EP2786668A1 - Casque comportant une visière mobile équipée et un élément élastique assurant la conduction thermique entre la visière et la coque du casque - Google Patents

Casque comportant une visière mobile équipée et un élément élastique assurant la conduction thermique entre la visière et la coque du casque Download PDF

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EP2786668A1
EP2786668A1 EP14160296.1A EP14160296A EP2786668A1 EP 2786668 A1 EP2786668 A1 EP 2786668A1 EP 14160296 A EP14160296 A EP 14160296A EP 2786668 A1 EP2786668 A1 EP 2786668A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
helmet
visor
shell
hinges
connecting means
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14160296.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Nicolas Perron
Daniel Laret
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
Thales SA
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Application filed by Thales SA filed Critical Thales SA
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A42—HEADWEAR
    • A42B—HATS; HEAD COVERINGS
    • A42B3/00—Helmets; Helmet covers ; Other protective head coverings
    • A42B3/04—Parts, details or accessories of helmets
    • A42B3/0406—Accessories for helmets
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A42—HEADWEAR
    • A42B—HATS; HEAD COVERINGS
    • A42B3/00—Helmets; Helmet covers ; Other protective head coverings
    • A42B3/04—Parts, details or accessories of helmets
    • A42B3/0406—Accessories for helmets
    • A42B3/042—Optical devices

Definitions

  • the general field of the invention is that of helmets equipped with a helmet visualization system.
  • This type of device is used in particular on military aircraft.
  • the pilot thus has in his field of vision a video image of the external landscape, this image possibly coming from, for example, infrared light intensifying devices or infrared cameras, or information on the navigation, steering or shooting conduct.
  • a helmet finder has two main parts that are a source of images and an optical collimation and superposition on the outdoor landscape.
  • the image source generally comprises a liquid crystal imager which has the advantage of having a small footprint and requires only low supply voltages.
  • liquid crystal displays are passive systems that require lighting to function, which is still referred to as "backlight” in English terminology.
  • this lighting is most often provided by light-emitting diodes of the "LED” or “OLED” type, which have numerous advantages in terms of performance, efficiency and lifetime.
  • the necessary power densities are important. It is then necessary to have a powerful cooling system of the "backlight” LEDs so as to maintain the performance of the diodes, not to degrade their life and not cause heating in the vicinity of the head of the wearer of the helmet.
  • the first and third points are particularly sensitive for the helmets of pilots of weapon planes which are subjected to very important accelerations and whose helmets must be able to undergo an ejection without danger for the pilot.
  • the Applicant has proposed using the helmet shell as a heat sink.
  • the patent FR 2 926 641 proposes to use the helmet as a means of dissipation.
  • the figure 1 represents a helmet 1 of this type. It comprises a display system 2 and a shell 5.
  • the display system comprises an image source 3 and a collimation optic 4.
  • the shell 5 is thermally conductive.
  • the patent FR 2 944 416 proposes a device comprising channels housed in the helmet trim.
  • the helmet visualization systems may comprise movable parts mounted on the hinges of the visor. In this case, the thermal connection between the element to be cooled and the helmet is no longer ensured in a satisfactory manner.
  • the device according to the invention does not have these disadvantages.
  • the device according to the invention comprises flexible and thermally conductive elements mounted on the hinges of the visor of the helmet which carry the elements to be cooled.
  • the subject of the invention is a helmet comprising at least one shell made of heat conducting material, a rotatable visor comprising two hinges mounted on said shell and at least one helmet visualization system connected to the visor and mounted at one of the hinges, said display system comprising at least one heating component,
  • the helmet comprises at the hinge a heat-conductive fixed connection means, said means having a contact surface arranged to provide thermal contact with the heating component and at least one resilient lug providing the connection thermal between the contact surface and the hull whatever the position of the display system.
  • the connecting means comprises at least two elastic tabs of identical shape arranged symmetrically or non-symmetrically.
  • the connecting means comprises at least four elastic tabs of identical shape arranged in a cross.
  • the shell material is graphite.
  • the heating component is a light-emitting diode illumination.
  • the figure 2 is a partial sectional side view and a partial front view of a helmet comprising a fixed heat conductive connection means according to the invention.
  • the helmet has an outer protective shell 10 of heat conducting material.
  • this material may be graphite.
  • the helmet has an inner cap that rests on the head of the user not shown on the figure 2 .
  • the helmet carries one or more movable visors not shown on the figure 2 and which provide mechanical and optical protection of the user's eyes.
  • Rotating movements visors are provided by hinges placed on the lateral sides of the hull. They are symbolized by axes of rotation 11 on the figure 2 . These hinges comprise control means by the pilot and means to limit their races between two extreme positions.
  • the helmet also comprises a display system 12 providing a collimated image visible to the user.
  • This system is represented on the side view of the figure 2 by a right cylinder. It is shown in dashed lines on the front view to reveal the link element.
  • This visualization system comprises two main parts which are a source of images and an optical collimation and superposition on the external landscape. This visualization system is generally arranged under the visors. As has been said, the source of images is generally an important source of heat since the visualization system must ensure a very bright image, clearly visible on the outside.
  • the object of the invention is to use the hinges 11 of the visor on the helmet which carry the dissipating elements by inserting a connecting means 13 ensuring thermal conduction to the dissipating areas of the shell, whatever the position of the or visors of the helmet.
  • This connecting means is a flexible mechanical part of small thickness made of good heat conducting material. It comprises a contact surface 14 arranged in such a way as to ensure thermal contact with the heating elements of the helmet display 12 and the elastic tabs 15 ensuring the thermal connection between the contact surface 14 and the shell 10.
  • the contact surface 14 possesses a central opening to let the axis of rotation of the hinge.
  • the flexible connection is adapted according to the different shell geometries and elements to be cooled and different mechanical games to compensate.
  • the zone of contact or heat recovery 14 on the element to be cooled can be of different geometrical shapes and its thickness varies according to the need for thermal conduction.
  • the number of conduction tabs is a function of the thermal resistance in parallel as well as the thickness and / or the shape of the recovery surface 14.
  • the flexible connection has four identical hook-shaped legs 15 and arranged in a cross.
  • the connecting means behaves like a leaf spring mounted in compression. When the visor rotates on its hinges, even if there is mechanical play, the connecting means 13 is deformed to continue to ensure mechanical contact between the heating element of the display system and the shell of the helmet. This is what is represented on the figure 3 in which the display system 12 is rotated around the hinge 11.

Abstract

Le domaine général de l'invention est celui des casques comportant une coque (10) réalisée en matériau conducteur de la chaleur, une visière mobile en rotation comportant deux charnières (11) montées sur ladite coque et un système de visualisation de casque (12) lié à la visière et monté au niveau d'une des charnières, ledit système de visualisation comportant au moins un composant chauffant. Le casque selon l'invention comporte au niveau de la charnière un moyen de liaison fixe (13) conducteur de la chaleur, ledit moyen comportant une surface de contact (14) disposée de façon à assurer le contact thermique avec le composant chauffant et au moins une patte élastique (15) assurant la liaison thermique entre la surface de contact et la coque quelque soit la position du système de visualisation.

Description

  • Le domaine général de l'invention est celui des casques équipés comportant un système de visualisation de casque. Ce type de dispositif est notamment utilisé sur les aéronefs militaires. Le pilote dispose ainsi dans son champ de vision soit d'une image vidéo du paysage extérieur, cette image pouvant provenir, par exemple, de dispositifs à intensificateur de lumière ou de caméra infrarouges, soit d'informations sur la navigation, le pilotage ou la conduite de tir.
  • Un viseur de casque comprend deux parties principales qui sont une source d'images et une optique de collimation et de superposition sur le paysage extérieur. La source d'images comporte généralement un imageur à cristaux liquides qui présente l'avantage d'avoir un encombrement réduit et ne nécessite que de basses tensions d'alimentation. Cependant, les écrans à cristaux liquides sont des systèmes passifs qui nécessitent un éclairage pour fonctionner que l'on appelle encore en terminologie anglo-saxonne « backlight ». Aujourd'hui, cet éclairage est le plus souvent assuré par des diodes électroluminescentes de puissance de type « LED » ou « OLED » qui présentent de nombreux avantages en termes de performances, de rendements et de durée de vie. Pour obtenir un éclairage suffisant, exploitable de jour sous fort ensoleillement, les densités de puissance nécessaires sont importantes. Il faut alors disposer un système de refroidissement performant du « backlight » à LEDs de façon à conserver les performances des diodes, à ne pas dégrader leur durée de vie et à ne pas provoquer d'échauffements au voisinage de la tête du porteur du casque.
  • Pour les viseurs de casque, ce système de refroidissement doit donc répondre à plusieurs critères. On citera :
    • Une masse la plus faible possible ;
    • Une position du centre de gravité qui ne doit pas déséquilibrer le casque et gêner le pilote ;
    • Un encombrement le plus réduit possible ;
    • Un bruit généré qui doit être nul ;
    • Une absence de points chauds susceptibles de brûler le pilote.
  • Le premier et le troisième point sont tout particulièrement sensibles pour les casques de pilotes d'avions d'arme qui sont soumis à des accélérations très importantes et dont les casques doivent pouvoir subir une éjection sans danger pour le pilote.
  • Les solutions actuelles embarquent la fonction dissipatrice dans le champ proche de l'équipement à refroidir, hors les besoins croissants en puissance nécessitent des volumes de plus en plus important pour les échanges thermiques. Il en résulte des contraintes de poids et de volume de plus en plus importantes, voir inacceptables.
  • Pour résoudre ce problème, la demanderesse a proposé d'utiliser la coque du casque comme dissipateur thermique. Ainsi, le brevet FR 2 926 641 propose d'utiliser le casque comme moyen de dissipation. La figure 1 représente un casque 1 de ce type. Il comporte un système de visualisation 2 et une coque 5. Le système de visualisation comporte une source d'images 3 et une optique de collimation 4. La coque 5 est thermiquement conductrice. Le brevet FR 2 944 416 propose un dispositif comportant des canaux logés dans la garniture du casque. Un des points faibles de ces solutions est que les systèmes de visualisation de casque peuvent comporter des parties mobiles montées sur les charnières de la visière. Dans ce cas, la liaison thermique entre l'élément à refroidir et le casque n'est plus assurée constamment de façon satisfaisante.
  • Le dispositif selon l'invention ne présente pas ces inconvénients. Le dispositif selon l'invention comporte des éléments souples et thermiquement conducteurs montés sur les charnières de la visière du casque qui portent les éléments à refroidir.
  • Plus précisément, l'invention a pour objet un casque comportant au moins une coque réalisée en matériau conducteur de la chaleur, une visière mobile en rotation comportant deux charnières montées sur ladite coque et au moins un système de visualisation de casque lié à la visière et monté au niveau d'une des charnières, ledit système de visualisation comportant au moins un composant chauffant,
  • caractérisé en ce que le casque comporte au niveau de la charnière un moyen de liaison fixe conducteur de la chaleur, ledit moyen comportant une surface de contact disposée de façon à assurer le contact thermique avec le composant chauffant et au moins une patte élastique assurant la liaison thermique entre la surface de contact et la coque quelque soit la position du système de visualisation.
  • Avantageusement, le moyen de liaison comporte au moins deux pattes élastiques de forme identique disposées de façon symétrique ou non symétrique.
  • Avantageusement, le moyen de liaison comporte au moins quatre pattes élastiques de forme identique disposées en croix.
  • Avantageusement, le matériau de la coque est du graphite.
  • Avantageusement, le composant chauffant est un éclairage à diodes électroluminescentes.
  • L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles :
    • La figure 1 déjà décrite représente un casque comportant au moins une coque réalisée en matériau conducteur de la chaleur selon l'art antérieur ;
    • La figure 2 représente une vue de côté et une vue de face du moyen de liaison fixe conducteur de la chaleur selon l'invention ;
    • La figure 3 représente une vue de côté du système de visualisation monté sur le casque en cours de rotation.
  • La figure 2 représente une vue en coupe partielle de côté et une vue partielle de face d'un casque comportant un moyen de liaison fixe conducteur de la chaleur selon l'invention.
  • Le casque comporte une coque protectrice externe 10 en matériau conducteur de la chaleur. A titre d'exemple non limitatif, ce matériau peut être du graphite. Le casque porte une calotte interne qui repose sur la tête de l'utilisateur non représentée sur la figure 2. Le casque porte une ou plusieurs visières mobiles non représentées sur la figure 2 et qui assurent la protection mécanique et optique des yeux de l'utilisateur. Les mouvements en rotation des visières sont assurés par des charnières placées sur les côtés latéraux de la coque. Elles sont symbolisées par des axes de rotation 11 sur la figure 2. Ces charnières comportent des moyens de commande par le pilote et des moyens de limiter leurs courses entre deux positions extrêmes.
  • Le casque comporte également un système de visualisation 12 fournissant une image collimatée visible par l'utilisateur. Ce système est représenté sur la vue de côté de la figure 2 par un cylindre droit. Il est représenté en pointillés sur la vue de face pour laisser apparaître l'élément de liaison. Ce système de visualisation comprend deux parties principales qui sont une source d'images et une optique de collimation et de superposition sur le paysage extérieur. Ce système de visualisation est généralement disposé sous les visières. Comme il a été dit, la source d'images est généralement une source importante de chaleur dans la mesure où le système de visualisation doit assurer une image très lumineuse, bien visible sur l'extérieur.
  • L'objet de l'invention consiste à utiliser les charnières 11 de la visière sur le casque qui portent les éléments dissipant en y insérant un moyen de liaison 13 assurant la conduction thermique vers les zones dissipatrices de la coque, quelque soit la position de la ou des visières du casque. Ce moyen de liaison est une pièce mécanique flexible de faible épaisseur réalisé en matériau bon conducteur de la chaleur. Elle comporte une surface de contact 14 disposée de façon à assurer le contact thermique avec les éléments chauffants du visuel de casque 12 et des pattes élastiques 15 assurant la liaison thermique entre la surface de contact 14 et la coque 10. La surface de contact 14 possède une ouverture centrale permettant de laisser passer l'axe de rotation de la charnière.
  • La liaison flexible est adaptée en fonction des différentes géométries de coque et d'éléments à refroidir et des différents jeux mécaniques à compenser. La zone de contact ou de reprise thermique 14 sur l'élément à refroidir peut être de différentes formes géométriques et son épaisseur varie en fonction du besoin de conduction thermique.
  • Le nombre de pattes 15 de conduction est fonction de la résistance thermique en parallèle ainsi que de l'épaisseur et/ou de la forme de la surface de reprise 14. A titre indicatif, sur la figure 2, la liaison flexible comporte quatre pattes 15 identiques en forme de crochet et disposées en croix.
  • Le moyen de liaison se comporte comme un ressort à lames monté en compression. Lorsque la visière tourne sur ses charnières, même s'il y a du jeu mécanique, le moyen de liaison 13 se déforme pour continuer d'assurer le contact mécanique entre l'élément chauffant du système de visualisation et la coque du casque. C'est ce qui est représenté sur la figure 3 dans laquelle le système de visualisation 12 est en rotation autour de la charnière 11.
  • Le fait d'utiliser cette solution technique permet de garder la visière mobile tout en bénéficiant de la grande surface du casque comme surface d'échange thermique. La jonction se fait à l'aide des doigts flexibles du moyen de liaison assurant le contact entre la coque du casque et l'élément dissipant et en maintenant toujours ce contact malgré la rotation. Ce moyen de liaison est simple à réaliser et son poids est négligeable.
  • L'utilisation de cette grande surface d'échange disponible dans l'environnement immédiat du casque permet de diminuer la nécessité de surfaces d'échange supplémentaires. On peut ainsi soit diminuer le poids total du casque équipé, soit augmenter sa capacité de dissipation à masse ou à volume constants.

Claims (5)

  1. Casque comportant au moins une coque (10) réalisée en matériau conducteur de la chaleur, une visière mobile en rotation comportant deux charnières (11) montées sur ladite coque et au moins un système de visualisation de casque (12) lié à la visière et monté au niveau d'une des charnières, ledit système de visualisation comportant au moins un composant chauffant,
    caractérisé en ce que le casque comporte au niveau de la charnière (11) un moyen de liaison (13) fixe conducteur de la chaleur, ledit moyen comportant une surface de contact (14) disposée de façon à assurer le contact thermique avec le composant chauffant et au moins une patte élastique (15) assurant la liaison thermique entre la surface de contact et la coque quelque soit la position du système de visualisation.
  2. Casque selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de liaison comporte au moins deux pattes élastiques (15) de forme identique disposées de façon symétrique.
  3. Casque selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de liaison comporte au moins deux pattes élastiques (15) de forme identique disposées de façon dissymétrique.
  4. Casque selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de liaison comporte au moins quatre pattes élastiques (15) de forme identique disposées en croix.
  5. Casque selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau de la coque est du graphite.
EP14160296.1A 2013-04-03 2014-03-17 Casque comportant une visière mobile équipée et un élément élastique assurant la conduction thermique entre la visière et la coque du casque Withdrawn EP2786668A1 (fr)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003091623A1 (fr) * 2002-04-23 2003-11-06 Keith Lewis Appareil d'eclairage
FR2926641A1 (fr) 2008-01-23 2009-07-24 Thales Sa Casque comportant un viseur de casque et un dissipateur thermique integre
FR2944416A1 (fr) 2009-04-17 2010-10-22 Thales Sa Casque comportant un dispositif de refroidissement

Patent Citations (3)

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WO2003091623A1 (fr) * 2002-04-23 2003-11-06 Keith Lewis Appareil d'eclairage
FR2926641A1 (fr) 2008-01-23 2009-07-24 Thales Sa Casque comportant un viseur de casque et un dissipateur thermique integre
FR2944416A1 (fr) 2009-04-17 2010-10-22 Thales Sa Casque comportant un dispositif de refroidissement

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