ES2404171B2

ES2404171B2 - Sistema de protección mandibular para cascos de tipo abierto

Info

Publication number: ES2404171B2
Application number: ES201201103A
Authority: ES
Inventors: Marcos Cueto Cuiñas; Francisco Ortega Fernández; José Valeriano ÁLVAREZ CABAL; Joaquín Villanueva Balsera; Fernando Rodríguez Pérez
Original assignee: Universidad de Oviedo
Current assignee: Universidad de Oviedo
Priority date: 2012-10-30
Filing date: 2012-10-30
Publication date: 2013-12-23
Anticipated expiration: 2032-10-30
Also published as: ES2404171A1

Abstract

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.

Description

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 dia, el uso de cascos para la protección de la cabeza frente a lesiones en caso de impacto, está ampliamente extendido en multiples sectores de actividad. Dentro de las diversas tipología .. 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 (;uando la mentonera está bajada y fijada, funciona igual que un casco integTaL

A la vista de lo anterior, es ded.ucible 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 °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 tomento y apoyo a la HU 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 impado principal directo en el área del mentón (Otte, O, Chinn, B, Doyle, O, StuITock, K, Schuller, E (1998). lnterim repor! Database COST 327 -Accident Description and Analysis 01 MotorcycJe Safety He/mets. 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 I!jemplo en Europa, existen actualmente dos nonnas 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 a"breviada 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 nonna ECE R 22-05 es la única que comprende una prueba específica para evaluar la protección maxilar. De esta fonna, 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 solu.ciones 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, DEI 9604822 o ES2.270669, 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 inviabh~ dado que las bolsas son muy flexibles, no pennanecen 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 DE 1 02005006078, de forma parecida a los cascos deportivos de rugby. Aunque algunas de estas invenciones indican qU(~ 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 (82), que contiene una tecnología propuesta por los mismos inventores que plantean las invenciones incluidas en el presente doeumento. 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

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embargo, esta solución no independiza el sistema de protección y retención de la

carcasa o el visor del casco. Por otra parte, tampoco aporta soluciones respecto a

formas de obtener o almacenar energía eléctrica que sirvan para alimentar los sistemas

electrónicos, en el caso de que sean implementados. Tampoco desvela otras fonnas

5: alternativas de detección de un evento de impacto, sin necesidad de que exista un

contacto fisico con alguna parte del casco. Por otro lado, no se reivindican soluciones

relacionadas cOn un sistema sensorial independiente de fuentes de alimentación

eléctrica, capaz de detectar un impacto desde varias direcciones, incluyendo un golpe

lateral o fTonto-lateral. Son conocidos dispositivos mecánicos sensoriales que

10: proJX>rcionan una señal mecánica (por ejemplo un desplazamiento súbito de un

percutor) a partir del desplazamiento de alguna de sus partes, como los descritos en las

patentes US 3859650 (A) o DE 10216704 (A 1). Sin embargo, este tipo de sensores

solamente son capaces de reaccionar ante impactos desde una sola dirección, que

nonnalmente coincide con el eje longitudinal de un resorte precargado situado en su

15: interior que al liberarse desencadena la señal mecánica. Si se produce un impacto

desde una dirección diferente a la anterior, como un choque lateral o fronto-lateral,

este tipo de sensores no reaccionan. Este hecho limita peligrosamente la capacidad

defensiva de un sistema de protección de accidentes que dependa de la detección de

los impactos con este tipo de sensores ya que se consideran sistemas de reacción

20: unidireccionales.

En el documento ES 2357126 (B2) se reivindican unos medios de transmisión de

la variable de impacto a los protectores desplegables, que son un conjunto de émbolo

y pistón neumático o hidráulico asociado a cada uno de los protectores. Los medios de

transmisión son un componente adicional que en este caso transfiere energía desde

2S: una fuente (como un contenedor de gas a presión) a los protectores, de forma que los

impulsan hacia delante. Esta solución supone que los elementos de protección, que

absorben la energía de impacto y protegen a un usuario, son componentes

independientes y dedicados únicamente a la función defensiva mientras que el émbolo

y el pistón asumen la misión exclusiva de impulsar los protectores. Las propuestas

30: para el despliegue hidráulico O neumático que se basan en la utilización de un

conjunto de cilindro y pistón independiente, suponen un desafio para la

materialización de todo el sistema de protección y su implementación real en un casco

5 10: de tipo abierto. En este tipo de cascos, las dimensiones y peso son un elemento detenninante de usabilidad. Así, por ejemplo, un peso excesivo hace que un casco sea impracticable por cuestiones ergonómicas, ya que su uso continuado afectará al cuello del usuario produciendo fatiga, pudiendo incluso llegar a desencadenar lesiones graves en la columna. Por otro lado, el volwnen interior del casco debe ajustarse a las medidas de la cabeza del usuario y el volwnen exterior no puede ser excesivo, igualmente por cuestiones de ergonomía y también por razones estéticas. Por lo tanto, por la morfología del casco abierto y sus elementos, el espacio disponible para introducir todo el sistema de protección mandibular descrito es extremadamente limitado, lo que lo hace poco compatible con sus múltiples componentes.

15: La proliferación de componentes también repercute negativamente en la fiabilidad. De esta forma, una solución compleja, con varios subsistemas, awnenta la probabilidad de fallo del conjunto lo cual es una característica poco deseable en un dispositivo que debe funcionar de fonna instantánea, enfocado a reducir lesiones y a salvar vidas.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

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

Un objeto de la presente invención es un sistema de protección mandibular para cascos de tipo abierto que comprende:

2S 30: Un sistema estructural de protección y retención que a su vez comprende al menos dos protectores rígidos o semirrígidos replegados, que se despliegan tras un impacto y retienen y protegen la cabeza del usuario. Los protectores replegados están alojados en el interior de unas cajas huecas dispuestas a cada lado de la carcasa del casco. Preferiblemente, el perfil interno de las cajas es curvo y sigue una directriz circular, compatible con la superficie y

la trayectoria de despliegue de los protectores, y el perfil externo se adapta

a la forma de la carcasa del casco en la zona lateral.

Un sistema impulsor que produce súbitamente un fluido que impulsa el

despliegue de los protectores a partir de la señal que recibe de un sistema

5: sensorial. El sistema impulsor es el encargado de proporcionar la energía de

despliegue para los protectores del sistema estructural de protección, a

través de la generación uitrarrápida de un volumen de fluido que los

empuja. A los efectos de esta invención y su descripción, el término

' ultrarrápido' debe entenderse como un intervalo de tiempo igual inferior a

la: un segundo. Más preferiblemente, un intervalo de tiempo ultrarrápido

comprende una acumulación de urtidades, decenas o centenas de

milisegundos.

Un sistema sensorial que detecta una variable impacto y envía una señal al

sistema impulsor. El sistema sensorial se responsabiliza de varias tareas que

15: comprenden la detección del impacto, determinar si una colisión es lo

suficientemente grave como para desplegar los elementos de protección y

transmitir la señal iniciadora al sistema de impulsión, que activa todo el

mecanismo defensivo.

En una realización preferida, los protectores son de plástico, fibra, metal o

20: aleaciones de metales, o una combinación de ellos. En una realización más preferida

que los protectores son de fibra de vidrio. En otra realización más preferida, los

protectores son de fibra de carbono. Los protectores forman parte del sistema

estructural de protección, y son los elementos que absorben y disipan una gran parte

de la energía que se desarroll a en una colisión. Los materiales que los co mponen

25: deben por lo tanto asegurar un nivel adecuado de resistencia y de rigidez de tal forma

que proporcionen una defensa efectiva de un usuario. Para proporcionar esta defensa.

es admisible incluso su destrucción tras un impacto o debido a otras causas, como por

ejemplo fenómenos de abrasión. Preferiblemente, estos materiales son además ligeros.

La minimización de la relación del peso respecto a capacidad resistente del material,

30: influye no solo en la resistencia del sistema de protección, sino en el

dimensionamiento óptimo del sistema impulsor asociado. Si la energía de despliegue

requerida es menor debido a que el peso y el tamaño (por tanto la inercia) del sistema, estructural son bajos, el peso y la «:ompacidad del sistema impulsor serán también reducidos. lo que proporciona ciertas ventajas adicionales como un aumento de la compacidad y ligereza de todo el conjunto, lo cual es relevante cuando el sistema protector debe implementarse en un reducido espacio en el interior de un casco y ser compatible con su usabilidad.

En otra reali7..8ción más preferida:, el sistema estructural de protección y retención comprende un par de protectores a c,ada lado de la cabeza, replegados uno dentro del otro, y a su vez alojados en una caja. En esta realización, se propone un par de protectores a cada lado del casco de forma que en la operación nonnal del sistema, previa a cualquier colisión, ambos están replegados dentro de cada caja hueca, y a su vez uno está dentro del otro. Cuando un accidente ocurre, ambos protectores alojados en cada caja se despliegan hacia adelante impulsados mediante el sistema impulsor.

La fonna de la carcasa de un casco es, en general, una superficie irregular. La zona de la carcasa que cubre el cráneo del usuario suele corresponderse con una superficie curvada bastante cerrada mientras que la zona mandibular se puede cubrir con una envolvente suave en los laterales de la mandíbula, que se cierra súbitamente en la zona del mentón. Un protector semirígido puede modificar su fOffila a medida que se va desplegando hacia delante para ir adaptándose a esta envolvente irregular. Sin embargo, en general, un único protector rígido a cada lado no es compatible con esa envolvente en la posición de replegado y en la de despliegue simultáneamente, pues podría invadir el volumen que ocupa la cabeza del usuario. Para compatibili7..8r las fonnas tanto en la posición replegada como en la de despliegue, se propone la disposición de dos protectores situados en cada lado del casco, replegados uno dentro de otro. Uno de los protectores sigue una trayectoria de despliegue suave siendo también compatible con el interior de la carcasa del casco, mientras que el que está en su interior puede seguir una trayectoria de despliegue más cerrada. Esta realización preferida puede incluso proporcionar un sistema en el que los extremos de los protectores de cada lado se conecten en sus extremos, aumentando la estabilidad estructural de todo el sistema aJ formar un arco. Esta estabilidad se multiplica si las cajas además se unen mediante una barra curva de refuer.lo posterior, formando así el

conjunto un anillo. La disposición de dos protectores a cada lado debe además ser apropiada para mantener su función de pistones dentro del sistema hidráulico o neumático, formado también por las cajas y el sistema impulsor.

En una realización aún más preferida, la caja y el par de protectores una vez desplegados forman una barra hueca extensible. Desde el extremo de la caja, se pennite la entrada del nuido de impulsión, A medida que éste va ocupando espacio en la caja, va empujando ambos protectores hacia adelante. En una realización todavía aún más preferida, el protector contenido en el otro es macizo. lo cual requiere un menor volumen de fluido de impulsión.

Preferiblemente, ambos protectores contenidos en cada caja tienen sus superficies laterales curvas, de forma que su trayectoria de despliegue desde la posición de reposo es compa1ible con sus formas y la forma de la caja antes y después de un evento de colisión.

En otm realización aún más preferida, las cajas se conectan entre sí mediante al menos una barro curva de refuerzo. La barra de refuerzo se sitúa en la parte posterior del casco, y preferiblemente su forma sigue el contorno superficial interior de la carcasa en esa 7.Ona. La barra continúa por la parte posterior, formando un semiarco que se une en sus extremos a ambas cajas laterales del sistema. La barra puede ser hueca o maciza. Su función es aportar rigidez y fortaleza estructural extra al conjunto, en el caso de que sea necesaria. De forma similar, las cajas se pueden conectar mediante varias barras curvas de refuer¿o.

En una realización específica., los protectores se despliegan hasta que sus extremos libres entran en contacto. En el caso de que todos los protectores del sistema se desplieguen simultáneamente, se logra una forma estructural de semíarco, con propiedades estructurales superiores al de una viga en voladizo.

En otra realización específica. el sistema impulsor produce súbitamente un gas. En una realización más especifica, el gas es nitrógeno.

En otra reali7..3ción más específica. el sistema impulsor comprende un contenedor que almacena gas a presión. Una vez se libera el gas, la presión de salida hace que los protectores sean impulsados hacia adelante.

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En otra realización más específiea, el sistema impulsor comprende un propelente que genera gas a partir de una reacción química excitada por un iniciador. El iniciador es un componente que activa la reacción química del propelente cuando está estable, bien de fonna fisica, corno por ejemplo variando las condiciones de presión, temperatura o ionización, o bien de fonna quimica corno por ejemplo añadiendo o sustrayendo un reactivo. En una realización aún más específica, el iniciador es un detonador o fulminante. En una realización todavía aún más específica, el detonador es activable por percusión o por gradiente de temperatura.

En una realización preferida, d sistema además comprende unos medios de amortiguamiento entre el protector y la cabeza del usuario. Los niveles de amortiguamiento que proporcIOnan los protectores individualmente se pueden complementar con unos medios de amortiguamiento adicionales. El sistema de amortiguamiento sirve para frenar la cabeza del usuario del casco bajo unos parámetros de desaceleración aceptables para el cuerpo humano. Para llevarlo a la práctica se pueden utilizar varias altt::mativas, como espumas de diferentes densidades

o bolsas infladas. Los efectos de una fuerza de impacto sobre el usuario están íntimamente relacionados con la velocidad en el instante anterior de la colisión, con la masa de la cabeza y con el tiempo de desaceleración. El sistema de anlortiguamiento actúa precisamente sobre esa variabl,e, alargando el periodo de frenado de la cabeza y reduciendo por lo tanto la fuerza de impacto sobre ella.

En una realización más preferida, los medios de amortiguamiento son una bolsa ¡nfiable sobre el protector. En una realización aún más preferida, la bolsa se infla mediante el fluido generado por el sistema impulsor. En otra realización aún más preferida, la bolsa es de nylon.

En otra realización preferida, el sistema sensorial comprende un sensor y unos medios de trasmisión de la variable de impacto al sistema impulsor.

A efectos de esta invención y su descripción, el término 'variable de impacto' debe entenderse como cualquier magnitud fisica producida por un evento de impacto y que lo discrimine frente a otros rdacionados con el uso nonnal del casco. Una

variable de impacto puede ser, por ejemplo, una presión, un movimiento o

despla7..amiento, una aceleración, una velocidad o una fuerza, entre otras.

S 10: En una realización más preferida, el sensor 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 que determina el accionamiento del sistema impulsor. A los efectos de esta invención y su descripción, un sensor electromagnético debe entenderse como un sistema que utiliza ondas electromagnéticas para detectar la variable de impacto. Estas ondas electromagnéticas incluyen cualquier espectro como por ejemplo el infrarrojo, visible o de radar. Igualmente, un sensor sónico debe entenderse como un sistema que utiliza ondas elásticas para detectar la variable de impacto. Estas ondas elásticas incluyen ondas sónicas o ultrasónicas.

15: En otra realización aún más preferida, el sistema además comprende una barra dispuesta en la parte fTontal del casco. Esta barra recibe el impacto e induce presión directa al sensor del sistema sensorial. En una realización todavía aún más preferida, la barra está dispuesta en la parte inferior de Wl visor, preferiblemente abatible. En una realización todavía aún más preferida de la anterior, la barra es del mismo material que el visor del casco y solidaria a él.

20: La barra se asimila a un palpador que detecta el impacto. Sus características mecánicas deben estar orientadas a asegurar su rigidez. para que de foma confiable transfi era la fueT7..3 de impacto al sensor si n que se defonne demasiado. En un evento de colisión, es admisible que la barra se destruya tras realizar su misión, ya que la energía de impacto puede ser asumida por el sistema estructural de protección.

25: En una realización aún más preferida del sistema sensorial, los medios de transmisión comprenden un vástago y el sensor de presión multidireccional es mecánico. Es decir, es capaz de detectar un impacto desde varias direcciones como por ejemplo frontal, lateral o fronto-Iateral. El sistema sensorial con estas características comprende:

Un cuerpo base.

30: Un resorte o elástico precargado en el interior del cuerpo base.

"

Un vástago asociado al resorte o elástico precargado retenido por una bola de retención, que funciona como medios de trasmisión de la variable de impacto al sistema impulsor.

5: Una bola de retención que mantiene cargado el resorte o elástico precargado y retenido el vástago.

Un cuerpo desplazable con capacidad de movimiento relativo respecto al cuerpo base.

10: Dos estructuras deformables, resortes o elásticos dispuestos en dos direcciones distintas en el interior del cuerpo desplazable, entre el cuerpo desplazable y el cuerpo base.

15: Un hueco en el cuerpo desplazable alineado con la bola de retención y con capacidad de alojarla cuando se alinea con él al superarse un limite de amortiguamiento de las estructuras deformables, resortes o elásticos debido a un desplazamiento relativo del cuerpo desplazable respecto al cuerpo base en al menos dos direcciom~s distintas.

20: En una realización todavfa aún más preferida, el vástago, asociado al resorte o elástico precargado del sensor en un extremo, dispone de un percutor, martillo o aguja de percusión alineada con un iniciador en el otro extremo, como por ejemplo un detonador. En esta realización, el vástago trasmite una setlal mecánica de percusión al desplazarse súbitamente contra el inidador del sistema impulsor.

2S: En otra realización todavía aún más preferida, el vástago, asociado al resorte o elástico precargado del sensor en un extremo, dispone de un percutor, martillo o aguja de percusión en el otro extremo alineado con una unidad piezoeléctrica, que al ser percutida genera una señal eléctrica que se envía al sistema impulsor. En este caso, los medios de transmisión de la variable de impacto al sistema impulsor, además del vástago, comprenden unos conductores de la señal eléctrica generada en la unidad piezoeléctrica. En una realización todavía aún más preferida de la anterior, la seríal eléctrica produce un arco eléctrico elntre dos conductores, induciendo un gradiente de temperatura en un iniciador.

En la materialización del sistema con un vástago, con un sensor de presión multidireccional mecánico y con una barra dispuesta en la parte frontal del casco, en el proceso de una colisión, por ejemplo frontal, se produce una presión inducida por la barra sobre el cuerpo desplazable. Esta presión hace que el cuerpo desplazab1e se mueva a la vez que comprime las estructuras defonnables, resortes o elásticos dispuestos en dos direcciones distintas en el interior del mismo. Si la presión supera los límites definidos por la capacidad elástica de los elementos anteriores, se produce un desplazamiento critico del cuerpo desplazable, de forma que el hueco se sitúa sobre la bola de retención. En ese punto. la bola de retención se libera, desplazándose hacia el hueco y permitiendo que el vástago se mueva libre mente hacia el iniciador o la unidad piezoeléctrica, impulsado por el elástico precargado.

En otra realización aún más preferida, el sensor es electrónico. En una realización todavía aún más preferida, el sensor es optoelectrónico. En otra realización todavía aún más preferida, el sensor es ultrasónico. En otra realización todavía aún más preferida, el sensor es de radar.

En otra realización todavía aún más preferida, los medios de transmisión comprenden unos conductores que envían una se~al analógica o digital al sistema impulsor. En una realización todavía aún más preferida de la anh:rior, la sei'l.al analógica o digital induce un gradiente de temperatura en un iniciador.

En una realización todavía aún más preferida, el sensor electrónico su VC'.l comprende al menos un emisor o transmisor de un haz de ondas electromagnéticas o elásticas dirigidas hacia el frente y un receptor de las emisiones reflejadas en la superficie de un objeto de impacto. de forma que detennina su distancia en cada instante. Igualmente se pueden disponer varios emisores o transmisores o varios receptores de las emisiones reflejadas;.

En otra realización todavía aún más preferida, el sensor electrónico a su vez comprende al menos dos emisores de un haz de ondas electromagnéticas o elásticas focalizadas en un volumen situado en el frente y un detector de dicho volumen, que determina su perturbación por un objeto de impacto. Igualmente se pueden disponer varios emisores focalizados en varios volúmenes, detectados por uno O varios

detectores. Mediante esta realización es posible ampliar el área de defensa y/o detenninar más fácilmente la velocidad de aproximación de un obstáculo.

5 10: En una realización todavía aún más preferida, el sistema con medios electrónicos además comprende unos medios de abastecimiento de energía eléctrica. En una realización todavía aún más preferida de la anterior, los medios de abastecimiento de energía eléctrica comprenden una batería. En otra realización todavía aún más preferida, los medíos de abastecimiento de energía eléctrica comprenden un panel fotovoltaico. En otra realización todavía aún más preferida, los medios de abastecimiento de energía eléctrica comprenden un aerogenerador. En una realización preferida de los medios de abastecimiento de energía e1éctrica como panel fotovoltaico o aerogenerador además comprenden Wl acumulador.

1S: En una realización preferida de los medios de abastecimiento de energía eléctrica como aerogenerador, el aerogenerador comprende un estátor y un rotor impulsado por el paso de un gas. En otra realización preferida de Jos medios de abastecimiento de energía eléctrica como aerogenerador, el aerogenerador comprende materiales piezoeléctricos que se defonnan, mueven o vibran impulsados por el paso de un gas. Más preferiblemente, este gas es parte de la corriente de aire que impacta en un casco cuando un usuario circula con él y se desplaza en un vehículo a motor, como por ejemplo una motocicleta.

20: Otro objeto de la presente invención es un sensor de multidireccional para la detección de impactos que comprende: presión mecánico

Un cuerpo base.

Un resorte o elástico precargado en el interior del cuerpo base.

25: Un vástago asociado al resorte o elástico precargado (9) retenido por una bola de retención.

Una bola de retención que mantiene cargado el resorte o elástico precargado y retenido el vástago.

Dos estructuras deforma,bles, resortes o elásticos dispuestos en dos direcciones distintas en el interior del cuerpo desplazable, entre el cuerpo desplazable y el cuerpo base.

s: Un hueco en el cuerpo desplazable alineado con la bola de retención y con capacidad de alojarla cuando se alinea con él al superarse un límite de amortiguamiento de las estructuras deformables, resortes o elásticos debido a un desplazamiento relativo del cuerpo desplazable respecto al cuerpo base en al menos dos direccionc::s distintas.

10: En una realización específica, el vástago dispone de un percutor alineado con una unidad piezoeléctrica que al ser percutida genera una señal eléctrica.

15: El hueco en el cuerpo desplazable rodea la posición de la bola de retención, de forma que al situarse alineado con ella tras un desplazamiento del cuerpo desplazable, la bola de detección puede acceder al mismo, liberando el resorte precargado y el vástago súbitamente. La disposición de las estructuras deformables, resortes o elásticos entre el cuerpo base y el dl~splazable en dos direcciones distintas junto con las características del hueco, dotan al sensor su carácter multidireccional, con sensibilidad respecto a impactos desd~ e varias direcciones.

En otra realización especifica, el hueco sigue una directriz curva que rodea la posición de la bola de retención.

20: En otra realización especifica, el sensor comprende dos huecos alineados con la bola de retención en dos direcciones distintas. En este caso, el sensor se materializa con dos huecos, de forma que se restringe la detección en ciertas direcciones de interés.

25: En otra realización específica, las direcciones en las que están dispuestas las estructuras deformables, resortes o elásticos son perpendiculares.

La invención proporciona un sistema de protección mandibular mediante protectores desplegables que puede formar parte de un casco mediante una estrategia de integración o una estrategia de acoplamiento. En el primer caso, el sistema se incorpora a un casco específico, integrando las diferentes partes en él a la vez que se

fabrica todo el conjunto. En la estrategia de acoplamiento, el sistema de protección se incorpora a un casco como un módulo independiente, independientemente de las particularidades del mismo, como por ejemplo que tenga o no visor. De esta forma, el sistema de protección y retención es independiente del tipo y forma de carcasa o visor del casco.

El hecho de que los protectores se encuentren recogidos en la careasa durante el uso normal del casco, permite que c:ste elemento de seguridad sólo se utilice en caso de ser necesario, manteniendo la abertura del casco despejada. En otros cascos las carrilleras son elementos fijos que entorpecen su puesta y utilización, además de molestar al usuario al presionar la cara constantemente. Esto pennite fabricar cascos que se ponen fácilmente, incluso (;on gafas u otros complementos faciales como pendientes. Además, este tipo de cascos pueden ser aún más abiertos que otros de tipo Jet, dejando una gran parte frontal de la cabeza sin cubrir, awnentando considerablemente con esto las posibilidades de diseño de cascos más útiles o atractivos para los usuarios.

En las realizaciones que utilizan elementos eléctricos o electrónicos se proponen distintos medios de abastecimiento de energia eléctrica. Algunos de estos medios se basan en el uso de baterías y otros son fuentes de energía renovable, las cuales utilizan el paso de un gas para generar energía. Más preferiblemente, ese gas es el aire que atraviesa el casco a medida que se circula con él puesto. De esta forma la operación y el mantenimiento de los sistemas del casco se simplifica sustancialmente al independi7..arlo de f\lentes de energía extemas (por ejemplo enchufándolo a la red) o que necesiten reposición periódica (como por ejemplo baterías o pilas).

En ciertas realizaciones específicas, el sistema reivindicado utiliza un sistema sensorial que comprende un sensor mecánico o un sensor electrónico. El sistema con el sensor electromagnético o sónico permite detectar un obstáculo sin necesidad de que exista un contacto fi sico con alguna parte del casco.

El sistema sensorial con el sensor de presión mecánico multidireccional para la detección dc impactos es indepcndi<:nte de fuentes de alimentación eléctrica, lo que también independiza el casco de fu(:ntes de energía externas. Este sistema sensorial

5: específico, tal como es descrito, también es capaz de detectar un impacto desde varias direcciones y no sólo desde una única dirección longitudinal, incluyendo un golpe lateral o fronto-Iateral. La disposición de uno de estos sensores en cada lado del casco, con una configuración simétrica y con las estructuras deformables, resortes o elásticos en direcciones perpendiculares, pennite una detección de impactos que cubre 180°, es decir, todo el espectro de amenaza de impacto frontal sobre un casco.

10 15: En el sistema propuesto, se aporta una dualidad funcional de los protectores, tanto como elementos de protección frente a un impacto como de pistón de un sistema hidráulico o neumático impulsado por un sistema impulsor cualquiera, y que se completa con una caja que hace de cilindro. De esta forma, los protectores del sistema estructural de protección están alojados en el interior de unas cajas huecas dispuestas a cada lado de la carcasa del casco. Los protectores junto con la caja forman por sí mismos un sistema hidráulico o neumático, en el que los protectores cumplen la función de émbolo o pistón impulsados por el fluido producido en el sistema impulsor, y las cajas hacen de cilindro. Mediante esta propuesta no son necesarios sistemas auxiliares de transmisión como un conjunto de émbolo y pistón asociados a los protectores, ya que los propios protectores y las cajas asumen esa función. Con esta solución se reduce la proliferación de componentes, la complejidad y el peso del sistema. lo que redunda en la mejora de la fiabilidad y la compacjdad del conjunto.

20: 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.

2S

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

30: La Fig. 1 muestra una vista del sistema estructural de protección y retención. En la parte derecha se puede ver una caja (2) con un par de protectores (1) ocultos replegados uno dentro del otro y a SU vez alojados en ella. En la parte izquierda se pueden ver otra caja (2) y el par de protectores (1) desplegados fonnando una barra

,.

hueca extensible, con el extremo del lado de la caja abierto y por el que penetra el

fluido de impulsión. El protector (1) situado más al extremo, y que en la posición de replegado está contenido en el otro, es macizo. Las cajas (2) se conectan entre sí mediante dos barras curvas de refuerzo (3).

La Fig. 2 muestra una vista general del sistema de protección mandibular. La configuración del sistema estructural de protección es similar a la mostrada en la Fig. l salvo que las cajas no están conC(~tadas por barras curvas de refuerzo (3). En esta figura se pueden ver unos medios de amortiguamiento (5) en la fonna de una bolsa inflada sobre los protectores (1). En la parte posterior de las barras se muestra el sistema impulsor (21), que produce súbitamente un fluido que impulsa el despliegue de los protectores (1). El fluido del sistema impulsor también proporciona energía para el despliegue de los medios de amortiguamiento (5), a través de un conducto que conecta el sistema impulsor (21) y un contenedor que aloja la bolsa plegada en su interior.

La Fig. 3 muestra dos vistas del sistema de protección mandibular dentro de W1 casco. Una de las vistas es frontal y otra de las vistas es lUla sección lateral, obtenida a partir de la línea B-B. El sistema de protección mandibular mostrado en ambas vistas es como el descrito en la Fig. 2. En la figura se puede además ver una barra (16) dispuesta en la parte inferior de un visor, que recibe el impacto e induce presión al sistema sensorial.

La Fig. 4 muestra otras dos vistas del sistema de protección mandibular dentro de un casco. Una de las vistas es infe:rior y otra de las vistas es una sección frontal , obtenida a partir de la línea A-A. El sistema de protección mandibular mostrado en ambas vistas es como el descrito e:n la Fig. 3. En la vista seccionada se pueden observar los protectores (1) del lado derecho del casco replegados dentro de la caja (2), mientras que los del lado izquierdo están desplegados. Los medios de amortiguamiento (5) del lado derech.o son lUlas bolsas replegadas en el interior de un contenedor. El circulo punteado señala un área de detalle que se amplía en la Fig. 5.

La Fig. S muestra un detalle del área seftaJada en la Fig. 4, en la que se pueden apreciar mejor los protectores (1) replegados uno dentro del otro y a su vez en el interior de la caja (2).

La Fig. 6 muestra varias vistas del sistema de protección mandibular dentro de un casco, en varias configuraciones. El sistema de protección mandibular mostrado en estas vistas es como el descrito en la Fig. 3. En la Fig. 6 A, el casco tiene el visor levantado con la barra (16) dispuesta en su parte inferior de un visor. El sistema de protección mandibular está en condiciones normales de operación, previa a cualquier colisión, con los protectores (1) replegados, En esta vista solo se pueden ver los protectores (1) que están replegados dentro del otro y a su vez en las cajas (2). En la Fig. 6 D, el casco tiene el visor bajado y ha recibido un impacto, con el consiguiente despliegue de los protectores (1) situados en su parte izquierda. En la Fig. 6 e, se pueden además ver unos medios de amortiguamiento (5) en la forma de una bolsa inflada sobre el protector. En la Fig. 6 D, se puede ver el sistema tras un impacto con el consiguiente despliegue de los protectores (1) y los medios de amortiguamiento (5) situados en su parte izquierda. En este caso, el casco dispone de una espuma de amortiguamiento interior a la carcasa, que oculta parte de los componentes del sistema de protección mandibular.

La Fig. 7 muestra una vista lateral parcial del sistema de protección mandibular dentro de un casco. En la figura se pueden ver de forma esquemática dos medios de abastecimiento de energia eléctrica (20). Uno de ellos es un panel fotovoltaico dispuesto en la superficie externa de la carcasa del casco. El otro es un aerogenerador de turbina con un estátor y un rotor impulsado por el paso de un gas, que se corresponde al aire que impacta en el casco a medida que se circula con él. En ambos casos el sistema además comprende un acumulador que recoge la energía generada.

La Fig. 8 muestra otra vista lateral parcial del sistema de protección mandibular dentro de un casco. En esta figura se muestra un esquema con un emisor (17) dc 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.

La Fig. 9 muestra otra vista latc,ral parcial del sistema de protección mandibular dentro de un casco. En esta fi gura se muestra un esquema con 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 detennina su perturbación por un objeto de impacto.

La Fig. 10 muestra varias vistas de un sistema sensorial con un sensor de presión mecánico multidireccional para la dl~tección de impactos. En la Fig. 10 A, se puede ver una vista lateral y superior del 5(:nsor con un cuerpo base (8), cuerpo desplazable (11), y una barra (16) dispuesta en la parte inferior de un visor, que recibe el impacto e induce presión al sensor. En la vista superior se puede ver un pliegue semicircular para obtener un hueco (13) interior en el cuerpo desplazable. En la Fig. 10 B se puede ver una vista lateral y superior del sensor. La vista lateral es una sección y la vista superior muestra, mediante líneas punteadas, ciertos componentes internos. En la figura se puede ver una barra (16) di!;puesta en la parte inferior de un visor, 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, unos medios de transmisión (7) en la forma de vástago conectado al resorte o elástico precargado (9) y un percutor (14) alineado con una unidad piezoeléctrica (15). Las flechas de la vista superior muestran una dirección de impacto frontal y una dirección de impacto lateral. El sensor es también sensible a cualquier dirección fronto-lateral situada entre estas dos.

La Fig. 11 muestra varias vistas de un sistema sensorial con un sensor de presión mecánico multidireccional para la detección de impactos, en varias configuraciones. Todas las vistas recogen una sección latera1 del sensor. En la Fig. 11 A, se puede ver el sensor descrito en la Fig. JO. Además de muestra un iniciador (4) materializado en un detonador y unos medios de transmisión (7) materializados con dos conductores que van desde la unidad piezoeléctric,a (15) al detonador. En la Fig. 11 D, se puede ver el sistema descrito en la Fig. 11 A, en el que el cuerpo desplazable (11) se desplaza hacia la derecha inducido por la presión de la una barra (16) dispuesta en la parte inferior de un visor. Este desplazamiento comprime la estructura defonnable, resorte o elástico (12) alineando el hueco (13) con la bola de retención (10)-En la Fig_ 11 e, se puede ver el sistema descrito en la Fig. 11 Bo donde la bola de retención (10) ha ocupado el hueco (13), liberando el resorte o elástico precargado (9) en el interior del cuerpo base (8). El resorte o elástico precargado (9) empuja unos medios de transmisión (7) en la fonna de vástago, con un percutor (14) alineado con una unidad piezoeléctrica (15). El percutor (14) impacta contra la unidad piezoeléctrica (15) generando Wl3 senal que discurre por los medios de transmisión (7) en la fonna de conductores, induciendo Wl gradiente de temperatura o chispa en el detonador, el cual libera energía instantáneamente.

La Fig. 12 muestra varias vistas de un sistema sensorial con un sensor de presión mecánico multidireccional para la d.etección de impactos, similar al descrito en las figuras anteriores. La figura muestra una vista lateral y superior del sensor. La vista lateral es una sección y la vista superior muestra, mediante líneas punteadas, ciertos componentes internos. En la figura se puede ver Wla barra (16) dispuesta en la parte inferior de un visor, un cuerpo base (8), un resorte o elástico precargado (9) en el interior del cuerpo base (8), una bola de retención (JO) 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 desplazamiento, unos medios de transmisión (7) en la fonna de vástago conectado al resorte o elástico precargado (9) y un percutor (14) alineado con un iniciador (4) materializado en un detonador de impacto. En esta figura el vástago es una pieza curva, con capacidad de desplazamiento hacia el detonador.

La Fig. 13 muestra una vista lateral seccionada de un sistema sensorial, con un sensor de presión mecánico multidireccional para la detección de impactos, en funcionamiento tras un impacto. El modo de funcionamiento del sensor es similar al

S: descrito en la Fig. II ~ aunque con algunas diferencias. El resorte o elástico precargado (9) empuja unos medios de transmisión (7) en la fonna de vástago, con un percutor (14) alineado con un iniciador (4) materializado mediante un detonador activabJe por percusión. El percutor impacta contra el detonador, el cual libera energía instantáneamente.

EXPLICACIÓN DE UNA FORMA DE REALIZACIÓN PREFERENTE

10: Para una mejor comprensión de la presente invención, se exponen los siguientes ejemplos de realización preferente, descritos en detalle, que deben entenderse sin carácter limitativo del alcance de la invención.

EJEMPLO I

lS: El sistema de protección mandibular se integró en una carcasa de casco de tipo abierto confeccionada mediante una serie de capas de fibra superpuestas. El visor del casco se fabricó de polimetilmetacrilato y contenía un refuerzo periférico de titanio que en la parte inferior se ensanchaba y actuaba de barra (16), cuya misión era recibir el impacto e inducir presión al sensor del sistema sensorial.

20 2S: El sistema estructural de protección y retención se construyó completamente mediante un composite de fibra de carbono utilizando un sistema de fabricación basado en moldeo por transferencia de resina. Este sistema estaba compuesto por dos cajas (2) conectadas entre sí mediante dos barras curvas de refuerzo (3). En el interior de cada caja se dispusieron dos protectores (1) que en la posición de replegado estaban contenidos uno dentro del otro. Tras un impacto, los protectores (1) se podían desplegar súbitamente formando una barra hueca extensible junto con la caja (2) con la que estaban asociados.

El protector (l) situado más al extremo, y que en la posición de replegado estaba contenido en el otro, era una pequeña pieza maciza de 1 cm de anchura máxima, con sus superficies laterales curvas, siguiendo la cara interna el perfil de un cilindro, que la hacían compatible con la trayectoria de despliegue desde la posición que ocupaba

dentro del otro protector (1) y de la caja (2), previa a un evento de colisión. Este

protector (1) tenía un pequefio rebaje en la esquina inferior externa, para que se

pudiera ajustar al límite superficial impuesto por el visor. En el otro extremo del

protector (1), se dispusieron unos sistemas de conexión que le impedían salir

S: despedido en el proceso de despliegue. Este sistema de conexión se materializó

mediante dos resaltes, uno en la cara superior y otro en la cara inferior, que se

engarzaban con otros resaltes relacionados, situados en el interior hueco del otro

protector (1), en el que éste estaba alojado.

El otro protector (1) era una pieza hueca más larga que el protector anterior, de t.5

10: cm de anchura máxima, con sus superficies laterales igualmente curvas siguiendo el

perfil de un cilindro. El espesor de las paredes estaba en tomo a los 2.5 mm. El

engarce con el protector (1) que contenía, se hacia gracias a unos resaltes internos

situados en la zona superior e inferior del extremo más cercano a él. En el otro

extremo se di spusieron otros dos resaltes en las caras exteriores superior e inferior,

15: que lo rel acionaban con la caja (2) e impedían que saliera despedido de su interior. La

caj a (2) disponía también de dos resaltes internos que engarL.aban con Jos de este

protector (1).

La caja (2) era otro componente hueco, que alojaba en su interior a ambos

protectores (1). Su longitud era la suficiente como para contener a un protector (1)

20: con otro en su interior. Sus superficies laterales internas eran curvas, siguiendo el

perfil de un cilindro tal como ocurria con los protectores (1). Su perfil exterior era más

complejo, pues una cara se debía adaptar a la carcasa del casco, mientras que la que

está orientada hacia el interior debía ajustarse a la trayectori a curva de despliegue. El

espesor mínimo de las paredes estaba en tomo a los 2.5 mm y su anchura máxima era

25: de 30 mm, siendo de 20 mm en el extremo más cercano a la apertura de despliegue.

En la zona próxima a la salida de los protectores, también tenía resaltes en la cara

hueca inferior y superior, que se engarzaban con los de los protectores (1), formando

una conexión. El otro extremo de la caja (2) era abierto para permitir la entrada del

fluido de impulsión. Este hueco se terminó de cerrar mediante el sistema impulsor

30: (2 1).

El sistema impulsor (21), que producía súbitamente el nitrógeno gaseoso que impulsaba el despliegue de los protectores (1 ) y de los medios de amortiguamiento (5), estaba constituido por un propelente quimico que se excitó por un iniciador (4) materializado con un detonador.

El detonador se trataba de un encapsulado que reaccionó explosivamente ante una deformación súbita por el impacto que recibió de un percutor (14) comprendido en el sistema sensorial. La deflagración que se produjo tras la percusión debida la reacción química instantánea exotérmica del fulminante proporcionó un gradiente de temperatura que sirvió de iniciador de la reacción quimica de propelente. Los compuestos para la materialización del detonador estaban basados en nitrato de bario.

El propelente se componia de W1 material inerte a temperatura ambiente, que se presentaba en forma de cápsulas o píldoras, y que reaccionó súbitamente cuando se inflamó, generando grandes volúmenes de nitrógeno gaseoso. La energía de activación de la reacción se aportó por la deflagración del detonador. Este material se basó en azida de sodio (NaN3) y se acampanó de una mezcla de nitrato de potasio y dióxido de silicio para neutralizar ciertos subproductos. Estas sales reaccionaron quimicamente a partir de la detonación del iniciador (4), descomponiéndose en varios subproductos, siendo uno de ellos nitrógeno gaseoso a alta presión y generado de forma ultrarrápida.

Para aumentar la capacidad de d(!saceleración de la cabeza del usuario, el sistema además incluyó unos medios de amortiguamiento (5) entre el protector (1) y la cabeza del usuario, que se materializaron mediante una bolsa inflable replegada en un contenedor sobre cada caja (2), y que se inflaba sobre los protectores (1). Las bolsas eran de nylon y para inflarlas se utilizó el nitrógeno gaseoso generado por el sistema impulsor (21). Para reducir la temperatura del nitrógeno gaseoso que infló las bolsas, el sistema impulsor (21) además llevaba incluido un pequeño contenedor que almacenaba gas a presíón. En este contenedor se produjo un gas refrigerantc que se mezcló con el producido en la reacción quimica, reduciendo la temperatura del combinado.

S: El sistema sensorial estaba compuesto por un sensor de presión mecánico multidireccional para la detección de impactos y por unos medios de transmisión (7) en fonna de vástago alargado situados a cada lado del casco. Al disponer de un sistema sensorial con un sensor a cada lado, se pudieron desplegar los protectores (1) de cada lado de fonna independiente. en función de la dirección de impacto.

10: El sensor estaba constituido por \lln cuerpo base (8), un resorte precargado (9) en el interior del cuerpo base (8), una bola de retención (10) que mantenía cargado el resorte precargado (9), un cuerpo desplazable (11) con capacidad de movimiento relativo respecto al cuerpo base (8), dos resortes (12) dispuestos en dos direcciones distintas y perpendiculares en el interior del cuerpo desplazable (11) y un hueco (13) en el cuerpo desplazable (11) con capacidad de alojar a la bola de retención (10) cuando se liberaba al superarse un límite de desplazamiento.

15 20: Los medios de transmisión (7) enm un vástago conectado al resorte precargado (9) que tenían un percutor (14) alineado con un iniciador (4) materializado en el detonador de percusión. Cuando la barra (16) dispuesta en la parte inferior de un visor presionó al sensor, el cuerpo desplaz:able (11) se desplazó a hacia el cuerpo base (8), comprimiendo el resorte (12) y alienando el hueco (13) con la bola de retención (10). De esta forma se liberó el resorte precargado (9) en el interior del cuerpo base (8), que empujó el vástago el cual disponía de un percutor (14) alineado con el detonador. El percutor (14) impactó contra el ddonador el cual libero energía instantáneamente, iniciando la reacción química del propelente.

EJEMPLO 2

2S: Para esta realización se empleó el sistema descrito en el ejemplo 1, aunque con otro iniciador (4) y otro sistema sensorial.

En este caso el iniciador (4) era un detonador excitable mediante un gradiente de temperatura y más concretamente mediante una chispa. La chispa se indujo entre dos conductores insertados en la mezcla explosiva del detonador.

S: El sistema sensorial de este ejemplo era similar al del anterior pero con algunas diferencias. Los medios de transmisión (7) eran también en la forma de vástago conectado al resorte o elástico procargado (9) y con un percutor (14) en el otro extremo. Sin embargo, el percutor (14) ahora estaba alineado con una unidad piezoeléctrica (15).

De la unidad piezoeléctrica (15) partían unos medios de transmisión (7) materializados con dos conductores que iban desde la unidad piezoeléctrica (15) al detonador.

10 lS: Cuando la barra (16) dispuesta en la parte inferior de un visor presionaba al sensor, se liberaba el resorte precargado (9) en el interior del cuerpo base (8) del sensor, que empujaba el vástago, el Gual disponía de un percutor (14) alineado con la unidad piezoeléctrica (15). De esta forma, el percutor (14) impactó contra la unidad piezoeléctrica (15) generando una señal eléctrica que discurrió por los medios de transmisión (7) en la fomla de conductores, induciendo una chispa en el detonador, el cual liberó energía instantáneamente, iniciando la reacción química del propelente.

EJEMPLO 3

Para esta realización se empleó d sistema descrito en el ejemplo 2, aunque con otro sistema sensorial y prescindiendo de la barra (16).

20 2S: Rl sistema sensorial comprendía un sensor electrónico con un emIsor (17) de ultrasonidos dirigidos hacia el frente y un receptor (18) de las emisiones reflejadas en la superficie de un objeto de impacto, y que determinaba su distancia en cada instante. Cuando un objeto entraba dentro del rango. el sistema sensorial determinaba su envergadura y velocidad de aproximación. Cuando resultaban excesivos, enviaba una señal mediante unos medios de transmisión (7) en la forma de conductores que inducían una chispa en el detonador, el cual liberaba energía instantáneamente, iniciando la reacción química del propelente.

Para alimentar el sistema sensorial se implementaron abastecimiento de energía eléctrica (20). Uno de ellos era un: dos medios de panel fotovoltaico

flexible dispuesto en la superficie externa de la carcasa del casco. El otro era un aerogenerador de turbina con un estAlor y un rotor horizontal impulsado por el paso del aire que impactaba en el casco a medida que se circulaba con él. El sistema además comprendía un acumulador que recogía la energía generada y la proporcionaba al sistema sensorial bajo demanda.

Claims

REIVINDICACIONES

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

s

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;

10

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.

15

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.

20

5. Sistema según la reivindicació:n 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.

25

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

29
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 I ó 5 caracterizado por que los protectores

(1) se despliegan hasta que sus extremos libres entran en contacto.
10.

Sistema según la reivindicac.ión 1 caracterizado por que además comprende unos medios de amortiguamiento (5) entre el protector (1) y la cabeza del usuano.
11.

Sistema según la reivindicBlción 10 caracterizado por que los medios de amortiguamiento (5) son una bolsa inflable sobre el protector (l).
12.

Sistema según las reivindicaciones 11 caracterizado por que la bolsa se infla mediante el fluido generado por el sistema impulsor (21).
13.

Sistema según la reivindicación 1 caracterizado por que el sistema sensorial comprende tul sensor (6) y unos medios de trasmisión (7) de la variable de impacto al sistema impulsor (21).
14.

Sistema según la reivindicación 13 caracterizado por que el sensor (6) es de presión, o un acelerómctro, o un inclinómetro, o inercial, o electromagnético, o sónico o una combinación de los anteriores, y envía/n una senal mecánica o una seffal analógica o digital a través de los medios de transmisión (7) que detennina el accionamiento del sistema impulsor (21).
15.

Sistema según la rcivindicac,ión 14 caracterizado por que además comprende una barra (16) dispuesta en la parte frontal, que recibe el impacto e induce presión al sensor (6).
16.

Sistema según la reivindicBlción 14 caracterizado por que los medios de transmisión (7) comprenden un vástago y el sensor (6) es de presión, mecánico y multidircccional, y comprende::

un cuerpo base (8);

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

un vástago asociado al resorte o elástico precargado (9) retenido por una bola de retención (10);

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

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) ), entre el

cuerpo desplazable (1 1) y el cuerpo base (8);

un hueco (13) en el cuerpo desplazable (11) alineado con la bola de retención (10) y can capacidad de alojarla cuando se alinea con él al superarse un límite de amortiguamiento de las estructuras defonnables, resortes o elásticos (12) debido a un desplazamiento relativo del cuerpo desplazable (11) respecto al cuerpo base (8) en al menos dos direcciones distintas.
17. Sistema según la reivindicación 16 caracterizado por que el vástago dispone de un percutor (14) alineado con un iniciador (4) en su extremo.

t 8. Sistcma según la reivindicación 16 caracterizado por que el vástago dispone de un percutor (14) alineado con una unidad piezoeléctrica (15) que al ser percutida genera una señal eléctrica que ~e envía al sistema impulsor (21).
19.

Sistema según la reivindicac:ión 14 camcterizado por que el sensor (6) es electrÓnico.
20.

Sistema según la reivindicaciÓn 19 caracterizado por que los medios dc transmisión (7) comprenden unos conductores que envian una señal analógica o digital al sistema impulsor (2 1).
21.

Sistema según las reivindicaciones 18 Ó 19 caracterizado por que la señal indu\.:e un grddieme de tcmperd'tUra en un iniciador (4) ..
22.

Sistema según las reivindicaciones 19 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.
23.

Sistema según las reivindi<:aciones 19 caracterizado por que a su vez comprende al menos dos emisores (17) de un haz de ondas electromagnéticas o elásticas focaJizadas en un volumen situado en el frente y un detector (19) de dicho volumen que determina su perturbación por un objeto de impacto.
24.

Sistema según la reivindicación J9 caracterizado por que además comprende unos medios de abastecimiento de energía eléctrica (20).
25.

Sistema según la reivindica:ción 24 caracterizado por que Jos medios de abastecimiento de energía eléctrica (20) comprenden un panel fotovoltaico.
26.

Sistema según la reivindicación 24 caracterizado por que los medios de abastecimiento de energía eléctrica (20) comprenden un aerogenerador.
27.

Sistema según la reivindicadón 26 caracteri7..ado por que el aerogenerador comprende un estátor y un rotor impulsado por el paso de un gas.
28.

Sistema según la reivindicación 26 caracterizado por que el aerogenerador comprende matcriaJes piezoeléctricos que se defonnan, mueven o vibran impulsados por el paso de un gas.
29.

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);

un vástago asociado al resorte o elástico precargado (9) retenido por una bola de retención (10);

una bola de retención (JO) que mantiene cargado el precargado (9) y retenido el vástago;

resorte o elástico

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

s

dos estructuras defonnables, resortes o elásticos ( 12) dispuestos en dos direcciones distintas en ~:I interior del cuerpo desplazable (11), entre el cuerpo desplazable (1 1) y el cuerpo base (8);

10

un hueco (13) en el cuerpo desplazable (11) alineado con la bola de retención (10) y con capacidad de alojarla cuando se alinea con él al superarse un límite de amortiguamiento de las estructuras defonnables, resortes o elásticos (12) debido a un desplazamiento relativo del cuerpo desplazable (11 ) respecto al cuerpo base (8) en al menos dos direcciones distintas.

15

30. Sensor de presión según la reivindicación 29 caracterizado por que el vástago dispone de un percutor (14) alineado con W18 unidad piezoeléctrica (15) que al ser percutida genera una señal eléctrica.

3t. Sensor de presión segun la reivindicación 29 caracterizado por que el hueco ( 13) sigue una directriz curva que rodea la posición de la bola de retención (10).

20

32. Sensor de presión según la reivindicación 29 caracterizado por que comprende dos huecos (13) alineados co,n la bola de retenci6n (10) en dos direcciones distintas.
33 . Sensor de presión según In reivindicación 29 can.cterizado por que las direcciones en las que están dispuestas las estructuras defonnables, resortes o elásticos (12) son perpendiculares.