ITMI970349U1 - PROTECTION DEVICE FOR MOTORCYCLISTS - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
Il presente trovato si riferisce in generale ai dispositivi di protezione per motociclisti e, più in particolare, ad un dipositivo in grado di ridurre il più possibile il rischio di lesioni alla colonna vertebrale e, soprattutto, alla regione lombare del corpo del motociclista in caso di caduta. The present invention relates in general to protective devices for motorcyclists and, more particularly, to a device capable of reducing as much as possible the risk of injury to the spine and, above all, to the lumbar region of the motorcyclist's body in the event of fall.
La tecnica nota offre vari esempi di dispositivi atti a proteggere il motociclista nel caso in cui venga sbalzato dalla moto durante un incidente. Oltre al tradizionale copricapo o casco protettivo, sono noti indumenti protettivi provvisti di imbottiture e/o rinforzi in corrispondenza delle articolazioni del corpo del motociclista oppure presentanti elementi o scomparti gonfiabili automaticamente in caso di emergenza che ricoprono o avvolgono quasi compietamente il corpo del motociclista e che sono destinati a smorzare l'intensità di un impatto contro il terreno oppure un ostacolo. The known art offers various examples of devices suitable for protecting the motorcyclist in the event that he is thrown from the motorbike during an accident. In addition to the traditional headgear or protective helmet, protective clothing is known which is provided with padding and / or reinforcements at the joints of the motorcyclist's body or which have elements or compartments that can be automatically inflated in the event of an emergency which cover or almost completely envelop the motorcyclist's body and which they are designed to dampen the intensity of an impact against the ground or an obstacle.
Con riferimento in particolare a questi ultimi, le soluzioni sviluppate fino ad oggi lasciano larghi spazi di miglioramento in quanto rimane sfortunatamente considerevole il numero di incidenti che generano severi danni, quali paralisi o morte, anche nel caso in cui il motociclista indossava questi speciali indumenti. With particular reference to the latter, the solutions developed up to now leave ample room for improvement as unfortunately the number of accidents that generate severe damage, such as paralysis or death, remains considerable, even in the case in which the motorcyclist wore these special garments.
L'inefficacia degli indumenti sopraddetti può in parte attribuirsi al fatto che, in caso di incidente quando essi si trovano allo stato gonfiato, il motociclista che li indossa risulta praticamente inviluppato da tali indumenti e perciò può rimbalzare o rotolare facilménte sul terreno con la conseguenza di avere rischi maggiori di lesioni gravi. The ineffectiveness of the aforementioned garments can partly be attributed to the fact that, in the event of an accident when they are in the inflated state, the motorcyclist wearing them is practically enveloped by these garments and therefore can easily bounce or roll on the ground with the consequence of have an increased risk of serious injury.
Oltre all'inefficacia, questi indumenti presentano anche l'inconveniente di risultare molto ingombranti in condizioni normali di utilizzo. In addition to their ineffectiveness, these garments also have the drawback of being very bulky under normal conditions of use.
Per rimediare a questi inconvenienti, sono stati studiati dispositivi o indumenti protettivi con elementi o scomparti gonfiabili automaticamente in caso di incidente che, anziché coprire o avvolgere quasi completamente il corpo del motociclista, proteggono solamente quelle parti del corpo che, in caso di incidente, possono subire danni o lesioni fatali per l'utilizzatore, per esempio la·colonna vertebrale e gli organi contenuti nell'addome, specialmente i reni. To remedy these drawbacks, protective devices or clothing have been designed with automatically inflatable elements or compartments in the event of an accident which, instead of covering or almost completely wrapping the motorcyclist's body, protect only those parts of the body which, in the event of an accident, can suffer damage or fatal injury to the user, for example the spine and organs contained in the abdomen, especially the kidneys.
Il brevetto europeo 043990 offre un esempio di tali dispositivi di protezione. In particolare, in questo brevetto si descrive un dispositivo di protezione per motociclisti comportante un elemento di protezione della colonna vertebrale che presenta nella sua estremità superiore un elemento di protezione della nuca del motociclista e nella sua estremità inferiore una cintura. Il dispositivo è costituito sostanzialmente da un involucro a tenuta ed è munito di mezzi di gonfiaggio ad innesco automatico. Il dispositivo di protezione viene indossato come una imbracatura per mezzo di cinghie oppure può essere incorporato in un indumento. European patent 043990 offers an example of such protection devices. In particular, this patent describes a protection device for motorcyclists comprising a spinal column protection element which has a protection element for the nape of the motorcyclist's neck at its upper end and a belt at its lower end. The device substantially consists of a sealed casing and is equipped with self-priming inflation means. The protective device is worn like a harness by means of straps or can be incorporated into a garment.
Benché questo dispositivo si sia dimostrato finora il più efficace nel diminuire il rischio di lesioni gravi alla colonna vertebrale, alla nuca e ai reni in caso di incidente, è risultato che esso presenta almeno11re inconvenienti. Although this device has so far proved to be the most effective in decreasing the risk of serious injury to the spine, neck and kidneys in the event of an accident, it has been found to have at least three drawbacks.
In primo luogo, la protezione ottenuta mediante un elemento gonfiabile disposto lungo la colonna vertebrale, ma direttamente al di sopra di essa ne determina una concentrazione della forza di taglio e del momento flettente. Com'è noto, la prima può essere causa di lussazioni vertebrali, mentre la seconda può causare di'scopatie o fratture vertebrali. In entrambi i casi, gli effetti dannosi sul midollo spinale possono essere irreparabili. In the first place, the protection obtained by means of an inflatable element arranged along the spinal column, but directly above it, determines a concentration of the shear force and the bending moment. As is known, the first can cause vertebral dislocations, while the second can cause vertebral dyscopathies or fractures. Either way, the damaging effects on the spinal cord can be irreparable.
In secondo luogo, nell'impatto contro',il terreno oppure un ostacolo l'elemento gonfiabile può spostarsi a sinistra oppure a destra della colonna vertebrale non garantendo più alcuna protezione. Secondly, in the impact against the ground or an obstacle, the inflatable element can move to the left or to the right of the spinal column, no longer guaranteeing any protection.
In terzo luogo, il gonfiaggio dell'elemento protettivo della nuca può provocare pericolosi stiramenti del tratto cervicale della colonna vertebrale in quanto la componente verticale della spinta di gonfiaggio esercita una violenta azione di trazione sulla cervice e, nel'.caso in cui il casco non sia correttamente allacciato, tale spinta di gonfiaggio potrebbe addirittura provocare lo sfilamento del casco. Thirdly, the inflation of the protective element of the nape can cause dangerous strains of the cervical tract of the vertebral column as the vertical component of the inflation thrust exerts a violent traction action on the cervix and, in the case in which the helmet does not correctly fastened, this inflation thrust could even cause the helmet to come off.
Pertanto, il presente trovato si prefigge come scopo principale quello di realizzare un dispostivo di protezione in grado di ridurre la grandezza della forza di taglio e del momento flettente agenti sulla colonna vertebrale del motociclista durante l'impatto contro il terreno oppure un ostacolo e di distribuire tali azioni nel modo più uniforme possibile sulla parte muscolare e scheletrica adiacente a tutta la colonna vertebrale. Therefore, the main purpose of the present invention is to provide a protective device capable of reducing the magnitude of the shear force and bending moment acting on the motorcyclist's spine during impact against the ground or an obstacle and to distribute these actions as uniformly as possible on the muscular and skeletal part adjacent to the entire spinal column.
Un altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo di protezione in grado di smorzare i violenti movimenti laterali e all'indietro del capo del motociclista indotti dagli urti durante un incidente. Another object of the present invention is to provide a protection device capable of damping the violent lateral and backward movements of the motorcyclist's head induced by impacts during an accident.
Un altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo di protezione ergonomico ed ancorabiìe in modo sicuro al corpo del motociclista. Another object of the present invention is to provide an ergonomic protection device which can be securely anchored to the motorcyclist's body.
Un altro scopo ancora del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo di protezione portato con una imbracatura oppure incorporato in un indumento quale un gilet oppure un giaccone, che risulti particolarmente leggero, comodo quando indossato e di costo contenuto. Yet another object of the present invention is to provide a protection device worn with a harness or incorporated in a garment such as a waistcoat or jacket, which is particularly light, comfortable when worn and of low cost.
Questi ed altri scopi vengono raggiunti dal presente trovato realizzando un dispositivo di protezione, particolarmente adatto per motociclisti, del tipo comprendente almeno un elemento gonfiabile disposto sostanzialmente lungo la colonna vertebrale dell'utente e provvisto di cinghie di fissaggio destinate a cooperare con il corpo dell'utente e mezzi di gonfiaggio ad innesco automatico, e caratterizzato dal fatto l'elemento gonfiabile è costituito da almeno due elementi tubolari disposti adiacenti alla colonna vertebrale dell'utente ed estendenti si per quasi tutta la sua lunghezza. These and other objects are achieved by the present invention by realizing a protection device, particularly suitable for motorcyclists, of the type comprising at least one inflatable element arranged substantially along the user's spine and provided with fastening belts intended to cooperate with the body of the user and self-priming inflation means, and characterized in that the inflatable element consists of at least two tubular elements arranged adjacent to the user's spine and extending for almost its entire length.
Vantaggiosamente, le cinghie di fissaggio presentano anch'esse elementi gonfiabili destinati a 'proteggere il capo da bruschi movimenti laterali causati da urti durante un incidente. Advantageously, the fastening belts also have inflatable elements intended to protect the head from sudden lateral movements caused by impacts during an accident.
Preferibilmente, i due elementi tubolari gonfiabili sono disposti in comunicazione pneumatica tra loro. Preferably, the two inflatable tubular elements are arranged in pneumatic communication with each other.
Opportunamente, le pareti dei due elementi tubolari sono formate da due o più strati aventi caratteristiche fisiche diverse. Conveniently, the walls of the two tubular elements are formed by two or more layers having different physical characteristics.
Il presente trovato verrà ora descritto più in dettaglio con riferimento ai disegni allegati, in cui: The present invention will now be described in more detail with reference to the attached drawings, in which:
la figura 1 è una vista in pianta del lato anteriore del dispositivo secondo il trovato allo stato sgonfio e con una parte sezionata per mostrarne l'interno, Figure 1 is a plan view of the front side of the device according to the invention in the deflated state and with a section in section to show the inside,
la figura 2 ne è una vista in pianta del lato posteriore, le figure 3A e 3B ne sono una vista in sezione eseguita lungo la linea III-III della figura 2 con il dispositivo allo stato sgonfio e, rispettivamente,gonfio, figure 2 is a plan view of the rear side, figures 3A and 3B are a sectional view taken along the line III-III of figure 2 with the device in the deflated and, respectively, inflated state,
le figure 4A e 4B mostrano schematicamente una vista di faccia e, rispettivamente,di spalle di un motociclista che indossa il dispositivo del presente trovato, Figures 4A and 4B schematically show a view of the face and, respectively, of the shoulders of a motorcyclist wearing the device of the present invention,
le figure 5A e 5B mostrano il diagramma della forza di taglio che si ha nella colonna vertebrale in una prova simulata di una caduta del motociclista, e Figures 5A and 5B show the diagram of the shear force that occurs in the spinal column in a simulated test of a motorcyclist fall, and
le figure 6A e 6B mostrano il diagramma del momento flettente che si ha nella colonna vertebrale in una prova simulata di una caduta del motociclista. Figures 6A and 6B show the diagram of the bending moment which occurs in the spinal column in a simulated test of a fall by the motorcyclist.
Il dispositivo secondo il presente trovato è il risultato di minuziosi studi e ricerche effettuati allo scopo di determinare quale fosse la posizione migliore rispetto alla colonna vertebrale per disporre gli elementi gonfiabili di protezione.Infatti, da tali studi e ricerche è risultato che se l'elemento tubolare viene disposto direttamente sopra la colonna vertebrale e lungo di essa, esso ne determina una concentrazione della forza di taglio e del momento flettente e non consente di distribuire tali azioni in modo uniforme sulla parte muscolare e scheletrica adiacente alla colonna vertebrale. E' risultato al contrario che<: >se si dispongono gli elementi gonfiabili adiacenti alla colonna vertebrale, ciascuno su un suo lato, si ha una riduzione della forza di taglio e del momento flettente e una 1oroi migliore distribuzione. The device according to the present invention is the result of meticulous studies and researches carried out in order to determine which was the best position with respect to the spinal column for arranging the inflatable protective elements. tubular is placed directly above the vertebral column and along it, it determines a concentration of the shear force and the bending moment and does not allow these actions to be distributed evenly on the muscular and skeletal part adjacent to the vertebral column. On the contrary, it was found that <:> if the inflatable elements are arranged adjacent to the spinal column, each on its side, there is a reduction of the shear force and of the bending moment and a better distribution.
Con riferimento alle figure 1 e 2, in esse è illustrato il dispositivo di protezione secondo il trovato, indicato nel complesso con 10, il quale comprende come caratteristica due elementi tubolari gonfiabili 11 e 12 destinati ad essere disposti non sulla colonna vertebrale,ma adiacenti ad essa, ciascuno su un suo lato ed estendentisi sostanzialmente per quasi tutta la sua lunghezza. Tale colonna vertebrale è rappresentata in modo schematico con una<'>linea a tratti V. With reference to Figures 1 and 2, they illustrate the protection device according to the invention, indicated as a whole with 10, which features as a characteristic two inflatable tubular elements 11 and 12 intended to be arranged not on the vertebral column, but adjacent to it, each on its side and extending substantially for almost its entire length. This vertebral column is represented schematically with a <'> dashed line V.
Gli elementi tubolari 11 e 12 del dispositivo di protezione 10 si ottengono unendo tra loro due strisce A e P sostanzialmente uguali di un accoppiato in modo tale da racchiudere due camere d'aria 13 e, rispettivamente, 14 poste in comunicazione pneumatica tra loro attraverso passaggi 15. Con S sono stati indicati i puniti di unione delle due strisce di accoppiato A e P. L'unione è a tenuta perfettamente ermetica e viene realizzata mediante tecniche note, per esempio mediante saldatura ad alta frequenza. The tubular elements 11 and 12 of the protection device 10 are obtained by joining together two substantially equal strips A and P of a coupled one in such a way as to enclose two air chambers 13 and, respectively, 14 placed in pneumatic communication with each other through passages 15. With S the points for joining the two coupled strips A and P have been indicated. The joining is perfectly hermetically sealed and is achieved by known techniques, for example by high-frequency welding.
Nelle figure 3A e 3B è rappresentato in sezione il dispositivo di protezione 10 del trovato allo stato sgonfio e, rispettivamente, gonfio. Come si può rilevare, ciascuna striscia di accoppiato A, P è formata preferibilmente da almeno due strati e, precisamente, uno interno 16, di materiale impermeabile, ed uno esterno 17, anch'èsso di materiale plastico ma rinforzato in modo da poter resistere all'abrasione, al taglio e al calore. Naturalmente, i materiali impiegati possono essere molteplici ed <'>anche il numero di strati del tessuto sintetico può essere maggiore di due a seconda delle esigenze e dei risultati che si desiderano ottenere. , Figures 3A and 3B show in section the protection device 10 of the invention in the deflated and, respectively, inflated state. As can be seen, each strip of coupled A, P is preferably formed by at least two layers and, precisely, an internal 16, of waterproof material, and an external one 17, also of plastic material but reinforced so as to be able to withstand the abrasion, cut and heat. Of course, the materials used can be multiple and the number of layers of the synthetic fabric can also be greater than two depending on the requirements and the results to be obtained. ,
Il dispositivo di protezione 10 del trovato presenta esternamente punti di ancoraggio 18 che ne permettono il fissaggio ad una imbracatura oppure l'applicazione ad un indumento indossati dall'utente. The protection device 10 of the invention has externally anchoring points 18 which allow it to be fastened to a harness or applied to a garment worn by the user.
In alternativa, il dispositivo di protezione 10 può essere fissato direttamente ad un indumento di copertura mediante saldatura o cucitura. Alternatively, the protection device 10 can be fixed directly to a covering garment by welding or sewing.
Uno almeno degli elementi tubolari è disposto in modo noto in comunicazione pneumatica attraverso una valvola di non ritorno con una sorgente di gas compresso, per esempio una bomboletta contenente CC^ o qualunque altro gas adatto allo scopo, portata dall'utente e collegata a mezzi di innesco automatici destinati ad entrare in funzione in caso di incidente quando il motociclista viene sbalzato dalla moto.Tali mezzi di innesco automatici, di per sé noti, sono costituiti preferibilmente da un cordino o simile collegato tra il dispositivo di protezione 10 e la motocicletta. Tale cordino viene tirato quando il motociclista viene sbalzato dalla moto e, tramite una leva munita di spillo, esso provoca la perforazione della bombola di gas compresso e quindi il gonfiaggio del dispositivo di protezione 10. Il gonfiaggio risulta pressoché istantaneo 'avvenendo in un tempo dell'ordine di qualche decimo di secondo. In alternativa, si potrebbe impiegare un dispositivo di' innesco pirotecnico a carica ridotta azionato da un segnale in cavo ottico che si interrompe quando il motociclista viene sbalzato dalla moto. In questo caso, i tempi di gonfiaggio risulterebbero inferiori al decimo di secondo. At least one of the tubular elements is arranged in a known way in pneumatic communication through a non-return valve with a source of compressed gas, for example a cylinder containing CC ^ or any other gas suitable for the purpose, carried by the user and connected to means of automatic triggers intended to come into operation in the event of an accident when the motorcyclist is thrown from the motorcycle. Said automatic triggering means, per se known, preferably consist of a cord or the like connected between the protection device 10 and the motorcycle. This cord is pulled when the motorcyclist is thrown from the motorcycle and, by means of a lever equipped with a pin, it causes the perforation of the compressed gas cylinder and therefore the inflation of the protection device 10. Inflation is almost instantaneous, occurring in a time of 'order of a few tenths of a second. Alternatively, a reduced charge pyrotechnic trigger device operated by an optical cable signal which stops when the motorcyclist is thrown from the motorcycle could be used. In this case, the inflation times would be less than a tenth of a second.
E' opportuno rilevare che il dispositivo di protezione 10 può essere sgonfiato agendo sulla valvola di non ritorno al fine di poter essere riutilizzato. It should be noted that the protection device 10 can be deflated by acting on the non-return valve in order to be reused.
Vantaggiosamente, il dispositivo di protezione secondo il presente trovato può presentare anche elementi gonfiabili che, allo stato gonfiato, risultano disposti lateralmente al capo dell'utente, ma staccati da esso, allo scopo di smorzarne i movimenti laterali. Per esempio, questi elementi tubolari potrebbero essere disposti nella parte superiore delle cinghie di imbracatura avvolte attorno alle spalle dell'utente. Advantageously, the protection device according to the present invention can also have inflatable elements which, in the inflated state, are arranged laterally to the user's head, but detached from it, in order to dampen its lateral movements. For example, these tubular elements could be arranged at the top of the harness straps wrapped around the user's shoulders.
Inoltre, i due elementi gonfiabili tubolari del dispositivo allo stato gonfio potrebbero estendersi anche nella zona della nuca, pur rimanendone staccati, allo scopo di smorzare i violenti movimenti all 'indietro del capo dell'utente provocati da una caduta. Furthermore, the two tubular inflatable elements of the device in the inflated state could also extend into the nape area, while remaining detached from it, in order to dampen the violent backward movements of the user's head caused by a fall.
Allo scopo di poter valutare l'efficacia del dispositivo di protezione secondo il trovato, esso è stato sottoposto ad una serie di prove sperimentali presso il Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale del Politecnico di Milano. Per la realizzazione di tali prove, ispirate dai risultati favorevoli di precedenti simulazioni numeriche al calcolatore, si è impiegato un manichino antropomorfo HYBRID III munito di casco ed avente un peso di 75 kg.A tale manichino è stato applicato sulla schiena, tramite una imbracatura, il dispositivo di protezione del trovato. Con le prove si è voluto riprodurre una situazione di impatto semplice ma significativa, ossia la caduta di schiena sullo spigolo di un gradino da una prefissata altezza senza componente orizzontale di velocità. Come criterio per misurare l'efficacia del dispositivo di protezione si è considerata la riduzione della grandezza della forza di taglio e del momento flettente nel tratto lombare della colonna vertebrale rispetto al caso di caduta senza protezione. I risultati delle prove sono riassunti nella Tabella 1 ed illustrati nei diagrammi delle figure 4A,4B e 5A,5B dove sull'asse delle ascisse si legge il tempo in secondi e sull'asse delle ordinate la forza di taglio T in kg e, rispettivamente, il momento flettente M in kgm. I diagrammi delle figure 4A e 5A si!riferiscono alla caduta del manichino sprovvisto del dispositivo di protezione 10,mentre quelli delle figure 4B e 5B si riferiscono alla caduta del manichino provvisto del dispositivo 10. In order to be able to evaluate the effectiveness of the protection device according to the invention, it was subjected to a series of experimental tests at the Aerospace Engineering Department of the Milan Polytechnic. To carry out these tests, inspired by the favorable results of previous numerical simulations on the computer, an anthropomorphic HYBRID III mannequin was used, equipped with a helmet and weighing 75 kg. the protection device of the invention. With the tests we wanted to reproduce a simple but significant impact situation, that is the back fall on the edge of a step from a predetermined height without a horizontal component of speed. As a criterion for measuring the effectiveness of the protective device, the reduction in the magnitude of the shear force and the bending moment in the lumbar spine compared to a fall without protection was considered. The results of the tests are summarized in Table 1 and illustrated in the diagrams of figures 4A, 4B and 5A, 5B where on the abscissa axis we read the time in seconds and on the ordinate axis the shear force T in kg and, respectively , the bending moment M in kgm. The diagrams of figures 4A and 5A refer to the fall of the manikin without the protection device 10, while those of figures 4B and 5B refer to the fall of the manikin equipped with the device 10.
Tabella 1 Table 1
Altezza gradino 150 mm Step height 150 mm
Altezza dal terreno 1000 mm Ground clearance 1000 mm
Inclinazione rispetto Respect inclination
al terreno 0 deg to the ground 0 deg
Massima forza di taglio Maximum cutting force
- senza dispositivo 690 kg - without device 690 kg
- con dispositivo gonfiato 420 kg - with 420 kg inflated device
Massimo momento flettente Maximum bending moment
- senza dispositivo 32,7 kgm - without device 32.7 kgm
- con dispositivo gonfiato 28,8 kgm - with inflated device 28.8 kgm
Pressione di gonfiaggio 0,4-0,5 bar Inflation pressure 0.4-0.5 bar
Tempo di gonfiaggio 0,30 sec Inflation time 0.30 sec
Da quanto sopra esposto si può rilevare come il dispositivo protettivo secondo il presente trovato rappresenta un notevole perfezionamento rispetto alle soluzioni finora proposte in quanto presenta i seguenti vantaggi: From the foregoing it can be seen that the protective device according to the present invention represents a considerable improvement with respect to the solutions proposed up to now since it has the following advantages:
- il dispositivo è in grado di proteggere la colonna vertebrale offrendo nel tratto lombare di questa una riduzione dell'ordine del 40% della forza di taglio e del 12% del momento flettente, - the device is able to protect the spinal column by offering in the lumbar section of this a reduction of the order of 40% of the shear force and 12% of the bending moment,
- il dipositivo di protezione può essere portato con una imbracatura oppure incorporato in un gilet o un giaccone, - il dispositivo può essere ripristinato al fine di consentirne un ripetuto uso. - the protective device can be worn with a harness or incorporated into a vest or jacket, - the device can be reset to allow repeated use.
Claims (5)
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