Sistema de protección mandibular para cascos de tipo abierto.

Sistema de protección mandibular para cascos de tipo abierto que comprende un sistema estructural de protección y retención que a su vez comprende al menos dos protectores (1) replegados,

que se despliegan tras un impacto, un sistema impulsor (21) que produce súbitamente un fluido que impulsa el despliegue de los protectores (1) a partir de la señal que recibe de un sistema sensorial, y un sistema sensorial mecánico o electrónico que detecta un impacto. En una realización preferida, la invención también proporciona fuentes de energía eléctrica renovables, integradas en el casco.

Otro objeto de la invención es un sensor de presión mecánico multidireccional para la detección de impactos.

De aplicación en aquellos sectores en los que se diseñen, produzcan o utilicen cascos, como por ejemplo el de agricultura, maquinaria y equipo mecánico, material y equipo eléctrico, electrónico y óptico, material para transporte, o material para la protección individual de personas.

SISTEMA DE PROTECCIÓN MANDIBULAR PARA CASCOS DE TIPO ABIERTO

La presente invención se refiere a un sistema de protección mandibular para cascos protectores, preferiblemente de los del tipo abierto, que comprende un sistema estructural de protección desplegable, un sistema impulsor y un sistema sensorial. La invención también se refiere a un sensor de presión mecánico multidireccional para la detección de impactos.

La invención resulta de aplicación en aquellos sectores en los que se diseñen, fabriquen, produzcan o utilicen cascos, como por ejemplo el de la agricultura, alimentación, maquinaria y equipo mecánico, material y equipo eléctrico, electrónico y óptico, material para el transporte, o el de material para la protección individual de personas.

ESTADO DE LA TÉCNICA

Hoy en día, el uso de cascos para la protección de la cabeza frente a lesiones en caso de impacto, está ampliamente extendido en múltiples sectores de actividad. Dentro de las diversas tipologías de cascos con carcasa que están a disposición de un usuario, se pueden destacar fundamentalmente tres:

Cascos integrales: son cascos en los que la carcasa cubre la cabeza completamente a excepción de una zona abierta a la altura de los ojos para facilitar la visión. En ocasiones también disponen de algunos orificios pequeños para facilitar ventilación interior.

Cascos abiertos (también llamados Jet) : en este caso la carcasa cubre toda la cabeza pero deja libre la zona de la cara del usuario, incluyendo la mandíbula. Dentro de este grupo, se encuentran otras variantes como los medios cascos, en los que la zona que cubre la carcasa es aún menor ya que también dejan al

descubierto la zona temporal y occipital del cráneo. Normalmente el uso de

medios cascos está prohibido.

Cascos modulares: son cascos a medio camino entre los dos anteriores. En este caso el casco dispone de una mentonera abatible o modular que bien se desplaza arriba o abajo o bien se incorpora como una pieza adicional, a discreción del usuario. Cuando la mentonera está levantada o sin fijar, es similar a un casco abierto, y cuando la mentonera está bajada y fijada, funciona igual que un casco integral.

A la vista de lo anterior, es deducible que existe un gravísimo problema relacionado con la integridad de la zona mandibular de las personas que utilizan equipos de protección individual para la cabeza en la forma de casco abierto, ya que esa zona está completamente expuesta. Sin duda alguna, el casco integral es el mejor dispositivo para proteger la cara de una persona frente a una colisión frontal o frontolateral, pero las ventajas que proporcionan los cascos abiertos y que se relacionan con la visión periférica, el confort, la ventilación, el volumen que ocupan, la apariencia estética, la funcionalidad o el peso, hacen que sean ampliamente utilizados. Hay multitud de aplicaciones en las que los usuarios necesitan tener el cráneo protegido, pero además requieren que la zona frontal esté libre de obstáculos para desempeñar sus labores adecuadamente, como por ejemplo en los equipos de protección civil, bomberos, fuerzas de seguridad del estado o usuarios de vehículos a motor como motocicletas, ciclomotores o cuadriciclos.

En el caso de estos últimos, los datos actuales recogidos en las estadísticas de accidentes son extraordinariamente alarmantes a nivel global; así, por ejemplo, los usuarios de la vía pública que circulan en moto y ciclomotor en la Unión europea sólo representan el 2% del total, pero sufren el 17% de los accidentes mortales. Si a este dato se suma que, por ejemplo, entre 2001 Y 2007 el número de motos en las carreteras europeas aumentó un 34%, se puede concluir que la protección adecuada de este tipo de usuarios debe ser un tema prioritario, lo que explica la inclusión de esta tarea en los programas de investigación de las naciones más importantes del mundo, como el Programa Marco de fomento y apoyo a la I+D de la Unión Europea.

Por otra parte, la protección de la zona mandibular en los cascos abiertos es un aspecto relevante, ya que el 35% de todos los accidentes de motocicleta implican un impacto principal directo en el área del mentón (Qtte, D, Chinn, B, Doyle, D, Sturrock, K, Schuller, E (1998) . Interim report Database COST 327 -Accident Description and Analysis 01 Motorcycle Salety Helmets. COST 327 Accident Data Task Group. May 1998) . En un accidente con un impacto violento frontal o frontolateral, el casco abierto además apenas retiene la cabeza dentro de los límites de la carcasa, lo cual produce un desalojo de la cabeza del usuario que se proyecta hacia delante o hacia abajo e impacta contra el visor o contra el objeto de impacto. Este hecho se ve agravado cuando el usuario no fija correctamente la correa por debajo de la barbilla o la lleva aflojada, lo que ocurre con mucha frecuencia y reduce considerablemente la eficacia del casco.

A pesar de todo lo anterior, las administraciones regulan y permiten el uso de este tipo de cascos motivadas probablemente por su éxito creciente entre los usuarios, su amplio uso y su practicidad. Así, por ejemplo en Europa, existen actualmente dos normas relacionadas con los cascos para motocicletas, la ECE R 22-04 y la ECE R 22

05. En Estados Unidos el estándar FMVSS 218 (comúnmente llamado DOT) es el más empleado. La norma M2010 (también abreviada como SNELL) es la más restrictiva de todas y los fabricantes se someten a ella de forma voluntaria, para demostrar la seguridad de sus productos incluso en las situaciones más desfavorables. En todos los casos anteriores, los cascos de tipo abierto son aceptados aunque bien es cierto que la norma ECE R 22-05 es la única que comprende una prueba específica para evaluar la protección maxilar. De esta forma, se lleva a cabo una prueba de impacto sobre la mentonera para evaluar la protección de la mandíbula en caso de golpe. Una letra P indicada en el casco revela que responde al nivel de protección requerido. En caso contrario figuran las siglas NP que, sin embargo, no impiden que el casco pueda estar homologado.

El estado del arte arroja algunas soluciones respecto a la protección de lesiones de mandíbula o maxilares en diversos tipos de casco, entre las que se encuentran:

Airbags:

Se basan en el empleo de dispositivos desplegables de airbag en diversos tipos de casco para la protección de la cabeza del usuario. Algunos ejemplos de protección cervical mediante un dispositivo airbag desplegable figuran en los documentos de patente EP0850575, DE19604822 o ES2270669, aunque no ofrecen soluciones para la protección frontal de la cabeza. Existen documentos que señalan invenciones para la protección de la zona maxilar mediante airbag, como en el documento de patente DE4020692-A, aunque siempre se refieren a su empleo en cascos integrales ya que la utilización únicamente de dispositivos de airbag en cascos abiertos para la protección frente a impactos maxilares es inviable dado que las bolsas son muy flexibles, no permanecen infladas en el tiempo, o se rasgan a causa del golpe o la fricción con el objeto de impacto, como puede ser el asfalto.

Protectores fijos:

Existen soluciones basadas en la inclusión de un refuerzo fijo en la zona de la barbilla (también llamado mentonera) como la recogida en el documento de patente DE102005006078, de forma parecida a los cascos deportivos de rugby. Aunque algunas de estas invenciones indican que el refuerzo es removible y el tipo de casco es abierto, para que el casco ofrezca la protección de la zona maxilar éste debe estar siempre fijado a la carcasa. A efectos prácticos este tipo de invenciones no dejan de ser algo parecido a un casco integral o modular con una zona de visión más amplia, con lo que se mantienen algunos de los inconvenientes de este tipo de cascos, como la imposibilidad de introducir la cabeza sin retirar antes las gafas o que, para ofrecer una buena retención de la cabeza en caso de accidente, se necesiten carrilleras que ocupan gran parte de la cara, lo que afecta a la estética, ligereza y practicidad del conjunto.

Protectores mandibulares desplegables tras un impacto:

La descripción de este tipo de solución solo se conoce en ES 2357126 (B2) , que contiene una tecnología propuesta por los mismos inventores que plantean las invenciones incluidas en el presente documento. Esta invención propone un casco de tipo abierto con una carcasa, un visor, un sistema estructural de protección y retención desplegable, unos medios de trasmisión de la variable de impacto del visor al sistema de protección y un sistema de conexión del visor con los medios de transmisión. Sin embargo, esta solución no independiza el sistema de protección y retención de la carcasa...

1. Sistema de protección mandibular para cascos de tipo abierto que comprende:

un sistema estructural de protección y retención que a su vez comprende al menos dos protectores (1) rígidos o semirrígidos replegados, que se despliegan tras un impacto y retienen y protegen la cabeza del usuario;

un sistema impulsor (21) que produce súbitamente un fluido que impulsa el despliegue de los protectores (1) a partir de la señal que recibe de un sistema sensorial;

un sistema sensorial que detecta una variable impacto y envía una señal al sistema impulsor (21) ;

caracterizado por que los protectores (1) replegados están alojados en el interior de unas cajas (2) huecas dispuestas a cada lado de la carcasa del casco.

2. Sistema según la reivindicación 1 caracterizado por que los protectores (1) son de plástico, fibra, metal o aleaciones de metales, o una combinación de ellos.

3. Sistema según la reivindicación 2 caracterizado por que los protectores (1) son de fibra de vidrio.

4. Sistema según la reivindicación 2 caracterizado por que los protectores (1) son de fibra de carbono.

5. Sistema según la reivindicación 2 caracterizado por que el sistema estructural de protección y retención comprende un par de protectores (1) a cada lado de la cabeza, replegados uno dentro del otro y a su vez alojados en una caja (2) .

6. Sistema según la reivindicación 5 caracterizado por que la caja (2) y el par de protectores (1) desplegados forman una barra hueca extensible.

7. Sistema según la reivindicación 6 caracterizado por que el protector (1) contenido en el otro es macizo.

8. Sistema según la reivindicación 5 caracterizado por que las cajas (2) se conectan

entre sí mediante al menos una barra curva de refuerzo (3) .

9. Sistema según las reivindicaciones 1 ó 5 caracterizado por que los protectores

(1) se despliegan hasta que sus extremos libres entran en contacto.

10. Sistema según la reivindicación 1 caracterizado por que el sistema impulsor produce súbitamente un gas.

11. Sistema según la reivindicación 10 caracterizado por que el gas es nitrógeno.

12. Sistema según la reivindicación 10 caracterizado por que el sistema impulsor

(21) comprende un contenedor que almacena gas a presión.

13. Sistema según la reivindicación 10 caracterizado por que el sistema impulsor

(21) comprende un propelente que genera gas a partir de una reacción química excitada por un iniciador (4) .

14. Sistema según la reivindicación 13 caracterizado por que el iniciador (4) es un detonador.

15. Sistema según la reivindicación 14 caracterizado por que el detonador es activable por percusión o por gradiente de temperatura.

16. Sistema según la reivindicación 1 caracterizado por que además comprende unos medios de amortiguamiento (5) entre el protector (1) y la cabeza del usuario.

17. Sistema según la reivindicación 16 caracterizado por que los medios de amortiguamiento (5) son una bolsa inflable sobre el protector (1) .

18. Sistema según las reivindicaciones 17 caracterizado por que la bolsa se infla mediante el fluido generado por el sistema impulsor (21) .

19. Sistema según la reivindicación 17 caracterizado por que la bolsa es de nylon.

20. Sistema según la reivindicación 1 caracterizado por que el sistema sensorial comprende un sensor (6) y unos medios de trasmisión (7) de la variable de impacto al sistema impulsor (21) .

21. Sistema según la reivindicación 20 caracterizado por que el sensor (6) es de presión, o un acelerómetro, o un inclinómetro, o inercial, o electromagnético, o sónico o una combinación de los anteriores, y envíaln una señal mecánica o una señal analógica o digital a través de los medios de transmisión (7) que determina el accionamiento del sistema impulsor (21) .

22. Sistema según la reivindicación 21 caracterizado por que el sensor (6) es de presión, mecánico y multidireccional y comprende:

un cuerpo base (8) ;

un resorte o elástico precargado (9) en el interior del cuerpo base (8) ;

una bola de retención (10) que mantiene cargado el resorte o elástico precargado (9) ;

un cuerpo desplazable (11) con capacidad de movimiento relativo respecto al cuerpo base (8) ;

dos estructuras deformables, resortes o elásticos (12) dispuestos en dos direcciones distintas en el interior del cuerpo desplazable (11) ;

un hueco (13) en el cuerpo desplazable (11) con capacidad de alojar a la bola de retención (10) cuando se libera al superarse un límite de desplazamiento.

23. Sistema según las reivindicaciones 15 y 22 caracterizado por que los medios de transmisión (7) son un vástago, conectado al resorte o elástico precargado (9) del sensor (6) en un extremo, y que dispone de un percutor (14) alineado con el detonador en el otro extremo.

24. Sistema según la reivindicación 22 caracterizado por que los medios de transmisión (7) son un vástago, conectado al resorte o elástico precargado (9) del sensor (6) en un extremo, y que dispone de un percutor (14) alineado con una unidad piezoeléctrica (15) que al ser percutida genera una señal eléctrica que se envía al sistema impulsor (21) .

25. Sistema según las reivindicaciones 15 y 24 caracterizado por que la señal

eléctrica produce un arco eléctrico entre dos conductores, induciendo un gradiente de temperatura en el detonador.

26. Sistema según la reivindicación 21 caracterizado por que el sensor (6) es electrónico.

27. Sistema según la reivindicación 26 caracterizado por que el sensor (6) es optoelectrónico.

28. Sistema según la reivindicación 26 caracterizado por que el sensor (6) es ultrasónico.

29. Sistema según la reivindicación 26 caracterizado por que el sensor (6) es de radar.

30. Sistema según la reivindicación 26 caracterizado por que los medios de transmisión (7) son unos conductores que envían una señal analógica o digital al sistema impulsor (21) .

31. Sistema según las reivindicaciones 15 y 26 caracterizado por que la señal analógica o digital induce un gradiente de temperatura en el detonador.

32. Sistema según la reivindicación 21 caracterizado por que además comprende una barra (16) dispuesta en la parte frontal, que recibe el impacto e induce presión al sensor (6) .

33. Sistema según la reivindicación 32 caracterizado por que la barra (16) está dispuesta en la parte inferior de un visor.

34. Sistema según la reivindicación 33 caracterizado por que la barra (16) es del mismo material que el visor y solidaria a él.

35. Sistema según las reivindicaciones 27, 28 ó 29 caracterizado por que a su vez comprende al menos un emisor (17) de un haz de ondas electromagnéticas o elásticas dirigidas hacia el frente y un receptor (18) de las emisiones reflejadas en la superficie de un objeto de impacto, y que determina su distancia en cada instante.

36. Sistema según las reivindicaciones 27, 28 ó 29 caracterizado por que a su vez

comprende al menos dos emisores (17) de un haz de ondas electromagnéticas o elásticas focalizadas en un volumen situado en el frente y un detector (19) de dicho volumen que determina su perturbación por un objeto de impacto.

37. Sistema según la reivindicación 26 caracterizado por que además comprende unos medios de abastecimiento de energía eléctrica (20) .

38. Sistema según la reivindicación 37 caracterizado por que los medios de abastecimiento de energía eléctrica (20) comprenden una batería.

39. Sistema según la reivindicación 37 caracterizado por que los medios de abastecimiento de energía eléctrica (20) comprenden un panel fotovoltaico.

40. Sistema según la reivindicación 37 caracterizado por que los medios de abastecimiento de energía eléctrica (20) comprenden un aerogenerador.

41. Sistema según la reivindicación 40 caracterizado por que el aerogenerador comprende un estátor y un rotor impulsado por el paso de un gas.

42. Sistema según la reivindicación 40 caracterizado por que el aerogenerador comprende materiales piezoeléctricos que se deforman, mueven o vibran impulsados por el paso de un gas.

43. Sistema según las reivindicaciones 39 ó 40 caracterizado por que además comprende un acumulador.

44. Sensor de presión mecánico multidireccional para la detección de impactos que comprende:

un cuerpo base (8) ;

un resorte o elástico precargado (9) en el interior del cuerpo base (8) ;

una bola de retención (10) que mantiene cargado el resorte o elástico precargado (9) ;

un cuerpo desplazable (11) con capacidad de movimiento relativo respecto al cuerpo base (8) ;

dos estructuras defonnables, resortes o elásticos (12) dispuestos en dos direcciones distintas en el interior del cuerpo desplazable (11) ;

un hueco (13) en el cuerpo desplazable (11) con capacidad de alojar a la bola de retención (10) cuando se libera al superarse un límite de 5 desplazamiento.

45. Sensor de presión según la reivindicación 44 caracterizado por que además comprende un vástago conectado al resorte o elástico precargado (9) .

46. Sensor de presión según la reivindicación 45 caracterizado por que el vástago

dispone de un percutor (14) alineado con una unidad piezoeléctrica (15) que al 10 ser percutida genera una señal eléctrica.

47. Sensor de presión según la reivindicación 44 caracterizado por que las direcciones en las que están dispuestas las estructuras defonnables, resortes o elásticos (12) son perpendiculares.