EP3534741A1 - Casque de protection - Google Patents

Casque de protection

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Publication number
EP3534741A1
EP3534741A1 EP17793968.3A EP17793968A EP3534741A1 EP 3534741 A1 EP3534741 A1 EP 3534741A1 EP 17793968 A EP17793968 A EP 17793968A EP 3534741 A1 EP3534741 A1 EP 3534741A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
helmet
inner cap
cap
decoupling layer
fastening
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Withdrawn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
EP17793968.3A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Rémy Willinger
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.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Strasbourg
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Strasbourg
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 Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite de Strasbourg filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of EP3534741A1 publication Critical patent/EP3534741A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • A42B3/062—Impact-absorbing shells, e.g. of crash helmets with reinforcing means
    • A42B3/063—Impact-absorbing shells, e.g. of crash helmets with reinforcing means using layered structures
    • A42B3/064—Impact-absorbing shells, e.g. of crash helmets with reinforcing means using layered structures with relative movement between layers
    • 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
    • A42B3/08—Chin straps or similar retention devices

Definitions

  • the present invention relates to a protective helmet comprising at least one inner cap intended to be placed in contact with the head of a wearer, an outer cap and a decoupling layer interposed between the inner cap and the outer cap, the decoupling layer. being able to allow a relative rotational movement of the outer cap with respect to the inner cap according to any axis of rotation during an impact, at least one spherical surface extending to the periphery of the decoupling layer being totally contained in the decoupling layer, the helmet comprising a fastening strap fixed in at least two opposite points of the inner cap without mechanical connection with the outer cap, the fastening strap being intended to ensure the attachment of the helmet to the wearer's head .
  • WO 2004/032659 discloses a helmet having an inner cap, and an outer cap adapted to decouple in rotation from the inner cap, during an oblique shock. Such a helmet has improved protection behavior, but still needs to be optimized.
  • the invention therefore aims to provide an optimized helmet to improve the protection of the wearer's head both with respect to linear acceleration and rotary acceleration.
  • the inner cap has a thickness of between 5 mm and 15 mm;
  • the decoupling layer is a continuous layer disposed over the entire outer surface of the inner cap
  • the outer cap has a thickness of between 5 mm and 30 mm;
  • the helmet comprises at least one connecting element integral with the inner cap and the outer cap and passing through the decoupling layer, the connecting element being substantially longer than the thickness of the decoupling layer and having a module of elasticity of between 150 GPa and 250 GPa, especially greater than 200 GPa, and a yield strength of between 200 MPa and 270 MPa;
  • FIG. 1 is a front sectional view (or front) of a first helmet according to the invention
  • FIG. 3 is a view of three types of oblique shocks that can suffer the head of a wearer in the event of impact against an impact surface;
  • FIG. 5 is a front sectional view of a third helmet according to the invention.
  • FIG. 6 represents laws of behavior presented by the inner and outer caps;
  • FIG. 7 represents laws of behavior presented by the decoupling layer
  • FIG. 8 is a front sectional view of a third helmet according to the invention.
  • FIG. 9 is a sectional sectional view of the helmet of Figure 8.
  • FIGS. 1-10 A first protective helmet 10 according to the invention is illustrated in FIGS.
  • Such a helmet 10 is intended to be used in particular as motorcycle helmet, helmet for race car driver, helmet for e-bike, helmet for cyclist, riding helmet, ski helmet, roller helmet, skipper helmet, work helmet, or military helmet without limitation.
  • the protective helmet 10 comprises an inner cap 12 intended to be placed in contact with the head 14 of a carrier, an outer cap 16 and a decoupling layer 20 interposed between the inner cap 12 and the outer cap 16.
  • the helmet 10 also optionally includes an outer shell 18.
  • the helmet 10 further comprises a fastening device 22 (also called straps) of the helmet 10 to the head 14 of the wearer. It comprises here a visor 24 visible in Figure 2 and optional.
  • This visor 24, if it exists, is preferably fixed on the shell 18 or on the outer cap 16.
  • This visor is not fixed on the inner cap 12.
  • the visor 24 is configured to disengage the helmet 10 in case of impact.
  • the inner cap 12 has for example a shape of variable thickness.
  • the inner cap 12 has a thickness of between 5 mm and 25 mm. It can be locally thicker or thinner.
  • the inner surface 26 is adapted to conform to the shape of the top of the skull of a user.
  • the helmet 10 comprises a comfort layer 27.
  • This comfort layer 27 has a thickness, for example less than 3 mm.
  • the outer surface 28 of the inner cap 12 is inscribed in a sphere.
  • the radius of the sphere is preferably between 50 and 130 mm, depending on the size of the helmet. This sphericity ensures a decoupling in rotation around any axis of rotation, as explained below.
  • the inner cap 12 has elasto-plastic or viscoelastic characteristics corresponding, for example, to the characteristics of an expanded polystyrene having a density of 20 g / l or 80 g / l.
  • the inner cap 12 has a density advantageously between 20 g / l and 80 g / l.
  • FIG. 6 illustrates more specifically the characteristics of the material of the inner cap 12. More specifically, FIG. behavior of the stress as a function of the deformation of the constituent material of the inner cap 12.
  • the curves of the laws of behavior of the stress as a function of the deformation of the inner cap 12 are thus defined in the corridor framed by a first curve and a second curve visible in FIG. 6.
  • the first curve has a slope of 2.5 MPa for deformation less than 0.1 (or 10%), a plateau at 0.25 MPa for a strain of between 0.1 (10%) and 0.9 (90%), and a slope of 20 MPa for deformation greater than 0.9 (90%).
  • the second curve has a slope of 10 MPa for a deformation less than 0.1 (or 10%), a plateau at 1 MPa for a strain of between 0.1 (10%) and 0.6 (60%), and a slope of 10 MPa for a deformation higher than 0.6 (60%).
  • the inner cap 12 thus has an elastic behavior for a deformation, for example less than 0.1 (or 10%), the Young's modulus then being between 2.5 MPa and 10 MPa.
  • the elastic limit of the inner cap 12 is for example between 0.25 MPa and 1 MPa.
  • the constitutive law of the inner cap 12 has a plateau for a deformation of between 0.1 (10%) or less and a limit value, the limiting value being between 0.6 (60%) and 0.9 (90%). %) or more. From this limit value, the behavior law has a slope of between 10 MPa and 20 MPa.
  • the inner cap 12 is formed for example of a honeycomb structure, expanded polystyrene, expanded polypropylene, polyethylene foam, polyurethane foam, crosslinked polyethylene or non-crosslinked polyethylene.
  • the outer cap 16 has a layer which has an inner surface 30 to be brought into contact with the decoupling layer 20, and an outer surface 32 placed in contact with the outer shell 18 if it exists.
  • the inner surface 30 is inscribed in a sphere.
  • the radius of the sphere is preferably between 60 and 130 mm depending on the size of the helmet 10.
  • the outer cap 16 has for example a substantially spherical shape and constant thickness. As a variant, it has a non-spherical shape of variable thickness, but ensures that a surface contained in the decoupling layer 20 is substantially spherical. This sphericity ensures a decoupling in rotation around any axis of rotation, as explained below.
  • the thickness of the outer cap 16 is between 5 and 30 mm.
  • the outer cap 16 has elasto-plastic or viscoelastic characteristics corresponding for example to the characteristics of an expanded polystyrene of density 20 g / l or 80 g / l.
  • the outer cap 16 has a density advantageously between 20 g / l and 80 g / l.
  • the constituent materials of the outer cap 16 and the inner cap 12 are the same. Alternatively, they are different.
  • FIG. 6 illustrates more specifically the characteristics of the material of the outer cap 16. More specifically, FIG. 6 represents a corridor of examples of laws of behavior of the stress as a function of the deformation of the constituent material of the outer cap 16.
  • the curves of the laws of behavior of the stress as a function of the deformation of the outer cap 16 are thus defined in the corridor framed by the first curve and the second curve visible in FIG. 6 and described above.
  • the outer cap 16 thus has an elastic behavior for a deformation, for example less than 0.1 (10%), the Young's modulus then being between 2.5 MPa and 10 MPa.
  • the elastic limit of the outer cap 16 is for example between 0.25 MPa and 1 MPa.
  • the constitutive law of the outer cap 16 has a plateau for a deformation comprised between 0.1 (10%) or less and a limit value, the limiting value being between 0.6 (60%) and 0.9 (90%). %) or more. From this limit value, the behavior law has a slope of between 10 MPa and 20 MPa.
  • the outer cap 16 is formed for example of a honeycomb structure, expanded polystyrene, expanded polypropylene, polyethylene foam, polyurethane foam, crosslinked polyethylene or non-crosslinked polyethylene.
  • the inner cap 12 and the outer cap 16 are for example made of an identical material. Alternatively, they are made of a different material.
  • the inner cap 12 and the outer cap 16 are intended to absorb mainly the normal (or radial) component of the force exerted on the helmet 10 during an impact.
  • the inner cap 12, and the outer cap 16 respectively extend to a respective peripheral free edge 34, 36.
  • the outer shell 18, if it exists, is attached to the outer cap 16 on the outer surface 32 of said cap 16.
  • the outer shell 18 comprises a deformable and / or breakable fitting 38 covering the free edges 34 and 36 of the inner cap 12 and the outer cap 16, at the periphery of the outer shell 18.
  • the coupling 38 is intended to break to separate the inner cap 12 of the outer cap 16 in case of shock.
  • it is the outer cap 16 or inner 12 which comprises the connector 38, at the periphery of the outer cap 16 or inner 12.
  • the outer shell 18 is formed for example of polycarbonate, acrylonitrile butadiene styrene, PVC, resin reinforced with glass fibers, carbon fibers or kevelar.
  • the decoupling layer 20 is adapted to allow a rotational movement of the outer cap 16 relative to the inner cap 12 along any axis of rotation, during an impact applied to the outer shell 18 (or to the outer cap 16 in the case where the outer shell 18 is non-existent) due to its deformation under shear.
  • FIG. 3 is a sectional view of three types of oblique shocks with a rotary component about the main axes of rotation that can be experienced by the head 14 of the helmet wearer 10.
  • the axis noted X which corresponds to the posterior / anterior axis of the head 14
  • the axis noted Y which corresponds to the left-right lateral axis of the head 14
  • the axis noted Z which corresponds to the vertical axis of the head 14
  • Any axis of rotation of the head 14 of the wearer can be expressed as a function of the X, Y and Z axes, the rotation along the Z axis being known as the most dangerous for the head 14 of the wearer.
  • the decoupling layer 20 is configured so that at least one spherical surface 39 is completely contained in the decoupling layer 20 substantially at the center of the cutting layer 20.
  • This spherical surface 39 extends to the periphery of the decoupling layer 20 being completely contained in the decoupling layer 20.
  • the interfaces between the decoupling layer 20 and respectively the inner cap 12 and the outer cap 16 are spherical.
  • the decoupling layer 20 is an isotropic or anisotropic continuous layer disposed over the entire outer surface 28 of the inner cap 12.
  • the decoupling layer 20 has a thickness greater than 5 mm and advantageously between 5 mm and 15 mm
  • the decoupling layer 20 has elasto-plastic or fragile viscoelastic mechanical properties with a low sliding modulus.
  • the sliding module of the decoupling layer 20 is for example less than 2 MPa.
  • the decoupling layer has a density of between 10 g / l. and 500 g / l.
  • FIG. 7 illustrates more precisely the characteristics of the material of the decoupling layer 20. More precisely, FIG. 7 represents a corridor of examples of laws of behavior of the stress as a function of the deformation of the material constituting the decoupling layer. .
  • the curves of the laws of behavior of the stress as a function of the deformation of the decoupling layer 20 are thus defined in the corridor framed by a first curve and a second curve visible in FIG. 7.
  • the first curve has a slope of 0, 5 MPa for deformation less than 0.1 (or 10%), a plateau at 0.05 MPa for a strain of between 0.1 (10%) and 0.9 (90%), and a slope of 20 MPa for deformation greater than 0.9 (90%).
  • the second curve has a slope of 5 MPa for a deformation less than 0.1 (or 10%), a plateau at 0.5 MPa for a strain of between 0.1 (10%) and 0.5 (50%) , and a slope of 10 MPa for deformation greater than 0.5 (50%).
  • the decoupling layer 20 thus has an elastic behavior for a deformation, for example less than 0.1 (10%), the Young's modulus then being between 0.5 MPa and 5 MPa.
  • the elastic limit of the decoupling layer 20 is for example between 0.05 MPa and 0.5 MPa.
  • the constitutive law of the decoupling layer 20 has a plateau for a deformation between 0.1 (10%) or less and a limit value, the limiting value being between 0.5 (50%) and 0.9 ( 90%) or more. From this limit value, the behavior law has a slope of between 10 MPa and 20 MPa.
  • the decoupling layer 20 has a resistance modulus of less than 2 MPa.
  • the decoupling layer 20 is for example made of expanded polystyrene having a density of less than 20 g / l, of expanded polypropylene, of polyethylene foam, of polyurethane (PORON, PORON XRD or else V10, SAF, D30), of crosslinked polyethylene or uncrosslinked, in an extruded material such as IMPAX materials, or finally in fragile viscoelastic gels, such as crosslinked polyurethane gels, or polyurethane gels and foams, silicone gels, without limitation. Fragile viscoelastic gels are particularly suitable.
  • the fastening device 22 comprises a fastening strap 40 comprising two parts 40A and 40B connectable to one another and separable by means of a fastening system 40C actuable by the wearer.
  • the fastening strap 40 is intended to ensure the attachment of the helmet 10 to the head 14 of the wearer.
  • the fastening strap 40 more precisely each portion 40A, 40B, is thus fixed to the inner cap 12 of the helmet 10 in at least two opposite points 42 of the inner cap 12, without mechanical connection with the outer cap 16, the two points 42 being in particular opposite to the head 14 of the wearer.
  • the fastening strap 40 being fixed to the inner cap 12 via the fastening armature 44.
  • the strap 40 is thus attached to the armature 44 at the opposite points 42 , or all along the surface 28.
  • the armature 44 has for example a thickness of between 0.5 mm and 2.0 mm.
  • the fastening armature 44 is fixed on the inner cap 12 by gluing or overmolding. Alternatively, the attachment armature 44 is fixed to the inner cap 12 by point connections.
  • the normal component Fn exerted on the outer shell 18 causes a shock, and more specifically a linear acceleration of the head, which is damped and distributed by the cap 16 and inner 12 and to a lesser extent by the crushing of the decoupling layer 20.
  • the tangential component Ft causes an acceleration rotation of the helmet 10 by rotating the assembly formed by the outer shell 18 and the outer cap 16 according to any axis of rotation expressed as a function of the X, Y and Z.
  • the attachment armature 44 is fixed to the inner surface 26 of the inner cap 12.
  • the attachment points 42 of the strap 40A are located symmetrically in front of the ears, behind the ears and / or symmetrically towards the occipital zone.
  • the decoupling layer 20 comprises studs 56 extending, in the cavity 54, between the inner cap 12 and the outer cap 16.
  • this decoupling layer 20 is made of a low modulus and low resistance material, it may be necessary to maintain the outer cap 16 on the helmet 10 in the event of a severe oblique impact while allowing the decoupling and so that the outer cap 16 does not separate completely from the helmet 10.
  • the helmet 10 comprises the inner cap 12 and the outer cap 16 which, as a result of this violent oblique shock, is able to protect the head 14 of a user in the event of a second impact. .
  • Each connecting element 20A is a loose or integral bonding connection of the inner cap 12 and the outer cap 16 and passing through the decoupling layer 20.
  • Each connecting element 20A allows a maximum relative movement between the inner cap 12 and the outer cap 16 of between 1 mm and 15 mm in all directions of rotational decoupling, a relative rotation of about 2 to 25 °, depending on the geometry helmet.
  • Each connecting element 20A has a modulus of elasticity of between 150 GPa and 250 GPa, especially greater than 200 GPa, and a yield strength of between 200 MPa and 270 MPa.
  • these branches 58 are fixed directly to the inner cap 12 without passing through a fastening armature 44.
  • the decoupling layer 20 is a continuous material, but provided with holes.

Landscapes

  • Helmets And Other Head Coverings (AREA)

Abstract

Ce casque (10) de protection comporte une coiffe intérieure (12), une coiffe extérieure (16) et une couche de découplage (20) apte à autoriser un mouvement de rotation relatif de la coiffe extérieure (16) par rapport à la coiffe intérieure (12) suivant tout axe de rotation lors d'un choc, au moins une surface sphérique (39) étant totalement contenue dans la couche de découplage (20). Le casque (10) comporte une sangle de fixation (40) fixée en deux points (42) opposés de la coiffe intérieure (12) sans liaison mécanique avec la coiffe extérieure (16), la sangle (40) étant destinée à assurer la fixation du casque (10) à la tête (14) du porteur. Le casque (10) comporte une armature de fixation (44) fixée à la coiffe intérieure (12), la sangle (40) étant fixée à la coiffe intérieure (12) par l'intermédiaire de l'armature de fixation (44).

Description

Casque de protection
La présente invention concerne un casque de protection comportant au moins une coiffe intérieure destinée à être placée au contact de la tête d'un porteur, une coiffe extérieure et une couche de découplage interposée entre la coiffe intérieure et la coiffe extérieure, la couche de découplage étant apte à autoriser un mouvement de rotation relatif de la coiffe extérieure par rapport à la coiffe intérieure suivant tout axe de rotation lors d'un choc, au moins une surface sphérique s'étendant jusqu'à la périphérie de la couche de découplage étant totalement contenue dans la couche de découplage, le casque comportant une sangle de fixation fixée en au moins deux points opposés de la coiffe intérieure sans liaison mécanique avec la coiffe extérieure, la sangle de fixation étant destinée à assurer la fixation du casque à la tête du porteur.
Un tel casque est destiné notamment à la protection de la tête d'un utilisateur lors de chocs, en particulier lors de chocs obliques qui contiennent une composante radiale et tangentielle. Il est destiné à être utilisé en particulier sur la route, lors de la conduite d'un véhicule à deux roues, ou encore lors d'activités sportives (essentiellement moto, e- bike, cycliste, ski, équitation, sans limitation).
Lors d'accidents impliquant un ou plusieurs motocyclistes (ou un cycliste), les traumatismes crâniens constituent une part importante des lésions observées. Les traumatismes de ce type se produisent malgré un taux de port du casque élevé.
Même si l'intérêt du port du casque n'est plus à démontrer, l'amélioration des capacités de protection des casques reste à l'ordre du jour, notamment pour protéger les motocyclistes des chocs à composante tangentielle.
Lors d'un choc, lorsque la tête d'un porteur de casque heurte le sol ou toute autre structure, le casque subit généralement une force présentant une composante normale à la tête du porteur.
Dans la plupart des cas, notamment lors d'un choc oblique sur la chaussée, un bord de trottoir ou tout autre obstacle, la force appliquée sur le casque présente aussi une composante tangentielle au point d'impact de la tête du porteur.
L'ensemble formé par la tête du porteur et le casque subit alors une accélération linéaire produite par la composante normale de la force, et une accélération de rotation (ou angulaire) produite par la composante tangentielle de la force.
Les casques du commerce protègent habituellement efficacement contre l'accélération linéaire, en particulier lors d'impacts à vitesse modérée et en situation de glissement. Les normes de protection actuelles, par exemple la norme ECE-R 2205, sont adaptées pour qualifier les casques dans ce type de situation, en termes d'amortissement du choc. Cependant, les casques actuels protègent très peu contre l'accélération rotatoire en cas de choc oblique.
Ceci est préjudiciable car l'accélération rotatoire de la tête présente un effet particulièrement délétère sur le contenu intracérébral du porteur.
En particulier, aucune norme n'existe à ce jour pour qualifier l'efficacité d'un casque pour protéger des chocs obliques.
WO 2004/032659 décrit un casque présentant une coiffe intérieure, et une coiffe extérieure propre à se découpler en rotation de la coiffe intérieure, lors d'un choc oblique. Un tel casque présente un comportement amélioré de protection, mais reste encore à optimiser.
L'invention a donc pour but de fournir un casque optimisé afin d'améliorer la protection de la tête du porteur à la fois vis à vis de l'accélération linéaire et de l'accélération rotatoire.
Le casque est destiné à être optimisé vis-à-vis de critères de lésions cérébrales basées sur l'élongation des axones tel qu'il est possible de les calculer au moyen de modèles à éléments finis de la tête humaine tels que décrits dans Sahoo et al 2016. Ces critères seront appelés critères de blessure biomécaniques.
A cet effet, l'invention a pour objet un casque de protection caractérisé en ce que le casque comporte une armature de fixation fixée à la coiffe intérieure, la sangle de fixation étant fixée à la coiffe intérieure par l'intermédiaire de l'armature de fixation. Le casque de protection peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci- dessous, prises seules ou selon toutes combinaisons techniquement possibles :
- l'interface entre la couche de découplage et la coiffe intérieure, et l'interface entre la couche de découplage et la coiffe extérieure sont sphériques, ou la couche de découplage présente une surface médiane sphérique :
- la coiffe intérieure présente une épaisseur comprise entre 5 mm et 15 mm ;
- la couche de découplage a une épaisseur supérieure à 5 mm, et comprise avantageusement entre 5 mm et 15 mm ;
- la couche de découplage présente un module de glissement inférieur à 2 MPa ; - la couche de découplage est réalisée en polystyrène expansé présentant une densité inférieure à 20 g/l, en polypropylène expansé, en mousse en polyéthylène, en polyuréthane (PORON, PORON XRD, V10, SAF, ou D30), en polyéthylène réticulé ou non réticulé, dans un matériau extrudé tels les matériaux IMPAX, ou enfin dans des gels viscoélastiques fragiles ;
- la couche de découplage est réalisée en matériau continu isotrope ;
- la couche de découplage est réalisée en matériau anisotrope ; - la coiffe intérieure est formée de polystyrène expansé, d'une mousse en polyéthylène, d'une mousse en polyuréthane, d'un polyéthylène réticulé ou d'un polyéthylène non réticulé ;
- l'armature de fixation est fixée sur la coiffe intérieure par collage ou surmoulage ou par des liaisons ponctuelles ;
- l'armature de fixation est fixée sur une surface interne ou sur une surface externe de la coiffe intérieure ;
- l'armature de fixation passe en alternance sur une surface externe de la coiffe intérieure et sur une surface interne de la coiffe intérieure, ou à travers la coiffe intérieure en son sein ;
- l'armature de fixation est un filet ou un tissage ou encore une membrane ;
- une coque externe attachée à la coiffe extérieure ;
- la coiffe intérieure et la coiffe extérieure s'étendent chacune respectivement jusqu'à un bord libre périphérique, la coque externe comprenant un raccord déformable et/ou cassable couvrant les bords libres de la coiffe intérieure et de la coiffe extérieure ;
- la couche de découplage est une couche continue disposée sur toute la surface externe de la coiffe intérieure ;
- la couche de découplage est discontinue et comporte des plots s'étendant entre la coiffe intérieure et la coiffe extérieure ;
- la coiffe extérieure est formée de polystyrène expansé, de polypropylène expansé, d'une mousse en polyéthylène, d'une mousse en polyuréthane, d'un polyéthylène réticulé ou d'un polyéthylène non réticulé ;
- la coiffe extérieure présente une épaisseur comprise entre 5 mm et 30 mm ;
- la sangle de fixation comprend deux parties raccordables l'une à l'autre et séparables au moyen d'un système de fixation actionnable par le porteur, au moins une des parties comportant plusieurs branches reliées entre elles, lesdites branches étant avantageusement fixées sur la coiffe intérieure, par l'intermédiaire de l'armature de fixation, en une pluralité de points distincts, par exemple en quatre à six points distincts ;
- le casque comporte au moins un élément de liaison solidaire de la coiffe intérieure et de la coiffe extérieure et traversant la couche de découplage, l'élément de liaison étant sensiblement plus long que l'épaisseur de la couche de découplage et présentant un module d'élasticité compris entre 150 GPa et 250 GPa, notamment supérieur à 200 GPa, et une limite d'élasticité comprise entre 200 MPa et 270 MPa ;
- la couche de découplage est pourvue de trous ;
- la courbe de la loi de comportement de la contrainte en fonction de la déformation de la couche de découplage est définie dans un corridor encadré par une première courbe et une deuxième courbe, la première courbe présentant une pente de 0,5 MPa pour une déformation inférieure à 0,1 (ou 10%), un plateau à 0,05 MPa pour une déformation comprise entre 0,1 (10%) et 0,9 (90%), et une pente de 20 MPa pour une déformation supérieure à 0.9 (90%), la deuxième courbe présentant une pente de 5 MPa pour une déformation inférieure à 0,1 (ou 10%), un plateau à 0,5 MPa pour une déformation comprise entre 0,1 (10%) et 0,5 (50%), et une pente de 10 MPa pour une déformation supérieure à 0,5 (50%) ; et
- la couche de découplage présente un comportement élastique pour une déformation inférieure à 0,1 (10 %), le module d'Young étant compris entre 0,5 MPa et 5 MPa, la couche de découplage présentant une limite d'élasticité comprise entre 0,05 MPa et 0,5 MPa, la loi de comportement de la couche de découplage présentant un plateau pour une déformation comprise entre 0,1 (10%) et une valeur limite, la valeur limite étant comprise entre 0,5 (50%) et 0,9 (90%), la loi de comportement présentant une pente comprise entre 10 MPa et 20 MPa à partir de ladite valeur limite.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une vue en coupe de face (ou frontale) d'un premier casque selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue en coupe de profil (ou sagittale) du casque de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue de trois types de chocs obliques que peut subir la tête d'un porteur en cas de choc contre une surface d'impact ;
- la figure 4 est une vue en coupe de face d'un deuxième casque selon l'invention ;
- la figure 5 est une vue en coupe de face d'un troisième casque selon l'invention ; - la figure 6 représente des lois de comportements présentées par les coiffes intérieure et extérieure ;
- la figure 7 représente des lois de comportements présentées par la couche de découplage
- la figure 8 est une vue en coupe de face d'un troisième casque selon l'invention ; et,
- la figure 9 est une vue en coupe de profil du casque de la figure 8.
Un premier casque 10 de protection selon l'invention est illustré sur les figures 1 et
2.
Un tel casque 10 est destiné à être utilisé notamment comme casque motocycliste, casque pour pilote de voiture de course, casque pour e-bike, casque pour cycliste, casque d'équitation, casque de ski, casque de roller, casque de skipper, casque de travail, ou encore casque militaire sans limitation.
Le casque 10 de protection comporte une coiffe intérieure 12 destinée à être placée au contact de la tête 14 d'un porteur, une coiffe extérieure 16 et une couche de découplage 20 interposée entre la coiffe intérieure 12 et la coiffe extérieure 16. Dans le mode de réalisation de la figure 1 , le casque 10 comporte aussi, de façon facultative une coque externe 18.
Le casque 10 comporte en outre un dispositif de fixation 22 (aussi appelé sangles) du casque 10 à la tête 14 du porteur. Il comporte ici une visière 24 visible sur la figure 2 et facultative.
Cette visière 24, si elle existe, est fixée de préférence sur la coque 18 ou sur la coiffe externe 16.
Cette visière n'est pas fixée sur la coiffe interne 12.
Avantageusement, la visière 24 est configurée pour se désolidariser du casque 10 en cas d'impact.
La coiffe intérieure 12 présente une surface interne 26 destinée à être mise au contact de la tête 14 du porteur, et une surface externe 28 placée au contact de la couche de découplage 20.
La coiffe intérieure 12 présente par exemple une forme d'épaisseur variable. La coiffe intérieure 12 présente une épaisseur comprise entre 5 mm et 25 mm. Elle peut être localement plus épaisse ou plus fine.
La surface interne 26 est adaptée pour épouser la forme du sommet du crâne d'un utilisateur. Dans un mode de réalisation, entre la tête et la surface interne 26, le casque 10 comprend une couche de confort 27. Cette couche de confort 27 présente une épaisseur par exemple inférieure à 3 mm.
La surface externe 28 de la coiffe interne 12 est inscrite dans une sphère. Le rayon de la sphère est de préférence compris entre 50 et 130 mm, selon la taille du casque. Cette sphéricité assure un découplage en rotation autour de tout axe de rotation, comme exposé plus loin.
La coiffe intérieure 12 présente des caractéristiques élasto-plastiques ou visco- élastiques correspondant par exemple aux caractéristiques d'un polystyrène expansé de densité 20 g/l ou 80 g/l. La coiffe intérieure 12 présente une densité avantageusement comprise entre 20 g/l et 80 g/l.
La figure 6 illustre plus précisément les caractéristiques du matériau de la coiffe intérieure 12. Plus précisément, la figure 6 représente un corridor d'exemples de lois de comportement de la contrainte en fonction de la déformation du matériau constitutif de la coiffe intérieure 12.
Les courbes des lois de comportement de la contrainte en fonction de la déformation de la coiffe intérieure 12 sont ainsi définies dans le corridor encadré par une première courbe et une deuxième courbe visibles sur la figure 6. La première courbe présente une pente de 2,5 MPa pour une déformation inférieure à 0,1 (ou 10%), un plateau à 0,25 MPa pour une déformation comprise entre 0,1 (10%) et 0,9 (90%), et une pente de 20 MPa pour une déformation supérieure à 0.9 (90%). La deuxième courbe présente une pente de 10 MPa pour une déformation inférieure à 0,1 (ou 10%), un plateau à 1 MPa pour une déformation comprise entre 0,1 (10%) et 0,6 (60%), et une pente de 10 MPa pour une déformation supérieure à 0.6 (60%).
La coiffe intérieure 12 présente ainsi un comportement élastique pour une déformation par exemple inférieure à 0,1 (ou 10 %), le module d'Young étant alors compris entre 2,5 MPa et 10 MPa. La limite d'élasticité de la coiffe intérieure 12 est par exemple comprise entre 0,25 MPa et 1 MPa. La loi de comportement de la coiffe intérieure 12 présente un plateau pour une déformation comprise entre 0,1 (10 %) ou moins et une valeur limite, la valeur limite étant comprise entre 0,6 (60 %) et 0,9 (90%) ou plus. A partir de cette valeur limite, la loi de comportement présente une pente comprise entre 10 MPa et 20 MPa.
La coiffe intérieure 12 est formée par exemple d'une structure en nid d'abeille, en polystyrène expansé, en polypropylène expansé, en mousse en polyéthylène, en mousse en polyuréthane, en polyéthylène réticulé ou en polyéthylène non réticulé.
La coiffe extérieure 16 comporte une couche qui présente une surface interne 30 destinée à être mise au contact de la couche de découplage 20, et une surface externe 32, placée au contact de la coque externe 18 si elle existe.
La surface interne 30 est inscrite dans une sphère. Le rayon de la sphère est de préférence compris entre 60 et 130 mm selon la taille du casque 10.
La coiffe extérieure 16 présente par exemple une forme sensiblement sphérique et à épaisseur constante. En variante, elle présente une forme non sphérique d'épaisseur variable mais assurant qu'une surface contenue dans la couche de découplage 20 soit sensiblement sphérique. Cette sphéricité assure un découplage en rotation autour de tout axe de rotation, comme exposé plus loin. L'épaisseur de la coiffe extérieure 16 est comprise entre 5 et 30 mm.
La coiffe extérieure 16 présente des caractéristiques élasto-plastiques ou visco- élastiques correspondant par exemple aux caractéristiques d'un polystyrène expansé de densité 20 g/1 ou 80 g/1. La coiffe extérieure 16 présente une densité avantageusement comprise entre 20 g/l et 80 g/l.
Les matériaux constitutifs de la coiffe extérieure 16 et de la coiffe intérieure 12 sont les mêmes. En variante, ils sont différents.
La figure 6 illustre plus précisément les caractéristiques du matériau de la coiffe extérieure 16. Plus précisément, la figure 6 représente un corridor d'exemples de lois de comportement de la contrainte en fonction de la déformation du matériau constitutif de la coiffe extérieure 16.
De même, les courbes des lois de comportement de la contrainte en fonction de la déformation de la coiffe extérieure 16 sont ainsi définies dans le corridor encadré par la première courbe et la deuxième courbe visibles sur la figure 6 et décrites plus haut.
La coiffe extérieure 16 présente ainsi un comportement élastique pour une déformation par exemple inférieure à 0,1 (10 %), le module d'Young étant alors compris entre 2,5 MPa et 10 MPa. La limite d'élasticité de la coiffe extérieure 16 est par exemple comprise entre 0,25 MPa et 1 MPa. La loi de comportement de la coiffe extérieure 16 présente un plateau pour une déformation comprise entre 0,1 (10%) ou moins et une valeur limite, la valeur limite étant comprise entre 0,6 (60 %) et 0,9 (90 %) ou plus. A partir de cette valeur limite, la loi de comportement présente une pente comprise entre 10 MPa et 20 MPa.
La coiffe extérieure 16 est formée par exemple d'une structure en nid d'abeille, en polystyrène expansé, en polypropylène expansé, en mousse en polyéthylène, en mousse en polyuréthane, en polyéthylène réticulé ou en polyéthylène non réticulé.
La coiffe intérieure 12 et la coiffe extérieure 16 sont par exemple constituées d'un matériau identique. En variante, elles sont constituées d'un matériau différent.
La coiffe intérieure 12 et la coiffe extérieure 16 sont destinées à absorber principalement la composante normale (ou radiale) de la force exercée sur le casque 10 lors d'un choc.
La coiffe intérieure 12, et la coiffe extérieure 16, s'étendent respectivement jusqu'à un bord libre périphérique respectif 34, 36.
La coque externe 18, si elle existe, est fixée à la coiffe extérieure 16 sur la surface externe 32 de ladite coiffe 16.
La coque externe 18, comprend un raccord 38 déformable et/ou cassable couvrant les bords libres 34 et 36 de la coiffe intérieure 12 et de la coiffe extérieure 16, à la périphérie de la coque externe 18. Le raccord 38 est destiné à se rompre pour désolidariser la coiffe intérieure 12 de la coiffe extérieure 16 en cas de choc. En variante, c'est la coiffe extérieure 16 ou intérieure 12 qui comprend le raccord 38, à la périphérie de la coiffe extérieure 16 ou intérieure 12.
La coque externe 18 est formée par exemple en polycarbonate, acrylonitrile butadiène styrène, PVC, résine renforcée de fibres de verre, de fibres de carbone ou de kevelar.
La couche de découplage 20 est apte à autoriser un mouvement de rotation de la coiffe extérieure 16 par rapport à la coiffe intérieure 12 suivant tout axe de rotation, lors d'un choc appliqué à la coque externe 18 (ou à la coiffe extérieure 16 dans le cas où la coque externe 18 est inexistante) de part sa déformation sous cisaillement.
La figure 3 est une vue en coupe de trois types de chocs obliques avec composante rotatoire autour des axes de rotation principaux que peut subir la tête 14 du porteur du casque 10.
On distingue ainsi, l'axe noté X qui correspond à l'axe postérieur/antérieur de la tête 14, l'axe noté Y qui correspond à l'axe latéral gauche-droite de la tête 14 et l'axe noté Z qui correspond à l'axe vertical de la tête 14
Tout axe de rotation de la tête 14 du porteur peut s'exprimer en fonction des axes X, Y et Z, la rotation suivant l'axe Z étant connue comme la plus dangereuse pour la tête 14 du porteur.
Pour assurer le découplage en rotation entre la coiffe intérieure 12 et la coiffe extérieure 16 pour tout axe de rotation, la couche de découplage 20 est configurée pour qu'au moins une surface sphérique 39 soit totalement contenue dans la couche de découplage 20 sensiblement, au centre de la couche de découpage 20.
Cette surface sphérique 39 s'étend jusqu'à la périphérie de la couche de découplage 20 en étant totalement contenue dans la couche de découplage 20.
Dans l'exemple particulier représenté sur les figures 1 , 2, 4 et 5, les interfaces entre la couche de découplage 20 et respectivement la coiffe intérieure 12 et la coiffe extérieure 16 sont sphériques.
Dans le premier mode de réalisation des figures 1 à 2, la couche de découplage 20 est une couche continue isotrope ou anisotrope disposée sur la toute la surface externe 28 de la coiffe intérieure 12.
La couche de découplage 20 présente une épaisseur supérieure à 5 mm, et comprise avantageusement entre 5 mm et 15 mm
La couche de découplage 20 présente des propriétés mécaniques élasto-plastique ou visco-élastique fragile à bas module de glissement. Le module de glissement de la couche de découplage 20 est par exemple inférieur à 2 MPa.
La couche de découplage présente une densité comprise entre 10 g/l. et 500 g/l. La figure 7 illustre plus précisément les caractéristiques du matériau de la couche de découplage 20. Plus précisément, la figure 7 représente un corridor d'exemples de lois de comportement de la contrainte en fonction de la déformation du matériau constitutif de la couche de découplage 20.
Les courbes des lois de comportement de la contrainte en fonction de la déformation de la couche de découplage 20 sont ainsi définies dans le corridor encadré par une première courbe et une deuxième courbe visibles sur la figure 7. La première courbe présente une pente de 0,5 MPa pour une déformation inférieure à 0,1 (ou 10%), un plateau à 0,05 MPa pour une déformation comprise entre 0,1 (10%) et 0,9 (90%), et une pente de 20 MPa pour une déformation supérieure à 0.9 (90%). La deuxième courbe présente une pente de 5 MPa pour une déformation inférieure à 0,1 (ou 10%), un plateau à 0,5 MPa pour une déformation comprise entre 0,1 (10%) et 0,5 (50%), et une pente de 10 MPa pour une déformation supérieure à 0,5 (50%).
La couche de découplage 20 présente ainsi un comportement élastique pour une déformation par exemple inférieure à 0,1 (10 %), le module d'Young étant alors compris entre 0,5 MPa et 5 MPa. La limite d'élasticité de la couche de découplage 20 est par exemple comprise entre 0,05 MPa et 0,5 MPa. La loi de comportement de la couche de découplage 20 présente un plateau pour une déformation comprise entre 0,1 (10%) ou moins et une valeur limite, la valeur limite étant comprise entre 0,5 (50%) et 0,9 (90%) ou plus. A partir de cette valeur limite, la loi de comportement présente une pente comprise entre 10 MPa et 20 MPa.
La couche de découplage 20 présente par exemple un module de résistance inférieur à 2 MPa.
La couche de découplage 20 est par exemple réalisée en polystyrène expansé présentant une densité inférieure à 20 g/l, en polypropylène expansé, en mousse en polyéthylène, en polyuréthane (PORON, PORON XRD ou encore V10, SAF, D30), en polyéthylène réticulé ou non réticulé, dans un matériau extrudé tels les matériaux IMPAX, ou enfin dans des gels viscoélastiques fragiles, tels les gels réticulés de polyuréthane, ou les gels et mousses de polyuréthane, gels silicone, sans limitation. Les gels viscoélastiques fragiles sont particulièrement adaptés.
Le dispositif de fixation 22 comporte une sangle de fixation 40 comprenant deux parties 40A et 40B raccordables l'une à l'autre et séparables au moyen d'un système de fixation 40C actionnable par le porteur.
La sangle de fixation 40 est destinée à assurer la fixation du casque 10 à la tête 14 du porteur. La sangle de fixation 40, plus précisément chaque partie 40A, 40B, est ainsi fixée à la coiffe intérieure 12 du casque 10 en au moins deux points 42 opposés de la coiffe intérieure 12, sans liaison mécanique avec la coiffe extérieure 16, les deux points 42 étant notamment opposés par rapport à la tête 14 du porteur.
Dans l'exemple illustré sur les figures 1 et 2, chaque partie 40A, 40B est formée d'une unique branche.
Plus particulièrement, le dispositif de fixation 22 comporte une armature de fixation
44 rigide fixée à la coiffe intérieure 12, la sangle de fixation 40 étant fixée à la coiffe intérieure 12 par l'intermédiaire de l'armature de fixation 44. La sangle 40 est ainsi rattachée à l'armature 44 au niveau des points opposés 42, ou tout au long de la surface 28.
L'armature de fixation 44 est par exemple discontinue comme un filet ou un tissage. En variante, l'armature de fixation 44 est une couche continue.
L'armature 44 présente par exemple une épaisseur comprise entre 0.5 mm et 2.0 mm.
L'armature 44 est par exemple en tissu résistant ou une membrane réalisée en polycarbonate, acrylonitrile butadiène styrène, PVC, ou en Nylon au tissu, sans limitation.
L'armature de fixation 44 est fixée sur la coiffe intérieure 12 par collage ou surmoulage. En variante, l'armature de fixation 44 est fixée sur la coiffe intérieure 12 par des liaisons ponctuelles.
Dans l'exemple illustré sur les figures 1 et 2, l'armature de fixation 44 est fixée sur la surface externe 28 de la coiffe intérieure 12.
Le fonctionnement de ce casque 10 selon l'invention va maintenant être décrit. Lors d'un choc entre une surface d'impact 52 et l'ensemble formé par la tête 14 du porteur et le casque 10, illustré sur la figure 3, le casque 10 subit une force comportant une composante Fn normale à la surface d'impact 52 et une composante Ft tangentielle à la surface d'impact 52.
Il est à noter que la vitesse de l'impact envisagée compris entre 6,5 m/s et 10,5 m/s pour le casque de motocycliste et de 4,5 m/s et 8,5 m/s pour les casques de cycliste, e-bike ou sport (équestre, ski, roller, etc ...). Au total les propriétés mécaniques du casque sont optimisées sur critère biomécanique de blessure pour ces impacts obliques mais aussi pour les impacts linéaires tel que prescrit par les différentes normes et réglementations.
La composante normale Fn exercée sur la coque externe 18 (ou sur la coiffe extérieure 16 dans le cas où la coque externe 18 est inexistante) provoque un choc, et plus précisément une accélération linéaire de la tête, qui est amorti et distribué par les coiffe extérieure 16 et intérieure 12 et dans une moindre mesure par l'écrasement de la couche de découplage 20. La composante tangentielle Ft provoque une accélération rotatoire du casque 10 par mise en rotation de l'ensemble formé par la coque externe 18 et la coiffe extérieure 16 suivant un axe quelconque de rotation s'exprimant en fonction des axes X, Y et Z.
Le raccord 38, s'il existe, couvrant les bords libres 34 et 36 de la coiffe intérieure 12 et de la coiffe extérieure 16 se déforme ou rompt sous l'effet de la rotation de l'ensemble formé par la coque externe 18 et la coiffe extérieure 16, sous l'effet de la déformation par glissement de la couche de découplage 20.
La coiffe intérieure 12 et la coiffe extérieure 16 sont alors découplées en rotation et sont mobiles l'une par rapport à l'autre suivant tout axe de rotation et en particulier suivant l'axe de la rotation provoquée par la composante tangentielle Ft.
Le dispositif de fixation 22 maintenant la coiffe intérieure 12 solidaire en rotation de la tête par l'intermédiaire de l'armature de fixation 44 et des sangles 40, la couche de découplage 20 absorbe alors l'énergie rotatoire, la coiffe intérieure 12 et donc la tête 14 du porteur subissant ainsi une accélération rotatoire plus faible que celle subie par la coiffe extérieure 16.
En variante (non représentée), le raccord 38 de la coque externe 18 couvre le bord libre 36 de la coiffe extérieure 16 sans couvrir le bord libre 34 de la coiffe intérieure 12.
En variante (non représentée), le casque 10 est dépourvu de coque externe 18. En variante (non représentée), le casque 10 est dépourvu de raccord 38 déformable.
En variante (non représentée), la coiffe intérieure 12 est localement inexistante en périphérie du casque 10.
En variante (non représentée), l'armature de fixation 44 est constituée d'un renforcement local de la coiffe intérieure 12 au niveau des points 42 de fixation.
En variante (non représentée), l'armature de fixation 44 est fixée à la surface interne 26 de la coiffe intérieure 12.
En variante (non représentée), le casque 10 est dépourvu d'armature de fixation et les parties de la sangle sont alors directement fixées sur la coiffe interne 12 aux niveaux des points de fixation 42.
Dans une autre variante illustrée sur la figure 4, l'armature de fixation 44 passe en alternance sur la surface externe 28 de la coiffe intérieure 12 et sur la surface interne 26 de la coiffe intérieure 12.
L'armature de fixation (ou le filet, ou la sangle) 44 comporte ainsi des parties 46 chevauchant la surface externe 28 de la coiffe interne et des parties 48 chevauchant la surface interne 26 de la coiffe intérieure 12. Entre ces parties 46 et 48, l'armature de fixation 44 comporte des parties 50 traversant la coiffe intérieure 12 et est ainsi fixée à la couche intérieure 12.
Sur la figure 4, l'armature de fixation 44 présente ainsi par exemple une partie 46 au niveau du bord libre 34 de ladite coiffe intérieure 12. Plus précisément, les points 42 de fixation se situent au niveau de la surface externe 28 de la coiffe intérieure 12. En variante, l'armature de fixation 44 présente une partie 48 au niveau du bord libre 34, les points 42 de fixation se situant plus précisément au niveau de la surface interne 26 de la coiffe intérieure 12.
De façon avantageuse et afin d'assurer une grande stabilité en rotation de la couche 12 sur la tête 14 de l'utilisateur, les points 42 d'attache de la sangle 40A sont situés de façon symétrique en avant des oreilles, en arrière des oreilles, et/ou de façon symétrique, vers la zone occipitale.
Dans une variante non représentée l'armature 44 (ou la sangle) peut chevaucher uniquement la surface externe 28 ou la surface interne 26 sans chevaucher l'autre dans la mesure où elle resterait alors au sein même de la coiffe intérieure 12 dans une zone sensiblement médiane.
En variante illustrée sur la figure 5, la couche de découplage 20 est discontinue. La coiffe intérieure 12 et la coiffe extérieure 16 délimite alors une cavité 54.
La couche de découplage 20 comporte des plots 56 s'étendant, dans la cavité 54, entre la coiffe intérieure 12 et la coiffe extérieure 16.
Les plots 56 sont par exemple des organes cylindriques dont les extrémités sont attachées à la coiffe intérieure 12 et à la coiffe extérieure 16.
Chaque plot 56 présente une épaisseur comprise entre 5 mm et 15 mm. Chaque plot 56 présente avantageusement des propriétés mécaniques élasto plastique ou viscoélastique fragile proches de celles de la couche de découplage 20. Chaque plot 56 présente avantageusement une densité comprise entre 10g/I et 500 g/l.
Chaque plot 56 présente par exemple un module de résistance inférieur à 2 MPa. Chaque plot 56 présente par exemple un module d'élasticité inférieur de 0.5 MPa à 5 MPa.
Chaque plot 56 est par exemple réalisé en polystyrène expansé présentant une densité inférieure à 20 g/l, en polypropylène expansé, en mousse en polyéthylène, en polyuréthane (PORON, PORON XRD, V10, SAF ou D30), en polyéthylène réticulé ou non réticulé, dans un matériau extrudé tels les matériaux IMPAX, ou enfin dans des gels viscoélastiques fragiles tels les gels réticulés de polyuréthane, ou les gels et mousses de polyuréthane, gels silicone, sans limitation. Les gels viscoélastiques fragiles sont particulièrement adaptés. Un tel casque 10 présente de multiples avantages pour préserver la tête 14 du porteur contre des accélérations linéaires et rotatoires importantes, en particulier contre des accélérations rotatoires de la tête 14 suivant son axe vertical Z qui sont particulièrement nocives.
En particulier, en attachant la sangle de fixation 40 à l'armature 44 et en fournissant un raccord 38 déformable entre les bords libres de la coiffe intérieure 12 et de la coiffe extérieure 16, l'invention permet un découplage en rotation efficace des deux coiffes 12 et 16 selon tout axe de rotation ce qui aura pour effet de réduire l'accélération rotatoire de la tête.
Une variante du casque 10 est illustrée sur les figures 8 et 9.
Dans la mesure où cette couche de découplage 20 est constituée d'un matériau à faible module et à faible résistance, il peut s'avérer nécessaire de maintenir la coiffe extérieure 16 sur le casque 10 en cas d'impact oblique sévère tout en permettant le découplage et afin que la coiffe extérieure 16 ne se désolidarise pas complètement du casque 10.
Dans l'exemple illustré sur les figures 8 et 9, le casque 10 comprend la coiffe intérieure 12 et la coiffe extérieure 16 qui, consécutivement à ce choc oblique violent est en mesure de protégé la tête 14 d'un utilisateur en cas de second impact.
En outre, le casque 10 comprend alors au moins un élément de liaison 20A à jeu. Dans une configuration préférée, le casque 10 comprend cinq éléments de liaison
20A.
Chaque élément de liaison 20A est une liaison lâche ou à jeu solidaire de la coiffe intérieure 12 et de la coiffe extérieure 16 et traversant la couche de découplage 20.
Dans un mode de réalisation non représentée, chaque élément de liaison 20A traverse la coiffe intérieure 12 et la coiffe extérieure 16 et est solidaire de la coiffe intérieure 12 et de la coiffe extérieure 16 par l'intermédiaire de fixation de type bouton entrant en butée respectivement contre la surface externe 32 de la coiffe extérieure 16 et la surface interne 26 de la coiffe intérieure 12, les boutons encadrant la coiffe extérieure 16, la couche de découplage 20, et la coiffe intérieure 12. En variante non représentée, chaque élément de liaison 20A est prolongé de part et d'autre par des pattes, une patte étant collée à la surface externe 28 ou à la surface interne 26 de la coiffe intérieure 12 et une autre patte étant collée à la surface externe 32 ou à la surface interne 30 de la coiffe extérieure 16.
Ces descriptions préférées ne sont pas limitatives et d'autres solutions d'éléments de liaison 20A peuvent être envisagées. Chaque élément de liaison 20A autorise un mouvement relatif maximal entre la coiffe intérieure 12 et la coiffe extérieure 16 compris entre 1 mm et 15 mm dans toutes les directions de découplage en rotation, soit une rotation relative de 2 à 25° environ, selon la géométrie du casque.
Chaque élément de liaison 20A est par exemple un fil ou un câble de diamètre compris entre 0.2 et 2 mm.
Chaque élément de liaison 20A présente un module d'élasticité compris entre 150 GPa et 250 GPa, notamment supérieur à 200 GPa, et une limite d'élasticité comprise entre 200 MPa et 270 MPa.
Chaque élément de liaison 20A est sollicité en traction.
Chaque élément de liaison 20A est sensiblement plus long que l'épaisseur de la couche de découplage 20.
Le matériau constitutif de ces éléments de liaison 20A peut être un polymère ou un acier ou tout autre matériau de module d'élasticité et de résistance assez élevé pour assurer l'intégrité du casque 10 mais suffisamment bas pour contribuer éventuellement à la dissipation de l'énergie rotatoire additionnel.
L'optimisation de ces éléments de liaison 20A se fera sur critère biomécanique en fonction de la géométrie du casque 10 et de son domaine d'application.
En cas d'impact oblique à grande énergie, la désolidarisation totale de la coiffe extérieure 16 par rapport à la coiffe intérieure 12 est empêchée par les éléments de liaison 20A et le casque est alors apte à protéger la tête en cas de second impact.
Dans le mode de réalisation des figures 8 et 9, la partie 40A de la sangle 40 comprend plusieurs branches 58 reliées entre elles.
Ces branches 58 sont avantageusement fixées sur la coiffe intérieure 12, par l'intermédiaire de l'armature de fixation 44, en une pluralité de points distincts 42A, 42B, 42C, par exemple en quatre à six points distincts afin d'assurer une stabilité en rotation de la coiffe intérieure 12 sur la tête 14 de l'utilisateur.
Dans la variante du casque 10 dépourvu d'armature de fixation, ces branches 58 sont fixées directement à la coiffe intérieure 12 sans passer par l'intermédiaire d'une armature de fixation 44.
Comme illustré en figure 9, ces points pourront être répartis de façon symétrique deux devant les oreilles et deux derrière les oreilles, et/ou de façon symétrique ou non, en un ou deux points en zone occipitale.
En complément non représenté, la partie 40B de la sangle 40 comprend plusieurs branches. Ces branches sont avantageusement fixées sur la coiffe intérieure 12, par l'intermédiaire de l'armature de fixation 44, en une pluralité de points distincts 42A, 42B, 42C, par exemple en quatre à six points distincts afin d'assurer une stabilité en rotation de la coiffe intérieure 12 sur la tête 14 de l'utilisateur.
En variante non illustrée, la couche de découplage 20 est un matériau continu, mais pourvu de trous.
Les trous présentent une plus grande dimension comprise entre 2 mm et 10 mm. La section de ces trous est par exemple circulaire ou rectangulaire, mais peut typiquement prendre d'autres géométries.
La répartition de ces trous est homogène sur la couche de découplage 20. En variante, la couche de découplage 20 présente des zones à plus grande densité de trous que le reste de la couche.
Le nombre, la répartition et les dimensions de ces trous seront ajustés dans le cadre de l'optimisation du dispositif en fonction des matériaux en présence, des dimensions du casque 10 et de son domaine d'application.
Ces trous rendent plus souple la couche de découplage 20 et aident le matériau de la couche de découplage 20 à se déformer en cisaillement.

Claims

REVENDICATIONS
1 . - Casque (10) de protection comportant au moins une coiffe intérieure (12) destinée à être placée au contact de la tête (14) d'un porteur, une coiffe extérieure (16) et une couche de découplage (20) interposée entre la coiffe intérieure (12) et la coiffe extérieure (16), la couche de découplage (20) étant apte à autoriser un mouvement de rotation relatif de la coiffe extérieure (16) par rapport à la coiffe intérieure (12) suivant tout axe de rotation lors d'un choc, au moins une surface sphérique (39) s'étendant jusqu'à la périphérie de la couche de découplage (20) étant totalement contenue dans la couche de découplage (20),
le casque (10) comportant une sangle de fixation (40) fixée en au moins deux points (42) opposés de la coiffe intérieure (12) sans liaison mécanique avec la coiffe extérieure (16), la sangle de fixation (40) étant destinée à assurer la fixation du casque (10) à la tête (14) du porteur,
caractérisé en ce que le casque (10) comporte une armature de fixation (44) fixée à la coiffe intérieure (12), la sangle de fixation (40) étant fixée à la coiffe intérieure (12) par l'intermédiaire de l'armature de fixation (44).
2. - Casque (10) selon la revendication 1 , dans lequel l'interface entre la couche de découplage (20) et la coiffe intérieure (12), et l'interface entre la couche de découplage
(20) et la coiffe extérieure (16) sont sphériques, ou la couche de découplage (20) présente une surface médiane (39) sphérique.
3. - Casque (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la coiffe intérieure (12) présente une épaisseur comprise entre 5 mm et 15 mm.
4. - Casque (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche de découplage (20) a une épaisseur supérieure à 5 mm, et comprise avantageusement entre 5 mm et 15 mm.
5. - Casque (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche de découplage (20) présente un module de glissement inférieur à 2 MPa.
6. - Casque (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche de découplage (20) est réalisée en polystyrène expansé présentant une densité inférieure à 20 g/l, en polypropylène expansé, en mousse en polyéthylène, en polyuréthane (PORON, PORON XRD, V10, SAF, ou D30), en polyéthylène réticulé ou non réticulé, dans un matériau extrudé tels les matériaux IMPAX, ou enfin dans des gels viscoélastiques fragiles. 7.- Casque (10) selon l'une des quelconque des revendications précédentes, dans lequel la coiffe intérieure (12) est formée de polystyrène expansé, d'une mousse en polyéthylène, d'une mousse en polyuréthane, d'un polyéthylène réticulé ou d'un polyéthylène non réticulé. 8.- Casque (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'armature de fixation (44) est fixée sur la coiffe intérieure (12) par collage ou surmoulage.
9. - Casque (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'armature de fixation (44) est fixée sur une surface interne (26) ou sur une surface externe (28) de la coiffe intérieure (12).
10. - Casque (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l'armature de fixation (44) passe en alternance sur une surface externe (28) de la coiffe intérieure (12) et sur une surface interne (26) de la coiffe intérieure (12), ou à travers la coiffe intérieure (12) en son sein.
1 1 . - Casque (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'armature de fixation (44) est un filet ou un tissage ou encore une membrane.
12. - Casque (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant une coque externe (18) attachée à la coiffe extérieure (16).
13. - Casque (10) selon la revendication 12, dans lequel la coiffe intérieure (12) et la coiffe extérieure (16) s'étendent chacune respectivement jusqu'à un bord libre périphérique (34, 36), la coque externe (18), la coiffe extérieure (16) ou la coiffe intérieure (12) comprenant un raccord (38) déformable et/ou cassable couvrant les bords libres (34, 36) de la coiffe intérieure (12) et de la coiffe extérieure (16).
14.- Casque (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche de découplage (20) est une couche continue disposée sur toute la surface externe (28) de la coiffe intérieure (12). 15.- Casque (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel la couche de découplage (20) est discontinue et comporte des plots (56) s'étendant entre la coiffe intérieure (12) et la coiffe extérieure (16).
16. - Casque (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la sangle de fixation (40) comprend deux parties (40A, 40B) raccordables l'une à l'autre et séparables au moyen d'un système de fixation (40C) actionnable par le porteur, au moins une des parties (40A, 40B) comportant plusieurs branches (58) reliées entre elles, lesdites branches (58) étant avantageusement fixées sur la coiffe intérieure (12), par l'intermédiaire de l'armature de fixation (44), en une pluralité de points distincts (42A, 42B, 42C), par exemple en quatre à six points distincts.
17. - Casque (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant au moins un élément de liaison (20A) solidaire de la coiffe intérieure (12) et de la coiffe extérieure (16) et traversant la couche de découplage (20), l'élément de liaison (20A) étant sensiblement plus long que l'épaisseur de la couche de découplage (20) et présentant un module d'élasticité compris entre 150 GPa et 250 GPa, et une limite d'élasticité comprise entre 200 MPa et 270 MPa.
18. - Casque (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche de découplage (20) est pourvue de trous.
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