ITMI20100991A1 - Dispositivo di protezione delle vertebre cervicali - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione avente per titolo:

DISPOSITIVO DI PROTEZIONE DELLE VERTEBRE CERVICALI

La presente invenzione concerne un dispositivo di protezione delle vertebre cervicali per impieghi nell'ambito dell'automobilismo e del motociclismo sportivo, detto dispositivo essendo dotato di mezzi atti a contrastare le forze di inerzia dovute alle forti accelerazioni alle quali à ̈ sottoposta la persona, evitando sollecitazioni nocive alla struttura ossea, nella normale conduzione delle gare, e minimizzandole in caso di incidente.

È da auspicare che detto dispositivo possa essere utilizzato in campo civile dai motociclisti, in quanto la causa maggiore di morte per incidente à ̈ la rottura delle vertebre cervicali.

Nelle competizioni automobilistiche, il pilota à ̈ soggetto ad accelerazioni che, in condizioni ordinarie, possono anche superare i 6 g, mentre nel caso di urti a seguito di incidenti, dette accelerazioni possono raggiungere valori assai più elevati, non di rado superiori a 30 ÷ 40 g.

Il casco, che à ̈ una struttura di protezione del capo contro gli urti che si possono subire in caso di incidente, diviene per le vertebre cervicali un ulteriore fattore di rischio in quanto, a causa della sua massa, quando il corpo del pilota à ̈ sottoposto a forti accelerazioni, sia per la normale condotta di gara, sia, e soprattutto, in caso di incidente, imprime alle vertebre stesse delle sollecitazioni che si sommano a quelle dovute alla massa del capo.

Le sollecitazioni maggiori si raggiungono, come ovvio, con le vetture di formula 1, ma anche nelle formule minori, nelle vetture sport e prototipi le sollecitazioni continuano ad essere assai intense. Sollecitazioni particolarmente intense si raggiungono anche nelle gare di motocross. Sollecitazioni ancora piuttosto intense si verificano anche con vetture da rally e con vetture derivate di serie.

Tuttavia le sollecitazioni dovute alla normale conduzione di gara diventano irrilevanti se confrontate a quelle che si raggiungono in caso di incidente, specialmente nel caso di cadute dalle motociclette, ed à ̈ proprio a queste sollecitazioni che si deve fare riferimento per il dimensionamento di mezzi atti a ridurre i danni in caso di incidente. Detti mezzi però non devono impedire al pilota lo svolgimento della sua attività. In altre parole, un dispositivo che blocchi in modo assoluto la testa contro una struttura del veicolo, non sarebbe proponibile in quanto impedirebbe al pilota di guidare efficacemente, aumentando addirittura il rischio che si verifichi un incidente.

Le accelerazioni cui à ̈ sottoposto il capo, durante la normale conduzione delle gare automobilistiche, sono essenzialmente longitudinali e trasversali. Le prime si verificano durante le variazioni di velocità, mentre le seconde di verificano durante le variazioni di traiettoria. Quando l'azione delle forze di inerzia, dovute a dette accelerazioni, à ̈ orientata verso la parte posteriore del veicolo, la reazione à ̈ dovuta al semplice appoggio contro la parte superiore del sedile, mentre quando detta azione à ̈ orientata verso la parte anteriore del veicolo oppure à ̈ trasversale, la reazione à ̈ dovuta a delle cinghiette che collegano il casco con parti che vengono rese sostanzialmente solidali alla struttura del veicolo.

Le forze trasversali sono, nel caso delle vetture tipo formula 1 e simili, assai ben contrastate dalla struttura stessa del veicolo, che offre un appoggio laterale assai ravvicinato al casco. Nelle vetture derivate di serie, invece, l'appoggio laterale à ̈ dovuto a delle alette laterali del sedile, che circondano il casco del pilota. Tuttavia questo genere di protezioni non sempre à ̈ utilizzabile, in quanto le strutture supplementari di sicurezza, di cui questo genere di vetture viene dotato per regolamento, spesso interferiscono con dette alette, le quali devono perciò essere rimosse.

Nel caso delle motociclette le sollecitazioni sono diverse, in quanto nei tratti curvi della pista, a causa dell'inclinazione del mezzo e del pilota, la risultante della forza centrifuga e della forza peso si traduce in una spinta che à ̈ percepita dal pilota come diretta sostanzialmente verso il basso.

Il problema esposto ha delle soluzioni non completamente soddisfacenti, in quanto con i dispositivi della tecnica nota continuano ad essere presenti sollecitazioni anomale non trascurabili sulla struttura ossea, dette sollecitazioni traducendosi in un notevole affaticamento del pilota stesso, durante le gare, e in forti rischi di frattura, in caso di incidente.

È nota una struttura sostanzialmente rigida, a forma di U rovesciata, che viene bloccata al corpo del pilota dalle cinture di sicurezza a cinque punti di attacco, di uso corrente nelle gare automobilistiche, detta struttura fungendo da ancoraggio per delle cinghiette, collegate al casco, che riducono la mobilità del capo. In pratica le due gambe della U rovesciata sono sagomate in modo da adagiarsi sul torace del pilota, così da poter essere bloccate dalle due cinture a bretella che provengono dagli attacchi superiori, mentre la parte della U che collega le due gambe passa dietro al collo del pilota, fornendo contemporaneamente l'appoggio per la testa e il supporto per l'aggancio di cinghiette che limitano il movimento del casco. Questa soluzione ha i seguenti inconvenienti.

In primo luogo le cinghiette limitano fortemente la mobilità del capo il quale, per effetto dell'attrito del casco con il suo supporto, tende a ruotare attorno ad un asse parallelo a quello fisiologico delle vertebre cervicali, ma spostato verso l'appoggio posteriore del casco stesso. Inoltre, in caso di incidente con forte accelerazione longitudinale, tutta la struttura ad U rovesciata, sottoposta all'azione della forza di inerzia dovuta alla massa della testa e del casco, tende ad appoggiarsi sul torace premendo fortemente con le sue estremità, rischiando seriamente di fratturare le costole su cui dette estremità si appoggiano.

È nota anche una struttura che riduce parzialmente gli inconvenienti descritti. Detta struttura prevede l'impiego di un elemento rigido, che viene fissato alla schiena del pilota mediante delle cinghie e che viene infine bloccato tra la schiena stessa e lo schienale del sedile, per effetto del tiro delle cinture di sicurezza. La parte superiore di detta struttura funge da appoggio per il casco e da supporto per le cinghiette di vincolo del casco stesso. In questo caso à ̈ possibile ruotare la testa, in quanto le cinghiette possono scorrere rispetto alla struttura di supporto, bloccandosi però quando occorre contrastare l'oscillazione laterale che si verifica a seguito di un'accelerazione trasversale particolarmente forte. Resta comunque la tendenza allo spostamento all'indietro dell'asse di rotazione del capo, con sollecitazioni anomale sulle vertebre stesse. Inoltre il fatto che la struttura di supporto sia bloccata tra il corpo del pilota e lo schienale del sedile, non mette a riparo il pilota stesso dal rischio di fratture, in quanto, a causa della sia pur piccola cedevolezza dei vincoli costituiti dalle cinture di sicurezza, in caso di impatto frontale, il corpo del pilota tende a scostarsi dallo schienale, sia pur moderatamente, detto scostamento essendo però sufficiente a svincolare la struttura di supporto quel tanto che basta per consentire uno spostamento in avanti del capo, con conseguente sollecitazione delle vertebre cervicali.

Un altro inconveniente dei dispositivi descritti consiste nel fatto che, in seguito ad incidente, occorre liberare il casco dalle cinghiette per poter estrarre il pilota, la qualcosa non sempre à ̈ agevole nelle fasi concitate del soccorso, specie se la vettura o parte di essa ha subito deformazioni che possono rendere difficoltoso l'accesso alle cinghiette stesse. Questo aspetto del problema diviene particolarmente importante nel caso delle vetture derivate di serie, in quanto il pilota deve essere estratto da un abitacolo chiuso che peggiora le condizioni di operatività dei soccorritori.

Per quanto concerne gli impieghi motociclistici, le attuali tute sono assai efficaci in quanto, anche in caso di cadute rovinose, il pilota riporta danni minimi o addirittura nulli. Tuttavia à ̈ di importanza fondamentale il modo con cui il corpo impatta sul suolo, in quanto se l'impatto à ̈ tale da provocare forti sollecitazioni alle vertebre cervicali, queste sono pressoché prive di difesa. I dispositivi descritti sono quelli che si sono imposti nella pratica corrente, ottenendo l'omologazione da parte dei maggiori enti di certificazione. Tuttavia, nel corso degli anni, sono stati depositate numerose domande di brevetto per dispositivi idonei alla protezione delle vertebre cervicali, a dimostrazione dell'importanza della sicurezza nell'uso di veicoli, in particolare da competizione.

I brevetti FR 2719747, US 6253389, WO 97/05796 e WO 98/38880 descrivono dei dispositivi di sicurezza per la protezione della testa e del collo. Detti dispositivi comprendono tutti un'imbragatura, differente nei vari casi, da indossare sul tronco, un casco e mezzi di collegamento tra detto casco e detta imbragatura.

Nel caso del brevetto FR 2719747, detti mezzi di collegamento comprendono un cuscino gonfiabile contenuto tra due anelli, uno solidale al casco e l'altro all'imbragatura, detti anelli essendo collegati tra loro anche da tiranti atti a limitare l'allontanamento reciproco per effetto della pressione di gonfiaggio. Il dispositivo descritto limita il movimento del capo rispetto al tronco, ma non prevede mezzi atti a far sì che le rotazioni e le inclinazioni del capo avvengano secondo assi fisiologicamente compatibili con l'anatomia della colonna vertebrale.

Nel caso dei brevetti US 6253389, WO 97/05796 e WO 98/38880, detti mezzi di collegamento sono sostanzialmente rigidi e consentono praticamente solo la rotazione reciproca. In questo caso à ̈ assicurata la rotazione delle vertebre cervicali secondo l'asse fisiologico, sempre che i componenti del dispositivo siano realmente realizzati su misura, ma il fatto che la testa non possa essere inclinata ne impedisce di fatto l'uso pratico.

Elemento comune di detti dispositivi à ̈ la loro inutilizzabilità pratica, in quanto il pilota non ha la possibilità di mettere e togliere rapidamente il casco. Inoltre l'imbragatura à ̈ ingombrante e, quindi, difficilmente compatibile con gli spazi angusti del posto di pilotaggio di un'auto da competizione. Per questi motivi gli unici dispositivi utilizzati sono quelli, descritti più sopra, che fanno uso di cinghiette per limitare i movimenti della testa, nonostante gli inconvenienti lamentati.

La presente invenzione supera gli inconvenienti esposti proponendo un dispositivo, conforme alla rivendicazione 1, comprendente una struttura di supporto, che si fissa sul tronco del pilota, un casco e mezzi atti a collegare il casco al supporto, in modo da limitare la mobilità del casco rispetto al supporto, detto dispositivo essendo caratterizzato dal fatto che detti mezzi atti a collegare il casco al supporto, comprendono un elemento atto ad essere collegato in modo sostanzialmente solidale con il casco ed a realizzare un accoppiamento con la struttura di supporto che assicura la necessaria libertà di rotazione della testa, nonché una discreta possibilità di oscillazione, detta rotazione reciproca tra casco e supporto avvenendo secondo un asse che, nella zona delle vertebre cervicali, coincide sostanzialmente con l'asse fisiologico di rotazione della vertebre cervicali stesse, impedendo tuttavia che dette rotazione e oscillazione superino i limiti di sicurezza.

Di fatto viene ripreso il concetto per cui i dispositivi di protezione delle vertebre cervicali prevedono un elemento da fissare sul tronco e mezzi di collegamento tra detto elemento ed il casco, tuttavia detti mezzi sono di facile e rapido utilizzo, ed assai poco ingombranti. Di fatto uniscono la protezione totale offerta dai dispositivi decritti dai brevetti FR 2719747, US 6253389, WO 97/05796 e WO 98/38880 con la praticità d'uso dei dispositivi che limitano i movimenti della testa mediante delle cinghiette.

I vantaggi dell'invenzione consistono quindi sia in un migliorato comfort per il pilota, che può muovere quasi liberamente la testa, sia nella migliorata efficacia nel contrastare le forze di inerzia. Questo fatto si verifica sia nella normale conduzione delle gare, sia, e soprattutto, in caso di incidente. Non à ̈ ovviamente da trascurare la possibilità di soccorrere più efficacemente il pilota in caso di incidente, in quanto il pilota non rimane imprigionato nel dispositivo di protezione, come invece avviene nei casi descritti dai brevetti su menzionati.

Si sottolinea che detti vantaggi si hanno negli impieghi automobilistici, in cui à ̈ possibile un confronto con dispositivi della tecnica nota. Nel caso di impieghi motociclistici, si hanno gli stessi vantaggi, ma non à ̈ possibile un raffronto diretto con dispositivi della tecnica nota, in quanto essi non proteggono affatto le vertebre cervicali.

L'invenzione verrà ora descritta, a scopo illustrativo e non limitativo, secondo una forma preferita di attuazione, con riferimento alle figure allegate, in cui: le figure 1 e 2 sono una vista laterale ed una frontale di un pilota che indossa un dispositivo di protezione secondo l'invenzione;

le figure 3 e 4 sono rispettivamente una vista frontale in sezione ed una vista laterale che evidenziano il collegamento tra casco e struttura di supporto;

le figure 5 e 6 mostrano in tre viste ortogonali la struttura di supporto e l'elemento di collegamento tra detta struttura ed il casco;

la figura 7 Ã ̈ una vista laterale che evidenzia il collegamento tra casco e struttura di supporto secondo una prima variante;

la figura 8 mostra in tre viste ortogonali l'elemento di collegamento tra detta struttura di supporto ed il casco, secondo detta prima variante; la figura 9 mostra in tre viste ortogonali il collegamento tra casco e struttura di supporto secondo una seconda variante;

le figure 10 (a, b, c, d) mostrano dei dettagli costruttivi di detta seconda variante.

Con riferimento alle figg. da 1 a 4, con (1) à ̈ indicato un dispositivo di sicurezza per la protezione delle vertebre cervicali secondo l'invenzione. Detto dispositivo (1) comprende essenzialmente una struttura di supporto (2), che viene fissata al tronco del pilota, un casco (3) ed un elemento a forma di collare (4), che collega detto casco (3) a detta struttura di supporto (2) consentendo la rotazione reciproca di detto casco (3) rispetto a detto supporto (2), secondo un asse (5) che, nella zona delle vertebre cervicali, coincide sostanzialmente con l'asse di rotazione fisiologico delle vertebre cervicali stesse. Più esattamente detto asse fisiologico à ̈ l'asse attorno a cui avviene spontaneamente la rotazione del collo del pilota quando questi à ̈ seduto sul sedile, in assenza di ogni altro vincolo.

Nella fig. 5 à ̈ mostrata detta struttura di supporto (2), la quale comprende sostanzialmente una parte superiore rigida (20), sulla quale sono ricavati dei mezzi di collegamento al casco (3), tramite il collare (4), ed una parte inferiore (21) che viene calzata sul torace del pilota e che viene bloccata sul corpo di questi tramite le cinture di sicurezza (6), che si inseriscono in apposite sedi (22) ricavate nella parte anteriore (23) della struttura (20). Il bloccaggio della struttura di supporto (2) sul torace o tronco del pilota à ̈ poi completata dal fatto che la parte posteriore (24) della struttura (20) rimane bloccata tra lo schienale del sedile (non rappresentato) e la schiena del pilota stesso.

La parte superiore (20) della struttura di supporto (2) individua una guida generalmente circolare (25), la quale à ̈ aperta nella parte anteriore per poter inserire il collo all'interno di detta parte circolare (25). Detta guida (25) giace su un piano (26) perpendicolare all'asse fisiologico di rotazione delle vertebre cervicali (5), detto asse passando per il centro geometrico di detta guida circolare (25).

Dopo aver indossato la struttura di supporto (2) ed il casco (3), il pilota collegherà il casco (3) alla struttura (2) tramite detto elemento a collare (4), essendo previsti su struttura (2), casco (3) e collare (4) mezzi atti ad effettuare detto collegamento. In pratica il collare (4) (fig. 6) avrà un bordo inferiore (40) che si inserisce nella guida circolare (25) ricavata sulla parte superiore (20) della struttura di supporto (2), essendo previsto un bordo superiore (41), di detto collare (4), che si inserisce in una scanalatura (30) (fig. 4) di detto casco (3).

Per poter applicare il collare (4) al casco (3) ad alla struttura di supporto (2), detto collare (4) à ̈ realizzato in due metà collegate tramite una cerniera (42) che consente di aprire detto collare (4) per poter inserire il bordo superiore (41) di questo nella scanalatura (30) del casco (3), detto collare (4) essendo serrato sul casco (3) tramite un dispositivo di serraggio (43), di tipo noto, situato in posizione diametralmente opposta a detta cerniera (42). Secondo una forma preferita di attuazione, la cerniera (42) à ̈ posta nella parte posteriore del collare (4), mentre il dispositivo di serraggio (43) à ̈ situato nella parte anteriore del collare (4).

Il bordo superiore (41) del collare (4) e la scanalatura (30) del casco (3) sono tali da rendere casco (3) e collare (4) sostanzialmente solidali, detto collegamento solidale essendo ottenuto anche grazie alla forma del casco, non circolare in pianta. Il bordo inferiore (40) del collare (4) si inserisce invece con gioco nella guida (25) del supporto (2) detto gioco consentendo soprattutto uno spostamento verticale reciproco di 20÷30 mm, sia per favorire l'adattamento del dispositivo di sicurezza (1) al corpo del pilota, sia per consentire delle oscillazioni nei piani verticali longitudinale e trasversale, rispettivamente indicate dalle frecce e , come mostrato nelle figg. 3 e 4, nonché combinazioni di dette due oscillazioni, la cui entità à ̈ stabilita con criteri di biomeccanica. In linea di massima si possono indicare i seguenti valori: = -15° ÷ 15°, β = -10° ÷ 10°.

In alternativa a quanto sopra, vi potrà essere un certo gioco anche tra casco (3) e collare (4), per consentire le oscillazioni della testa. Tuttavia la rotazione reciproca può essere solo sulla struttura di supporto (2), in quanto il bordo inferiore del casco non à ̈ circolare.

Nelle figg. 7 e 8 Ã ̈ mostrata una variante (4a) del collare di collegamento tra struttura di supporto (2) e casco (3). Detto collare (4a) Ã ̈ realizzato con materiale flessibile, ad esempio della tela gommata, e si inserisce con il bordo inferiore (40a) in una guida (25a) ricavata sul bordo superiore della struttura di supporto (2) e, con il bordo superiore (41a), nella scanalatura (30) del casco (3).

La guida (25a) differisce dalla guida (25), in cui si inserisce il bordo inferiore (40) del collare rigido (4), solo per il fatto di accogliere il bordo inferiore del collare senza gioco, mentre tutte le altre caratteristiche geometriche rimangono uguali, in particolare il piano (26) che rimane perpendicolare all'asse fisiologico (5) di rotazione delle vertebre cervicali. Secondo detta forma di realizzazione dell'invenzione, il collare (4a) à ̈ bloccato sul casco (3), ma può ruotare, con gioco minimo o nullo, rispetto alla struttura di supporto (2), in modo da consentire la libera rotazione del capo.

I fianchi del collare flessibile (4a) sono realizzati a soffietto in modo da estendersi e consentire movimenti verticali del casco (3), rispetto alla struttura di supporto (2), per adattare il dispositivo di sicurezza (1) al corpo del pilota e per consentire l'oscillazione del capo nei piani verticali, longitudinale e trasversale, nonché combinazioni di dette due oscillazioni.

Secondo una forma preferita di attuazione, il collare (4a), essendo flessibile, può essere deformato elasticamente per essere inserito sul casco. In tal caso non à ̈ necessaria la cerniera posteriore, ma solo un dispositivo di chiusura (43a) ed un taglio (44) di detto collare (4a), detto dispositivo di chiusura (43a) essendo tale da serrare il bordo superiore (41a) sulla scanalatura (30) del casco (3) e, contemporaneamente, chiudere il bordo inferiore (40a) sulla guida (25a) della struttura (2), consentendo il libero scorrimento rispetto ad essa, per consentire la rotazione del capo e l'inclinazione frontale e laterale limitate.

Il dispositivo di sicurezza (1) per la protezione delle vertebre cervicali, così come illustrato nelle figg. da 1 a 8, à ̈ idoneo ad essere impiegato per usi automobilistici, in quanto obbliga il capo ad avere una inclinazione, rispetto alla colonna dorsale, idonea ad essere seduti su un sedile, detta inclinazione essendo imposta dalla forma del collare di collegamento (4, 4a) e dall'inclinazione della scanalatura (30) sul casco (3).

Tuttavia il dispositivo di sicurezza secondo l'invenzione può essere reso idoneo anche per impieghi motociclistici con un opportuno disegno dei vari componenti, che tenga conto della differente posizione che il pilota assume quando à ̈ in sella rispetto a quando à ̈ seduto su un sedile automobilistico. In pratica tale dispositivo di sicurezza (non rappresentato) dovrà consentire una inclinazione diversa dell'asse fisiologico di rotazione delle vertebre cervicali rispetto all'asse della colonna dorsale. Ciò potrà essere ottenuto mediante la scelta di un opportuno angolo formato dai piani superiore ed inferiore dell'elemento di collegamento (24, 24a), in relazione all'inclinazione della scanalatura (30) ricavata sul casco (3). Un'opportuna scelta di detto angolo γ determinerà infatti la corretta posizione che la colonna cervicale assume rispetto alla colonna dorsale, detta scelta essendo effettuata con i criteri della biomeccanica. Ovviamente l'asse di rotazione (5) dovrà rimanere coincidente con l'asse fisiologico di rotazione delle vertebre cervicali, nella nuova posizione che esse assumeranno secondo l'assetto motociclistico. La struttura di supporto verrà in questo caso fissata al tronco del pilota tramite delle cinghie o, preferibilmente, integrata nella tuta o giacca protettiva già in uso.

Tuttavia, il dispositivo così come descritto e illustrato, presenta alcuni inconvenienti perché verrebbe impedito di reclinare il capo in avanti in caso di necessità. Negli impieghi sportivi ciò potrebbe verificarsi in caso di caduta, mentre negli usi normali ciò si verifica se il pilota si pone sulla sella in posizione eretta, ad esempio per sgranchire i muscoli o per pagare un pedaggio autostradale.

Detto inconveniente viene superato attraverso l'uso di un collare (4b), mostrato in fig. 9, che si inserisce, col suo bordo inferiore (40b), in una scanalatura (25b) ricavata nella parte superiore (20) della struttura di supporto (2), mentre il collegamento con il casco (3) avviene mediante l'interposizione di una pluralità cilindretti idraulici (50a, 50b, 50c, 50d), ad esempio in numero di quattro, montati, preferibilmente su rotule (cerniere sferiche), in modo da collegare dei perni (51a, 51b, 51c, 51d) montati sul collare (4b) con dei perni corrispondenti (52a, 52b, 52c, 52d) montati sul casco (3). I cilindretti idraulici (50a, 50b, 50c, 50d) sono interconnessi idraulicamente, come mostrato nelle successive figg.10 e 11.

Per ridurre l'ingombro del dispositivo saranno convenientemente realizzati dei recessi nel collare (4a) e/o nel casco (3).

L'accoppiamento tra bordo inferiore (40b) del collare (4b) e scanalatura (25b) della struttura di supporto (2) à ̈ tale che viene mantenuta la possibilità di rotazione della testa, con gioco minimo o nullo, attorno all'asse fisiologico di rotazione delle vertebre.

L'accoppiamento tra collare (4b) e casco (3) à ̈ tale da permettere la variazione degli angoli e , detta variazione potendo essere, soprattutto per l'angolo , assai più ampia di quanto ottenibile con il solo gioco tra guida (25) e bordo inferiore (41) del collare (4), oppure tramite la deformabilità del collare (4b). Ciò à ̈ reso possibile dal fatto che il movimento relativo tra casco (3) e struttura di supporto (2) non à ̈ sostanzialmente libero, sia pure nei limiti imposti dal gioco tra collare (4) e guida (25) o dalla deformabilità del collare (4a), ma à ̈ controllato dai cilindretti (50a, 50b, 50c, 50d), i quali hanno un effetto ammortizzante delle oscillazioni violente, come verrà meglio specificato nel seguito.

Il controllo dei movimenti del capo, che si traduce nella variazione degli angoli α e β , à ̈ ottenuta grazie ad un opportuno collegamento idraulico dei cilindretti (50a, 50b, 50c, 50d).

Come si vede nella fig.10a, sono interconnessi idraulicamente i cilindretti che si trovano in posizioni diametralmente opposte. In particolare il cilindretto (50a) Ã ̈ connesso idraulicamente con il cilindretto (50c), mentre il cilindretto (50b) Ã ̈ connesso idraulicamente con il cilindretto (50d), dette connessioni essendo ottenute collegando idraulicamente le rispettive camere superiori e le rispettive camere inferiori.

In questo modo, quando un cilindretto si allunga, il cilindretto idraulicamente connesso si accorcia. La combinazione di vari allungamenti e accorciamenti consente alla testa di oscillare secondo gli angoli e . Inserendo nel circuito idraulico delle valvoline tarate (53a, 53b), si ottiene l'effetto di introdurre una perdita di carico che ritarda il movimento dei pistoni di detti cilindretti e, quindi, l'oscillazione della testa, col vantaggio di limitare le relative accelerazioni.

Nella fig. 10b à ̈ mostrato il caso in cui la testa viene reclinata in avanti. In questo caso i cilindretti posteriori (50b, 50c) si allungano, mentre i corrispondenti cilindretti anteriori (50a, 50d) si accorciano.

Nella fig. 10c à ̈ mostrato il caso in cui il pilota inclina la testa verso la sua destra (sinistra nel disegno). In questo caso i cilindretti posti sul lato destro (sinistro nel disegno) (50c, 50d) si accorciano, mentre i corrispondenti cilindretti sul lato opposto (50b, 50a) si allungano.

Nella fig. 10d à ̈ mostrato il caso in cui il pilota inclina la testa verso la sua sinistra (destra nel disegno). In questo caso i cilindretti posti sul lato sinistro (destro nel disegno) (50a, 50b) si accorciano, mentre i corrispondenti cilindretti sul lato opposto (50d, 50c) si allungano.

Nel caso in cui, a seguito di un incidente, il pilota subisse un urto tale da comprimere il casco (3) contro la struttura di supporto (2), l'interconnessione idraulica à ̈ tale da rendere rigidi i cilindretti, i quali scaricherebbero direttamente le forze sulla struttura di supporto (2) e, quindi, sulle spalle e sul tronco del pilota, salvaguardando le vertebre cervicali.

Le oscillazioni della testa ottenute mediante dell'uso dei cilindretti, possono essere assai più ampie di quelle ottenute mediante un opportuno gioco tra collare e struttura di supporto. Infatti un gioco eccessivo tra collare e struttura di supporto si tradurrebbe in una mobilità molto ampia della testa che, in caso di incidente, subirebbe delle accelerazioni violente, non suscettibili di essere smorzate, come invece avviene nel caso dei cilindretti, grazie alle valvole tarate (53a, 53b) che introducono delle opportune perdite di carico nei circuiti idraulici.

In alternativa ai cilindretti idraulici possono essere impiegati cilindretti a gas. Secondo un'altra forma di attuazione, i cilindretti non sono interconnessi, ma vengono semplicemente collegate tra loro le due camere dello stesso cilindretto, inserendo un'opportuna perdita di carico. In questo modo si ha una semplificazione costruttiva, ma si perdono gli effetti ottenuti tramite l'interconnessione. In particolare, nel caso di un urto che comprimesse il casco (3) contro la struttura di supporto (2), non si avrebbe l'effetto di irrigidimento.

Secondo un'ulteriore forma di attuazione, il fluido (liquido o gas) può essere sostituito da un corpo viscoelastico, ad esempio un opportuno elastomero, ottenendo un'ulteriore semplificazione costruttiva.

L'utilità dell'aumentata possibilità di oscillazione à ̈ sensibilmente maggiore nel caso di impieghi motociclistici, in cui la gamma di posizioni assunte dal pilota à ̈ assai più ampia che nel caso di impieghi automobilistici.

Per un'ottimale regolazione del dispositivo, à ̈ possibile introdurre la regolazione della lunghezza degli steli dei cilindretti, che può essere ottenuta facilmente con dispositivi di tipo noto (non rappresentati).

Secondo una forma preferita di attuazione, il collare (4b) potrà essere collegato stabilmente con il casco (3). Ciò potrà essere ottenuto realizzando il collare (4b) in due parti, articolate tramite una cerniera (42b) e chiuso tramite un dispositivo di chiusura (43b). In questo modo, aprendo il collare (4b) anteriormente, i punti del collare corrispondenti alle estremità inferiori (51a, 51b, 51c, 51d) dei cilindretti si muoveranno lungo traiettorie giacenti su superfici sferiche con centro nelle rispettive estremità superiori (52a, 52b, 52c, 52d) degli stessi cilindretti. Ovviamente dovranno essere scelte opportunamente le lunghezze degli steli dei cilindretti, i quali dovranno essere montati su cerniere sferiche.

In pratica, aprendo la chiusura (43b), il collare si aprirà effettuando contemporaneamente una rotazione verso l'alto, permettendo il passaggio della testa, detto passaggio potendo essere favorito sagomando il bordo inferiore (40b) del collare (4b) nel modo indicato in fig.9.

Come appare chiaro dalla descrizione che precede, il dispositivo di sicurezza secondo l'invenzione consente una pressoché libera rotazione del capo ed una limitata oscillazione del capo stesso nei piani verticali, detta limitazione dell'oscillazione essendo idonea a proteggere le vertebre cervicali da deformazioni eccessive che possano pregiudicarne l'integrità.

L'invenzione à ̈ stata descritta a scopo illustrativo e non limitativo, secondo una forma preferita di attuazione. Il tecnico esperto del settore potrà trovare numerose altre forme di attuazione, tutte ricadenti nell'ambito di protezione delle rivendicazioni che seguono.

Claims (24)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di protezione delle vertebre cervicali, per impieghi principalmente nell'ambito dell'automobilismo e del motociclismo sportivo, del tipo che comprende una struttura di supporto (2), resa sostanzialmente solidale al tronco del pilota, un casco (3), e mezzi atti a collegare detto casco (3) a detta struttura di supporto (2), in modo da limitare la mobilità di detto casco (3) rispetto a detto supporto (2), caratterizzato dal fatto che detti mezzi atti a collegare detto casco (3) a detto supporto (2), in modo da limitare la mobilità di detto casco (3) rispetto a detto supporto (2), comprendono un elemento ad anello, o collare (4, 4a, 4b), idoneo a collegare in modo rapido detto casco (3) con detta struttura di supporto (2), essendo previsti primi mezzi atti a realizzare un accoppiamento girevole tra detto collare (4, 4a, 4b) con detta struttura di supporto (2) e secondi mezzi atti a collegare detto collare (4, 4a, 4b) con detto casco (3), la rotazione reciproca tra detto casco (3) e detto supporto (2) avvenendo secondo un asse (5) che, nella zona delle vertebre cervicali, coincide sostanzialmente con l'asse fisiologico di rotazione di dette vertebre cervicali.
2. 2. Dispositivo di protezione delle vertebre cervicali, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti primi mezzi, atti a realizzare un accoppiamento girevole tra detto collare (4, 4a, 4b) con detta struttura di supporto (2), comprendono un bordo inferiore (40, 40a, 40b) di detto collare (4, 4a, 4b), che si inserisce in una guida circolare (25, 25a, 25b) ricavata sulla parte superiore (20) della struttura di supporto (2).
3. 3. Dispositivo di protezione delle vertebre cervicali, secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto bordo inferiore (40) di detto collare (4) si inserisce con gioco in detta guida (25) di detta struttura di supporto (2), in modo da consentire l'oscillazione della testa del pilota secondo piani verticali, longitudinale e trasversale, nonché una qualsiasi combinazione di dette due oscillazioni.
4. 4. Dispositivo di protezione delle vertebre cervicali, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti secondi mezzi atti a collegare detto collare (4, 4a) con detto casco (3) comprendono un bordo superiore (41, 41a), di detto collare (4, 4a), che si inserisce in una scanalatura (30) di detto casco (3).
5. 5. Dispositivo di protezione delle vertebre cervicali, secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto bordo superiore (41), di detto collare (4), si inserisce con gioco in detta scanalatura (30) di detto casco (3), in modo da consentire un movimento reciproco tra detto collare (4) e detto casco (3).
6. 6. Dispositivo di protezione delle vertebre cervicali, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti secondi mezzi atti a collegare detto collare (4b) con detto casco (3) comprendono una pluralità di cilindretti (50a, 50b, 50c, 50d) che collegano dei perni (51a, 51b, 51c, 51d), solidali a detto collare (4b), con dei perni corrispondenti (52a, 52b, 52c, 52d), solidali a detto casco (3), detti cilindretti (50a, 50b, 50c, 50d) consentendo movimenti reciproci del casco (2) rispetto al collare (4b), essendo previsti mezzi atti smorzare detti movimenti reciproci del casco (2) rispetto al collare (4b).
7. 7. Dispositivo di protezione delle vertebre cervicali, secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detti cilindretti (50a, 50b, 50c, 50d) sono idraulici o a gas.
8. 8. Dispositivo di protezione delle vertebre cervicali, secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detti cilindretti (50a, 50b, 50c, 50d) sono connessi fra loro, dette connessioni essendo ottenute collegando tra loro le rispettive camere superiori e le rispettive camere inferiori dei cilindretti che si trovano in posizioni diametralmente opposte, in modo tale che quando uno di detti cilindretti si allunga, il cilindretto diametralmente opposto si accorcia e viceversa, consentendo in questo modo l'oscillazione della testa del pilota nei piani verticale, longitudinale e trasversale, nonché una qualsiasi combinazione di dette due oscillazioni
9. 9. Dispositivo di protezione delle vertebre cervicali, secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che le camere superiori di detti cilindretti (50a, 50b, 50c, 50d) sono collegate con le rispettive camere inferiori.
10. 10. Dispositivo di protezione delle vertebre cervicali, secondo la rivendicazioni da 6 a 9, caratterizzato dal fatto che detti mezzi atti smorzare i movimenti reciproci del casco (2) rispetto al collare (4b) comprendono delle valvoline tarate (53a, 53b) inserite nel circuito di collegamento tra le camere di detti cilindretti (50a, 50b, 50c, 50d), dette valvoline (53a, 53b) essendo atte a introdurre delle perdite di carico che ostacolano il movimento del fluido nel circuito, rallentando il movimento dei pistoni di detti cilindretti (50a, 50b, 50c, 50d).
11. 11. Dispositivo di protezione delle vertebre cervicali, secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detti mezzi atti smorzare smorzare i movimenti reciproci del casco (2) rispetto al collare (4b) comprendono dei solidi viscoelastici.
12. 12. Dispositivo di protezione delle vertebre cervicali, secondo la rivendicazione da 6 a 11, caratterizzato dal fatto che detti cilindretti (50a, 50b, 50c, 50d) che collegano detti perni (51a, 51b, 51c, 51d), solidali a detto collare (4b), con detti perni corrispondenti (52a, 52b, 52c, 52d), solidali a detto casco (3) sono montati su cerniere sferiche.
13. 13. Dispositivo di protezione delle vertebre cervicali, secondo la rivendicazione da 6 a 12, caratterizzato dal fatto che gli steli di detti cilindretti (50a, 50b, 50c, 50d) sono regolabili in lunghezza, in modo da regolare la distanza del casco (3) dalla struttura di supporto (2) sulle misure del pilota.
14. 14. Dispositivo di protezione delle vertebre cervicali, secondo almeno una delle rivendicazioni da 1 a 13, caratterizzato dal fatto che detto collare (4, 4b) à ̈ rigido ed à ̈ realizzato in due metà, articolate tra loro, in modo da poter essere calzato su detta guida (25, 25b) di detta struttura di supporto (2) e collegato a detto casco (3), essendo previsti mezzi di chiusura (43, 43b) atti mantenere chiuso detto collare (4, 4b) su detta struttura di supporto (2).
15. 15. Dispositivo di protezione delle vertebre cervicali, secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di chiusura (43) mantengono serrato detto collare (4) su detto casco (3).
16. 16. Dispositivo di protezione delle vertebre cervicali, secondo almeno una delle rivendicazioni da 1 a 13, caratterizzato dal fatto che detto collare (4a) Ã ̈ flessibile e prevede un taglio (44), in modo da poter essere aperto e calzato su detta guida (25a), di detta struttura di supporto (2), e su detta scanalatura (30) di detto casco (3), essendo previsti mezzi di chiusura (43a) atti mantenere chiuso detto collare (4a) su detto casco (3) e detta struttura di supporto (2), l'apertura di detto collare (4a) avvenendo attraverso la deformazione di detto collare (4a).
17. 17. Dispositivo di protezione delle vertebre cervicali, secondo la rivendicazione 16, caratterizzato dal fatto che i fianchi di detto collare (4a) sono realizzati a soffietto in modo da estendersi, consentendo in questo modo l'oscillazione della testa del pilota nei piani verticale, longitudinale e trasversale, nonché una qualsiasi combinazione di dette due oscillazioni.
18. 18. Dispositivo di protezione delle vertebre cervicali, secondo le rivendicazioni da 1 a 17, caratterizzato dal fatto che detta guida (25, 25a, 25b), di detta struttura di supporto (2), ha una forma generalmente circolare e giace su un piano (26) perpendicolare all'asse fisiologico di rotazione delle vertebre cervicali (5), detto asse passando per il centro geometrico di detta guida circolare (25).
19. 19. Dispositivo di protezione delle vertebre cervicali, secondo la rivendicazione 18, caratterizzato dal fatto che detta guida generalmente circolare (25, 25a, 25b) Ã ̈ aperta nella parte anteriore in modo tale che il pilota possa inserire il collo all'interno di detta parte circolare (25, 25a, 25b).
20. 20. Dispositivo di protezione delle vertebre cervicali, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 19, caratterizzato dal fatto che detti mezzi atti a bloccare detta struttura di supporto (2) sul tronco del pilota comprendono una parte posteriore (24) di detta struttura (2) che ricopre la schiena del pilota, in modo da rimanere bloccata tra lo schienale del sedile e la schiena del pilota.
21. 21. Dispositivo di protezione delle vertebre cervicali, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 19, caratterizzato dal fatto che detti mezzi atti a bloccare detta struttura di supporto (2) sul tronco del pilota comprendono delle cinture di sicurezza (6).
22. 22. Dispositivo di protezione delle vertebre cervicali, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 19, caratterizzato dal fatto che detti mezzi atti a bloccare detta struttura di supporto (2) sul tronco del pilota comprendono delle cinghie che serrano direttamente detta struttura di supporto (2) al tronco del pilota
23. 23. Dispositivo di protezione delle vertebre cervicali, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 19, caratterizzato dal fatto che detti mezzi atti a bloccare detta struttura di supporto (2) sul tronco del pilota comprendono il fatto che detta struttura di sostegno (2) Ã ̈ integrata in una tuta o giacca protettiva.
24. 24. Dispositivo di protezione delle vertebre cervicali, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 22, caratterizzato dal fatto che i piani superiore ed inferiore di detto elemento di collegamento (24, 24a), in relazione all'inclinazione della scanalatura (30) ricavata sul casco (3), formano un angolo γ, atto a determinare la corretta posizione che la colonna cervicale deve assumere rispetto alla colonna dorsale, in relazione all'uso automobilistico o motociclistico di detto dispositivo (1) di protezione delle vertebre cervicali.