ITPD20130082A1 - Casco ciclistico ad elevata efficienza aerodinamica - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione concerne un casco ciclistico ad elevata efficienza aerodinamica, avente le caratteristiche enunciate nel preambolo della rivendicazione principale.

L’invenzione si colloca nell’ambito tecnico dei caschi protettivi per il ciclismo ed in particolare nel settore specifico dei caschi concepiti per gare di velocità, che comprendono, ad esempio, le cosiddette corse a cronometro e le competizioni ciclistiche previste nel Triathlon.

In tale ambito i caschi sono concepiti per svolgere due principali funzioni, ovvero garantire, da un lato, una adeguata protezione della testa del ciclista contro cadute o urti e, dall’altro lato, ridurre il più possibile la resistenza aerodinamica all’avanzamento, cercando di conseguire la massima efficienza aerodinamica. In aggiunta a tale prerogative principali, il casco deve altresì assicurare una idonea ventilazione delle zone della testa del ciclista protette dal casco, per ottenere un corrispondente adeguato comfort durante la pratica sportiva.

Per poter conseguire le prerogative anzidette, la struttura del casco spesso à ̈ il risultato di un compromesso fra caratteristiche non facilmente combinabili. Ad esempio, se la presenza di aperture passanti praticate nella calotta del casco favorisce la ventilazione, una siffatta struttura non permette di ottenere una elevata efficienza aerodinamica, a causa delle discontinuità superficiali determinate sulla calotta dalla presenza delle aperture del casco che incrementano i coefficienti di resistenza aerodinamica. Per contro, conformazioni superficiali del casco specificamente studiate per massimizzare i coefficienti aerodinamici, combinando continuità superficiale della calotta con curvature particolari della medesima, al fine di minimizzare la resistenza all’avanzamento, spesso si pongono in contrasto con l’esigenza di assicurare appropriati comfort di calzata e ventilazione interna al casco.

Nel settore dei caschi concepiti per gare di velocità ovvero per corse ciclistiche in cui à ̈ preminente l’esigenza di cercare di incrementare l’efficienza aerodinamica, una delle principali problematiche ravvisate à ̈ quella di limitare lo stato di turbolenza dell’aria nella zona posteriore del casco, zona in cui, per effetto del sistema di pressioni indotte dalla dinamica del flusso d’aria che lambisce la superficie del casco, si generano instabilità negli strati della corrente d’aria con presenza di turbolenze e distacco di vortici, responsabili di una perdita di efficienza aerodinamica, che si riflette negativamente nel risultato prestazionale del ciclista. Per di più, in considerazione delle elevate velocità che il ciclista può raggiungere in corse di questo tipo, le resistenze e le perdita di natura aerodinamica possono raggiungere livelli tali da influenzare in modo anche sensibile il risultato prestazionale.

Scopo principale dell’invenzione à ̈ quello di mettere a disposizione un casco ciclistico strutturalmente e funzionalmente concepito per conseguire una migliorata efficienza aerodinamica rispetto alle soluzioni tradizionali, superando i limiti ravvisati con riferimento alla tecnica nota citata, nel contempo assicurando alla struttura del casco idonea capacità di protezione e di ventilazione, per la pratica delle discipline ciclistiche, ed in particolare per il ciclismo di velocità.

Questo ed altri scopi ancora che appariranno nel seguito sono raggiunti dall’invenzione mediante un casco ciclistico realizzato in accordo con le rivendicazioni accluse.

Le caratteristiche ed i vantaggi dell'invenzione meglio risulteranno dalla descrizione dettagliata che segue di un suo preferito esempio di attuazione illustrato, a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento agli uniti disegni in cui:

- la figura 1 à ̈ una vista prospettica di un casco ciclistico realizzato in accordo con l’invenzione,

- la figura 2 Ã ̈ una vista in alzato laterale del casco di figura 1,

- la figura 3 à ̈ una vista in pianta dall’alto del casco delle figure precedenti,

- la figura 4 Ã ̈ una vista in alzato da retro del casco delle figure precedenti,

- la figura 5 Ã ̈ una vista in pianta dal basso del casco delle figure precedenti,

- la figura 6 Ã ̈ una vista prospettica del casco delle figure precedenti con un primo accessorio accoppiato su di esso,

- le figure 7 ed 8 sono viste rispettivamente in alzato laterale e frontale del casco secondo l’invenzione, con altri accessori montati sul medesimo.

Con riferimento alle figure citate, con 1 Ã ̈ contrassegnato un casco ciclistico ad elevata efficienza aerodinamica, realizzato in accordo con la presente invenzione.

Il casco 1 comprende una calotta 2, il cui spessore à ̈ definito tra contrapposte superfici interna ed esterna di calotta, rispettivamente indicate con 2a e 2b, la superficie di calotta interna 2a essendo suscettibile di avvolgere per una parte prevalente il capo dell’utilizzatore.

La calotta 2 à ̈ sviluppata lungo una direzione longitudinale, contrassegnata con X nella vista in pianta di figura 3, da una zona frontale anteriore 3 sino ad una zona posteriore 4 (che si estende sino in corrispondenza della zona delle spalle dell’utilizzatore con casco indossato), la zona posteriore 4 allungandosi oltre una regione interna 5 della calotta provvista di mezzi di supporto occipitale 6 della testa. Detti mezzi di supporto 6 sono convenientemente di tipo registrabile e sono integrati, in modo di per sé noto, in un sistema di allacciatura a cinghiolo 7 con serraggio nella zona del sottogola.

La calotta 2 à ̈ realizzata simmetrica rispetto ad un piano longitudinale di simmetria, indicato con S e contenente la direzione longitudinale X (nella figura in pianta 3, il piano di simmetria S à ̈ perpendicolare al piano del foglio nonché contenente l’asse X).

La calotta 2 à ̈ prolungata in due contrapposte fiancate laterali 2c, 2d, ciascuna delle quali à ̈ estesa a partire da una zona temporale e dell’orecchio, sino in corrispondenza della zona posteriore 4.

Con riferimento alla figura 3, la calotta 2 presenta inoltre una sezione trasversale di massimo ingombro trasversale alla direzione longitudinale X, detta sezione essendo definita dall’intersezione di un piano trasversale M, diretto perpendicolarmente al piano longitudinale S nonché perpendicolare alla direzione longitudinale X.

Su ciascuna fiancata laterale 2c, 2d, il casco à ̈ provvisto di una rispettiva presa d’aria 8a, 8b, la quale à ̈ aperta e passante attraverso la calotta ed à ̈ disposta in una zona di calotta compresa tra la sezione a massimo ingombro trasversale e la zona posteriore della calotta (fig. 3), sostanzialmente a ridosso della zona di appoggio occipitale (fig. 5). Il profilo di contorno della sezione di ciascuna presa d’aria 8a, 8b si sviluppa preferibilmente in un piano diretto sostanzialmente ortogonale alla direzione longitudinale X.

Le prese d’aria 8a, 8b sono concepite, come verrà chiarito in maggior dettaglio nel seguito, per prelevare un volume d’aria che investe lateralmente il casco e convogliare, internamente alla calotta, tale volume d’aria nella zona posteriore 4 del casco, raddrizzando le linee di flusso dell’aria in modo prevalente lungo la direzione longitudinale X, al fine di migliorare l’efficienza aerodinamica del flusso nella zona posteriore del casco.

A tale scopo, nella zona posteriore 4, internamente alla calotta 2, sono previste superfici di convogliamento del flusso d’aria, idonee a raddrizzare, parallelamente alla direzione assiale X, il flusso d’aria derivato in ciascuna delle prese 8a, 8b, e convogliare tale flusso, lungo la superficie interna 2a della calotta, in direzione della zona posteriore 4, per impartire alla corrente del flusso, in uscita dalla calotta, una prevalente componente direzionale assiale, parallela alla direzione assiale X. In figura 5, a fini esplicativi, à ̈ schematizzato l’andamento di alcune linee di flusso della corrente d’aria in cui à ̈ immerso il casco, la loro deviazione in corrispondenza della derivazione delle prese d’aria e la condizione di raddrizzamento alla quale sono assoggettate, indotta a valle delle prese d’aria, sino all’uscita dal casco nella zona posteriore.

Nel dettaglio, a partire da ciascuna presa d’aria 8a, 8b, à ̈ individuata, internamente alla calotta, una rispettiva porzione superficiale 9a, 9b di convogliamento del flusso d’aria, derivato dalla corrispondente presa d’aria, in direzione della zona posteriore 4, cooperante, nella funzione di raddrizzamento del flusso d’aria, con una appendice direzionale 10, la quale à ̈ provvista centralmente nella zona posteriore di calotta. Detta appendice 10 à ̈ eretta dalla superficie interna 2a di calotta e presenta una conformazione simmetrica rispetto al piano di simmetria longitudinale S. Con 10a, 10b sono contrassegnate contrapposte facce dell’appendice 10, sviluppate parallelamente al piano S, ciascuna di detta facce cooperando con la corrispondente porzione superficiale 9a,9b di convogliamento ad essa affacciata, per raddrizzare il flusso d’aria derivato dalla presa ed inviarlo all’uscita dal casco, nella zona posteriore, con una prevalente direzione assiale. In tale modo, viene inviato un flusso d’aria di prevalente direzione assiale oltre la zona posteriore del casco, in corrispondenza della regione delle spalle del ciclista, di velocità e volume differenti da quelli che contraddistinguono il tradizionale flusso dell’aria che lambisce il casco in tale zona posteriore. Tale zona posteriore à ̈ di norma caratterizzata da forti instabilità e turbolenze nel flusso, per effetto degli stati di basse pressioni indotti dalla dinamica del flusso d’aria generata dalla presenza del casco, instabilità che genera altresì distacchi di vortici, con conseguenti perdite energetiche e di efficienza aerodinamica. Questa instabilità viene contrastata mediante il convogliamento in tale zona del flusso d’aria raddrizzato, il quale à ̈ prelevato a monte, attraverso le prese d’aria del casco, ed à ̈ convogliato attraverso il sistema di raddrizzamento del flusso sopra descritto.

Il sistema descritto, che combina l’effetto delle prese d’aria laterali con quello dell’appendice direzionale e delle porzioni superficiali di convogliamento internamente alla calotta, svolge due principali funzioni.

La prima e principale funzione à ̈ quella di raddrizzare il flusso inviato nella parte posteriore del casco, per limitare la turbolenza ed eliminare i vortici indotti in tale zona, consentendo al flusso raddrizzato di giungere in corrispondenza della zona delle spalle stabilizzando la corrente con conseguente miglioramento dell’efficienza aerodinamica.

Una seconda funzione à ̈ individuabile altresì nella migliorata ventilazione interna del casco, che viene indotta dal sistema di raddrizzamento del flusso. Infatti, grazie alla presenza di differenziali di pressione creati a partire dalla zona di prelievo del flusso dalla presa d’aria, in direzione della zona posteriore del casco, le conseguenti accelerazioni del flusso d’aria migliorano la ventilazione interna del casco, migliorando l’evaporazione del sudore e la traspirazione in generale.

Ritornando alla struttura del sistema raddrizzatore, con particolare riferimento alla figura 3, ciascuna porzione superficiale di convogliamento 9a, 9b ha un profilo superficiale, sia in corrispondenza della superficie interna 2a che di quella esterna 2b, che diverge dall’andamento del restante profilo di calotta ad esso contiguo. Ad esempio, nella vista in pianta di figura 3, a partire dalla presa d’aria, il profilo di estradosso nella zona di convogliamento 9a,9b, diverge dall’andamento del profilo contiguo di calotta (indicato a tratteggio nella figura), e si sviluppa in allontanamento da quest’ultimo, sino in corrispondenza della zona posteriore 4. In detta zona, grazie alla conformazione sporgente delle porzioni superficiali 9a,9b rispetto al restante profilo di calotta, queste ultime definiscono, congiuntamente con l’appendice direzionale 10, una sezione di uscita dalla calotta 2 per il flusso d’aria derivato dalle prese 8a, 8b e raddrizzato dal sistema di raddrizzamento descritto. La sezione di uscita posteriore può essere inoltre sagomata con una coppia di recessi 12, simmetrici rispetto al piano di simmetria S e definenti una sorta di bocca di uscita per il flusso raddrizzato nella zona posteriore del casco (figura 4).

Inoltre, il profilo della superficie di estradosso (appartenente alla superficie esterna 2b di calotta) di ciascuna delle porzioni superficiali di convogliamento 9a, 9b, à ̈ concepito preferibilmente come profilo alare, ad esempio del tipo normato secondo la classificazione NACA, al fine di migliorare l’efficienza aerodinamica di tale superficie.

Con 15 à ̈ inoltre contrassegnato un elemento di prolunga dell’appendice direzionale 10, il quale può essere fissato in modo rimovibile all’appendice, in prolungamento dell’estremità libera di quest’ultima, qualora sia opportuno aumentare l’ampiezza delle corrispondenti facce contrapposte dell’appendice 10 (figura 6).

Con 20a,20b sono contrassegnate una coppia di aperture di ventilazione provviste nella zona anteriore frontale 3 del casco. Dette aperture sono ricavate passanti attraverso lo spessore della calotta 2 e sono realizzate simmetriche l’una all’altra rispetto al piano di simmetria S. Convenientemente le aperture 20a, 20b sono selettivamente intercettabili mediante un elemento di chiusura 21, accoppiabile in modo rimovibile al casco, in corrispondenza delle aperture. Detto elemento di chiusura 21 ha una conformazione tale da risultare a filo con la superficie esterna 2b di calotta, quando accoppiato in chiusura delle aperture di ventilazione.

Una seconda coppia di aperture di ventilazione 22a, 22b à ̈ prevista nella zona posteriore 4 del casco, come mostrato chiaramente in figura 4. Anche dette aperture 22a, 22b sono ricavate passanti attraverso lo spessore di calotta 2 e sono simmetriche l’una all’altra rispetto al piano di simmetria longitudinale. Con 25 à ̈ contrassegnato un rilievo dorsale sviluppato centralmente sulla superficie esterna 2a di estradosso della calotta 2, in corrispondenza della sommità della calotta, corrente in modo continuo lungo la direzione longitudinale X, dalla zona anteriore frontale 3 alla zona posteriore 4. La struttura del rilievo 25 à ̈ inoltre simmetrica rispetto al piano di simmetria longitudinale S. Un siffatto rilievo dorsale, che offre bassa resistenza frontale all’avanzamento, risulta vantaggioso per convertire sollecitazioni laterali (dovute ad esempio al vento laterale che investe il casco) in sollecitazioni con componenti dirette in modo prevalente lungo la direzione longitudinale, favorevoli all’efficienza aerodinamica complessiva del casco.

Infine con 30 à ̈ indicata una visiera accoppiabile in modo rimovibile al casco nella zona frontale anteriore dello stesso e convenientemente realizzata come mascherina mono-lente. La visiera 30 può, in alternativa, essere concepita come maschera realizzata con una struttura a doppia lente, con una lente interna ed una esterna accoppiate a sandwich, ed in cui le lenti si estendono in corrispondenza della intera zona di visione frontale degli occhi.

L’invenzione raggiunge così gli scopi prefissati conseguendo i vantaggi enunciati rispetto alle soluzioni note.

Si annovera in particolare il principale vantaggio conseguibile con l’invenzione, diretto a migliorare la stabilità della corrente d’aria nella zona posteriore del casco, zona fluidodinamicamente perturbata dalla presenza del casco stesso, del collo e delle spalle del ciclista, mediante eliminazione delle turbolenze e dei vortici indotti in tale zona dalla caduta di pressione negli strati d’aria che lambiscono la zona posteriore del casco.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1.Casco ciclistico aerodinamico comprendente una calotta (2) sviluppata lungo una direzione longitudinale (X), da una zona frontale anteriore (3) sino ad una zona posteriore (4), detta zona posteriore allungandosi oltre una regione (5) interna della calotta provvista di mezzi di supporto occipitale (6) della testa, la calotta (2) essendo simmetrica rispetto ad un piano longitudinale (S) di simmetria contenente detta direzione longitudinale (X), ed essendo prolungata in due contrapposte fiancate laterali (2c, 2d) estese a partire da una zona temporale e dell’orecchio sino in corrispondenza di detta zona posteriore (4), la calotta (2) presentando una sezione trasversale di massimo ingombro trasversale alla direzione longitudinale, detta sezione essendo definita dall’intersezione della calotta (2) con un piano (M) diretto perpendicolarmente al piano longitudinale (S) di simmetria nonché perpendicolare alla direzione longitudinale (X), caratterizzato dal fatto di comprendere: -su ciascuna di dette fiancate laterali (2c, 2d), una rispettiva presa d’aria (8a, 8b), aperta passante attraverso la calotta (2) e disposta in una zona di calotta compresa tra la sezione di calotta a massimo ingombro trasversale e la zona posteriore (4) di calotta, sostanzialmente a ridosso della zona di appoggio occipitale, e dal fatto che la calotta (2) comprende in detta zona posteriore (4), ed internamente alla calotta, rispettive superfici di convogliamento del flusso d’aria, idonee a raddrizzare, parallelamente alla direzione longitudinale (X), il flusso d’aria derivato in ciascuna di dette prese (8a, 8b), e convogliare, internamente alla calotta, detto flusso in direzione della zona posteriore (4) di calotta, per impartire al flusso, in uscita dalla calotta, una prevalente componente direzionale assiale, parallela a detta direzione longitudinale (X).
2. 2. Casco ciclistico secondo la rivendicazione 1, in cui, a partire da ciascuna presa d’aria (8a, 8b), à ̈ estesa, internamente alla calotta (2), una rispettiva porzione superficiale (9a, 9b) di convogliamento del flusso d’aria derivato dalla corrispondente presa (8a, 8b) in direzione della zona posteriore (4), cooperante, nella funzione di raddrizzamento del flusso d’aria, con una appendice direzionale (10) provvista centralmente nella zona posteriore (4) di calotta, detta appendice avendo conformazione simmetrica rispetto al piano di simmetria longitudinale (S) e comprendendo contrapposte facce (10a, 10b) sviluppate parallelamente a detto piano di simmetria (S), ciascuna faccia (10a, 10b) cooperando con la corrispondente porzione superficiale (9a, 9b) di convogliamento ad essa affacciata per raddrizzare il flusso derivato dalla corrispondente presa d’aria (8a, 8b) in uscita dalla zona posteriore (4) del casco.
3. 3. Casco ciclistico secondo la rivendicazione 2, in cui ciascuna porzione superficiale (9a, 9b) di convogliamento presenta un profilo superficiale di estradosso divergente dall’andamento superficiale del profilo contiguo di calotta, a partire dalla corrispondente presa d’aria in direzione della zona posteriore, così da definire, nella zona posteriore (4) della calotta, congiuntamente con l’appendice direzionale (10), la sezione di uscita dalla calotta del flusso d’aria derivato dalla corrispondente presa d’aria (8a, 8b) e raddrizzato da dette superfici di convogliamento.
4. 4. Casco ciclistico secondo la rivendicazione 3, in cui il profilo della superficie di estradosso di ciascuna delle porzioni superficiali (9a, 9b) di convogliamento à ̈ concepito come profilo alare, del tipo normato secondo la classificazione NACA.
5. 5. Casco ciclistico secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il profilo di contorno della sezione di passaggio di ciascuna delle prese d’aria (8a, 8b) si sviluppa in un piano diretto perpendicolarmente alla direzione di estensione longitudinale (X) del casco.
6. 6. Casco ciclistico secondo una delle rivendicazioni da 2 a 5, in cui à ̈ previsto un elemento (15) di prolunga di detta appendice direzionale (10), il quale à ̈ fissato in modo rimovibile a detta appendice (10) in corrispondenza della estremità libera di questa, per aumentare l’ampiezza superficiale delle corrispondenti facce (10a, 10b) dell’appendice direzionale (10).
7. 7. Casco ciclistico secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente nella zona anteriore frontale di calotta, almeno una prima coppia di aperture di ventilazione (20a, 20b), passanti attraverso lo spessore di calotta (2), realizzate simmetriche rispetto al piano di simmetria longitudinale (S), dette aperture di ventilazione essendo selettivamente intercettabili mediante un elemento di chiusura (21) accoppiabile in modo rimovibile a dette aperture di ventilazione (20a, 20b).
8. 8. Casco ciclistico secondo la rivendicazione 7, in cui detto elemento di chiusura (21) ha conformazione tale da risultare a filo con la superficie esterna (2b) di calotta quando accoppiato in chiusura di dette aperture di ventilazione (20a, 20b).
9. 9. Casco ciclistico secondo la rivendicazione 7 o 8, in cui à ̈ prevista una seconda coppia di aperture di ventilazione (22a, 22b), passanti attraverso lo spessore di calotta (2), provviste nella zona posteriore (4) della calotta, simmetriche fra loro rispetto al piano longitudinale di simmetria (S).
10. 10. Casco ciclistico secondo una delle rivendicazioni precedenti, includente sulla superficie di estradosso (2b) della calotta (2) un rilievo dorsale (25) esteso longitudinalmente, dalla zona frontale anteriore (3) in direzione della zona posteriore (4), il quale presenta conformazione e disposizione simmetrica rispetto al piano longitudinale di simmetria (S) del casco.
11. 11. Casco ciclistico secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui à ̈ prevista una visiera (30) accoppiabile in modo rimovibile alla zona frontale anteriore (3) della calotta.