JP7125118B2 - エネルギ吸収システム - Google Patents

Description

本発明は、エネルギ吸収システムに関する。本発明は、歪速度に感応する材料のようなエネルギ吸収材料を有する屈曲性のあるエネルギ吸収システムに関するが、特に、これに限定されるものではない。

背景

既知の衝撃保護システムは、通常、２つの型式、すなわち、着用に心地よくない硬質外殻（例えば、ローラブレード、スケートボード膝部、エルボーパッド）を備えた型式、発泡体又は発泡ラミネートパッド（例えば、スキー服用インサート）を備えた型式に該当し、これらは、貧弱なレベルの保護を与える。

そのため、軽量かつ屈曲性のあるエネルギ吸収システムを提供する必要があり、これらは、着用に心地よく、それでも、それらに加えられる衝撃荷重を放散させ、吸収することができる。

米国特許出願第US-A-2012/021167号は、リエントラント形ジオメトリを利用する屈曲性のあるエネルギシステムで予測しない性能向上を開示する。このシステムは、布地層を含み、歪速度感応性を示す材料を含む。US-A-2012/021167において、リエントラント形ジオメトリ構造体は、しばしば、反復され、リエントラント角又は同一の負の抜き勾配を有する、単一ユニットとして考慮される。一部の場合、ジオメトリは、衝撃中、内側に折り畳むか座屈するように、それ自体に力を入れる。

概要

本発明の第１態様によると、複数の層を有する屈曲性のあるエネルギ吸収システムが提供され、各層は、歪速度に感応する材料を有し、各層は、一つ又は複数のセルを備え、第１層における一つ又は複数のセルの各々は、軸に沿ってリエントラント形ジオメトリを有し、複数の層における第２層における一つ又は複数のセルの各々は、少なくとも第１層における、それぞれの一つ又は複数のセルと、軸に沿って少なくとも部分的に重複域を有する。

本発明の第２態様によると、屈曲性のあるエネルギ吸収システムを製造する方法が提供されるが、この方法は、歪速度に感応する材料を有する複数の層を形成するステップと、複数の層における各層内で一つ又は複数のセルを形成するステップと、複数の層における少なくとも第１層内に、軸に沿ってリエントラント形ジオメトリを有する一つ又は複数のセルを形成するステップと、複数の層における第２層内の一つ又は複数のセルを、複数の層における少なくとも第１層内の一つ又は複数のセルのそれぞれと、少なくとも部分的に重複させるステップと、を有する。

本発明の第３態様によると、第１層および第２層を備える屈曲性エネルギ吸収システムが提供され、第１層は、各々がリエントラント形ジオメトリを有する一つ又は複数のセルを備え、第２層は、一つ又は複数の突起を備え、第２層内の一つ又は複数の突起は、第１層内の一つ又は複数のセルのそれぞれと組み合わされ、第１層及び第２層のうち少なくとも一つが歪速度に感応する材料を有する。

本発明の第４態様によると、屈曲性のあるエネルギ吸収システムを製造する方法が提供され、この方法は、第１層を形成するステップと、第１層内に一つ又は複数のセルを形成するステップであって、一つ又は複数のセルの各々がリエントラント形ジオメトリを有する、ステップと、第２層を形成するステップと、第２層内に一つ又は複数の突起を形成するステップと、を含み、第２層内の一つ又は複数の突起は、第１層内の一つ又は複数のセルのそれぞれと組み合うように構成され、複数の層のうち、少なくとも一つが歪速度に感応する材料を有する。

本発明の第５態様によると、本体を備える、屈曲性のあるエネルギ吸収システムが提供され、この本体は、内部セル及び外部セルを備え、内部セルは外部セル内部にあり、内部セルは、ウェブによって外部セル内部に保持され、内部セル及び外部セルのうち、少なくとも一つがリエントラント形ジオメトリを有し、本体は、歪速度に感応する材料を有し、内部セルは、内部セルの開口部に張出し部を備え、外部セルは、外部セルの開口部に張出し部を備え、外部セルの張出し部は、内部セルの張出し部と異なる。

本発明の第６態様によると、屈曲性のあるエネルギ吸収システムを製造する方法が提供され、この方法は、本体を形成するステップを含み、本体を形成するステップは、内部セルを形成する工程と、外部セルを形成する工程であって、内部セル及び外部セルのうち、少なくとも一つがリエントラント形ジオメトリで形成される、工程と、外部セル内部に内部セルを保持するウェブを形成する工程と、内部セルの開口部において、内部セル内で張出し部を形成する工程と、外部セルの開口部において、外部セル内で異なる張出し部を形成する工程と、を含み、本体は、歪速度に敏感な材料を有する。

本発明の第７態様によると、本体を備えた屈曲性のあるエネルギ吸収システムが提供され、本体は、内部セル及び外部セルを有し、内部セルは外部セル内部にあり、内部セルは、ウェブによって外部セル内部に保持され、内部セル及び外部セルのうち少なくとも一つがリエントラント形ジオメトリを有し、本体は、歪速度に感応する材料を有し、内部セル及び外部セルは、同一方向に向けられる。

本発明の第８態様によると、一つ又は複数のセルのシートを備えた屈曲性のあるエネルギ吸収システムが提供され、そのシート内の少なくとも一つのセルは、リエントラント形ジオメトリを有し、少なくとも一つのセルは、異方性ジオメトリを有し、シートは、弾性材を有する。

本発明の第９態様によると、セルを備えた屈曲性のあるエネルギ吸収システムが提供され、そのセルは、第１軸に沿って一定の横断面を有し、そのセルは、第２軸に沿ってリエントラント形ジオメトリを有し、そのセルは、歪速度に感応する材料を有する。

本発明の第１０態様によると、面上に複数のセルを備えた屈曲性のあるエネルギ吸収システムが提供され、それらのセルは、歪速度に感応する材料を有し、当該システムは、面形態及び非球面形態で構成可能であり、非球面形態で構成されるとき、これらのセルは、リエントラント形ジオメトリを有する。

本発明の第１１態様によると、本発明の第１態様、第３態様、第５態様、第７態様から第１０態様のいずれかに従うシステムを備えたボディアーマーが提供される。

本発明の第１２態様によると、本発明の第１態様、第３態様、第５態様、第７態様ｋら第１０態様のいずれかに従うシステムを備えたヘルメットが提供される。

本発明の第１３態様によると、屈曲性のあるエネルギ吸収システムを製造する方法が提供され、この方法は、第１軸に沿って一定の横断面を有するセルを形成するステップと、第２軸に沿ってリエントラント形ジオメトリを有するセルを形成するステップと、歪速度に感応する材料を使用する又は使用してセルを形成するステップと、を含む。

本発明の第１４態様によると、屈曲性のあるエネルギ吸収システムを製造する方法が提供され、この方法は、面上にセルを形成するステップと、歪速度に感応する材料を使用する又は使用してセルを形成するステップと、面形態及び非球面形態で構成可能なシステムを形成するステップと、非球面形態で構成されるとき、セルがリエントラント形ジオメトリを有するように、当該システムを形成するステップと、を含む。

本発明の第１５態様によると、複数のセルを備えた屈曲性のあるエネルギ吸収システムが提供され、これらのセルは、歪速度に感応する材料を有し、当該システムは、面形態及び非球面形態で構成可能であり、非面形態で構成されるとき、これらのセルは、リエントラント形ジオメトリを有する。

本発明の第１６態様によると、添付図面を参照して例示され、本書で説明されたような実施例のいずれかに実質的に従うシステムが提供される。

本発明の更なる特徴および利点は、添付素面を参照して行われた例示にすぎない本発明の好ましい実施形態から明らかになる。

図１は、本発明の複数の実施形態に従うリエントラント形ジオメトリを備えたセルの３つの実施例の等角図を示す。 図２ａは、本発明の複数の実施形態に従うセルの等角図、正面図および横断面図を示す。 図２ｂは、本発明の複数の実施形態に従うセルの正面図を示す。 図２ｃは、本発明の複数の実施形態に従うセルの横断面図を示す。 図３ａは、本発明の複数の実施形態に従うセルの等角図を示す。 図３ｂは、本発明の複数の実施形態に従うセルの正面図を示す。 図３ｃは、本発明の複数の実施形態に従うセルの側面図を示す。 図３ｄは、本発明の複数の実施形態に従うセルの横断面図を示す。 図３ｅは、本発明の実施形態に従うセルの横断面図を示す。 図４ａは、本発明の複数の実施形態に従う等角図を示す。 図４ｂは、本発明の複数の実施形態に従う正面図を示す。 図４ｃは、本発明の複数の実施形態に従う横断面図を示す。 図５ａは、本発明の複数の実施形態に従う等角図を示す。 図５ｂは、本発明の複数の実施形態に従う正面図を示す。 図５ｃは、本発明の複数の実施形態に従う横断面図を示す。 図５ｄは、本発明の複数の実施形態に従う横断面図を示す。 図６ａは、本発明の複数の実施形態に従う等角図を示す。 図６ｂは、本発明の複数の実施形態に従う正面図を示す。 図６ｃは、本発明の複数の実施形態に従う横断面図を示す。 図７ａは、典型的なセル状材料の応力－歪曲線を示す。 図７ｂは、本発明の複数の実施形態に従う応力－歪曲線を示す。 図８ａは、本発明の複数の実施形態に従う上面図を示す。 図８ｂは、本発明の複数の実施形態に従う上面図を示す。 図８ｃは、本発明の複数の実施形態に従う横断面図を示す。 図８ｄは、本発明の複数の実施形態に従う横断面図を示す。 図８ｅは、本発明の複数の実施形態に従う組立後の横断面図を示す。 図９ａは、本発明の複数の実施形態の横断面図を示す。 図９ｂは、本発明の複数の実施形態の横断面図を示す。 図９ｃは、本発明の複数の実施形態の横断面図を示す。 図９ｄは、本発明の複数の実施形態の横断面図を示す。 図１０は、本発明に従う複数の実施形態の複数の実施例のエネルギ吸収性能の結果を示す。 図１１は、本発明に従う複数の実施形態の複数の実施例の力－荷重の結果を示す。 図１２ａは、本発明に従う複数の実施形態による一つの実施形態の横断面図を示す。 図１２ｂは、本発明に従う複数の実施形態による一つの実施形態の横断面図を示す。 図１３は、本発明に従う複数の実施形態による一つの実施形態の等角図を示す。 図１４ａは、本発明に従う複数の実施形態の等角図を示す。 図１４ｂは、本発明に従う複数の実施形態の上面図を示す。 図１４ｃは、本発明に従う複数の実施形態の横断面図を示す。 図１４ｄは、本発明に従う複数の実施形態の横断面図を示す。 図１５ａは、本発明の複数の実施形態に従う本体の等角図を示す。 図１５ｂは、本発明の複数の実施形態に従う本体の正面図を示す。 図１５ｃは、本発明の複数の実施形態に従う本体の側面図を示す。 図１５ｄは、本発明の複数の実施形態に従う本体の横断面図を示す。 図１６は、本発明に従う複数の実施形態の複数の実施例に対するエネルギ吸収性能の結果を示す。 図１７ａは、本発明の複数の実施形態に従う本体の等角図を示す。 図１７ｂは、本発明の複数の実施形態に従う本体の正面図を示す。 図１７ｃは、本発明の複数の実施形態に従う本体の横断面図を示す。 図１８ａは、本発明の複数の実施形態に従う本体の等角図を示す。 図１８ｂは、本発明の複数の実施形態に従う本体の正面図を示す。 図１８ｃは、本発明の複数の実施形態に従う本体の横断面図を示す。 図１８ｄは、本発明の複数の実施形態に従う本体の横断面図を示す。 図１９ａは、本発明の複数の実施形態に従うエネルギ吸収システムの等角図を示す。 図１９ｂは、本発明の複数の実施形態に従うエネルギ吸収システムの正面図を示す。 図１９ｃは、本発明の複数の実施形態に従うエネルギ吸収システムの側面図を示す。 図１９ｄは、本発明の複数の実施形態に従うエネルギ吸収システムの横断面図を示す。 図２０ａは、本発明の複数の実施形態に従う本体の等角図を示す。 図２０ｂは、本発明の複数の実施形態に従う本体の正面図を示す。 図２０ｃは、本発明の複数の実施形態に従う本体の横断面図を示す。 図２０ｄは、本発明の複数の実施形態に従う本体の横断面図を示す。 図２１は、本発明に従う複数の実施形態の複数の実施例に対する時間－直線加速度の結果を示す。 図２２は、本発明に従う複数の実施形態の複数の実施例に対する時間－回転加速度の結果を示す。 図２３は、本発明に従う複数の実施形態の複数の実施例に対する時間－回転加速度の結果を示す。 図２４は、本発明に従う複数の実施形態の複数の実施例に対する時間－回転加速度の結果を示す。 図２５ａは、直線及び回転加速度に基づくマウンテンバイク負傷に対する負傷閾値（提案）を示す。 図２５ｂは、直線及び回転加速度に基づくマウンテンバイク負傷に対する負傷閾値（提案）を示す。 図２６ａは、面形態における本発明の複数の実施形態に従うエネルギ吸収システムの上面図を示す。 図２６ｂは、非球面形態における本発明の複数の実施形態に従うエネルギ吸収システムの正面図を示す。 図２７ａは、本発明の複数の実施形態に従うエネルギ吸収システムのセルの等角図を示す。 図２７ｂは、本発明の複数の実施形態に従うエネルギ吸収システムのセルの上面図を示す。 図２７ｃは、本発明の複数の実施形態に従うエネルギ吸収システムのセルの側面図を示す。 図２８ａは、面形態における本発明の複数の実施形態に従うエネルギ吸収システム上面図を示す。 図２８ｂは、そのエネルギ吸収システムのセルの等角図を示す。 図２８ｃは、そのエネルギ吸収システムのセルの上面図を示す。 図２９ａは、面形態における本発明の複数の実施形態に従うエネルギ吸収システムの上面図を示す。 図２９ｂは、そのエネルギ吸収システムのセルの等角図を示す。 図２９ｃは、そのエネルギ吸収システムのセルの上面図を示す。 図２９ｄは、そのエネルギ吸収システムのセルの横断面図を示す。 図３０ａは、面形態における本発明の複数の実施形態に従うエネルギ吸収システムの上面図を示す。 図３０ｂは、非球面形態における、そのエネルギ吸収システムの側面図を示す。 図３０ｃは、そのエネルギ吸収システムのセルの等角図を示す。 図３０ｄは、そのエネルギ吸収システムのセルの上面図を示す。 図３１ａは、本発明の複数の実施形態に従うエネルギ吸収システムの等角図を示す。 図３１ｂは、本発明の複数の実施形態に従うエネルギ吸収システムの側面図を示す。 図３２ａは、本発明の複数の実施形態に従うエネルギ吸収システムに対する検査結果を示す。 図３２ｂは、本発明の複数の実施形態に従うエネルギ吸収システムに対する検査結果を示す。 図３３は、本発明に従う複数の実施形態の複数の実施例に対する落下高さ－平均ピーク直線加速度の結果を示す。

詳細な説明

本発明の複数の実施形態は、屈曲性のあるエネルギ吸収システムおよび屈曲性のあるエネルギ吸収システムを製造する方法を有する。

本発明の一部の実施形態は、少なくとも一部の「歪速度に感応する材料」を有するエネルギ吸収システムに関する。歪速度に感応する材料は、その特性が歪速度の増加に伴い変化する材料として定義できる。一部の実施形態において、歪速度に感応する材料は、チョップされた繊維を備える。

ポリウレタン（ＰＵ）、発泡スチロール（ＥＰＳ）、ビニルニトリルゴム（ＶＮＲ）、エポキシ樹脂またはナイロンのようなポリマのような典型的な材料は、異なる歪速度に対して非常に少ない負荷率を発揮する。通常、差異は、単に数％、典型的には１０％未満の範囲である。対照的に、歪速度に感応する材料は、１００％以上の負荷率の変化を示すことができ、３０００％のように高い場合もある。歪速度に感応する材料の特性は、たとえば、歪速度が２倍になったとき、２０％を超えて変化し、歪速度の増加に伴い５０％を超えて変化し得る。負荷率の１００％の増加は、歪速度に感応する材料のヤング率（縦弾性係数）が２倍になったことを意味する。

複数の実施形態において、歪速度に感応する材料は、衝撃の際に機械的特徴が変化する活性化合物を有する。一部の実施形態において、これはダイラタント化合物である。一部の実施形態において、ダイラタント化合物は、化学的ダイラタントを有する。一部の実施形態において、ダイラタント化合物は、シリコーンダイラタントを有する。一部の実施形態において、ダイラタント化合物は、シリコーンベース物質、ホウ酸、ポリビニルアルコール、水、ホウ砂またはホウ酸、スターチおよび水、スターチ、水、ホウ砂（またはホウ酸）、エチレングリコール（又は他の液体）内のシリカナノ粒子、コポリマ分散体、油／水／ポリマエマルジョンのうち、少なくとも一つを含む。

一部の実施形態において、歪速度に感応する材料は、機械的ダイラタント、通常は、液体中でコロイド懸濁を有する。一部の実施形態において、歪速度に感応する材料は、化学的ダイラタント、自発相分離を経た活性を有する。一部の実施形態において、ダイラタントは、化学的ダイラタントおよび機械的ダイラタントの混合物を有する。

一部の実施形態において、歪速度に感応する材料は、ポリマ材料内部のダイラタント、ポリマ材料と結合されたダイラタント、硬化性材料、加硫性材料を有する。

エネルギ吸収システムが部分的に歪速度に感応する材料を有する一部の実施形態において、材料の混合は、化学的または機械的に達成可能である。化学的である場合、これは、水素架橋、材料架橋、これら両方を含み得る。水素架橋の実施例は、ポリボロジメチルシロクサンである。ダイラタント歪速度感応材料は、ホウ素化ポリボロジメチルシロクサン（ＰＤＭＳ）を含む任意のシリコーンでもよい。他の恒久的架橋は成形処理に有益であり、確かに、歪速度に感応する材料は、安定した架橋材料混合物を形成するため、他の材料と混合させ、あるいは、他の材料と反応させることが可能である。混合された材料は、たとえば、熱可塑性エラストマ、高粘度ゴム、液体シリコーンゴム、熱可塑性樹脂、ウレタン、ポリウレタン、ポリエチレン（ＰＥ）を含んでもよい。架橋剤で反応させることによって歪速度感応材料に恒久的架橋を追加することができる。追加の充填剤、繊維、潤滑剤、増粘剤が使用されてもよい。典型的に、これらは、通常、活性成分を伴う、高減衰ポリマ、熱可塑性エラストマ、熱可塑性ウレタンでもよい。熱可塑性成分は、ハイブラー（Hybrar（商標））, ハイトレル（Hytrel（商標））, セプトン（Septon（商標））, シブスター（Sibstar（商標））, TPsiv（商標）の混合物でもよい。

本発明の複数の実施形態は、歪速度に感応する材料およびリエントラント形ジオメトリを備えた構造を有する屈曲性のあるエネルギ吸収システムに関する。一部の実施形態において、当該システムは、リエントラント形ジオメトリ及び非リエントラント形ジオメトリ構造の混合体を有する。一部の実施形態において、当該システムは、他の構造と組み合わせるリエントラント形構造を有する。一部の実施形態において、他の構造も同様にリエントラント形である。

本発明の実施形態によると、エネルギ吸収システムは、複数の層を備え、各層は、一つ又は複数のセルを備える。複数のセル内の第１層において、一つ又は複数のセルのうち少なくとも一つは、リエントラント形ジオメトリを有する。一部の実施形態において、一つ又は複数のセルの各々は、第１層において、リエントラント形ジオメトリを有する。一部の実施形態において、複数の層の他の層において、一つ又は複数のセルは、リエントラント形ジオメトリを有する。一部の実施形態において、複数のセルにおいて、第１層内の一つ又は複数のセルと、第２層内の一つ又は複数のセルは、同一ジオメトリを有する。一部の実施形態において、各層は、リエントラント形セルおよび非リエントラント形セルの混合物を有する。

明確性のため、本発明を描く為に使用された図は、各層が一つのセルを備えた一つ又は二つの層を備えるシステムを示す。各実施形態は複数の層を備え、各層は二つ以上のセル（たとえば、１１以上のセルまたは１１１以上のセル）を備えてもよいことが理解される。各実施形態は、複数の層において３層以上を備えてもよいことも理解される。

エネルギ吸収システムに複数の層を設けることによって、エネルギ吸収性において、更なる予想外の大幅な向上が生じる。これは、予想されたものより多くのエネルギを吸収する、典型的には層間のエネルギ吸収の新たな機構による。この顕著な特別のエネルギ吸収機構は、２つのリエントラント形部分の間の摩擦成分を有する。この性能向上は、単独で多くの材料を使用することによって期待される以上であり、予想外の性能向上になっているが、エネルギ吸収システムの屈曲性、通気性を可能にしている。

図１は、本発明の複数の実施形態に従うリエントラント形ジオメトリを有するセルの３つの実施例の等角図を示す。図１の複数の実施形態は、エネルギ吸収システム１ａ、１ｂ、１ｃの３つの実施例を示し、これらは、リエントラント形ジオメトリを有するセル３ａ、３ｂ、３ｃを有する。リエントラント形ジオメトリは、図１において垂直軸６として示された軸に沿って延びている。

図１に示されたセル３ａ、３ｂ、３ｃは、押し出された薄壁部を備え、ベース要素２の有無に拘わらず、円形部、矩形部、六角形部からテーパが付けられている。ベース要素２は、リエントラント形ジオメトリの軸６に対して垂直な面に延びている。一部の実施形態において、ベース要素２は、層の一部を形成する為にセル３ａ、３ｂ、３ｃを他のセル３ａ、３ｂ、３ｃに取り付けるように構成されている。他の実施形態において、層内のセル３ａ、３ｂ、３ｃの全ては、同一のベース要素２に取り付けられている。他の実施形態において、ベース要素２は、エネルギ吸収システム１ａ、１ｂ、１ｃを対象物（図示せず）の表面に取り付けるように構成されている。一部の実施形態において、ベース要素２は、セル３ａ、３ｂ、３ｃをヘルメットの内側に取り付け、エネルギ吸収システム１ａ、１ｂ、１ｃがヘルメットのエネルギ吸収性能を高められるように使用される。

図１の一部の実施形態において、各セル３ａ、３ｂ、３ｃは、リエントラント形とみなすことができる。他の実施形態において、セル３ａ、３ｂ、３ｃは、図１に示されたものとは別のリエントラント形構造を有する。一部の実施形態において、セル３ａ、３ｂ、３ｃは、異方性リエントラント形ジオメトリを有するので、異なる軸に沿って測定されるとき、セル３ａ、３ｂ、３ｃの特性は異なる。

図２ａは、本発明の複数の実施形態に従うセルの等角図を示す。図２ｂは、このセルの正面図を示し、図２ｃは、このセルの横断面図を示す。図２ａ－図２ｃの実施形態において、セル４は、垂直軸７として例示され、図２ａ－図２ｃに示され、軸に沿って延びるリエントラント形ジオメトリを有する。

図３ａは、本発明の複数の実施形態に従うセルの等角図を示す。図３ｂは、セルの正面図を示し、図３ｃは、セルの側面図を示す。図３ｄは、図３ｂにおける断面Ａ－Ａの横断面図を示す。図３ｅは、図３ｃに示された断面Ｂ－Ｂの横断面図を示す。図３ａ－図３ｅの実施形態において、セル５は、テーパ付けされた異方性リエントラント形ジオメトリを有し、これは、垂直軸８として、一例として図３ａ－図３ｅに示された軸に沿って延びている。図３ａ－図３ｅの他の実施形態は、他の異方性リエントラント形ジオメトリを有してもよい。図３ａ－図３ｅの実施形態は、異なる方向で異なる特性を有する。軸８に沿った、主要な衝撃方向において、セル５は、衝撃に対する一定のレスポンスを有するように調整可能である。斜方衝撃に対して、セルは、異なる方向から異なる衝撃レスポンスを生じるように調整可能である。

図４ａは、本発明の実施形態に従うエネルギ吸収システム１０の等角図を示す。図４ｂは、図４ａの実施形態の正面図を示す。図４ｃは、図４ｂの断面Ｃ－Ｃの横断面図を示す。図４ａ－図４ｃの実施形態において、第１層１１０内のセル１１１と第２層１２０内のセル１２１は、同一ジオメトリを有し、このジオメトリは、垂直軸１１として、一例として図４ａ－図４ｃに示された、軸に沿ったリエントラントである。他の実施形態において、第１層１１０および第２層１２０は、各々が、複数のセル１１０、１２１を備える。他の実施形態において、リエントラント形ジオメトリは、他の任意の軸に沿っている。他の実施形態において、第２層内のセル１２１は、リエントラント形ジオメトリを持たず、あるいは、第１層１１０内のセル１１１と異なるリエントラント形ジオメトリを有する。一部の実施形態において、第２層内のセル１２１がリエントラント形ジオメトリを有するが、これは、第１層１１０内のセルのリエントラント形ジオメトリと同一の軸１１に沿っていない。

図４ａ－図４ｃの実施形態において、第１層１１０内のセル１１１は、開口部１１３を有するリエントラント形凹部１１２を備える。他の複数の実施形態において、第２層１２０内のセル１２１は、開口部１２３を有するリエントラント形凹部１２２を備える。複数の実施形態において、凹部１１２，１２２は、垂直軸１１として図４ａ－図４ｃに示された、当該システム内のセル１１１，１２１のリエントラント形ジオメトリの方向に沿って延びている。他の複数の実施形態において、セル１１１，１２１は、凹部１１２，１２２を有するが、この凹部１１２，１２２は、リエントラント形ではなく、たとえば、負の抜き勾配を有するというより、垂直側面を有する。

図４ａ－図４ｃの複数の実施形態において、第１層１１０内のセル１１１と第２層１２０内のセル１２１は、開口部１１３，１２３に対して、リエントラント形凹部１１２、１２２の両端で、それぞれのベース要素１１４，１２４を有する。一部の実施形態において、ベース要素１１４，１２４は、それぞれのセル１１１，１２１のリエントラント形ジオメトリの軸１１に対して垂直な方向に延びている。他の複数の実施形態において、複数の層の一つの層１１０（又は１２０）内の一つ又は複数のセル１１１（又は１２１）は、ベース要素１１４（又は１２４）を備える。他の複数の実施形態において、複数の層の層１１０（又は１２０）内の一つ又は複数のセル１１１（又は１２１）のうち少なくとも一つがベース要素１１４（又は１２４）を備える。他の複数の実施形態において、当該システムは、何も、それぞれのベース要素１１４，１２４を持たないセル１１１，１２１を備えるので、各々は、リエントラント形凹部１１２（又は１２２）の両端で、第１開口部１１３（又は１２３）および第２開口部（図示せず）を備える。そのような一部の実施形態は、より通気性の高いシステムをもたらすので、使用者の快適性は向上する。

図４ａ－図４ｃの実施形態において、第２層１２０内のセル１２１は、第１層１１０内のセル１１１と垂直軸１１に沿って重なっている。一部の実施形態において、重複域１３０は、第１層１１０内のセルにおけるリエントラント凹部１１２の開口部１１３を備える。他の複数の実施形態において、第２層１２０内のセル１２１は、第１層１１０内のセル１１１におけるリエントラント形凹部１１２の開口部１１３を備えた重複域１３０を備えることなく、第１層１１０内のセル１１１と垂直に重なる。たとえば、第２層１２０内のセル１２１は、第１層１１０内の、それぞれのセル１１１と垂直に整列していない。

図４ａ－図４ｃの実施形態において、第２層１２０内の一つ又は複数のセル１２１は、重複域１３０で、それぞれのセル１１１，１２１の間の摩擦力によって、第１層１１０内の一つ又は複数のセル１１１に対して所定位置に保持されている。

図４ａ－図４ｃの実施形態において、衝撃の際、第２層１２０は、垂直軸１１に沿って第１層１１０に向かって移動し、重複域１３０の大きさを大きくする。一部の実施形態において、衝撃の際、第２セル１２０内のセル１２１は、第１層１１０内のセル１１１のリエントラント形凹部１１２まで更に移動する。他の複数の実施形態（図示せず）において、第２層１２０内の一つ又は複数のセル１２１は、第１層１１０内の一つ又は複数のセル１１１の間の隙間まで更に移動する。一部の実施形態において、エネルギを吸収する追加機構は、第１層１１０および第２層１２０が互いに移動するとき、これら接触表面１１５，１２７の間に摩擦を有する。一部の実施形態において、第１層１１０内の一つ又は複数のセル１１１は、拡大され、第２層１２０内の一つ又は複数のセル１２１は、縮小される。第１層１１０及び第２層１２０が幾何学的に可能な限り近付いて移動すると、他のエネルギ吸収特性は、衝撃に抵抗する支配的な力（例えば、塑性変形）になり、座屈（buckling）において、層１１０，１２０内の一つ又は複数のセルを押しつぶす。

第１層１１０内のセル１１１及び第２層１２０内のセル１２１が、それぞれのベース要素１１４，１２４を備える、図４ａ－図４ｃの実施形態において、当該システム１０のエネルギ吸収特性に第２の利点がある。複数の実施形態において、この第２の利点は、第２層１２０内のセル１２１のベース要素と第１層１２０内のセル１１１の間に閉じ込められた容積内の空気のような流体が圧縮されることである。これは、空気の流出および圧送になり得る。これも同様に、反発を減少させるのに役立つ。

図４ａ－図４ｃの実施形態において、当該システム内の層１１０，１２０の間の流体の移動は、それぞれのベース要素１１４，１２４を備えるセル１１１，１２１の構成、又は、それぞれのセル１１１，１２１の構成によって制御される。一部の実施形態において、一つ又は両方の層１１０，１２１のセル１１１，１２１における、それぞれのベース要素１１４，１２４は、成形されたバルブ（図示せず）を備え、これは、当該システムに対する衝撃の際、そのバルブを通過し得る流量を制限し、あるいは、一定圧力に達したときだけ流体の移動を可能にする。一部の実施形態において、ベース要素１１４，１２４は、所定圧力で破断するように構成されている。たとえば、ベース要素１１４，１２４は、それぞれのセル１１１，１２１の壁より薄くてもよく、あるいは、それぞれのセル１１１，１２１の残部とは異なる材料特性を有してもよい。そのような実施形態は、もっと通気性の高いシステム１０をもたらすので、使用者の快適性は向上する。ベース要素１１３，１２４を備えた複数のセル１１１，１２１を当該システムが備える、一部の実施形態において、ベース要素１１４，１２４は、各々が同一特性を有する。他の複数の実施形態において、ベース要素１１４，１２４は、互いに異なる特性を有する。

図４ａ－図４ｃの実施形態に従うエネルギ吸収システム１０は、伸張性のある層（図示せず）を備える。一部の実施形態において、伸張性のある層は、たとえば、フックおよびループシステム又は接着材によって、層１１０（又は１２０）内のセル１１１（又は１２１）に付着される。他の複数の実施形態において、伸張性のある層は、布地を備える。製造において、布地は、セル１１１，１２１を成形する為に使用される成形ツール内に配置され、セル１１１（又は１２１）の材料は、布地の粗い縫い目の構造体を通して押し込まれるので、布地はセル１１１（又は１２１）と一体化される。

図４ａ－図４ｃの実施形態に従うシステム１０は、およそ３０％の、単一の層の同等の厚さ及び密度にわたる改良を示す。この性能向上は、層１１０，１２０が互いに押されるときの摩擦の増加に帰する。摩擦は、当該システム１０に対する衝撃に抵抗する抵抗力の成分として作用する。

追加又は代替の抵抗力は、本発明の複数の実施形態に従うエネルギ吸収システムにおける層間に代替の中間面を設けることによって生み出されるが、以下、後述する。

図５ａは、本発明の複数の実施形態に従うエネルギ吸収システム１５，２０の等角図を示す。図５ｂは、図５ａの実施形態の正面図を示す。図５ｃは、図５ａ－図５ｂの実施形態の横断面図を示す。図５ｄは、図５ａ－図５ｂの実施形態の横断面図を示す。図５ａ－図５ｄの実施形態のアーキテクチャーは、これらの実施形態において、第１層（１５０（又は２１０）内のセル１５１（又は２１１）及び第２層（１６０（又は２２０）内のセル１６１（又は２２１）が単一部分１６（又は２１）として製造される点を除いて、図４ａ－図４ｃを参照して説明されたものと類似する。複数の実施形態において、単一部分１６（又は２１）は、第２層１６０（又は２２０）内のセル１６１（又は２２１）が少なくとも部分的に第１層１５０（又は２１０）内のセル１５１（又は２１１）と重なるように製造される。これらの単一部分１６（又は２１）は、複数の層において、任意の組み合わせで使用可能であるが、繰り返す単一部分１６（又は２１）の配列において、同様に構成される。複数の単一部分１６（又は２１）は、同一の向き又は反映可能であり、外側に又は内側テーパ付けされる。他の複数の実施形態において、単一部分１６（又は２１）は、個々のユニットに成形され、単一部分１６（又は２１）のシートとして接合または成形される。他の複数の実施形態（図示せず）において、第１層、第２層、第３層内のセルは、単一部分として製造される。他の複数の実施形態において、４以上の層は単一部分を形成してもよい。

第１層１５０，２１０内のセル１５１，２１１および第２層１６０，２２０内のセル１６１，２２１は、単一部分１６，２１として、製造中、必要なステップ数を減少させる。この実施形態においては一部分が製造されるが、先の実施形態においては複数の部分が製造され、後に互いに積層される。

図５ａ－図５ｄの一部の実施形態において、少なくとも第１層１５０（又は２１０）及び第２層１６０（又は２２０）内の一つ又は複数のセルを備える単一部分１６（又は２１）は、射出成形によって製造される。一部の実施形態において、成形ツールのスプリットラインは、重複域１７０（又は２３０）と同じ高さであるが、他の実施形態において、単一部分１６（又は２１）の高さに沿った他の場所にある。

図５ａ－図５ｄの実施形態は、図４ａ－図４ｃを参照して検討された実施形態と比較して、追加のエネルギ吸収機構を与える。そのような一部の実施形態において、当該システム１５（又は２０）に対する衝撃の際、第１１５０（又は２１０）内のそれぞれのセル１５１（又は２１１）内のリエントラント形凹部１５２（又は２１２）に移動される第２層１６０（又は２２０）内のセル１６１（又は２２１）の前の重複域１７０（又は２３０）で破断が生じる。破断１８０（又は２４０）の地点は、図５ｃ（又は図５ｄ）に示される。破断後、層１５０，１６０（又は２１０，２２０）は、図４ａ－図４ｃに示された実施形態の為に説明されたものと類似した方式で互いに移動する。複数の実施形態において、層１５０，１６０（又は２１０，２２０）が互いに移動するとき、重複域１７０（又は２３０）は、大きさが増えるので、抵抗性の摩擦力が増える。複数の実施形態において、いったん第１層１５０，第２層１６０（又は２１０，２２０）が、幾何学的に可能な限り近付いて互いに移動すると、他のエネルギ吸収特性が、衝撃に抵抗する支配的な力（たとえば、塑性変形）になり、座屈において、層１５０，１６０（又は２１０，２２０）内の一つ又は複数のセル１５１，１６１を押しつぶす。一部の実施形態において、前述したように、減衰及び反発を制御するのに役立つように当該システムに含まれる流体を使用する利点もある。

図５ａ－図５ｄの実施形態において、単一部分１６（又は２１）は、たとえば、破断が所定の力で生じるように、所定の特性を有するように製造される。強い材料は、破断前に耐えられる静止荷重は高くなる。

図５ｄの一部の実施形態において、単一部分２１は、伸張性のある層２３５で製造されるが、そのような構成の実施例が図５ｄに示されている。複数の実施形態に従う、伸張性のある裏張りを備えたエネルギ吸収材料は、衝撃現象から伝達される力を５０％を超えて減少させるように示されている。複数の実施形態において、伸張性のある層２３５は、エネルギ吸収システム２０の安定性を改善し、さらに／または、着用可能な外被（garment）にエネルギ吸収システム２０を一体化させるのに役立ち、さらに／または、たとえば、ヘルメット外板（helmet skin）の内側に取り付ける為のフック及びループシステムを使用することによって、表面にエネルギ吸収システム２０を取り付けて使用することに役立つ。一部の実施形態において、伸張性のある層２３５は、フック及びループシステムを備え、このシステムは、単一部分２１が製造されるとき、成形ツール内に配置される。

図５ｄの一部の実施形態において、伸張性のある層２３５は、布地を備え、単一部分２１は、射出成形を経て製造され、布地は成形ツールの為のスプリットラインに配置される。他の実施形態において、伸張性のある層２３５は、最上部、底部、単一部分２１の設計に適した他の場所にある。一部の実施形態において、伸張性のある層２３５は、破断地点２４０を通過し、破断部２４０に高抵抗を与え、衝撃部位から当該システム２０内のセル２１１，２２１のエネルギ吸収材料が離れることを抑制する。

図６ａは、本発明の実施形態に従うエネルギ吸収システム２５の等角図を示す。図６ｂは、図６ａに示された実施形態の正面図を示す。図６ｃは、図６ｂの断面Ａ－Ａの横断面を示す。第２層２６０内のセル２６１が第１層２５０内のセル２５１より小さな幅を有し、第２層２６０内のセル２６１が第１層２５０内のセルと接触するようになる前に第２層２６０が第１層２５０内のセル２５１のリエントラント形凹部２５２へと更に移動するように構成される点を除いて、これらの実施形態は、図５ａ－図５ｄを参照して説明された単一部分の実施形態に類似する。この実施形態において、単一部分２６は、保持構造体２９０を備え、この構造体２９０は、第１層２５０内のセル２５１の垂直上方の位置で第２層２６０内のセル２６１を保持し、第２層２６０内のセル２６１の外部表面２６７は第１層２５０内のセル２５１のリエントラント形凹部の表面２５５に接触しない。

図６ａ－図６ｃの実施形態において、保持構造体２９０は、テーパが付けられ、第１層２５０内のセル２５１のリエントラント形凹部２５２へと延びる。他の複数の実施形態において、保持構造体２９０は、第１層２５０内のセル２５１のリエントラント軸２７に対し垂直な面に延びる。他の複数の実施形態において、保持構造体２９０は、テーパが付けられ、第１層２５０内のセル２５１のリエントラント形凹部２５２から遠くに延びる。

図６ａ－図６ｃの実施形態において、図５ａ－図５ｄを参照して検討された実施形態より改善された「軟らかい」性能の追加の利点を与える。図６ａ－図６ｃの実施形態は、圧縮力に対して、最初に約２０％の圧縮に対してソフトなレスポンスを与えるので、使用者の快適性を向上させる。複数の実施形態において、衝撃の力が約２０％の圧縮を超える場合、第２層２６０内のセル２６１が圧縮され、その外側表面２６７が第１層２５０内のセル２５１のリエントラント形凹部１１２の表面２５５と接触し、第２層２６０内のセル２６１が第１層２５０内のセル２５１のリエントラント形凹部２５２へと更に移動するときに発生される摩擦抵抗力が生じることから、より硬いレスポンスが与えられる。複数の実施形態において、いったん層２５０，２６０は幾何学的に可能な限り近付いて互いに移動すると、他のエネルギ吸収特性が、衝撃に抵抗する支配的な力（たとえば、塑性変形）になり、座屈における層２５０，２６０内の一つ又は複数のセル２５１，２６１を押しつぶす。

図６ａ－図６ｃの実施形態は、比較的に軟らかい初期レスポンス（２０％歪）を与え、その後、より大きな衝撃を吸収するように、より硬いレスポンスまで荷重上昇させるように調整できる。一部の実施形態において、初期圧縮は、弾性であり、エネルギ吸収システムが、エネルギ吸収性能が減少することなく、複数の、より小さな衝撃に使用されることを可能にする。

図６ａ－図６ｃの実施形態において、第１層２５０内のセル２５１、保持構造体２９０、第２層２６０内のセル２６１は、同一の歪速度に感応する材料を使用して、単一部分として製造される。他の複数の実施形態において、保持構造体２９０は、第１層２５０内のセル２５１および第２層２６０内のセル２６１とは異なる材料の伸張性のある層（図示せず）を備える。複数の実施形態において、伸張性のある層は、着用可能な外被にエネルギ吸収システム２５を一体化させるのに役立ち、単独で使用される歪速度に感応する材料から構成される保持構造体２９０と比較して、異なるレスポンス特性をエネルギ吸収システム２５に与える。一部の実施形態において、保持構造体２９０は、歪速度に感応する材料および伸張性のある層を備える。一部の実施形態において、伸張性のある層は、布地を備える。一部の実施形態において、布地層は、第１層２５０内のセル２５１および第２層２６０内のセル２６１が製造されるとき、成形ツール内に配置され、歪速度に感応する材料が布地の縫い目の構造体を通して押し込まれ、その結果、第１層２５０内のセル２５１および第２層２６０内のセル２６１のうち少なくとも一つと布地が一体化する。一部の実施形態において、単一部分２６は、複数の伸張性のある層を備える。複数の実施形態において、伸張性のある層は、単一部分２６と一体的に製造されるが、他の実施形態では、伸張性のある層は、製造された後、単一部分２６に付着される。

図４ａ－図４ｃ、図５ａ－図５ｄ、図６ａ－図６ｃの他の実施形態において、エネルギ吸収システム内のセルは、たとえば、図３ａ－図３ｅに示されるように、異方性のリエントラント形ジオメトリを有する。他の複数の実施形態において、異方性は、セルの壁の厚さを変えることによって達成される。一部の実施形態において、セルの全体的ジオメトリは、異方性である。一部の実施形態において、セルの壁の厚さは、異方性である。

図７ａは、典型的なセル状材料または発泡材料の応力－歪曲線を示し、図７ｂは、図４ａ－図４ｃ、図５ａ－図５ｄ、図６ａ－図６ｃを参照して説明されたような本発明の実施形態に従う例示的な応力－歪曲線を示す。弾性発泡ポリマは、現在、屈曲性のある身体に着用されるスポーツ用途に使用される、最も一般的なエネルギ吸収材料である。そのようなポリマは、通常、均質である。衝撃荷重の下で、発泡体は、図７ａに示されるように、最初は、弾性域を通して縮み、その後、最終高密度化までの安定期に従う。破壊的障害は、セル壁で最終的に生じ、材料は破断する。セル壁が破断するとき、弾性発泡体は、衝撃ゾーンから自由に移動し、最も必要とされる領域で、材料をほとんど残さない又は全く残さない。材料は、破断し、衝撃部位から移動し、貧弱な高負荷運転性能を最終的に与える。弾性発泡ポリマの負荷運転性能を改良する方法は、厚い層の材料を使用することであるが、実用的な限界がある。弾性発泡体材料の性能を高める他の方法は、セル壁を厚くし、より多くのセル壁を追加し、または、密度を高めることである。この方法論は、質量を増加させ、屈曲性も減少させるので、この方法論には実用上の限界もある。性能の向上は、ポリマ組成を変えることによって得られるが、同一傾向が、高密度化およびセル壁強度にも見られる。

図４ａ－図４ｃ、図５ａ－図５ｄ、図６ａ－図６ｃを参照して説明されるように、本発明の任意の実施形態は、図７ｂに示されるものと類似した応力－歪曲線を与えるように巧みに処理される。図５ａ－図５ｄ、図６ａ－図６ｃに従う実施形態にとって、エネルギ吸収システム１５，２０，２５は、第１部の圧縮に対して比較的「強く」、それぞれの単一部分１６，２１，２６を破断点１８０，２４０で破断させる。破断の際、応力は、高密度化域に従って、再び増加する前に、応力－歪曲線上で降下する。正常なセル状構造または弾性発泡体にとって珍しいことは、圧縮させて検査されるとき、ピークを有し、その後、降下する応力－歪曲線を有することである。

本発明の複数の実施形態の方法を使用する応力－歪曲線を与えるように巧みに処理された構造は、ブラストフロアマットまたはコンボイマットに特に有用であり、ここでは、一部が（例えば、上を歩くときの）低速静止荷重に耐える必要があり、その後、（例えば、それらが互いに押し潰され始めるときエネルギを吸収する為に床下部が破壊される現象において）一定点／歪速度で破断する。これは、破断の為のピークの力が脛骨破断力を下回ることを可能にし、伝えられる荷重が、エネルギを吸収する間に実際に減少する。曲線の下にある領域は、左と比べると、右の曲線より高くなっている。これらの構造は、複数の実施形態に従うヘルメットにも適用可能である。

図４ａ－図４ｃ、図５ａ－図５ｄ、図６ａ－図６ｃに従う実施形態は、屈曲性のあるエネルギ吸収システムを製造する為の方法を有する。一部の実施形態において、屈曲性のあるエネルギ吸収システムの製造は、歪速度に感応する材料を備える複数の層を形成するステップと、複数の層の各層内に一つ又は複数のセルを形成するステップと、複数の層の少なくとも第１層の軸に沿ってリエントラント形ジオメトリを有する一つ又は複数のセルを形成するステップと、複数の層の第２層内の一つ又は複数のセルを、少なくとも部分的に、少なくとも第１層内の一つ又は複数のセルのそれぞれと重複させるステップと、を含む。

複数の実施形態において、形成するステップは、一つ又は複数の成形、付加的製造などを含む。一部の実施形態において、形成するステップは、射出成形を含む。

一部の実施形態において、当該方法は、少なくとも第１層内の一つ又は複数のセルにおいて、軸に沿って延びるリエントラント形凹部を形成するステップを含む。一部の実施形態において、リエントラント形凹部は、少なくとも第１層内の一つ又は複数のセルが形成されると同時に形成されるが、他の実施形態において、リエントラント形凹部は、少なくとも第１層内の一つ又は複数のセルが形成された後に機械加工される。

一部の実施形態において、当該方法は、複数の層の第２層内の一つ又は複数の層を、少なくとも第１層内の一つ又は複数のセルのそれぞれのリエントラント形凹部の開口部と少なくとも部分的に重複するように構成するステップを含む。一部の実施形態において、第１層内のセルと第２層内のセルは、単一部分として製造され、第２層内のセルは第１層内のセルのリエントラント形凹部の開口部と少なくとも部分的に重複する。他の複数の実施形態において、第２層内の一つ又は複数のセルは、少なくとも第１層内の一つ又は複数のセルと少なくとも部分的に重複するように構成される。

一部の実施形態において、当該方法は、伸張性のある層を備えた複数の層の一つ又は複数のセルを形成するステップを含む。一部の実施形態において、伸張性のある層は、層内のセルの全てを用いて形成される。一部の実施形態において、伸張性のある層は、第１層内の少なくとも一つのセルと第２層内の少なくとも一つのセルとを用いて形成される。一部の実施形態において、当該システムは、伸張性のある複数の層を用いて形成される。

一部の実施形態において、伸張性のある層は、セルが製造された後、エネルギ吸収システムにおける少なくとも一つのセルに付着される。一部の実施形態において、伸張性のある層は、フックおよびループシステムを備える。一部の実施形態において、伸張性のある層は、布地を備える。一部の実施形態において、布地は、粗い縫い目の構造体を備え、一部のそのような実施形態において、屈曲性のあるエネルギ吸収システムの製造は、布地を成形ツール内に配置する工程と、布地の粗い縫い目の構造体に一つ又は複数のセルの材料を通して押し込むように圧力を使用する工程とによって、布地を用いて複数の層内に層の一つ又は複数のセルを形成するステップを含む。

本発明の複数の実施形態は、図１～図７ｂに関連して前述された複数の実施形態とは異なるリエントラント形ジオメトリを備える。

図８ａは、本発明に従う実施形態の第１層３１０の上面図を示す。図８ｂは、本発明に従う実施形態の第２層の上面図である。図８ｃは、図８ａの断面Ａ－Ａの横断面図を示す。図８ｄは、図８ｂの断面Ｃ－Ｃの横断面図を示す。図８ｅは、図８ａの第１層３１０及び図８ｂの第２層３２０の組立品としての横断面図を示す。図８ａ－図８ｅの構造体の形状は、単なる例示として示されている。これらの実施形態に従うエネルギ吸収システムは、第１層３１０および第２層３２０を備える。第１層３１０および第２層３２０のうち、少なくとも一つが、歪速度に感応する材料を備える。第１層３１０は、一つ又は複数のセル３１１を備える。一つ又は複数のセル３１１の各々は、リエントラント形ジオメトリを有する。第２層３２０は、一つ又は複数の一つ又は複数の突起３２１を備え、一つ又は複数の突起３２１の各々は、第１層３１０内の一つ又は複数のセル３１１のそれぞれと組み合うように構成される。図８ｅは、どのように第１層３１０および第２層３２０が組み合うかを示す。

図８ａ－図８ｅの実施形態において、第１層３１０および第２層３２０は、別個に製造され、その後、第１層３１０および第２層３２０は、組み合うように互いに押される。図８ａ－図８ｅの他の実施形態において、第１層３１０および第２層３２０は、別個に製造され、使用中、第１層３１０および第２層３２０は、当該システムに対する衝撃の際、第１層３１０及び第２層３２０が、互いに押されて部分的または完全に組み合うように互いに当接する。

図８ａ－図８ｅの実施形態において、第１層３１０は、規則正しいパターンで複数のセル３１１を備える。他の複数の実施形態において、第１層３１０内のセル３１１は、他のパターンで配列される。図８ａ－図８ｅの実施形態において、第２層３２０内の一つ又は複数の突起は、その突起３２１が第１層３２０内のセル３１１と組み合うように第１層３１０内のセル３１１と整列される。一部の実施形態において、第２層３２０内の一つ又は複数の突起３２１は、第２層３２０の表面に対して垂直な軸に沿って第２層３２０の表面３２５から延びる。

図８ａ－図８ｅの実施形態において、第１層３１０内の一つ又は複数のセル３１１のリエントラント形ジオメトリは、第１層３１１における一つ又は複数の起伏部および折り重ね部から形成され、起伏部および折り重ね部の各々の壁３１７は、リエントラント角を形成するように互いに向かって内側に角度が付けられる。

図８ａ－図８ｅの実施形態において、第２層３２０内の一つ又は複数の突起３２１の各々は、凹部３２２を有する。各突起３２１内の凹部３２２は、突起のベース３２４で開口部３２３から延びている。

図８ａ－図８ｅの実施形態において、第２層３２０内の一つ又は複数の突起３２１の少なくとも一つは、リエントラント形ジオメトリを有する。一部の実施形態において、第２層３２０内の突起３２１の全ては、リエントラント形ジオメトリを有する。一部の実施形態において、第２層３２０内の突起３２１のリエントラント形ジオメトリは、第１層３１０内の一つ又は複数のセル３１１のリエントラント形ジオメトリと対応し、突起３２１およびそれぞれのセル３１が組み合うときには、組み合わされるセル３１１と突起３２１の間に隙間がない。

図８ａ－図８ｅの実施形態において、第１層３１０内の一つ又は複数のセル３１１の各々のリエントラント形ジオメトリは、それぞれの第１開口部３１３を備えた凹部３１２を有する。一部の実施形態において、凹部３１２は、それぞれの第２開口部３１４まで第１層３１０を通って延びている。第２開口部３１４は、当該システムが、より通気性を有することを可能にし、第１開口部３１３が、第２層３２０内の突起と組み合うことによって遮断されるとき、当該システム内の流体が第１層３１０内の一つ又は複数のセル３１１における第２開口部３１４を流出可能にする。一部の実施形態において、第１層３１０内の一つ又は複数のセル３１１の各々のリエントラント形ジオメトリは、それぞれの軸に沿っている。一部の実施形態において、第１開口部３１３のエッジは、第１層３１０の表面３１６を形成する。第１層３１０内の一つ又は複数のセル３１１の各々のそれぞれの軸は、第１層３１０の表面３１６に対して垂直である。

図８ａ－図８ｃの実施形態において、第１層３１０は、３つ以上のセル３１１のシートを備える。このシートは、２つ以上のセル３１１の間にベース要素３１５を備える。一部の実施形態において、第１層３１０は、２つ以上のセル３１１の複数のシートを備える。一部の実施形態において、第１層３１０内の２つ以上のセル３１１のシートにおける第１セル３１１ａは、たとえば、図８ａ、図８ｃ、図８ｅに示されるように、２つ以上のセル３１１のシートにおける第２セル３１１ｂに対して反対方向に向けられる。

図８ａ－図８ｅの実施形態において、第２層３２０は、２つ以上の突起３２１のシートを備える。このシートは、図８ｂ、図８ｃ、図８ｅに示されるように、２つ以上の突起３２１の間にベース要素３２６を備える。一部の実施形態において、第２層３２０は、２つ以上の突起３２１の複数のシートを備える。

図８ａ－図８ｅの実施形態において、第１層３１０および第２層３２０は、同一特性を持つ材料を有する。他の複数の実施形態において、第１層３１０および第２層３２０は、異なる特性を持つ材料を有するので、当該システム３０に対する衝撃のレスポンスは変更、調整、最適化が可能である。一部の実施形態において、第１層３１０および第２層３２０の材料は、異なる温度で全体的衝撃を変えるのに役立つように異なる温度で異なる特性を有する。一部の実施形態において、第２層３２０内の一つ又は複数の突起３２１は、第１層３１０内の一つ又は複数のセル３１１より硬質材料から製造されるが、これは、第１層３１０内のセル３１１が第２層３２０の突起３２１にわたって成形可能であり、これによって、より大きなリエントラント角を達成可能であることを意味する。他の実施形態において、第１層３１０内の一つ又は複数のセル３１１および／または第２層３２０内の一つ又は複数の突起３２１の表面仕上げは異なる。表面仕上げは、当該システム３０の減衰特性および当該システム３０のエネルギ吸収特性を変えることになる。第１層３１０および第２層３２０の間の中間面は、これに対して、たとえば、高い減衰パラメータの異なるセットに最適化し、当該システムを調整するように、スムーズ、または、もっと滑らかにできる。

図８ａ－図８ｅの実施形態において、当該システムは、第３層（図示せず）を備える。第３層は、一つ又は複数の突起を備え、第２層３２０と実質的に類似する。第３層は、歪速度に感応する材料を有する。一部の実施形態において、第３層は、第２層３２０に対して、第１層３１０の反対側に置かれる。これらの実施形態において、第１層３１０は、２以上のセル３１１を備える。そのような実施形態において、少なくとも第１セル３１１ａは、図８ａ、図８ｄ、図８ｅに示されるように、第２セル３１１ｂに対して反対方向に向けられる。一部の実施形態において、第２層３２０の一つ又は複数の突起３２１の少なくとも一つと、第３層の一つ又は複数の突起の少なくとも一つが、第１層３１０内の一つ又は複数のセル３１１のそれぞれと組み合う。一部の実施形態において、当該システムに対する衝撃の際、第１層３１０、第２層３２０、第３層が互いに押されて組み合うように、第２層３２０の一つ又は複数の突起３２１の少なくとも一つと、第３層の一つ又は複数の突起の少なくとも一つとが位置決めされ、第１層３１０内のセル３１１に当接する。

図８ａ－図８ｅの実施形態において、エネルギ吸収システム３０における層は、当該システム３０に対する衝撃の際、組み合うように構成された層３１０、３２０の間に抵抗力が生じるように構成される。抵抗力は、衝撃からエネルギを吸収する。一部の実施形態において、抵抗力は摩擦を含む。一部の実施形態において、摩擦は、システムにおいて、２つの表面が、互いに接触するとき、互いに対して滑るように移動する場合に発生する。

図９ａは、本発明に従う実施形態の第２層３６０の横断面図を示す。図９ｂは、本発明に従う実施形態の第１層３５０の横断面図を示す。図９ｃは、本発明の実施形態に従うエネルギ吸収システム３５の横断面図を示す。図９ｄは、本発明の実施形態に従うエネルギ吸収システム４０の横断面図を示す。図９ａ－図９ｄの実施形態において、第１層３５０は、２つ以上のセル３５１を備え、これらの２つ以上のセル３５１の各々は、同一方向に向けられている。図９ａ－図９ｄの実施形態において、第２層３６０は一つ又は複数の突起３６１を備える。図９ｄの実施形態において、第２層３６０内の突起３６１は、第１層３５０内のセル３５１のそれぞれと組み合わされる。図９ｃの実施形態において、第２層３６０内の突起３６１は、第１層３５０内のセル３５１のそれぞれに当接し、衝撃の際、突起３６１は、それぞれのセル３５１の中に移動する。図９ａ－図９ｄの実施形態において、第２層３６０内の突起３６１の各々は、突起３６１のシートを形成するようにベース要素３６６によって接合されている。

図９ｃ－図９ｄの実施形態において、エネルギ吸収システムにおける第１層および第２層は、当該システム３５（又は４０）に対する衝撃の際、層３５０，３６０の間に抵抗力が生じるように構成される。抵抗力は、衝撃からエネルギを吸収する。一部の実施形態において、抵抗力は摩擦を含む。一部の実施形態において、摩擦は、当該システム３５（又は４０）において、２つの表面が、互いに接触しているときに互いに対して滑るように移動される任意地点で発生する。

図８ａ－図８ｅ、図９ａ－図９ｄの一部の実施形態は、落下タワー装置で検査されてきた。ヘルメット検査で使用されるように、頭型形状の上部インパクタとして湾曲したアンビルが使用された。検査は中高領域で行われ、頭型の、この領域は約７３ｍｍ半径の球形を有する。低い平坦アンビルが検査の為に使用された。加速度は、頭型アンビルの中心線に沿って並べられて測定された。伝達力は、平坦アンビルのベースでロードセルを用いて測定された。ピーク数は、加速度及び力の痕跡からディジタル的に抽出された。痕跡は、英国規格協会（ＢＳＩ）のスポーツ商品規格と、記録されたピーク加速度及び力と共にフィルタ処理された。落下質量は５ＫＧであり、落下高さは、スポーツ商品検査で一般的に使用されるように、エネルギが５０ジュールになるように設定された。これは、中程度の大きさのヘルメット検査で典型的に使用される通例の４．７ｋｇより僅かに高い。目標停止距離は１２．７ｍｍであり、目標ピーク加速度は２５０ｇ未満であった。既存のヘルメットがＥＰＳ又は発泡ポリプロピレン（ＥＰＰ）を使用して達成する近似レベルである。

図１０は、たとえば、図８ａ－図８ｅ、図９ａ－図９ｄの実施形態のエネルギ吸収性能の結果を示す。検査されたサンプルの各々は、歪速度に感応する材料を含んでいた。

サンプル１は、厚さ１２ｍｍを有する、図９ｂの例示的実施形態の第１層３５０であった。サンプル２は、図８ｅの例示的実施形態であり、各層３１０，３２０の厚さは１０ｍｍ、全体のシステム３０の厚さは１２ｍｍであった。サンプル３は、図９ｄの例示的実施形態であり、第１層３５０および第２層３６０は組み合っており、各層３５０，３６０の厚さは１０ｍｍ、全体のシステム４０の厚さは１２ｍｍであった。サンプル２，３は、類似のエネルギ吸収性能結果を与え、これらが、サンプル１より著しく良好であった。伝達力及び加速度は、およそ３０％減少され、質量の増加は、たった６％であり、互いに組み合うように構成された２つの層の予想外の利点を示していた。

サンプル４－６は、より軟らかい等級材料が使用されたこと以外、サンプル１－３のそれぞれと同一であった。また、サンプル５，６は、サンプル４より、およそ６％重かったが、伝達力および加速度は、約３４％減少された。

サンプル７は、図９ｄの例示的実施形態であったが、第１層３５０および第２層３６０は組み合わされ、各層３５０，３６０は、厚さ１０ｍｍを有し、全体のシステム４０は、厚さ１２ｍｍを有していた。サンプル８は、図８ｄの例示的実施形態であったが、厚さは１６ｍｍであった。サンプル７，８は、類似のエネルギ吸収結果を与えたが、サンプル８は、サンプル７に対して類似結果を達成する為に、４ｍｍ厚く、３４％重かった。

サンプル９は、厚さ１２ｍｍの歪速度に感応する材料の硬質層であった。サンプル１０は、サンプル３と同一であった。サンプル９、１０は、同一材料で作られた。サンプル１０は、サンプル９より、およそ１３％低い伝達力及び加速度を与えたが、サンプル９より、およそ３８％軽かった。

図１０に示された結果は、リエントラント形ジオメトリを有する２つの層が、組み合うように互いに使用されたとき、約５％だけ多い質量であるが典型的には３０％を超える予想外の性能改良があることを示す。

この性能改良は、衝撃の際、当該システムに対する摩擦成分の追加に帰する。

図８ａ－図８ｅおよび図９ａ－図９ｄの一部の実施形態は、繰り返して検査されてきた。実施形態が繰り返し衝撃に耐えることができることを示す衝撃性能の減少はなかった。ヘルメットに使用される典型的な材料は、たとえば、通常、単一衝撃だけに耐えることができる。これは、硬質弾道シェルが非常に損傷耐性があり、新たな要件が繰り返し衝撃の為に存在する軍用ヘルメットに適用可能である。図８ａ－図８ｅ、図９ａ－図９ｄの実施形態は、ＥＰＳ，ＥＰＰのような典型的なヘルメット用ライナ材料に類似の性能を与えるように調整可能でもあるが、相当に軟らかく、より快適であり、追加の軟らかい快適な発泡体に対する必要性を否定する。それらは、快適性に役立つように通気性もある。これらの材料は、非常に屈曲性があるので折り重ねられるヘルメットを可能にし、厚さ１２ｍｍで、屈曲性のあるシステムにおいて２５０ｇ検査に合格可能である。

複数の実施形態は、９ｂおよび８ａのコンポーネントを使用し、それらを他の材料で囲むことによって、この効果を得る。これらは、任意の材料でよいが、一部の実施形態では、ＰＵ発泡体内の鋳造品であり、構成する部品より高い性能向上を与える。類似の効果は、他のエネルギ吸収材料、特にヘルメット内のＥＰＳに適用可能であるが、ここでは、ＥＰＳが製造されるとき、９ｂおよび８ａの部品がツール内に配置できる。

図８ａ－図８ｅ、図９ａ－図９ｄの一部の実施形態は、平坦パターンを用いて、２５０ｋＮインストロン（商標）フレームで検査されてきた。歪速度に感応する材料を有するサンプルは、３つの異なるフレーム速度、５００，５０，５ｍｍ／分で検査された。図１１は、これらの検査に対するエネルギ吸収性能結果を示す。図１１には、圧縮荷重が、各フレーム速度の圧縮伸長に対してプロットされている。検査結果は、それぞれのフレーム速度について、およそ８．３，０．８３，０．０８３／ｓの歪速度を示し、これらは、材料が歪速度に感応する結果である。図１１の圧縮荷重は、最初の２ｍｍの移動に対して比較的低い。この特徴は、セル３１１（又は３５１）の軟らかい「ドーム」形状のリエントラント形ジオメトリの結果である。この巧みに処理された特徴は、本発明の実施形態に軟らかい感触を与え、それらを、より快適に着用させ、小さな一撃及び衝撃の吸収を可能にする。類似性能を得るため、ＥＰＳ又はＶＮＲのような代替エネルギ吸収材料は、相当に硬くなるようにされなければならない。ＥＰＳの場合、ほとんど合成であり、ＶＮＲは非常に硬い。

典型的なボディアーマー及びヘルメットは、速度４．３～７．５ｍ／ｓ、通常、１～２ｍの自由落下によって達成される落下装置で検査される。

欧州共同体（ＣＥ）型認証の為の、これらの落下検査は、最高で１４０／ｓの材料の歪速度を与えることができる。インストロン（商標）フレーム上の検査は、クロスヘッドが５００ｍｍ／分より速く動かすことができないので、より低い速度に制限される。しかしながら、図１１に示されるように、測定された圧縮荷重の変更は、８．３、０．８３、０．０８３／ｓの材料歪速度の間で見られ、これらは、図１１に示される５００ｍｍ／分、５０ｍｍ／分、５ｍｍ／分の機械率に相当する。

図１０における検査に対して行われたような、１４０／ｓを超えるＣＥ型認証で生じる衝撃率及び歪速度と比較すると、これらは、相当に低い。しかしながら、検査されるサンプルの厚さは僅か１０ｍｍであるため、機械の速度が変化して２つの大きさの歪速度が変化するが、これは、これらの装置に対して典型的な歪速度の下端にある。

図１２ａは、本発明の実施形態の横断面図を示す。図１２ｂは、図１２ａの実施形態の横断面図を示す。図１２ａ－図１２ｂの実施形態は、図８ａ－図８ｅ、図９ａ－図９ｄを参照して本書で検討されたジオメトリの任意の変形でもよい。図１２ａ－図１２ｂの実施形態において、第１層４５０は、２以上のセル４５１を備え、第２層４６０は、２つ以上の突起４６１を備える。第２層４６０内の２つ以上の突起４６１は、第１層４６１内の２つ以上のセル４５１のそれぞれに組み合わされる。図１２ａ－図１２ｂにおいて、明確性のため、第２層４６０内の突起４６１は、第１層内のセル４５１のそれぞれに押し込まれていない。

図１２ａ－図１２ｂの実施形態において、第２層４６０内の突起４６１の全てがベース要素によって接合されるわけではない。一部の実施形態において、第２層４６０内の突起４６１の各々は、エネルギ吸収システム４５における個別部分である。他の実施形態において、列の突起４６１又は集団の突起４６１は、ベース要素（図示せず）によって接合される。図１２ａ－図１２ｂの実施形態が矢印の方向に折り重ねられるとき、第２層４６０内の突起のベース４６６は更に遠くに移動され、反対方向に折り重ねられるとき、第２層４６０内の突起４６１のベース４６６の間の隙間は、隙間が無くなるまで近付く。これらの実施形態において、当該システム４５は、図１２ｂに示される矢印の方向に折り重ねられるが、反対方向では屈曲性が制限される。そのような構成は、前方に曲がるときには脊骨の曲率に従い、反対方向では屈曲を制限するバックプロテクタにとって有利である。

図１２ａ－図１２ｂの実施形態の屈曲性は、第２層４６０内の、どの突起４６１がベース要素（図示せず）によって接合されるかを変更することによって調整可能である。第２層４６０内の突起４６１の各々が個別部分である実施形態は、最大級の屈曲性を与え、他の実施形態より多くの方向で屈曲性を与える。エネルギ吸収システム４５における追加の屈曲性は、第２層４６０内の突起４６１が本体部分から外に湾曲可能であるので、より多くのバイオ解剖学的な曲率を可能にする。

図１２ａ－図１２ｂの一部の実施形態において、第１層４５０内のセル４５１より第２層４６０内の突起４６１の方が少ない。一部の実施形態において、第２層４６０内の突起の位置は、特定の衝撃の脅威に対して調整される。第２層４６０内の突起４６１は、第１層において必要なセル４５１に追加できる。一部の実施形態において、第２層４６０内の突起４６１の場所は、着用者によって調整可能である。第２層４６０内の突起の追加は、システム４５の衝撃性能を向上させるが、何も硬質部品を追加しない。

図１２ａ－図１２ｂの実施形態は、任意の特定本体部分の屈曲または過伸展を制御することができるが、特に、脊骨、膝、肘、首の為に予見できる。これは、首の傷害を防止するのに役立てるために、現在の剛性シェルの下にある保護領域を延ばすように、ヘルメットのベースに使用可能である。ヘルメットライニングの下でボールから頭への衝撃による傷害又は死亡の可能性がある、クリケット、野球のような硬質ボールを使用するスポーツの為の硬殻ヘルメットに現在達成可能なものの下に何らかの保護を特に加える。第２層４６０内の突起４６１の硬さは、屈曲量を所定量に調整するために、第１層４５０に対するものと異なってもよい。

図１２ａ－図１２ｂの実施形態において、第２層４６０内の突起４６１は、高い圧縮強度を有する薄い材料（図示せず）に接合または装着される。図１２ａ－図１２ｂの一部の実施形態は、第１層４５０の表面４５６上に伸張性のある層（図示せず）を備える。これらの実施形態の一方または組み合わせは、図１２ａ－図１２ｂの矢印の反対方向において、屈曲を更に防止するであろう。

図９ａ－図９ｄ、図１２ａ－図１２ｂの一部の実施形態は、伸張性のある層（図示せず）を備える。一部の実施形態において、第１層３５０（又は４５０）は、伸張性のある層を備える。一部の実施形態において、第１層３５０（又は４５０）において構成された伸張性のある層は、第１層３５０（又は４５０）の表面３５６（又は４５６）に位置する。一部の実施形態において、伸張性のある層は、布地を有する。一部の実施形態において、布地は、第１層３５０（又は４５０）の製造中、成形ツール内に配置され、歪速度に感応する材料は、布地の縫い目を通して押し込まれる。他の複数の実施形態において、伸張性のある層は、エネルギ吸収システム３５（又は４０，又は４５）の任意の表面に付着されてもよい。

図８ａ－図８ｅ、図９ａ－図９ｄ、図１２ａ－図１２ｂに従う実施形態は、少なくとも第１層３１０（又は３５０，又は４５０）および第２層３２０（又は３６０，又は４６０）を備え、第１層及び第２層は、複数のシートを備える。第１層３１０（又は３５０，又は４５０）の複数のシートの各々は、ベース要素３１５（又は３５５、又は４５５）によって接合された２つ又はそれ以上のセル３１１（又は３５１，又は４５１）を備える。第２層３２０（又は３６０，又は４６０）における複数のシートの各々は、ベース要素３２６（又は３６６，又は４６６）によって接合された複数の突起３２１（又は３６１，又は４６１）を備える。第１層３１０（又は３５０，又は４５０）における第１シート内のセル３１１（又は３５１，又は４５１）は、第２層３２０（又は３６０，又は４６０）における第１シート内の第１突起３２１（又は３６１，又は４６１）と組み合わされ、第２層３２０（又は３６０，又は４６０）における第１シート内の第２突起３２１（又は３６１，又は４６１）は、第１層３１０（又は３５０，又は４５０）における第２シート内のセル３１１（又は３５１，又は４５１）と組み合わされる。そのような構成が、複数のシートから構成されるエネルギ吸収システム３５（又は４０，又は４５）を生じ、モジュラ型エネルギ吸収システムを生じさせ、モジュラ型エネルギ吸収システムは、弱点または硬い場所を有することなく、特定の実施に合うように簡単に変えることができる。さらに、セル３１１（又は３５１、又は４５１）または突起３２１（又は３６１，又は４６１）のシートの製造は、複数の個々のセル３１１（又は３５１，又は４５１）または突起３２１（又は３６１，又は４６１）の製造より簡単である。

図８ａ－図８ｅ、図９ａ－図９ｄ、図１２ａ－図１２ｂの一部の実施形態において、当該システムは、最大の屈曲性または運動に合うように変えられる。他の実施形態において、当該システムは、特定方向にのみ屈曲するように合わせられる。他の複数の実施形態において、当該システムは、所定の限界値まで屈曲を許容するように合わせられる。たとえば、当該システムは、複数板バックプロテクタを備えることができる。

図８ａ－図８ｅ、図９ａ－図９ｄ、図１２ａ－図１２ｂの一部の実施形態において、当該システムの第１層及び第２層は、平坦ではない。一部の実施形態において、第１層３１０（又は３５０，又は４５０）および第２層は、球３２０（又は３６０，又は４６０）に近い。本書において、そのアーキテクチャーは一方向に屈曲し、折り重なる。それは、屈曲点を通して反対方向に屈曲可能であり、その後、折畳み構造ヘルメットを与えるように所定の所定位置で固着される。一実施形態において、伸張性のある層は、球の外側にあり、第２層３２０（又は３６０，又は４６０）はその内側（頭側）にあり、形状を制御し、ある程度の剛性を有するのに役立ち、ヘルメットを所定形状に保つ。この型式の折畳み可能なヘルメットは、その後、屈曲点を通して後方に押し込むことによって、平坦に折り畳まれる。

図８ａ－図８ｅ、図９ａ－図９ｄ、図１２ａ－図１２ｂの一部の実施形態において、当該システムは、当該システムに対する衝撃後、当該システムにおける各層が、当初のジオメトリに戻るように構成される。この特徴は、当該システムが、性能を失うことなく、複数の衝撃に耐えることを可能にする。

図１３は、本発明の実施形態の斜視図を示す。図１３の実施形態は、シート４８０を備え、前記シート４８０は、リエントラント形ジオメトリを有する複数のセル４９０と、一つの縁部４８１に沿った複数の突起５００とを備える。図１３に従う実施形態は、追加コンポーネントを製造することなく、シート間の接合に弱点を作ることなく、エネルギ吸収システムにおける複数の突起５００又はセル４９０の、複数のシート４８０を互いに接合する方法を提供する。図１３の実施形態は、マルチセクションバックプロテクタのセクションを互いに、ヘルメットのピースを互いに、または、護送マットを互いに接合するのに適用できる。

図１３は、セル４９０ｂに対して反対方向に向けられたセル４９０ａを示す。他の複数の実施形態において、セル４９０は、他の任意のパターンで配列される。一部の実施形態において、シート４８０におけるセル４９０の全ては、同一方向に向けられる。

一部の実施形態において、図１３に従うシート４８０は、単一部分として製造される。一部の実施形態において、シート４８０は成形によって製造される。

第１層３１０（又は３５０，又は４５０）及び第２層３２０（又は３６０，又は４６０）が歪速度に分館な材料を有する図８ａ－図８ｅ、図９ａ－図９ｄ、図１２ａ－図１２ｂの実施形態において、突起３２１（又は３６１，又は４６１）は、簡単にセル３１１（又は３５１，又は４５１）に押し込まれる。歪速度に感応する材料が再回復することは一般的であるので、時間にわたって、セル３１１（又は３５１，又は４５１）と組み合わさる突起３２１（又は３６１，又は４６１）は、それぞれのセル３１１（又は３５１，又は４５１）と良好な結合を形成し、層の分解をより難しくする。そのため、ジオメトリを互いに接合し、当該性能を向上させるシステムが提供され、このシステムは、屈曲性、快適性を減少させず、また、硬い部分を追加せず、いったん互いに接合されると、層３１０、３２０（又は３５０，３６０，又は４５０，４６０）は、より分解しにくい。接合部は、半永久的とみなされるが、繰り返し衝撃の下で検査されたとき、ばらばらにならない。さらに、これらの組み合わされるピン及びセルは、衝撃性能に対する弱点領域ではない理由は、これらが、図９ｃを参照して説明された摩擦成分から利点を有するからである。

図１４ａは、本発明の実施形態に従うエネルギ吸収システムの等角図を示す。図１４ｂは、図１４ａの実施形態の上面図を示す。図１４ｃは、図１４ｂの断面Ａ－Ａの横断面図を示す。図１４ｂの断面Ｃ－Ｃの横断面図を示す。示された複数の実施形態のエネルギ吸収システム５０は、第１層５１０および第２層５２０を備える。他の複数の実施形態において、当該システム５０は３つ以上の層を備える。層５１０，５２０の各々は、少なくとも一つのセル５１１（又は５２１，それぞれ）を備える。セル５１１、５２１は、異方性リエントラント形ジオメトリを有する。

図１４ａ－図１４ｃの実施形態において、セル５１１，５２１は、リエントラント形ドーム構造体であり、この構造体は、ドームの最上部に開口５１２（又は５２２）を有する。他の複数の実施形態において、セル５１１，５２１は、図３ｅ－図３ｅに示されたものと同一のジオメトリを有する。開口部５１２（又は５２２）は、当該システム５０の通気性および屈曲性を向上させる。

図１４ａ－図１４ｄの実施形態において、層５１０（又は５２０）におけるセル５１１（又は５２１）の各々は、ベース要素５１５（又は５２５）によって少なくとも一つの他のセルに接合され、層５１０（又は５２０）内のセル５１１（又は５２１）が間隔を開けて配置され、隣接した層のセル５１１（又は５２１）が、セル５１１（又は５２１）間の隙間５３０に適合できるように構成される。図１４ａ－図１４ｄは、格子内に配列された層５１０，５２０内のセル５１１，５２１を示す。他の複数の実施形態において、セル５１１，５２１は、径方向パターンで配列される。他の複数の実施形態において、セル５１１，５２１は、他の任意のパターンである。

図１４ａ－図１４ｄの実施形態において、第１層５１０，第２層５２０は反対方向に向けられ、第１層５１０内のセル５１１は、第２層５２０に突出し、第２層５２０内のセル５２１は、第１層５１０に向かって突出する。層５１０，５２０は、互いに押し付けられ、第１層５１０内のセル５１１は、第２層５２０内のセル５２１と重なる。図１４ａ－図１４ｃに従う実施形態において、セル５１１，５２１間の隙間５３０は、セル５１１，５２１より小さく、層５１０，５２０が互いに押し付けられるとき、第１層５１０内のセル５１１は、第２層５２０内のセル５２１と接触する。当該システム５０に対する衝撃の際、互いに接触するセル５１１，５２１は互いに押し込まれ、摩擦を生じさせるが、これは、前述した発明の複数の実施形態による追加のエネルギ吸収機構である。一部の実施形態において、層５１０，５２０は、互いに縫合される。他の複数の実施形態において、層５１０，５２０は互いに融合される。

図１４ａ－図１４ｄに従うシステム５０におけるセル５１１，５２１は異方性であることから、エネルギ吸収システム５０は、図１４ｃ－図１４ｄによって実際に示されたように、異なる方向で異なる横断面を有する。これは、異なる方向における衝撃（例えば、剪断衝撃と比較して正常な衝撃）に対する異なるレスポンスを有するシステム５０を生じさせる。

図１４ａ－図１４ｄの実施形態において、層５１０，５２０は、相対的に低い比重を有する。一部の実施形態において、比重は０．１である。複数の実施形態は、軽量簾ポート保護、衣服における一体化、医療衝撃装置に特に適している。医療衝撃装置の実施例として、層５１０、５２０は、中央に孔を有するが、これはセル５１１，５２１の空洞である。孔は、医療ヒッププロテクタ上の大腿骨上方に配置されるので、当該システム５０は、大腿骨負荷を吸収可能である。厚さ１１ｍｍの当該システムを備えた、そのような構成のプロトタイプが、仮規格ＢＳＩ８５７５医療ヒッププロテクタ規格に対して検査された。当該システム５０は、大腿骨負荷１．６３ｋＮを達成した。その規格に対する推定合格値は、１．９ｋＮと予想される。１．９ｋＮに達成する代替技術の呼び厚さは、１８ｍｍを超える。

図１４ａ－図１４ｃの一部の実施形態において、ベース要素５１５（又は５２５）は、伸張性のある層（図示せず）である。一部の実施形態において、一つの層５１０（又は５２０）だけが、伸張性のある層を備える。他の複数の実施形態において、当該システム５０において、層５１０，５２０の各々が伸張性のある層を備える。一部の実施形態において、層５１０，５２０の各々における伸張性のある層は同一であるが、他の複数の実施形態において、層５１０，５２０の各々における伸張性のある層は、異なる特性を有する。一部の実施形態において、伸張性のある層は布地である。一部の実施形態において、布地は、セル５１１（又は５２１）の底部でセル５１１（又は５２１）と接合する。一部の実施形態において、布地は、開閉ツールを経て、製造中、セル形状へと形成される。これは、セル形状に追従する布地になる。他の複数の実施形態において、布地は平坦表面である。

図８ａ－図８ｅ、図９ａ－図９ｄ、図１２ａ－図１２ｂ、図１３、図１４ａ－図１４ｄは、屈曲性があり通気性がある。複数の実施形態は、たとえ当該システム内の層が平坦に成形されても、形状表面に形成可能である。複数の実施形態は、同時に二方向以上に曲げることが可能であるが、これを、典型的な軟らかいセル状材料を用いて達成することは非常に難しい。

図８ａ－図８ｅ、図９ａ－図９ｄ、図１２ａ－図１２ｂに従う実施形態は、システム３０（又は３５，又は４０，又は４５）を製造する方法を含む。複数の実施形態において、製造方法は、第１層を形成するステップと、第１層内に一つ又は複数のセルを形成するステップであって、各セルがリエントラント形ジオメトリを有する、上記ステップと、第２層を形成するステップと、第２層内に一つ又は複数の突起を形成するステップとを有するが、そのような実施形態において、第１層および第２層のうち少なくとも一つは歪速度に感応する材料を含む。

複数の実施形態において、形成するステップは、一つ又は複数の成形、追加の製造などを含む。一部の実施形態において、形成するステップは、射出成形を含む。

一部の実施形態において、製造する方法は、第１層内の一つ又は複数の突起に対して、第１層内の一つ又は複数のセルと組み合わせる工程を含む。他の複数の実施形態において、当該方法は、第２層内の一つ又は複数の突起のそれぞれと第１層内の一つ又は複数のセルを当接させるステップを含む。

図８ａ－図８ｅ、図９ａ－図９ｄ、図１２ａ－図１２ｂの実施形態において、当該方法は、当該システムに対する衝撃に調整済みレスポンスを与えるため、当該システム内の一つ又は複数の特性を構成するステップを含む。一部の実施形態において、当該方法は、少なくとも２つの異なる方向で調整済み屈曲を与えるステップを含む。含まれるように構成されるが、それに限定されない特性は、第２層内の一つ又は複数の相対位置、第１層内の一つ又は複数のセルの相対位置、当該システムにおける複数の層の厚さ、当該システムにおける複数の層の材料の組成、第２層内の一つ又は複数の突起のサイズ、第１層内の一つ又は複数のセルのサイズ、複数の層の間の組み合わせ及び複数の層の間の当接の程度である。

本発明の複数の実施形態は、本体を備えた屈曲性のあるエネルギ吸収システムを備えるが、その本体は、内部セル及び外部セルを備え、内部セルは外部セル内部にあり、内部セルはウェブによって外部セル内部に保持され、内部セル及び外部セルのうち少なくとも一つは、リエントラント形ジオメトリを有し、本体は、歪速度に感応する材料を有し、内部セル及び外部セルは同一方向に向けられる。一部の実施形態において、外部セルの少なくとも一つの壁は、本体の中心軸の方向に沿って高さを有し、この高さは、本体の中心軸の方向に沿った内部セルの高さより高い。

図１５ａは、本発明の実施形態に従う本体の等角図を示す。図１５ｂは、図１５ａの本体の正面図を示す。図１５ｃは、図１５ａの本体の側面図を示す。図１５ｄは、図１５ｂのＡ－Ａ断面の横断面図を示す。図１５ａ－図１５ｄの実施形態において、本体５５は、歪速度に感応する材料を有する。本体５５は、リエントラント形ジオメトリを有する。一部の実施形態において、少なくとも一部のリエントラント形ジオメトリは、本体５５の中心軸５６の方向に対して平行である。

図１５ａ－図１５ｄの実施形態は、外部セル５６０の内部に内部セル５５０を備える。一部の複数の実施形態において、内部セル５５０及び外部セル５６０の一つは、本体５５の中心軸に対して平行な方向にリエントラント形ジオメトリを有する。他の複数の実施形態において、内部セル５５０及び外部セル５６０は、本体５５の中心軸に対して平行な方向にリエントラント形ジオメトリを有する。複数の実施形態において、内部セル５００及び外部セル５６０は、歪速度に感応する材料を有する。

図１５ａ－図１５ｄの一部の実施形態において、内部セル５５０は、リエントラント形ジオメトリを有し、このリエントラント形ジオメトリは、図８ａ－図８ｅを参照して説明されたセル３１１と実質的に類似しており、そのような実施形態において、リエントラント形ジオメトリは、起伏部及び折り重ね部のうちの一つから形成され、起伏部及び折り重ね部の各々の壁は、リエントラント角を形成するように互いに向かって角度が内側に付けられる。一部の実施形態において、内部セル５５０は、内部壁５５１、最上部壁５５２、外部壁５５３を備える。内部壁５５１，最上部壁５５２，外部壁５５３は、内部セル５５０の周囲付近に延びるリエントラント形チャネル５５５を形成する。他の複数の実施形態は、内部セル５５０を備え、この内部セル５５０は、本書で説明された本発明の他の任意の実施形態を用いて説明されたようなリエントラント形ジオメトリを有する。

図１５ａ－図１５ｄの実施形態は、外部セル５６０を備え、この外部セル５６０は、内部壁５６１，最上部壁５６２、外部壁５６３を備える。内部壁５６１、最上部壁５６２、外部壁５６３は、外部セル５６０の周囲付近に延びるリエントラント形チャネル５６５を形成する。一部の実施形態において、外部セル５６０は環状部を備える。

複数の実施形態において、内部セル５５０及び外部セル５６０は、同一方向に向けられる。すなわち、最上部壁５５２，５６２は、本体の中心軸５６に対して垂直な同一の向きにあり、内部壁５５１、５６１および外部壁５５３，５６３は、互いに対して実質的に平行かつ実質的に同一方向に、最上部壁５５２，５６２から延びる。

一部の実施形態において、外部セル５６０の少なくとも一つの壁５６１，５６３は本Ｔ内５５の中心軸５６の方向に沿った高さを有するが、この高さは、本体５５の中心軸５６の方向に沿った内部セル５５０の高さより高い。

図１５ａ－図１５ｄの一部の実施形態において、内部セル５５０及び外部セル５６０は円形である。一部の実施形態において、内部セル５５０及び外部セル５６０は、異方性であり、主軸および小さな副軸（図示せず）を有し、主軸及び副軸は本体５５の中心軸５６に対して垂直である。一部の実施形態において、内部セル５５０及び外部セル５６０は楕円形である。一部の実施形態において、内部セル５５０及び外部セル５６０は、他の形状であり、例えば、多角形である。一部の実施形態において、内部セル５５０は、一定の形状を有し、外部セル５６０は、異なる形状を有する。

図１５ａ－図１５ｄの実施形態において、内部セル５５０は、ウェブ５７０によって外部セル５６０内部に保持される。一部の実施形態において、ウェブ５７０は、外部セル５６０と同心になるように内部セル５５０を保持する。他の複数の実施形態において、内部セル５５０は、外部セル５６０内部の異なる位置で保持される。

図１５ａ－図１５ｄの一部の実施形態において、ウェブ５７０は、硬質材料を有し、この硬質材料が、内部セル５５０及び外部セル５６０の間の領域を埋める。一部の実施形態において、ウェブ５７０は、一つ又は複数のリブ５７１を備え、これらのリブ５７１は、内部セル５５０及び外部セル５６０の間に延びる。一部の実施形態において、一つ又は複数のリブ５７１は、直線状である。一部の実施形態において、リブ５７１は、径方向外側に延びる。一部の実施形態において、一つ又は複数のリブ５７１は、図１５ａ－図１５ｂに示されるように、一つ又は複数の径方向ブレード５７２を備える。一部の実施形態において、一つ又は複数のリブ５７１は、等間隔に配置される。他の複数の実施形態において、一つ又は複数のリブ５７１は、本体５５に対する衝撃に対して本体５５のレスポンスを調整するように位置する。一部の実施形態において、本体５５は、単一部分として製造され、ウェブ５７０、内部セル５５０、外部セル５６０は、同一材料から形成され、同一製造方法で形成される。

図１５ａ－図１５ｄの一部の実施形態において、内部セル５５０は、リエントラント形凹部５５４を有し、このリエントラント形凹部５５４は、本体５５の中心軸５６に沿って内部セル５５０の側面から延びる。一部の実施形態において、内部セルは、突起５８０を有する。一部の実施形態において、突起５８０は、内部セル５５０の反対側からリエントラント形凹部５５４まで延びる。一部の実施形態において、突起５８０は、第１直径の第１部分５８１と、第２直径の第２部分５８２とを備え、第２直径は、第１部分５８１の直径より大きい。第２部分５８２は、第１部分５８１より内部セル５５０から遠い。一部の実施形態において、第１本体５５の突起５８０は、第２本体５５のリエントラント形凹部５５４に適合するように構成されるので、２つの本体５５は、回転できるように接続される。突起５８０の第２部分５８２は、リエントラント形凹部５５４の開口５５５より大きな直径を有するので、２つの本体５５は、第１本体５５の突起５８０が第２本体５５のリエントラント形凹部５５４に押し込まれるとき、組み合わさる。これは半永久的な接合であるが、一部の実施形態では、第１本体及び第２本体５５を手で引き離すことができる。他の複数の実施形態において、３つ以上の本体５５が、このように積層されてもよい。

図１５ａ－図１５ｄの一部の実施形態において、突起５８０は、回転できるように本体５５を表面（図示せず）に接続するが、この表面は、突起５８０の第２部分５８２より小さな直径の孔を有する。突起５８０は、この表面の孔に押し込まれるので、第２部分５８２は、この表面から本体が移動することを防止する。一部の実施形態において、この表面は、ヘルメットの内側表面を含む。他の複数の実施形態において、突起５８０は、円形ではない。そのような実施形態において、突起５８０は、突起の周りで本体５５が自由に回転することを防止する。

図１５ａ－図１５ｄに従う一部の実施形態において、突起５８０は、本体６０に対して別個の部品として製造される。これらの実施形態において、突起５８０は第３部分（図示せず）を有し、この第３部分は、第２部分５８２に対して第１部分５８１の反対側の端部で、第１部分５８１より大きな直径を有する。これらの実施形態において、内部セル５５０のリエントラント形凹部５５４は、第１開口５５５に対するリエントラント形凹部５５４の反対側の端部で第２開口（図示せず）を有する。突起５８０の第３部分は、リエントラント形凹部５５４の第２開口に押し込まれるので、取り外せるように、回転できるように本体６０と接続される。

図１５ａ－図１５ｄに従う実施形態は、本体５５に対する斜方衝撃の際、回転運動の量を制御することを可能にする。たとえば、一つ又は複数の本体５５がヘルメットの内側表面に接続されるとき、本体は、ヘルメットが受ける高回転負荷に対して、ヘルメット着用者を保護するのに役立つ。

既存ヘルメットは、硬殻及びＥＰＳコアを備える。このコアは、図７ａの応力－歪曲線に従う。そのため、ヘルメットは、例えば、２５０ｇを超える大きな衝撃の下で良好に機能するが、衝撃に起因する応力が、ＥＰＳの破断開始を可能にするほど十分に高くなく、そのため、応力－歪曲線が「定圧領域」に達する場合には、低い保護を与える。規格ＥＰＳ構造を備えた既存のヘルメットが、検査され、図１５ａ－図１５ｄに従う本体５５を備え、ヘルメットの内側表面の厚さが４ｍｍの同一ヘルメットと、図８ａ－図８ｅに従う層３１０を備え、ヘルメットの内側表面上の厚さが４ｍｍの同一ヘルメットと比較された。本体５５及び層３１０は、それぞれの検査の為にヘルメットの最高部領域に位置された。落下高さ１００ｍｍ、１５０ｍｍ、２００ｍｍが検査された。

図１６は、４ｍｍ厚の層３１０又はその内側表面上の本体５５を備えるヘルメットが記録されたピーク加速度ｇをヘルメット内で約５０％減少することができたことを示す。向上した性能は、本書で前述された他の態様の中でも、歪速度に感応する材料およびリエントラント形ジオメトリによるものである。層３１０及び本体５５は、損傷されず、複数の衝撃に対して使用可能であった。

本発明の複数の実施形態は、屈曲性のある、本体を含むエネルギ吸収システムであって、本体は、内部セル及び外部セルを備え、内部セルは外部セルの内部にあり、内部セルは、ウェブによって外部セルの内部に保持され、内部セル及び外部セルのうち少なくとも一つは、リエントラント形ジオメトリを有し、本体は、歪速度に感応性のある材料を有し、内部セルは、内部セルの開口で張出し部を備え、外部セルは、外部セルの開口で張出し部を備え、外部セルの張出し部は内部セルの張出し部と異なる。一部の実施形態において、外部セルの張出し部は、内部セルの張出し部より大きい。一部の複数の実施形態において、内部セルの張出し部は、外部セルの張出し部より大きい。

図１７ａは、本発明の実施形態に従う本体の等角図を示す。図１７ｂは、図１７ａの本体の正面図を示す。図１７ｃは、図１７ｂの断面Ａ－Ａの横断面図を示す。図１７ａ－図１７ｄの実施形態において、本体６０は、歪速度に感応する材料を有する。本体６０は、リエントラント形ジオメトリを有する。一部の実施形態において、リエントラント形ジオメトリの少なくとも一部は、本体６０の中心軸６１の方向に対して平行である。

図１７ａ－図１７ｃの実施形態は、外部セル６１０の内部に内部セル６００を備える。一部の実施形態において、内部セル６００及び外部セル６１０の一つは、本体６０の中心軸に対して平行な方向にリエントラント形ジオメトリを有する。他の複数の実施形態において、内部セル６００及び外部セル６１０は、本体６０の中心軸に対して平行な方向にリエントラント形ジオメトリを有する。一部の実施形態において、内部セル６００及び外部セル６１０は、歪速度に感応する材料を有する。

図１７ａ－図１７ｃの一部の実施形態において、内部セル６００及び外部セル６１０は円形である。一部の実施形態において、内部セル６００及び外部セル６１０は、他の形状、例えば、多角形である。一部の実施形態において、内部セル６００及び外部セル６１０は、異方性であり、図１８ａ－図１８ｄに示されるように、主軸と、小さい副軸とを有する。図１８ａ－図１８ｄに従う実施形態において、主軸６７及び副軸６８は、本体６５の中心軸６６に対して垂直である。一部の実施形態において、内部セル６５０及び外部セル６６０は、楕円形である。図１７ａ－図１７ｃ、図１８ａ－図１８ｄの一部の実施形態において、内部セル６００（又は６５０）は第１形状を有し、外部セル６１０（又は６６０）は、異なる第２形状を有する。

図１７ａ－図１７ｃ、図１８ａ－図１８ｄの一部の実施形態において、内部セル６００（又は６５０）はリエントラント形ジオメトリを有し、このリエントラント形ジオメトリは、図８ａ－図８ｅを参照して説明されたセル３１１と実質的に類似するが、一部の実施形態において、リエントラント形ジオメトリは、起伏部および折り重ね部のうちの一つから形成され、起伏部または折り重ね部の各々の壁は、リエントラント角を形成するように互いに向かって内側に角度が付けられる。他の複数の実施形態は、内部セル６００（又は６５０）を備え、この内部セル６００（又は６５０）は、本書で本発明の他の実施形態と共に説明されたリエントラント形ジオメトリを有する。一部の実施形態において、内部セル６００（又は６５０）は、開口６０６（又は６５６）を有する、リエントラント形凹部６０５（又は６５５を有する。一部の実施形態において、リエントラント形凹部６０５（又は６５５）は、内部セル６００（又は６５０）を通って第２開口６０７（又は６５７）まで延びる。

一部の実施形態において、外部セル６１０（又は６６０）は、リエントラント形ジオメトリを有し、このリエントラント形ジオメトリは、図８ａ－図８ｅを参照して説明されたセル３１１と実質的に類似する。一部の実施形態において、外部セル６１０（又は６６０）は環状部を備える。

図１７ａ－図１７ｃ、図１８ａ－図１８ｄの実施形態において、外部セル６１０（又は６６０）は、張出し部６１１（又は６６１）を外部セル６１０（又は６６０）の開口で有し、内部セル６００（又は６５０）は、張出し部６０１（又は６５１）を内部セル６００（又は６５０）の開口６０６（又は６５６）で有する。外部セルの張出し部は、内部セルの張出し部と異なる。一部の実施形態において、外部セル６１１（又は６６０）の張出し部６１１（又は６６１）は、内部セル６００（又は６５０）の張出し部６１１（又は６６１）より大きい。他の実施形態において、内部セル６００（又は６５０）の張出し部６１１（又は６６１）は、外部セル６１０（又は６６０）の張出し部６１１（又は６６１）より大きい。大きな張出し部は、小さな張出し部を超える改善された回転及び剪断性能を与える。図１７ａ－図１７ｃ、図１８ａ－図１８ｄの一部の実施形態において、外部セル６１０（又は６６０）の壁６１２（又は６６２）の厚さは、外部セル６１０（又は６６０）の周囲付近で変更される。これは、衝撃に対する本体６０（又は６５）のレスポンスの更なる調整を可能にする。たとえば、本体６０（又は６５）のジオメトリは、ヘルメットの内側表面における位置に依存するので、矢状面における剪断衝撃に対するレスポンスは、冠状面における剪断衝撃に対するレスポンスとは異なる。ヘルメットは、その内側表面に複数の本体６０（又は６５）を備えてもよい。

図１７ａ－図１７ｃ、図１８ａ－図１８ｄの実施形態において、内部セル６００（又は６５０）は、ウェブ６２０（又は６７０）によって外部セル６１０（又は６６０）の内部に保持される。一部の実施形態において、ウェブ６２０（又は６７０）は、それが外部セル６１０（又は６６０）と同心になるように、内部セル６００（又は６５０）を保持する。他の複数の実施形態において、内部セル６００（又は６５０）は、外部セル６１０（又は６６０）内部の異なる位置で保持される。

図１７ａ－図１７ｃ、図１８ａ－図１８ｄの一部の実施形態において、ウェブ６２０（又は６７０）は硬質材料であり、この硬質材料は、内部セル６００（又は６５０）および外部セル６１０（又は６６０）の間の領域を埋める。一部の実施形態において、ウェブ６２０（又は６７０）は、一つ又は複数のリブ６２１（又は６７１）を備え、これらのリブ６２１（又は６７１）は、内部セル６００（又は６５０）及び外部切６１０（又は６６０）の間に延びる。一部の実施形態において、一つ又は複数のリブ６２１（又は６７１）は、ウェブ６２０（又は６７０）内で一つ又は複数の孔６２２（又は６７２）を規定する。ウェブ６２０（又は６７０）内にリブ６２１（又は６７１）によって規定された一つ又は複数の孔６２２（又は６７２）を設けることによって、本体６０（又は６５）の全体の重量を減少させる。一部の実施形態において、一つ又は複数の孔６２２（又は６７２）によって形成された少なくとも一つの表面６２３（又は６７３）は、リエントラント形ジオメトリを有する。リエントラント形ジオメトリを備えた孔６２２（又は６７２）を有することにより、リエントラント形ジオメトリに関連して前述された機構を通じて本体６０（又は６５）のエネルギ吸収システム特徴を向上させる。一部の実施形態において、本体６０（又は６５）は、単一部分として製造され、ウェブ６２０（又は６７０）、内部セル６００（又は６５０）、外部セル６１０（又は６６０）は、同一材料で、同一製造方法において形成される。

図１５a－図１５ｄ、図１７a－図１７ｃ、図１８a－図１８ｄの一部の実施形態において、ウェブ５７０（又は６２０，又は６７０）は、伸張性のある材料（図示せず）を有する。一部の実施形態において、ウェブ５７０（又は６２０，又は６７０）は、歪速度に感応する材料を有する。一部の実施形態において、ウェブ５７０（又は６２０，又は６７０）は、布地を有する。一部の実施形態において、布地は、粗い縫い目の布地を備え、そのような実施形態において、本体５５（又は６０，又は６５）を形成する材料は、成形中、布地の粗い縫い目を通して押し込まれるので、布地は本体５５（又は６０，又は６５）と一体化される。一部の実施形態において、布地は、フック及びループシステムに取り付けられるように構成される。これは、本体５５（又は６０，又は６５）が、同様にフック及びループシステムに取り付けられるように構成された表面に、取り外せるように取り付けられることを可能にする。他の複数の実施形態において、布地は、ある表面に付着される。

図１９aは、本発明に従う実施形態の等角図を示す。図１９ｂは、図１９aの実施形態の正面図を示す。図１９ｃは、図１９aの実施形態の側面図を示す。図１９ｄは、図１９ｂの断面Ａ－Ａの横断面図を示す。エネルギ吸収システム７０は、図１９ａ－図１９ｄの実施形態によると、図１７ａ－図１７ｃ、図１８ａ－図１８ｄを参照して説明された実施形態に従う２つの本体７５，８０を備える。第１本体７５の内部セル７５０及び外部セル７６０は、第２本体８０の内部セル８００及び外部セル８１０より小さい。

図１９ａ－図１９ｄの実施形態において、第１本体７５の内部セル７５０は、本体７５，８０の中心軸７１に沿って第２本体８０と組み合うように構成される。図１９ａ－図１９ｄの実施形態において、第２本体８０の外部セル８１０は、第１本体７５の外部セル７６０を囲むのに十分に大きい。一部の実施形態において、第２本体８０の内部セル８００は、開口８０２を有するリエントラント形凹部８０１を含む。複数の実施形態において、開口８０２は、第１本体７５の内部セル７５０の最も広い直径より小さい直径を有する。一部の実施形態において、第１本体７５の内部セル７５０は、開口７５２を有するリエントラント形凹部７５１を含む。一部の実施形態において、第１本体７５の内部セル７５０は、第２本体８０の内部セル８００と組み合わさる。一部の実施形態において、第１本体７５の内部セル７５０は、第２本体８０の内部セル８００のリエントラント形凹部８０１に開口８０２を通して押し込まれる。一部の実施形態において、第１本体７５及び第２本Ｔ内８０は、組み合わさるとき、反対の向きになる。

図１９ａ－図１９ｄに従う実施形態は、複数のリエントラント形ジオメトリを与え、これらは、衝撃の際、当該システム７０における本体７５，８０を互いにそれらの上に折り畳ませる。そのため、大きな比率の材料は、本体５５（又は６０，又は６５）単独と比較して、衝撃部位に残ってエネルギを吸収する。

図１５ａ－図１５ｄ、図１７ａ－図１７ｃ、図１８ａ－図１８ｄに従う発明の実施形態は、複数の本体５５（又は６０、又は６５）を備える。複数の本体５５（又は６０，又は６５）は、本体の層を規定する。本体の層における各本体５５（又は６０、又は６５）は、ベース要素（図示せず）に接続される。一部の実施形態において、本体５５（又は６０，又は６５）のうち少なくとも一つは、ベース要素に取り外せるように接続される。一部の実施形態において、本体５５（又は６０，又は６５）のうち、少なくとも一つがベース要素に回転できるように接続される。一部の実施形態において、ベース要素は、本体５５（又は６０，又は６５）のうち少なくとも一つのウェブ５７０（又は６２０，又は６７０）を備える。一部の実施形態において、本体の層における本体のうち少なくとも一つは、２つの本体７５，８０を備えるシステム７０によって置換されてもよい。一部の実施形態において、ベース要素は、布地層である。一部の実施形態において、ベース要素は、歪速度に感応する材料を有する。一部の実施形態において、ベース要素は、布地である。一部の実施形態において、ベース要素及び本体の層は、単一部分として製造される。

図１５ａ－図１５ｄ、図１７ａ－図１７ｃ、図１８ａ－図１８ｄ、図１９ａ－図１９ｄに従う実施形態は、屈曲性のあるエネルギ吸収システムを製造する方法を有する。複数の実施形態において、当該方法は、本体を形成するステップを含み、本体を形成するステップは、内部セルを形成する工程、外部セルを形成する工程、外部セルの内部に内部セルを保持するウェブを形成する工程を含み、内部セル及び外部セルの少なくとも一つがリエントラント形ジオメトリで形成される。当該方法は、内部セルの開口に張出し部を内部セル内に形成するステップと、外部セルの開口に外部セル内に異なる張出し部を形成するステップとを更に含み、本体は、歪速度に感応する材料を有する。一部の実施形態において、内部セルを形成する工程、外部セルを形成する工程、ウェブを形成する工程のうち、少なくとも一つは、成形を含む。一部の実施形態において、成形は、射出成形を含む。一部の実施形態において、内部セルを形成する工程、外部セルを形成する工程、ウェブを形成する工程のうち、少なくとも一つは、追加の製造（例えば、３Ｄプリンティング）を含む。

一部の実施形態において、図１５ａ－図１５ｄ、図１７ａ－図１７ｃ、図１８ａ－図１８ｄ、図１９ａ－図１９ｄに従う実施形態を製造する方法は、内部セル、外部セル、ウェブを単一部分として形成するステップを含む。一部の実施形態において、当該方法は、複数の本体を形成するステップ、ベース要素を形成するステップ、複数の本体の各々をベース要素に接続するステップを有する。一部の実施形態において、複数の本体およびベース要素は、単一部分として形成される。

本発明の複数の実施形態は、屈曲性のあるエネルギ吸収システムを備え、このエネルギ吸収システムは、一つ又は複数のセルのシートを備え、このシート内の少なくとも一つのセルは、リエントラント形ジオメトリを有し、少なくとも一つのセルは、異方性ジオメトリを有し、シートは、弾性材料を有する。

図２０ａは、本発明に従う実施形態の等角図を示す。図２０ｂは、図２０ａの実施形態の正面図を示す。図２０ｃは、図２０ｂの断面Ａ－Ａの横断面図を示す。図２０ｄは、図２０ｂの断面Ｂ－Ｂの横断面図を示す。図２０ａ－図２０ｄの実施形態に従うエネルギ吸収システム８５は、一つ又は複数のリエントラント形異方性セル８５０を備える。一部の実施形態において、一つ又は複数のセル８５０のうち、少なくとも一つは、異方性ジオメトリを有し、そのセル８５０、又は各々のセル８５０は、主軸および小さな副軸（図示せず）を有する。主軸及び副軸は、そのセル８５０、又は、セル８５０の各々の、それぞれの中心軸８６に対して垂直である。一部の実施形態において、一つ又は複数のセル８５０のうち、少なくとも一つは、異方性ジオメトリを有し、そのセル８５０、又は、セル８５０の各々は、不均一な厚さを有する壁を備える。

一部の実施形態において、当該システム８５は、複数のセル８５０を備える。一部の実施形態において、当該システム８５における各セル８５０は、リエントラント形異方性である。

一部の実施形態において、一つ又は複数のセル８５０のうち、少なくとも一つは、弾性材料を有する。一部の実施形態において、一つ又は複数のセル８５０のうち、少なくとも一つは、減衰材料を有する。一部の実施形態において、一つ又は複数のセル８５０のうち、少なくとも一つは、歪速度に感応する材料を有する。

図２０ａ－図２０ｄに従う実施形態において、そのセル８５０、又はセル８５０の各々は、それぞれのセル８５０の周辺付近に延びる壁８５１を備える。壁８５１は、それぞれのセル８５０の開口８５３に張出し部８５２を備える。そのセル８５０、又はセル８５０の各々は、開口８５３に対して壁８５１の反対側の端部にセル用ベース８５４を備える。

一部の実施形態において、一つ又は複数のセル８５０は、ベース８６０によって接合される。一部の実施形態において、ベース８６０は、弾性材料を有する。一部の実施形態において、ベース８６０は、減衰材料を有する。一部の実施形態において、ベース８６０は、ポリマ、例えば、ポリプロピレンを有する。一部の実施形態において、ベース８６０は、歪速度に感応する材料を有する。一部の実施形態において、ベース８６０は、布地を有する。一部の実施形態において、ベース８６０は、一つ又は複数のセル８５０のうち、少なくとも一つと同一の材料から構成される。一部の実施形態において、一つ又は複数のセル８５０は、ベース８６０と一体である。

一部の実施形態において、追加の層（図示せず）が、ベース８６０の後部表面８６１に付着される。一部の実施形態において、追加の層は、接着層であり、エネルギ吸収システムを、ある表面に付着させる為に使用される。たとえば、当該システム８５は、ヘルメットの内側表面に付着されてもよい。一つ又は複数のセル８５０は、中心軸８６の方向に沿って低い高さを有し、当該システム８５がヘルメットの内側表面または他の保護物品に配置されるとき、これが快適性を増加させる。

セル８５０の異方性ジオメトリは、異なる方向からの当該システム８５に対する衝撃、特に剪断衝撃を吸収する際、当該システム８５の性能を向上させる。

これまで、どのモータサイクル用ヘルメット検査規格も、衝撃における回転加速度を測定せず、そのようなものとして、これらの型式の検査に利用可能な「既製の」検査機器は存在しない。そのため、本発明に従って何も挿入することなく、ヘルメットに伴う本発明に従う実施形態のエネルギ吸収性能を比較するのにオーダーメードの検査器具が使われてきた。

検査器具は、新しい検査規格に含まれるかに拘わらず、数多くの検査設定を繰り返すことができるように、５ｍ落下検査器具を用いている。器具は、頭部の加速度を取り込む為に１６チャネルデータロガーを５０ｋＨｚで使用し、ストライカに負荷をかけ、ハイブリッドＩＩＩ（破壊検査ダミー）の首にモーメントをロードする。さらに、ファントム高速度カメラが、参考の為に、更に、後処理分析の為に、毎秒５０００フレームでビデオに各検査を記録した。典型的な３，２，２，２配置の加速度計が、頭形運動像（head form kinematics）を測定する為に使用された。ヘルメット検査器具において１５０を超える検査が行われたが、これらの大半は、結果を検証するために高速度カメラで取り込まれた。

直線加速度は、２ｍ／ｓ、４．３ｍ／ｓ、６．２ｍ／ｓ、７．５ｍ／ｓで列を成す、この特許において、高度システムの有無に拘わらず、ヘルメットの衝撃において測定された。本発明の実施形態を用いる検査対象物の為の直線加速度の減少は、それぞれ、最大で３７％、３５％、４３％、２２％であった。本発明の実施形態を用いた規格ヘルメットに伴う検査で達成された結果は、後述されるように、ヘルメット性能で相当の改善を示した。

図２１は、垂直から３０度、斜め前方の衝撃に対する直線加速度を測定する結果を示す。ＥＰＳモータサイクル用ヘルメットが検査され、基準として使用されたが、その結果は、図２１で点線として示された。図１９ａ－図１９ｄを参照して本書で説明された実施形態に従うインサートを備えた同一のヘルメットが、その後、再び検査され、その結果が図２１の実線で示されている。図２１は、本発明に従うエネルギ吸収システムの導入によって、ピーク直線加速度において、１２Ｇを超える減少が生じたことを示す。さらに、衝撃の余波も、本発明のエネルギ吸収システムの導入によって減衰された。

回転加速度も、図１９ａ－図１９ｄを参照して本書で説明された実施形態を有無に拘わらず、同一モータサイクル用ヘルメットの斜方衝撃で測定された。検査は、４．３ｍ／ｓ、６．２ｍ／ｓで行われた。実用上、難しいことは、低速２ｍ／ｓで斜方衝撃を生み出すことであり、高速を含むように検査体制が変更された。これらの速度における検査中、回転加速度の減少は、それぞれ、最大で４０％、４６％であった。図２２は、垂直から３０度の斜め前方衝撃に対する回転加速度の測定結果を示す。再び、ＥＰＳモータサイクル用ヘルメットが検査され、基準として使用されたが、その結果は、図２２において、点線のように示される。その後、図１９ａ－図１９ｄを参照して本書で説明された実施形態に従うインサートを備えた同一ヘルメットが再び検査され、その結果は、図２２において、実線のように示される。図２２は、ピーク回転加速度が、１５００ラジアン／ｓ²を超えて減少されたことを示す。

通常、ホッケーで使用される発泡体ライナ（ＶＮＲ）を備えるヘルメットも、回転加速度の為に測定されたが、図２３において、実線のように示される。その後、同一のヘルメットは、図２０ａ－図２０ｄを参照して本書で説明され、図２３において、点線で示された本発明の実施形態に従うインサートに適合された。図２３は、複数の衝撃に対して設計されたヘルメットにおいてでさえ、本発明の複数の実施形態が回転加速度を減少させることを示すが、これは、慣例的にＥＰＳを使用する。回転加速度の減少は、２２００ラジアン／ｓ²を超えていた。

更なる検査において、３０度の斜め前方衝撃の下でマウンテンバイク用ヘルメットが検査されたが、図２４において、小さな点線を用いたラインで示されている。第２の同一ヘルメットは、多方向衝撃保護システム（ＭＩＰＳ（商標））が備え付けられ、図２４において長い点線を用いたラインのように示されている。第３のヘルメットは、図１９ａ－図１９ｄを参照して本書で説明された本発明の実施形態に従う８つのエネルギ吸収システムが備え付けられ、図２４において実線のように示される。図２４は、本発明に従う実施形態を備えるヘルメットのピーク回転加速度が最も低かったことを示す。規格ヘルメットと比較すると、ピーク回転加速度は、１５００ラジアン／ｓ²を超えて減少された。ＭＩＰＳ（商標）を備えて裏付けされたヘルメットと比較すると、ピーク回転加速度は、１０００ラジアン／ｓ²を超えて減少された。

図２５ａ－図２５ｂは、ジャーナルオブバイオメカニカルエンジニアリング １２６．２（２００４）、２２６－２３６、"A proposed injury threshold for mild traumatic braininjury"で、Zhang, Liying, King H. Yang, and AlbertI. Kingによって提案されたように、マウンテンバイク傷害（ＭＴＢＩ）の傷害閾値（提案）を示す。図２５ａ－図２５ｂで示された傷害閾値（提案）を使用すると、生存可能性および脳損傷リスクに対する直線加速度および回転加速度の影響を関連付けることが可能である。図２５ａ－ｂにおけるＭＴＢＩのリスクを説明する曲線は、回転加速度と非直線関係を示す。同じことが、直線加速度との関係にもいえる。６．２ｍ／ｓにおける斜方衝撃に対して、本発明の複数の実施形態を用いるライナは、７３００ラジアン／ｓ²から３９００ラジアン／ｓ²の回転加速度の減少を示す。これは、ＭＴＢＩを達成する可能性が、ほぼ８０％から２５％未満に減少すること、ほぼ７０％の減少を示す。同一速度で、直線加速度は、４３％減少される。これらの結果は、独立した研究報告において定義された障害閾値に従うＭＴＢＩを受ける可能性を減少させる本発明の複数の実施形態の潜在能力を明らかに示す。

図１５ａ－図２０ｄに従う実施形態は、異なる方向からの衝撃に対するレスポンスが異なるように、エネルギ吸収システムにおいてジオメトリを最適化する理性的なアプローチを可能にする。

図２６ａは、本発明の複数の実施形態に従う屈曲性のあるエネルギ吸収システム９０の上面図を示す。このシステム９０は、面９１上に複数のセル９００を備える。このシステム９０のセル９００は、歪速度に感応する材料を有する。このシステム９０は、図２６ａに示されるように、面形態で構成可能であり、図２６ｂに示されるように、非球面形態で構成可能である。図２６ｂは、非球面形態で構成されるとき、このシステム９０の側面図を示す。このシステム９０は、非球面形態で構成され、セル９００は、リエントラント形ジオメトリを有する。一部の実施形態において、このシステム９０は、他の形態で構成可能であり、たとえば、湾曲された形態で構成可能である。

図２６ａ－図２６ｂに従う一部の実施形態において、このシステム９０が非球面形態で構成されるとき、セル９００は、非球面形態に対して非径方向でリエントラント形ジオメトリを有する。図２６ａに従う一部の実施形態において、このシステム９０が面形態で構成されるとき、セル９００は、面９１に沿って（例えば、図２６ａのライン９０５に沿って）リエントラント形ジオメトリを有する。

図２７ａ－図２７ｃは、それぞれ、当該システム９０のセル９００の等角図、上面図、側面図を示す。一部の実施形態において、当該システム９０が面形態で構成されるとき、セル９００の壁９０１は、面９１に対して垂直に直立して配置される。一部の実施形態において、壁９０１は、図２７ｃに示されるように、テーパが付けられたジオメトリを有し、セル９００の底部における壁９０１の幅より、セル９００の上部における壁９０１の幅の方が小さい。一部の実施形態において、当該システム９０が面形態で構成されるとき、少なくとも一つの壁９０１は、面９１に対して垂直な方向でリエントラント形ジオメトリを有する。一部の実施形態において、面９１に対して垂直方向におけるリエントラント形ジオメトリは、複数の起伏部及び折り重ね部（例えば、図８ｄを参照）を有する。一部の実施形態において、面９１に対して垂直方向におけるリエントラント形ジオメトリは、テーパ付きシリンダ、テーパ付き矩形プリズム、テーパ付き多角形プリズム（例えば、図１を参照）、テーパ付き異方性ジオメトリ（例えば、図３ａを参照）のうち、一つ又は複数を有する。

この実施形態において、複数のセル９００の各々の壁９０１は、面９１に沿って一つ又は複数の起伏部及び折り重ね部を備える。一部の実施形態において、起伏部及び折り重ね部の各々は、面９１に沿ってリエントラント角を形成するように内側に角度が付けられる。

一部の実施形態において、一つ又は複数のセル９００は、異方性であり、異なる方向における衝撃に異なるレスポンスを有するシステム９０になる。セル９００は、当該システム９０が面形態であるとき、非球面形態と比較して、異なる方向における衝撃に対して異なるレスポンスを与えてもよい。

図２８ａは、屈曲性のあるエネルギ吸収システム９２の上面図を示す。当該システム９２は、面９３上に複数のセル９２０を備える。当該システム９２は、システム９０と類似した方法で構成可能であり、当該システム９０を参照して説明された複数の特徴のうち、任意の特徴を備えてもよい。この実施形態において、セル９２０は、図２８ｂ－図２８ｃに示されるように、システム９０のセル９００に対して異なる形状である。各セル９２０は、面９３に沿って複数の起伏部及び折り重ね部を備え、これらの起伏部及び折り重ね部は、面９３に沿って複数の異なる方向にある。セル９２０のジオメトリは、システム９０より屈曲性のあるシステム９２を与えてもよく、これは、当該システム９０より非球面形態にあるとき、きつい径で湾曲することを可能にしてもよい。

図２９ａは、屈曲性のあるエネルギ吸収システム９４の上面図を示す。エネルギシステム９４は、システム９０，９２と類似した方法で構成可能であり、当該システム９０を参照して説明された複数の特徴のうち任意の特徴を備えてもよい。当該システム９４は、複数のセル９４０を備え、これらのセル９４０は、それぞれ、当該システム９０，９２のセル９００，９２０に類似した複数のリエントラント形の特徴を有する。この実施形態において、セル９４０は、実質的に三角形であるが、他の実施形態において、セル９４０は、面９５に沿ったリエントラント形である他の任意のジオメトリを有してもよい。この実施形態において、セル９４０は、セル９４０の頂点に、厚くされた壁９４１を備える。厚くされた壁９４１は、開口９４２を有し、開口９４２は、当該システムが面形態にあるとき、当該面９５に対して垂直方向においてリエントラント形ジオメトリを有する。当該システム９４が非球面形態にあるとき、当該システム９４が面形態にあるときに当該面９５に対して垂直方向におけるリエントラント形ジオメトリは、径方向にある。この実施形態において、面９５に対して垂直方向におけるリエントラント形ジオメトリは、図８ｄ及び図９ｂを参照して説明されたジオメトリと類似したジオメトリを有する。他の複数の実施形態において、開口９４２は、面９５に対して垂直なリエントラント形ジオメトリを有する他の任意の形状でもよい。他の複数の実施形態において、厚くされた壁９４１は、当該システム９４において、他の任意の場所にあってもよい。

図３０ａは、屈曲性のあるエネルギ吸収システム９６の上面図を示す。エネルギ吸収システム９６は、システム９０，９２，９４に類似した方法で構成可能である。図３０ｂは、非球面形態で構成される。当該システム９６は、図３０ｃ及び図３０ｄに示されるように、第１ジオメトリ９６１を有するセルと、異なる第２ジオメトリ９６２を有するセルとを備える複数のセル９６０を備える。

この実施形態において、第１ジオメトリ９６１を有するセルは、図３ａ－図３ｅを参照して前述されたものと同一であり、面形態であるとき、当該システム９６の面９７に対して垂直方向においてリエントラント形ジオメトリを有する。他の複数の実施形態において、セル９６１は、面９７に対して垂直な他の任意のリエントラント形ジオメトリを有することができる。この実施形態において、第２ジオメトリ９６２を有するセルは、面形態にあるとき、当該システム９６の面９７に沿った方向において、リエントラント形ジオメトリを有する。他の複数の実施形態において、セル９６２は、面９７に沿って、他の任意のリエントラント形ジオメトリを有することができる。

この実施形態において、第２ジオメトリ９６２を有するセルは、第１ジオメトリ９６１を有するセル間に散在される。他の複数の実施形態において、セル９６０は、面に沿って他の方法で配置することができる。これは、異なる方向における衝撃に対する異方性レスポンスをシステム９６に与える。一部の実施形態において、面におけるセル９６０のレイアウトは、当該システムにおける屈曲量、したがって、当該システム９６が達成可能な非球面径に影響する。この実施形態において、第２ジオメトリ９６２を有するセルは、当該システム９６の面形態から非球面形態への構成を容易にする為に、第１ジオメトリ９６１を有するセルより異なる屈曲性レスポンスを有する。

それぞれのシステム９０，９２，９４，９６の複数のセル９００，９２０，９４０，９６０のリエントラント形ジオメトリは、図１－図６，図９－図８、図１４－図１５，図１７－図１８、図２０に関連して前述されたもの、又は、それらのうち２つ以上の組み合わせに従ってもよい。

一部の実施形態において、当該システム９０，９２，９４，９６は、面９１，９３，９５，９７上で製造され、製造後、非球面形態に構成可能である。これによって、費用対効果の良い単純な製造を可能にし、同時に、面９１，９３，９５，９７に沿って、かつ、面９１，９３，９５，９７の外の両方の異なる方向において、リエントラント形である三次元システム９０，９２，９４，９６を作る。さらに、特定ジオメトリの面システム９０，９２，９４，９６は、複数の用途を有してもよい。たとえば、当該システム９０，９２，９４，９６は、例えば、異なる表面プロファイルを持つ異なる非球面システムを作るように使用されてもよい。一部の実施形態において、それぞれのシステム９０，９２，９４，９６の複数のセル９００，９２０，９４０，９６０は、互いに相互結合される。たとえば、図２７ａは、複数のセル９００における第１セルを第２セルに結合する壁９０２を示す。一部の実施形態において、それぞれのシステム９０，９２，９４，９６のセル９００，９２０，９４０，９６０は、面上の複数のセル９００，９２０，９４０，９６０に接続する為にベース要素（図示せず）によって共に結合される。一部の実施形態において、ベース要素は、複数のセル９００，９２０，９４０，９６０と一体化される。一部の実施形態において、ベース要素は、歪速度に感応する材料を有する。一部の実施形態において、ベース要素は、伸張性のある層、例えば、布地を備える。

一部の実施形態において、システム９０，９２，９４，９６は、屈曲機構を備え、面形態から非球面形態への当該システムの構成を容易にする。一部の実施形態において、屈曲機構は、セルの欠如があり、これが、セルの欠如領域において、システム９０，９２，９４，９６における屈曲性を高める。セルの欠如の一例は、図３０ｂにおけるシステム９６の領域９６３に示される。一部の実施形態において、屈曲機構は、セル９００，９２０，９４０，９６０の向きを有する。たとえば、図３０ａに示されるように、複数のセル９６０の少なくともサブセットは、システム９６が面形態で構成されるとき、第１曲率９６７に従って配列される。第１曲率における、このセル構成は、図３０ｂに示される非球面形態への当該システムの屈曲を容易にする。湾曲の半径は、所望の非球面計に基づいて選択可能なので、セル９６０は、当該システム９６が非球面形態で構成されるとき、所定の向きにある。代替又は追加で、複数のセル９００，９２０，９４０，９６０のうち、少なくともサブセットは、当該システムが非球面形態で構成されるとき、第２曲率９６８に従って配列される。これらの実施形態の一部は、第１曲率９６７が第２曲率９６８に対して異なる向きにある。

一部の実施形態において、屈曲機構は、図１２６ｂにおけるスリット９０４および図３０ａにおけるスリット９６４に示されるようなスリットを備える。一部の実施形態において、屈曲機構は、布地部分を備える。一実施例において、布地部分は、システム９０，９２，９４，９６と一体化される。一部の実施形態において、屈曲機構は、ベース要素の少なくとも一部を備える。一部の実施形態において、屈曲機構は、一つ又は複数のスリットをベース要素内に備える。

一部の実施形態において、システム９０，９２，９４，９６は、セルの少なくとも２つの相互接続部分を備える。たとえば、第１部分９６５および第２部分９６６が図３０ａに示される。一部の実施形態において、第１部分９６５は、第１形状を有し、第２部分９６６は、異なる第２形状を有する。

複数の実施形態は、複数のセルを備えた屈曲性のあるエネルギ吸収システムを備える。複数の実施形態において、セルは、歪速度に感応する材料を有する。複数の実施形態において、当該システムは、面形態および非面形態で構成可能であるが、一部の、そのような実施形態において、非面形態で構成されるとき、セルは、リエントラント形ジオメトリを有する。非面形態は、非球面形態又は、非球面（又は面）でない他の任意の形態を有してもよい。

図３１ａは、本発明の実施形態に従う屈曲性のあるエネルギ吸収システム９８の等角図を示す。図３１ｂは、システム９８の正面図を示す。システム９８は、第１軸９８１に沿った一定の横断面を有するセル９９０および第２軸９８２に沿ったリエントラント形ジオメトリを有するセル９９０を備える。セル９９０は、歪速度に感応する材料を有する。この実施形態において、システム９８は、３つのセル９９０，９９１，９９２を備え、これらは、ひとまとめにして９８０の符合が付けられ、第１軸９８１に沿った一定の横断面と第２軸９８２に沿ったリエントラント形ジオメトリを有する。一部の実施形態において、システム９８は、一つ又は複数の更なるセル９９２，９９２を備える。一部の実施形態において、一つ又は複数の更なるセル９９１，９９２は、各々が、セル９９０と同一のジオメトリおよび向きを有する。他の複数の実施形態において、一つ又は複数のセル９８０のサブセットは、一つ又は複数のセル９８０の他の異なるサブセットと異なるジオメトリを有する。

一部の実施形態において、第２軸９８２は、第１軸９８１に対して実質的に垂直である。一部の実施形態において、一つ又は複数のセル９８０は、押出成形部を備える。

一部の実施形態において、一つ又は複数のセル９８０は、少なくとも一つの壁９８３を備え、この少なくとも一つの壁９８３は、少なくとも一つの起伏部または折り重ね部９８４から形成され、この少なくとも一つの起伏部または折り重ね部９８４は、リエントラント角を形成するように内側に角度が付けられる。一部の実施形態において、一つ又は複数のセル９８０の横断面は、リエントラント形のドーム構造９８５を有する。

一部の実施形態において、システム９８は、ベース要素９８６を備え、このベース要素９８は、セル９９０を少なくとも一つの更なるセル９９１に接続させる。ベース要素は、本書で説明されるように、他の任意のベース要素を参照して説明されてもよい。

本発明の複数の実施形態は、ボディアーマーを提供するが、このボディアーマーは、本書で説明された実施例のいずれかに従う屈曲性のあるエネルギ吸収システムを備える。

一部の実施形態において、本書で説明されたシステムの組み合わせは、ボディアーマーの同一ピースで使用される。ボディアーマーは、たとえば、バックプロテクタ、ヘッドバンド、ニーパッド、エルボーパッド、グローブ、ヘルメットでもよい。ボディアーマーは、スポーツ、産業活動および／または軍事活動中に使用者を保護する為に使用されてもよい。

一部の実施形態において、本発明に従うシステムは、非面の、人間工学的なエネルギ吸収ボディアーマーを作る為に使用される。一部の実施形態において、当該システムの厚さは、ボディアーマーの型式、ボディアーマーの意図された用途に基づき選択される。一部の実施形態において、システム９０，９２の第１部分９６５，第２部分９６６の形状は、ボディアーマー特定部分の付近で最適化されるので、セル９００，９２０，９４０，９６０のジオメトリは、ボディアーマーの湾曲に従うように２Ｄ又は３Ｄでマッピングされる。一部の実施形態において、第１部分９６５，第２部分９６６に使用されたセル９００，９２０，９４０，９６０のジオメトリは、ボディアーマーにおける異なる場所でエネルギ吸収を最適化するように選択される。

本発明の複数の実施形態は、本書で説明された、いずれかの実施形態に従う屈曲性のあるエネルギ吸収システムを備えるヘルメットを提供する。一部の実施形態において、本書で説明されたシステムの組み合わせは、同一ヘルメットで使用される。たとえば、一つのシステムは、ヘルメット前部でエネルギを吸収するのに適し、他は、ヘルメットの後部で適する。一部の実施形態において、当該システムは、ヘルメットの意図された用途および使用中に予測される型式の衝撃に基づき選択される。一部のスポーツ用ヘルメットは、比較的に小さい複数の衝撃に耐えることが要求され、一方、他のヘルメットは、比較的に大きな一つの衝撃に耐えることが要求される。たとえば、異なるシステムは、ダウンヒルスキーに使用される硬殻ヘルメットと比較してラグビーに使用される軟殻ヘルメットに使用されてもよい。

更に他の実施形態において、当該システムは、ヘルメットの形状に基づき選択されてもよい。たとえば、システム９８は、ロードバイク用ヘルメットに特に適しており、システム９８は、長さに沿って区分化され、頭に接触するＥＰＳの非常に薄い区域を一般に有するロードバイク用ヘルメットの薄い内縁部に適合する。他の実施例として、システム９８は、ダイカット、穿孔、打ち抜きされ、ヘルメットに配置され、異なる方向において、異方性の十分な性能を与えてもよい。

一部の実施形態において、システム９０，９２，９４，９６が構成可能な非球面形状は、ヘルメット用ライナの形状であり、システム９０，９２，９４，９６は、それらの非球面形態におけるヘルメット殻において、所定位置に配置、固定される。一部の実施形態において、第１部分９６５，第２部分９６６の形状は、特定部分の付近で最適化されるので、セル９００，９２０，９４０，９６０は２Ｄ、３Ｄでマッピングされ、それらは、ヘルメットの曲率に従う。一部の実施形態において、第１部分９６５，第２部分９６６で使用されるセル９００，９２０，９４０，９６０のセルのジオメトリは、ヘルメット内の異なる場所でのエネルギ吸収を最適化するように選択される。一部の実施形態において、第１部分９６５の形状は、ヘルメットの第１パラメータに依存し、第２部分９６６の形状は、ヘルメットの第２パラメータに依存する。たとえば、パラメータは、ヘルメットの径、ヘルメットの曲率、ヘルメットにおける特定場所の材料でもよい。

一部の実施形態において、システム９０，９２，９４，９６は、二重層ヘルメットにおいて、ＥＰＳの２層間で使用される。一部の実施形態において、システム９０，９２，９４，９６は、ＥＰＳおよび殻の間で使用される。

一部の実施形態において、システム９０，９２，９４，９６、９８は、ベース要素を備え、このベース要素は、ヘルメットにシステム９０，９２，９４，９６，９８を取り付ける為に使用される。たとえば、ベース要素は、フック又は接着材を備える。

一部の実施形態において、システム８５は、ヘルメット内のライナとして使用される。一部の実施形態において、システム８５は、ヘルメット内で使用される典型的な既存エネルギ吸収装置とライナとの間で使用される。

一部の実施形態において、本発明の実施形態に従うシステムは、いったんシステムが、ボディアーマー又はヘルメットに追加され、取り付けられると、最適化された場所において最適な保護を与える。本発明の複数の実施形態に従うシステムの一部で使用されるセルの異方性の性質は、異なる方向において異なる減衰特性を与えることができる。ヘルメットにおいて、セルは、一つの垂直面および二つの剪断（shear）面を有すると考えることができる。垂直機能は、規格化された衝撃に対して最適化が可能であり、２つの剪断機能は、異なる衝撃方向に対して最適化が可能である。本書において、ヘルメット用ライナの全体的効果は、冠状面に対する矢状面における斜方衝撃に対して異なるレスポンスを与えるであろう。

検査において、システム９０，９２，９４，９６の複数の実施形態が３ｍｍから１２ｍｍの範囲の厚さで検査された。システム９０，９２，９４，９６は、アメリカンフットボール、ホッケー、ＥＰＳスキー、モータサイクル用ヘルメットに対して、１６－３７％の範囲の性能向上が生じた。

図３２ａ－図３２ｂは、直線及び斜方衝撃に晒された様々なヘルメット内の裏付け部として、本発明の複数の実施形態に従う屈曲性のあるエネルギ吸収システムを使用する検査結果を示す。図３２ｂは、図３２ａの表の続きである。ヘルメットは、様々な形状、殻型式、ライナ型式を有していた。表は、本発明の複数の実施形態に従うシステムが、規格ヘルメットと比較して、直線加速度および回転加速度において、減少が生じることを示す。本発明の複数の実施形態に従うシステムは、異なるパラメータに依存して、様々なレベルの減少を与える。一例にすぎないが、これらのパラメータは、ヘルメットの型式、システム又はシステム内のセルのジオメトリ、衝撃の大きさの型式、システムの大きさ、システムのベース要素の性質、システムの厚さでもよい。たとえば、この表が示すのは、図１７に従う８ｍｍ厚さのシステムが、同一特徴を有する６ｍｍ厚さのシステムと比べて、直線加速度および回転加速度で著しい減少を与えることである。図３２は、検査された一部のシステムが、最大４５－５０％の加速度減少を与えたことを示す。

図３２が示すことは、システム３０の層３１０が斜方衝撃に対して、回転加速度で５０．７％の減少を与えたことである。この検査において、アメリカンフットボール用ヘルメット内の既存ＰＵライナは、厚さ２４ｍｍの層３１０によって置き換えられ、重量を減少させるため、一部の追加の孔は層３１０へとダイカットされた。結果として生じたヘルメットは、当初のＰＵライナを備えたヘルメットより軽量であるが、加速度を減少させた。

行われた検査は、ヘルメットライナとしてＰＯＲＯＮ（登録商標）でも検査された。ＰＯＲＯＮ（登録商標）と比較して、本発明の複数の実施形態に従うシステムは、加速度の著しい減少を示した。

図３３は、基準ＥＰＳヘルメットに対して、落下高さと平均ピーク直線加速度をプロットしたグラフを示す。これらのシステムは、直線衝撃に対するＢＳＩ１３０７８で規定されたように、平坦アンビル上の規格ヘルメット落下装置で検査された。グラフは、エネルギ吸収システム７０（図１９）が、ＥＰＳヘルメットと比較して、最大で３７％の平均ピーク直線加速度の減少を与えることを示す。さらに、システム７０は、図１９に示された同一の二重構成にあるとき、システム６５（図１８）と比較して、平均ピーク加速度に大きな減少を与える。図１９に示される同一の二重構成におけるシステム６５は、基準ヘルメットと比較して、最大２４％の平均ピーク直線加速度の減少を与える。このシステムは、制御ヘルメットのダイナミックレンジを改善する。直線的レスポンスは、改善され、準鎮静、又は１０６ｇ未満のレンジで、より安全なヘルメットを作る。そのため、システム７０，７０の同一の二重構成におけるシステム６５は、ヘルメットの回転および低速衝撃で役立ち、潜在的に安全なヘルメットを作る。

本発明の複数の実施形態は、屈曲性のあるエネルギ吸収システム（たとえば、システム９０，９２，９４，９６）を製造する方法を提供する。この方法は、面上にセルを形成するステップと、歪速度に感応する材料を使用してセルを形成するステップと、面形態及び非球面形態で構成可能になるようにシステムを形成するステップと、非球面形態で構成されるとき、そのセルがリエントラント形ジオメトリを有するように当該システムを形成するステップと、を含む。一部の実施形態において、形成するステップは、面上に複数のセルを形成する工程を含む。一部の実施形態において、形成するステップは、当該システムが面形態で構成されるとき、その面に沿ったリエントラント形ジオメトリを有するようにセルを形成する工程を含む。一部の実施形態において、形成するステップは、当該システムが面形態で構成されるとき、その面に対して垂直方向にリエントラント形ジオメトリを有するようにセルを形成する工程を含む。リエントラント形ジオメトリは、本書で説明された屈曲性のあるエネルギ吸収システムを参照して説明されたような任意のジオメトリでもよい。

一部の実施形態において、当該方法は、複数のセルを形成するステップを含む、複数のセルは、第１ジオメトリを有するセルと、異なる第２ジオメトリを有するセルとを備える。一部の実施例において、第１ジオメトリは、面に沿ったリエントラント形であり、第２ジオメトリは、面に対して垂直なリエントラント形である。

一部の実施形態において、当該方法は、少なくとも二つの相互接続された部分のセルを形成するステップを含み、第１部分は、第１形状を有し、第２部分は、異なる第２形状を有する。

一部の実施形態において、形成するステップは、射出成形工程を有する。一部の実施形態において、射出成形部は、オープンシャットツールの面にある。一部の実施例において、形成するステップは、より単純な単一のパーティングラインツール内の製造を含む。一部の実施形態において、布地がツールに取り付けられ、形成するステップは、その布地において成形される。一部の実施形態において、その製造部は、３軸機械上にある。一部の実施形態において、形成するステップは、追加の製造工程を含む。

本発明の複数の実施形態は、屈曲性のあるエネルギ吸収システムを製造する方法を提供する。この方法は、第１軸に沿って一定の横断面を有するセルを形成するステップと、第２軸に沿ってリエントラント形ジオメトリを有するようにセルを形成するステップと、歪速度に感応する材料を使用する又は使用してセルを形成するステップとを含む。一部の実施形態において、当該方法は、図３１のシステム９８のセル９８０を製造する為に使用される。一部の実施形態において、当該方法は、複数のセルを形成するステップを含む。

一部の実施形態において、セルは押出成形部を備え、当該方法の形成するステップは、押出処理を行う工程を含む。

形成するステップを含む本書で説明された製造する方法に対する一部の実施形態において、この形成するステップは、射出成形および／または追加の製造を含む。

本発明に従う一部の実施形態は、本発明に従うエネルギ吸収システムの製造に使用する為のツールを製造する方法を含む。一部の実施形態において、これらのツールは、高度な製造方法を使用して製造される。一部の実施形態において、これらのツールは、ラピッドプロトタイピングで使用される技術に類似した高度な製造技術を使用して製造される。一部の実施形態において、これらのツールは、金属印刷技術を使用して製造される。一部の実施形態において、これらのツールは、レーザ積層造形法（selective laser melting）（例えば、コンセプトレーザ（商標））を使用して製造される。一部の実施形態において、これらのツールは、３１６ステンレス鋼から製造される。一部の実施形態において、より硬い材料（例えば、マルエージ鋼）が使用される。

上記方法は、単一ツール面で作られるように本発明に従うエネルギ吸収システムの一部のリエントラント形ジオメトリを可能にする。ツールにおけるアンダーカットは、エネルギ吸収システムにおけるセル、突起、本体にリエントラント形ジオメトリを与えるが、サブトラクティブ技術と比較して慣例的な製造方法を用いて達成することができない。

一部の実施形態において、ツールは、製造されるエネルギ吸収システムの開口より部分的に大きい。結果として生じる一部は、成形される材料が弾性なので、慣例的な方法でツールを開けることなく、そのツールから引っ張ることができる。一部の実施形態において、一部は、ツール内の布地を用いて製造される。そのような実施形態において、その部分は、布地上で引っ張ることによって、ツールからより簡単に引っ張ることができる。なぜなら、その部分の成形可能な材料は、そのツールで射出成形されるとき、布地の粗い縫い目の構造体に押し通されるからである。

一部の実施形態において、空気は通過するが成形されるエネルギ吸収システムの成形可能な材料は通過しないように、ツールの表面の空隙率は変更される。一部の実施形態において、多孔性のツール表面は、成形可能な材料の射出成形中、ツールの外に空気が出ることが可能である。一部の実施形態において、多孔性ツール表面を有することによって、成形されている一部を抜き出すことに役立つように、ツールにおいて空気ブラストが可能である。一部の実施形態において、冷却空洞部が設けられ、これが成形時間を向上させる。

一部の実施形態において、ツールは射出ポートを備える。そのような実施形態は、機械ランナーが不要になるので、ツールの製造の為の費用および時間を減少させる。

これらの印刷ツールは、成形プレート（build plate）上に印刷され、後に成形プレートに残される。一部の実施形態において、それらは、追加加熱処置を有することなく、安定したままである。その成形プレートを受ける共通のボルスターが使用可能であり、そのボルスター内の共通の射出ポートを使用する。このように異なるツールが印刷可能であり、各々は、ボルスター内の共通の射出ポートに沿って並べられる。これは、射出成形機への、ラピッドプロトタイプツールの簡単な変更を可能にする。一部の実施形態において、ボルスターからの射出ゲートは、ツール内に印刷されたランナーに導き、これらはツール内に印刷可能なので、機械加工される余分のランナー又はゲートが更に減少される。確かに、一部の実施形態において、「印刷及び成形」間で何も追加の仕上げを必要としない。一部の実施形態において、成形部分は、コンセプトレーザから取り外すことができ、洗浄され、必要であればブラスト処理され、その後、射出成形機に配置される。一部の実施形態において、ボルスター内に射出点の為の共通の入口があり、残りのゲート詳細はツールに印刷される。この技術を使用すると、ＣＡＤから、印刷、成形、落下タワー検査装置へと、２４時間以内に進めることが可能である。

歪速度に感応する材料を有するエネルギ吸収システムを説明する本書で説明された屈曲性を有する本発明に従う複数の実施形態は、代替又は追加で弾性材料を有する。

上記実施形態は、本発明の例示的な実施例として理解される。更なる本発明の実施形態が予見される。たとえば、歪速度に感応する材料は、他の任意の活性材料でもよい。任意の実施形態に関連して説明された任意の特徴は、単独で使用可能であり、説明された他の特徴と組み合わせても使用可能であり、他の複数の実施形態または他の複数の実施形態の組み合わせの一つ又は複数の特徴と組み合わせて視用可能である。さらに、前述されない均等物又は変形例も、添付された特許請求の範囲に規定される、本発明の範囲から逸脱することなく、用いることが可能である。

Claims (12)

1. 面形態又は非球面形態で構成されるエネルギ吸収システムにおいて、
   面（９１，９３，９５，９７）上に備えられ、歪速度に感応する材料を有する複数のセル（９００，９２０，９４０，９６０）を備え、
   前記システムが非球面形態で構成されるとき、前記複数のセル（９００，９２０，９４０，９６０）における各セルは、前記面（９１，９３，９５，９７）に沿って、各々がリエントラント角を形成するように内側に角度が付けられた複数の起伏部または折り重ね部と、前記面に対して垂直な方向において、複数の起伏部または折り重ね部を備えるリエントラント形ジオメトリを有する少なくとも一つの壁（９０１）と、
   を備え、
   前記システムが前記面形態で構成されるとき、前記セルは、前記面に沿って前記リエントラント形ジオメトリを有する、
   システム。
2. 前記非球面形態で構成されるとき、前記セルは、前記非球面形態に対して非径方向において、リエントラント形ジオメトリを有する、請求項１に記載のシステム。
3. 前記面形態で構成されるとき、前記セルは、前記面に沿ってリエントラント形ジオメトリを有し、
   前記非球面形態で構成されるとき、前記セルは、前記非球面形態に対して非径方向において、リエントラント形ジオメトリを有し、
   前記非球面形態で構成されるときの前記非径方向におけるリエントラント形ジオメトリは、前記面形態で構成されるときの前記面に沿った前記リエントラント形ジオメトリと異なる、請求項１～２のいずれか一項に記載のシステム。
4. 当該システムが前記面形態で構成されるとき、前記セルは、前記面に対して垂直なリエントラント形ジオメトリを有し、
   前記非球面形態で構成されるとき、前記セルは、前記非球面形態に対して径方向においてリエントラント形ジオメトリを有する、請求項１～３のいずれか一項に記載のシステム。
5. 前記複数のセルは、第１ジオメトリを有するセルと、異なる第２ジオメトリを有するセルとを備え、
   前記第２ジオメトリを有する前記セルは、前記第１ジオメトリを有する前記セルとは異なる屈曲性レスポンスを有し、前記面形態から前記非球面形態への当該システムの構成を容易にする、請求項１～４のいずれか一項に記載のシステム。
6. 前記面形態から前記非球面形態への当該システムの構成を容易にする為の屈曲機構を備え、
   前記屈曲機構は、
   セルの欠如、
   セルの向き、
   スリット、
   布地部分、
   のうち、一つ又は複数を備える、
   請求項１～５のいずれか一項に記載のシステム。
7. 前記面上の前記複数のセルを接続するベース要素と、前記面形態から前記非球面形態への当該システムの構成を容易にする為の屈曲機構とを備え、
   前記屈曲機構は、前記ベース要素内に一つ又は複数のスリットを備え、
   前記屈曲機構は、前記ベース要素の少なくとも一部を備える、請求項１～５のいずれか一項に記載のシステム。
8. 前記複数のセルの少なくとも第１サブセットは、当該システムが前記面形態で構成されるとき、第１曲率に従って配列され、
   前記複数のセルの少なくとも第２サブセットは、当該システムが非球面形態で構成されるとき、第２曲率に従って配列され、
   前記第１曲率は、前記第２曲率に対して異なる向きにある、請求項１～７のいずれか一項に記載のシステム。
9. 請求項１～８のいずれか一項に記載のシステムを備えるボディアーマー。
10. 請求項１～８のいずれか一項に記載のシステムを備えるヘルメット。
11. 請求項１～８のいずれか一項に記載のシステムを備えるヘルメットにおいて、
    当該システムは、前記セルの、少なくとも２つの相互接続された部分を備え、
    当該システムの第１部分は、第１ジオメトリを有し、当該システムの第２部分は、異なる第２ジオメトリを有し、
    前記第１ジオメトリは、当該ヘルメットの第１パラメータに従い、前記第２ジオメトリは、当該ヘルメットの第２パラメータに従う、ヘルメット。
12. 面形態又は非球面形態で構成されるエネルギ吸収システムを製造する方法であって、
    面（９１，９３，９５，９７）上に歪速度に感応する材料を使用して複数のセル（９００，９２０，９４０，９６０）を形成するステップであって、
    前記複数のセルにおける各セルは、前記システムが非球面形態で構成されるとき、前記複数のセル（９００，９２０，９４０，９６０）における各セルは、前記面（９１，９３，９５，９７）に沿って、各々がリエントラント角を形成するように内側に角度が付けられた複数の起伏部または折り重ね部と、前記面に対して垂直な方向において、複数の起伏部または折り重ね部を備えるリエントラント形ジオメトリを有する少なくとも一つの壁（９０１）と、
    を備え、
    前記システムが前記面形態で構成されるとき、前記セルは、前記面に沿って前記リエントラント形ジオメトリを有する、ステップを含む、方法。

Images