CN114096722A - 渐进级负载分配和吸收衬底系统 - Google Patents

Abstract

一种渐进级负载分配和吸收系统，其位于暴露于冲击力的上部结构材料下方。该渐进级负载分配和吸收系统介于上部结构材料和地基之间。该系统具有位于上部结构材料下方的阻挡层和位于阻挡层下方的衬底基础结构。衬底基础结构中包括帽形吸收构件，该帽形吸收构件具有相对柔性级子系统和一个或更多个相对刚性级子系统。

Description

渐进级负载分配和吸收衬底系统

相关申请的交叉引用

本专利申请是于2018年11月7日提交的美国申请系列第16/182,931号的部分继续申请并要求其优先权，并且涉及以下案子：2016年7月19日授权的美国专利第9,394,702号；2016年12月27日授权的美国专利第9,528,280号；2016年12月22日提交的美国申请第15/388,304号；2016年10月25日提交的美国申请第15/333,291号；2017年8月22日提交的美国专利申请第15/682,956号。这些案子通过引用并入本文。

背景技术

(1)技术领域

本公开的若干方面涉及渐进级负载分配和吸收衬底系统，主要用于在用作老年人护理或老年生活设施的此类环境中舒适的脚下和损伤减轻。

发明内容

希望在接受冲击的上层结构下方实施衬底系统，该衬底系统将减小冲击力并且因此减小与坠落在表面上的造成的冲击相关联的潜在伤害风险。潜在的益处包括降低由于落在地板表面上的伤害风险、使系统成本最小化、保持系统耐用性、促进安装、降低噪声同时为患者和护理者提供表面质量和舒适度。

虽然此类衬底层提供了一些额外的益处，但它们还增加了系统成本、安装复杂性，并且经常降低了顶部地板材料的耐久性。迄今为止，尚未开发出由于落在各种地板产品上而提供实质性的损伤风险降低的商业上成本有效且耐用的衬底体系。已经进行了若干尝试，但是这些方法经常不能满足某些性能和成本效益的目标。

当考虑开发一种用于冲击保护的衬底系统时，一个重要方面是整个表面上的性能的一致性。当比较能量吸收材料的中心和相邻能量吸收材料之间的接缝或接头时，先前方法的冲击性能显著变化。例如，泡沫、辊或面板之间的接缝在相邻的能量吸收器之间缺乏交联或结合。这些区域比能量吸收器的中心弱，并且与远离接缝的区域相比，这些区域在所施加的较低负载下变形。这导致了不仅冲击性能在表面上不一致的区域，而且由于位置不可见而促进了平衡的损失。最后，这些区域还可能促进铺地物中的不一致的磨损图案，这可能随着时间的推移由于衬底中的接缝在该铺地物上引起的应力而导致视觉和结构缺陷。虽然一些技术(像泡沫)在接缝处可能较弱，但可以理解，其他产品(像注塑模制地砖)在接缝处可能较强并且在中心处可能较弱，再次在地板表面上的冲击、不稳定性以及磨损图案中产生不一致性。

当考虑开发一种用于冲击保护的衬底系统时，另一个重要方面是脚下的舒适性和振动阻尼。理想的衬底产品将提供增强的脚下舒适性同时提供增强的冲击保护。历史上的常规方法通过向结构增加层来实现这一点，这增加了成本和系统复杂性。例如，密度和/或化学性质不同的两层泡沫可层叠在地板表面之下，其中较软的层增强脚下的舒适性，而第二较硬的层增强冲击吸收性能。注射模制的地砖通常将组装在柔性泡沫层与完成的地板产品之间。向地板系统添加层导致增加的成本、复杂性和不希望的故障模式。

针对此背景，将令人希望的是开发一种渐进级负载分配和吸收系统，该系统将覆盖在上部结构材料(如地板系统)之下以减轻伤害并且软化脚踏步，同时在可能的状态下减少噪声和振动。

理想地，这种系统将具有相对低的成本并且呈现低姿态以使跌倒最小化，但仍是耐用的。在若干实施例中，衬底基础结构将与上层结构材料(诸如乙烯基片材和地毯等)相配。

本发明包括位于暴露于冲击力的上部结构材料下方的渐进式或多级负载分配和吸收系统。渐进级负载分配和吸收系统介于上部结构材料与下方的地基之间。在若干实施例中，此类渐进系统提供对冲击负载反应的第一水平和一个或更多个后续的水平，该反应从初始相对柔性级变化，然后转换成对进一步负载吸收的逐渐更刚性的响应。这种行为倾向于针对例如重脚步或翻滚患者的填装而提供有垫料响应。因此，可减轻或避免严重损伤。

若干实施例考虑并排定位的一个或更多个渐进级负载分配和吸收地砖。地砖中的至少一些具有位于上部结构材料下方的阻挡层-主要用于分配，而不是吸收冲击力，例如重脚步。为了缓冲打击，将负载吸收衬底基础结构定位在阻挡层下方。

典型地砖中的衬底基础结构具有一个或更多个渐进级“帽形”(以下限定的)吸收构件。在优选实施例中，这些构件中的每个构件具有相对刚性的初始负载传递子系统，初始负载传递子系统优选地位于阻挡层下方并靠近阻挡层。该子系统首先将来自击打的力传递至一个相对柔性级吸收子系统。在本公开中，“相对”宽泛地指刚性和柔性吸收子系统响应于撞击的相对刚度。柔性子系统可以是最低的(优选地)，或者在一些实施例中是最高。在柔性子系统偏移并且可能下降之后，刚性级吸收子系统的主要作用恢复到负载吸收，而不是负载传递。

考虑主要传递而不是吸收能量的相对刚性的力传递子系统。如前所述，其位于阻挡层下方。在该子系统中是基础部分，该基础部分优选地被定位成邻近阻挡层。该基础部分起源于片材材料，该片材材料优选地热成型以产生构成所公开的基础结构的刚性和柔性的渐进级吸收构件。替代方法包括压缩模制、铸造、真空成型和注射模制。

在刚性级渐进式吸收构件中的至少一些中，曲线壁从基础部分朝向地基延伸。优选地，此类壁具有位于约4度与40度之间的拔模角(θ，图1)。该壁具有从基础部分延伸的顶部区域和在壁的相对端部部分处的底部区域。在若干实施例中，肩部部分从底部区域向内延伸。在其他实施例中，肩部部分可以不存在。在那些状态下，在刚性级子系统与柔性级子系统之间存在稍微连续的过渡。

在冲击上层结构之后，忽略任选的粘合剂，负载最初穿过阻挡层传递到衬底基础结构的渐进级吸收构件的刚性阶段子系统。这种负载行进通过刚性级吸收子系统的壁，其穿过肩部(如果存在肩部)到达，然后在撞击在地基上之前到达柔性级吸收子系统。如果存在回弹或反弹，那么这种负载被传递回到刚性阶段，该刚性阶段则承担更柔性的角色而不是其先前的负载传递角色。在此类壁中，通过壁向内或向外弯曲至或朝向未偏斜位置而实现负载吸收。

这些子系统以所描述的方式协作的一个结果是柔性级吸收子系统响应于负载而在一个或更多个较硬的传递级吸收子系统之前偏斜。相对刚性的子系统可用于吸收在柔性级已经偏斜或触底之后冲击负载的剩余部分。因此，脚步变软，振动减小，噪音减小，并且跌倒后的伤害减轻。

因此，本发明的若干实施例包括位于暴露于连续或间歇冲击负载的上部结构材料下方的渐进级负载分配和渐进级能量吸收系统。通常，这样的力可能导致高的局部压力，例如当来自轮椅的力通过窄轮施加时。

在衬底基础结构中，负载吸收主要由在其多个地砖中提供的多个渐进级吸收构件组来提供(以下描述)。地砖通过悬在相邻地砖的顶板上的重叠阻挡层的相互接合而结合。

附图说明

图1是渐进级负载分配和吸收衬底系统的一个实施例的竖直剖面。

图2是具有四个四边形的、优选地矩形的地砖的渐进级负载分配和吸收衬底系统的实施例的俯视图。

图3是具有四个四边形地砖的渐进级负载分配和吸收衬底系统的实施例的俯视图，该四边形地砖具有各种边缘接缝。

图4示出了衬底基础结构中的负载吸收构件的六边形阵列。

图5是这些构件的等距视图，其中凸起部形成柔性级的一部分。

图6是具有星形柔性级的负载吸收构件的替代性实施例的等距视图。

图7示出了具有不同高度的凸起顶部构件的渐进塌陷。

图8示出了具有不同高度的星形顶部负载吸收构件孔的渐进塌陷。

图9示出了具有不同高度的平坦顶部构件的渐进塌陷。

图10是渐进级负载分配和吸收系统的剖视图，该系统包括具有渐进负载吸收构件的衬底基础结构，衬底基础结构包括刚性级和柔性级的一个实施例。

图11示出与下方的负载吸收基础结构重叠的地砖的阻挡层。

图12示出了负载吸收构件的替代性(倒置的)实施例。

具体实施方式

根据需要，在本文公开了本发明的详细实施例；然而，应理解的是，所公开的实施例仅是本发明的示例，本发明可以用不同和可替代的形式来实施。附图不一定是按比例的；一些特征可以被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应解释为限制性的，而仅解释为教导本领域技术人员以各种方式采用本公开的替换实施例的代表性基础。

本公开包括渐进级负载分配和吸收系统10(图1)，该系统10位于暴露在稳定或间歇性的冲击力下的上部结构材料12的下方。渐进级负载分配和吸收系统10介于上部结构材料(例如，诸如地砖或地毯)12与下方的地基16之间。

多个实施例具有一个或更多个渐进级负载分配和吸收地砖17(图2-图3)。至少一些地砖17具有阻挡层18，该阻挡层18主要位于上部结构材料12下方，以分配而不是吸收冲击负载，诸如重脚步或滚动轮椅。为了缓冲打击、消除噪音和阻隔振动，衬底基础结构(稍后描述)20被定位在阻挡层18下方。

容纳衬底基础结构20的地砖17具有一个或更多个渐进级帽形(以下限定的)吸收构件21(图1)。这些构件21中的一个或更多个具有相对刚性的负载传递子系统23，其将力传递至作为第一子系统的柔性级吸收子系统22以偏斜。优选地，柔性级22吸收子系统位于地基16附近。

包括在刚性力传递(以及稍后的剩余力吸收)子系统23中的是基础部分24，该基础部分24在多个实施例中被定位成邻近阻挡层18(图1)。基础部分24起源于片状材料，该片状材料优选地热成型以产生构成所公开的基础结构20的渐进级吸收构件21。

曲线壁26从基础部分24朝向地基16延伸。在此背景下，“曲线的(curvilinear)”是指当从上方或下方观察时是弯曲的并且当从侧面观察时在冲击之前基本上是直线的。该壁26具有从基础部分24延伸的顶部区域30和在壁26的相对端部部分处的底部区域28。在多个实施例中，肩部25从底部区域向内延伸。

在冲击之后，负载穿过阻挡层18传递到刚性力传递子系统23，然后传递到柔性级吸收子系统22，在许多实施例中，柔性级吸收子系统22从刚性级子系统23朝向地基16延伸。

为了设定该级(返回到图2-图3)，在渐进级能量吸收衬底系统10的示例性实施例中，存在四个彼此固定的地砖17。相邻地砖的这种布置产生了四地砖式接缝和两地砖式接缝。在图2中放大了四个区域以示出与地砖中心区域相比的三种独特的接缝状态。地砖中心区域(最左边)没有接缝并且构成系统表面积的85％以上。其他的15％包括需要以类似于地砖中心区域的方式来执行的各种配置的接缝。这与四个阻挡层相交的四地砖式接缝(左下)形成对比。直的两面板式接缝(右下)和直的两面板式凸/凹配准接缝(右上)也在图2中描绘。

在图2中，存在形成渐进级负载分配和能量吸收系统的交错配置。相邻地砖的这种布置产生三面板式(图3)和两面板式接缝。三个区域已经在图3中放大以显示与图2中所示的四个形成对比的其余三种独特接缝状态。两地砖式的正弦边缘接缝(左下)是相邻衬底基础结构的修整边缘为正弦之处。三地砖式接缝(底部中部)是三个阻挡层相交之处。最后，我们看到两地砖式凸/凹配准正弦边缘接缝(右下方)的一个示例。

图4是热成型的衬底基础结构20的一个实施例的仰视图，示出了呈六边形配置的能量吸收构件21的阵列。根据所期望的布局，相邻构件21之间的基础部分24可以是平面的或肋状的。通常，由于相邻结构的密集布置，六边形阵列是优选的。

如在本文所描述的，存在代表性柔性级子系统的三个替代性实施例—凸起特征(lobe feature)、星形特征以及在其中的相邻的多组构件具有不同高度的配置。

图5是典型的负载吸收构件21中的柔性级22的凸起部实施例38的等距仰视图。在此，存在帽形渐进级吸收构件21的阵列，该帽形渐进级吸收构件21具有凸起部38，该凸起部38的基部40凹入构件21的肩部25内。凸起部38被凹入肩部中的沟槽状凹陷包围。凸起部的顶部延伸超出肩部的平面，非常像位于沟槽内部和上方的塔。这个沟槽在热成型工艺过程中将材料拉入其自身中并且优先地拉入凸起部壁中。

图6是形成在柔性级22顶部的星形特征42的等距视图。星形件可以具有3-10个臂44。星形特征42的核心部分46具有可从任意数量的多边形形状中选择的几何形状，以产生凹入构件21的肩部部分25内并从构件21的肩部部分25突出的特征。这种向上深度的拉伸很大程度地发生，因为与“主特征”(例如，刚性级23)相比，小的脚步对“拉伸特征”(例如，柔性级22)所施加的负载产生弱化和更低的阻力。星形部分可相对平坦或凹陷。

图9是穿过渐进级衬底基础结构10的第三替代性(“摩天楼式板(sky scraper)”)实施例48的剖视图，其中相邻的负载吸收构件21或组具有不同的高度。分离此类构件中的每一个构件的是基础部分24，即，进入热成型工艺的片材的基本上不变的部分。曲线壁26从那里延伸，并且底板27横跨曲线壁的下部部分28。可以安装这种结构，使得基础部分24邻近阻挡层18定位。在倒置配置中(参见例如图12)，基础部分24被定位成邻近地基16。注意，每个构件21的平面(或顶板或底板部分)是平坦的(即，它缺少拉伸的特征)并且平行于地基16放置。第一部段(I)示出系统最低限度的承载上部结构12本身的重量。在超过较高构件屈服力的施加负载下，较高较弱构件开始压缩和吸收所施加的总负载的一部分(参见(II))。这持续到较短构件的底板接触地基(参见(III))。在该阶段，压缩系统所需的力进一步大于压缩较高构件所需的力。

可以通过选择材料类型、材料厚度、拉伸深度等来调整较高和较短构件21的压缩特性，以提高增强脚下舒适性、衰减振动或吸收声音的特性。图9中的第三部段(III)示出了系统对甚至更大的施加负载的响应。在该负载水平下，该负载水平可能处于被调整为降低跌倒伤害的风险的水平，较高和较短构件以受控的方式塌陷以吸收冲击负载。

在柔性级的每个实施例中(参见例如图7-图8)，存在构件从最弱到最强的渐进塌陷。然而，存在抗压性的另外的水平。第一部段(I)示出了从构件的底板在与刚性级柔性子系统所处的方向相反的方向上延伸的拉伸特征(例如，凸起部)的压缩。一旦拉伸特征塌陷(II)，负载被传递到较高构件(相对刚性的子系统)，该较高构件开始承受其负载分担。一旦所施加的力超过较高构件的屈服力，它们就开始塌陷，直到它们压缩到较小构件接触地基(III)的点。最后，一旦施加的负载超过使整个负载分配和吸收系统屈服所需的力，则较高和较短的孔同时塌陷(IV)。

图8示出了柔性级的星形实施例以与图7中的凸起部略微不同的方式的塌陷。

替代实施例包括除了所描绘的那些之外的吸收构件形状(例如，具有不是曲线的但在相关联的构件底板中具有拉伸特征的壁的那些)。例如，当在未偏斜状态下从侧面观察时，此类壁可以是弯曲的。如果期望的话，可以设置肋以在负载吸收构件之间增加刚度。此外，构件阵列可以以不同于六边形的配置(与图4相反)布置。在一些应用和环境中，可以选择除了热塑性聚氨酯(polyurethane)和聚碳酸酯(polycarbonate)之外的材料。

在渐进级负载分配和吸收衬底系统10(例如，图2)的一个实施例中，存在四个四边形的、优选地矩形的地砖17。在图11中出现了代表性的地砖。此类地砖通过互相接合的配合配准特征50、52相对于彼此定位，配合配准特征50、52包括沿着阻挡层18的边缘提供的凸特征50和凹特征52。每个地砖17、19、21、23具有基础结构20，该基础结构20具有用于负载吸收的多个吸收构件22和用于负载分配的阻挡层18。

在图11中，阻挡层18(在这种状态下)是具有边缘B1、B2、B3和B4的四边形。下面的吸收构件22的子组件包括通过基础部分24连接的单独的构件22，基础部分24在例如热成型之前采取平面基础片材的形式。吸收构件22配合以形成子组件的周边，该子组件在许多情况下是四边形并且具有边缘A1、A2、A3和A4。优选地，每个阻挡层18被固定地附着到地砖中的一个或更多个顶板24。在一些情况下，阻挡层18通过用于固定的装置55(诸如粘合剂)或通过机械装置(包括螺钉、铆钉、销子等)附着到一个或更多个顶板24。

为了促进在组件中的地砖之间的相互接合，阻挡层18的边缘B1悬垂于吸收构件22的子组件的边缘A1之上，并且边缘B2悬垂于边缘A2之上。因此，吸收构件22的子组件的边缘A3和A4延伸超过阻挡层18的上覆边缘B3和B4。这种布置产生了阻挡层18的悬垂的L形平台25和由子组件中的吸收构件22的顶板24形成的敞开的L形悬垂部分。在相邻地砖中，与给定地砖19相关联的L形悬垂部分27支撑相邻地砖的阻挡层18的L形平台。这种布置的一个结果是相邻地砖以抑制其间的相对横向移动的方式彼此接合。

如图2至图3所示，组中的相邻地砖的互锁接合由配合配准特征50、52提供。在优选实施例中，这些配合配准特征50、52的形状是梯形的。例如，凸梯形50沿着相邻地砖17、19、21、23的边缘邻接凹梯形52。应当理解，存在配合配准特征的替代形状，诸如锁孔、锯齿、半圆、线锯状件等。

如在此使用的术语“帽形(hat-shaped)”包括截头圆锥形(frusto-conical)，该截头圆锥形可以是或可以不是倒置的，如稍后描述的。此类帽形构件22可具有顶壁部分28，该顶壁部分28具有圆形、卵形(oval)、椭圆形、三叶草形(cloverleaf)、跑道形(race track)或具有弯曲周边的一些其他圆形形状的覆盖区。同样，吸收构件21的底壁部分30也同样。如在本文所使用的，术语“帽形的”包括类似于以至少这些帽子样式实施的那些形状：平顶硬草帽帽/礼帽(boater/skimmer hat)、保龄球/德比帽(bowler/Derby hat)、盆帽(buckethat)、钟形帽(cloche hat)、软呢帽(fedora)、土耳其毡帽(fez)、赌徒帽(gambler hat)、小礼帽(homburg hat)、水壶沿或上沿帽(kettle brim or up-brim hat)、内地或澳洲帽(outback or Aussie hat)、巴拿马帽(panama hat)、太阳帽(pith helmet)、猪肉派帽(porkpie hat)、大礼帽(top hat)、蒸汽朋克帽(steam punk hat)、探险帽(safari hat)或呢帽(trilby hat)。参见例如https：//www.hatsunlimited.com/hat-styles-guide，其通过引用并入。

如本文使用的，术语“帽形的”和“截头圆锥形”排除了在与吸收构件21相关联的连续曲线壁26中包括肋线或折痕的结构，因为这样的特征倾向于促进应力集中并且当暴露于冲击打击时随着时间推移导致可能的失效。它们倾向于集中而不是分配或吸收入射力。

在大多数实施例中，连接吸收构件之间的基础部分24和吸收构件22的底板27的是曲线壁26。当横向观察时，曲线壁26在受到可能通过上部结构12在阻挡层18上的冲击之前呈现为基本上线性的或直线的。当从上方或下方观察时，底部部分30或顶部部分28的覆盖区可以呈现圆形、椭圆形、卵形、三叶草形、跑道形或具有弯曲周边的一些其他圆形形状。

吸收构件21的底板27可以是平坦的或带缺口的。如前所述，底板27或在一些情况下基础部分24可具有从其延伸的拉伸的凸起特征38或星形特征42。

吸收构件21可以由弹性热塑性塑料制造并且形成为从基础片材24突出的截头圆锥形或帽形构件，该基础片材24在暴露于成型工艺之前是基本上平坦的。

在一个优选实施例中，阻挡层18由聚碳酸酯(PC)、复合材料或金属或其他合适的刚性材料的强薄层制成，吸收构件21由弹性热塑性聚氨酯(TPU)制成，并且用于固定的装置55由压敏粘合剂(PSA)提供，压敏粘合剂(PSA)很好地粘结到PC和TPU两者。

因此，通过阻挡层18与渐进级吸收构件21的底层基础结构的并置来产生衬底基础结构20。

吸收构件21和上覆的阻挡层18的组件形成地砖17。相邻的地砖通过阻挡层18的重叠边缘和下重叠边缘以上述方式相互接合。优选地，小但可接受的间隙存在于与相邻地砖相关联的阻挡层18之间。

如果需要，可以在施加压力之前将诸如粘合剂55施加到用于固定的装置的一个或两个表面，然后将阻挡层18粘性地附接到地砖17。当通过相关联的阻挡层18的相邻边缘的配合配准特征50、52的相互接合来使相邻地砖的边缘配准时，衬底基础结构20由此被组装。

虽然压敏粘合剂是用于将阻挡层18固定到地砖的基底部分或顶板24的装置55的优选实施例，但是用于通过其相关联的阻挡层18将重叠的地砖附接在一起的替代方案包括用于附接的机械装置，诸如魔术贴

胶带、铆钉等。

阻挡层18与相邻地砖上的吸收构件22的接近的重叠将施加至阻挡层18的负载分配在宽广的区域上。当在相邻地砖之间的接缝上或在地砖内施加负载时，负载均匀地分布。负载至少部分地被吸收构件中的柔顺和刚性级的挠曲和可能的回弹吸收。

更详细地，所公开的渐进式负载分配和吸收系统的选定特征包括：

A：工程性能一致性

安装在刚性表面(诸如混凝土)上的传统地板系统倾向于具有小的能量吸收能力，从而造成跌倒相关伤害的风险。然而，由于它们的结构的刚性性质，它们在脚下的坚固性和稳定性方面提供一致性的表面。刚性表面诸如地基在地板产品的整个区域上支撑地板产品。这对于诸如地砖、玻璃地砖、木地板等的产品是必要的。

在开发、安装和维护有吸引力的但柔性的地板系统中降低受伤风险的一个挑战在于对该系统进行工程处理，以在整个地板表面的正常生命周期中保持一致的坚固性和稳定性，同时是柔性的。该系统必须平衡柔性需要，还适应其他活动，如行走、跑步、轮椅的滚动，以及支撑其他物品，如家具、设备和其他物体。理想的负载分配和吸收系统在此类正常活动下需要在脚下坚固和稳定，并且同时被设计成在潜在的致伤跌落或冲击事件期间尽可能最大程度地偏斜或轻击。

此外，负载分配和吸收系统的层需要协同工作，以便在几年的重复磨损和滥用之后维持有吸引力的外观。理想地，系统需要在撞击事件和日常活动之前、期间和之后保持不受损害。

所公开的系统被设计成在任何和所有点处的性能一致性。通过科学方法和统计概率分析指定了七种独特的状态以确认性能一致性。下面将描述这些状态。这之后将是对测试设备及其预期目的的描述。最后，下面将报告统计分析，其分析整个表面上的性能的一致性。

B：增强的负载分配和吸收地板系统

热成型以恒定厚度的材料基础片材开始。将热塑性原材料加热至软化点，然后在成型工具上通过真空、压力和机械装置拉伸。热成型部件的厚度是基础原材料厚度、原材料类型、成型温度以及工具的几何形状(包括拔模深度、拔模角和上部辅助设计及间隙)的函数。通常，拉伸深度的面积最大，材料沿多个方向拉伸。这导致比经历较少拉伸的区域更薄的壁轮廓。

负载吸收构件通常具有较厚的顶板和底板，而在曲线壁中存在显著变薄。这些构件对施加的负载产生总体上“方波”的力与位移响应相对。存在力的初始斜升，直到壁弯曲，然后在整个有效轻击中维持对所施加的负载的相对恒定的反作用力。在由相同的基础厚度形成的构件中，其他条件不变(ceteris paribus)，与较短结构相比，较高结构将在较低的负载水平下屈服。

代表性的应用和优点包括：

·针对老年人的军用级冲击保护；

·降低由于跌倒引起的髋关节和其他骨折的风险；

·降低由于跌倒引起的创伤性脑损伤的风险；

·在脚下舒适性增强的情况下，减轻疲劳；

·脚下稳定并且在需要时存在；

·相邻地砖之间的工程化转换满足ADA可访问性要求；

·增强的声音传输损失性能；

·增强的系统振动阻尼；

·针对用于改造或新建造的低姿态；

·易于安装；

·与常规地板粘合剂相容；

·轻量；

·可负担的；

·是耐久的并且能够承受许多冲击；

·可以被安装在生混凝土上；

·提供另外的热绝缘；

·纳入后工业化内容；

·充当蒸气屏障。

测试已经证明，使用所公开的系统的不同实施例可以导致：

·严重头部损伤风险降低20倍；

·中度头部损伤的概率降低60％；

·GMAX减少3倍；

·对于平均老年女性，在跌倒期间股骨颈力减少2.5倍；

·力减少的增加3倍；

·能量重构减少2.5倍；

·牢固且坚固以及支持移动性稳定的表面；

·对于看护者和较老的成人，在脚下基本上更舒适。

测试数据还表明，对于老年成人和照料者而言，所提出的渐进级负载分配和吸收系统具有大幅降低损伤风险并改善生活质量的潜力。

附图标记列表

虽然以上描述了多个示例性实施例，但这些实施例并不旨在描述本发明的所有可能形式。相反，在本说明书中使用的词语是描述性词语而不是限制性词语，并且应理解，在不脱离本发明的思想和范围的情况下，可以做出各种改变。另外，可以组合实施各种实施例的特征以形成本发明的进一步实施例。

Claims (27)

1.一种渐进级负载分配和吸收系统，所述渐进级负载分配和吸收系统位于暴露于冲击力的上部结构材料下方，所述渐进级负载分配和吸收系统介于所述上部结构材料与地基之间，所述渐进级负载分配和吸收系统包括：

一个或更多个负载分配和吸收地砖，所述地砖中的至少一些具有阻挡层，所述阻挡层位于所述上部结构材料下方；

衬底基础结构，所述衬底基础结构定位在所述阻挡层下方，所述衬底基础结构包括

一个或更多个渐进级帽形吸收构件，所述渐进级帽形吸收构件中的至少一些具有

刚性级吸收子系统，所述刚性级吸收子系统具有构件，所述构件具有

基础部分，所述基础部分定位在所述阻挡层附近；

曲线壁，所述曲线壁从所述基础部分延伸，所述曲线壁具有底部区域和从所述基础部分延伸的顶部区域，以及

肩部部分，所述肩部部分从所述底部区域延伸；以及

柔性级负载吸收子系统，所述柔性级负载吸收子系统从所述肩部部分朝向所述地基延伸，其中

所述柔性级负载吸收子系统响应于所述负载而在所述刚性级吸收子系统之前偏斜。

2.根据权利要求1所述的渐进级负载分配和吸收系统，其中，所述柔性级负载吸收子系统包括从星形特征、凸起特征、具有不同高度的帽形吸收构件的组件以及它们的组合中选择的结构。

3.根据权利要求2所述的渐进级负载分配和吸收系统，其中，所述星形特征具有一定数量(N)的臂，其中，3＜(N)＜10，所述臂从所述星形特征的核心部分延伸，所述星形特征具有多边形配置，所述多边形配置产生凹入相关联的吸收构件的底板内并且从所述底板突出的凸特征，由此在所述构件的底板内产生轮廓，与相对刚性级子系统相比所述轮廓对所施加的负载具有弱化作用和更低的阻力。

4.根据权利要求2所述的渐进级负载分配和吸收系统，其中，所述凸起特征包括凸起部，所述凸起部的基部凹入相关联的帽形吸收构件的底板内，所述凸起特征被凹入所述帽形吸收构件的底板中的沟槽状凹陷包围，使得所述凸起特征的顶部延伸超过所述底板的平面。

5.一种渐进级负载分配和吸收系统，所述渐进级负载分配和吸收系统位于暴露于冲击力的上部结构材料下方，所述渐进级负载分配和吸收系统介于所述上部结构材料与地基之间，所述渐进级负载分配和吸收系统包括：

一个或更多个负载分配和吸收地砖，所述地砖中的至少一些具有阻挡层，所述阻挡层位于所述上部结构材料下方；

衬底基础结构，所述衬底基础结构定位在所述阻挡层下方，所述衬底基础结构包括

一个或更多个渐进级较短且较高的帽形吸收构件，所述渐进级帽形吸收构件中的至少一些具有

基础部分，所述基础部分将所述帽形吸收构件分开，所述基础部分被适配于邻近所述阻挡层或所述地基定位；

曲线壁，所述曲线壁从所述基础部分向上或向下延伸，所述曲线壁终止于其中所述基础部分位于所述地基附近的配置中的顶板部分中，或终止于其中所述基础部分位于阻挡层附近的底板区域中，其中，

相邻的吸收构件或吸收构件组具有不同的高度，并且其中，

所述基础部分是平坦的并且缺少柔性级吸收子系统，使得一个或更多个较高构件首先支撑所述上部结构的重量并且承受超过所述较高构件屈服力的施加负载，较高且较弱的构件开始压缩并吸收所施加的总负载的一部分，

此类变形持续到所述较短构件的底板或顶板部分接触所述地基或所述上部结构，并且在此阶段，压缩所述吸收系统所需的力进一步大于压缩所述较高构件所需的力。

6.根据权利要求1所述的渐进级负载分配和吸收系统，其中，所述上部结构材料从陶瓷地砖、实木、木复合材料、地毯、地毯砖、乙烯基片材、乙烯基地砖、刚性乙烯基地砖、橡胶片材和橡胶地砖和格栅和防滑金属表面中选择。

7.根据权利要求1所述的渐进级负载分配和吸收系统，其中，所述地基从混凝土、砾石、金属和硬木中选择。

8.根据权利要求1所述的渐进级负载分配和吸收系统，其中，所述阻挡层包括从刚性热塑性塑料、复合材料和金属中选择的材料。

9.根据权利要求1所述的渐进级负载分配和吸收系统，进一步包括用于固定的装置，所述用于固定的装置定位在(A)所述上部结构材料与所述阻挡层之间，或(B)所述阻挡层和基础层之间，或(C)所述柔性级吸收子系统和所述地基之间，或处于包括位置(A和B)或(A和C)或(B和C)的位置。

10.根据权利要求1所述的渐进级负载分配和吸收系统，其中，所述负载传递子系统构件中的至少一些具有至少部分地由从基础层延伸的壁的上部部分限定的配置，所述上部部分的形状从圆形、卵形、椭圆形、三叶草形、跑道形和其他弯曲周边中选择。

11.根据权利要求1所述的渐进级负载分配和吸收系统，其中，所述刚性级吸收子系统构件中的至少一些具有至少部分地由与所述肩部部分相邻的壁的下部限定的配置，轮廓从圆形、卵形、椭圆形、三叶草形、跑道形和其他弯曲周边中选择。

12.根据权利要求1所述的渐进级负载分配和吸收系统，进一步包括衬底基础结构的一个或更多个地砖，其中，第一地砖的阻挡层从其边缘延伸并且悬垂于相邻地砖的顶板中的至少一些顶板之上。

13.根据权利要求12所述的渐进级负载分布和吸收系统，其中，成组的地砖被结合，所述吸收构件中的至少一些具有负载衰减特点，使得在所述组内存在可在所述组内均匀或变化的用户可确定的力衰减特性。

14.根据权利要求13所述的渐进级负载分配和吸收系统，其中，一些地砖通过匹配在所述阻挡层的边缘处限定的配准特征而接合在一起以形成地砖的子组件。

15.根据权利要求14所述的渐进级负载分配和吸收系统，其中所述配准特征由阻挡层的边缘中的凸特征限定，所述凸特征与阻挡层的边缘中的凹特征配准，所述阻挡层的边缘与相邻地砖相关联，所述配准特征从凸梯形特征和凹梯形特征、凸锁孔和凹锁孔、锯齿布置、半圆以及线锯齿状件中选择。

16.一种渐进级负载分配和吸收系统中的渐进级负载分配和吸收基础结构地砖，所述渐进级负载分配和吸收系统位于暴露于冲击力的上部结构材料下方，所述渐进级负载分配和吸收基础结构地砖介于所述上部结构材料与地基之间，所述渐进级负载分配和吸收基础结构具有

阻挡层，所述阻挡层用于分配至少一些冲击力，所述阻挡层位于所述上部结构材料下方并且是具有边缘B1、B2、B3和B4的四边形；

渐进级负载传递的组件和用于吸收至少一些冲击力的吸收构件，所述构件定位在所述阻挡层下方，所述组件具有周边，所述周边是具有边缘A1、A2、A3和A4的四边形，其中

所述阻挡层的边缘B1悬垂于渐进级吸收构件的边缘A1之上，边缘B2悬垂于边缘A2之上，所述渐进级吸收构件的边缘A4和A3延伸超过所述阻挡层的上覆边缘B4和B3，由此产生接合相邻地砖的相应特征的L形平台和L形悬垂部分。

17.根据权利要求1所述的渐进级负载分配和吸收系统，其中：

a.所述基础部分是热成型的并且具有平均厚度(T)，

b.所述曲线壁是热成型的并且具有平均厚度(t)；以及

c.(T)＞(t)。

18.根据权利要求1所述的渐进级负载分配和吸收系统，其中，柔性级吸收子系统的底板或壁具有允许湿气从其中排出的一定数量(A)的孔，其中，0≤A＜100。

19.根据权利要求1所述的渐进级负载分配和吸收系统，其中，地砖中的相邻的渐进级吸收构件之间的所述基础部分具有的长度小于渐进级吸收构件的壁的面向上部部分之间的距离。

20.根据权利要求1所述的渐进级负载分配和吸收系统，还包括至少部分地在相邻的吸收构件之间延伸的一个或更多个肋。

21.根据权利要求1所述的渐进级负载分配和吸收系统，其中，所述上部结构材料包括：

从以下项中选择的材料：

表面，诸如位于老年公寓或老年护理机构、医院或门诊机构中地板；海洋环境，包括船甲板和码头；体育比赛表面；步行/跑步场地；高尔夫球比赛表面；英式足球、橄榄球、长曲棍球或足球场；楼梯；工作垫；工作平台；抗疲劳垫；增强舒适垫；壁保护材料；运动场；日间护理地板；家庭和住宅中的地板材料；军用防爆垫；以及可以引爆地雷的军用车辆中的座椅。

22.一种渐进式负载分配和吸收系统，所述渐进式负载分配和吸收系统位于暴露于冲击力的上部结构材料下方，所述渐进式负载分配和吸收系统介于所述上部结构材料的下侧和下方的地基之间，所述渐进式负载分配和吸收系统包括：

一个或更多个负载分配和吸收地砖，所述地砖中的至少一些具有负载分配的阻挡层，所述阻挡层位于所述上部结构材料下方；

负载吸收的衬底基础结构，所述衬底基础结构位于所述阻挡层下方，所述衬底基础结构包括

一个或更多个渐进级帽形吸收构件，所述渐进级帽形吸收构件中的至少一些具有

刚性级吸收子系统，所述刚性级吸收子系统具有

基础部分，所述基础部分邻近所述地基定位；

曲线壁，所述曲线壁从所述基础部分朝向所述上部结构延伸，所述曲线壁具有底部区域和从所述基础部分延伸的顶部区域；以及

柔性级吸收子系统，所述柔性级吸收子系统从所述刚性级吸收子系统朝向所述阻挡层延伸，其中

所述柔性级吸收子系统响应于所述冲击力而在所述刚性级吸收子系统之前偏斜。

23.一种渐进式负载分配和吸收系统，所述渐进式负载分配和吸收系统位于暴露于冲击力的上部结构材料下方，所述渐进式负载分配和吸收系统介于所述上部结构材料和地基之间，所述渐进式负载分配和吸收系统包括：

一个或更多个负载分配和吸收地砖，所述地砖中的至少一些具有阻挡层，所述阻挡层位于所述上部结构材料下方；

衬底基础结构，所述衬底基础结构定位于所述阻挡层下方，所述衬底基础结构包括

一个或更多个渐进级帽形吸收构件，所述渐进级帽形吸收构件中的至少一些具有

具有构件的刚性级吸收子系统，所述构件具有

基础部分，所述基础部分邻近所述阻挡层定位；

曲线壁，所述曲线壁从所述基础部分延伸，所述曲线壁具有底部区域和从所述基础部分延伸的顶部区域，以及

柔性级负载吸收子系统，所述柔性级负载吸收子系统从所述刚性级吸收子系统延伸，其中

柔性级负载吸收子系统响应于所述负载而在所述刚性级吸收子系统之前偏斜。

24.根据权利要求1所述的渐进级负载分配和吸收系统，其中所述帽形吸收构件中的至少一些具有相对柔性级子系统和一个或更多个相对刚性级子系统。

25.根据权利要求1所述的渐进式负载分配和吸收系统，还包括具有在大约4和40度之间的拔模角的曲线壁。

26.一种制造如权利要求1所述的渐进级负载分配和吸收系统的方法，包括以下步骤：

a.提供用于制备所述负载吸收构件的半熔片材；

b.成型和冷却片材以制备吸收构件的子组件；

c.在吸收构件上放置阻挡层以形成衬底基础结构地砖；

d.邻接衬底基础结构的地砖以形成用于安装在使用环境中的地砖组件。

27.根据权利要求25的方法，其中，所述方法的步骤(b)从热成型、压缩模制、铸造、真空成型和注射模制中选择。

Images