ES2924129T3 - Casco - Google Patents

Abstract

Casco para actividades deportivas que comprende una estructura de celosía (11) conformada para acomodar una parte de la cabeza del usuario y que comprende porciones vacías y llenas dispuestas de manera que una red continua de canales de aire interconectados discurre a través de la estructura de celosía. La estructura reticular (11) comprende en su cara interior al menos una bolsa (19) permeable al aire. El bolsillo (19) está conformado para acomodar dicha al menos una almohadilla absorbente de energía permeable (16). Método para fabricar el casco que comprende los pasos de proporcionar una estructura de celosía conformada para recibir una parte de la cabeza de un usuario y que comprende al menos un bolsillo interior, e insertar al menos una almohadilla absorbente de energía que sea permeable al aire en dicho al menos un bolsillo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Casco

CAMPO TECNICO

La presente invención se refiere a un casco para actividades deportivas para proteger la cabeza contra impactos. ANTECEDENTES DE LA TÉCNICA

En el estado de la técnica existen varios tipos de cascos: cascos de moto, cascos de carrera de automoción, cascos de seguridad industrial, cascos de protección, cascos de bicicleta, cascos de esquí, cascos para deportes acuáticos, cascos para equitación, cascos de fútbol americano, etc.

La presente invención se refiere principalmente a cascos para actividades deportivas.

Los cascos deportivos tradicionales comprenden:

- una carcasa delgada o una cubierta externa;

- un acolchado protector a juego con la carcasa y dispuesto en la carcasa;

- un acolchado de confort para hacer al casco mucho más cómodo cuando lo lleva puesto el usuario;

- un sistema de retención, que generalmente comprende una correa y un sistema de bloqueo de liberación rápida.

Dicha carcasa le da al casco un aspecto específico y permite proteger y contener el acolchado protector. El material de la carcasa puede ser un polímero tal como PC (policarbonato), PE (polietileno), ABS (acrilonitrilo butadieno estireno) o un material compuesto tal como fibra de vidrio o fibra de carbono. Dependiendo del material, la carcasa generalmente se termomoldea o termoforma, por ejemplo en cascos de bicicleta, o se molde por inyección, por ejemplo en cascos de esquí.

El acolchado protector está hecho de espuma polimérica, generalmente EPS (poliestireno expandido) o EPP (polipropileno expandido), y se usa para absorber la energía generada durante una colisión. La almohadilla o capa de EPS absorbe la energía de un impacto a través de compresión. En los cascos de bicicleta, dado que la carcasa exterior es muy delgada como una piel, adopta la forma de la capa de EPS. En general, el aspecto del casco deportivo depende de la forma de la capa de EPS.

El acolchado de confort puede comprender almohadas de material sintético o natural, que se adhieren al lado interior del acolchado protector. De esta manera, la cabeza del usuario no está en contacto directo con el acolchado protector sino con el acolchado de confort que es mucho más cómodo.

El sistema de retención se usa para mantener el casco en posición sobre la cabeza del usuario y puede comprender un dispositivo de regulación para regular el apriete del casco sobre la cabeza.

Los cascos para deporte son considerados por los usuarios como ropa deportiva y por esta razón la forma externa de estos cascos cambia bastante a menudo debido a la moda actual. En consecuencia, es necesario rediseñar periódicamente un casco deportivo. Rediseñar un casco implica que la arquitectura externa y, en consecuencia, la interna, cambian.

Actualmente el EPS es el material más usado para absorber la energía de un impacto y se usa para la mayor parte de los cascos. El rendimiento del EPS se ve reducido por las variaciones de temperatura y humedad. Por ejemplo, en temperaturas cálidas, el EPS se vuelve blando y en temperaturas frías, se vuelve duro y quebradizo. En consecuencia, el período de validez de un acolchado protector generalmente no supera los 5 años. Por esta razón, determinados fabricantes de cascos sugieren reemplazar el casco después de un período de tiempo predeterminado. Además, la dimensión y la forma generales de los cascos deportivos reales dependen estrictamente del grosor del acolchado protector. El rendimiento del casco solo se puede mejorar aumentando el grosor o cambiando la especificación del EPS.

En el estado de la técnica también se conocen cascos mejorados que sustituyen parte de la función de absorción de energía del EPS por otro tipo de estructuras absorbentes de impactos. Son un ejemplo en este sentido los cascos que incorporan almohadillas absorbentes de energía, como el que se distribuye con la marca Koroyd®. Este tipo de casco 100 comprende una carcasa exterior 104 hecha de PC, PE o ABS, bajo la cual se dispone una capa hecha de EPS 101. Debajo de la capa de EPS 101 están dispuestas una o más almohadillas absorbentes de energía 102, como se muestra en las figuras 1A y 1B, para formar el acolchado protector.

Koroyd® es una estructura absorbente de energía que consiste en celdas poliméricas cilindricas unidas entre sí a lo largo de sus lados para realizar una almohadilla absorbente de energía compacta y resistente, como describe la patente EP1694152B1.

En la técnica se conocen otras almohadillas absorbentes de energía similares, por ejemplo, las celdas de nido de abeja de la solicitud de patente EP3422887A1.

La capa de EPS de este tipo de casco comprende rebajes en donde están parcialmente alojadas almohadillas absorbentes de energía, como la denominada Koroyd®. A diferencia del casco deportivo tradicional en donde la función protectora la proporciona la capa de EPS, en este tipo de casco, los impactos son absorbidos tanto por la capa de EPS como por las almohadillas absorbentes de energía. Esta construcción ofrece a los diseñadores de cascos la oportunidad de alterar muchas más variables en el diseño del casco para optimizar aún más el rendimiento del casco.

La capa de EPS 101 de este tipo de casco tiene una forma muy compleja, como se muestra en las figuras 1, y comprende una gran cantidad de cavidades 106. Cada cavidad 106 tiene una forma predeterminada para admitir una almohadilla absorbente de energía 102 o para permitir el paso de aire. En las porciones de la capa de EPS 101 que no tienen cavidades 106, el grosor es mayor. Normalmente, en este tipo de cascos 100, las almohadillas absorbentes de energía 102 están contenidas casi en su totalidad en la capa de EPS 101.

Con referencia a la figura 1B, la capa de EPS 101 con estas cavidades 106 normalmente se realiza por moldeo. Para realizar estas cavidades internas 106, la porción positiva de molde 120 puede comprender decenas de insertos desmontables 130 que deben conectarse entre sí antes de ensamblar el molde y colocar las perlas de poliestireno en el molde. Lo mismo se aplica también a la porción negativa de molde 110, que se realiza con muchas otras piezas. Una vez que las perlas de poliestireno se expanden en el molde y la capa 101 se solidifica, la porción negativa de molde 110 se separa y se desmonta, mientras que la porción positiva de molde 120 debe desmontarse pieza por pieza para extraer el molde positivo 120 de la capa de EPS sin dañar esta última. Esta actividad es muy complicada y requiere mucho tiempo. Además, si los tamaños de casco son varios, por ejemplo pequeño/mediano/grande, los moldes son más de uno y la complejidad de fabricación aumenta. Ninguna de las soluciones conocidas resolvió el problema de proporcionar una alternativa a esta manera muy complicada de realizar la capa de EPS para este tipo de cascos deportivos.

Además, el grosor T3 del acolchado protector está comprendido en un intervalo predeterminado en los cascos deportivos, que normalmente puede variar entre 18 mm y 30 mm. Dado que la almohadilla absorbente de energía 102 normalmente tiene mejores prestaciones en términos de absorción de impactos de energía con respecto a la capa de EPS 101, se podrían obtener mejores prestaciones de absorción del casco aumentando el grosor T2 de la almohadilla absorbente de energía 102 en detrimento del grosor T1 de la capa de EPS 101. Por ejemplo, la almohadilla absorbente de energía 102 denominado Koroyd® tiene un comportamiento similar a un sólido después de una compresión del 85 % de su grosor, mientras que el EPS tiene un comportamiento similar a un sólido después de una compresión del 65 % de su grosor, en consecuencia un acolchado protector 105 fabricado íntegramente con material Koroyd® sería ideal, pero esta solución no es posible porque una almohadilla absorbente de energía 102 necesita estar contenida por una estructura que proporciona al casco el aspecto externo y permite la conexión de correas de retención. Además, debe garantizarse un grosor mínimo T1 de la capa de EPS para permitir que las perlas de poliestireno llenen completamente el molde antes de su expansión y para evitar la ruptura de la capa de EPS 101 durante la producción del casco. Adicionalmente, la forma externa del casco debe cambiarse a menudo para seguir la evolución de la moda. Esta es la razón por la que el EPS sigue siendo hoy en día la única solución asequible a todos los problemas mencionados anteriormente y el grosor promedio de la capa de EPS nunca es inferior a 10 mm en correspondencia con las almohadillas absorbentes de energía. En consecuencia, los cascos deportivos son menos efectivos de lo que podrían ser.

Adicionalmente, para mejorar la ventilación de los cascos deportivos, la capa de EPS 101 de los cascos conocidos en la técnica comprende aberturas pasantes 103, como se muestra en las figuras 1A y 1B. Estas aberturas 103 están realizadas para permitir que un flujo de aire transite a través del casco 100 y alcance la cabeza del usuario. Estas aberturas 103 representan un riesgo potencial para el usuario, ya que cualquier punta o elemento puntiagudo, por ejemplo, una rama de árbol, puede entrar en estas aberturas 103 y alcanzar la cabeza del usuario 107 sin obstáculos. Incluso en dichos cascos mejorados que comprenden almohadillas absorbentes de energía, esto sigue siendo un problema, porque estas almohadillas son resistentes al impacto con objetos que tienen superficies planas o curvas, pero son frágiles en caso de impacto con objetos afilados. Ningún casco conocido en la técnica, con o sin almohadillas absorbentes de energía, permite el tránsito de un flujo de aire suficiente para enfriar la cabeza del usuario sin disminuir la seguridad del usuario.

Además, si un casco comprende varias aberturas para facilitar el flujo de aire, la estructura del casco se vuelve frágil y necesita ser reforzada para evitar rupturas durante un impacto. Normalmente, para conseguir este refuerzo se aumenta la densidad del EPS o se co-moldea una jaula rodante o un marco con EPS, pero estas técnicas de refuerzo reducen el rendimiento de un casco en caso de impacto.

Además, estas aberturas 103 están concentradas en determinados puntos del casco, en consecuencia la cabeza del usuario normalmente no se enfría eficazmente de forma completa.

En el estado de la técnica están disponibles soluciones conocidas para mejorar el tránsito de aire a través de la carcasa y el acolchado protector, como la de la solicitud de patente EP3130243A1. En esta solución, la carcasa y el acolchado protector están hechos de una estructura reticular y la matriz en 3D de la porción de acolchado protector está concebida para absorber la energía de un impacto. En esta solución, debajo del acolchado protector reticular se dispone directamente el acolchado de confort y no están presentes otras estructuras absorbentes de energía adicionales. Por este motivo no se optimiza la absorción de energía de impactos. De acuerdo con esta solución, el aire puede fluir libremente al interior de la estructura reticular del casco. La carcasa y el acolchado protector de este casco están realizados íntegramente con el mismo material y este hecho crea problemas en términos de resistencia estructural del casco. Tener un casco hecho de diferentes materiales permite diferenciar la dureza y la resistencia física a impactos, temperatura, humedad, etc. En consecuencia, el casco del documento EP3130243A1, que está concebido para estar hecho íntegramente con el mismo material, corre el riesgo de ser demasiado blando o demasiado duro en determinadas condiciones de temperatura o humedad. Por ejemplo, en el intervalo de temperatura superior a 40 °C o inferior a 0°C este casco puede tener problemas en términos de resistencia mecánica, en consecuencia puede ser homologado en varios países. Si el material es demasiado duro, la carcasa protege eficazmente el acolchado protector, pero el acolchado protector reticular es demasiado duro para absorber eficazmente la energía de un impacto, y viceversa. Además, el documento EP3130243A1 divulga que una estructura reticular es suficiente para absorber todos los impactos, sin necesidad de ningún elemento o capa adicional absorbente de energía. Además de esto, los cascos diseñados íntegramente con estructuras reticulares actualmente solo pueden fabricarse a través de fabricación aditiva o impresión en 3D. Actualmente, estos procesos están limitados en términos de características mecánicas y rendimiento de las materias primas, debilidad mecánica entre cada capa unida del proceso de impresión en 3D, el tiempo que requiere imprimir y los altos costes asociados con el proceso de impresión en 3D. Además, un casco hecho íntegramente mediante fabricación aditiva corre el riesgo de ser inviable por la presencia de varias muescas, y su producción sería muy costosa.

Otros cascos están presentes en el estado de la técnica, pero ninguno de ellos resuelve de forma contemporánea todos los problemas siguientes con su arquitectura:

- permitir una ventilación eficaz y completa de la cabeza de un usuario que lleva puesto el casco;

- mejorar la absorción de impactos con respecto a los cascos que comprenden un acolchado protector de EPS o con respecto a los cascos hechos íntegramente mediante fabricación aditiva;

- facilitar la fabricación y el montaje del casco;

- reducir los costes de producción con respecto a los cascos hechos íntegramente mediante fabricación aditiva; - reducir la complejidad de fabricación con respecto a los cascos hechos íntegramente mediante fabricación aditiva;

- minimizar los elementos que constituyen el casco;

- mejorar la resistencia a la penetración de puntas o elementos puntiagudos.

Los cascos conocidos en la técnica favorecen una o dos de las ventajas mencionadas anteriormente pero nunca todas ellas.

RESUMEN

Dichos inconvenientes del estado de la técnica se solucionan ahora mediante un casco para actividades deportivas que incluye una estructura reticular conformada para alojar una parte de la cabeza de un usuario y que comprende porciones vacías y llenas dispuestas de modo que una red continua de canales de aire interconectados discurra a través de la estructura reticular. El casco comprende además al menos una almohadilla absorbente de energía permeable al aire y la estructura reticular comprende en su lado interior al menos un bolsillo permeable al aire y conformado para alojar al menos una almohadilla absorbente de energía permeable.

En particular, el casco puede comprender una carcasa exterior conectada a las porciones llenas de la estructura reticular. Preferentemente, la carcasa exterior está conectada monolíticamente a las porciones llenas de la estructura reticular. La carcasa exterior está, preferentemente, configurada para cubrir al menos en parte la estructura reticular. La carcasa exterior es, preferentemente, al menos en parte permeable al aire y, más preferentemente, dicha carcasa exterior es una rejilla bidimensional.

Además, el casco puede comprender una capa interior conectada a las porciones llenas de la estructura reticular. Preferentemente, la capa interior está conectada monolíticamente a las porciones llenas de la estructura reticular. La capa interior está dispuesta entre la estructura reticular y la al menos una almohadilla absorbente de energía permeable. Preferentemente, dicha capa interior es, al menos en parte, permeable al aire y, más preferentemente, la capa interior es una rejilla bidimensional.

La estructura reticular comprende una celda unitaria que se repite a lo largo de ejes principales del espacio para crear dicha estructura reticular. Dichos ejes principales son ortogonales entre sí, y preferentemente son dos o tres del eje X, el eje Y, el eje Z.

Preferentemente, el volumen de dicha celda unitaria aumenta mientras se mueve radialmente desde el interior hacia el exterior de la estructura reticular. Más preferentemente, dicho volumen aumenta a lo largo de todos los ejes principales del espacio, por tanto a lo largo de los ejes X, Y, Z.

En particular, el al menos un bolsillo comprende una base y al menos una pared lateral, preferentemente dicha base y/o dicha pared lateral son permeables al aire.

Cada almohadilla absorbente de energía permeable comprende una pluralidad de celdas y las celdas adyacentes están interconectadas entre sí en una porción de sus superficies laterales para formar una disposición matricial de celdas absorbentes de energía, preferentemente dichas celdas adyacentes unidas entre sí, preferentemente soldadas térmicamente, pegadas o conectadas por un adhesivo. Las celdas están orientadas de modo que sus ejes longitudinales estén orientados de forma sustancialmente radial con respecto a un centro geométrico del casco. En particular, la pluralidad de celdas tienen forma de tubo, forma de nido de abeja, forma de nido de abeja no hexagonal, o forman una espuma de celda abierta.

La almohadilla absorbente de energía tiene un lado interior curvo, un lado exterior curvo y un grosor casi constante entre dichos lados interior y exterior.

El casco también puede comprender una capa intermedia entre dicha estructura reticular y al menos una almohadilla absorbente de energía, dicha capa intermedia es una capa de baja fricción.

Preferentemente, el casco puede comprender, además, una capa de EPS o EPP dispuesta debajo de la estructura reticular y al lado o parcialmente sobre la al menos una almohadilla absorbente de energía para mantener la al menos una almohadilla absorbente de energía en el respectivo al menos un bolsillo.

La estructura reticular del casco puede obtenerse mediante fabricación aditiva, mientras que la al menos una almohadilla absorbente de energía puede formarse mediante termoformado. Si la almohadilla absorbente de energía está hecha con material auxético, no se requiere termoformado en nido de abeja.

El casco puede comprender al menos una abertura de ventilación ciega empotrada hacia el interior con respecto a la carcasa exterior, y esta al menos una abertura de ventilación ciega puede ser permeable al aire.

Otro objeto de la presente invención es el de proporcionar un método de fabricación de casco que comprende las etapas de proporcionar una estructura reticular conformada para recibir una parte de la cabeza de un usuario y que comprende al menos un bolsillo interior; e insertar al menos una almohadilla absorbente de energía que sea permeable al aire en dicho al menos un bolsillo. Este método puede comprender la subetapa preliminar de realizar mediante fabricación aditiva dicha estructura reticular que comprende al menos un bolsillo. Este método también puede comprender la etapa de unir superficies laterales de celdas adyacentes de almohadilla absorbente de energía para formar un panel en nido de abeja, y la etapa de termoformar en un molde curvo el panel en nido de abeja para darle una forma curva que encaje con la de dicho bolsillo.

Otros inconvenientes se resuelven mediante las características técnicas y los detalles proporcionados en las reivindicaciones dependientes de la presente invención.

Estas y otras ventajas se entenderán mejor gracias a la siguiente descripción de diferentes realizaciones de dicha invención dadas como ejemplos no limitantes de la misma, haciendo referencia a los dibujos adjuntos.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

En los dibujos:

la figura 1A muestra una vista esquemática de un casco conocido en sección;

la figura 1B muestra una vista en despiece ordenado de las piezas de molde requeridas para moldear un casco de EPS conocido en la técnica;

la figura 2 muestra una vista lateral de un casco de acuerdo con una primera realización de la presente invención;

la figura 3 muestra una vista isométrica de un casco de acuerdo con una segunda realización de la presente invención;

la figura 4 muestra una vista en despiece ordenado de un casco de acuerdo con la tercera realización de la presente invención;

la figura 5 muestra una sección transversal de un casco de acuerdo con una cuarta realización de la presente invención;

la figura 6 muestra una sección transversal de un casco de acuerdo con una quinta realización de la presente invención;

las figuras 7A, 7B y 7C muestran diferentes arquitecturas internas de la estructura reticular de la presente invención;

la figura 7D muestra un detalle de una pieza de una estructura reticular de clasificación funcional de acuerdo con una realización particular de la presente invención;

la figura 8A muestra un casco de acuerdo con una sexta realización de la presente invención;

las figuras 8B y 8C muestran disposiciones alternativas de los elementos que constituyen el casco de la figura 8A.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

La siguiente descripción de una o más realizaciones de la invención se refiere a los dibujos adjuntos. Los mismos números de referencia indican partes iguales o similares. El objeto de la protección está definido por las reivindicaciones adjuntas. Los detalles técnicos, las estructuras o las características de las soluciones que se describen a continuación se pueden combinar entre sí de cualquier manera adecuada.

Con referencia a la figura 2, se ilustra una vista lateral de un casco para actividades deportivas de acuerdo con una primera realización de la presente invención. El casco comprende una estructura reticular 11 formada por una rejilla tridimensional de porciones llenas 13, también denominadas varillas o vigas, y porciones vacías 14. Dicha estructura reticular 11 también comprende nervaduras 15 conectadas monolíticamente a dicha rejilla tridimensional de varillas 13. Las porciones vacías 14 están interconectadas entre sí para crear una red de espacios vacíos en los que puede fluir el aire. Las porciones llenas 13 se organizan y distribuyen de acuerdo con una ley de distribución predeterminada. En la realización de la figura 2, las porciones llenas 13 de la estructura reticular son de tipo estocástico. La estructura reticular 11 contribuye al aspecto externo del casco 10.

La estructura reticular 11 también incorpora al menos dos placas (no mostradas) dispuestas en lados laterales opuestos del casco 10, en donde se conectan las correas 22 del sistema de retención. Estas placas están conectadas monolíticamente a las porciones llenas de la estructura reticular 11 para descargar la fuerza aplicada por las correas 22 sobre todo el esqueleto de la estructura reticular 11. Esta conexión de las correas 22 permite garantizar una gran resistencia del sistema de retención a pesar del muy bajo peso total del casco 10. Las correas 22 conectadas a las placas de la estructura reticular 11 son de tipo clásico, bien conocidas en la técnica por el experto en la materia.

La estructura reticular 11 de este casco 10 está cubierta por una carcasa exterior 17 que cubre la parte superior de la estructura reticular 11 como se representa en la figura 2. Esta carcasa externa 17 está monolíticamente conectada a las porciones llenas 13 de la estructura reticular 11. En otra realización (no representada), la carcasa 17 está conectada a la estructura reticular mediante pegamento, conexiones mecánicas o cualquier otro medio de conexión. La carcasa exterior 17 cubre también una parte de la porción frontal del casco 10 y comprende una visera 27. La carcasa exterior 17 protege de impactos más fuertes, en particular con elementos afilados. Esta carcasa exterior 17 comprende algunas aberturas de ventilación 12 para la admisión de aire. A través de estas aberturas de ventilación 12 es visible la almohadilla absorbente de energía permeable 16. El aire es capaz de cruzar la carcasa exterior 17, la almohadilla absorbente de energía 16 y, en consecuencia, alcanzar la cabeza del usuario. Las aberturas de ventilación 12 de la carcasa exterior 17 se alargan en la estructura reticular 11 hasta el bolsillo 19 (no visible en la figura 2). La estructura reticular 11 de la figura 2 también comprende aberturas de ventilación adicionales 12' dispuestas externas con respecto a la carcasa exterior 17. Estas aberturas de ventilación 12' atraviesan la estructura reticular 11 desde su lado exterior hacia su lado interior a lo largo de su grosor.

Internamente a la estructura reticular 11 de la figura 2 está dispuesta una única almohadilla absorbente de energía 16. El lado externo de esta almohadilla 16 tiene sustancialmente forma de media esfera. Esta almohadilla absorbente de energía 16 es del tipo permeable, por lo que permite el tránsito de aire a través de su grosor. Como se describe mejor a continuación, el aire puede transitar a través de la almohadilla absorbente de energía 16 porque una pluralidad de celdas 28 que constituyen la almohadilla 16 permiten el tránsito de aire a su través. La estructura reticular 11, que normalmente tiene una pluralidad de pequeñas cavidades creadas por dichas porciones vacías, también comprende un gran bolsillo adicional 19 (no visible en la figura 2) que está conformado para admitir la almohadilla absorbente de energía 16. El lado externo de esta almohadilla 16 coincide con la parte inferior del bolsillo 19 realizado en la estructura reticular 11. Además, se evitan amplios movimientos laterales de la almohadilla 16 porque los lados laterales del bolsillo 19 están conformados para crear un recorrido final para los movimientos laterales de la almohadilla 16. Esta almohadilla absorbente de energía 16 está provista para absorber la mayor parte de la energía creada durante un impacto del casco 10 con un objeto externo, minimizando las lesiones del usuario del casco.

La estructura reticular así concebida tiene un gran atractivo en cuanto a su aspecto externo y es extremadamente ligera en términos de peso, mejorando su comodidad percibida.

Ahora se hace referencia a la figura 3, en donde se representa una segunda realización del casco de acuerdo con la presente invención. Esta realización es similar a la anterior. La estructura reticular 1 de la figura 3 comprende una celda unitaria que es del tipo Kagome en 3D, como se representa mejor en la figura 7C. Como alternativa, la estructura reticular 11 podría tener disposiciones estructurales piramidales o tetraédricas, como se representa en las figuras 7B y 7A, respectivamente. Se puede usar otra disposición de las varillas de la estructura reticular 11, en particular se prefieren las estructuras reticulares en donde las porciones llenas se doblan si la estructura reticular 11 se comprime a lo largo de una dirección radial. El término radial significa una dirección orientada desde el centro del casco hacia afuera, más específicamente, el término dirección radial significa una dirección normal a la superficie interior de la estructura reticular, que coincide sustancialmente con la superficie exterior de la almohadilla absorbente de energía. Una estructura cúbica centrada en el cuerpo es una alternativa válida a una estructura reticular Kagome en 3D porque ambas tienen todas las varillas dispuestas en diagonal. Todas las varillas de estas dos estructuras convergen hacia el centro de una forma cúbica ideal que contiene una especie de estrella de varillas que representa la celda unitaria de la estructura reticular 11. De acuerdo con la presente invención, el término celda unitaria significa la unidad repetitiva más pequeña de la estructura reticular 11, por tanto, el motivo repetitivo más pequeño. Este motivo/unidad se repite a lo largo de ejes principales, por tanto, ejes cartesianos, para realizar la estructura reticular 11. En este tipo de celda unitaria, las porciones llenas (varillas) 13 están más expuestas a la flexión y menos a la compresión, aumentando la capacidad de la estructura reticular 11 para absorber impactos. Las estructuras reticulares dominadas por flexión son preferentes porque exhiben una meseta de tensión plana en su curva de tensión-deformación, lo cual es preferente para la absorción de energía de impactos. Cuando se distribuye una carga de impacto sobre la estructura reticular 11, en las porciones llenas 13 se producen deformaciones plásticas microestructurales del material constituyente, que permiten absorber la energía del impacto.

Preferentemente, dicha estructura reticular 11 de la figura 3 termina externamente con una carcasa exterior 17, que es permeable al aire gracias a las grandes aberturas de ventilación 12. A través de estas aberturas de ventilación 12 es visible la almohadilla absorbente de energía 16 que está dispuesta internamente y debajo de la estructura reticular 11. Específicamente, la almohadilla absorbente de energía 16 está dispuesta en un bolsillo 19 (no perceptible en la figura 3) de la estructura reticular 11, como se describe en detalle cuando se hace referencia a las figuras 4 y 5.

Preferentemente, dicha estructura reticular 11 de la figura 3 termina internamente con una capa interior continua 18, que está configurada para ser permeable al aire. La capa interior 18 actúa como una carcasa interior. La capa interior 18 es continua y tiene algunos orificios que permiten el tránsito de aire. Determinados orificios de la capa interior 18 tienen sustancialmente la misma dimensión que las aberturas de ventilación 12, mientras que otros orificios son más pequeños y permiten el tránsito de aire hacia la cabeza del usuario donde las aberturas de ventilación 12 no están presentes, lo que permite una distribución más uniforme del aire sobre toda la cabeza del usuario. Esta capa interior 18 está conectada monolíticamente con la estructura reticular 11 de modo que los extremos más interiores de las varillas 13 estén conectados indisolublemente a la capa interior 18. La superficie interior de la capa interior 18 también está configurada para coincidir con la almohadilla absorbente de energía 16. De esta manera, la estructura reticular 11 aparece como un sándwich de tres capas: una carcasa exterior 17, la rejilla en 3D de la estructura reticular 11 y la capa interior 18, como se muestra en las figuras 7A-7C. Esta disposición permite absorber una mayor cantidad de energía con respecto a otras estructuras reticulares en 3D o almohadillas de EPS.

En el casco de la figura 3, algunas aberturas de ventilación son ciegas para formar una cavidad 12", por lo que la capa interior 18 en correspondencia con estas aberturas de ventilación no está completamente abierta. El aire pasa así a través de las aberturas de ventilación de la carcasa exterior 17, choca con la capa interior 18 y se desvía lateralmente en la estructura reticular 11. De esta manera, la presión del aire aumenta y el aire acelera hacia la estructura reticular 11, lo que permite una distribución más eficiente del aire en toda la estructura reticular 11. Actualmente, cualquier elemento afilado o puntiagudo que golpee el casco en correspondencia con estas aberturas de ventilación, no puede penetrar hasta la cabeza del usuario, porque es bloqueado por la capa interior 18.

Como en la realización anterior, la almohadilla absorbente de energía 16 consiste en una pluralidad de celdas tubulares 28 unidas entre sí a lo largo de sus lados para crear una almohadilla curvada que es permeable al aire a lo largo de la dirección de su grosor.

Preferentemente, el casco 10 de la figura 3 también comprende una carcasa exterior 17 que cubre en parte la estructura reticular 11. Esta capa exterior 17 está conectada directa y monolíticamente a la cara externa de la estructura reticular 11. De esta manera, los impactos recibidos por la carcasa 17 se distribuyen en una amplia porción de la estructura reticular 11 y la energía de los impactos se disipa lo mejor posible. Dado que la estructura reticular 11 está hecha de celdas unitarias que tienen varillas 28 inclinadas en dirección vertical, horizontal y diagonal, al menos un grupo de varillas 28 está siempre dispuesto de la mejor manera para absorber, por flexión, el impacto recibido en la carcasa 17. De esta forma la energía se distribuye siempre con eficacia. La carcasa exterior 17 está dispuesta, preferentemente, en la región de la estructura reticular 11 en donde el cráneo es más frágil, por tanto en correspondencia con las regiones frontal, parietal y occipital del cráneo. La carcasa exterior 17 comprende uno o más orificios o aberturas de ventilación para permitir el tránsito de aire.

La realización que se muestra en la figura 4 es exactamente igual a la de la figura 3, con la única diferencia de que la carcasa exterior 17, la capa interior 18 y la estructura reticular 11 están separadas entre sí. El casco 10 se realiza, por tanto, intercalando la estructura reticular 11 entre la carcasa exterior 17 y la capa interior 18. La almohadilla absorbente de energía 16 se dispone a continuación en este sándwich para completar el casco. En esta realización, todas las aberturas de ventilación 12 pasan a través de la carcasa exterior 17, la estructura reticular 11 y la capa interior 18. En consecuencia, ninguna abertura de ventilación 12 es ciega. La carcasa exterior 17 y la capa interior 18 están conectadas a la estructura reticular 11 mediante un adhesivo, pegamento u otro medio de conexión equivalente.

Una realización adicional se muestra en la figura 5. Esta realización es similar a las realizaciones anteriores de las figuras 3 o 4. En esta realización, la estructura reticular 11 termina internamente con una superficie reticular lisa y curva que consiste en una rejilla bidimensional 26, como se muestra en la imagen detallada de la figura 5. Esta rejilla en 2D interior 26 está conectada monolíticamente al cuerpo principal de la estructura reticular 11 y casi cada intersección de la rejilla en 2D 26 está conectada a los extremos más internos de una de las varillas 28. Esta rejilla en 2D interior 26 es una superficie plana y curva formada para que coincida con la cara externa de la almohadilla absorbente de energía 16. De esta manera, la carga de cualquier impacto recibido por la estructura reticular 11 se distribuye eficientemente en la almohadilla absorbente de energía 16 para maximizar el efecto de absorción de energía y reducir los riesgos para la cabeza del usuario. La rejilla en 2D interior 26 de la estructura reticular coincide con el lado exterior de la almohadilla absorbente de energía 16.

En la realización de la figura 5, la estructura reticular 11 está cubierta externamente por una carcasa exterior 7 como se describió en la realización anterior.

Los extremos más exteriores de las varillas 13 de la estructura reticular 11 están conectados monolíticamente a una rejilla bidimensional exterior 25, como se muestra en la imagen detallada de la figura 5, que es lisa y curva. La carcasa 17 está dispuesta sobre la rejilla en 2D exterior 25 como se muestra en la figura 5. Una parte de la cuadrícula en 2D exterior 25 no está cubierta por la carcasa 17 y permanece visible desde el exterior. Gracias a esta rejilla en 2D exterior 25, la carga de un impacto se distribuye eficientemente a través de una amplia porción de la estructura reticular 11. La estructura reticular 11 distribuye a continuación la carga de impacto a través de sus porciones llenas 13 y en la rejilla bidimensional interior 26. Dichas rejillas bidimensionales exterior e interior 25, 26 representan, respectivamente, las superficies exterior e interior de la estructura reticular 11. Preferentemente, el casco 10 comprende una carcasa exterior 17 si la estructura reticular 11 está hecha de un material elastomérico. Una estructura reticular 11 hecha de un material elastomérico es preferente en los cascos para monopatinaje, porque es capaz de absorber eficientemente impactos múltiples y repetitivos. En este caso, la carcasa 17 está hecha, preferentemente, de material no elastomérico y está conectada a la rejilla en 2D exterior 25 de la estructura reticular 11, con pegamento, conexión mecánica o cualquier otro medio de conexión similar.

La estructura reticular 11 comprende en su lado interior uno o más bolsillos 19 para alojar una o más almohadillas absorbentes de energía 16. La única almohadilla absorbente de energía 16 de la figura 5 es independiente con respecto a la estructura reticular 11 y, en consecuencia, puede moverse ligeramente con respecto a la estructura reticular 11. Cuando se dispone el bolsillo 19, el grosor de la estructura reticular 11 se reduce con respecto a las porciones en donde no está dispuesta la almohadilla absorbente de energía 16. En estas porciones de la estructura reticular 11 en donde se reduce el grosor, la estructura reticular 11 no es débil ni frágil porque la rejilla tridimensional de la estructura reticular 11 es más flexible y menos frágil que el EPS. El grosor promedio de la estructura reticular 11 en correspondencia con estos bolsillos es de aproximadamente 10 mm, preferentemente de 8 o 9 mm. De esta forma, se puede emplear una almohadilla absorbente de energía 16 más gruesa y se pueden obtener mejores resultados en términos de absorción de energía de impactos.

El bolsillo 19 de la estructura reticular 11 comprende una base y al menos una pared lateral, esta base y/o la pared lateral son permeables al aire para permitir el tránsito de aire desde la estructura reticular 11 hacia la almohadilla absorbente de energía 16. Preferentemente, los bolsillos 19 de la estructura reticular 11, en donde están dispuestas almohadillas de absorción de energía 16, pueden estar conformados para sujetar dichas almohadillas 16 para mantenerlas en el bolsillo 19 sin ningún medio de conexión adicional. En particular, la al menos una pared lateral está configurada para evitar que la almohadilla absorbente de energía 16 se salga. Este efecto se obtiene porque el tamaño del borde más interno del bolsillo 19, por tanto, la abertura, es menor que el tamaño de la superficie más exterior de la almohadilla absorbente de energía 16, por tanto, la parte inferior del bolsillo 19.

Preferentemente, como se muestra en la figura 5, entre la estructura reticular 11 y la almohadilla absorbente de energía 16 se dispone una capa de baja fricción 31. La capa de baja fricción 31 tiene en el lado interior y/o exterior un material que define un bajo coeficiente de fricción, preferentemente un coeficiente de fricción estática inferior a 0,5. Esta capa de baja fricción 31 está dispuesta en la parte inferior de dichos bolsillos 19 y está enfrentada a la almohadilla absorbente de energía 19. La capa de baja fricción 31 está hecha de un material de baja fricción como PTFE, policarbonato o nailon. Esta capa 31 permite un movimiento relativo entre la estructura reticular 11 y la almohadilla absorbente de energía 16, lo que permite reducir las lesiones en la masa cerebral del usuario en caso de impacto. El bolsillo 19 está sobredimensionado con respecto a la almohadilla absorbente de energía 16, de modo que se proporciona un espacio lateral de unos pocos milímetros entre ellos. De esta forma, la almohadilla absorbente de energía 16 es capaz de deslizarse sobre la estructura reticular 11 reduciendo el riesgo de daños en la masa cerebral. Cuando la estructura reticular 11 está hecha de un polímero elastomérico, preferentemente elastómero termoplástico, la propia estructura reticular 11 permite movimientos laterales de la cabeza del usuario, contribuyendo a la reducción de lesiones en la masa cerebral.

Además, las estructuras reticulares 11 pueden tener aberturas pasantes que permiten que un gran volumen de aire atraviese la estructura reticular 11 y alcance la almohadilla absorbente de energía 16. Estas aberturas pasantes, visibles en la figura 5, contribuyen a formar las aberturas de ventilación 12 de la carcasa 17.

Como alternativa, como se muestra en las figuras 3 y 5, algunas aberturas son ciegas y su superficie lateral y/o sus fondos son macizos para formar una abertura de ventilación ciega 12". La parte inferior de la abertura de ventilación ciega 12" puede perforarse, como se muestra en la figura 5, para permitir el tránsito de aire a través de estos orificios. Como alternativa, la parte inferior de la abertura de ventilación ciega puede ser continua y las superficies laterales de estas aberturas de ventilación ciegas están perforadas para permitir la entrada de aire a la estructura reticular 11, como se muestra en la figura 3. De esta forma, una vez que el aire ha entrado en la estructura reticular 11, es capaz de fluir en el resto de la estructura reticular 11, ventilando toda la cabeza del usuario. Como se muestra en la figura 5, estas aberturas de ventilación ciegas 12" tienen una forma que dirige el aire hacia estos orificios de las superficies inferiores o laterales de la abertura de ventilación ciega 12". Preferentemente, la abertura de ventilación ciega 12" es convergente moviéndose desde la carcasa 17 hacia la almohadilla absorbente de energía 16. De esta forma, el aire en la abertura de ventilación ciega 12" es forzado a entrar en estos orificios y se genera un efecto Venturi que aumenta la velocidad del flujo de aire a través de la estructura reticular 11, mejorando el efecto de ventilación. El aire generado por el movimiento progresivo del usuario se concentra en estas cavidades gracias a la forma de las propias aberturas de ventilación ciegas de 12'' y después es forzado a pasar a través de dichos pequeños orificios. De esta forma, el flujo de aire se acelera y puede distribuirse con mayor precisión a través de la estructura reticular sobre toda la cabeza del usuario. Además, de esta forma la almohadilla absorbente de energía 16 no queda directamente expuesta a impactos externos con una punta o un elemento puntiagudo. La parte inferior de estas aberturas de ventilación ciegas 12" funciona como un escudo que protege la almohadilla absorbente de energía 16. Estas aberturas de ventilación /cavidades ciegas 12'' están dispuestas en la parte frontal y/o en la parte trasera del casco 10 para permitir el tránsito de aire cuando el usuario avanza.

La realización de la figura 6 es exactamente igual a la de la figura 5 excepto por la disposición interna de la estructura reticular 11. En particular, las varillas no siguen la forma de la almohadilla absorbente de energía 16 como en la realización anterior, sino que están todas dispuestas de acuerdo con la misma lógica. En particular, la estructura reticular 11 es una estructura organizada compuesta por celdas unitarias que tienen todas el mismo motivo en 3D y la misma dimensión. Estas celdas unitarias se repiten a lo largo de los tres ejes principales del espacio para crear la estructura reticular 11. Cada celda unitaria puede verse como una unidad cúbica que contiene un cuerpo reticular tridimensional específico. En la realización de la figura 6, las celdas unitarias se colocan una al lado de la otra de acuerdo con las direcciones vertical y horizontal. Todas las demás características de esta realización ya se han descrito en la anterior. La celda unitaria puede ser de uno de los siguientes tipos: cúbica centrada en las caras de diamante (DFCC), hexagonal de diamante (DHEX), cúbica centrada en el cuerpo (BCC), cúbica centrada en las caras (FCC). Como alternativa, la estructura reticular 11 puede estar hecha de una estructura sin varillas ni vigas. Por ejemplo, la estructura reticular 11 se puede organizar con una estructura de nido de abeja, una estructura de nido de abeja de pared reticular u otras estructuras prismáticas/columnares complejas y porosas, tales como giroides o estructuras de tipo origami. Incluso en estos casos, la estructura reticular se organiza de acuerdo con una celda unitaria elemental común que se repite en el espacio.

Variando la disposición interna de las porciones llenas 13 en la estructura reticular 11 se puede obtener una clasificación funcional de esta estructura celular. En particular, variando el tamaño de la celda unitaria de la estructura reticular 11 se puede lograr una variación del comportamiento de la propia estructura reticular 11. Variando la dimensión de la celda unitaria, varía la densidad de las porciones llenas 13 en la estructura reticular 11. En particular, si el volumen de dicha celda unitaria aumenta moviéndose radialmente desde el interior hacia el exterior de la estructura reticular 11, como se muestra en la figura 7D, la absorción de energía de un impacto de carga se mejora significativamente y la energía transmitida a la cabeza del usuario se reduce particularmente. Las celdas unitarias exteriores y más grandes se repliegan primero y gradualmente se densifican una sobre la otra transmitiendo la carga a las celdas unitarias inferiores y más pequeñas. Esta reacción dinámica de repliegue y densificación de la estructura reticular 11 continúa con las capas subyacentes de celdas unitarias. De esta manera, la carga de impacto se absorbe de manera más eficiente. Incluso la estructura reticular 11 de la figura 5 muestra este tipo de disposición, con la única diferencia de que las celdas unitarias crecen lateralmente pero no en la dirección de la altura. En la realización de la figura 7d , el volumen de la celda unitaria aumenta en todas las dimensiones de las celdas unitarias, por tanto a lo largo de la altura, la anchura y la profundidad. Esto significa que más celdas unitarias externas identifican cubos que tienen mayor altura, anchura y profundidad que las de celdas unitarias más interiores.

La almohadilla absorbente de energía 16 tiene una estructura que permite el tránsito del flujo de aire a su través. Como se muestra en las figuras 2-7, la almohadilla absorbente de energía 16 se puede configurar como la de la patente EP1694152B1, en lo que respecta a la disposición de las celdas y la construcción de la almohadilla absorbente de energía. En este tipo de almohadilla absorbente de energía 16, el flujo de aire procedente de la estructura reticular 11 fluye a través de las celdas cilíndricas 28 de la almohadilla absorbente de energía 16 y alcanza la cabeza del usuario. Lo mismo se aplica si las celdas 28 de la almohadilla absorbente de energía 16 están estructuradas como tubos que tienen una base hexagonal o no hexagonal (no se muestra). El flujo de aire pasa a través de los tubos desde sus bordes más exteriores hacia sus bordes más interiores. Si la almohadilla absorbente de energía 16 está formada por una espuma de celda abierta (no mostrada), la mayor parte de las celdas están conectadas entre sí para realizar una red de canales de aire interconectados, y el aire puede atravesar la almohadilla a lo largo de su grosor. En todos estos casos, la almohadilla absorbente de energía 16, además de proporcionar una función de absorción de energía, permite el tránsito de aire contribuyendo a una ventilación más eficiente de toda la cabeza del usuario. Como se ha explicado, la almohadilla absorbente de energía 16 es permeable porque permite el tránsito de aire a su través. En los cascos tradicionales y en dichos cascos mejorados el aire puede alcanzar la cabeza del usuario únicamente donde la capa de EPS está perforada. En el presente casco, el aire pasa a través de algunos de los siguientes elementos permeables para llegar a toda la cabeza del usuario: estructura reticular 11, almohadilla absorbente de energía 16, carcasa exterior 17, rejilla en 2D exterior 25, capa interior 18, rejilla en 2D interior 26, aberturas de ventilación 12, 12' o aberturas/cavidades 12".

El material de la estructura reticular 11 es, preferentemente, un polímero elastomérico, por ejemplo, un poliuretano termoplástico (TPU) cuando es necesario absorber múltiples impactos, como en el caso de un casco de monopatinaje. Dado que el TPU es reversible, el casco mantiene su forma y comportamiento incluso después de un impacto. El material de la estructura reticular 11 es, preferentemente, un polímero no elastomérico, por ejemplo poliamida (PA) cuando se necesita absorber una mayor cantidad de energía, como en los cascos de bicicleta. En este caso, las porciones llenas 13 sufren una deformación plástica absorbiendo una gran cantidad de energía. En este caso, la estructura reticular 11 implicada en el impacto queda irreversiblemente sacrificada.

De acuerdo con una cualquiera de las realizaciones anteriores, las funciones protectoras del casco 10 están diferenciadas para cada capa. La estructura reticular 11 está configurada para absorber impactos que proceden de casi cualquier dirección por medio de su red en 3D de porciones llenas (varillas) 13 y para distribuir la carga de impacto en la superficie externa de la almohadilla absorbente de energía 16. La fuerza del impacto tiende a comprimir la almohadilla absorbente de energía 16 contra la cabeza del usuario. Dado que la almohadilla absorbente de energía 16 está estructurada para maximizar su propiedad de absorción de energía si sus celdas 28 se comprimen de acuerdo con sus ejes longitudinales, se maximiza así el efecto de protección.

Aparte de la disposición interna, la estructura reticular 11 y la almohadilla absorbente de energía 16 también son diferentes en términos de los materiales empleados, para optimizar las propiedades mecánicas del casco. Las celdas 28 de la almohadilla absorbente de energía 16 están hechas de policarbonato, poliéster o polipropileno y absorben la carga de compresión por deformación plástica. En una realización particular, la almohadilla absorbente de energía 16 puede incluir un nido de abeja hecho de papel o aluminio. La estructura reticular 11 está hecha de poliamida o material elastomérico para distribuir eficientemente la carga de impacto en un área más amplia de la almohadilla absorbente de energía 16.

Como se muestra en las figuras 2-7, la almohadilla absorbente de energía 16 comprende una pluralidad de celdas tubulares cortas 28 conectadas entre sí a lo largo de sus lados para formar un panel en nido de abeja. Inicialmente, el panel en nido de abeja es plano y todos los ejes longitudinales de estas celdas 28 son paralelos entre sí. Posteriormente, el panel se termoforma sobre una superficie curva como una falsa cabeza estándar, para doblar el panel y formar la almohadilla absorbente de energía 16 que tiene una forma curva. Después de la actividad de flexión del panel, los ejes de las celdas se orientan de acuerdo con una dirección radial y ya no son paralelos entre sí. Como alternativa, el panel en nido de abeja puede ser auxético para adaptarse más fácilmente a una falsa cabeza sin ningún termoformado. Gracias a su doble curvatura, una geometría auxética se contrae en el plano cuando se somete a compresión fuera del plano, proporcionando una especie de refuerzo local inherente. Estas celdas 28 están orientadas de forma sustancialmente radial con respecto a un centro geométrico del espacio interior vacío del casco 10 configurado para recibir la cabeza del usuario. Esta orientación de las celdas 28 permite absorber eficientemente el impacto que llega radialmente sobre la superficie externa de la almohadilla 16. Como ya se explicó, la carga del impacto se distribuye en la estructura reticular 11 y es distribuida, casi uniformemente, por la estructura reticular 11 en un área amplia de la superficie externa de la almohadilla absorbente de energía 16. La almohadilla absorbente de energía 16 recibe así la energía del impacto de acuerdo con direcciones normales a su superficie externa y, en consecuencia, las celdas tienden a comprimirse de acuerdo con sus ejes longitudinales. De esta forma, las celdas comprimidas tenderían a doblarse lateralmente, pero al estar conectadas entre sí, la única deformación admitida para ellas es aplastamiento, replegándose a lo largo de sus ejes longitudinales. De esta forma se obtiene una máxima absorción de energía. En el casco mejorado citado en el capítulo de antecedentes de la técnica, este efecto no se puede lograr porque la capa de EPS no es capaz de distribuir la energía en la almohadilla absorbente de energía. La capa de EPS simplemente se repliega absorbiendo energía y distribuye la carga solo en la superficie mínima de la almohadilla absorbente de energía.

El panel a partir del cual se realiza la almohadilla tiene un grosor constante, en consecuencia también la almohadilla 16 tiene un grosor constante entre sus lados interior y exterior. Esta característica permite una mejor disposición en el bolsillo de la estructura reticular 11.

El panel en nido de abeja se obtiene uniendo las superficies laterales de celdas adyacentes 28 entre sí. La unión se realiza calentando las células hasta que se fusionan o pegándolas o soldándolas. Posteriormente, el panel se dobla mediante termoformado para obtener la almohadilla absorbente de energía 16 de forma curva.

La estructura reticular 11 se fabrica mediante fabricación aditiva, también conocida como impresión en 3D. Preferentemente, la estructura reticular 11 se fabrica mediante tecnologías de fabricación capa por capa. La estructura reticular 11 no es enteramente reticular y, aparte de las varillas 13, puede incluir otras porciones que son llenas, como la carcasa o las placas para conectar las correas de retención. Además, las rejillas bidimensionales internas y/o externas 25, 26 pueden imprimirse en 3D junto con la estructura reticular 11, para que sean monolíticas y de una sola pieza. Otros elementos del casco, como la carcasa 17, las nervaduras 15 o las placas, pueden imprimirse en 3D junto con la estructura reticular 11, con el fin de proporcionar una resistencia estructural mejorada a todo el artículo. Como alternativa, la carcasa 17 está conectada a la estructura reticular 11 por medio de pegamento o a través de una conexión de encaje a presión. Preferentemente, la estructura reticular 11, junto con sus bolsillos 19 y aberturas de ventilación ciegas 12", se realiza mediante tecnología de sinterización láser selectiva o estereolitografía que se usan actualmente para crear estructuras celulares extremadamente ligeras, intrincadas y de alta resolución. También los bolsillos 19 de la estructura reticular se realizan mediante fabricación aditiva junto con el resto de la estructura reticular 11. Si esta almohadilla protectora estuviera hecha de EPS, estos bolsillos serían muescas internas en un casco casi en forma de cúpula. Este tipo de muescas son muy complicadas de realizar con moldeo, y el moldeador debe ser extremadamente competente para evitar daños a la estructura de EPS. Mediante la fabricación aditiva se solucionan todos estos problemas.

Como se muestra en la figura 7C, la estructura reticular 11 realizada por fabricación aditiva tiene una forma global curva. Internamente, la estructura reticular 11 comprende porciones llenas conformadas como varillas 13, que están orientadas en varias direcciones del espacio. La estructura reticular 11 comprende una pluralidad de varillas 13 orientadas radialmente, por tanto normales a las rejillas bidimensionales interior y exterior 25, 26. Varillas oblicuas 13 se ramifican lateralmente desde las varillas radiales 13 hacia otras varillas radiales. De esta manera, se realiza una red en 3D de varillas 13 y la energía de un impacto se distribuye en una pluralidad de varillas 13 que involucran una gran porción de la estructura reticular 11. Si la estructura reticular 11 estuviera hecha de elementos columnares, este efecto no podría obtenerse. Además, este tipo de estructura reticular 11 se puede realizar más fácilmente con respecto a otras arquitecturas, porque, durante la impresión en 3D capa por capa, cada varilla 13 constituye un soporte para la más cercana. Las varillas en voladizo 13 requieren un soporte cuando alcanzan una determinada longitud, de lo contrario se repliegan. En la presente estructura reticular 11, al menos una varilla vecina 13 constituye un soporte para otra varilla en voladizo 13, lo que permite la realización de la estructura completa. Dado que un casco 10 es casi un artículo hemisférico, varias varillas 13 sobresalen durante la impresión en 3D. Debido a esta disposición interna de las varillas 13, se facilita la impresión en 3D de esta estructura reticular 11.

Como ya se ha descrito, el casco puede comprender una carcasa 17 que cubre determinadas porciones del lado exterior de la estructura reticular 11, una capa interior 18 que cubre determinadas porciones del lado interior de la estructura reticular 11 o, en una versión híbrida del casco 10, tanto una carcasa 17 que cubre determinadas porciones del lado exterior de la estructura reticular 11 como una capa interior 18 que cubre determinadas porciones del lado interior de la estructura reticular 11.

Como ya se ha descrito, la carcasa exterior 17 puede ser monolítica con o estar conectada a la estructura reticular 11. La carcasa 17 puede cubrir la mayor parte de la estructura reticular 11, por ejemplo para cascos de deportes de invierno, o puede cubrir solo una porción de la estructura reticular para permitir un gran paso de aire, por ejemplo para cascos destinados a la bicicleta o al fútbol americano.

La estructura reticular 11 puede asumir cualquier disposición interna de porciones llenas, pero se han estudiado determinadas disposiciones y proporcionan efectos específicos. Cualquier estructura reticular 11 está compuesta por porciones llenas 13 y porciones vacías 14 que representan los espacios vacíos definidos entre las porciones llenas 13. Las porciones llenas 13 representan menos del 30 % del volumen de encapsulación. En particular, la estructura preferida es una estructura organizada que tiene una celda unitaria elemental que se repite. La celda unitaria puede tener la forma de uno de, pero sin limitarse a los mismos, los siguientes tipos: cúbica centrada en las caras de diamante (DFCC), hexagonal de diamante (DHEX), cúbica centrada en el cuerpo (BCC), cúbica centrada en las caras (FCC). Más específicamente, las estructuras Kagome y BCC exhiben propiedades de resistencia excepcionales en compresión y cizallamiento. En particular, funcionan mejor en compresión porque la longitud de una varilla contribuye de manera cuadrática a la carga que puede portar. Se puede usar otra disposición de las varillas de la estructura reticular 11, en particular se prefieren las estructuras reticulares 11 en donde las porciones llenas 13 están configuradas para doblarse cuando la estructura reticular 11 se comprime a lo largo de una dirección radial. El término radial significa una dirección orientada desde el centro de simetría del casco hacia afuera, más específicamente el término dirección radial significa una dirección normal a la superficie interior de la estructura reticular 11, que corresponde sustancialmente a la forma del cráneo del usuario. Ejemplos de estos tipos de estructuras reticulares 11 se muestran en las figuras 7A-7C. En particular, la figura 7A ilustra una estructura reticular tetraédrica (segunda imagen desde la parte superior de la figura 7A) que puede tener rejillas triangulares en 2D exterior e interior 25, 26. Si las rejillas 25, 26 y el cuerpo 11' de las estructuras reticulares 11 se unen entre sí, se obtiene una estructura reticular 11 de una sola pieza más compleja, como se representa en el dibujo inferior de la figura 7A. Análogamente, la figura 7B ilustra una estructura reticular piramidal (segunda imagen desde la parte superior de la figura 7B) que puede tener rejillas triangulares en 2D exterior e interior 25, 26. Si las rejillas 25, 26 y el cuerpo 11' de las estructuras reticulares 11 se unen entre sí, se obtiene una estructura reticular 11 de una sola pieza más compleja, como se representa en el dibujo inferior de la figura 7B. Finalmente, la figura 7C ilustra una estructura reticular de Kagome en 3D (segunda imagen desde la parte superior de la figura 7C) que puede tener rejillas en 2D hexagonal/triangular exterior e interior 25, 26. Si las rejillas 25, 26 y el cuerpo 11' de las estructuras reticulares 11 se unen entre sí, se obtiene una estructura reticular 11 de una sola pieza más compleja, como se representa en el dibujo inferior de la figura 7C. La estructura reticular 11 está, preferentemente, configurada y estructurada para seguir la forma de la almohadilla absorbente de energía 16, como se muestra en la figura 5. De esta forma, si un impacto alcanza el casco 10 en dirección radial, como ocurre normalmente, al menos un grupo de varillas 13 está orientado radialmente, de forma paralela a la dirección del impacto y al menos un grupo de varillas 13 está orientado diagonal u ortogonalmente con respecto a la dirección del impacto, como se muestra en la figura 7C. Esta disposición de las varillas 13 permite distribuir más eficientemente la carga de impacto en una superficie más ancha de la almohadilla absorbente de energía 16 situada debajo. Como alternativa, la evolución de la estructura reticular 10 puede ser vertical, por tanto, todas las capas horizontales de celdas unitarias se alinean en la misma orientación que la celda unitaria vecina cuando se observa lateralmente una sección transversal de la estructura reticular 11, como se muestra en la figura 6. Esta disposición estructural es más fácil de imprimir en 3D.

Ventajosamente, el casco puede comprender una capa 21 de EPS o EPP, como se muestra en las figuras 8A-8C, dispuesta debajo de la estructura reticular 11 y al lado y parcialmente sobre la almohadilla absorbente de energía 16. En el primer caso, representado en la figura 8B, la capa de EPS o EPP 21 rodea la almohadilla absorbente de energía 16, mientras que en el segundo caso, representado en la figura 8C, se superpone parcialmente a la almohadilla absorbente de energía 16. En ambos casos, la almohadilla absorbente de energía 16 está sujeta entre la estructura reticular 11 y la capa de EPS/EPP 21. La capa de EPS/EPP 21 mejora la comodidad del casco 10 y también evita una conexión mecánica entre la estructura reticular 11 y la almohadilla absorbente de energía 16. De hecho, la almohadilla absorbente de energía 16 permanece atrapada entre la estructura reticular y la capa de EPS/EPP. Además, la capa 21 de EPS/EPP es muy fácil de realizar de esta manera, porque las muescas internas se reducen drásticamente o se eliminan y, en consecuencia, la capa de EPS/EPP se puede moldear más fácilmente.

Otro objeto de la presente invención es un método para fabricar el casco que comprende dos etapas principales. La primera etapa prevé proporcionar una estructura reticular conformada para recibir una parte de la cabeza de un usuario. Esta estructura reticular tiene que comprender al menos un bolsillo interior. La segunda etapa prevé insertar al menos una almohadilla absorbente de energía, que es permeable al aire, en dicho al menos un bolsillo. La estructura reticular 11 se realiza mediante fabricación aditiva, y la almohadilla absorbente de energía se realiza uniendo superficies laterales de celdas adyacentes para formar un panel en nido de abeja. A continuación, el panel en nido de abeja se termoforma en un molde curvo para darle una forma curva que encaje con la de dicho bolsillo. Este método permite ensamblar y fabricar muy rápido un casco para actividades deportivas.

En conclusión, la invención así concebida es susceptible de muchas modificaciones y variaciones, todas las cuales están dentro del alcance de la invención tal como se define mediante las reivindicaciones.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Casco (10) para actividades deportivas que comprende:

- una estructura reticular (11) conformada para alojar una parte de la cabeza de un usuario y que comprende porciones vacías y llenas (14, 13) dispuestas de modo que una red continua de canales de aire interconectados discurra a través de la estructura reticular (11);

- al menos una almohadilla absorbente de energía (16) permeable al aire;

en donde en un lado interior de la estructura reticular (11) se proporciona al menos un bolsillo (19), siendo dicho al menos un bolsillo (19) permeable al aire y conformado para alojar dicha al menos una almohadilla absorbente de energía permeable (16).

2. Casco (10) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende una carcasa exterior (17) conectada, preferentemente conectada monolíticamente, a las porciones llenas (13) de la estructura reticular (11), estando configurada dicha carcasa exterior (17) para cubrir al menos en parte la estructura reticular (11), siendo, preferentemente, dicha carcasa exterior (17) al menos en parte permeable al aire, siendo, más preferentemente, dicha carcasa exterior una rejilla bidimensional (25).

3. Casco (10) de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, que comprende una capa interior (18) conectada, preferentemente conectada monolíticamente, a las porciones llenas (13) de la estructura reticular (11), estando dispuesta dicha capa interior (18) al menos en parte entre la estructura reticular (11) y la al menos una almohadilla absorbente de energía permeable (16), siendo, preferentemente, dicha capa interior (18) al menos en parte permeable al aire, siendo, más preferentemente, dicha capa interior una rejilla bidimensional (26).

4. Casco (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la estructura reticular (11) comprende una celda unitaria que se repite a lo largo de ejes principales del espacio para formar dicha estructura reticular (11).

5. Casco (10) de acuerdo con la reivindicación anterior, en donde el volumen de dicha celda unitaria aumenta moviéndose radialmente desde el interior hacia el exterior de la estructura reticular (11), preferentemente dicho volumen aumenta a lo largo de todos dichos ejes principales del espacio.

6. Casco (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde cada uno de dichos al menos un bolsillo (19) comprende una base y al menos una pared lateral, preferentemente dicha base y/o dicha pared lateral son permeables al aire.

7. Casco (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde cada almohadilla absorbente de energía (16) comprende una pluralidad de celdas (28) conectadas entre sí para formar una disposición matricial de celdas absorbentes de energía (28), preferentemente dichas celdas adyacentes (28) están unidas entre sí en una porción de sus superficies laterales, más preferentemente el eje longitudinal de cada celda (28) de dicha pluralidad de celdas está orientado de forma sustancialmente radial con respecto a un centro geométrico del casco (10).

8. Casco (10) de acuerdo con la reivindicación 7, en donde dicha pluralidad de celdas (28) tienen forma de tubo, forma de nido de abeja, forma de nido de abeja no hexagonal, o forman una espuma de celda abierta.

9. Casco (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además una capa intermedia (31) dispuesta entre dicha estructura reticular (11) y al menos una almohadilla absorbente de energía (16), dicha capa intermedia (31) es una capa de baja fricción.

10. Casco (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además una capa de EPS o EPP (21) dispuesta debajo de la estructura reticular (11) y al lado o parcialmente sobre la almohadilla absorbente de energía (16) para mantener dicha almohadilla absorbente de energía (16) en el bolsillo (19).

11. Casco (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la estructura reticular (11) se obtiene mediante fabricación aditiva y/o la al menos una almohadilla absorbente de energía (16) se forma por termoformado.

12. Casco (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 11, en donde la estructura reticular (11) comprende al menos una abertura de ventilación ciega (12") empotrada hacia el interior con respecto a la carcasa exterior (17), siendo dicha al menos una abertura de ventilación ciega (12") permeable al aire.

13. Método de fabricación de casco que comprende las siguientes etapas:

A) proporcionar una estructura reticular (11) conformada para recibir una parte de la cabeza de un usuario y que comprende Z porciones vacías y llenas (14, 13) dispuestas de modo que una red continua de canales de aire interconectados discurra a través de la estructura reticular (11) y que comprende además al menos un bolsillo interior (19), que es permeable al aire y está conformado para alojar una almohadilla absorbente de energía (16); B) insertar al menos una almohadilla absorbente de energía (16), que es permeable al aire, en dicho al menos un bolsillo (19).

14. Método de fabricación de casco de acuerdo con la reivindicación 13, en donde la etapa A) comprende la subetapa preliminar de realizar mediante fabricación aditiva dicha estructura reticular (11) que comprende al menos un bolsillo (19).

15. Método de fabricación de casco de acuerdo con la reivindicación 13 o 14, que comprende además las etapas de:

- unir las superficies laterales de celdas adyacentes (28) de la almohadilla absorbente de energía (16) para formar un panel en nido de abeja,

- termoformar en un molde curvo el panel en nido de abeja para darle una forma curva que encaje con la de dicho bolsillo (19).