Встречно-штыревой ячеистый амортизатор

Встречно-штыревой ячеистый амортизатор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке на патент США № 61/421,713, озаглавленной "Встречно-штыревой ячеистый амортизатор" и поданной 10 декабря 2010 года, которая, в частности, включена в настоящее описание путем ссылки со всем тем, что она раскрывает или чему обучает. Настоящая заявка дополнительно относится к непредварительной заявке на патент США № __/__,__, озаглавленной "Встречно-штыревой ячеистый амортизатор" и поданной 12 декабря 2011 года, которая также, в частности, включена в настоящее описание путем ссылки со всем тем, что она раскрывает или чему обучает.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относятся, в общем смысле, к амортизирующим и энергопоглощающим системам и способам.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Амортизирующие системы используются в большом множестве применений, включая защиту комфорта и от удара тела пользователя. Амортизирующая система располагается рядом с участком тела (с одним или более слоями материала между телом и амортизирующей системой, в некоторых воплощениях) и обеспечивает барьер между телом и одним или более объектами, воздействующими на тело. Например, вспененный настил пола содержит множество пустот, заполненных воздухом, которые амортизируют тело от твердой поверхности пола. Аналогичным образом, стулья, перчатки, наколенники, защитные каски и т.д. могут включать в себя амортизирующую систему, которая обеспечивает барьер между участком тела и одним или более объектами, воздействующими на этот участок тела.

Множество конструкций используется для амортизирующих систем. Например, массив воздушных камер закрытых ячеек часто составляет различную подкладку для защиты от ударов (например, подушки и защитные каски). Дополнительные примеры включают в себя вспененные и эластомерные сотовые конструкции открытых или закрытых ячеек. Эти конструкции могут разрушаться со временем и часто испытывают недостаток управляемой жесткости пружины или жестокостей во всем диапазоне деформаций конструкций.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Воплощения, описанные и заявленные здесь, решают вышеприведенные проблемы посредством обеспечения встречно-штыревой ячеистой амортизирующей системы, содержащей первый лист упругого материала, включающий в себя первый связующий слой и первый массив пустых ячеек, выступающих от первого связующего слоя; и второй лист упругого материала, включающий в себя второй связующий слой и второй массив пустых ячеек, выступающих от второго связующего слоя, в которой пустые ячейки выполнены таким, чтобы монотонно сплющиваться под нагрузкой, в которой пик каждой пустой ячейки в первом массиве контактирует со вторым связующим слоем, а пик каждой пустой ячейки во второй массиве контактирует с первым связующим слоем, и в которой, по меньшей мере, одна пустая ячейка в первом массиве прикреплена ко второму связующему слою, а, по меньшей мере, одна пустая ячейка во втором массиве прикреплена к первому связующему слою.

Дополнительные воплощения, описанные и заявленные здесь, решают вышеприведенные проблемы посредством обеспечения способа поглощения кинетической энергии, содержащего монотонное сплющивание первого листа упругого материала, включающего в себя первый связующий слой и первый массив пустых ячеек, выступающих от первого связующего слоя, и монотонное сплющивание второго массива пустых ячеек, выступающих от второго связующего слоя, второго листа упругого материала, без сплющивания второго связующего слоя, в котором пик каждой пустой ячейки в первом массиве контактирует со вторым связующим слоем, а пик каждой пустой ячейки во второй массиве контактирует с первым связующим слоем, и в котором, по меньшей мере, одна пустая ячейка в первом массиве прикреплена ко второму связующему слою, а, по меньшей мере, одна пустая ячейка во втором массиве прикреплена к первому связующему слою.

Еще дополнительные воплощения, описанные и заявленные здесь, решают вышеприведенные проблемы посредством обеспечения способа изготовления встречно-штыревой ячеистой амортизирующей системы, содержащего формовку первого листа упругого материала в первый связующий слой с первым массивом пустых ячеек, выступающих от первого связующего слоя; формовку второго листа упругого материала во второй связующий слой со вторым массивом пустых ячеек, выступающих от второго связующего слоя; формовку третьего листа упругого материала в третий связующий слой с третьим массивом пустых ячеек, выступающих от третьего связующего слоя; формовку четвертого листа упругого материала в четвертый связующий слой с четвертым массивом пустых ячеек, выступающих от четвертого связующего слоя; и приваривание пика пустой ячейки в первом массиве ко второму связующему слою, третьему связующему слою и пику пустой ячейки в четвертом массиве.

Другие воплощения также описаны и изложены здесь.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фиг.1 показаны два пользователя, стоящие на поверхности, включающей в себя иллюстративную встречно-штыревую ячеистую амортизирующую систему.

На Фиг.2 показан перспективный вид иллюстративной встречно-штыревой ячеистой амортизирующей системы.

На Фиг.3 показан вид сбоку иллюстративной встречно-штыревой ячеистой амортизирующей системы.

На Фиг.4 показан вид сбоку иллюстративной 2-слойной встречно-штыревой ячеистой амортизирующей системы.

На Фиг.5 показан вид сверху иллюстративной встречно-штыревой ячеистой амортизирующей системы.

На Фиг.6 показан вид сбоку иллюстративной встречно-штыревой ячеистой амортизирующей системы в ненагруженном состоянии.

На Фиг.7 показан вид сбоку иллюстративной встречно-штыревой ячеистой амортизирующей системы, нагруженной в первом диапазоне нагрузок.

На Фиг.8 показан вид сбоку иллюстративной встречно-штыревой ячеистой амортизирующей системы, нагруженной во втором диапазоне нагрузок.

На Фиг.9 показан вид сбоку иллюстративной встречно-штыревой ячеистой амортизирующей системы, нагруженной в третьем диапазоне нагрузок.

На Фиг.10 показан вид сбоку иллюстративной встречно-штыревой ячеистой амортизирующей системы, нагруженной в четвертом диапазоне нагрузок.

На Фиг.11 показан иллюстративный график смещения от усилия с четырьмя диапазонами нагрузок, каждый с уникальными характеристиками жесткости пружины.

На Фиг.12 показан первый иллюстративный график усилия от времени, сравнивающий выполнение удара встречно-штыревой ячеистой амортизирующей системы с выполнением удара ячеистых амортизирующих систем с противоположными пустотами.

На Фиг.13 показан второй иллюстративный график усилия от времени, сравнивающий выполнение удара двух встречно-штыревых ячеистых амортизирующих систем с выполнением удара ячеистой амортизирующей системы с противоположными пустотами.

На Фиг.14 показан третий иллюстративный график усилия от времени, сравнивающий выполнение удара встречно-штыревой ячеистой амортизирующей системы с выполнением удара ячеистой амортизирующей системы с противоположными пустотами.

На Фиг.15А показана иллюстративная несжатая ячейка во встречно-штыревой ячеистой амортизирующей системе.

На Фиг.15В показана иллюстративная ячейка во встречно-штыревой ячеистой амортизирующей системе, сжатой в первом диапазоне нагрузок.

На Фиг.15С показана иллюстративная ячейка во встречно-штыревой ячеистой амортизирующей системе, сжатой во втором диапазоне нагрузок.

На Фиг.15D показана иллюстративная ячейка во встречно-штыревой ячеистой амортизирующей системе, сжатой в третьем диапазоне нагрузок.

На Фиг.15Е показана иллюстративная ячейка во встречно-штыревой ячеистой амортизирующей системе, сжатой в четвертом диапазоне нагрузок.

На Фиг.16 показаны примерные операции для использования встречно-штыревой ячеистой амортизирующей системы.

На Фиг.17 показан примерный производственный процесс высокотемпературного формования для выполнения 2-слойной встречно-штыревой ячеистой амортизирующей системы.

На Фиг.18 показаны примерные операции для изготовления встречно-штыревой ячеистой амортизирующей системы.

ПОДРОБНЫЕ ОПИСАНИЯ

На Фиг.1 показаны два пользователя 102, 104, стоящие на полу 106, включающем в себя иллюстративную встречно-штыревую ячеистую амортизирующую систему 108. Пол 106 представляет собой перемещающуюся или неподвижную поверхность транспортного средства, здания или другой конструкции, например. К нижней поверхности пола 106 прикреплена амортизирующая система 108. В некоторых воплощениях, верхний связующий слой 112 амортизирующей системы 108 может служить в качестве пола 106. В других воплощениях, амортизирующая система 108 используется под полом 106. Ниже амортизирующей системы 108 имеется защитный или распределяющий нагрузку слой 120, который прикреплен к нижнему связующему слою 114 амортизирующей системы 108. В одном воплощении, защитный слой 120 представляет собой броню для защиты пользователей 102, 104 от попадающих снарядов. В другом воплощении, защитный слой 120 представляет собой только другой слой пола. В некоторых воплощениях, защитный слой 120 не включен.

Амортизирующая система 108 включает в себя пустые ячейки (например, пустые ячейки 110, 116) или поддерживающие узлы, расположенные в матрице, связанной посредством верхнего связующего слоя 112 и нижнего связующего слоя 114. Ячейки чередуются, обращаясь вверх и вниз. В одном воплощении, каждая обращенная вверх ячейка (например, ячейка 116) окружена обращенными вниз ячейками, а каждая обращенная вниз ячейка (например, ячейка 110) окружена обращенными вверх ячейками. Пустые ячейки представляют собой полые камеры, которые оказывают сопротивление отклонению вследствие сжимающих усилий, аналогично пружинам сжатия. В одном воплощении, каждая обращенная вверх ячейка представляет собой выступ верхнего связующего слоя 112, а каждая обращенная вниз ячейка представляет собой выступ нижнего связующего слоя 114. Каждый пик (например, пик 118) обращенных вверх ячеек прикреплен к нижнему связующему слою 114. Аналогичным образом, каждый пик обращенных вниз ячеек прикреплен к верхнему связующему слою 112. Связующие слои 112, 114 соединяют пустые ячейки друг с другом, образуя встречно-штыревую ячеистую амортизирующую систему 108.

В случае взрыва (например, взрыва 122), или другого большого импульса кинетической энергии (например, физического удара), защитный слой 120 может прогибаться, как показано, или также может пробиваться или прорываться. Направленное вверх отклонение защитного слоя 120 поглощается посредством амортизирующей системы 108. Ячейки, расположенные рядом с взрывом 122, сжимаются в различные состояния для обеспечения передачи минимальной энергии через пол 106 пользователям 102, 104. В некоторых воплощениях, с особенно сильными взрывами или ударами, пол 106 может повреждаться до некоторой степени, но до меньшей величины, чем защитный слой 120. Конечный результат заключается в том, что большая часть направленного вверх перемещения защитного слоя и энергии, созданной посредством взрыва 122, в большой степени поглощаются посредством амортизирующей системы 108, и поражение пользователей 102, 104 уменьшается или предотвращается, так как пол 106 является относительно неповрежденным.

В дополнительном применении, амортизирующая система 108 может использоваться для изменения траектории попадающегося снаряда. Изменение траектории направленного снаряда, такого как пуля, может уменьшить эффективность снаряда при проникании в поверхность. Например, если пуля проникает в защитный слой 120 и проходит в амортизирующую систему 108, амортизирующая система 108 не может существенно уменьшать кинетическую энергию пули, когда пуля проходит через амортизирующую систему 108. Однако, варьирующиеся конструкции (например, пустые ячейки) в амортизирующей системе 108 могут заставить пулю поворачивать или начинать переворачиваться. В результате, эффективность пули при проникании в пол 106 уменьшается и пользователи 102, 104 лучше защищаются.

На Фиг.2 показан перспективный вид иллюстративной встречно-штыревой ячеистой амортизирующей системы 208. Амортизирующая система 208 включает в себя пустые ячейки (например, пустые ячейки 210), расположенные в матрице, связанной посредством верхнего связующего слоя 212 и нижнего связующего слоя 214. Ячейки чередуются, обращаясь вверх и вниз. В одном воплощении, каждая обращенная вверх ячейка внутри от краев панели амортизирующей системы 208 (например, ячейка 216) окружена со всех четырех сторон обращенными вниз ячейками, а каждая обращенная вниз ячейка внутри от краев панели амортизирующей системы 208, аналогичным образом, окружена со всех четырех сторон обращенными вверх ячейками. Пустые ячейки на крае панели системы (например, ячейка 210) окружены обращенными вверх ячейками меньше, чем с четырех сторон (например, ячейка 210 окружена с трех сторон). Расположение встречно-штыревым образом пустых ячеек может способствовать амортизирующей системе 208 оказывать сопротивление ненормальным нагрузкам, по меньшей мере, по сравнению с другими материалами, включающими в себя энергопоглощающую геометрию. Более конкретно, усилия сдвига вдоль верхнего и нижнего связующих слоев 212, 214 не могут существенно воздействовать на энергопоглощающую способность амортизирующей системы 208 вследствие, по меньшей мере, отчасти расположения встречно-штыревым образом пустых ячеек.

Пустые ячейки представляют собой полые камеры, которые оказывают сопротивление отклонению вследствие сжимающих усилий, аналогично пружинам сжатия. Профиль отклонения от усилия или профиль жесткости пружины (т.е. сжимающее усилие, требуемое на единицу сжимающего смещения) матрицы пустых ячеек является конфигурируемым, исходя из предполагаемого применения амортизирующей системы 208. Более того, жесткости пружин пустых ячеек в комбинации с общей толщиной амортизирующей системы 212 могут обеспечивать требуемое поглощение энергии для ожидаемого диапазона кинетических энергий, которые могут прикладываться к амортизирующей системе 212.

По меньшей мере, выбор материала, толщины стенки, размера, промежутка и формы каждой из пустых ячеек задает силу сопротивления, которую может прикладывать каждая из пустых ячеек. Материалы, использующиеся для пустых ячеек, в общем смысле, являются упруго деформируемыми под действием ожидаемых условий нагрузки и будут выдерживать многочисленные деформации без разрушения. Примерные материалы включают пластиковые эластомеры промышленного качества (например, термопластичный уретан, Dow Pellethane® и Lubrzol Estane®), сополимеры стирола, металлоцены, термопластичные сложные полиэфирные эластомеры (например, Dupont™ Hytrel®), этиленвинилацетат, термопластичный вулканизат и резину. Более того, толщина стенки каждой из пустых ячеек может находиться в диапазоне от 0,005 до 0,1 дюйма. В некоторых воплощениях, толщина стенки каждой из пустых ячеек варьируется по высоте пустой ячейки (например, каждая из пустых ячеек может быть тоньше на основания и толще на пике). Это явление может быть побочным результатом производственного процесса или может быть намеренно выполнено в производственном процессе. Еще более того, размер каждой из пустых ячеек может находиться в диапазоне от 0,2 до 3 дюймов в диаметре и высоте.

Еще более того, пустые ячейки могут быть кубическими, пирамидальными, полусферическими, полуэллипсоидальными, коническими, иметь форму усеченного конуса, или любой другой формы, способной иметь полый внутренний объем. Еще более того, пустые ячейки могут характеризоваться как колонны или сужающиеся колонны. Еще более того, пустые ячейки могут быть расположены на множестве расстояний друг от друга. Например, более плотно расположенная матрица пустых ячеек, вероятно, приведет к большей величине поглощения энергии, чем более свободно расположенная матрица пустых ячеек. Примерный диапазон промежутка составляет от около нуля (или доходит до) до 3 дюймов или более между пустыми ячейками. Более того, вышеупомянутые признаки пустых ячеек могут не быть одинаковыми по всей амортизирующей системе 208. Например, признаки каждой из пустых ячеек, прикрепленных к верхнему связующему слою, могут отличаться от признаков каждой из пустых ячеек, прикрепленных к нижнему связующему слою. Признаки пустых ячеек, независимо от того, являются ли они одинаковыми по всей амортизирующей системе, или нет, выполнены таким образом, чтобы давать требуемый профиль жесткости пружины (см., например, Фиг.11). Вышеупомянутые размеры являются только примерами; амортизирующая система 208 может использовать размеры вне заданных диапазонов.

В одном воплощении, каждая обращенная вверх ячейка представляет собой выступ верхнего связующего слоя 212, а каждая обращенная вниз ячейка представляет собой выступ нижнего связующего слоя 214. Каждый пик обращенных вверх ячеек прикреплен к нижнему связующему слою 214. Аналогичным образом, каждый пик (например, пик 218) обращенных вниз ячеек прикреплен к верхнему связующему слою 212. Связующие слои 212, 214 соединяют пустые ячейки друг с другом, образуя встречно-штыревую ячеистую амортизирующую систему 208. В других воплощениях, обращенные вверх и вниз ячейки не представляют собой выступы верхнего и нижнего связующих слоев 212, 214. Взамен, обращенные вверх и вниз ячейки только прикреплены к верхнему и нижнему связующим слоям 212, 214. Верхний и нижний связующие слои 212, 214 могут быть выполнены с помощью тех же потенциальных материалов, что и пустые ячейки, и в одном воплощении являются непрерывными с каждой из пустых ячеек. Одно или более соединительных ребер (не показаны) могут быть прикреплены к внешней части пустых ячеек, проходящих вертикально к верхнему и/или нижнему связующим слоям 212, 214. Эти ребра могут придавать дополнительную жесткость пустым ячейкам.

Пустые ячейки заполняются атмосферным воздухом, пеной или текучей средой, отличной от воздуха, например. Пена или определенные текучие среды могут использоваться для придания изоляции или дополнительного сопротивления деформации амортизирующей системе 208. В вакуумной среде, пустые ячейки могут быть незаполненными. Не основываясь на давлении воздуха для сопротивления отклонению, пустые ячейки могут достигать управляемой жесткости пружины, которая необязательно является линейной (например, как с традиционной цилиндрической винтовой пружиной), или экспоненциально возрастающей (например, как с закрытой камерой воздуха с неупругими стенками). Воздух и/или вода могут принудительно проходить через пустоты между обращенными вверх и вниз ячейками для облегчения очистки, по существу, всех поверхностей составных частей амортизирующей системы 208. Более того, эти поверхности амортизирующей системы 208 могут обрабатываться посредством антибактериального вещества, или сам материал амортизирующей системы 208 может быть антибактериальным.

Амортизирующая система 208 может изготавливаться, используя множество производственных процессов (например, формование с раздувом, формующая экструзия, литье под давлением методом впрыска, реакционное инжекционное формование (RIM), вакуумное формование, ламинирование, и т.д.). В одном воплощении, амортизирующая система 208 изготавливается в двух половинах. Первая половина содержит верхний связующий слой 212 с пустыми ячейками, выступающими от него. Вторая половина содержит нижний связующий слой 214 также с пустыми ячейками, выступающими от него. Две половины затем располагаются рядом друг с другом с пустыми ячейками от верхнего связующего слоя 212, выступающими по направлению к нижнему связующему слою 214, и наоборот. Пустые ячейки от верхнего связующего слоя 212 чередуются с пустыми ячейками от нижнего связующего слоя 214. Пики или вершины (например, пик 218) каждой из пустых ячеек в верхнем связующем слое 212 затем ламинируется или приклеивается к нижнему связующему слою 114, и наоборот. В одном воплощении, верхний связующий слой 212 и нижний связующий слой 214 не требуют точного выравнивания, так как встречно-штыревые пустые ячейки естественным образом находят положение между друг другом, когда расположены вместе для операции сварки или склеивания. В результате, производственные затраты могут быть уменьшены. Более того, множество точек сваривания между верхним связующим слоем 212 и нижним связующим слоем 214 выполняет очень сильную связь между слоями 212, 214. В другом воплощении, амортизирующая система 208 изготавливается в виде одного целого, нежели чем в двух частях, как рассмотрено выше. Более того, амортизирующая система в соответствии с раскрываемой в настоящий момент технологией может включать в себя две или более матриц встречно-штыревых пустых ячеек (т.е. две или более амортизирующих систем 208), сложенных поверх друг друга.

На Фиг.3 показан вид сбоку иллюстративной встречно-штыревой ячеистой амортизирующей системы 308. Амортизирующая система 308 включает в себя пустые ячейки (например, пустые ячейки 310), расположенные в матрице, связанной посредством верхнего связующего слоя 312 и нижнего связующего слоя 314. Ячейки чередуются, обращаясь вверх и вниз. В одном воплощении, каждая обращенная вверх ячейка (например, ячейка 316) окружена обращенными вниз ячейками, а каждая обращенная вниз ячейка (например, ячейка 310) окружена обращенными вверх ячейками. Пустые ячейки представляют собой полые камеры, которые оказывают сопротивление отклонению вследствие сжимающих усилий, аналогично пружинам сжатия. Профиль отклонения от усилия матрицы пустых ячеек является конфигурируемым, исходя из предполагаемого применения амортизирующей системы 308.

Каждая обращенная вверх ячейка представляет собой выступ верхнего связующего слоя 312, а каждая обращенная вниз ячейка представляет собой выступ нижнего связующего слоя 314. Каждый пик (например, пик 318) обращенных вверх ячеек прикреплен к нижнему связующему слою 314. Аналогичным образом, каждый пик обращенных вниз ячеек прикреплен к верхнему связующему слою 312. Связующие слои 312, 314 соединяют пустые ячейки друг с другом, образуя встречно-штыревую ячеистую амортизирующую систему 308. В других воплощениях, обращенные вверх и вниз ячейки не представляют собой выступы верхнего и нижнего связующих слоев 312, 314. Взамен, обращенные вверх и вниз ячейки только прикреплены к верхнему и нижнему связующим слоям 312, 314. Одно или более соединительных ребер 324 могут быть прикреплены к внешней части пустых ячеек, проходящих вертикально к верхнему и/или нижнему связующим слоям 312, 314. Эти ребра могут придавать дополнительную жесткость пустым ячейкам.

На Фиг.4 показан вид сбоку иллюстративной 2-слойной встречно-штыревой ячеистой амортизирующей системы 408. Амортизирующая система 408 включает в себя два слоя 411, 415 пустых ячеек (например, пустая ячейка 416). Каждый слой 411, 415 расположен в матрице, связанной посредством двух связующих слоев. Верхний слой 411 расположен в матрице, связанной посредством верхнего связующего слоя 412 и среднего связующего слоя 413. Нижний слой 415 расположен в матрице, связанной посредством среднего связующего слоя 413 и нижнего связующего слоя 414.

Ячейки в каждом слое 411, 415 чередуются, обращаясь вверх и вниз. В одном воплощении, каждая обращенная вверх ячейка (например, ячейка 416), за исключением ячеек на крае или угле амортизирующей системы 408, окружена с четырех сторон обращенными вниз ячейками, и каждая обращенная вниз ячейка (например, ячейка 410), за исключением ячеек на крае или угле амортизирующей системы 408, окружена с четырех сторон обращенными вверх ячейками. Более того, каждый пик (например, пик 418) верхнего слоя 411 может быть выровнен с каждым пиком нижнего слоя 415. Аналогичным образом, каждая полая камера каждой пустой ячейки в верхнем слое 411 может быть выровнена с каждой полой камерой каждой пустой ячейки в нижнем слое 415. Пустые ячейки представляют собой полые камеры, которые оказывают сопротивление отклонению вследствие сжимающих усилий, аналогично пружинам сжатия. Профиль отклонения от усилия матрицы пустых ячеек является конфигурируемым, исходя из предполагаемого применения амортизирующей системы 408.

Обращенные вверх ячейки представляют собой выступы среднего связующего слоя 413 или верхнего связующего слоя 412. Аналогичным образом, обращенные вниз ячейки представляют собой выступы среднего связующего слоя 413 или нижнего связующего слоя 414. Пики обращенных вверх ячеек прикреплены к среднему связующему слою 413 или нижнему связующему слою 414. Аналогичным образом, пики обращенных вниз ячеек прикреплены к среднему связующему слою 413 или верхнему связующему слою 412. В некоторых воплощениях, средний связующий слой 413 включает в себя два подслоя, один подслой, связанный с верхним слоем 411, и один подслой, связанный с нижним слоем 415. Связующие слои 412, 413, 414 соединяют пустые ячейки друг с другом, образуя встречно-штыревую ячеистую амортизирующую систему 408. В других воплощениях, обращенные вверх и вниз ячейки не представляют собой выступы связующих слоев 412, 413, 414. Взамен, обращенные вверх и вниз ячейки только прикреплены к связующим слоям 412, 413, 414.

На Фиг.5 показан вид сверху иллюстративной встречно-штыревой ячеистой амортизирующей системы 508. Амортизирующая система 508 включает в себя пустые ячейки (например, пустые ячейки 416), расположенные в матрице, связанной посредством верхнего связующего слоя 412 и нижнего связующего слоя (не показано). Ячейки чередуются, обращаясь вверх и вниз. В одном воплощении, каждая обращенная вверх ячейка (например, ячейка 516) окружена обращенными вниз ячейками, а каждая обращенная вниз ячейка (не показана) окружена обращенными вверх ячейками. Пустые ячейки представляют собой полые камеры, которые оказывают сопротивление отклонению вследствие сжимающих усилий, аналогично пружинам сжатия. Профиль отклонения от усилия матрицы пустых ячеек является конфигурируемым, исходя из предполагаемого применения амортизирующей системы 508.

Каждая обращенная вверх ячейка представляет собой выступ верхнего связующего слоя 512, а каждая обращенная вниз ячейка представляет собой выступ нижнего связующего слоя. Каждый пик обращенных вверх ячеек прикреплен к нижнему связующему слою. Аналогичным образом, каждый пик обращенных вниз ячеек прикреплен к верхнему связующему слою 512 (см. например, на точку или область 526 прикрепления). Связующие слои соединяют пустые ячейки друг с другом, образуя встречно-штыревую ячеистую амортизирующую систему 508. В других воплощениях, обращенные вверх и вниз ячейки не представляют собой выступы верхнего и нижнего связующих слоев. Взамен, обращенные вверх и вниз ячейки только прикреплены к верхнему и нижнему связующим слоям.

В некоторых воплощениях, расстояния между точками прикрепления на связующем слое (например, связующем слое 512) и центрами открытых ячеек на том же связующем слое являются эквидистантными (т.е. расстояния A = B = C = D). Это создает равный промежуток между пустыми ячейками в амортизирующей системе 508. Это может применяться к одному или обоим связующим слоям. Более того, этот равный промежуток обеспечивает единообразный профиль отклонения от усилия матрицы пустых ячеек по всей площади поверхности связующих слоев.

На Фиг.6 показан вид сбоку иллюстративной встречно-штыревой ячеистой амортизирующей системы 608 в ненагруженном состоянии. Амортизирующая система 608 включает в себя пустые ячейки (например, пустые ячейки 610), расположенные в матрице, связанной посредством верхнего связующего слоя 612 и нижнего связующего слоя 614. Ячейки чередуются, обращаясь вверх и вниз. Каждый пик обращенных вверх ячеек прикреплен к нижнему связующему слою 614. Аналогичным образом, каждый пик (например, пик 618) обращенных вниз ячеек прикреплен к верхнему связующему слою 612. Связующие слои 612, 614 соединяют пустые ячейки друг с другом, образуя встречно-штыревую ячеистую амортизирующую систему 608.

Амортизирующая система 608 помещается в испытательный аппарат 628, который предназначен для имитации множества нагрузок, которые могут прикладываться к амортизирующей системе 608. Амортизирующая система 608 не находится под нагрузкой испытательного аппарата 628. В результате, верхний связующий слой 612 и нижний связующий слой 614 могут не быть полностью плоскими, и пустые ячейки еще не сцепляются для обеспечения сопротивления сжатию амортизирующей системы 608. Более того, впадины (не показаны) в верхнем связующем слое 612 и/или нижнем связующем слое 614 могут иметь место там, где пустые ячейки, выступающие от противоположного связующего слоя, прикреплены к верхнему связующему слою 612 и/или нижнему связующему слою 614, когда амортизирующая система 608 не находится под нагрузкой. Вышеупомянутые признаки амортизирующей системы 608, не находящейся под нагрузкой, могут быть специально выполнены в амортизирующей системе 608 или могут быть артефактом производственного процесса. Более того, величина этих признаков может варьироваться.

На Фиг.7 показан вид сбоку иллюстративной встречно-штыревой ячеистой амортизирующей системы 708, нагруженной в первом диапазоне нагрузок. Амортизирующая система 708 включает в себя пустые ячейки (например, пустые ячейки 710), расположенные в матрице, связанной посредством верхнего связующего слоя 712 и нижнего связующего слоя 714. Ячейки чередуются, обращаясь вверх и вниз. Каждый пик обращенных вверх ячеек прикреплен к нижнему связующему слою 714. Аналогичным образом, каждый пик (например, пик 718) обращенных вниз ячеек прикреплен к верхнему связующему слою 712. Связующие слои 712, 714 соединяют пустые ячейки друг с другом, образуя встречно-штыревую ячеистую амортизирующую систему 708.

Амортизирующая система 708 помещается в испытательный аппарат 728, который предназначен для имитации множества нагрузок, которые могут прикладываться к амортизирующей системе 708. Распределенная нагрузка в пределах первого диапазона нагрузок (см. Фиг.11, область 1) прикладывается к амортизирующей системе 708 посредством испытательного аппарата 728, как показано посредством противоположных стрелок. В результате, верхний связующий слой 712 и нижний связующий слой 714 разглаживаются и какие-либо впадины разглаживаются. Более того, пустые ячейки сцепляются и оказывают сопротивление нагрузке в пределах первого диапазона нагрузок с относительно небольшой деформацией.

На Фиг.8 показан вид сбоку иллюстративной встречно-штыревой ячеистой амортизирующей системы 808, нагруженной во втором диапазоне нагрузок. Амортизирующая система 808 включает в себя пустые ячейки (например, пустые ячейки 810), расположенные в матрице, связанной посредством верхнего связующего слоя 812 и нижнего связующего слоя 814. Ячейки чередуются, обращаясь вверх и вниз. Каждая из обращенных вверх ячеек прикреплена к нижнему связующему слою 814. Аналогичным образом, каждая из обращенных вниз ячеек прикреплена к верхнему связующему слою 812. Связующие слои 812, 814 соединяют пустые ячейки друг с другом, образуя встречно-штыревую ячеистую амортизирующую систему 808.

Амортизирующая система 808 помещается в испытательный аппарат 828, который предназначен для имитации множества нагрузок, которые могут прикладываться к амортизирующей системе 808. Нагрузка в пределах второго диапазона нагрузок (см. Фиг.11, область 2) прикладывается к амортизирующей системе 808 посредством испытательного аппарата 828. В результате, пики (например, пик 718 Фиг.7) каждой из пустых ячеек разглаживаются, и боковые стенки каждой из пустых ячеек принимают новую ориентацию в вертикальном направлении. В других воплощениях, боковые стенки не принимают новую ориентацию в вертикальном направлении. Однако, пустые ячейки сцепляются и оказывают сопротивление нагрузке в пределах второго диапазона нагрузок с разглаживанием пиков каждой из пустых ячеек, но, по существу, не прогибая боковые стенки каждой из пустых ячеек. Следствием деформации каждой из пустых ячеек является то, что верхний связующий слой 812 и/или нижний связующий слой 814 также может начинать прогибаться.

На Фиг.9 показан вид сбоку иллюстративной встречно-штыревой ячеистой амортизирующей системы 908, нагруженной в третьем диапазоне нагрузок. Амортизирующая система 908 включает в себя пустые ячейки (например, пустые ячейки 910), расположенные в матрице, связанной посредством верхнего связующего слоя 912 и нижнего связующего слоя 914. Ячейки чередуются, обращаясь вверх и вниз. Каждая из обращенных вверх ячеек прикреплена к нижнему связующему слою 914. Аналогичным образом, каждая из обращенных вниз ячеек прикреплена к верхнему связующему слою 912. Связующие слои 912, 914 соединяют пустые ячейки друг с другом, образуя встречно-штыревую ячеистую амортизирующую систему 908.

Амортизирующая система 908 помещается в испытательный аппарат 928, который предназначен для имитации множества нагрузок, которые могут прикладываться к амортизирующей системе 908. Нагрузка в пределах третьего диапазона нагрузок (см. Фиг.11, область 3) прикладывается к амортизирующей системе 908 посредством испытательного аппарата 928. В результате, боковые стенки каждой из пустых ячеек, по существу, прогибаются по сравнению с боковыми стенками каждой из пустых ячеек, изображенных на Фиг.8. Более того, пустые ячейки располагаются достаточно далеко, чтобы прогибающиеся боковые стенки не соприкасались друг с другом. В других воплощениях, пустые ячейки могут располагаться ближе друг к другу и прижиматься друг к другу при определенных условиях нагрузки. Если прогибающиеся боковые стенки соприкасаются друг с другом во время сжатия, усилие, требующееся на единицу отклонения, обычно увеличивается. Следствием деформации каждой из пустых ячеек является то, что верхний связующий слой 912 и/или нижний связующий слой 914 также может прогибаться.

На Фиг.10 показан вид сбоку иллюстративной встречно-штыревой ячеистой амортизирующей системы, нагруженной в четвертом диапазоне нагрузок. Амортизирующая система 1008 включает в себя пустые ячейки (больше невидимые отдельно), расположенные в матрице, связанной посредством верхнего связующего слоя 1012 и нижнего связующего слоя 1014. Ячейки чередуются, обращаясь вверх и вниз. Каждая из обращенных вверх ячеек прикреплена к нижнему связующему слою 1014. Аналогичным образом, каждая из обращенных вниз ячеек прикреплена к верхнему связующему слою 1012. Связующие слои 1012, 1014 соединяют пустые ячейки друг с другом, образуя встречно-штыревую ячеистую амортизирующую систему 1008.

Амортизирующая система 1008 помещается в испытательный аппарат 1028, который предназначен для имитации множества нагрузок, которые могут прикладываться к амортизирующей системе 1008. Нагрузка в пределах четвертого диапазона нагрузок (см. Фиг.11, область 4) прикладывается к амортизирующей системе 1008 посредством испытательного аппарата 1028. В результате, каждая из пустых ячеек полностью сжимается. Какая-либо дополнительная деформация амортизирующей системы 1008 требует существенного увеличения нагрузки. В одном воплощении, четвертый диапазон нагрузок называется уплотнением.

На Фиг.11 показан график 1100 смещения от усилия с четырьмя диапазонами нагрузок (1, 2, 3 и 4), каждый с уникальными характеристиками жесткости пружины. Усилие, прикладываемое, по существу, перпендикулярно к верхнему связующему слою и нижнему связующему слою встречно-штыревой ячеистой амортизирующей системы, нанесено на вертикальную ось графика 1100. Смещение (или сжатое расстояние) амортизирующей системы нанесено на горизонтальную ось графика 1100. Жесткость пружины относится к отношению между усилием (или нагрузкой), прикладываемым к амортизирующей системе, и сжимающим смещением амортизирующей системы. График 1100 смещения от усилия представляет собой только один пример раскрываемой в настоящий момент технологии. Различные признаки амортизирующих систем, рассмотренных здесь, могут модифицироваться для получения графика 1100 смещения от усилия с требуемыми характеристиками для конкретного применения.

В первой области нагрузки (показанной посредством овала 1 на графике 1100), относительно небольшое усилие (т.е. от 0 до 25 фунтов) требуется для вызывания деформации амортизирующей системы от 0 до 0,1 дюйма. Этот диапазон обозначает нагрузку, разглаживающую верхний связующий слой и нижний связующий слой амортизирующей системы и сцепляющую все пустые ячейки в амортизирующей системе. Например, эта область нагру