Brevet FR2804288A1 — publié le 20010803

La présente invention concerne un ensemble d'adaptation destiné à un casque. Le système convient en particulier à des dispositifs montés sur un casque et qui sont utilisés dans des opérations militaires aériennes et au sol. En général, les casques sont destinés à remplir des conditions de confort, de stabilité et de protection de la tête contre les chocs, lors d'un vol, d'une sortie et d'une éjection, et ils doivent s'ajuster à toute une gamme anthro- pométrique de têtes. Etant donné l'apparition de dispositifs directement montés sur les casques, il a fallu que leur stabilité optique soit accrue afin que les dispositifs restent dans le champ de vision de l'opérateur. Cette condi- tion a conduit à diverses réalisations de doublures et de systèmes perfectionnés de suspension destinés à remplir les conditions de confort, de stabilité et de support de poids fixées pour de nombreux dispositifs montés sur les casques. Les perfectionnements apportés aux technologies élec- tro-optiques concernent le transfert des collimateurs de pilotage et des dispositifs d'imagerie montés sur les aéronefs à la surface interne de la visière du casque ou à d'autres dispositifs ou combinateurs d'affichage optique. Des conditions nouvelles et plus contraignantes de stabilité optique s'appliquent à ces nouvelles technologies des dispositifs d'affichage directement montés sur les casques. Les casques actuels ont été utilisés avec peu de succès pour la mise en oeuvre de ces nouvelles technologies. Le poids et le centre de gravité de ces nouveaux systèmes à dispositifs montés sur le casque provoquent un déplacement du casque en dehors du système de coordonnées oculaires, si bien que l'efficacité opérationnelle de ces dispositifs est annulée, et peut même provoquer une fatigue, une contrainte dans le cou, et, en cas d'éjection, des possibilités de blessures sérieuses et même de mort des membres d'équipage. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 5 584 073 décrit un exemple d'une telle réalisation connue. Un inconvénient sérieux de cette plate-forme est que, pour que le niveau de stabilité soit élevé, la suspension doit être serrée au point que la personne qui porte le casque ressent un inconfort. Bien que le système de suspension soit serré, il présente encore une dérive sous l'action des fortes acce- lérations à cause du poids élevé des dispositifs montés sur le casque. A cause de l'étroitesse de la bande de retenue, les surfaces de support de charge autour de la tête ont constitué de nombreuses régions d'inconfort connues sous le nom de "points sensibles". En outre, chaque système à dispo- sitifs montés sur un casque nécessite une disposition exacte et reproductible de l'image devant les yeux de la personne qui porte le casque, d'une manière qui doit être conservée pendant toute la mission et au cours de nombreuses missions. Des concepteurs en ont conclu que le respect de ces conditions avec les systèmes existants ne pouvait pas être obtenu et nécessitait une gamme de dimensions de casques beaucoup trop grande en pratique pour correspondre à une population étendue ayant des dimensions anthropométriques différentes de tête. Il serait donc souhaitable de disposer d'un ensemble à casque interne réalisé à quelques dimensions seulement et qui permettrait une adaptation facile aux personnels militaires qui utilisent divers systèmes de casques externes pour diverses applications modernes de combat. Un tel casque interne doit se bloquer sur la tête de la personne en assurant ainsi un alignement reproductible du système de coordonnées oculaires sur le dispositif monté sur le casque. L'invention a pour objet la réalisation d'un ensemble d'adaptation de casque, réalisé à une ou deux dimensions et possédant des éléments rapportés d'adaptation qui peuvent être adaptés à divers casques. L'invention a aussi pour objet de permettre un positionnement facile de dispositifs de blocage positifs sur le casque. L'invention a aussi pour objet la réalisation d'un élément rapporté qui est moulé ou formé sur place afin qu'il corresponde à une partie de la tête de la personne qui le porte. Ces objets ainsi que d'autres sont atteints grâce à un système de suspension semi-rigide comprenant des éléments indépendants qui sont au contact de la tête sur des surfaces étendues. Le système comporte un élément spécialement pro- filé et des éléments de blocage positif qui permettent en coopération une reproduction de la position nominale voulue pour les yeux. Dans un mode de réalisation préféré, le système concerne un casque interne qui comprend un dôme de front avant et des tronçons latéraux. Un panneau arrière semi- rigide est au contact de la nuque de la personne et a des sangles d'ajustement qui s'étendent de façon générale vers l'avant pour coopérer avec des agrafes de blocage positif placées sur les tronçons latéraux du casque interne. Le casque interne est positionné dans la direction avant- arrière par les sangles d'ajustement du panneau arrière. Un patin profilé supporte alors le dôme de front contre le front de l'utilisateur. Le patin profilé comprend une couche interne de confort, une couche primaire adaptée sur place sous forme personnalisée, et une couche externe d'absorption de chocs. Comme la couche primaire est essentiellement un moulage du front de la personne, elle s'ajuste toujours dans la même position. Un patin supérieur semi-rigide possède des sangles d'ajustement qui descendent de façon générale pour coopérer avec des agrafes de blocage positif disposées sur les panneaux latéraux du casque interne. L'ensemble du casque interne est suspendu au patin supérieur par les sangles qui sont ajustées afin que le casque interne soit placé en position verticale voulue. Le casque interne est retenu contre un déplacement vers le haut par une mentonnière ou un masque respiratoire. Les éléments de l'ensemble d'adaptation de casque sont ajustés suivant les axes horizontal et vertical afin que les yeux de la personne soient placés avec l'orientation conve- nable et à la distance convenable de l'affichage final. Pendant l'utilisation, l'ensemble d'adaptation de casque résiste à la rotation vers l'avant due au poids des systèmes d'affichage placés devant le front de la personne à l'intérieur du casque. Une rotation vers l'avant est caractérisée en ce que le d8me de front glisse vers le bas alors que la partie arrière du casque remonte. Ces forces sont encaissées par le patin d'arcades sourcilières qui est moulé sur une partie spéciale du front, le panneau de nuque et la mentonnière ou le masque respiratoire qui s'oppose à toute tendance de la partie arrière du casque a pivoter en s'écartant du menton de la personne. On peut noter que les divers objets de l'invention sont ainsi atteints par réalisation d'un élément rapporté moulé spécialement, complémentaire des éléments de blocage positif utilisés pour l'alignement. Le patin supérieur semi-rigide et le panneau de nuque sont robustes, légers et confor- tables, pour les dimensions et forme individuelles utili- sées. Tous les éléments rapportés sont réalisés afin qu'ils répartissent le poids et les contraintes sur de grandes surfaces et évitent la formation de régions sensibles sur la tête. Les éléments rapportés agissent en coopération avec la mentonnière ou le masque respiratoire et la sangle de nuque pour résister aux forces de pivotement si bien que le casque est bloqué en position voulue. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexes sur lesquels: la figure 1 est une vue éclatée, dans un mode de réali- sation préféré, représentant un casque externe séparé d'un exemple de casque interne comprenant l'ensemble d'adaptation selon l'invention; la figure 2 est une coupe du casque interne suivant la ligne 2-2 de la figure 1; la figure 3A est une vue agrandie en coupe du patin avant d'arcades sourcilières représenté sur la figure 2; la figure 3B est une vue en élévation frontale du patin d'arcades sourcilières, illustrant une opération de forma- tion de mousse destinée à l'adaptation du patin d'arcades sourcilières au front de la personne qui porte le casque; la figure 4A est une coupe agrandie de la sangle de nuque de la figure 2; la figure 4B est une vue en élévation frontale de la sangle de nuque; la figure 5 est une vue en plan du patin supérieur, suivant les flèches 5 de la figure 2; la figure 6A est une coupe d'une agrafe de retenue coopérant avec une sangle, suivant la ligne 6A-6A de la figure 2; et la figure 6B est une autre coupe de l'agrafe de retenue suivant la ligne 6B-6B de la figure 6A. On se réfère maintenant plus en détail aux dessins et en particulier à la figure 1 qui représente un casque externe 10 séparé d'un casque interne 20. Le casque externe peut être formé par exemple d'un matériau résistant aux chocs de tout type convenable connu, destiné à assurer la protection de la personne portant le casque contre les blessures par des fragments projetés et analogue. Le casque externe 10 peut être constitué d'un casque protecteur normal d'infanterie, d'un casque classique de pilotage aérien, muni d'une visière, ou d'un casque perfectionné pour membre d'équipage ayant des dispositifs montés sur le casque. Le casque interne 20 peut être fixé de manière permanente dans le casque externe 10, par exemple par des vis ou des adhé- sifs. Dans une variante, le casque interne 20 peut être agrafé, verrouillé ou fixé d'une autre manière amovible à l'intérieur du casque externe 10, par exemple par un ensemble de verrouillage interchangeable. Le poids total du casque interne et d'un casque externe équipé de dispositifs montés sur le casque est de l'ordre de 2 kg. Le casque interne 20 est un châssis rigide formé d'un matériau léger mais robuste, par exemple à base de fibres de verre ou de graphite. Le casque interne 20 est caractérisé par un large dôme 21 de front, des panneaux ou tronçons latéraux 22a et 22b, un panneau arrière 25, et une ouverture supérieure 26. Le tronçon latéral 22a comporte une première paire d'agrafes de retenue 23a et 23b et une seconde paire d'agrafes de retenue 23c et 23d. Un ensemble analogue d'agrafes de retenue est monté sur le panneau latéral 22b. Une mentonnière 19 passe entre les parties inférieures des panneaux latéraux 22a et 22b. On se réfère maintenant à la figure 2; le panneau latéral 22b est représenté avec une première paire de fentes 24a et 24b placées juste en arrière de la première paire d'agrafes de retenue, et une seconde paire de fentes 24c et 24d placées juste au-dessus de la seconde paire d'agrafes de retenue. Un patin supérieur 50, décrit plus en détail dans la suite, comporte des sangles d'ajustement passant dans les fentes 24c et 24d et dans les agrafes respectives de retenue. Ces sangles d'ajustement permettent un positionne- ment vertical du casque interne 20 par rapport à la partie supérieure de la tête de la personne. Un masque respiratoire peut être fixé aux panneaux latéraux 22a et 22b par des sangles 27a de longueur réglable. La partie centrale de chaque panneau latéral peut avoir un évidement destiné à loger des écouteurs, bien que cette caractéristique ne soit pas représentée par raison de clarté. Un patin 30 d'arcades sourcilières est adjacent à l'intérieur du dôme de front 21 et on le décrit plus en détail dans la suite en référence aux figures 3A et 3B. Un patin arrière 25a d'un matériau d'absorption de chocs est fixé à l'intérieur du panneau arrière 25. L'intérieur du patin arrière 25a est un panneau 40 de nuque décrit plus en détail en référence aux figures 4A et 4B. Pendant l'utili- sation, les sangles d'ajustement du panneau de nuque 40 sont utilisées pour le réglage de la position du casque interne dans la direction avantarrière par rapport à la nuque du cou de la personne. Le patin 30 d'arcades sourcilières est ensuite ajusté au contour du front de la personne. Des emplacements qui se trouvent dans le patin d'arcades sour- cilières 30, dans le panneau de nuque 40 et sur la mentonnière 19 ou le masque respiratoire 27 forment les sommets d'un triangle imaginaire 28. Après l'installation du patin d'arcades sourcilières 30, le côté 28a du triangle 28 a une longueur fixe. Lors du serrage, la mentonnière 19 ou le masque respiratoire 27 fixe pratiquement la longueur des côtés 28b et 28c. La signification de cette configuration triangulaire fixe est la suivante. Les sangles du panneau de nuque 40 et du patin supérieur 50 peuvent être ajustées pour l'établissement d'une distance particulière entre les pupilles de sortie, pour le montage d'un dispositif d'affichage monté sur le casque extérieur. La position est maintenue par le patin d'arcades sourcilières qui remplit tout l'espace compris entre le dôme de front 21 et le front de la personne. Le dispositif d'affichage monté sur le casque extérieur augmente habituellement notablement le poids de la partie avant du casque. Ce poids est uniformément réparti sur une grande surface par le patin d'arcades sourcilières 30 et le patin supérieur 50. Le moment créé par ce poids monté en avant rappelle de façon générale le dôme de front 21 vers le bas, au-dessus des yeux de la personne. Comme le côté 28a du triangle a une longueur fixe, un tel déplacement nécessite un pivotement du panneau de nuque 40 dans le sens contraire des aiguilles d'une montre. Cependant, comme le côté 28b a une longueur fixe, le couple appliqué au panneau de nuque 40 est encaissé par la mentonnière 19. On se réfère maintenant aux figures 3A et 3B; le patin d'arcades sourcilières 30 est représenté comme comprenant une poche externe 31 équipée d'un volet 31a de fermeture. La poche 31 est fixée temporairement à la surface interne du dôme de front 21, par exemple par des organes de fixation à boucles et crochets ou par tout autre dispositif convenable. La poche 31 est formée d'un matériau ayant des caracté- ristiques de durabilité et de confort au contact de la peau de la personne, par exemple de cuir ou d'un autre matériau convenable. Une doublure externe 32 formée d'un matériau d'absorption de chocs, par exemple de polystyrène, corres- pondant à l'intérieur du dôme de front 21, est placée dans la poche. Une couche interne 34 formée d'un matériau compressible de confort, par exemple de mousse de caout- chouc, est aussi incorporée. Lorsque le panneau de nuque 40 et le patin supérieur 50 ont été ajustés pour la pupille de sortie, l'intérieur de la poche 31 est rempli d'un agent liquide de formation de mousse qui se dilate et se solidifie en prenant la forme des contours du front de la personne et de la doublure externe 32. Comme on peut le noter sur la figure 3B, une mousse expansible peut être utilisée, l'agent sous forme liquide 33 étant injecté ou versé à l'intérieur de la poche 31 et se dilatant pour remplir la cavité. On peut utiliser une mousse de polyuréthanne très peu exother- mique et ayant un temps de moussage relativement court, par exemple des mousses formées par combinaison d'une résine de polyétherpolyol avec un diisocyanate de diphénylméthane ayant subi une réaction préalable. Sur la figure 4A, le panneau de nuque 40 est représenté avec un cadre semi-rigide 41 formé par exemple d'une résine composite. Des couches flexibles et très minces de résine composite sont empilées sous forme stratifiée et donnent des panneaux flexibles légers. L'intérieur du cadre 41 forme une couche 42 de confort constituée d'un matériau compressible, par exemple une mousse de caoutchouc. Plus à l'intérieur, une couche 43 de couverture est formée d'un matériau durable de confort, tel que le cuir. La couche de couverture 43 maintient la couche 42 de confort en position en passant par les ouvertures 44 ou à la périphérie externe, à un endroit o ses bords sont collés à la face externe du cadre 41. La figure 4B représente les ouvertures 44 avec les sangles 46a, 46b, 46c et 46d qui sont fixées respectivement à quatre qua- drants du panneau de nuque 40 par des points pivotants de raccordement 47a, 47b, 47c et 47d. Comme l'indique la figure 5, le patin supérieur 50 a une construction analogue à celle du panneau de nuque 40 et comporte un cadre semi-rigide 51, une couche de confort 52 et une couche interne de couverture 53. Comme l'indique cette vue en plan, la couche de couverture 53 a des bords 53a, 53b et 53c qui passent par des ouvertures 54 avant d'être collés à la surface externe du cadre 51. Chacun des quadrants 55a, 55b, 55c et 55d comporte une sangle 56a, 56b, 56c et 56d fixée de manière pivotante au cadre 51 par des vis 57a, 57b, 57c et 57d. Les ouvertures donnent des rubans de forme mince dans le panneau 40 et le patin 50, ces rubans s'étendant depuis les quadrants adjacents, vers l'extérieur des points de raccordement de sangle. Cette configuration plate permet à chaque quadrant de suivre le contour de la partie supérieure de la tête et de la nuque de la personne car les sangles fléchissent pour passer dans les fentes des panneaux latéraux dans le casque interne. En d'autres termes, les sangles et les points de raccordement des figures 4B et 5 ont en outre un degré de flexibilité indépendant vers l'intérieur et l'extérieur du plan de la représentation. La figure 6A représente un exemple de sangle flexible de matière plastique qui s'étend initialement dans une fente 24 de panneau latéral formée dans le panneau 22a ou 22b et passant en outre dans un cadre d'agrafe 60 formé de matière plastique robuste. Des vis de montage 61 fixent le cadre d'agrafe 60 à l'extérieur du panneau latéral 22. Un bras 62 de retenue en porte-à-faux ayant une extrémité fixe 62b et une extrémité libre 62c, avec des coins 62a dépassant vers le bas entre les extrémités, s'étend vers l'extérieur du cadre 60 d'agrafe. Un élément de blocage 63, qu'on peut observer plus clairement sur la figure 6B, est monté afin qu'il puisse coulisser par rapport au cadre 60 d'agrafe. L'élément de blocage 63 peut coulisser dans la direction 62d depuis une position proche de l'organe arrière d'arrêt 62e, au-dessus d'un organe d'encliquetage 62f, vers une position adjacente à l'organe d'arrêt 62g. Habituellement, l'extré- mité libre 62c du bras 62 de retenue en porte-à-faux est libre de se soulever lorsque les coins 62a passent par enclenchement élastique sur les coins correspondants formés sur la sangle. Lorsque la position d'ajustement final a été obtenue, l'élément 63 de blocage est glissé vers la position de blocage la plus à gauche si bien que l'extrémité libre 62c ne peut pas remonter et la sangle est bloquée. En pratique, les coins de la sangle et du bras ont un espa- cement de 2 mm. La figure 2 représente un dispositif 29 de montage et de positionnement ayant un point de référence 29a. Le dispositif 29 a des dimensions et une configuration telles que le point de référence 29a est aligné sur l'axe exact de visée du dispositif d'affichage final. Les sangles du patin supérieur et les sangles du panneau de nuque sont ajustées par fraction de 2 mm afin que le point de référence 29a soit juste en avant des yeux de la personne, à une distance prédéterminée. Lorsqu'une sangle est introduite trop loin dans l'agrafe 60, l'extrémité libre 62c se soulève et la sangle recule. Après alignement, les éléments de blocage 63 sont déplacés vers leur position de blocage sur les extrémités libres 62c. Lorsque la position alignée sur la tête de la personne est conservée, le patin 30 d'arcades sourcilières est rempli de la quantité convenable d'agent de formation de mousse. La mousse résultante 33 se dilate et remplit l'espace qui lui est laissé en repoussant fermement la tête contre le panneau de nuque 40. Le patin d'arcades sourcilières 30 et le panneau de nuque 40 sont diamétralement opposés de façon générale. Ainsi, le casque interne peut être facilement mis en place et retiré, avec rétablissement simultané de l'alignement exact du système de coordonnées des yeux à chaque fois. Après serrage de la mentonnière 19, l'ensemble du casque interne est bloqué en position sur la tête. Des essais dans une centrifugeuse ont été exécutés pour des mouvements de la tête pouvant atteindre 4G et un positionnement fixe de la tête posi- tionnée vers l'avant pouvant atteindre 9G. Globalement, l'ensemble du casque interne-externe complet d'environ 2 kg a été déplacé au maximum de 4 mm, la moyenne obtenue pour dix personnes étant comprise entre 1,5 et 3 mm. On peut noter qu'on dispose ainsi d'un casque interne léger ayant des panneaux d'adaptation et un patin profilé complémentaire qui peuvent être facilement ajustés sur les personnes d'une population importante. L'ensemble d'adap- tation de casque répartit efficacement le poids et résiste aux forces de déplacement par blocage de l'ensemble sur la tête sur de grandes surfaces. Le système de retenue par blocage positif et le patin moulé d'arcades sourcilières assurent un alignement reproductible sur le système de coor- données des yeux, si bien que les conditions essentielles à il l'utilisation des dispositifs d'affichage montés sur les casques sont remplies. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux ensembles qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Ensemble d'adaptation pour casque, caractérisé en ce qu'il comprend: un casque interne (20) destiné à être positionné dans la direction avantarrière et comprenant un dôme avant de front (21) et des tronçons latéraux (22) placés à l'inté- rieur, un panneau arrière (40) destiné à être au contact de la nuque de la personne, et un dispositif d'accouplement du panneau arrière aux tronçons latéraux afin que le casque interne (20) soit positionné de manière réglable dans la direction avant-arrière, et un patin profilé (30) destiné à supporter le dôme sur le front de la personne. 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le patin profilé (30) comporte une couche primaire moulée au contour du front de la personne qui porte l'ensemble. 3. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que la couche primaire comprend une composition de mousse expansible ayant un état liquide initial et un état final solide durci. 4. Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que la composition est introduite à l'état liquide ini- tial dans un espace formé entre le dôme (21) et le front de la personne, et la composition se dilate pour occuper pratiquement tout l'espace à l'état solide final durci. 5. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une couche interne d'un matériau compres- sible, placée entre la couche primaire et le front de la personne. 6. Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que le patin profilé (30) comporte en outre une couche externe d'absorption de chocs placée entre la couche primaire et le dôme. 7. Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce que les couches interne et externe forment en coopération un réceptacle (31) destiné à contenir la couche primaire. 8. Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que le patin profilé (30) comporte en outre une poche (31) formée d'un matériau destiné à être au contact avec la peau, la poche (31) entourant la couche primaire, la couche interne et la couche externe. 9. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'accouplement comprend des sangles placées sur le panneau arrière (40) et des agrafes de retenue (23a-23d) placées sur le casque interne. 10. Ensemble selon la revendication 9, caractérisé en ce que les sangles du panneau arrière (40) sont raccordées de manière pivotante au panneau arrière. 11. Ensemble selon la revendication 10, caractérisé en ce que le panneau arrière (40) comprend un matériau semi- rigide. 12. Ensemble selon la revendication 11, caractérisé en ce que les sangles du panneau arrière (40) pivotent pour coopérer avec les agrafes (23a-23d) et, après serrage, les sangles du panneau arrière sont destinées à faire fléchir le panneau arrière au profil de la nuque de l'utilisateur. 13. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une mentonnière (19) fixée à des régions inférieures des tronçons latéraux (22), et la men- tonnière (19), le patin profilé (30) et le panneau arrière (40) forment un organe de retenue en trois points qui, en coopération, s'oppose à la rotation vers l'avant du casque. 14. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un masque respiratoire fixé aux régions inférieures des tronçons latéraux, et tel que le masque respiratoire, le patin profilé et le panneau arrière forment un organe de retenue en trois points qui, en coopé- ration, résiste à la rotation vers l'avant du casque. 15. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre: un patin supérieur (50) destiné à être au contact de la partie supérieure de la tête de la personne, le casque interne (20) pouvant en outre être positionné en direction verticale, et un dispositif d'accouplement du patin supérieur (50) aux tronçons latéraux (22) afin que le casque interne soit positionné de manière réglable en direction verticale. 16. Ensemble selon la revendication 15, caractérisé en ce que le dispositif d'accouplement comprend des sangles placées sur le patin supérieur (50) et des agrafes de rete- nue placées sur le casque interne. 17. Ensemble selon la revendication 16, caractérisé en ce que les sangles du patin supérieur (50) sont raccordées de manière pivotante au patin supérieur. 18. Ensemble selon la revendication 17, caractérisé en ce que le patin supérieur (50) est formé d'un matériau semi- rigide. 19. Ensemble selon la revendication 18, caractérisé en ce que les sangles du patin supérieur (50) pivotent pour coopérer avec les agrafes et, après serrage, les sangles du patin supérieur sont destinées à faire fléchir le patin supérieur (50) au profil de la partie supérieure de la tête de l'utilisateur.