EP2939556A1 - Casque adapté aux contraintes de son utilisation - Google Patents

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Publication number
EP2939556A1
EP2939556A1 EP15001282.1A EP15001282A EP2939556A1 EP 2939556 A1 EP2939556 A1 EP 2939556A1 EP 15001282 A EP15001282 A EP 15001282A EP 2939556 A1 EP2939556 A1 EP 2939556A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
helmet
outer shell
skull
material forming
inner cap
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15001282.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Peter Wirthenstaetter
Kapil Harit
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.)
Atomic Austria GmbH
Original Assignee
Atomic Austria GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Atomic Austria GmbH filed Critical Atomic Austria GmbH
Publication of EP2939556A1 publication Critical patent/EP2939556A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A42—HEADWEAR
    • A42B—HATS; HEAD COVERINGS
    • A42B3/00—Helmets; Helmet covers ; Other protective head coverings
    • A42B3/32—Collapsible helmets; Helmets made of separable parts ; Helmets with movable parts, e.g. adjustable
    • 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
    • A42B3/06—Impact-absorbing shells, e.g. of crash helmets
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B71/00—Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/08—Body-protectors for players or sportsmen, i.e. body-protecting accessories affording protection of body parts against blows or collisions
    • A63B71/10—Body-protectors for players or sportsmen, i.e. body-protecting accessories affording protection of body parts against blows or collisions for the head

Definitions

  • the invention relates to a protective helmet for sports activity. Such activities may include downhill skiing, ski touring or snowboarding.
  • the invention also extends to the practice of climbing, mountaineering, cycling or the practice of snowmobiling.
  • a helmet forms a protection of the head, to protect the skull of the shocks that it could undergo when the user makes a fall or when an object is projected in its direction.
  • a classic helmet construction includes an outer shell and an inner cap.
  • the outer shell is generally rigid, and is for example made by molding / injection of a thermoplastic material such as ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) or PC (PolyCarbonate).
  • the inner cap is made of an expanded material such as EPS (Expandable PolyStyrene) or EPP (Expandable PolyPropylene).
  • the helmet is generally equipped with an internal cap which may, for example, be made of foam covered with fabric. The inner cap is attached to the inside of the inner cap.
  • a helmet is intended to reduce the risk of injury to the skull of the user, while having the least weight possible to not affect the comfort of the user.
  • the standards EN 1077: 2007 (Europe) or ASTM F2040 (US) apply for the practice of alpine skiing and snowboarding.
  • EN 13781: 2012 (Europe) or FMVSS No. 218 (US) apply to the practice of snowmobiling.
  • Standard EN 12492: 2012 (Europe) applies to the practice of mountaineering and climbing.
  • the standard EN 1078: 2012 (Europe) or 16 CFR Part 1203 - CPSC (US) applies to the practice of cycling.
  • certification standards may vary depending on the geographical area, so it is difficult to adapt the same helmet geometry to these different standards.
  • the invention aims to solve one or more of these disadvantages.
  • An object of the invention is in particular to provide an improved helmet for a sporting practice.
  • the invention aims in particular to provide a helmet adapted to both penetration resistance and impact resistance constraints, while maintaining a reduced weight and manufacturing cost.
  • the invention also aims to allow the use of similar designs of helmets and the same manufacturing tools for different helmets for different sports activities, and therefore having to meet different certification standards.
  • the invention thus relates to a helmet for sporting practice.
  • the helmet includes an outer shell for positioning on a skull.
  • the outer shell comprises an upper portion for covering at least the top portion of the skull, the material forming the upper portion having mechanical properties adapted for the upper portion to meet a homologation standard defined for the intended use of the helmet and a lower portion secured to the upper part and extending continuously so as to cover at least partially the lateral and posterior parts of the skull, the lower part being made of a material having a modulus of elasticity different from that of the material forming the the top part.
  • This design optimizes the structure of the outer shell, providing a strengthening of the mechanical properties or damping locally, according to the normative requirements specific to a discipline. We can then have less stressed areas with more flexible characteristics. The result is a lighter and more economical helmet.
  • a part of the shell of a helmet dedicated to a discipline by another part made of a different material, one can design a helmet meeting the normative requirements of another discipline.
  • the figure 1 is a perspective view illustrating a helmet 1 for sports practice according to one embodiment of the invention.
  • the helmet 1 comprises an outer shell 2 and an inner cap 3.
  • the inner cap 3 is housed in the internal volume of the rigid shell 2. It is fixed on the inner face of the rigid shell 2.
  • the inner cap 3 can be covered an internal cap, not shown.
  • the inner cap is for example made of foams surrounded by a fabric or only tissues.
  • the helmet 1 may also include a retention system, not shown here, including for example a chin strap or a head restraint system.
  • the helmet 1 is intended to wrap at least part of a skull that the helmet will protect.
  • a first protective area 211 covers the top of the skull. It is defined by an area covering an upper part of the frontal bone and an upper part of the parietal bone.
  • the lateral portions are defined by an area at least partially covering the sphenoid bone and the temporal bone.
  • the rear portion is defined by an area at least partially covering the occipital bone.
  • the helmets must meet specific tests defined by the standard associated with the discipline.
  • the helmet For the practice of alpine skiing and snowboarding, the helmet must withstand puncture tests on the top of the skull and must have adequate cushioning characteristics to withstand impact in one of the frontal, rear, side and top zones. .
  • a false head is placed inside the helmet and the helmet fitted, in an orientation at the discretion of the laboratory, of a given height. The acceleration measured at the head must remain below a determined threshold value.
  • the helmet For the practice of snowmobiling, the helmet must withstand puncture tests on the top of the skull and must have damping characteristics sufficient to withstand alternately double frontal and lateral impact. It should be noted that the perforation test is more severe than that carried out to homologate a ski helmet.
  • the helmet For the practice of mountaineering, the helmet must withstand puncture tests on the top of the skull and must have damping characteristics sufficient to withstand the impact of a projectile sent to the top of the skull. It should be noted that the perforation test is similar to that carried out to certify an alpine ski helmet.
  • the helmet For the practice of cycling, the helmet must have enough damping characteristics to pass the specific tests. These tests are similar to those performed for the homologation of an alpine helmet.
  • the top part of the helmet corresponding to the first protection zone 211, must have puncture resistance properties and damping properties.
  • the resistance to perforation is mainly achieved by the outer shell.
  • the damping is obtained by the combination of the outer shell and the inner cap.
  • the top part may have different mechanical properties from the other parts in order to optimize the structure while respecting the normative requirements. This is what the invention proposes by modifying the mechanical properties of the outer shell as a function of the protection zones.
  • the outer shell 2 has an upper portion 21 for covering at least the first protection zone 211 and a lower portion 22 extending continuously so as to cover at least partially the second protection zone 221.
  • the outer shell covers, at least in part, the frontal bone, the parietal bone, the occipital bone, the opposite sphenoid bones and the opposite temporal bones.
  • the upper part 21 can be defined by a minimum surface of the outer shell extending from its top (upper end), when the helmet is worn normally, right head, to a curve defined by the intersection between the outer shell and a plane shifted downward by a distance D of about thirty millimeters from the vertex. This distance D can vary between twenty-five and forty millimeters.
  • the upper portion extends beyond this minimum area.
  • the upper portion 21 provides protection against perforation and contributes to the damping in case of shocks.
  • the lower portion 22 provides satisfactory protection of the lower areas of the skull. It also limits the deformation of the outer shell 2 during side impacts by providing rigidity and resistance to the helmet.
  • the lower portion 22 In horizontal section at the level of the ears, the lower portion 22 has a U-shaped shape passing behind the skull.
  • the lower portion 22 belt the skull.
  • the lower part 22 defined above is extended towards the front of the helmet, then covering an anterior part of the frontal bone.
  • the lower portion 22 thus forms a ring which further stiffens the outer shell 2.
  • the helmet has a better hold when it is stressed laterally.
  • the lower portion 22 of the outer shell 2 extends continuously over a width advantageously at least equal to twenty millimeters so as to connect the opposite sphenoid bones through the occipital bone.
  • This width is, for example, between twenty and seventy millimeters in this area.
  • the lower portion 22 is integral with the upper portion 21.
  • the lower portion 22 and the upper portion 21 are formed in materials having different elastic moduli. With such a configuration, the lower portion 22 provides satisfactory protection of the areas it covers while stiffening the outer shell 2 by attaching it to the upper part 21. This rigidity brings the helmet to hold and avoids a sag of the upper part 21 which is connected to it. The attachment to the upper part 21 promotes the impact resistance of the outer shell 2.
  • the lower portion of the cap 2 is continuously attached to the upper portion 21 from a sphenoid bone to the opposite sphenoid bone through the occipital bone.
  • the upper part and the lower part thus form a single piece. This promotes structural cohesion between the upper 21 and lower 22 and therefore a better mechanical grip between the two parts.
  • it is preferentially used overmolding process or bi-injection, as will be detailed later.
  • the helmet thus comprises an overmolded or bi-injected outer shell, which gives it characteristics optimized to meet the standards of the targeted discipline.
  • the two parts can be removable between them, which makes it possible to change one part for another having different mechanical properties or if the part exchanged is damaged.
  • the upper part 21 is formed of a material having mechanical properties promoting a resistance to perforation, while the lower part 22 is formed in a material having a superior modulus of elasticity, to promote stiffness and impact resistance.
  • the damping characteristics of the helmet at the top impacts are generally dimensioning for the helmets. They are mainly determined by the mechanical properties of the inner cap.
  • the outer shell also influences these damping properties of the helmet.
  • the outer shell is mono material and very rigid, especially in the first protection zone. This stiffness penalizes the damping of the helmet for vertical shocks.
  • the invention applied to the alpine ski helmet, proposes to use a softer material, at least, at the first protection zone 211. Being more flexible, a portion of the vertical shock is absorbed by the outer shell.
  • the upper part can flare to damp the vertical shock.
  • the upper part 21 is made of a flexible material having a modulus of elasticity or Young's modulus between 100 and 1000 MPa.
  • this stress is preferably between 20 and 50 MPa.
  • the Shore D hardness of the material is advantageously between 50 and 75. It may be a PU (Polyurethane), a PP (PolyPropylene), an SBS (Styrene-Butadiene-Styrene) or an SEBS (Styrene-Ethylene / Butylene- styrene).
  • the wall thickness of the upper portion 21 of the shell 2 is between one and three millimeters.
  • the lower portion 22 is made of a rigid material having a modulus of elasticity or Young's modulus between 900 and 2500 MPa. It can be PU (Polyurethane), ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene), PP (PolyPropylene) or PC (PolyCarbonate).
  • PU Polyurethane
  • ABS Acrylonitrile Butadiene Styrene
  • PP PolyPropylene
  • PC PolyCarbonate
  • the wall thickness of the lower portion 22 of the shell 2 is between one and three millimeters.
  • the modulus of elasticity, or Young's modulus, of the material forming the lower part 22 is less than one and a half times greater than that of the material forming the upper portion.
  • this ratio is greater than two.
  • the upper portion 21 and the lower portion 22 have the same thickness, of the order of two millimeters. It can also be envisaged that the lower and upper parts have different thicknesses, in order to stiffen certain areas.
  • the average thickness of the outer shell, apart from the local extra thicknesses, is less than five millimeters.
  • the upper portion 21 is advantageously sized to withstand the perforation tests of the EN 1077: 2007 standard for alpine helmets.
  • a material of sufficient thickness and sufficiently resilient is for example used to form the upper part 21 of the outer shell 2.
  • the helmet 1 can be designed to meet homologation standards defined for different sports, for example downhill skiing, snowmobiling, mountaineering or cycling.
  • the characteristics of the helmet can be adapted to the targeted activity, while maintaining the same helmet geometry.
  • a person skilled in the art can determine which material is most suitable for the upper part to satisfy a homologation standard defined for a particular use of the helmet. From the norms, he can deduce the mechanical properties that must be targeted in the choice of the material of the upper part.
  • This design makes it possible to envisage common tools for making common parts or parts using materials having similar formatting parameters.
  • the design can be optimized to locally obtain, where necessary, improved strength and / or damping, while maintaining a lighter structure.
  • the lower part 22 may comprise several zones made of different materials in order, for example, to locally reinforce the structure of the outer shell.
  • a first technology consists of producing the outer shell and the inner cap separately.
  • the inner cap 3 is distinct from the outer shell 2.
  • the inner cap is assembled in the outer shell by appropriate connecting means such as clips, fasteners, rivets, glue, VELCRO hooks ...
  • This technology offers the possibility to separate the inner cap of the outer shell if necessary. This may be useful, for example, to replace a deteriorated part.
  • thermoforming consists of producing the outer shell at first.
  • the shell is placed inside a mold in which a material is injected to produce the inner cap.
  • the inner cap is directly connected to the outer shell to form a one-piece piece having an average thickness greater than five millimeters. This chemical grip is inchtmontable. It allows an excellent connection between the two parts.
  • the invention applies to helmets made according to the first technology for which an outer shell is made independently of the inner cap, the outer shell comprising at least two upper and lower parts made of different materials.
  • the outer shell is made by an overmolding or bi-injection process. These technologies make it possible to obtain a one-piece shell. The chemical grip between the upper and lower parts is very good. The shell then has good mechanical strength and does not require or little recovery which provides an economical finish, suitable for the desired aesthetic.
  • the overmolding process consists in injecting, firstly, a first part. This first part forms an insert which is then placed in a mold into which the second part is injected.
  • the bi-injection process consists in simultaneously injecting the two materials into the same mold, in order to produce the complete shell. This technology makes it possible to obtain a better mechanical and chemical grip between the two parts. However, the price of tools is greater than for overmolding technology.
  • each part of the shell has a substantially constant thickness.
  • an excess thickness 24 is provided at the junction zone 23 between the two parts so that the two materials can mix better in order to increase the chemical and mechanical adhesion between the two parts.
  • the junction zone 23 extends over a width of less than thirty millimeters.
  • the thickness of this zone is substantially equal to the sum of average thicknesses of each assembled part.
  • it is less than four millimeters not to weigh down the helmet.
  • this extra thickness 24 projects in the internal volume of the outer shell 2.
  • the extra thickness protrudes from the inner surface of the outer shell 2 and extends inside said shell, in the direction of the outer shell. the user's head when the helmet is worn.
  • the outer surface of the outer shell is continuous, without asperities, which is sought for the aesthetics and aerodynamics of the helmet.
  • the inner cap 3 here comprises a groove 31 intended to receive the excess thickness 24.
  • the cooperation between the excess thickness 24 and the groove 31 promotes a relative positioning between the outer shell 2 and the inner cap 3, during the assembly of the helmet 1.
  • this allows a certain relative maintenance between the two parts, this cooperation limiting a relative movement of the cap relative to the hull.
  • the current helmet designs do not facilitate a precise positioning of the inner cap relative to the outer shell.
  • the excess thickness 24 makes it possible to form a stiffening strip at the junction between the upper part 21 and the lower part 22. This rigidity contributes to the good strength of the helmet and prevents sagging of the helmet when it is stressed.
  • the inner cap 3 forms an envelope covering a portion of the skull.
  • This envelope comprises in its inner part recesses 32 intended to receive removable cushions 4.
  • These cushions are fixed on the inner cap, in these recesses 32, by suitable fastening means, for example, an adhesive tape or hooks VELCRO type .
  • the cushions are deformable. It can be mosses.
  • These removable cushions are preferably positioned on the front part, the lateral parts, the rear part and the summit part of the inner surface of the inner cap. These cushions are used to improve the wearing comfort by allowing the setting of the helmet on the morphology of the skull of the user.
  • cushions can also be used to help dampen shocks by using suitable materials.
  • the helmet is shown without provision for ventilation.
  • the helmet may include such arrangements in the form of openings in the outer shell 2 and air ducts dug in the inner cap 3.
  • the outer shell is monobloc which allows to have a unitary piece having its own holding and therefore easier to handle.
  • the outer shell 2 is made by overmolding or bi-injection and the inner cap 3 is assembled to the outer shell by thermoforming, "in-mold” technology.
  • the inner cap 3 is continuously secured to the outer shell 2. It is not removable. This strengthens the cohesion between the elements of the helmet which makes the helmet unit more solid.
  • the invention is not limited to these embodiments. It is possible to combine these embodiments.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Helmets And Other Head Coverings (AREA)

Abstract

L'invention concerne un casque pour la pratique sportive (1).
Le casque comprend une coque externe (2) destinée à se positionner sur un crâne, la coque externe incluant :
- une partie supérieure (21) destinée à recouvrir au moins la partie sommitale (211) du crâne, le matériau formant la partie supérieure présentant des propriétés mécaniques adaptées pour que la partie supérieure satisfasse une norme d'homologation définie pour l'utilisation prévue du casque ; et
- une partie inférieure (22) solidaire de la partie supérieure de manière à former une même pièce monobloc, la partie inférieure s'étendant en continu de façon à recouvrir au moins partiellement, les parties latérales et postérieure (221) du crâne, la partie inférieure étant réalisée dans un matériau présentant un module d'élasticité différent de celui du matériau formant la partie supérieure.

Description

  • L'invention concerne un casque de protection pour activité sportive. De telles activités peuvent être notamment du ski alpin, du ski de randonnée ou du surf des neiges. L'invention s'étend également à la pratique de l'escalade, de l'alpinisme, du cyclisme ou encore la pratique de la motoneige. Généralement, un casque forme une protection de la tête, pour protéger le crâne des chocs qu'il pourrait subir lorsque l'utilisateur fait une chute ou lorsqu'un objet est projeté dans sa direction.
  • Une construction classique de casque comprend une coque externe et une calotte interne. La coque externe est généralement rigide, et est par exemple réalisée par moulage/injection d'une matière thermoplastique telle que l'ABS (Acrylonitrile Butadiène Styrène) ou le PC (PolyCarbonate). De manière courante, la calotte interne est réalisée dans un matériau expansé tel que l'EPS (Expandable PolyStyrene) ou l'EPP (Expandable PolyPropylene). Afin de garantir un bon confort à l'utilisateur, on équipe généralement le casque d'une coiffe interne pouvant, par exemple, être réalisée de mousse recouverte de tissu. La coiffe interne est fixée à l'intérieur de la calotte interne.
  • Un casque est destiné à réduire les risques de blessures au niveau du crâne de l'utilisateur, tout en présentant un poids le plus réduit possible pour ne pas nuire au confort de l'utilisateur.
  • Pour assurer la sécurité des usagers, il existe plusieurs normes définissant généralement des essais et des seuils d'acceptation qui sont appliqués aux casques candidats à l'homologation dans la discipline associée. En fonction de l'activité sportive, l'exigence normative peut différer. Ainsi, une norme couvre une activité spécifique. De ces exigences, il en ressort des caractéristiques que le casque doit présenter pour assurer la protection requise. Par exemple, ces caractéristiques correspondent à des propriétés de résistance à la pénétration et des propriétés d'absorption de chocs, dans différentes zones du casque.
  • Ainsi, les normes EN 1077 : 2007 (Europe) ou ASTM F2040 (US) s'appliquent pour la pratique du ski alpin et du surf des neiges. La norme EN 13781 : 2012 (Europe) ou FMVSS N°218 (US) s'appliquent à la pratique de la motoneige. La norme EN 12492: 2012 (Europe) s'applique à la pratique de l'alpinisme et l'escalade. La norme EN 1078 : 2012 (Europe) ou 16 CFR Part 1203 - CPSC (US) s'appliquent à la pratique du cyclisme.
  • Les casques actuels, réalisés par injection, comprennent généralement une coque externe constituée d'un même matériau. Cette construction nécessite l'utilisation d'un matériau adapté pour passer la contrainte normative la plus sévère au détriment d'autres caractéristiques comme le poids, l'efficacité de l'amortissement...
  • De plus, il s'avère délicat de concevoir un casque répondant à la fois aux contraintes de résistance à la pénétration et de résistance aux chocs, en particulier en conservant un poids et un coût de fabrication réduits.
  • Il s'avère en outre difficile d'utiliser des conceptions similaires de casques pour différentes activités sportives, les contraintes à respecter, définies dans les normes, étant, par exemple, différentes pour la pratique du ski de piste alpin ou la pratique de la motoneige.
  • Par ailleurs, les normes d'homologation pouvant varier suivant les zones géographiques, il est délicat d'arriver à adapter une même géométrie de casque à ces différentes normes.
  • L'invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients.
  • Un but de l'invention est notamment de proposer un casque amélioré pour une pratique sportive.
  • L'invention vise notamment à fournir un casque adapté répondant à la fois à des contraintes de résistance à la pénétration et de résistance aux chocs, tout en conservant un poids et un coût de fabrication réduits.
  • L'invention vise également à permettre l'utilisation de conceptions similaires de casques et de mêmes outillages de fabrication pour différents casques destinés à différentes activités sportives, et devant donc répondre à des normes d'homologation différentes.
  • L'invention porte ainsi sur un casque pour la pratique sportive.
  • Le casque comprend une coque externe destinée à se positionner sur un crâne. La coque externe comprend une partie supérieure destinée à recouvrir au moins la partie sommitale du crâne, le matériau formant la partie supérieure présentant des propriétés mécaniques adaptées pour que la partie supérieure satisfasse une norme d'homologation définie pour l'utilisation prévue du casque et une partie inférieure solidaire de la partie supérieure et s'étendant en continu de façon à recouvrir au moins partiellement, les parties latérales et postérieures du crâne, la partie inférieure étant réalisée dans un matériau présentant un module d'élasticité différent de celui du matériau formant la partie supérieure.
  • Cette conception permet d'optimiser la structure de la coque externe, procurant un renforcement des propriétés mécaniques ou d'amortissement localement, en fonction des exigences normatives spécifiques à une discipline. On peut alors avoir des zones moins sollicitées ayant des caractéristiques plus souples. Il en résulte un casque plus léger et plus économique. De plus, en substituant une partie de la coque d'un casque dédié à une discipline par une autre partie constituée d'un matériau différent, on peut concevoir un casque répondant aux exigences normatives d'une autre discipline.
  • Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, une telle butée avant peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises dans toute combinaison techniquement admissible :
    • Le matériau formant la partie supérieure présente des propriétés mécaniques adaptées pour que la partie supérieure satisfasse la norme d'homologation pour la pratique du ski alpin ou du surf des neiges.
    • La dureté Shore D du matériau formant la partie supérieure est comprise entre 50 et 75.
    • Le module d'élasticité du matériau formant la partie supérieure est inférieur à 1 000 MPa.
    • Le module d'élasticité du matériau formant la partie supérieure est inférieur à celui du matériau formant la partie inférieure.
    • La partie supérieure est constituée d'un matériau parmi les matériaux suivants : PU, PP, SBS ou SEBS.
    • La partie inférieure est constituée d'un matériau parmi les matériaux suivants : PU, ABS, PP ou PC.
    • L'épaisseur de la paroi de la partie supérieure et/ou de la paroi de la partie inférieure est comprise entre un et trois millimètres.
    • La coque externe comprend une surépaisseur au niveau d'une zone de jonction entre la partie supérieure et la partie inférieure.
    • La surépaisseur est en saillie dans le volume interne de la coque externe.
    • L'épaisseur de la zone de jonction est sensiblement égale à la somme des épaisseurs moyennes de chaque partie assemblée.
    • La largeur de la zone de jonction est inférieure à trente millimètres.
    • Le casque comprend une calotte interne, distincte de la coque externe, la calotte interne étant fixée à l'intérieur de la coque externe.
    • La surépaisseur est apte à se loger dans une gorge ménagée dans la calotte interne.
  • L'invention concerne également :
    • Un procédé de fabrication d'un casque pour la pratique sportive, incluant une étape de fixation d'une partie inférieure à une partie supérieure par un processus de surmoulage ou par un processus d'injection bi-matière afin de réaliser une coque externe du casque.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
    • la figure 1 est une vue en perspective avant d'un casque selon l'invention ;
    • la figure 2 est une vue en perspective arrière du casque de la figure 1 ;
    • la figure 3 est une vue en perspective de la coque externe ;
    • la figure 4 est une vue en coupe médiane de la coque externe ;
    • la figure 5 est une vue de détail A de la figure 4 à laquelle la calotte interne a été ajoutée.
  • Dans la suite de la description, il sera fait usage de termes tels que « horizontal », « vertical », « longitudinal », « transversal », « supérieur », « inférieur », « haut », « bas », « avant », « arrière ». Ces termes doivent être interprétés en fait de façon relative en relation avec un casque porté normalement, tête droite.
  • La figure 1 est une vue en perspective illustrant un casque 1 pour la pratique sportive selon un mode de réalisation de l'invention.
  • Le casque 1 comprend une coque externe 2 et une calotte interne 3. La calotte interne 3 est logée dans le volume interne de la coque rigide 2. Elle est fixée sur la face interne de la coque rigide 2. La calotte interne 3 peut être recouverte d'une coiffe interne, non illustrée. La coiffe interne est par exemple constituée de mousses entourées d'un tissu ou seulement de tissus.
  • Le casque 1 peut également inclure un système de rétention, non illustré ici, incluant par exemple une sangle jugulaire ou un système de calage de tour de tête.
  • Le casque 1 est destiné à envelopper au moins une partie d'un crâne que le casque va protéger.
  • Dans la suite de la description, on définit plusieurs zones de protection.
  • Un première zone de protection 211, désignée par « partie sommitale » du crâne, couvre le sommet du crâne. Elle est définie par une zone recouvrant une partie haute de l'os frontal et une partie haute de l'os pariétal.
  • Une deuxième zone de protection 221, désignée par « partie périphérique » du crâne, couvre les parties latérales et postérieure du crâne. Les parties latérales sont définies par une zone recouvrant au moins partiellement l'os sphénoïde et l'os temporal. La partie arrière est définie par une zone recouvrant au moins partiellement l'os occipital.
  • Pour assurer la protection souhaitée, en fonction de la discipline pratiquée, les casques doivent satisfaire des essais spécifiques définis par la norme associée à la discipline.
  • Pour la pratique du ski alpin et surf des neiges, le casque doit résister à des essais de perforation sur le sommet du crâne et doit présenter des caractéristiques d'amortissement suffisant pour résister à un choc dans une des zones frontale, arrière, latérales et sommitale. Pour la résistance aux chocs, on place une fausse tête à l'intérieur du casque et on fait tomber le casque équipé, selon une orientation à la discrétion du laboratoire, d'une hauteur déterminée. L'accélération mesurée au niveau de la tête doit rester inférieure à une valeur seuil déterminée.
  • Pour la pratique de la motoneige, le casque doit résister à des essais de perforation sur le sommet du crâne et doit présenter des caractéristiques d'amortissement suffisant pour résister alternativement à un double choc frontal et latérales. A noter que l'essai de perforation est plus sévère que celui réalisé pour homologuer un casque de ski alpin.
  • Pour la pratique de l'alpinisme, le casque doit résister à des essais de perforation sur le sommet du crâne et doit présenter des caractéristiques d'amortissement suffisant pour résister à l'impact d'un projectile envoyé sur le sommet du crâne. A noter que l'essai de perforation est similaire à celui réalisé pour homologuer un casque de ski alpin.
  • Pour la pratique du cyclisme, le casque doit présenter des caractéristiques d'amortissement suffisant pour passer les tests spécifiques. Ces tests sont similaires à ceux réalisés pour l'homologation d'un casque alpin.
  • Ces exigences soulignent que les caractéristiques attendues du casque ne sont pas nécessairement homogènes dans toutes les zones des casques et dépendent de la discipline exercée.
  • Ainsi, la partie sommitale du casque, correspondant à la première zone de protection 211, doit présenter des propriétés de résistance à la perforation et des propriétés d'amortissement. La résistance à la perforation est principalement réalisée par la coque externe. L'amortissement est obtenu par la combinaison de la coque externe et de la calotte interne.
  • Il ressort que la partie sommitale peut présenter des propriétés mécaniques différentes des autres parties de manière à optimiser la structure tout en respectant les exigences normatives. C'est ce que propose l'invention en modifiant les propriétés mécaniques de la coque externe en fonction des zones de protection.
  • Dans notre exemple, la coque externe 2 comporte une partie supérieure 21 destinée à recouvrir au moins la première zone de protection 211 et une partie inférieure 22 s'étendant, en continu, de façon à recouvrir au moins partiellement la deuxième zone de protection 221. Ainsi, la coque externe couvre, tout au moins en partie, l'os frontal, l'os pariétal, l'os occipital, les os sphénoïdes opposés et les os temporaux opposés.
  • La partie supérieure 21 peut être définie par une surface minimale de la coque externe s'étendant de son sommet (extrémité supérieure), lorsque le casque est porté normalement, tête droite, jusqu'à une courbe définie par l'intersection entre la coque externe et un plan décalé vers le bas d'une distance D d'environ trente millimètres par rapport au sommet. Cette distance D peut varier entre vingt-cinq et quarante millimètres.
  • Dans l'exemple illustré, la partie supérieure s'étend au-delà de cette surface minimale.
  • La partie supérieure 21 assure une protection à la perforation et participe à l'amortissement en cas de chocs.
  • La partie inférieure 22 assure une protection satisfaisante des zones inférieures du crâne. Elle limite également la déformation de la coque externe 2 lors de chocs latéraux en apportant une rigidité et une tenue au casque.
  • En coupe horizontale au niveau des oreilles, la partie inférieure 22 présente une forme en U passant derrière le crâne.
  • Dans un mode de réalisation non représenté, on peut envisager que la partie inférieure 22 ceinture le crâne. Dans ce cas, la partie inférieure 22 définie précédemment se prolonge vers l'avant du casque, recouvrant alors une partie antérieure de l'os frontal. La partie inférieure 22 forme ainsi un anneau qui rigidifie davantage la coque externe 2. En conséquence, le casque présente une meilleure tenue lorsqu'il est sollicité latéralement.
  • La partie inférieure 22 de la coque externe 2 s'étend en continu sur une largeur avantageusement au moins égale à vingt millimètres de manière à relier les os sphénoïdes opposés en passant par l'os occipital. Cette largeur est, par exemple, comprise entre vingt et soixante-dix millimètres sur cette zone.
  • La partie inférieure 22 est solidaire de la partie supérieure 21. La partie inférieure 22 et la partie supérieure 21 sont formées dans des matériaux présentant des modules d'élasticité différents. Avec une telle configuration, la partie inférieure 22 assure une protection satisfaisante des zones qu'elle recouvre tout en rigidifiant la coque externe 2 par sa fixation à la partie supérieure 21. Cette rigidité apporte la tenue au casque et permet d'éviter un affaissement de la partie supérieure 21 qui lui est relié. La fixation à la partie supérieure 21 favorise la résistance aux chocs de la coque externe 2.
  • Dans le mode de réalisation illustré ici, la partie inférieure de la calotte 2 est fixée de façon continue à la partie supérieure 21 en partant d'un os sphénoïde à l'os sphénoïde opposé en passant par l'os occipital. La partie supérieure et la partie inférieure forment ainsi une même pièce monobloc. On favorise ainsi la cohésion structurelle entre les parties supérieure 21 et inférieure 22 et donc une meilleure accroche mécanique entre les deux parties. Pour obtenir cette coque externe monobloc, on utilise préférentiellement un procédé de surmoulage ou de bi-injection, comme il sera détaillé par la suite. Le casque comprend ainsi une coque externe surmoulée ou bi-injectée, ce qui lui confère des caractéristiques optimisées pour répondre aux normes de la discipline visée.
  • Dans une variante, les deux pièces peuvent être amovibles entre elles ce qui permet de changer une partie pour une autre ayant des propriétés mécaniques différentes ou si la partie échangée est endommagée.
  • Pour un casque 1 destiné à la pratique du ski alpin ou du surf des neiges, la partie supérieure 21 est formée dans un matériau présentant des propriétés mécaniques favorisant une résistance à la perforation, alors que la partie inférieure 22 est formée dans un matériau présentant un module d'élasticité supérieur, afin de favoriser la rigidité et la résistance aux chocs.
  • Par ailleurs, les caractéristiques d'amortissement du casque aux chocs sommitaux sont généralement dimensionnant pour les casques. Elles sont principalement déterminées par les propriétés mécaniques de la calotte interne. Cependant, la coque externe influe également sur ces propriétés d'amortissement du casque. Dans la plupart des casques existant, la coque externe est mono matière et très rigide, notamment dans la première zone de protection. Cette rigidité pénalise l'amortissement du casque pour des chocs verticaux. L'invention, appliquée au casque de ski alpin, propose d'utiliser une matière plus souple, au moins, au niveau de la première zone de protection 211. En étant plus souple, une partie du choc vertical est absorbée par la coque externe. De plus, en étant reliée à une partie inférieure plus rigide, la partie supérieure peut flamber pour amortir le choc vertical.
  • Pour obtenir un bon comportement du casque et notamment pour un bon amortissement, la partie supérieure 21 est constituée d'un matériau souple ayant un module d'élasticité ou module de Young compris entre 100 et 1 000 MPa. Pour caractériser une matière souple, on peut considérer la contrainte de traction à 100% d'allongement. Pour cette partie supérieure, cette contrainte est préférentiellement comprise entre 20 et 50 MPa. La dureté Shore D du matériau est, avantageusement, comprise entre 50 et 75. Ce peut être un PU (PolyUréthane), un PP (PolyPropylene), un SBS (Styrene-Butadiene-Styrene) ou un SEBS (Styrene-Ethylene/Butylene-Styrene).
  • De très bon résultats ont été obtenus en réalisant cette partie supérieure avec du Desmopran® DP 9855 DU ou du IRFRAN® MR 1301-010 ou encore du IRFRAN® MR 1301-030.
  • Avantageusement, l'épaisseur de paroi de la partie supérieure 21 de la coque 2 est comprise entre un et trois millimètres.
  • Pour obtenir une bonne tenue du casque, la partie inférieure 22 est constituée d'un matériau rigide ayant un module d'élasticité ou module de Young compris entre 900 et 2 500 MPa. Ce peut être un PU (PolyUréthane), un ABS (Acrylonitrile Butadiène Styrène), un PP (PolyPropylene) ou un PC (PolyCarbonate).
  • Avantageusement, l'épaisseur de paroi de la partie inférieure 22 de la coque 2 est comprise entre un et trois millimètres.
  • Pour obtenir un bon amortissement du casque, il est préférable que le module d'élasticité, ou module de Young, du matériau formant la partie inférieure 22 est au moins une fois et demi plus grand que celui du matériau formant la partie supérieure 22. Avantageusement, ce rapport est supérieur à deux.
  • On peut envisager que la partie supérieure 21 et la partie inférieure 22 présentent une même épaisseur, de l'ordre de deux millimètres. On peut également envisager que les parties inférieure et supérieure présentent des épaisseurs différentes, afin de rigidifier certaines zones.
  • L'épaisseur moyenne de la coque externe, en dehors des surépaisseurs locales, est inférieure à cinq millimètres.
  • La partie supérieure 21 est avantageusement dimensionnée pour résister aux tests de perforation de la norme EN 1077 : 2007 s'appliquant aux casques alpins. Un matériau d'épaisseur suffisante et suffisamment résiliant est par exemple utilisé pour former la partie supérieure 21 de la coque externe 2.
  • Le casque 1 peut être conçu pour répondre à des normes d'homologation définies pour différents sports, par exemple le ski alpin, la motoneige, l'alpinisme ou le cyclisme.
  • Du fait de l'utilisation de deux matériaux différents pour la partie supérieure 21 et la partie inférieure 22, on peut adapter les caractéristiques du casque par rapport à l'activité ciblée, tout en conservant une même géométrie de casque. Généralement, il suffit de changer la partie supérieure en fonction de l'application visée. Par exemple, pour la motoneige, il faut renforcer la tenue à la perforation. Pour l'escalade, il faut améliorer la résistance à l'impact de projectile. Par sa connaissance, l'homme du métier peut déterminer quel matériau est le plus approprié pour que la partie supérieure satisfasse une norme d'homologation définie pour une utilisation particulière du casque. A partir des normes, il peut déduire les propriétés mécaniques qu'il faut cibler dans le choix du matériau de la partie supérieure.
  • Cette conception permet d'envisager des outillages communs pour réaliser des parties communes ou des parties utilisant des matériaux ayant des paramètres de mise en forme analogues.
  • De plus, avec une coque externe munie de zones constituées de matériaux ayant des propriétés mécaniques différentes, on peut optimiser la conception pour obtenir localement, où cela est nécessaire, une résistance et/ou un amortissement amélioré, tout en gardant une structure allégée. On peut également dimensionner la coque externe pour permettre l'homologation du casque dans plusieurs disciplines sans pénaliser fortement le poids. Un tel casque répond alors à plusieurs normes.
  • Il peut être envisagé que la partie inférieure 22 peut comprendre plusieurs zones constituées des matériaux différents afin, par exemple, de renforcer localement la structure de la coque externe.
  • Pour réaliser un casque, il existe deux technologies principales.
  • Une première technologie, dite d'injection, consiste à réaliser la coque externe et la calotte interne séparément. Ainsi, la calotte interne 3 est distincte de la coque externe 2. Dans une deuxième étape, on assemble la calotte interne dans la coque externe par des moyens de liaison appropriés tels que des clips, des attaches, des rivets, de la colle, des accroches type VELCRO... Cette technologie offre la possibilité de séparer la calotte interne de la coque externe si nécessaire. Ce peut être utile, par exemple, pour remplacer une partie détériorée.
  • Une deuxième technologie, dite de thermoformage ou « in-mold », consiste à réaliser la coque externe dans un premier temps. Dans une deuxième étape, on place la coque à l'intérieur d'un moule dans lequel on injecte un matériau pour réaliser la calotte interne. Ainsi, la calotte interne est directement liée à la coque externe pour former une pièce monobloc ayant une épaisseur moyenne supérieure à cinq millimètres. Cette accroche chimique est indémontable. Elle permet une excellente solidarisation entre les deux pièces.
  • L'invention s'applique à des casques réalisés selon la première technologie pour laquelle, une coque externe est réalisée indépendamment de la calotte interne, la coque externe comprenant au moins deux parties supérieure et inférieure constituées de matériaux différents.
  • Avantageusement, la coque externe est réalisée par un procédé de surmoulage ou de bi-injection. Ces technologies permettent d'obtenir une coque monobloc. L'accroche chimique entre les parties supérieure et inférieure est très bonne. La coque présente alors une bonne tenue mécanique et ne nécessite pas ou peu de reprise ce qui permet d'obtenir une finition économique, adaptée pour l'esthétisme recherchée.
  • Le procédé de surmoulage consiste à injecter, au préalable, une première partie. Cette première partie forme un insert qui est alors placé dans un moule dans lequel on injecte la deuxième partie.
  • Le procédé de bi-injection consiste à injecter simultanément les deux matières dans le même moule, afin de réaliser la coque complète. Cette technologie permet d'obtenir une meilleure accroche mécanique et chimique entre les deux parties. Cependant, le prix de l'outillage est plus important que pour une technologie de surmoulage.
  • Pour que l'injection se passe bien, il est avantageux que chaque partie de la coque présente une épaisseur sensiblement constante. Au niveau de la zone de jonction 23 entre les deux parties, on prévoit une surépaisseur 24 pour que les deux matières puissent mieux se mélanger afin d'augmenter l'accroche chimique et mécanique entre les deux parties.
  • Dans cet exemple, la zone de jonction 23 s'étend sur une largeur inférieure à trente millimètres. L'épaisseur de cette zone est sensiblement égale à la somme des épaisseurs moyennes de chaque partie assemblée. Avantageusement, elle est inférieure à quatre millimètres pour ne pas alourdir le casque.
  • Avantageusement, cette surépaisseur 24 est en saillie dans le volume interne de la coque externe 2. Autrement dit, la surépaisseur fait saillie de la surface interne de la coque externe 2 et s'étend à l'intérieur de ladite coque, en direction de la tête de l'utilisateur lorsque le casque est porté. Ainsi, la surface externe de la coque externe est continue, sans aspérités, ce qui est recherché pour l'esthétisme et l'aérodynamisme du casque.
  • La calotte interne 3 comporte ici une gorge 31 destinée à recevoir la surépaisseur 24. Ainsi, la coopération entre la surépaisseur 24 et la gorge 31 favorise un positionnement relatif entre la coque externe 2 et la calotte interne 3, lors de l'assemblage du casque 1. De plus, cela permet un certain maintien relatif entre les deux pièces, cette coopération limitant un mouvement relatif de la calotte par rapport à la coque. A noter que les conceptions de casque actuelles ne facilitent pas un positionnement précis de la calotte interne par rapport à la coque externe.
  • Par ailleurs, la surépaisseur 24 permet de former une bande de rigidification à la jonction entre la partie supérieure 21 et la partie inférieure 22. Cette rigidité contribue à la bonne tenue du casque et évite l'affaissement du casque lorsqu'il est sollicité.
  • Dans le mode de réalisation illustré, la calotte interne 3 forme une enveloppe recouvrant une partie du crâne. Cette enveloppe comprend dans sa partie interne des évidements 32 destinés à recevoir des coussins amovibles 4. Ces coussins sont fixés sur la calotte interne, dans ces évidements 32, par des moyens de fixation appropriés, par exemple, une bande adhésive ou des accroches type VELCRO. Les coussins sont déformables. Ce peut être des mousses. Ces coussins amovibles sont préférentiellement positionnés sur la partie frontale, les parties latérales, la partie postérieure et la partie sommitale de la surface interne de la calotte interne. Ces coussins servent à améliorer le confort de portage en permettant le calage du casque sur la morphologie du crâne de l'utilisateur. Ainsi, en changeant uniquement les coussins, on peut adapter l'interface interne du casque aux différents types de morphologie de crâne, par exemple, circulaire/ovoïde. Par ailleurs, on peut également utiliser des coussins pour contribuer à amortir les chocs en utilisant des matériaux adaptés.
  • Dans cet exemple, le casque est représenté sans aménagement pour la ventilation. Bien entendu, le casque peut comprendre de tels aménagements sous la forme d'ouvertures dans la coque externe 2 et de conduits d'air creusés dans la calotte interne 3.
  • Dans les exemples, la coque externe est monobloc ce qui permet d'avoir une pièce unitaire ayant sa propre tenue et donc plus facile à manipuler.
  • Dans une variante, la coque externe 2 est réalisée par surmoulage ou bi-injection et la calotte interne 3 est assemblée à la coque externe par thermoformage, technologie « in-mold ». Dans ce cas, la calotte interne 3 est continuellement solidaire de la coque externe 2. Elle n'est pas amovible. Cela permet de renforcer la cohésion entre les éléments du casque ce qui rend le casque unitaire, plus solide.
  • L'invention n'est pas limitée à ces modes de réalisation. Il est possible de combiner ces modes de réalisation.
  • L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation précédemment décrit mais s'étend à tous les modes de réalisation couverts par les revendications annexées.

Claims (15)

  1. Casque pour la pratique sportive (1), caractérisé en ce qu'il comprend une coque externe (2) destinée à se positionner sur un crâne, la coque externe incluant :
    - une partie supérieure (21) destinée à recouvrir au moins la partie sommitale (211) du crâne, le matériau formant la partie supérieure présentant des propriétés mécaniques adaptées pour que la partie supérieure satisfasse une norme d'homologation définie pour l'utilisation prévue du casque ; et
    - une partie inférieure (22) solidaire de la partie supérieure de manière à former une même pièce monobloc, la partie inférieure s'étendant en continu de façon à recouvrir au moins partiellement, les parties latérales et postérieure (221) du crâne, la partie inférieure étant réalisée dans un matériau présentant un module d'élasticité différent de celui du matériau formant la partie supérieure.
  2. Casque (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau formant la partie supérieure présente des propriétés mécaniques adaptées pour que la partie supérieure satisfasse la norme d'homologation pour la pratique du ski alpin ou du surf des neiges.
  3. Casque (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la dureté Shore D du matériau formant la partie supérieure (21) est comprise entre 50 et 75.
  4. Casque (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module d'élasticité du matériau formant la partie supérieure (21) est inférieur à 1 000 MPa.
  5. Casque (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module d'élasticité du matériau formant la partie supérieure (21) est inférieur à celui du matériau formant la partie inférieure (22).
  6. Casque (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie supérieure (21) est constituée d'un matériau parmi les matériaux suivants : PU, PP, SBS ou SEBS.
  7. Casque (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie inférieure (22) est constituée d'un matériau parmi les matériaux suivants : PU, ABS, PP ou PC.
  8. Casque (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur de la paroi de la partie supérieure (21) et/ou de la paroi de la partie inférieure (21) est comprise entre un et trois millimètres.
  9. Casque (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la coque externe comprend une surépaisseur (24) au niveau d'une zone de jonction (23) entre la partie supérieure et la partie inférieure.
  10. Casque (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la surépaisseur (24) est en saillie dans le volume interne de la coque externe (2).
  11. Casque (1) selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que l'épaisseur de la zone de jonction (24) est sensiblement égale à la somme des épaisseurs moyennes de chaque partie assemblée (21, 22).
  12. Casque (1) selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que la largeur de la zone de jonction (24) est inférieure à trente millimètres.
  13. Casque (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une calotte interne (3), distincte de la coque externe (2), la calotte interne étant fixée à l'intérieur de la coque externe.
  14. Casque (1) selon l'une des revendications 9 à 12 combinée à la revendication 13, caractérisé en ce que la surépaisseur (24) est apte à se loger dans une gorge (31) ménagée dans la calotte interne (3).
  15. Procédé de fabrication d'un casque pour la pratique sportive (1), incluant une étape de fixation d'une partie inférieure (22) à une partie supérieure (21) par un processus de surmoulage ou par un processus d'injection bi-matière afin de réaliser une coque externe (2) du casque.
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