[0001] La présente invention a pour objet un casque de protection contre les inpacts conprenant
une coque extérieure de protection, une couche d'absorption de l'énergie d'inpact
en un matériau non élastiquement compressible, une couche élastiquement ccnpressible
formant la face interne du casque et une couche intermédiaire entre les deux couches
précédentes pour répartir la pression exercée de part et d'autre d'une portion de
la couche d'absorption de l'énergie d'impact sur une portion plus grande de cette
même couche.
[0002] On connaît déjà de tels casques destinés en particulier à protéger les motocyclistes
et cyclomotoristes. L'un de ces casques est décrit dans le brevet US-A-4,064,565.
Selon ce brevet, la couche intermédiaire destinée à répartir les pressions exercées
de part et d'autre de la couche d'absorption d'impact est constituée par un fluide
ou un gel incompressible recouvert extérieurement d'une enveloppe semi-rigide. L'utilisation
d'un liquide ou d'un gel suppose son encapsulation dans une membrane élastiquement
déformable à haute résistance. En fait, dans la solution décrite dans ce document,
le liquide ou le gel est encapsulé sous la forme de petites sphères dont on forme
ensuite une couche d'épaisseur désirée. La déformation de cette couche a pour conséquence
de répartir la pression au niveau de l'enveloppe semi-rigide, cette dernière transmettant
alors la pression ainsi répartie à la couche d'absorption d'inpact. La réalisation
de la couche de répartition formée d'un liquide ou d'un gel encapsulé est coûteuse.
De plus, son efficacité est subordonnée à une certaine épaisseur qui augmente ainsi
le volume total du casque, la couche d'absorption devant elle aussi présenter une
épaisseur suffisante pour absorber un niveau d'énergie fixé par des normes officielles
de sécurité dans la plupart des pays.
[0003] Une autre solution proposée par le FR-A-2,340,066 consiste à placer la couche d'absorption
d'inpact entre deux coques rigides formées par du plastique armé. L'utilisation d'une
coque intérieure rigide nécessite la présence d'une couche d'amortissement et d'une
couche élastiquement carpressible de confort dans cette coque intérieure rigide. Il
s'agit là d'une solution qui nécessite trois couches entre la tête et la couche d'absorption
des chocs ce qui pose un problème d'encombrement. En outre, la présence d'une coque
intérieure rigide constitue un inconvénient pour le confort. La multiplication des
couches augmente également le coût de fabrication du casque.
[0004] On a proposé dans le US-A-4,075,717 un casque constitué par une configuration creuse
délimitée par deux parois intérieure respectivement extérieure présentant la forme
du casque, entre lesquelles une matière plastique expansible est injectée. Il est
précisé dans ce document que les parois interne et externe peuvent être en des matières
différentes, notamment que la paroi interne est formée de préférence en un matériau
plus flexible alors que la paroi externe est réalisée en un matériau présentant une
résistance élevée au choc. Malgré ces mesures, le déplacement de la paroi interne
est limité en raison de sa liaison à la paroi externe, de sorte qu'un tel casque ne
permet pas de bénéficier de l'effet d'amortissement potentiel maximum de la matière
plastique expansée. Une solution sensiblement équivalente a été décrite dans le US-A-3,935,044,
solution dans laquelle la coque externe est soudée à la coque interne de répartition
des contraintes après avoir moulé et expansé la couche d'absorption sur la coque interne.
A nouveau, la coque interne est solidaire de la coque externe et n'est donc pas libre
de se déplacer sous l'effet d'un choc, de sorte que l'efficacité de la couche d'absorption
n'est pas utilisée au maximum.
[0005] Le but de la présente invention est d'accroître de façon significative l'effet d'absorption
d'impact du casque par une meilleure répartition des contraintes qui ne présente pas
les inconvénients des solutions susmentionnées.
[0006] A cet effet, la présente invention a pour objet un casque de protection contre les
impacts selon la revendication 1. Elle a également pour objet un procédé de fabrication
du casque selon la revendication 4.
[0007] Grâce aux caractéristiques de la coque semi-rigide disposée sur la face interne de
la couche d'absorption, on arrive à améliorer la répartition de l'impact dans une
proportion telle que la capacité d'absorption d'une même couche d'absorption augmente
de plus de 40%. Or, de façon tout à fait surprenante, cette coque semi-rigide présente
une épaisseur idéale de 0,35 mm, c'est-à-dire qu'elle occupe un volume négligeable
et entraîne une augmentation de coût extrêmement faible, dans la mesure où elle est
réalisable par simple déformation à chaud d'une feuille d'un matériau thermoplastique.
Il s'avère en fait, comme on le montrera par la suite que l'efficacité de la couche
intermédiaire de répartition selon l'invention est équivalente à ce qui peut être
obtenu par les solutions de l'art antérieur, sans augmenter le volume du casque et
pour un coût supplémentaire extrêmement faible. Cette efficacité est essentiellement
due aux caractéristiques mécaniques de la calotte et au fait que cette calotte est
libre par rapport à la coque externe, de sorte que, sous l'effet d'un choc, elle se
comporte comme un piston qui conprime la couche de matière non élastiquement déformable.
[0008] La figure unique du dessin annexé illustre, schématiquement et à titre d'exemple,
une vue en coupe d'une forme d'exécution du casque de protection contre les impacts,
objet de la présente invention.
[0009] Le casque est formé d'une coque extérieure rigide 1, constituée par un plastique
dur tel que l'ABS moulé. A l'intérieur de cette coque, on trouve successivement une
couche d'absorption d'impact 2 en polystyrène expansé d'une densité de 33 g/1, dont
l'épaisseur se situe entre 27 et 31 mm dans le cas de l'exemple considéré et compte
tenu des normes officielles en vigueur. Toutefois, comme on le verra par la suite,
cette épaisseur est susceptible d'être abaissée, compte tenu des résultats des tests
effectués avec les casques selon l'invention. Une calotte semi-rigide 3 est collée
au moins en une zone 5 située au voisinage du centre de la calotte. Cette calotte
est réalisée à partir d'une feuille de PVC dur thermoformée en tenant la feuille à
la périphérie et en l'étirant à chaud et sous vide sur un moule correspondant à la
forme d'un crâne qui épouse parfaitement la surface intérieure de la couche d'absorption
d'inpact 2. Comme on le verra ci-après, les propriétés mécaniques de cette calotte
sont déterminantes pour obtenir l'effet de répartition des chocs sur la couche d'absorption
d'inpact 2. Le PVC dur utilisé pour confectionner cette calotte 3 présente un module
d'élasticité E = 2500 N/mm
2 un allongement à la rupture Δ1 = 20% à 30% et une résistance à la traction σ
R de 54 N/mm
2. On discutera du choix relatif au dimensionnement lors de l'analyse des essais réalisés.
[0010] La face interne de cette calotte semi-rigide 3 est recouverte d'une couche élastiquement
conpressible 4 en mousse de polyurétha- ne dont l'épaisseur est comprise entre 5 et
15 mm, recouverte intérieurement d'un tissu de propreté qui n'a pas été représenté.
Cette dernière couche élastiquement compressible 4 est uniquement destinée au confort
pour atténuer la dureté des autres couches constituant le casque.
[0011] Le casque de protection contre les impacts décrit ci-dessus a été soumis à une série
de tests effectués dans les conditions suivantes.
[0012] Une masse de 4 à 5 kg représentant une fausse tête est logée dans le casque et un
accéléromètre fixé au centre de gravité de la masse est relié à un appareil enregistreur.
Le tout pesant entre 5 et 6 kg est monté à l'extrémité d'un bras fixe solidaire d'une
barre horizontale dont les extrémités sont montées coulissantes le long de deux câbles
verticaux tendus. La masse, qui représente la tête, peut être orientée dans une position
déterminée à l'extrémité du bras dans le but de présenter le casque selon la position
désirée pour l'essai d'impact. Dans les essais réalisés, la masse a été orientée pour
que l'impact se produise à 43 mm du bord frontal du casque et selon un plan médian.
[0013] La hauteur de chute a été choisie à 2,6 m au-dessus d'une en- clum plane, de manière
que la vitesse au point d'impact soit égale à 7 m/s. Ces essais ont été réalisés avec
des couches d'absorption d'impact 2 de 27 mm, respectivement 31 mm d'épaisseur et
à température ambiante. Chacune de ces couches a été associée à trois types de calottes
semi-rigides 3 réalisées à partir de feuilles de 0,3, 0,5 et 0,7 mm. Après thermoformage,
ces calottes semi-rigides 3 ont une épaisseur correspondant à peu près au 2/3 de l'épaisseur
initiale de la feuille.
[0014] Le tableau I ci-dessous donne les résultats moyens en valeur de g correspondant à
l'accélération terrestre enregistrés lors de ces différents essais.

[0015] Les valeurs indiquées dans ce tableau sont les valeurs moyennes des maxima de cinq
tests réalisés avec cinq casques.
[0016] Les calottes semi-rigides 3 réalisées à partir de feuilles de PVC dur de 0,3 qui
ont environ 0,2 mm après thermoformage se cassent ou se déforment et ne répartissent
que partiellement l'énergie d'impact. Les calottes semi-rigides 3 réalisées à partir
de feuilles de PVC dur de 0,5 mm et ont après thermoformage environ 0,35 mm ne se
déforment pas et agissent dans la couche d'absorption 2 comme une sorte de piston.
Avec une calotte 3 réalisée à partir d'une feuille de PVC dur de 0,7 mm on constate
la même chose qu'avec la feuille de 0,5 mm. Il s'avère donc que, dans les deux cas,
l'énergie d'impact est correctement transmise avec une répartition optimale puisque
la calotte semi-rigide ne s'est ni déformée ni cassée. Ce comportement démontre que
l'énergie d'inpact est répartie uniquement grâce à la présence de la calotte semi-rigide,
le reste ne dépendant que de la nature et des paramètres de la couche d'absorption
d'impact 2.
[0017] Un facteur qui s'est révélé important au cours des essais est le maintien de la position
de la calotte semi-rigide 3 par rapport à la couche d'absorption d'inpact 2. C'est
la raison pour laquelle il est fortement conseillé de rendre les deux éléments solidaires
en les collant l'un à l'autre. Un simple collage ponctuel à la colle contact, comme
illustré par la référence 5 est tout à fait suffisant pour empêcher le déplacement
de la calotte 3 sous l'effet de l'impact.
[0018] Bien que l'on n'ait indiqué jusqu'ici que des exemples réalisés avec du PVC dur,
on peut imaginer d'utiliser d'autres matériaux thermoplastiques tels que l'ABS dont
le module d'élasticité est aussi de 2450 N/mm
2 avec un allongement à la rupture de 20% et une résistance à la traction de 47 N/mm2,
ou encore le PETP (téréphtala- te de PE) dont le module d'élasticité est de 2800 N/mm2,
l'allongement à la rupture entre 50% et 70% et la résistance à la traction de 73 N/mm2.
Parmi les autres matériaux utilisables, on peut citer à titre non exhaustif les matériaux
contenus dans le tableau II ci-dessous.

[0019] Ces valeurs sont les valeurs de la feuille de matière plastique avant thermoformage
par étirage à chaud et non les valeurs mesurées sur la calotte semi-rigide 3 elle-même.
Le choix préférentiel du PVC dur est dû à ses propriétés mécaniques, à son prix, ainsi
qu'à sa bonne aptitude au thermoformage. De façon générale, le matériau utilisé pour
la calotte semi-rigide 3 est de préférence un thermoplastique étiré à chaud dont les
propriétés mécaniques avant étirage, donc celles du matériau plat en feuille, se situent
entre 1800 et 3500 N/mm
2 pour le module d'élasticité, entre 30 et 100 N/mm
2 pour la résistance à la traction et inférieur à 100% pour l'allongement à la rupture.
1. Casque de protection contre les impacts, comprenant une coque extérieure de protection,
une couche d'absorption de l'énergie d'inpact en un matériau non élastiquement conpressible,
une couche élastiquement conpressible formant la face interne du casque et une couche
intermédiaire disposée entre les deux couches précédentes pour répartir la pression
exercée de part et d'autre d'une portion de la couche d'absorption de l'énergie d'inpact
sur une portion plus grande de cette même couche, caractérisé par le fait que cette
couche intermédiaire est constituée par une coque semi-rigide indépendante de la coque
extérieure de protection et réalisée à partir d'un matériau en feuille de 0,3 à 1
mm d'épaisseur dont le module d'élasticité est compris entre 1800 et 3500 N/mm2, dont l'allongement à la rupture est inférieur à 100% et dont la résistance à la
traction est comprise entre 30 et 100 N/mm2.
2. Casque de protection selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une portion
centrale de ladite coque semi-rigide est fixée à la couche d'absorption d'inpact.
3. Casque de protection selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite
coque semi-rigide est en PVC dur.
4. Procédé de fabrication du casque selon la revendication 1, caractérisé par le fait
que ladite calotte est formée par étirage à chaud d'une feuille en un matériau thermoplastique.