Brevet FR2786670A1 — publié le 20000609

-1- L'invention concerne la réalisation d'un nouveau type de coque externe pour une calotte de casque de protection crânio-cérébrale qui présente une couche externe voir des zones de basse résistance mécanique. Les calottes des casques de protection actuelles sont constituées de trois composantes. Deux doivent répondre à des exigences de sécurité biomécanique: - une coque externe qui assure, lors d'un impact, la distribution de l'énergie délivrée à une surface plus grande que celle intéressée par le choc externe. Elle assure aussi une résistance accrue à la pénétration de la calotte. - une coiffe intermédiaire destinée à l'absorption partielle de l'énergie transmise et distribuée par la coque externe. La composante interne doit répondre à des exigences de confort et de sécurité biologique. Par l'utilisation des matériaux de plus en plus résistants, la coque assure aujourd'hui seulement une fonction de distribution en surface des forces développées pendant un impact, même s'il s'agit d'un impact à risque neurologique (IRN). Elle restitue à la coiffe intermédiaire la quasi-totalité de l'énergie reçue. Apres absorption partielle de cette énergie par la coiffe intermédiaire, la composante interne et par le scalpe, l'énergie cinétique résiduelle est transmise au crânime et ensuite au cerveau. Par IRN on comprend les impacts qui exposent le sujet à la survenue des troubles neurologiques (transitoires, régressives ou persistants) malgré le port d'un casque conçu dans l'état de la technique. La coque selon l'invention, sans modifier radicalement l'aspect extérieur d'une coque dans l'état de la technique, lui rajoute une nouvelle fonction et permet de diminuer cette énergie résiduelle et ainsi les conséquences neurologiques des traumatismes crâniens violents. Sa caractéristique principale consiste dans sa plasticité en cas d'IRN. Elle présente ainsi la capacité d'absorber et emmagasiner sous forme d'énergie potentielle, une partie de l'énergie délivrée à l'occasion d'un IRN par une déformation persistante, fissure ou fracture, intéressant toute son épaisseur ou seulement une partie de celle-ci, en regard du point d'impact ou à distance. Ainsi l'énergie cinétique restituée à la coiffe intermédiaire sera moins importante et en conséquence l'énergie résiduelle délivrée au crâne et les conséquences neurologiques de l'impact diminueront. En cas d'impact de faible énergie et sans risque neurologique, la coque selon l'invention assure les mêmes fonctions que les coques actuellement disponibles. Ces zones ou couche(s) externe de basse résistance fonctionnent sur le même principe que les "soupapes de sûireté " des récipients sous pression. -2- Dans les paragraphes suivants: Ecl = l'énergie cinétique avant l'impact de l'ensemble: corps contondent (a) et coque (b) = Ecla +Eclb Ec2 = l'énergie cinétique de l'ensemble après l'impact = Ec2a + Ec2b Ep = l'énergie potentielle transférée et emmagasinée par la déformation persistante = Epa + Epb AO = l'énergie calorique dégagée pendant l'impact En confornité avec la loi de la conservation de l'énergie appliquée à l'ensemble a et b EcI = Ec2 +Ep + A0 = Ec2a + Ec2b + Epa + Epb + AO Epa est négligeable et considérée 0 car le corps contondant a une grande dureté par définition et AO est négligeable et considérée 0. Ecl= Ec2a + Ec2b + Epb et Ec2b =Ecl - (Ec2a + Epb) L'énergie cinétique transférée à la coque (Ec2b) et ensuite par celle ci aux structures profondes est moins élevée pour la coque selon l'invention parce que l'énergie potentielle emmagasinée par la coque (Epb) est plus élevée. En plus de la diminution de l'énergie transférée vers le crâne, le temps de l'impact en cas d'IRN est prolongé et ainsi l'accélération moyenne z produite pendant l'IRN diminue car z = V/t (o V représente la vitesse relative avant le début de l'impact et t la durée de l'impact). Ceci permettra la réalisation des casques de protection plus efficaces en matière d'accélération développée pendant les impact violents et les tests d'homologation avec l'emploi de coiffes absorbantes moins épaisses, ce qui représentera un avantage économique et de confort considérable. Les dessins annexés illustrent à titre d'exemples non limitatifs l'invention: La figure 1 - vue en coupe d'une zone de basse résistance avec l'aspect d'un sillon (1). La figure 2 - vue en coupe d'une zone de basse résistance obtenue par l'inclusion dans l'épaisseur de la coque des bulles de gaz (2). -3- La figure 3 - vue en coupe d'une zone de basse résistance obtenue par l'inclusion dans l'épaisseur de la coque des structures réalisées d'un matériau différent ou similaire (3) à celui utilisé pour le reste de la coque. La figure 4 et 5 - vue en coupe d'une zone de basse résistance fabriquée par secteurs et qui sont assemblés ensuite, réalisant ainsi des zones de basse résistance mécanique en regard de ces jonctions (4; 5). La figure 6 - vue en coupe d'une coque (7) qui présente une couche externe de basse résistance (6) et de la coiffe intermédiaire (8). La figure 7 - concentration des zones de basse résistance en regard des quatre principaux piliers de résistance du crânme humain - frontolatéraux (10) et rétro-auriculaires (12), et leur absence dans la proximité de la ligne médiane (9) et des régions temporales antérieures (11). Pour que la coque selon l'invention soit capable d'une telle absorption d'énergie en cas d'impact à risque neurologique (IRN), elle présente une couche externe voir des zones de basse résistance. En cas d'IRN, la déformation persistante ou la fracture complète ou partielle de ces zones de basse résistance assure l'absorption partielle d'énergie transférée à la coque avant que celle ci ne la distribue pas à la coiffe intermédiaire. Les zones de basse résistance peuvent être uniformément distribuées sur la surface de la coque ou peuvent être concentrées dans certaines de ses régions. A titre d'exemple non limitatif elles pourront être concentrées en regard des quatre principaux piliers de résistance du crâine humain (fronto-latéraux et rêtro-auriculares). Les régions de la ligne médiane et temporales antérieures pourront être exemptées de leur présence pour diminuer les risques de blessure du sinus longitudinal supérieur et respectivement de l'artère méningée moyenne. Ces structures anatomiques sont particulièrement exposées par leur position à un risque élevé de saignement en cas de fracture de crâne à proximité. La couche externe de basse résistance peut avoir une épaisseur uniforme ou non et peut être présente sur toute ou seulement une partie de la surface externe de la coque. Son épaisseur peut varier en fonction des matériaux utilisés et en fonction des normes en vigueur. Sa structure peut être compacte ou alvéolaire. Sa fabrication peut être réalisée en même temps que le reste de la coque ou être appliquée secondairement sur la surface externe d'une coque réalisée dans l'état de la technique. Dans cette deuxième variante, la couche externe de basse résistance peut être appliquée directement au contact de la face externe de la partie interne de la coque ou par l'interposé d'au moins une structure absorbante d'énergie intermédiaire. -4- Les zones de basse résistance peuvent être obtenues par: 1. l'altération du parallélisme des faces externe et interne de la coque et diminution de l'épaisseur de la coque en regard des dites zones de basse résistance et la réalisation des dépressions (1) de préférence situées sur la face intemrne, ou 2. sans modifier le parallélisme des faces externe et interne de la coque, par i) l'inclusion dans son épaisseur des bulles de gaz (2) voir des structures réalisées d'un matériau différent ou similaire (3) à celui utilisé pour le reste de la coque, ou ii) la coque peut être fabriquée par secteurs qui seront assemblés ensuite avec l'emploi des substances adhésives ou autre procédé technique, réalisant ainsi des zones de basse résistance mécanique en regard de ces jonctions(4; 5). A titre d'exemple non limitatif les dépressions peuvent avoir un aspect de sillons (1) et les sillons peuvent avoir différents profils (en V, en U, en M etc.). La profondeur et la surface de ces dépressions peuvent varier selon les matériaux utilisés et les normes en vigueur. A titre d'exemple non limitatif la réalisation pratique de la coque peut impliquer la modification partielle de la moule d'injection par l'ajout sur la surface correspondant à la face interne ou externe de la coque des proéminences avec différentes formes en fonction des dépressions (sillons) recherchés. Selon une autre variante la coque réalisée dans l'état de la technique peut être soumise à un procédé de déformation (abrasif ou non) qui réalisera les dépressions souhaitées. La coque selon l'invention est destinée à la réalisation des calottes de casques de protection de tout type (intégral ou non intégral) et particulièrement utilisées dans les domaines civils (moto - essais, compétition et usagers; auto - essais, compétition; vélo compétition, usagers; autres sports; milieu industriel). -5- REVENDICATIONS 1. Une coque externe pour un casque de protection crânio-cérébrale caractérisée en ce qu'elle comporte une couche externe ou des zones de basse résistance qui assurent une absorption d'énergie en cas d'impact à risque neurologique, par leur déformation ou fracture persistante, et prolonge la durée de l'impact à risque neurologique diminuant ainsi l'accélération développée. 2. Une coque externe pour un casque de protection selon la revendication I caractérisée par l'altération du parallélisme des faces externe et interne, avec diminution de l'épaisseur de la coque en regard des dites zones de basse résistance (1), et l'obtention des dépressions ou sillons. 3. Une coque externe pour un casque de protection selon les revendications 1-2 caractérisée en ce que la profondeur des dépressions ou sillons est variable. 4. Une coque externe pour un casque de protection selon les revendications 1-2 caractérisée en ce que la surface des dépressions ou sillons est variable. 5. Une coque externe pour un casque de protection selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle est obtenue par modification partielle du moule d'injection par l'ajout sur la surface correspondant à la face interne ou externe de la coque des proéminences avec différentes formes en fonction des dépressions ou sillons recherchés. 6. Une coque externe pour un casque de protection crânio-cérébrale avec des zones de basse résistance selon l'une quelconque des revendications 1-4 caractérisée en ce qu'elle est obtenue selon un procédé de déformation, abrasif ou non, qui réalisera les dépressions souhaitées sur la coque. 7. Une coque externe pour un casque de protection selon la revendication I caractérisée par l'inclusion dans son épaisseur des bulles de gaz (2) ou des structures réalisées d'un matériau (3) différent ou similaire à celui utilisé pour le reste de la coque. 8. Une coque externe pour un casque de protection crânio-cérébrale avec des zones de basse résistance selon la revendication 1 caractérisée en ce que la coque est fabriquée par secteurs qui sont assemblés ensuite avec l'emploi des substances adhésives ou autre procédé technique, réalisant ainsi des zones de basse résistance mécanique en regard de ces jonctions (4; 5). 9. Une coque externe pour un casque de protection crânio-cérébrale selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que les zones ou la couche de basse résistance sont uniformément distribuées sur la surface de la coque. -6- 10. Une coque externe pour un casque de protection crânio- cérébrale selon l'une quelconque des revendications 1 - 8 caractérisée en ce que les zones ou la couche externe de basse résistance sont concentrées dans certaines de ses régions, par exemple en regard des quatre principaux piliers de résistance du crâne humain - fronto- latéraux (10) et rétro-auriculares (12) et sont absentes de la proximité de la ligne médiane (9) et des régions temporales antérieures (1 1).