FR3058298A1 - Casque de protection - Google Patents
Casque de protection Download PDFInfo
- Publication number
- FR3058298A1 FR3058298A1 FR1660753A FR1660753A FR3058298A1 FR 3058298 A1 FR3058298 A1 FR 3058298A1 FR 1660753 A FR1660753 A FR 1660753A FR 1660753 A FR1660753 A FR 1660753A FR 3058298 A1 FR3058298 A1 FR 3058298A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- helmet
- inner cap
- cap
- decoupling layer
- fixing frame
- 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.)
- Granted
Links
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
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
Titulaire(s) : UNIVERSITE DE STRASBOURG Etablissement public, CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE.
Demande(s) d’extension
Mandataire(s) : LAVOIX.
CASQUE DE PROTECTION.
FR 3 058 298 - A1
Ihr) 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).
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 tangentiels. 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 tangentiel.
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 tangentiels.
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 tangentiel. 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 2015. 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 D3O), en polyéthylène réticulé ou non réticulé, dans un matériau extrudé tels les matériaux IMPAX, ou enfin dans des gels viscoélastiques fragiles ;
- 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.
- 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 appliquée 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 ; et
- la coiffe extérieure présente une épaisseur comprise entre 5 mm et 30 mm.
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 tangentiels 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 les lois de comportements présentées par les coiffes intérieure et extérieure ; et,
- la figure 7 représente les lois de comportements présentées par la couche de découplage.
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 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. Cette visière 24 est fixée de préférence sur la coque 18 ou sur la coiffe externe 16. 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.
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 viscoélastiques 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 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 viscoélastiques correspondant par exemple aux caractéristiques d’un polystyrène expansé de densité 20 g/l ou 80 g/l. La coiffe extérieure 16 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 extérieure 16. Plus précisément, la figure 6 représente un corridor d’exemples de lois de comportement de la contrainte en fonction de la déformation 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 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.
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 sur la coque externe 18 (ou la coiffe externe 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 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 appliquée 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 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, D3O), 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.
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.
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 tangentiels et pour les impacts linéaires tel que prescrit par les différentes normes et règlementations.
La composante normale Fn exercée sur la coque externe 18 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 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 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, la couche de découplage 20 absorbe alors l’accélération 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), l’armature de fixation 44 est fixée à la surface interne 26 de la coiffe intérieure 12.
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.
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 D3O), 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.
Claims (14)
- REVENDICATIONS1. -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 D3O), 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.
- 11. - 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) 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 appliquée sur toute la surface externe (28) de la coiffe intérieure (12).5 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).1/5QQCO ’sjGO m3/5
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1660753A FR3058298B1 (fr) | 2016-11-07 | 2016-11-07 | Casque de protection |
| BR112019008632-3A BR112019008632A2 (pt) | 2016-11-07 | 2017-11-07 | Capacete de proteção |
| PCT/EP2017/078487 WO2018083345A1 (fr) | 2016-11-07 | 2017-11-07 | Casque de protection |
| AU2017352667A AU2017352667A1 (en) | 2016-11-07 | 2017-11-07 | Protective helmet |
| EP17793968.3A EP3534741A1 (fr) | 2016-11-07 | 2017-11-07 | Casque de protection |
| US16/348,118 US11147332B2 (en) | 2016-11-07 | 2017-11-07 | Protective helmet |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1660753 | 2016-11-07 | ||
| FR1660753A FR3058298B1 (fr) | 2016-11-07 | 2016-11-07 | Casque de protection |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3058298A1 true FR3058298A1 (fr) | 2018-05-11 |
| FR3058298B1 FR3058298B1 (fr) | 2019-01-25 |
Family
ID=57583361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1660753A Expired - Fee Related FR3058298B1 (fr) | 2016-11-07 | 2016-11-07 | Casque de protection |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11147332B2 (fr) |
| EP (1) | EP3534741A1 (fr) |
| AU (1) | AU2017352667A1 (fr) |
| BR (1) | BR112019008632A2 (fr) |
| FR (1) | FR3058298B1 (fr) |
| WO (1) | WO2018083345A1 (fr) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3607841A1 (fr) * | 2018-08-09 | 2020-02-12 | Bell Sports, Inc. | Casque avec connecteurs élastiques de système d'ajustement d'extrémité avant |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB201621272D0 (en) * | 2016-12-14 | 2017-01-25 | Mips Ab | Helmet |
| US11337481B2 (en) * | 2018-05-11 | 2022-05-24 | Specialized Bicycle Components, Inc. | Helmet with foam layer having an array of holes |
| US20210352991A1 (en) * | 2020-05-18 | 2021-11-18 | Shield-X Technology Inc. | Method for reducing rotational acceleration during an impact to an outside surface of protective headgear |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003005844A1 (fr) * | 2001-07-09 | 2003-01-23 | Phillips Helmets Limited | Casque de protection et cuirasse de protection, ainsi que procede de modification d'un casque de protection et d'une cuirasse de protection |
| EP2428129A2 (fr) * | 2010-09-09 | 2012-03-14 | Oliver Schimpf | Casque de protection; procédé de réduction ou de prévention d'une blessure à la tête |
| US20130185837A1 (en) * | 2011-09-08 | 2013-07-25 | Emerson Spalding Phipps | Protective Helmet |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040117896A1 (en) | 2002-10-04 | 2004-06-24 | Madey Steven M. | Load diversion method and apparatus for head protective devices |
| US20090260133A1 (en) * | 2008-04-18 | 2009-10-22 | Del Rosario John A | Impact Absorbing Frame and Layered Structure System for Safety Helmets |
| US8776272B1 (en) * | 2012-03-08 | 2014-07-15 | Protective Sports Equipment International Inc. | Helmet cover |
| US20140259316A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Barry H. Katz | Helmet system |
| WO2015089646A1 (fr) * | 2013-12-19 | 2015-06-25 | Bauer Hockey Corp. | Casque pour protection contre les chocs |
| US20150223547A1 (en) * | 2014-02-11 | 2015-08-13 | Angel Technologies, Llc | Protective helmet with impact-absorbing layer |
| US10004290B2 (en) * | 2014-12-05 | 2018-06-26 | Two Guys And A Hat Inc. | Protective headgear |
-
2016
- 2016-11-07 FR FR1660753A patent/FR3058298B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2017
- 2017-11-07 AU AU2017352667A patent/AU2017352667A1/en not_active Withdrawn
- 2017-11-07 BR BR112019008632-3A patent/BR112019008632A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2017-11-07 EP EP17793968.3A patent/EP3534741A1/fr not_active Withdrawn
- 2017-11-07 WO PCT/EP2017/078487 patent/WO2018083345A1/fr unknown
- 2017-11-07 US US16/348,118 patent/US11147332B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003005844A1 (fr) * | 2001-07-09 | 2003-01-23 | Phillips Helmets Limited | Casque de protection et cuirasse de protection, ainsi que procede de modification d'un casque de protection et d'une cuirasse de protection |
| EP2428129A2 (fr) * | 2010-09-09 | 2012-03-14 | Oliver Schimpf | Casque de protection; procédé de réduction ou de prévention d'une blessure à la tête |
| US20130185837A1 (en) * | 2011-09-08 | 2013-07-25 | Emerson Spalding Phipps | Protective Helmet |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3607841A1 (fr) * | 2018-08-09 | 2020-02-12 | Bell Sports, Inc. | Casque avec connecteurs élastiques de système d'ajustement d'extrémité avant |
| CN110811052A (zh) * | 2018-08-09 | 2020-02-21 | 贝尔运动股份有限公司 | 具有前端安置系统弹性连接器的头盔 |
| CN110811052B (zh) * | 2018-08-09 | 2022-05-13 | 贝尔运动股份有限公司 | 具有前端安置系统弹性连接器的头盔 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3534741A1 (fr) | 2019-09-11 |
| US11147332B2 (en) | 2021-10-19 |
| WO2018083345A1 (fr) | 2018-05-11 |
| AU2017352667A1 (en) | 2019-05-23 |
| US20190357623A1 (en) | 2019-11-28 |
| BR112019008632A2 (pt) | 2020-06-02 |
| FR3058298B1 (fr) | 2019-01-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FR3058298A1 (fr) | Casque de protection | |
| EP0682885B2 (fr) | Dispositif de fixation occipitale d'un casque | |
| US9572391B2 (en) | Protective helmet and insert with concussion reduction features | |
| US5745923A (en) | Impact absorbing protective apparatus for the frontal temporal and occipital basilar skull | |
| EP3790422B1 (fr) | Casque de protection comportant un systeme mecanique de reglage de taille | |
| CN107249369B (zh) | 摆动冲击阻尼系统 | |
| US20040117896A1 (en) | Load diversion method and apparatus for head protective devices | |
| ES2337086T3 (es) | Guardamanos para manillar de motocicleta. | |
| US20130055492A1 (en) | Neck protection collar | |
| EP3435803B1 (fr) | Dispositif de protection interne pour casque et casque ainsi equipe | |
| EP2803280B1 (fr) | Élément à coque de protection d'une région du corps humain et vêtement qui en est pourvu | |
| US5106001A (en) | Bicycle map holder/secondary retention device | |
| EP0108694B2 (fr) | Dispositif d'assujettissement amélioré des casques | |
| EP3289906B1 (fr) | Casque de protection avec système de jugulaire | |
| KR20080006624U (ko) | 레저용(자전거, 오토바이, 인라인스케이트) 안전 헬멧 | |
| KR101625185B1 (ko) | 목 보호를 위한 헬멧 고정구 | |
| FR3102648A1 (fr) | Casque comprenant une coque de protection externe amovible | |
| FR2949298A1 (fr) | Tablier physiologique amortisseur protecteur de chocs pour marechal-ferrant | |
| FR3109275A1 (fr) | Casque de protection a reglage perfectionne | |
| FR2744341A1 (fr) | Dispositif pour caler un casque sur un support horizontal | |
| FR3003443A1 (fr) | Equipement de protection d'un membre comprenant un matelas d'absorption de chocs | |
| FR3060972A1 (fr) | Coussinet amortisseur triangulaire occipital ergonomique pour serre-tete | |
| US10441467B1 (en) | High performance goggle with wide field of view | |
| FR3051330A1 (fr) | Casque ajuste | |
| FR3031013A1 (fr) | Dispositif de protection de la tete avec maintien autour du cou, et accessoire associe tel qu'un vetement |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20180511 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20230705 |