Brevet FR2676336A1 — publié le 19921120

CASQUE DE COURSE VENTILE A AERODYNAMISME CONTROLE La présente invention concerne un casque de course ventilé à aérodynanisme contrôlé. Les casques intégraux utilisés par les coureurs automobiles pilotant des voitures à cockpit ouvert sont soumis à des contraintes aérodynamiques sérieuses résultant de trois effets sensibles, à savoir - un effet de soulèvement du casque. Le profil ellipsoïdal supérieur d'un casque de course étant sensiblement identique à celui de l'extrados d'une aile d'avion, le flux d'air arrivant en incidence rapide sur ce profil y présente un gradient de pression négatif. Il en résulte une force de portance agissant sur le casque comme sur une aile et l'attirant vers le haut. - un effet de résistance à l'avancement. La résistance à l'avancement résulte, pour sa part, de l'existence d'un sillage turbulent à l'arrière du casque qui, en provoquant une dépression arrière, fait basculer le casque vers la nuque du pilote. - une instabilité latérale ou ballottement. Les turbulences aérodynamiques produites à l'arrière du casque le déstabilisent ; ce dernier est ainsi ballotté latéralement, comme s'il subissait une succession de chocs latéraux. Dans la demande de brevet en France FR-2 645 719, il est proposé un casque aérodynamique dont la coque comporte à la périphérie de sa section transverse principale, ou légèrement en avant ou en arrière de cette section, une zone non lisse génératrice de tourbillons. Ces tourbillons engendrent localement à la surface de la coque une dépression qui retarde le décollement des filets d'air loin vers l'arrière du casque. D'un autre côté, on connaît bien les divers aménagements de casques de course proposés pour améliorer la ventilation de la tête des coureurs à l'intérieur de la coque. Par exemple, dans le brevet US-4 622 700, la coque est pourvue sur sa partie médiane d'au moins une ouverture d'extraction de l'air intérieur du casque, cet air intérieur étant aspiré vers l'extérieur sous l'effet du glissement de l'air extérieur sur ladite coque (aspiration par effet Venturi). L'intérieur du casque est aménagé en conséquence pour favoriser la circulation de l'air intérieur autour de la tête du pilote et, dans le cas d'un casque intégral, l'air pénètre sous la coque par le dessous du casque ou par des ouvertures mentonnières.Ce dernier dispositif, et les dispositifs analogues pour l'aération des casques de course, présentent à ce jour l'inconvénient grave de ne pas tenir compte de leurs conséquences aérodynamiques, ce qui conduit, dans la plupart des cas, à une dégradation du confort de port du casque (vibrations, instabilité, fatigue) en conditions de course. L'objectif de la présente invention est de proposer un casque bénéficiant d'une conception originale et nouvelle permettant de réduire simultanément les trois contraintes aérodynamiques sus-mentionnées tout en procurant, au surplus, une aération efficace de la tête du pilote. A cet égard, l'invention concerne un casque de course ventilé à aérodynanisme contrôlé, caractérisé en ce qu'il comporte, d'une part, au moins une ouverture aménagée dans la coque entre la zone où s'inverse la pression du flux de l'air arrivant en incidence sur l'avant de la calotte supérieure du casque et la zone de décollement dudit flux et, d'autre part, au moins un bord d'arrêt aménagé sur la coque au-delà de la section transverse médiane dudit casque. Ces zones de référence particulières au casque selon l'invention peuvent être mieux précisées dans le cas d'un casque intégral standard dont l'arrière de la calotte supérieure est toujours, d'avant en arrière du casque, sensiblement circulaire pour épouser au mieux la forme du crâne du pilote. L'axe horizontal autour duquel cette zone arrière du casque est tracée sera prise, dans la suite de la description, comme l'axe de référence à partir duquel on définira tous les angles spécifiques au casque conforme à l'invention. Il convient de remarquer qu'en général, l'axe de référence ainsi défini n'est pas très éloigné de l'axe horizontal passant par les oreilles du pilote quand ce dernier porte le casque, et qu'on pourra parfois même confondre ces deux axes. Dans cette définition, la section transverse médiane du casque doit être comprise comme la section transverse passant par ledit axe de référence. Le plan horizontal passant par ce même axe de référence sera pris, quant à lui, comme plan horizontal de référence d'où seront comptés tous les angles ; par exemple, la section transverse médiane du casque se trouve située à 900 dudit plan horizontal. Avec ces définitions, l'invention concerne un casque de course ventilé à aérodynanisme contrôlé, caractérisé en ce qu'il comporte, d'une part, au moins une ouverture aménagée dans la coque entre 600 et 1200 par rapport au plan horizontal de référence du casque, et, d'autre part, au moins un bord d'arrêt aménagé sur la coque à un angle supérieur à 900 par rapport audit plan de référence. On comprend ainsi qu'en général, le ou les bords d'arrêt sont placés derrière la ou les ouvertures sauf, le cas échéant, lorsque l'ouverture disposée le plus en avant sur la coque se situe entre 900 et 1200. Cette dernière disposition sera néanmoins le plus souvent évitée et, selon une forme d'exécution préférée de l'invention, l'ouverture disposée le plus en avant sur la coque sera aménagée à proximité de la zone où la pression du flux d'air sur ladite coque passe par un minimum, soit, sur un casque intégral standard, entre 600 et 800 par rapport au plan horizontal de référence. On s'est aperçu qu'une ouverture placée à l'endroit où la pression du flux d'air présente sa valeur négative maximale (ce qui correspond bien à un minimum de pression) n'aggravait pas l'effet de décollement résultant de la forme du casque. Une ouverture disposée de cette manière est également plus efficace pour l'extraction d'air par effet Venturi. D'un autre côté, on croyait jusqu'à présent que, s'il fallait disposer des bords d'arrêt ou analogues sur un casque ventilé, il convenait de le faire juste devant les ouvertures d'aération - l'effet escompté dans ce dernier cas est d'augmenter la vitesse de l'air arrivant sur la coque, en augmentant localement son angle d'incidence, avec, pour conséquence, une accentuation du phénomène d'aspiration par effet Venturi se produisant au niveau desdites ouvertures -. Si on applique cette même règle au casque conforme à l'invention, les bords d'arrêt seront, de ce fait, placés à l'avant des ouvertures d'aération, c'est-à-dire à l'avant de la section transverse médiane du casque (sauf, bien entendu, si ces ouvertures sont situées au-delà de la section transverse médiane dudit casque).On démontre qu'une telle disposition des bords d'arrêt conduirait, ce qui est courant sur les casques antérieurs, à augmenter l'instabilité latérale du casque ; en effet, on a mis en évidence qu'en disposant les bords d'arrêt à l'arrière de la section transverse médiane du casque - soit généralement à l'arrière des ouvertures d'aération - il se produit un phénomène de stabilisation du casque comparable à celui procuré à une flèche par son empennage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'un casque de course intégral donné à titre d'exemple non limitatif en référence au dessin annexé sur lequel la figure unique est une vue en perspective de dessus dudit casque. Le casque intégral représenté sur cette figure est fabriqué à partir d'une coque 1 ayant un profil ellipsoïdal conventionnel épousant parfaitement la tête du pilote ; à cet égard, l'intérieur de la coque 1 est pourvue de rembourrages et de protections contre les chocs conçues de manière classique et sortant de l'objet de la présente invention. Le casque comporte également une zone mentonnière 2 située juste en dessous d'une visière 3, amovible et relevable, qui est aménagée devant une ouverture frontale prévue dans la coque 1. Dans des conditions normales de course, seule la partie émergente de la tête du pilote au-dessus de la limite du cockpit est immergée dans le flux d'air résultant du déplacement rapide de la voiture de course, cette partie émergente du casque étant située aux environsde la mi-hauteur du casque, soit au niveau de la visière 3. De ce fait, toute la partie supérieure de la la coque 1 subit les contraintes aérodynamiques susmentionnées.Afin de réduire l'influence de ces contraintes qui augmentent la fatigue du pilote, la présente variante de l'invention propose de munir la coque 1 de deux groupes d'éléments compensateurs 4, 5, 6, 7 symétriques par rapport à la section médiane longitudinale du casque, ces éléments étant constitués, dans l'exemple ici décrit, de deux ouïes 4 et 5 sensiblement parallèles entre elles, suivies de deux bords d'arrêt 6 et 7 disposés à l'arrière desdites ouïes 4 et 5. Ces deux groupes d'ouïes 4, 5 et de bords d'arrêt 6, 7 sont répartis latéralement par rapport à la section médiane longitudinale du casque à environ 20 0 pour leurs extrémités les plus proches de ladite section, et ont une largeur d'environ 5 à 7 centimètres. Par ailleurs, l'ouïe 4 antérieure est disposée angulairement à 70 0 à l'avant de la coque 1 par rapport à un plan horizontal passant par l'axe des oreilles du pilote. L'ouïe postérieure 5 se trouve, quant à elle, située à quelques centimètres derrière l'ouïe antérieure 4, à environ 85 par rapport au même plan horizontal. Ces deux ouïes 4, 5 sont suivies globalement par les deux bords d'arrêt 6, 7, le bord d'arrêt antérieur 6 étant situé juste à l'arrière du plan de section transverse médiane de la coque 1, soit angulairement à 95 environ par rapport au plan horizontal servant de référence à la position des ouïes 4, 5. Le bord d'arrêt postérieur 7 suit le bord d'arrêt antérieur 6 à quelques millimètres voire à quelques centimètres. En outre, afin de tenir compte de la répartition de la pression d'air sur le dessus de la coque 1, et principalement de la zone où la pression de l'air sur ladite coque 1 devient négative, les ouïes 4 et 5 et les bords d'arrêt 6 et 7 sont orientés d'avant en arrière et du centre vers les côtés du casque à la manière de chevrons. D'autres variantes sont bien entendu envisageables sans sortir du cadre de l'invention et, en particulier, on peut tout à fait aménager sur la coque 1, dans l'un ou l'autre des deux groupes d'éléments aérodynamiques compensateurs situés de chaque côté de la section médiane longitudinale du casque, une seule ouïe 4 suivie par un seul bord d'arrêt 6, ou plus de deux ouïes 4 et 5 suivies de plus de deux bords d'arrêt 6 et 7, l'influence de ces derniers devenant négligeable au-delà d'un angle supérieur à 120 par rapport au plan horizontal de référence susmentionné - ceci en raison du décollement du flux d'air à l'arrière de la coque 1 -. Par ailleurs, il est clair que même si l'on a représenté des ouvertures du type d'ouïes 4, 5 continûment ouvertes, il est possible de prévoir des fentes discontinues ou du moins interrompues, voire une ou plusieurs ouvertures circulaires, oblongues ou rectangulaires. De même, les bords d'arrêt 6 et 7 peuvent être sensiblement rectilignes, ou bien présenter une forme courbe fuyant du haut vers le bas et d'avant en arrière du casque. Les bords d'arrêt 6, 7 peuvent également être continus ou discontinus, et présenter ou non la même largeur que celle des ouïes 4, 5. A cet égard, les largeurs respectives des ouïes 4, 5 et des bords d'arrêt 6, 7 peuvent diminuer ou augmenter progressivement vers l'arrière de la coque 1. Enfin, dans une variante non représentée sur le dessin annexé, il peut être avantageux de disposer les deux groupes d'ouïes 4, 5 et de bords d'arrêt 6, 7 de manière dissymétrique par rapport au plan de section médian longitudinal de la coque 1, cette dissymétrie résultant, soit d'un aménagement distinct des bords d'arrêt 6, 7 dans chacun des deux groupes, les bords d'arrêt 6, 7 d'un groupe étant disposés plus en avant sur la coque 1 que les bords d'arrêt de l'autre groupe, soit d'une translation latérale des bords d'arrêt 6, 7 d'un groupe vers le bas du casque, soit encore d'une translation globale d'un groupe d'ouïes 4, 5 et de bords d'arrêt 6, 7 vers le bas du casque. Le résultat escompté d'un aménagement dissymétrique ainsi conçu est de procurer une meilleure stabilité au casque. Cet effet original et nouveau préconisé par la présente invention peut être compris de la manière suivante : une disposition dissymétrique notamment des bords d'arrêt 6, 7 permet de différencier les influences de l'air de chaque côté de la coque 1 : de cette manière, les couples des forces aérodynamiques agissant sur lesdits bords d'arrêt 6, 7, - couples qui dépendent des longueurs des deux bras de levier virtuel déterminés transversalement par les positions respectives des bords d'arrêt 6, 7 gauches et droits -, sont rendus distincts avec l'avantage qu'on s'écarte alors de la situation d'équilibre instable qui se produit lorsque la disposition des bords d'arrêt est symétrique - avec la conséquence d'une égalité des couples des forces aérodynamiques susdéfinis -. Une disposition symétrique constitue donc une source potentielle d'instabilité latérale du casque favorisant, comme toute situation structurellement instable, l'oscillation de ce dernier autour de sa position moyenne. Une dissymétrie équivalente des flux d'air gauche et droit glissant sur la coque 1 peut être obtenue en réalisant des ouvertures de formes différentes de chaque côté du casque, soit, par exemple, des ouïes 4, 5 continues d'un côté, et des ouvertures circulaires de l'autre côté, toute autre combinaison de tout autre type d'ouverture étant envisageable. REVENDICATIONS 1 - Casque de course ventilé à aérodynanisme contrôlé, caractérisé en ce qu'il comporte, d'une part, au moins une ouverture aménagée dans la coque (1) entre la zone où s'inverse la pression du flux de l'air arrivant en incidence sur l'avant de la calotte supérieure du casque et la zone de décollement dudit flux et, d'autre part, au moins un bord d'arrêt (6, 7) aménagé sur ladite coque (1) au-delà de la section transverse médiane dudit casque. 2 - Casque de course selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte, d'une part, au moins une ouverture aménagée dans la coque entre 600 et 1200 par rapport au plan horizontal de référence du casque, et, d'autre part, au moins un bord d'arrêt (6, 7) aménagé, sur ladite coque (1), à un angle supérieur à 900 par rapport audit plan de référence. 3 - Casque de course selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'ouverture disposée le plus en avant sur la coque (1) est aménagée à proximité de la zone où la pression du flux d'air sur ladite coque (1) passe par son minimum, soit, sur un casque intégral standard, entre 600 et 800 par rapport au plan horizontal de référence. 4 - Casque de course selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou les ouvertures aménagées sur le coque (1) sont des trous circulaires ou ovales. 5 - Casque de course selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la ou les ouvertures aménagées sur le coque (1) sont des fentes, continues ou discontinues, formant des ouïes (4, 5) d'une largeur de quelques centimètres sur ladite coque (1). 6 - Casque de course selon la revendication 5, caractérisé en ce que le ou les bords d'arrêt (6, 7) sont globalement disposés derrière les ouïes (3, 4). 7 - Casque de course selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le nombre de bords d'arrêt (4, 5) est égal au nombre d'ouïes (6, 7). 8 - Casque de course selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que les bords d'arrêt (6, 7) présentent la même largeur que celle des ouïes (4, 5). 9 - Casque de course selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que les largeurs respectives des ouïes (4, 5) et des bords d'arrêt (6, 7) augmentent progressivement vers l'arrière de la coque (1). 10 - Casque de course selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que les largeurs respectives des ouïes (4, 5) et des bords d'arrêt (6, 7) diminuent progressivement vers l'arrière de la coque (I). li - Casque de course selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que les ouïes (4, 5) et les bords d'arrêt (6, 7) sont orientés d'avant en arrière et du centre vers les côtés du casque a la manière de chevrons. 12 - Casque de course selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les bords d'arrêt (6, 7) sont rectilignes. 13 - Casque de course selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les bords d'arrêt (6, 7) présentent une forme courbe fuyant du haut vers le bas et d'avant en arrière du casque. 14 - Casque de course selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la coque (1) comporte un ensemble de deux groupes d'ouvertures, telles que des ouïes (4, 5) ou des trous, et de bords d'arrêt (6, 7), lesdits groupes étant disposés symétriquement par rapport au plan médian longitudinal du casque. 15 - Casque de course selon la revendication 14, caractérisé en ce que chaque groupe d'ouvertures et de bords d'arrêt (6, 7) est composé de deux ouïes (4, 5) suivies globalement de deux bords d'arrêts (6, 7). 16 - Casque de course selon la revendication 15, caractérisé en ce que les deux groupes d'ouïes (4, 5) et de bords d'arrêt (6, 7) sont répartis latéralement à environ 20 par rapport au plan de section médian longitudinal du casque pour leurs extrémités les plus proches de ladite section, et ont une largeur d'environ 5 à 7 centimètres. 17 - Casque de course selon l'une quelconque des revendications 15 ou 16, caractérisé en ce que les deux ouïes (4, 5) d'un même groupe sont sensiblement parallèles entre elles. 18 - Casque de course selon l'une quelconque des revendications 15 à 17, caractérisé en ce que les ouïes (4) antérieures sont disposées angulairement à 70 à l'avant de la coque (1) par rapport à un plan horizontal passant par l'axe des oreilles du pilote. 19 - Casque de course selon la revendication 18, caractérisé en ce que les ouïes (5) postérieures sont situées à environ 85 par rapport à un plan horizontal passant par l'axe des oreilles du pilote. 20 - Casque de course selon l'une quelconque des revendications 15 à 19, caractérisé en ce que les bords d'arrêt (6) antérieurs sont situés à l'arrière du plan de section transverse médian de la coque (1), soit angulairement à 90 environ par rapport au plan horizontal servant de référence à la position des ouïes (4, 5). 21 - Casque de course selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la coque (1) comporte un ensemble de deux groupes d'ouvertures, telles que des ouïes (4, 5) ou des trous, et de bords d'arrêt (6, 7), lesdits groupes étant disposés d'une manière dissymétrique par rapport au plan médian longitudinal du casque. 22 - Casque de course selon la revendication 21, caractérisé en ce que les bords d'arrêt (6, 7) d'un groupe sont disposés plus en avant sur la coque (1) que les bords d'arrêt (6, 7) de l'autre groupe. 23 - Casque de course selon la revendication 21, caractérisé en ce que les bords d'arrêt (6, 7) d'un groupe sont disposés plus bas sur la coque (1) que les bords d'arrêt (6, 7) de l'autre groupe. 24 - Casque de course selon la revendication 21, caractérisé en ce que l'un des deux groupes d'ouïes (4, 5) ou de trous et de bords d'arrêt (6, 7) est disposé plus bas sur la coque (1) que l'autre groupe. 25 - Casque de course selon l'une quelconque des revendications l à 13, caractérisé en ce que la coque (1) comporte un ensemble de deux groupes d'ouvertures et de bords d'arrêt (6, 7), lesdites ouvertures présentant des formes différentes de chaque côté du casque.