu de la nécessité de placement des câbles et de la corde, provoque l’angulation des poulies amenant la torsion des branches. (Figure 2)

Figure 2 - a

Figure 2 - b

• Cette torsion engendrant des sorties de câbles des gorges, voire des bris de branches, il est nécessaire de réduire et si possible éliminer les causes de ces torsions. Ces améliorations sont du domaine des constructeurs, qui proposent sur le marché une bonne centaine de modèle avec plus ou moins de réussite.


• Cet élément de mécanique des forces permet de calculer, et de juger de la bonne conception d’un arc compound.

La réduction de la torsion peut être obtenue par :

• Le décalage des poulies par rapport au centre vrai de l’arc (en direction du coté de réduction, coté de la corde) amenant l’allongement de l’axe du coté de la compression. (Figure 3)

Figure 3

• Par rapprochement des gorges des poulies de traction et de compression, dans ce cas, on se rapproche du système de base à gorge unique, ce qui nécessite l’emploi d’un écarteur de câbles pour libérer le passage de flèche (Figure 4). Si l’écarteur est trop sorti, le câble est entraîné hors de sa gorge, et la torsion s’amplifie.

Figure 4

• L’emploi de répartiteur de traction des câbles, étrier ou YOKE, lié à l’utilisation d’un écarteur de câble (Figure 5).

Figure 5

• Par un compromis, intégrant un système de prise en charge des augmentations et des réductions de puissance par modification axiale progressive des bras de levier agissant sur l’axe des poulies (Figure 6). Ce système ne nécessite pas l’emploi d’un écarteur de câbles. Par contre cela augmente la masse des poulies et ralenti la vitesse de retour au même titre que la Figure 3.

Figure 6

LES CAMES

Le principe est le même qu’avec les poulies mais avec un gain de rendement du à une moindre perte d’énergie résiduelle liée à la silhouette de la came, qui réduit par sa forme étudiée les passages "mort" lors de la propulsion qui est ressentie comme très sèche. (Figure 7)

Figure 7

La forme particulière permet une meilleure répartition des forces de tractions et de compressions avec un passage plus rapide du pic (peak) limitant les efforts de torsions. Certaines cames sont à profil modifiable ce qui permet d’obtenir plusieurs allonges par changement de modules.

Un autre principe lié aux poulies jointes, permet une bonne répartition des forces en fonctionnant comme un treuil de puits, avec une grande poulie pour la traction, et une petite pour la compression (Figure 8). C’est actuellement le principe le plus fiable par sa souplesse d’utilisation, avec forme, de poulies, de cames ou un combiné des deux.

Figure 8

Si les poulies et leur axe ont une part importante dans la torsion, le montage de ces poulies sur les branches prend une part importante dans cette torsion. Deux systèmes existent ; le montage "étrier" (Figure 9), et le montage en "fourche" (Figure 10)

Figure 9

Figure 10

Ce système éloignant l’axe des poulies de l’axe des branches permet une réduction importante de torsion, mais les inconvénients du à la masse du système, à la multiplication des jeux dans les pièces, font qu’il est peu employé.

Il lui est préféré le montage en "fourche", plus simple, plus léger et donc plus fiable, mais avec un inconvénient de fragilisation de la découpe de la fourche, qui doit être renforcée, pour éliminer les fentes de ruptures, par un "amortisseur vis".

SUPPORT DES POULIES : LES BRANCHES

Elles sont de deux types dont le rôle essentiel est d’accumuler un maximum de puissance avec un minimum de déplacement. Pour ce faire, elles doivent être très rigides, donc courtes et avoir une bonne résistance à la torsion pour pallier et atténuer la torsion due aux poulies. Si le montage des poulies est à "fourche", il faut que les amorces de ruptures soient protégées par un "boulon amortisseur" ou par une conception particulière renforçant cette zone (Figure 11).

Figure 11

Compte tenu des contraintes subies par les branches, certains matériaux comme la fibre de verre époxy ont une meilleure résistance que le bois fibre de verre, par contre leur masse est plus importante, actuellement et pénalise la vitesse de retour des branches.

La forme des branches a son importance sur le rendement optimisé du retour des poulies, et sur la résistance à la torsion.

Les branches droites Figure 12) ont une zone de flexion relativement importante et compensent bien les torsions, par contre cette amplitude de flexion va à l’encontre d’un rendement optimum. (zone verte)

Figure 12

Elles doivent aussi, pour être efficaces, avoir une précontrainte importante (zone bleue) et donne à l’arc un band important, par rapport à la longueur de la flèche, qui limite le rendement.

Les branches à récurve courbure inversée), (Figure 13) ont une zone de flexion limitée au récurve et sont sensibles aux torsions par contre, le travail de flexion en bout de branches (zone verte) donne un bon rendement en retour de poulies.

Figure 13

Elles demandent moins de précontrainte (zone bleue), et le rapport band/poussée est meilleur que sur les branches droites.

Tout n’est que sujet à compromis

Certains constructeurs d’arcs ont tourné le problème en modélisant des types d’arcs qui éliminent en grande partie ces problèmes liés à la torsion et à la forme classique des branches. Les arcs de concept avant-gardiste ont un grand intérêt comme étude de laboratoire, mais si les problèmes de torsion et de rendement sont en partie résolus, il n’en reste pas moins que la complexité des réglages et le nombre important de pièces d’ajustages ne permettent pas une fiabilité propre à satisfaire, l’archer moyen.

Moins il y a de quincaillerie sur un arc compound, plus facile est la gestion des ajustements et des réglages.

Des évolutions ont eu lieu sur la conception des arcs. Mon arc actuel ne ressemble pas au premier que je possédais, il y a quinze ans. D’autres évolutions auront lieu dans les années à venir, par exemple les doubles branches sont maintenant mis en œuvre chez certains constructeurs.

RELATION POULIES / BRANCHES : LES CABLES ET LA CORDE

Figure 14

Les câbles font la jonction entre les poulies et les branches d’une part pour la compression, et d’autre part, relient les poulies entre elles pour la traction par l’intermédiaire de la corde. Le matériau pour les câbles était en acier mais de plus en plus remplacer par des fibres synthétiques dont la résistance, la fiabilité et la facilité de mise en œuvre, alliées à une moindre masse, permet une réduction importante de l’énergie résiduelle.

En montage classique, les câbles métalliques sont d’une seule pièce (Figure 14), et sont fixés dans la poulie par une vis de blocage (Figure 15). La boucle de la partie primaire vient se fixer sur l’axe de la poulie opposée, coté extérieur de l’arc.

Figure 15

La longueur des parties primaires, dans une première approche, doit être identique, ainsi que celle des parties secondaires.

La corde en dacron ou autre) est fixée par ses œillets sur les crochets en bout des câbles secondaires. Elle doit être peu torsadée pour ne pas contrarier les spirales des câbles métalliques. L’état des câbles doit être souvent vérifié, et être changé dés qu’apparaît la moindre trace d’usure ou d’amorce de rupture. Ces câbles sont protégés d’une pellicule en matière plastique qui doit conserver son intégrité sur l’ensemble de la longueur des câbles.

Lors d’un changement de câbles, il est obligatoire de changer les deux ensembles, ainsi que les poulies, si l’usure a entamé les gorges, voire même les axes si un jeu trop important se fait sentir. Utiliser des câbles en mauvais état peut être très dangereux pour l’archer et bien sur pour l’arc aussi.

Le contact des câbles contre l’écarteur doit se faire sans usure.

L’utilisation de nouveaux matériaux comme le "fast-flight", a permis la mise en oeuvre de nouveaux montages du système de démultiplication, rendant le montage et les réglages plus simples et plus sécurisants, avec une réduction des pièces mécaniques, allégeant le système et améliorant par ce fait le rendement. Le "fast-flight" est une fibre synthétique dont la résistance est meilleure que l’acier pour une masse plus faible, les cordes pouvant être fabriquées par tout un chacun possédant un métier à cordes.

Les câbles synthétiques (Figure 16) sont séparés, les primaires, de longueur identique, peuvent être ajustés en longueur par quelques tours de vrillage, ils s’insèrent dans les poulies par un ergot au centre des poulies et sur les axes de rotation des poulies opposées. Les secondaires n’existent plus et sont remplacés par la corde qui fait office de secondaires et vient s’ancrer dans un ergot au centre de la poulie (Figure 17).

Figure 16

Les longueurs des câbles peuvent être changées par paire, et la longueur de corde doit toujours être en relation avec celle des câbles primaires. Les poulies sont la plupart du temps à gorges de variation d’allonge rapide (Figure 17).

Figure 17

Pour éviter, lors de changement des cordes et des câbles "fast-flight" un allongement sensible, il est recommandé avant la confection des cordes, de mettre la longueur de fibre nécessaire en étirement avec un poids de deux à trois kilos, ceci permettra de faire des cordes à la longueur exacte, limiter le vrillage des cordes et d’avoir des tranche-fil qui ne se détendent pas.

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Date de création : 22/04/2005 12:13
Dernière modification : 31/03/2006 15:14
Catégorie : L'arc à poulies
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