IT201700006351A1 - “sistema di protezione” - Google Patents

Description

“SISTEMA DI PROTEZIONE”

DESCRIZIONE

L’invenzione si riferisce ad un sistema di protezione con cui equipaggiare un qualsiasi tipo di sedile trasportato, in particolare un seggiolino per bambini, più in particolare un seggiolino da bicicletta o auto. L’invenzione si riferisce anche al sedile comprendente il sistema e ad un metodo di protezione. Come settore preferito ci si rivolge alle seggiole per veicoli a due ruote (cicli, motocicli, sidecar o carrelli appendice per tali veicoli).

US 4053091, qui preso come esempio, mostra un comune seggiolino per bambini montabile su una bicicletta. E’ evidente che nonostante le allacciature e il casco di protezione, se la bicicletta cade a terra il bambino può essere soggetto a traumi. Pertanto impatti, lacerazioni, contusioni o anche semplici graffi profondi vanno assolutamente scongiurati, soprattutto per veicoli a due ruote con motore elettrico che raggiungono elevate velocità. E non si può prescindere dalla facilità che un ciclista venga urtato nel traffico o si ritrovi su terreni poco favorevoli o comunque dissestati, siano essi urbani che extra-urbani. Nella totalità dei casi, specialmente se in condizioni di scarso campo visivo frontale, il bambino non è consapevole di ciò che sta per accadere e quindi non è pronto a reagire per proteggersi durante la caduta. Il vincolo al seggiolino in taluni casi di incidente può peggiorare le cose.

US6003938 presenta un accessorio dotato di airbag protettivi per coprire un sedile. L’accessorio è formato da almeno tre parti, ciascuna da adagiare rispettivamente sul retro, sul lato e sul davanti del sedile. Non solo la struttura dell’accessorio è complicata, ma l’oggetto da coprire deve essere per forza spesso e molto imbottito. Tutti i seggiolini sottili, da bicicletta ad esempio, restano esclusi.

Scopo principale dell’invenzione è proporre un metodo e sistema per aumentare la protezione e il livello di sicurezza di un passeggero trasportato su un sedile, in particolare un seggiolino per bambini, come ad es. un seggiolino da bicicletta o auto.

Si propone allora un metodo per proteggere una persona seduta su un sedile trasportato da un veicolo, comprendente le fasi di:

(I) calcolare una grandezza relativa al moto del sedile nello spazio (ad es. velocità o accelerazione o inclinazione nello spazio) tramite un sensore posto sul sedile,

(II) calcolare una relazione d’ordine tra la grandezza calcolata e un valore di riferimento (ad es. tramite differenza tra angoli o numeri),

(III) attivare un dispositivo di protezione in funzione della relazione calcolata al verificarsi di condizioni programmate indicanti uno stato di pericolo.

Per relazione d'ordine tra due dati si intende se uno è minore od uguale (oppure maggiore od uguale) all'altro.

La fase (I) si può caratterizzare con:

- rilevare l’inclinazione del sedile nello spazio, e in particolare

- rilevare l’inclinazione del sedile nello spazio rispetto ad un piano (ad es. orizzontale) di appoggio per il veicolo. Tale piano di appoggio può essere un piano di sosta per il veicolo o un piano sopra cui il veicolo è in moto. Pertanto il metodo opera quando il veicolo è fermo e/o quando sta viaggiando; e/o - rilevare l’inclinazione del sedile nello spazio determinando un vettore immaginario che indica la traiettoria istantanea del veicolo, in direzione e verso, rispetto ad un piano di riferimento. Così si può rilevare se il veicolo sta andando avanti o indietro, o se è in discesa o salita, o determinare se c’è un arretramento anziché un avanzamento).

La fase (II) si può caratterizzare con: calcolare una relazione d’ordine tra l’inclinazione rilevata e un angolo di riferimento (ad es. tramite differenza tra angoli),

Nella fase (II) si può usare come angolo di riferimento per il confronto

- un angolo di inclinazione laterale (cioè si calcola l’ampiezza di un’oscillazione attorno l’asse della lunghezza del veicolo, ovvero il rollio), ovvero l’angolo che un asse sagittale del veicolo o del sedile forma con il piano di appoggio; e/o

- un angolo di beccheggio (cioè un’oscillazione o movimento oscillatorio intorno all’asse trasversale baricentrico, normale cioè all’asse longitudinale, del veicolo).

Nella fase (I) preferibilmente si rileva un segnale proveniente da detto sensore o da un giroscopio e/o un accelerometro, ad es. con una certa frequenza di campionamento che ad es. è superiore a 5 o 10 Hz, in modo da intervenire velocemente prima che il veicolo raggiunga una condizione di pericolo.

La fase (III) si può caratterizzare con: attivare un dispositivo di protezione in funzione della relazione calcolata al verificarsi di condizioni programmate indicanti uno stato di pericolo.

Nella fase (III) preferibilmente si gonfiano uno o più cuscini gonfiabili, che sono ad es. presenti su una fodera o imbottitura montata sopra il sedile o sono presenti sul o nel sedile stesso.

Preferibilmente nella fase (II) si apre una valvola oppure viene azionato un percussore per liberare gas compresso da una sorgente verso un sistema di distribuzione gas, e quindi verso cuscini gonfiabili.

Alla fase (I) e (II) si possono aggiungere o sostituire le fasi di

(Ia) misurare l’accelerazione di caduta libera del veicolo o del sedile (ad es. per verificare la precipitazione in un fosso); e/o misurare la decelerazione del veicolo o del sedile (ad es. per verificare un impatto con un ostacolo che porterebbe ad una caduta sicura); e

(Ib) confrontare l’accelerazione e/o la decelerazione misurata con un valore di riferimento.

Oppure come fase (IV) ulteriore, è preferibile rilevare come dati ausiliari la decelerazione e/o lo stato di “caduta libera” del sedile. Questi dati possono indicare al sistema altre o concomitanti tipologie di stato di pericolo.

Preferibilmente, come fase ulteriore si rileva la presenza di una persona accomodata sul sedile, e se non c’è si inibisce il sistema (o l’esecuzione della fase (III) suddetta), ad es. in modo da renderlo non operativo durante le fasi di montaggio-smontaggio o altre operazioni di manutenzione.

Per risolvere il problema di equipaggiare facilmente un sedile con un sistema di protezione, il metodo si può caratterizzare con: montare sul sedile una fodera o imbottitura comprendente il detto sensore.

Un altro aspetto dell’invenzione riguarda un sistema protettivo per un sedile di veicolo comprendente:

(a) un dispositivo di protezione;

(b) un sensore montato sul sedile per rilevare una grandezza relativa al moto del sedile nello spazio (ad es. velocità o accelerazione o inclinazione nello spazio);

(c) un circuito elettronico per

rilevare un segnale del sensore,

calcolare una relazione d’ordine tra la grandezza calcolata e un valore di riferimento (ad es. tramite differenza tra angoli o numeri), e

attivare il dispositivo di protezione qualora la grandezza rilevata superi un valore di soglia.

Secondo una variante preferita, il sensore è un sensore di inclinazione per rilevare l’inclinazione spaziale del sedile rispetto all’ambiente circostante.

Secondo una variante preferita il circuito elettronico funziona per rilevare un segnale del sensore di inclinazione e attivare il dispositivo di protezione qualora l’inclinazione rilevata superi un angolo di soglia.

La rilevazione dell’inclinazione è particolarmente utile nei veicoli a due ruote, perché scongiura le cadute laterali da fermo o le scivolate o perdite di aderenza in movimento.

In una variante il sistema protettivo è montato a bordo del sedile. Vantaggiosamente si può produrre il sedile con integrato il sistema o equipaggiare un sedile pre-esistente.

In un’altra variante il sistema protettivo è montato o presente su/in una fodera o imbottitura da adagiare sul sedile, in modo da facilitare l’azione di equipaggiare un sedile pre-esistente.

In una variante il dispositivo di protezione è montato a bordo del sedile, per massima compattezza e semplicità di collegamento.

In una variante il sistema protettivo è montato a bordo del sedile. Vantaggiosamente si può produrre il sedile con integrato il sistema o equipaggiare un sedile pre-esistente. Per risolvere il problema di equipaggiare facilmente un sedile con un sistema di protezione, il sistema si può caratterizzare con una fodera o imbottitura che è montabile sopra il sedile e comprende il detto sensore e/o il detto circuito elettronico.

Il sistema è aperto a varianti, e in particolare può comprendere:

un sensore per rilevare l’inclinazione del sedile nello spazio rispetto ad un piano (ad es. orizzontale) di appoggio per il veicolo; e/o

un sensore per rilevare l’inclinazione del sedile nello spazio e determinare la traiettoria istantanea del veicolo, in direzione e verso, rispetto ad un piano di riferimento; e/o

un giroscopio e/o un accelerometro; e/o

un dispositivo di protezione; nella forma di uno o più cuscini gonfiabili, che sono ad es. alloggiati in tasche di una fodera o imbottitura montata sul sedile o in tasche del sedile stesso; e/o

una valvola o un percussore azionabile dal circuito elettronico per liberare gas compresso da una sorgente verso un sistema di distribuzione gas, e quindi verso ad es. i cuscini gonfiabili;

un sensore per misurare l’accelerazione di caduta libera del veicolo e/o un sensore per misurare la decelerazione del veicolo; e/o

un sensore per rilevare la presenza di una persona accomodata sul sedile.

In varianti del sistema, il circuito elettronico ha la funzione di

confrontare l’accelerazione e/o la decelerazione misurata con un valore di riferimento e attivare il dispositivo di protezione qualora il dato misurato superi un valore di soglia; e/o

inibire l’attivazione del dispositivo di protezione quando il sensore per rilevare la presenza di una persona non dà segnale di presenza.

Un altro aspetto dell’invenzione riguarda un’imbottitura o fodera per sedile comprendente i suddetti elementi (a), (b) e (c), e/o i suddetti elementi in una o ciascuna loro variante.

Un altro aspetto dell’invenzione riguarda un sedile comprendente il sistema o i suddetti elementi (a), (b) e (c); e/o i suddetti elementi in una o ciascuna loro variante.

Un altro aspetto dell’invenzione riguarda una fodera o imbottitura per ricoprire un sedile e comprendente il sistema o i suddetti elementi (a), (b) e (c); e/o i suddetti elementi in una o ciascuna loro variante.

Un altro vantaggio dell’invenzione riguarda la possibilità di inserire elementi di protezione passiva nelle zone del sedile o seduta corrispondenti alla schiena, ai lombi, ai fianchi o gli arti. Tali elementi di protezione passiva possono essere ad esempio cuscinetti costituiti da materiale ad alta capacita di assorbimento impatto. Qualora si adotti la variante della fodera o imbottitura, è molto semplice equipaggiare un sedile pre-esistente con gli elementi di protezione passiva.

Un altro vantaggio dell’invenzione è poter realizzare un sistema modulare ed espandibile direttamente dall’utente finale, ovvero la possibilità di aggiungere ad un sistema base altri moduli aggiuntivi contenenti altri cuscini gonfiabili.

Per tutti gli aspetti dell’invenzione sopra citati valgono le seguenti varianti preferite:

la fodera (o un equivalente materassino o imbottitura) o il sedile trasportato costituisce od è compreso in una seggiola montabile su veicolo a due ruote per essere trasportata;

l’angolo di soglia va da 45 gradi a 25 gradi rispetto ad un piano orizzontale;

nella fodera (o imbottitura) o nel sedile ci possono essere una pluralità di cuscini gonfiabili, in particolare posti in corrispondenza delle zone maggiormente vulnerabili o esposte (testa, gambe, braccia);

la sorgente di gas è montata a bordo del sedile o della fodera o imbottitura;

un o ciascun cuscino è alloggiato all’interno del sedile dentro una relativa tasca o dentro una tasca della fodera o imbottitura. Ogni tasca è preferibilmente aperta verso l’esterno e dotata di un mezzo adesivo sui lembi (ad es. Velcro) per evitare l’accesso dall’esterno pur consentendo al cuscino gonfiato di uscire;

il sensore di inclinazione comprende un giroscopio e/o un accelerometro, che sono preferibilmente montati a bordo del sedile o della fodera o imbottitura;

si rileva la presenza di una persona accomodata sul sedile o sulla fodera (o imbottitura) tramite un sensore di prossimità o di presenza, o in via indiretta mediante il rilevamento di contatto elettrico tra due parti del sedile o della fodera o imbottitura (ad es. un bottone o un gancio per unire due estremità di una cintura da allacciare);

il controllo del sistema è eseguito da una scheda elettronica, ad es. un microprocessore;

un accumulatore elettrico (batteria o film o altro, ad es. ricaricabile) garantisce l’autonomia del sistema;

il veicolo è a due ruote.

Nel testo termini come sopra, sotto, inferiore, orizzontale, etc. sono riferiti ad un veicolo come in uso.

I vantaggi dell'invenzione saranno meglio chiariti dalla seguente descrizione di una preferita forma di esecuzione, illustrata nel disegno allegato dove:

fig.1 mostra un seggiolino per bicicletta:

fig.2 mostra uno schema a blocchi per un sistema di protezione:

fig.3 mostra una vista tridimensionale di un dispositivo di protezione;

fig.4 mostra una vista in sezione del dispositivo di fig.3.

fig.5 mostra una vista frontale del seggiolino di fig.1 montato su una bicicletta;

fig.6 mostra una vista frontale di una fodera montata su un seggiolino per bicicletta o automobile; fig.7 mostra una vista posteriore della fodera di fig.6.

Nelle figure numeri uguali indicano parti uguali, e le frecce indicano collegamenti funzionali di segnale o flusso di gas.

Un seggiolino 10, del tipo piazzabile su un veicolo a due ruote come una bicicletta elettrica 92 con ruote 94 (v. fig. 5), è illustrato in fig. 1. Esso comprende un piano per sedersi 12, uno schienale avvolgente 14 e due poggioli laterali 16.

All’interno del seggiolino 10 sono presenti delle tasche aperte 20 (mostrate in tratteggio) che comunicano con l’esterno grazie a fessure 18. Dentro ogni tasca 20 è alloggiato un cuscino gonfiabile 22 nello stato ripiegato e sgonfio. I lembi delle fessure 18 sono lasciati staccati o sono attaccati tra loro tramite elementi fissatori a bassa resistenza, come Velcro®, adesivo o bottoni automatici, in modo che il cuscino 22 possa fuoriuscire senza ostacolo.

A bordo del seggiolino 10 è presente un sistema 30 di controllo, mostrato nello schema di fig.2. Il sistema 30 comprende

− un circuito elettronico elaborativo 40, come ad es. un microprocessore;

− una alimentazione elettrica 42 per il circuito 40, ad es. una batteria o un pannello solare; − un sensore 44 di inclinazione, ad es. un giroscopio o un accelerometro, collegato al circuito 40;

− una valvola 46 collegata al e attivabile dal circuito 40;

− una sorgente 48 di gas compresso (ad es. una bomboletta), collegata a monte de - e per alimentare - la valvola 46;

− un opzionale sensore 50 di prossimità o pressione, preferibilmente montato sul o dentro il piano 14;

− un opzionale sensore 90 montato dentro la chiusura di una cinghia agganciabile (non mostrata) presente sul seggiolino 10 per assicurare il passeggero al seggiolino 10. Il sensore 90 emette un segnale indicativo dello stato aperto/chiuso della cinghia attorno al passeggero. Le azioni seguenti del circuito 40 sono intese essere svolte o da istruzioni di programma in un microprocessore o DSP o da una logica elettronica a componenti discreti.

Il circuito 40 svolge la funzione di controllare periodicamente l’inclinazione del seggiolino 10 interrogando il sensore 44. Il circuito 40 elabora un segnale proveniente dal sensore 44 per costruire un dato indicativo dell’inclinazione del seggiolino 10 rispetto ad un piano orizzontale P su cui sta la bicicletta.

Il circuito 40 calcola in sostanza l’angolo W di fig.5, ove l’angolo W è quello formato dal piano del terreno P su cui viaggia la bicicletta 92 e l’asse sagittale S del passeggero sul seggiolino 10 (cioè sostanzialmente un piano immaginario ortogonale al piano 14 o un piano immaginario che contiene entrambe le ruote 92 su strada rettilinea).

Poi il circuito 40 confronta il dato indicativo o l’angolo W con una soglia, e se il dato indicativo o l’angolo W è minore della soglia, caso in cui il seggiolino 10 sta cadendo o si sta ribaltando, il circuito 40 reagisce aprendo la valvola 46. Il gas compresso fluisce allora nei vari cuscini 22, che si gonfiano velocemente ed escono dalle tasche 20 (come mostrati in fig. 1). Allo scopo la valvola 46 e ogni cuscino 20 sono collegati da tubetti o cannule, non mostrate.

Dopo l’incidente l’utente può sgonfiare manualmente i cuscini 22 e ripiegarli dentro le tasche 20, per un altro intervento. Allo stesso modo può facilmente sostituire la sorgente 48.

Le figg. 3 e 4 mostrano come realizzazione pratica dello schema di fig. 2 un dispositivo di sicurezza 70.

Il circuito elettronico elaborativo 40 è fatto con una scheda a microprocessore che integra un accelerometro. L’alimentazione elettrica 42 per il circuito 40 è una batteria cilindrica, ed è presente un circuito 60 elevatore di tensione, per fornire al circuito 40 una tensione sufficiente a pilotare la valvola 46, nell’esempio un’elettrovalvola.

L’elettrovalvola è collegata a valle ad un connettore 62 da tubetti per aria compressa, e a monte ad una bomboletta 48 di gas compresso, ad es. CO2. L’assieme è molto compatto, perché l’asse della batteria cilindrica è parallelo e affiancato all’asse della bomboletta 48. Inoltre l’elettrovalvola, il connettore 62 e la bomboletta 48 sono montati coassialmente. Anche il circuito 40, la batteria cilindrica e il circuito 60 sono montati coassialmente.

Un involucro 80 racchiude tutti gli elementi del dispositivo 70 in un unico blocco portatile. Preferibilmente la sorgente 48 è una cartuccia sostituibile, poco costosa e facile da montare.

Le figg.6 e 7 mostrano una seconda variante dell’invenzione. I mezzi prima montati nel seggiolino 10 sono ora presenti su una fodera o un’imbottitura 100 (cioè un guscio o uno strato) da applicare ad un seggiolino pre-esistente 102. Il detto guscio o uno strato può essere fatto di tessuto o gomma.

Il seggiolino 102 ha in particolare una parte piatta per sedersi 106 e uno schienale 104.

La fodera 100 comprende una parte 110 stendibile sopra il piano 102 e una parte 130 stendibile sopra lo schienale 104. La parte 110 e la parte 130 sono unite, e ad es. piegabili ad angolo retto, lungo un bordo comune 112 circa al centro della fodera 100.

All’interno della fodera 100 sono presenti delle tasche aperte 140 (mostrate in tratteggio) che comunicano con l’esterno grazie a fessure 148. Dentro ogni tasca 140 è alloggiato un cuscino gonfiabile 22 nello stato ripiegato e sgonfio. I lembi delle fessure 148 sono lasciati staccati o sono attaccati tra loro tramite elementi fissatori a bassa resistenza, come Velcro®, adesivo o bottoni automatici, in modo che il cuscino 22 possa fuoriuscire senza ostacolo all’esterno della fodera 100.

Preferibilmente: un sensore 90 è montato dentro la chiusura 150 di una cinghia agganciabile 152 presente sulla fodera 100; e/o un sensore di prossimità 50 è montato nella fodera 100.

A bordo della fodera 100 è presente il sistema 30 di controllo, ad es. installato dentro uno scomparto o tasca in corrispondenza del bordo 112.

Le azioni del circuito 40 nella fodera 100 sono analoghe alla variante precedente.

Un vantaggio di questa variante è poter facilmente dotare la fodera 100 (e quindi il seggiolino 102) di un elemento rigido di protezione 180 per la schiena, montato dentro la parte 110 per finire steso sullo schienale 104.

VARIANTI

Il numero e la posizione delle fessure 18, 148 con relative tasche 20, 140 e cuscini 22 interni può variare.

La forma dei cuscini 22 può essere a salsicciotto o palloncino, o tale da convergere verso il piano 12, 130 e/o lo schienale 14, 110 per avvolgere e meglio proteggere il bambino seduto (in fig. 1 il cuscino 22 di destra ha una simile forma).

La soglia per far scattare il gonfiaggio dei cuscini 22 varia secondo le applicazioni, e/o può essere programmabile tramite il circuito 40. Un buon valore sperimentale è ad es. un angolo W minimo da 60 a 75 gradi.

Tramite il sensore di prossimità 50 il circuito 40 può controllare la presenza del passeggero. In caso non rilevi la presenza, il circuito 40 può inibire l’attivazione della valvola 46 indipendentemente dal dato emesso dal sensore 44, che viene ignorato. Il vantaggio è prevenire accidentali gonfiaggi dei cuscini 22 quando non è necessario. Allo stesso scopo il circuito 40 può controllare il sensore 90.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per proteggere una persona seduta su un sedile (10; 100) trasportato da un veicolo, comprendente le fasi di: (I) calcolare una grandezza relativa (W) al moto del sedile nello spazio tramite un sensore (44) posto sul sedile, (II) calcolare una relazione d’ordine tra la grandezza calcolata e un valore di riferimento, (III) attivare un dispositivo di protezione (22) in funzione della relazione calcolata al verificarsi di condizioni programmate indicanti uno stato di pericolo.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui il veicolo è a sole due ruote.
3. 3. Metodo secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui nella fase (I) si rileva l’inclinazione del sedile nello spazio.nella fase (II) si calcola una relazione d’ordine tra l’inclinazione rilevata e un angolo di riferimento; e nella fase (III) si attiva un dispositivo di protezione (22) in funzione della relazione calcolata al verificarsi di condizioni programmate indicanti uno stato di pericolo.
4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 3, in cui nella fase (II) si usa come angolo di riferimento per il confronto un angolo di inclinazione laterale, ovvero l’angolo che un asse sagittale (S) del veicolo o del sedile forma con un piano di appoggio (P).
5. 5. Metodo secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui nella fase (III) si gonfiano uno o più cuscini gonfiabili (22) presenti su una fodera o imbottitura montata sopra il sedile.
6. 6. Metodo secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui si misura l’accelerazione di caduta libera del sedile e/o la decelerazione del sedile; e si confronta l’accelerazione e/o la decelerazione misurata con un valore di riferimento eseguendo la fase (III) se si determina una condizione di pericolo.
7. 7. Metodo secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui si rileva la presenza di una persona accomodata sul sedile, e se la persona non c’è si inibisce l’esecuzione della fase (III).
8. 8. Sistema protettivo comprendente: (a) un dispositivo di protezione (22) per un sedile (10) di veicolo a sole due ruote; (b) un sensore (44) montato sul sedile per rilevare una grandezza relativa al moto del sedile nello spazio; (c) un circuito elettronico (40) per: rilevare un segnale del sensore, calcolare una relazione d’ordine tra la grandezza calcolata e un valore di riferimento, e attivare il dispositivo di protezione qualora la grandezza rilevata superi un valore di soglia.
9. 9. Sistema la rivendicazione 8, in cui il circuito elettronico, il sensore e il dispositivo di protezione sono montati a bordo di una fodera (100) o imbottitura applicata sopra il sedile (102).
10. 10. Sistema la rivendicazione 8 o 9, in cui il sensore è per rilevare l’inclinazione del sedile nello spazio rispetto ad un piano di appoggio (P) per il veicolo.