KR20130129996A - 맞물림 셀 방식 완충 - Google Patents

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Abstract

맞물림 셀 방식 완충 시스템(108)은 각각의 두 접합층(112, 114)으로부터 돌출되고 두 접합층 사이에 맞물리는 공동 셀 어레이(110, 116)를 포함한다. 각각의 공동 셀의 피크(118)가 대향측 접합층에 부착되어 맞물림 셀 방식 완충 시스템을 형성한다. 맞물림 셀 방식 완충 시스템은 맞물림 셀 방식 완충 시스템을 통해 전달되는 힘의 양이 맞물림 셀 방식 완충 시스템에 인접한 인원에 대한 부상이나 인접한 인원(102, 104) 또는 장비에 대한 손상을 초래하지 않을 정도로 충분히 낮도록 맞물림 셀 방식 완충 시스템에 입사되는 운동 에너지 원(예컨대 충격 또는 폭발(122))을 흡수 및 분산하기 위해 사용될 수 있다.

Description

맞물림 셀 방식 완충{INTERDIGITATED CELLULAR CUSHIONING}
본 출원은 그 전체 개시 또는 설시 내용이 본 명세서에 구체적으로 원용되는 것으로, "맞물림 셀 방식 완충"을 발명의 명칭으로 하여 2010년 12월 10일 출원된 미국가특허출원 제61/421,713호의 우선권 이익을 주장한다. 본 출원은 또한 그 전체 개시 또는 설시 내용이 본 명세서에 구체적으로 원용되는 것으로, "맞물림 셀 방식 완충"을 발명의 명칭으로 하여 2011년 12월 12일 출원된 미국정규특허출원 제_/_,호와도 관련이 있다.
본 발명은 일반적으로 완충 및 에너지 흡수 시스템과 그 방법에 관한 것이다.
완충 시스템은 쾌적함과 인체의 충격 보호를 포함하는 광범위한 용례에 사용된다. 완충 시스템은 인체의 일부에 인접하게 배치되어(몇몇 실시예에서는 하나 이상의 재료층이 인체와 완충 시스템 사이에 배치된다), 인체에 충격을 주는 하나 이상의 물체와 인체 사이의 방벽을 제공한다. 예컨대, 발포 바닥 매트는 딱딱한 바닥면으로부터 신체를 보호하는 다수의 공기 충전식 공동(void)을 내포한다. 마찬가지로, 의자, 글러브, 무릎 패드, 헬멧 등은 신체의 일부와 해당 신체 일부에 충격을 주는 하나 이상의 물체 사이의 방벽을 제공하는 완충 시스템을 포함할 수 있다.
다양한 구조물이 완충 시스템을 위해 사용된다. 예컨대, 일반적으로 폐쇄-셀 공기 챔버의 어레이가 다양한 충격 보호 패딩(예컨대, 패드와 헬멧)을 구성한다. 추가 예는 개방 또는 폐쇄 셀 발포체와 탄성 벌집 구조물을 포함한다. 이들 구조물은 시간이 지남에 따라 고장 날 수 있고 대개는 구조물의 전체 변형 범위에 걸쳐 제어된 스프링 레이트(spring rate)(들)를 갖지 못할 수 있다.
본 출원에서 설명 및 청구되는 실시예는, 제1 접합층 및 제1 접합층으로부터 돌출된 제1 공동(void) 셀 어레이를 포함하는 제1 탄성재 시트와, 제2 접합층 및 제2 접합층으로부터 돌출된 제2 공동 셀 어레이를 포함하는 제2 탄성재 시트를 포함하되, 공동 셀들은 하중 하에서 단조롭게 절첩되도록 구성되며, 제1 어레이의 각각의 공동 셀의 피크는 제2 접합층과 접촉하고 제2 어레이의 각각의 공동 셀의 피크는 제1 접합층과 접촉하며, 제1 어레이의 적어도 하나의 공동 셀은 제2 접합층에 부착되고 제2 어레이의 적어도 하나의 공동 셀은 제1 접합층에 부착되는 맞물림 셀 방식 완충 시스템을 제공함으로써 전술한 문제를 처리한다.
본 출원에서 설명 및 청구되는 추가 실시예는, 제1 접합층 및 제1 접합층으로부터 돌출된 제1 공동 셀 어레이를 포함하는 제1 탄성재 시트를 단조롭게 절첩하는 단계와, 제2 접합층을 절첩하지 않으면서 제2 탄성재 시트의 제2 접합층으로부터 돌출된 제2 공동 셀 어레이를 단조롭게 절첩하는 단계를 포함하되, 제1 어레이의 각각의 공동 셀의 피크는 제2 접합층과 접촉하고 제2 어레이의 각각의 공동 셀의 피크는 제1 접합층과 접촉하며, 제1 어레이의 적어도 하나의 공동 셀은 제2 접합층에 부착되고 제2 어레이의 적어도 하나의 공동 셀은 제1 접합층에 부착되는 운동 에너지 흡수 방법을 제공함으로써 전술한 문제를 처리한다.
본 출원에서 설명 및 청구되는 실시예는, 제1 탄성재 시트를 제1 공동 셀 어레이가 돌출된 제1 접합층으로 성형하는 단계와, 제2 탄성재 시트를 제2 공동 셀 어레이가 돌출된 제2 접합층으로 성형하는 단계와, 제3 탄성재 시트를 제3 공동 셀 어레이가 돌출된 제3 접합층으로 성형하는 단계와, 제4 탄성재 시트를 제4 공동 셀 어레이가 돌출된 제4 접합층으로 성형하는 단계와, 제1 어레이의 공동 셀의 피크를 제2 접합층, 제3 접합층 및 제4 어레이의 공동 셀의 피크에 용접하는 단계를 포함하는 맞물림 셀 방식 완충 시스템의 제조 방법을 제공함으로써 전술한 문제를 처리한다.
다른 실시예도 본 명세서에서 설명되고 열거된다.
도 1은 예시적인 맞물림 셀 방식 완충 시스템을 통합한 표면 위에 서있는 두 명의 사용자를 도시한다.
도 2는 예시적인 맞물림 셀 방식 완충 시스템의 사시도를 도시한다.
도 3은 예시적인 맞물림 셀 방식 완충 시스템의 정면도를 도시한다.
도 4는 예시적인 2-층 맞물림 셀 방식 완충 시스템의 정면도를 도시한다.
도 5는 예시적인 맞물림 셀 방식 완충 시스템의 평면도를 도시한다.
도 6은 무하중 상태에 있는 예시적인 맞물림 셀 방식 완충 시스템의 정면도를 도시한다.
도 7은 제1 하중 범위의 하중이 걸린 예시적인 맞물림 셀 방식 완충 시스템의 정면도를 도시한다.
도 8은 제2 하중 범위의 하중이 걸린 예시적인 맞물림 셀 방식 완충 시스템의 정면도를 도시한다.
도 9는 제3 하중 범위의 하중이 걸린 예시적인 맞물림 셀 방식 완충 시스템의 정면도를 도시한다.
도 10은 제4 하중 범위의 하중이 걸린 예시적인 맞물림 셀 방식 완충 시스템의 정면도를 도시한다.
도 11은 각각 특유의 스프링 레이트 특성을 갖는 네 가지의 하중 범위를 가지는 예시적인 힘-변위 그래프를 도시한다.
도 12는 맞물림 셀 방식 완충 시스템의 충격 성능과 대향형 공동 셀 방식 완충 시스템의 충격 성능을 비교하는 제1 예시적 힘-시간 그래프를 도시한다.
도 13은 두 가지의 맞물림 셀 방식 완충 시스템의 충격 성능과 대향 공동 셀 방식 완충 시스템의 충격 성능을 비교하는 제2 예시적 힘-시간 그래프를 도시한다.
도 14는 맞물림 셀 방식 완충 시스템의 충격 성능과 대향 공동 셀 방식 완충 시스템의 충격 성능을 비교하는 제3 예시적 힘-시간 그래프를 도시한다.
도 15a는 맞물림 셀 방식 완충 시스템의 예시적인 미압축 셀을 도시한다.
도 15b는 제1 하중 범위에서 압축되는 맞물림 셀 방식 완충 시스템의 예시적인 셀을 도시한다.
도 15c는 제2 하중 범위에서 압축되는 맞물림 셀 방식 완충 시스템의 예시적인 셀을 도시한다.
도 15d는 제3 하중 범위에서 압축되는 맞물림 셀 방식 완충 시스템의 예시적인 셀을 도시한다.
도 15e는 제4 하중 범위에서 압축되는 맞물림 셀 방식 완충 시스템의 예시적인 셀을 도시한다.
도 16은 맞물림 셀 방식 완충 시스템을 사용하기 위한 예시적인 작업을 도시한다.
도 17은 2-층 맞물림 셀 방식 완충 시스템을 제조하기 위한 예시적인 열성형 제조 공정을 도시한다.
도 18은 맞물림 셀 방식 완충 시스템을 제조하기 위한 예시적인 작업을 도시한다.
도 1은 예시적인 맞물림 셀 방식 완충 시스템(108)이 합체된 바닥(106) 위에 서있는 두 명의 사용자(102, 104)를 도시한다. 바닥(106)은 예컨대 차량, 건물 또는 여타 구조물의 설치 면이나 견인 면이다. 완충 시스템(108)은 바닥(106)의 저면에 부착된다. 몇몇 실시예에서는, 완충 시스템(108)의 상부 접합층(112)이 바닥(106)으로서의 역할을 할 수 있다. 다른 실시예에서, 완충 시스템(108)은 바닥(106) 아래에 사용된다. 완충 시스템(108) 밑에는 완충 시스템(108)의 하부 접합층(114)에 부착되는 보호층 또는 하중 분산층(120)이 있다. 일 실시예에서, 보호층(120)은 날아오는 발사체로부터 사용자(102, 104)를 보호하는 장갑이다. 다른 실시예에서, 보호층(120)은 단지 바닥의 다른 층이다. 몇몇 실시예에서, 보호층(120)은 포함되지 않는다.
완충 시스템(108)은 상부 접합층(112)과 하부 접합층(114)에 의해 한정되는 매트릭스 형태로 배열되는 공동 셀(예컨대, 공동 셀 110, 116) 또는 지지 유닛을 포함한다. 셀은 상향 및 하향으로 번갈아 대면한다. 일 실시예에서, 각각의 상향 대면 셀(예컨대, 셀 116)은 하향 대면 셀에 의해 둘러싸이고, 각각의 하향 대면 셀(예컨대, 셀 110)은 상향 대면 셀에 의해 둘러싸인다. 공동 셀은 압축 스프링과 유사한 것으로, 압축력로 인한 편향에 저항하는 중공 챔버이다. 일 실시예에서, 각각의 상향 대면 셀은 상부 접합층(112)의 돌출부이고, 각각의 하향 대면 셀은 하부 접합층(114)의 돌출부이다. 상향 대면 셀의 각각의 피크(예컨대, 피크 118)는 하부 접합층(114)에 부착된다. 마찬가지로, 하향 대면 셀의 각각의 피크는 상부 접합층(112)에 부착된다. 접합층(112, 114)은 공동 셀을 서로 연결하여 맞물림 셀 방식 완충 시스템(108)을 형성한다.
폭발(예컨대, 폭발 122)이나 다른 대형 운동 에너지의 충격(예컨대, 물리적 충격)이 일어나는 경우, 보호층(120)은 도시된 바와 같이 좌굴(buckle)될 수 있거나, 천공되거나 파열될 수 있다. 보호층(120)의 상향 편향은 완충 시스템(108)에 의해 흡수된다. 폭발(122)에 인접한 셀은 최소한의 에너지가 바닥(106)을 통해 사용자(102, 104)에게 전달되는 것을 보장하도록 다양한 상태로 압축된다. 특히 큰 폭발이나 충격을 겪는 몇몇 실시예에서는, 바닥(106)이 어느 정도 영향을 받을 수는 있지만 보호층(120)보다는 덜 영향을 받는다. 그 결과, 보호층의 상향 이동과 폭발(122)에 의해 생성되는 에너지의 상당량이 완충 시스템(108)에 의해 주로 흡수되며, 바닥(106)이 비교적 덜 영향을 받기 때문에 사용자(102, 104)의 부상이 저감되거나 방지된다.
추가 용례에서, 완충 시스템(108)은 날아오는 발사체의 진로를 변경하기 위해 사용될 수 있다. 탄환과 같은 뾰족한 발사체의 진로를 변경하면 발사체의 표면 관통 효과를 저감할 수 있다. 예컨대, 탄환이 보호층(120)을 관통하여 완충 시스템(108) 내로 진입하는 경우, 완충 시스템(108)은 탄환이 완충 시스템(108)을 통과할 때 탄환의 운동 에너지를 크게 저감할 수 없다. 그러나 완충 시스템(108) 내의 다양한 구조물(예컨대, 공동 셀)로 인해 탄환의 방향이 바뀌거나 탄환의 추락이 시작될 수 있다. 그 결과, 탄환의 바닥(106) 관통 효과가 저감되어 사용자(102, 104)를 더 양호하게 보호한다.
도 2는 예시적인 맞물림 셀 방식 완충 시스템(208)의 사시도를 도시한다. 완충 시스템(208)은 상부 접합층(212)과 하부 접합층(214)에 의해 한정되는 매트릭스 형태로 배열되는 공동 셀(예컨대, 공동 셀 210)을 포함한다. 셀은 상향 및 하향으로 번갈아 대면한다. 일 실시예에서, 완충 시스템(208) 패널의 가장자리 내측에 배치된 각각의 상향 대면 셀[예를 들어, 셀(216)]은 네 면 모두가 하향 대면 셀로 둘러싸이며, 마찬가지로, 완충 시스템(208) 패널의 가장자리 내측에 배치된 각각의 하향 대면 셀도 네 면 모두가 상향 대면 셀로 둘러싸인다. 시스템 패널의 가장자리에 배치된 공동 셀(예컨대, 셀 210)은 네 개 미만의 면에서 상향 대면 셀로 둘러싸인다(예컨대, 셀 210은 세 면이 둘러싸인다).
공동 셀의 맞물림은 적어도 에너지 흡수 기하구조가 합체된 다른 재료에 비해서는 비정상 하중에 대한 저항에 있어 완충 시스템(208)에 도움을 줄 수 있다. 보다 구체적으로, 상부 접합층(212) 및 하부 접합층(214)을 따라 작용하는 전단력이 적어도 어느 정도는 공동 셀의 맞물림으로 인해 완충 시스템(208)의 에너지 흡수 능력에 큰 영향을 줄 수 없다.
공동 셀은 압축 스프링과 유사한 것으로, 압축력으로 인한 편향에 저항하는 중공 챔버이다. 공동 셀 매트릭스의 힘-편향 프로필 또는 스프링 레이트 프로필(즉, 단위 압축 변위당 요구되는 압축력)은 완충 시스템(208)의 의도된 용례에 기초하여 설정될 수 있다. 또한 전체 완충 시스템(212)의 두께와 조합된 공동 셀의 스프링 레이트는 완충 시스템(212)에 인가될 수 있는 예상 범위의 운동 에너지에 대한 바람직한 에너지 흡수를 제공한다.
적어도 각각의 공동 셀의 재료, 벽 두께, 크기, 간격 및 형상의 선택은 각각의 공동 셀이 인가할 수 있는 저향력을 규정한다. 공동 셀용으로 사용되는 재료는 일반적으로 예상 하중 조건 하에서 탄성적으로 변형 가능하고 파단되지 않고 다수의 변형을 견딘다. 예시적인 재료는 공학용 등급의 플라스틱 탄성체(예컨대, 열가소성 우레탄, DOW Pellethane® 및 Lubrzol Estane®), 스티렌 코폴리머, 메탈로센, 열가소성 폴리에스테르 탄성체(예컨대, Dupont™ Hytrel®), 에틸렌-비닐 아세테이트, 열가소성 가황물 및 고무를 포함한다. 또한 각각의 공동 셀의 벽 두께는 0.005 in 내지 0.1 in일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 각각의 공동 셀의 벽 두께는 공동 셀의 높이에 걸쳐 달라진다(예컨대, 공동 셀은 각각 기부에서는 보다 얇고 피크에서는 보다 두꺼울 수 있다). 이 현상은 제조 공정의 부산물일 수 있거나, 제조 공정에서 의도적으로 구성된 것일 수 있다. 또한 각각의 공동 셀의 크기는 그 직경과 높이가 0.5 cm 내지 0.7 cm(0.2 in 내지 3 in)의 범위일 수 있다.
또한 공동 셀은 입방체형, 피라미드형, 반구형, 반타원체형, 원추형, 절두 원추형 또는 중공 내부 체적을 가질 수 있는 임의의 다른 형상일 수 있다. 또한 공동 셀은 기둥 또는 테이퍼진 기둥으로 특성화될 수 있다. 또한 공동 셀은 서로 다양한 간격으로 이격될 수 있다. 예컨대, 보다 조밀하게 이격된 공동 셀 매트릭스는 보다 느슨하게 이격된 공동 셀 매트릭스보다 큰 에너지 흡수값을 나타낼 가능성이 크다. 예시적인 공동 셀 간의 간격 범위는 거의 0 cm (0 in)(즉, 접촉상태)에서 7.6 cm(3 in) 이상이다. 또한 전술한 공동 셀의 특징은 완충 시스템(208) 전반에 걸쳐 균일하지 않을 수 있다. 예컨대, 상부 접합층에 부착되는 각각의 공동 셀의 특징은 하부 접합층에 부착되는 각각의 공동 셀의 특징과 다를 수 있다. 완충 시스템 전반에 걸쳐 균일하든 그렇지 않든, 공동 셀의 특징은 바람직한 스프링 레이트 프로필(도 11 참조)을 산출하도록 구성될 수 있다. 전술한 치수는 단지 예에 불과한 것으로, 완충 시스템(208)은 제시된 범위 밖의 치수를 활용할 수 있다.
일 실시예에서, 각각의 상향 대면 셀은 상부 접합층(212)의 돌출부이고 각각의 하향 대면 셀은 하부 접합층(214)의 돌출부이다. 상향 대면 셀의 각각의 피크는 하부 접합층(214)에 부착된다. 마찬가지로, 하향 대면 셀의 각각의 피크(예컨대, 피크 218)는 상부 접합층(212)에 부착된다. 접합층(212, 214)은 공동 셀을 서로 연결하여 맞물림 셀 방식 완충 시스템(208)을 형성한다. 다른 실시예에서, 상향 대면 셀과 하향 대면 셀은 상부 접합층(212)과 하부 접합층(214)의 돌출부가 아니다. 대신에 상향 대면 셀과 하향 대면 셀은 단지 상부 접합층(212)과 하부 접합층(214)에 부착될 뿐이다. 상부 접합층(212)과 하부 접합층(214)은 공동 셀과 동일한 잠재 재료로 제조될 수 있으며 일 실시예에서는 각각의 공동 셀과 인접한다. 하나 이상의 체결 리브(미도시)가 상부 접합층(212) 및/또는 하부 접합층(214)에 수직으로 연장되는 공동 셀의 외면에 부착될 수 있다. 리브는 공동 셀에 추가적인 강성을 부가한다.
공동 셀은 예컨대 대기, 발포체 또는 공기 이외의 유체로 충전된다. 발포체 또는 특정 유체는 완충 시스템(208)에 절연 또는 추가적인 내변형성을 부가하기 위해 사용될 수 있다. 진공 환경에서는 공동 셀이 충전되지 않을 수 있다. 내편향성을 위해 공기압에 의존하지 않음으로써, 공동 셀은 반드시 선형(예컨대, 전통적인 코일 스프링의 경우)은 아니거나, 반드시 기하급수적 증가형(예컨대, 비탄성 벽으로 구성된 폐쇄형 공기 챔버의 경우)은 아닌 제어된 스프링 레이트를 구현할 수 있다. 완충 시스템(208)의 구성요소의 실질적으로 모든 표면을 용이하게 세척하기 위해 공기 및/또는 물이 상향 대면 셀과 하향 대면 셀 사이의 공동을 통해 강제 유입될 수 있다. 또한 완충 시스템(208)의 이들 표면은 항균 물질로 처리될 수 있거나, 완충 시스템(208)의 재료 자체가 항균성일 수 있다.
완충 시스템(208)은 다양한 제조 공정(취입 성형, 압출 성형, 사출 성형, 반응 사출 성형(RIM), 진공 성형, 적층 등)을 사용하여 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 완충 시스템(208)은 두 개의 절반부로 나누어 제조된다. 제1 절반부는 돌출 공동 셀을 갖는 상부 접합층(212)을 포함한다. 제2 절반부도 돌출 공동 셀을 갖는 하부 접합층(214)을 포함한다. 이어서 두 절반부는 상부 접합층(212)의 공동 셀이 하부 접합층(214)을 향해 돌출하고 그 역도 성립하도록 서로 인접하게 배치된다. 상부 접합층(212)의 공동 셀은 하부 접합층(214)의 공동 셀과 번갈아 배치된다. 이어서 상부 접합층(212)의 각각의 공동 셀의 피크 또는 정상(예컨대, 피크 218)이 하부 접합층(214)에 적층되거나 접착되고 그 역도 수행된다. 일 실시예에서는, 상부 접합층(212)과 하부 접합층(214)이 정확히 정렬될 필요가 없는데, 이는 맞물림 공동 셀이 용접 또는 접착 공정을 위해 함께 배치될 때 서로 간의 위치를 자연히 찾게 되기 때문이다. 그 결과, 제조 원가가 저감될 수 있다. 또한 상부 접합층(212)과 하부 접합층(214) 간에 다수의 용접 지점이 생기기 때문에 층(212, 214) 간의 접합이 매우 강력해진다. 다른 실시예에서, 완충 시스템(208)은 위에서 검토한 바와 같이 2 부품(two piece)이 아니라 일체형으로 제조된다. 또한 본 명세서에 개시되는 기술에 따른 완충 시스템은 서로 층층이 포개지는 두 개 이상의 맞물림 공동 셀 매트릭스(즉, 두 개 이상의 완충 시스템(208))를 포함할 수 있다.
도 3은 예시적인 맞물림 셀 방식 완충 시스템(308)의 정면도를 도시한다. 완충 시스템(308)은 상부 접합층(312)과 하부 접합층(314)에 의해 한정되는 매트릭스 형태로 배열되는 공동 셀(예컨대, 공동 셀 310)을 포함한다. 셀은 상향 및 하향으로 번갈아 대면한다. 일 실시예에서, 각각의 상향 대면 셀(예컨대, 셀 316)은 하향 대면 셀에 의해 둘러싸이고 각각의 하향 대면 셀(예컨대, 셀 310)은 상향 대면 셀에 의해 둘러싸인다. 공동 셀은 압축 스프링과 유사한 것으로, 압축력으로 인한 변형에 저항하는 중공 챔버이다. 공동 셀 매트릭스의 힘-편향 프로필은 완충 시스템(308)의 의도된 용례에 기초하여 설정될 수 있다.
각각의 상향 대면 셀은 상부 접합층(312)의 돌출부이고 각각의 하향 대면 셀은 하부 접합층(314)의 돌출부이다. 상향 대면 셀의 각각의 피크(예컨대, 피크 318)는 하부 접합층(314)에 부착된다. 마찬가지로, 하향 대면 셀의 각각의 피크는 상부 접합층(312)에 부착된다. 접합층(312, 314)은 공동 셀을 서로 연결하여 맞물림 셀 방식 완충 시스템(308)을 형성한다. 다른 실시예에서, 상향 대면 셀과 하향 대면 셀은 상부 접합층(312)과 하부 접합층(314)의 돌출부가 아니다. 대신에 상향 대면 셀과 하향 대면 셀은 단지 상부 접합층(312)과 하부 접합층(314)에 부착될 뿐이다. 하나 이상의 체결 리브(324)가 상부 접합층(312) 및/또는 하부 접합층(314)에 수직으로 연장되는 공동 셀의 외면에 부착될 수 있다. 리브는 공동 셀에 추가적인 강성을 부가할 수 있다.
도 4는 2-층 맞물림 셀 방식 완충 시스템(408)의 정면도를 도시한다. 완충 시스템(408)은 공동 셀(예컨대, 공동 셀 416)로 구성된 두 개의 층(411, 415)을 포함한다. 각각의 층(411, 415)은 두 접합층에 의해 한정되는 매트릭스 형태로 배열된다. 상층(411)은 상부 접합층(412)과 중간 접합층(413)에 의해 한정되는 매트릭스 형태로 배열된다. 하층(415)은 중간 접합층(413)과 하부 접합층(414)에 의해 한정되는 매트릭스 형태로 배열된다.
각각의 층(411, 415)의 셀은 상향 및 하향으로 번갈아 대면한다. 일 실시예에서, 완충 시스템(408)의 가장자리 또는 모서리에 배치된 셀을 제외한 각각의 상향 대면 셀(예컨대, 셀 416)은 네 면이 하향 대면 셀에 의해 둘러싸이고, 완충 시스템(408)의 가장자리 또는 모서리에 배치된 셀을 제외한 각각의 하향 대면 셀(예컨대, 셀 410)은 네 면이 상향 대면 셀에 의해 둘러싸인다. 또한 상층(411)의 각각의 피크(예컨대, 피크 418)는 하층(415)의 각각의 피크와 정렬될 수 있다. 마찬가지로, 상층(411)에 배치된 각각의 공동 셀의 각각의 중공 챔버는 하층(415)에 배치된 각각의 공동 셀의 각각의 중공 챔버와 정렬될 수 있다. 공동 셀은 압축 스프링과 유사한 것으로, 압축력으로 인한 변형에 저항하는 중공 챔버이다. 공동 셀 매트릭스의 힘-편향 프로필은 완충 시스템(408)의 의도된 용례에 기초하여 설정될 수 있다.
상향 대면 셀은 중간 접합층(413) 또는 상부 접합층(412)의 돌출부이다. 마찬가지로, 하향 대면 셀은 중간 접합층(413) 또는 하부 접합층(414)의 돌출부이다. 상향 대면 셀의 피크는 중간 접합층(413) 또는 하부 접합층(414)에 부착된다. 마찬가지로, 하향 대면 셀의 피크는 중간 접합층(413) 또는 상부 접합층(412)에 부착된다. 몇몇 실시예에서, 중간 접합층(413)은 두 개의 하위(sub)층, 즉 상층(411)과 결부되는 하나의 하위층 및 하층(415)과 결부되는 하나의 하위층을 포함한다. 접합층(412, 413, 414)은 공동 셀을 서로 연결하여 맞물림 셀 방식 완충 시스템(408)을 형성한다. 다른 실시예에서, 상향 대면 셀과 하향 대면 셀은 접합층(412, 413, 414)의 돌출부가 아니다. 대신에 상향 대면 셀과 하향 대면 셀은 단지 접합층(412, 413, 414)에 부착될 뿐이다.
도 5는 예시적인 맞물림 셀 방식 완충 시스템(508)의 평면도를 도시한다. 완충 시스템(508)은 상부 접합층(412)과 하부 접합층(미도시)에 의해 한정되는 매트릭스 형태로 배열되는 공동 셀(예컨대, 공동 셀 416)을 포함한다. 셀은 상향 및 하향으로 번갈아 대면한다. 일 실시예에서, 각각의 상향 대면 셀(예컨대, 셀 516)은 하향 대면 셀에 의해 둘러싸이고 각각의 하향 대면 셀(미도시)은 상향 대면 셀에 의해 둘러싸인다. 공동 셀은 압축 스프링과 유사한 것으로, 압축력으로 인한 변형에 저항하는 중공 챔버이다. 힘-편향 프로필은 완충 시스템(508)의 의도된 용례에 기초하여 설정될 수 있다.
각각의 상향 대면 셀은 상부 접합층(512)의 돌출부이고 각각의 하향 대면 셀은 하부 접합층의 돌출부이다. 상향 대면 셀의 각각의 피크는 하부 접합층에 부착된다. 마찬가지로, 하향 대면 셀의 각각의 피크는 (예컨대, 부착 지점 또는 영역(526)에서) 상부 접합층(512)에 부착된다. 접합층은 공동 셀을 서로 연결하여 맞물림 셀 방식 완충 시스템(508)을 형성한다. 다른 실시예에서, 상향 대면 셀과 하향 대면 셀은 상부 접합층과 하부 접합층의 돌출부가 아니다. 대신에 상향 대면 셀과 하향 대면 셀은 단지 상부 접합층과 하부 접합층에 부착될 뿐이다.
몇몇 실시예에서, 접합층(예컨대, 접합층 512) 상의 부착 지점과 동일 접합층 상의 개방 셀의 중심 사이의 거리는 등거리이다(즉, A=B=C=D). 이로써 완충 시스템(508)의 공동 셀 간에는 균등한 간격이 형성된다. 이는 접합층 중 하나 또는 둘 모두에 적용될 수 있다. 또한 균등한 간격으로 인해 접합층의 표면적 전반에 걸쳐 공동 셀 매트릭스의 힘-편향 프로필이 일정하게 유지된다.
도 6은 무하중 상태에 있는 예시적인 맞물림 셀 방식 완충 시스템(608)의 정면도를 도시한다. 완충 시스템(608)은 상부 접합층(612)과 하부 접합층(614)에 의해 한정되는 매트릭스 형태로 배열되는 공동 셀(예컨대, 공동 셀 610)을 포함한다. 셀은 상향 및 하향으로 번갈아 대면한다. 상향 대면 셀의 각각의 피크는 하부 접합층(614)에 부착된다. 마찬가지로, 하향 대면 셀의 각각의 피크(예컨대, 피크 618)는 상부 접합층(612)에 부착된다. 접합층(612, 614)은 공동 셀을 서로 연결하여 맞물림 셀 방식 완충 시스템(608)을 형성한다.
완충 시스템(608)은 완충 시스템(608)에 걸릴 수 있는 다양한 하중을 시뮬레이션하도록 구성되는 시험 장치(628)에 배치된다. 완충 시스템(608)은 시험 장치(628)에 의한 하중을 받지 않는 상태이다. 그 결과, 상부 접합층(612)과 하부 접합층(614)은 완전히 편평하지 않을 수 있고, 공동 셀은 아직 완충 시스템(608)의 내압축성을 제공하도록 결합된 상태가 아니다. 또한 상부 접합층(612) 및/또는 하부 접합층(614)의 딤플(미도시)은 완충 시스템(608)이 하중을 받지 않는 상태일 때 대향측 접합층으로부터 돌출된 공동 셀이 상부 접합층(612) 및/또는 하부 접합층(614)에 부착되는 위치에 존재할 수 있다. 하중을 받지 않는 상태에 있는 완충 시스템(608)의 전술한 특징은 완충 시스템(608)에 의도적으로 구성될 수 있거나, 제조 공정의 인공 산물일 수 있다. 또한 이들 특징의 중요도는 달라질 수 있다.
도 7은 제1 하중 범위에서 하중이 걸린 예시적인 맞물림 셀 방식 완충 시스템(708)의 정면도를 도시한다. 완충 시스템(708)은 상부 접합층(712)과 하부 접합층(714)에 의해 한정되는 매트릭스 형태로 배열되는 공동 셀(예컨대, 공동 셀 710)을 포함한다. 셀은 샹향 및 하향으로 번갈아 대면한다. 상향 대면 셀의 각각의 피크는 하부 접합층(714)에 부착된다. 마찬가지로, 하향 대면 셀의 각각의 피크(예컨대, 피크 718)는 상부 접합층(712)에 부착된다. 접합층(712, 714)은 공동 셀을 서로 연결하여 맞물림 셀 방식 완충 시스템(708)을 형성한다.
완충 시스템(708)은 완충 시스템(708)에 걸릴 수 있는 다양한 하중을 시뮬레이션하도록 구성되는 시험 장치(728)에 배치된다. 제1 하중 범위(도 11의 영역 1 참조) 내에 분포된 하중이 대향하는 양 화살표로 도시된 바와 같이 시험 장치(728)에 의해 완충 시스템(708)에 인가된다. 그 결과, 상부 접합층(712)과 하부 접합층(714)이 평탄화되고 일체의 딤플이 평탄화된다. 또한 공동 셀이 결합되어 비교적 적은 변형량을 갖는 제1 하중 범위 내의 하중에 저항한다.
도 8은 제2 하중 범위의 하중이 걸린 예시적인 맞물림 셀 방식 완충 시스템(808)의 정면도를 도시한다. 완충 시스템(808)은 상부 접합층(812)과 하부 접합층(814)에 의해 한정되는 매트릭스 형태로 배열되는 공동 셀(예컨대, 공동 셀 810)을 포함한다. 셀은 상향 및 하향으로 번갈아가며 대면한다. 각각의 상향 대면 셀은 하부 접합층(814)에 부착된다. 마찬가지로, 각각의 하향 대면 셀은 상부 접합층(812)에 부착된다. 접합층(812, 814)은 공동 셀을 서로 연결하여 맞물림 셀 방식 완충 시스템(808)을 형성한다.
완충 시스템(808)은 완충 시스템(808)에 걸릴 수 있는 다양한 하중을 시뮬레이션하도록 구성되는 시험 장치(828)에 배치된다. 제2 하중 범위(도 11의 영역 2 참조) 내의 하중이 시험 장치(828)에 의해 완충 시스템(808)에 인가된다. 그 결과, 각각의 공동 셀의 피크(예컨대, 도 7의 피크 718)가 평탄화되고 각각의 공동 셀의 측벽이 수직으로 재배향된다. 다른 실시예에서는, 측벽이 수직으로 재배향되지 않는다. 그러나 공동 셀이 결합되어 제2 하중 범위 내의 하중에 저항하며, 각각의 공동 셀은 평탄화되지만 각각의 공동 셀의 측벽은 실질적으로 좌굴되지 않는다. 각각의 공동 셀의 변형으로 인해, 상부 접합층(812) 및/또는 하부 접합층(814) 또한 좌굴되기 시작할 수 있다.
도 9는 제3 하중 범위의 하중이 걸린 예시적인 맞물림 셀 방식 완충 시스템(908)의 정면도이다. 완충 시스템(908)은 상부 접합층(912)과 하부 접합층(914)에 의해 한정되는 매트릭스 형태로 배치되는 공동 셀(예컨대, 공동 셀 910)을 포함한다. 셀은 상향 및 하향으로 번갈아 대면한다. 각각의 상향 대면 셀은 하부 접합층(914)에 부착된다. 마찬가지로, 각각의 하향 대면 셀은 상부 접합층(912)에 부착된다. 접합층(912, 914)은 공동 셀을 서로 연결하여 맞물림 셀 방식 완충 시스템(908)을 형성한다.
완충 시스템(908)은 완충 시스템(908)에 걸릴 수 있는 다양한 하중을 시뮬레이션하도록 구성되는 시험 장치(928)에 배치된다. 제3 범위(도 11의 영역 3 참조)의 하중이 시험 장치(928)에 의해 완충 시스템(908)에 인가된다. 그 결과, 각각의 공동 셀의 측벽은 도 8에 묘사된 각각의 공동 셀의 측벽과 비교하여 실질적으로 좌굴된다. 또한 공동 셀은 좌굴된 측벽이 서로 닿지 않도록 충분히 멀리 이격된다. 다른 실시예에서, 공동 셀은 서로 보다 가깝게 이격될 수 있고 일정한 하중 조건 하에서 서로를 가압할 수 있다. 좌굴된 측벽이 압축 중에 서로 닿는 경우에는, 단위 변형량당 요구되는 힘이 일반적으로 증가한다. 각각의 공동 셀의 변형으로 인해 상부 접합층(912) 및/또는 하부 접합층(914) 역시 좌굴될 수 있다.
도 10은 제4 하중 범위의 하중이 걸리는 예시적인 맞물림 셀 방식 완충 시스템의 정면도이다. 완충 시스템(1008)은 상부 접합층(1012)과 하부 접합층(1014)에 의해 한정되는 매트릭스 형태로 배열되는 공동 셀(더 이상 개별적으로 도시 안 됨)을 포함한다. 셀은 상향 및 하향으로 번갈아 대면한다. 각각의 상향 대면 셀은 하부 접합층(1014)에 부착된다. 마찬가지로, 각각의 하향 대면 셀은 상부 접합층(1012)에 부착된다. 접합층(1012, 1014)은 공동 셀을 서로 연결하여 맞물림 셀 방식 완충 시스템(1008)을 형성한다.
완충 시스템(1008)은 완충 시스템(1008)에 걸릴 수 있는 다양한 하중을 시뮬레이션하도록 구성되는 시험 장치(1028)에 배치된다. 제4 하중 범위(도 11의 영역 4 참조)의 하중이 시험 장치(1028)에 의해 완충 시스템(1008)에 인가된다. 그 결과, 각각의 공동 셀은 완전히 압축된다. 완충 시스템(1008)의 추가 변형이 일어나려면 상당한 하중의 증가가 필요하다. 일 실시예에서, 제4 하중 범위는 "고밀도화(densification)"로 지칭된다.
도 11은 각각 특유의 스프링 레이트 특성을 갖는 네 가지의 하중 범위(1, 2, 3, 4)에 따른 힘-변위 그래프(1100)를 도시한다. 맞물림 셀 방식 완충 시스템의 상부 접합층과 하부 접합층에 실질적으로 수직하게 인가되는 힘은 그래프(1100)의 수직축 상에 표시된다. 완충 시스템의 변위(또는 압축된 거리)는 그래프(1100)의 수평축 상에 표시된다. 스프링 레이트는 완충 시스템에 인가되는 힘(또는 하중)과 완충 시스템의 압축 변위 간의 비율을 가리킨다. 힘-변위 그래프(1100)는 단지 본 명세서에 개시된 기술의 일례에 지나지 않는다. 본 명세서에서 검토되는 완충 시스템의 다양한 특징은 특정 용례에 맞는 바람직한 특성을 갖는 힘-변위 그래프(1100)를 산출하도록 변경될 수 있다.
(그래프(1100)의 타원 1로 도시된) 제1 하중 영역에서는, 0 cm 내지 0.25 cm(0 in 내지 0.1 in)의 완충 시스템의 변형을 일으키기 위해 비교적 적은 힘(즉, 0 내지 11.34 kg(0 lbs 내지 25 lbs))이 요구된다. 이 범위는 완충 시스템의 상부 접합층과 하부 접합층을 평탄화하고 완충 시스템의 모든 공동 셀을 결합하는 하중을 나타낸다. 예컨대 이 하중 영역은 도 6(대략 0 lbs의 하중과 0 in의 변위)과 도 7(대략 11.34 kg(25 lbs)의 하중과 0.25 cm(0.1 in)의 변위)에 도시되어 있다.
(그래프(1100)의 타원 2로 도시된) 제2 하중 영역에서는, 0.25 cm 내지 0.5 cm(0.1 in 내지 0.2 in)의 완충 시스템의 변형을 일으키기 위해 보다 많은 단위 변형량당 힘(즉, 11.34 kg 내지 79.38 kg(25 lbs 내지 175 lbs))이 요구된다. 이 범위는 완충 시스템의 모든 공동 셀이 결합되고 각각의 공동 셀의 피크가 절첩되는 하중을 가리킨다. 또한 절첩시 대개는 약간 내측으로 테이퍼지는 각각의 공동 셀의 측벽은 하중에 대체로 수직한 배향으로 편향되기 시작한다. 다른 실시예에서, 각각의 공동 셀의 측벽은 하중 하에서도 반드시 실질적으로 편향되는 것은 아니다. 예컨대 이 하중 영역은 도 8에 도시되어 있다.
(그래프(1100)의 타원 3으로 도시된) 제3 하중 영역에서는, 0.5 cm 내지 0.89 cm(0.2 in 내지 0.35 in)의 완충 시스템의 변형을 일으키기 위해 영역 2보다는 적지만 영역 1보다는 많은 단위 변형량당 힘(즉, 79.38 kg 내지 136 kg(175 lbs 내지 300 lbs))이 요구된다. 이 범위는 완충 시스템의 공동 셀이 좌굴 및 절첩되는 하중을 나타낸다. 예컨대 이 하중 영역은 도 9에 도시되어 있다.
(그래프(1100)의 타원 4로 도시된) 제4 하중 영역에서는, 0.89 cm 내지 1 cm(0.35 in 내지 0.4 in)의 완충 시스템의 변형을 일으키기 위해 기하급수적으로 증가하는 단위 변위당 힘(즉, 136 kg 내지 272 kg(300 lbs 내지 600 lbs))이 요구된다. 이 범위는 완충 시스템이 완전히 압축되고 완충 시스템의 재료 자체가 압축되는 하중을 나타낸다. 일 실시예에서, 제4 하중 범위는 고밀도화로 지칭된다. 예컨대 이 하중 영역은 도 10에 도시되어 있다.
힘-변위 그래프(1100)의 일 특징은 맞물림 셀 방식 완충 시스템을 압축하기 위해 요구되는 힘이 압축 변위의 범위 전반에 걸쳐 증가한다는 것이다. 이는 본 명세서에서는 단조 증가 힘-편향 곡선으로 지칭된다. 또한 단조 증가 힘-편향 곡선을 갖는 맞물림 셀 방식 완충 시스템은 단조롭게 절첩되는 공동 셀을 제공한다.
도 12는 맞물림 셀 방식 완충 시스템의 충격 성능과 대향 공동 셀 방식 완충 시스템의 충격 성능을 비교하는 제1 예시적 힘-시간 그래프(1200)를 도시한다. 그래프(1200)는 초당 5 m(5 m/s)로 이동하는 2.355 kg의 질량체에 의해 다양한 완충 시스템의 접합층에 실질적으로 수직하게 인가되는 예시적인 충격을 도시한다. 완충 시스템을 통해 전달되는 뉴튼(N) 단위의 힘이 그래프(1200)의 수직 y축에 표시되고, 밀리세컨드(ms) 단위의 충격 지속 시간이 그래프(1200)의 수평 x축에 표시된다. 예시적인 충격은 각각의 완충 시스템별로 대략 10.5 ms 내에서 발생한다.
실선(1205)은 단층의 대향 반타원체형 공동을 이용하는 것으로, 각각의 반타원체형 공동이 그 피크에서 서로 접합되며 반타원체형 공동이 상부 및 하부 접합층에 의해 함께 한정되는 예시적인 단층 대향 공동 완충 시스템을 나타낸다. 예시적인 단층 대향 공동 완충 시스템은 본 실시예에서는 1.9 cm(0.75 in)의 두께를 가진다. 실선(1205)은 예시적인 단층 대향 공동 완충 시스템이 대략 4.5 ms 와 6 ms 사이에 집중되는 12,724.73 N의 피크 전달 하중을 가짐으로써 도시된 예시적 완충 시스템들 중에서 최소의 힘을 흡수한다는 것을 보여준다.
파선(1210)은 두 개 층의 대향 반타원체형 공동을 이용하는 예시적인 이중-층 대향 공동 완충 시스템을 나타낸다. 각각의 층 내부에는 그 피크에서 서로 접합되고 상부 및 하부 접합층에 의해 함께 한정되는 반타원체형 공동이 있다. 이어서 두 개의 층이 포개지고 서로 접합되어 이중-층 대향 공동 완충 시스템을 형성한다. 예시적인 이중-층 대향 공동 완충 시스템은 본 실시예에서는 1.9 cm(0.75 in)의 두께를 가진다(즉, 각각의 층은 0.952 cm(0.375 in)의 두께를 가진다). 파선(1210)은 예시적인 이중-층 대향 공동 완충 시스템이 대략 3 ms와 6 ms 사이에 집중되는 4,473.801 N의 피크 전달 하중을 가짐으로써, 단층 대향 공동 완충 시스템보다 많은 힘을 흡수한다는 것을 보여준다.
점선(1215)은 두 개 층의 맞물림 반타원체형 공동을 이용하는 예시적인 이중-층 맞물림 공동 완충 시스템을 나타낸다. 각각의 층은 상부 접합층과 하부 접합층에 의해 한정되는 매트릭스 형태로 배열되는 공동 셀을 포함한다(예컨대, 도 2, 도 3 참조). 셀은 상향 및 하향으로 번갈아가며 대면한다. 각각의 상향 대면 셀은 하부 접합층에 부착된다. 마찬가지로, 각각의 하향 대면 셀은 상부 접합층에 부착된다. 접합층은 공동 셀을 서로 연결하여 완충 시스템 층을 형성한다. 이어서 두 개의 층이 포개지고 서로 접합되어 이중-층 맞물림 공동 완충 시스템을 형성한다(예컨대, 도 4 참조). 예시적인 이중-층 맞물림 공동 완충 시스템은 본 실시예에서는 1.9 cm(0.75 in)의 두께를 가진다(즉, 각각의 층은 0.952 cm(0.375 in)의 두께를 가진다). 점선(1215)은 예시적인 이중-층 맞물림 공동 완충 시스템이 대략 3 ms와 6 ms 사이에 집중되는 3,301.411 N의 피크 전달 하중을 가짐으로써 단층 대향 공동 완충 시스템 및 이중-층 대향 공동 완충 시스템 둘 모두보다 많은 힘을 흡수한다는 것을 보여준다.
요컨대, 점선(1215)으로 표시되는 이중-층 맞물림 공동 완충 시스템은 충격에 의해 야기되는 운동 에너지의 흡수와 피크 전달 하중의 저감에 특히 효과적이다. 점선(1215)으로 표시되는 이중-층 맞물림 공동 완충 시스템은 본 명세서에 개시된 기술의 일례에 지나지 않는다. 본 명세서에서 검토되는 완충 시스템의 다양한 특징은 상이한 용례 및 예상 하중 조건에 바람직한 특성을 갖는 상이한 힘-시간 그래프를 산출하도록 변경될 수 있다.
도 13은 두 가지의 맞물림 셀 방식 완충 시스템의 충격 성능과 대향 공동 셀 방식 완충 시스템의 충격 성능을 비교하는 제2 예시적 힘/시간 그래프(1300)를 도시한다. 그래프(1300)에 도시된 완충 시스템은 헬멧 용례이긴 하지만 다른 용례에도 사용될 수 있다. 그래프(1300)는 4.27 m/s로 이동하는 5.355 kg의 질량체에 의해 다양한 완충 시스템의 접합층에 실질적으로 수직하게 인가되는 예시적인 충격을 도시한다. 완충 시스템을 통해 전달되는 힘은 그래프(1300)의 수직 y축에 표시되고 충격의 지속 시간은 그래프(1300)의 수평 x축 상에 표시된다. 예시적인 충격은 각각의 완충 시스템별로 대략 4.5 ms 내에서 발생하며, 각각의 완충 시스템은 유사한 두께(예컨대, 1.27 cm 내지 2.54 cm(0.5 in 내지 1.0 in))를 가진다.
선(1305)은 완충 시스템이 없는 예시적인 헬멧을 나타낸다. 완충 시스템이 없는 예시적인 헬멧은 대략 0 ms와 1.75 ms 사이에 집중되는 32,000.29 N의 피크 전달 하중을 가짐으로써 최대량의 힘을 전달한다.
선(1310)은 단층의 대향 반타원체형 공동을 이용하는 것으로, 각각의 반타원체형 공동이 그 피크에서 서로 접합되고 반타원체형 공동이 상부 및 하부 접합층에 의해 함께 한정되는 예시적인 단층 대향 공동 헬멧 완충 시스템을 도시한다. 선(1310)은 예시적인 단층 대향 공동 헬멧 완충 시스템이 대략 0 ms와 2.5 ms 사이에 집중되는 22,070.06 N의 피크 전달 하중을 가짐으로써 완충 시스템이 없는 예시적인 헬멧보다 현저히 많은 힘을 흡수한다는 것을 보여준다.
선(1315)은 상부 접합층과 하부 접합층에 의해 한정되는 매트릭스 형태로 배열되는 공동 셀을 이용하는 예시적인 단층 맞물림 공동 헬멧 완충 시스템을 도시한다(예컨대, 도 2, 도 3 참조). 셀은 상향 및 하향으로 번갈아 대면한다. 각각의 상향 대면 셀은 하부 접합층에 부착된다. 마찬가지로, 각각의 하향 대면 셀은 상부 접합층에 부착된다. 접합층은 공동 셀을 서로 연결하여 단층 맞물림 공동 헬멧 완충 시스템을 형성한다. 선(1315)은 예시적인 단층 맞물림 공동 헬멧 완충 시스템이 대략 0 ms와 2.5 ms 사이에 집중되는 22205.24 N의 피크 전달 하중을 가짐으로써 단층 대향 공동 헬멧 완충 시스템과 유사한 양의 힘을 흡수한다는 것을 보여준다.
선(1320)은 두 개 층의 맞물림 반타원체형 공동을 이용하는 예시적인 이중-층 맞물림 공동 헬멧 완충 시스템을 도시한다. 각각의 층은 상부 접합층과 하부 접합층에 의해 한정되는 매트릭스 형태로 배열되는 공동 셀을 포함한다(예컨대, 도 2, 도 3 참조). 셀은 상향 및 하향으로 번갈아 대면한다. 각각의 상향 대면 셀은 하부 접합층에 부착된다. 마찬가지로, 각각의 하향 대면 셀은 상부 접합층에 부착된다. 접합층은 공동 셀을 서로 연결하여 완충 시스템 층을 형성한다. 이어서 두 개의 층이 포개지고 서로 접합되어 이중-층 맞물림 공동 헬멧 완충 시스템을 형성한다(예컨대, 도 4 참조). 선(1320)은 예시적인 이중-층 맞물림 공동 헬멧 완충 시스템이 선(1310)으로 표시된 단층 대향 공동 헬멧 완충 시스템 및 선(1315)으로 표시된 단층 맞물림 공동 헬멧 완충 시스템 둘 모두보다 많은 힘을 흡수한다는 것을 보여준다. 예시적인 이중-층 맞물림 공동 헬멧 완충 시스템은 대략 0 ms와 3 ms 사이에 집중되는 11,240.39 N의 피크 전달 하중을 가진다.
요컨대, 선(1320)으로 도시된 이중-층 맞물림 공동 헬멧 완충 시스템은 충격에 의해 야기되는 운동 에너지의 흡수와 피크 전달 하중의 저감에 특히 효과적이다. 헬멧 용례에서, 이는 이런 장비를 갖춘 헬멧을 착용하는 개인의 뇌진탕 부상의 발생을 저감할 수 있다. 선(1320)으로 표시된 이중-층 맞물림 공동 헬멧 완충 시스템은 본 명세서에 개시된 기술의 일례에 지나지 않는다. 본 명세서에서 검토되는 완충 시스템의 다양한 특징은 상이한 용례 및 예상 하중 조건에 바람직한 특성을 갖는 상이한 힘-시간 그래프를 산출하도록 변경될 수 있다.
도 14는 맞물림 셀 방식 완충 시스템의 충격 성능과 대향 공동 셀 방식 완충 시스템의 충격 성능을 비교하는 제3 예시적 힘-시간 그래프(1400)을 도시한다. 그래프(1400)는 7.0 m/s로 이동하는 2.355 kg의 질량체에 의해 완충 시스템의 접합층에 실질적으로 수직하게 인가되는 예시적인 충격을 도시한다. 완충 시스템을 통해 전달되는 힘은 그래프(1400)의 수직 y축 상에 표시되고 충격의 지속 시간은 그래프(1400)의 수평 x축 상에 표시된다. 예시적인 충격은 각각의 완충 시스템별로 대략 0.5 ms와 3.0 ms 사이에서 발생한다.
선(1405)은 단층의 대향 반타원체형 공동을 이용하는 것으로, 각각의 반타원체 공동이 그 피크에서 서로 접합되고 반타원체형 공동이 상부 및 하부 접합층에 의해 함께 한정되는 예시적인 대향 공동 완충 시스템을 가리킨다. 대향 공동 완충 시스템은 대략 1.9 cm(0.75 in)의 두께를 가진다. 선(1405)은 예시적인 대향 공동 완충 시스템이 대략 1.75 ms와 3.0 ms 사이에 집중되는 25,553.44 N의 피크 전달 하중을 가진다는 것을 보여준다.
선(1410)은 상부 접합층과 하부 접합층에 의해 한정된 매트릭스 형태로 배열되는 단층의 공동 셀을 이용하는 예시적인 맞물림 공동 완충 시스템을 가리킨다(예컨대, 도 2, 도 3 참조). 셀은 상향 및 하향으로 번갈아 대면한다. 각각의 상향 대면 셀은 하부 접합층에 부착된다. 마찬가지로, 각각의 하향 대면 셀은 상부 접합층에 부착된다. 접합층은 공동 셀을 서로 연결하여 맞물림 공동 완충 시스템을 형성한다. 맞물림 공동 완충 시스템은 대략 0.826 cm(0.325 in)의 두께를 가진다. 선(1410)은 예시적인 맞물림 공동 완충 시스템이 대략 1.75 ms와 3.0 ms 사이에 집중되는 27,175.55 N의 피크 전달 하중을 가짐으로써 대향 공동 완충 시스템보다 대략 6% 정도 많은 힘을 전달한다는 것을 보여준다.
요컨대, 선(1410)으로 표시된 맞물림 공동 완충 시스템은 대향 공동 완충 시스템의 전체 재료 두께의 대략 50%를 이용하면서 충격력 흡수에 있어 대향 공동 완충 시스템보다 단지 대략 6% 정도만 덜 효과적이다. 따라서 맞물림 공동 완충 시스템은 공간 제한적 분야에 특히 효과적이다. 선(1410)으로 표시된 맞물림 공동 완충 시스템은 단지 본 명세서에 개시된 기술의 일례에 지나지 않는다. 본 명세서에서 검토되는 완충 시스템의 다양한 특징은 상이한 용례 및 예상 하중 조건에 바람직한 특성을 갖는 상이한 힘-시간 그래프를 산출하도록 변경될 수 있다.
도 15a는 맞물림 셀 방식 완충 시스템(1500)의 예시적인 미압축 셀(1510)을 도시한다. 셀(1510)은 압축되지 않은 상태이고 네 개의 개별 영역을 가진다. 영역 A는 상부 접합층(1512)의 딤플에 의해 점유된다. 딤플은 완충 시스템(1500)의 일부로서 구성될 수 있거나, 완충 시스템(1500)을 형성하기 위해 사용되는 제조 공정의 인공 산물일 수 있다. 영역 B는 셀(1510)의 반구형(domed) 또는 피크 부분에 의해 점유된다. 영역 C는 셀(1510)의 측벽에 의해 점유되고, 영역 D는 셀(1510)의 기부에 의해 점유된다. 일 실시예에서, 도 15a는 도 6과, 도 11의 0 lbs의 하중 및 0 in의 변위 지점에 대응한다.
도 15b는 제1 하중 범위에서 압축되는 맞물림 셀 방식 완충 시스템(1500)의 예시적인 셀(1510)을 도시한다. 셀(1510)의 압축은 딤플을 제거하고, 도 15a에서 딤플에 의해 점유된 영역 A를 제거한다. 셀(1510)은 하중 하에 있지만 도 15a의 형상으로부터 실질적으로 편향되지 않은 상태이다. 그 결과, 영역 B, C, D는 도 15a를 기준으로 비교적 변화하지 않았다. 일 실시예에서, 도 15b는 도 7과, 도 11의 하중 영역 1에 대응한다.
도 15c는 제2 하중 범위에서 압축되는 맞물림 셀 방식 완충 시스템(1500)의 예시적인 셀(1510)을 도시한다. 셀(1510)의 추가 압축으로 인해 셀(1510)의 형상이 변화한다. 도 15a와 도 15b에 도시된 셀(1510)의 반구형 또는 피크 부분은 완전히는 아닐지라도 대부분 절첩된다. 따라서 영역 B는 거의 0의 수직 치수까지 축소된다. 또한 셀(1510)의 기부가 압축되어 그 또한 크기가 축소된다. 영역 C는 도 15a 및 도 15b와 비교하여 셀(1510)의 높이의 대부분을 포함할 정도로 확장된다. 일 실시예에서, 도 15c는 도 8과, 도 11의 하중 영역 2에 대응한다.
도 15d는 제3 하중 범위에서 압축되는 맞물림 셀 방식 완충 시스템(1500)의 예시적인 셀(1510)을 도시한다. 셀(1510)의 추가 압축으로 인해 셀(1510)의 측벽이 좌굴된다. 셀(1510)의 측벽이 더 절첩됨에 따라 셀(1510)이 절첩된다. 일 실시예에서, 도 15d는 도 9와, 도 11의 하중 영역 3에 대응한다.
도 15e는 제4 하중 범위에서 압축되는 맞물림 셀 방식 완충 시스템(1500)의 예시적인 셀(1510)을 도시한다. 셀(1510)의 추가 압축으로 인해 측벽이 완전히 좌굴되고 셀(1510)이 완전히 절첩된다. 셀(1510)이 더 압축되는 경우, 이는 (본 명세서에서는 고밀도화로 지칭되는) 셀 제조에 사용되는 재료의 압축으로 인한 것이다. 일 실시예에서, 도 15e는 도 10과, 도 11의 하중 영역 4에 대응한다.
도 16은 맞물림 셀 방식 완충 시스템을 사용하기 위한 예시적인 작업(1600)을 도시한다. 제1 절첩 작업(1605)은 하부 접합층에 의해 상호 연결되는 제1 공동 셀 매트릭스를 절첩한다. 제1 절첩 작업(1605)은 하부 접합층에 상당한 운동 에너지를 인가하는 하부 접합층에 인접한 충격 또는 폭발로 인해 일어날 수 있다. 제1 공동 셀 매트릭스의 절첩은 하부 접합층에 인가되는 운동 에너지의 일부를 흡수한다. 제2 절첩 작업(1610)은 제1 공동 셀 매트릭스와 맞물리고 중간 하부(lower-middle) 접합층에 의해 상호연결되는 제2 공동 셀 매트릭스를 절첩한다. 제2 공동 셀 매트릭스의 절첩은 예컨대 충격 또는 폭발에 의해 야기되는 운동 에너지의 상당량을 흡수한다.
제3 절첩 작업(1615)은 중간 상부(upper-middle) 접합층에 의해 상호연결되는 제3 공동 셀 매트릭스를 절첩한다. 제3 절첩 작업(1615)은 절첩된 제1 및 제2 공동 셀 매트릭스를 통해 제3 공동 셀 매트릭스로 이동하는 충격 또는 폭발 에너지로 인해 일어날 수 있다. 제3 공동 셀 매트릭스의 절첩은 예컨대 충격 또는 폭발에 의해 야기되는 운동 에너지의 상당량을 흡수한다. 제4 절첩 작업(1620)은 상부 접합층을 절첩하지 않으면서 제3 공동 셀 매트릭스와 맞물리고 상부 접합층에 의해 상호연결되는 제4 공동 셀 매트릭스를 절첩한다. 제1, 제2, 제3 및 제4 공동 셀 매트릭스와 하부, 중간 하부, 중간 상부 및 상부 접합층이 조합되어 맞물림 셀 방식 완충 시스템이 형성된다. 제4 공동 셀 매트릭스의 절첩은 예컨대 충격 또는 폭발로 인해 야기되는 운동 에너지의 상당량을 흡수한다.
제1, 제2, 제3 및 제4 공동 셀 매트릭스의 절첩에 의해 충분한 에너지가 흡수된다면 상부 접합층은 절첩되지 않는다. 이는 상부 접합층에 인접한 인원 및/또는 장비를 보호한다. 다른 실시예에서는, 상부 접합층이 부분적으로 절첩되지만 하부, 중간 하부 및 중간 상부 접합층보다는 덜 절첩되어 상부 접합층에 인접한 인원 및/또는 장비를 부분적으로 보호한다. 몇몇 실시예에서는, (네 개가 아니라) 단지 두 개의 공동 셀 매트릭스만이 맞물림 셀 방식 완충 시스템을 형성하기 위해 사용된다. 다른 실시예에서는, 네 개보다 많은 공동 셀 매트릭스가 맞물림 셀 방식 완충 시스템을 형성하기 위해 사용된다.
예컨대, 맞물림 셀 방식 완충 시스템은 맞물림 셀 방식 완충 시스템의 일측에 배치되는 장갑층을 편향시키면서 맞물림 셀 방식 완충 시스템의 대향측에 배치되는 바닥재층을 편향시키지 않는 폭발을 흡수할 수 있다. 셀 방식 완충 시스템은 바닥재가 바닥에 서있는 사용자에게 에너지를 전달하지 않도록 폭발 에너지를 흡수하는 역할을 할 수 있다.
도 17은 2-층 맞물림 셀 방식 완충 시스템(1743)을 제조하기 위한 예시적인 열성형 제조 공정(1700)을 도시한다. 두 롤의 열가소성 시트물(sheet stock)(1730, 1731)이 롤(1732, 1733)로부터 롤러(1734)를 지나 시트물 가열기(1735)로 공급되어 시트물의 온도가 그 정상 성형 온도까지 상승한다. 이어서 시트물(1730, 1731)은 상부 몰드(1737)와 하부 몰드(1738)를 갖춘 성형 스테이션(1736)으로 이동한다. 상부 몰드(1737)에 상측 시트 재료(1731)를 인입시키고 하부 몰드(1738)에 하측 시트 재료(1730)를 인입시키기 위해 진공이 몰드(1737, 1738)에 인가된다. 열가소성 시트물(1730, 1731)이 몰드(1737, 1738)에 견고하게 인입되는 것을 돕기 위해 공기압이 시트 사이에 인가될 수도 있다. 반타원체형 돌출부를 갖는 성형 열가소성 시트(1739, 1740)가 몰드(1737, 1738)로부터 제거되고, 반타원체형 돌출부를 서로 간에 배향하고 각각의 반타원체형 돌출부의 피크를 대향측 열가소성 재료 시트에 용접함으로써 서로 접합된다. 이로써 얻는 재료는 제1 맞물림 셀 방식 완충 층(1741)이다.
제2 맞물림 셀 방식 완충 층(1742)이 제1 맞물림 셀 방식 완충 층(1741)과 관련하여 위에서 검토한 것과 유사한 공정에서 제조된다. 몇몇 실시예에서, 성형 시트는 용접되지 않고 단지 전술한 위치에 배치되기만 한다. 성형 시트는 후술하는 추가 용접에 의해 적소에 유지된다. 그러나, 본 실시예에서는 단지 제2 맞물림 셀 방식 완충 층과 만나는 제1 맞물림 셀 방식 완충 층의 반타원체형 돌출부와, 그 역 관계의 반타원체형 돌출부만이 용접된다.
제2 맞물림 셀 방식 완충 층(1742)은 도 17에 도시된 바와 같은 추가 장비를 사용하여 동시에 제조될 수 있거나, 제1 맞물림 셀 방식 완충 층(1741)과 동일한 장비를 사용하여 제1 맞물림 셀 방식 완충 층(1741)의 제조 후 순차적으로 제조될 수 있다. 또한 성형 시트(1739, 1740)를 동시에 제조하는 두 개의 도시된 몰드(1737, 1738)가 아니라 하나의 몰드가 성형 열가소성 시트(1739, 1740)를 순차적으로 제조하기 위해 사용될 수 있다. 다른 실시예에서는, 도시된 연속 롤의 열가소성 시트물 대신에 개별 열가소성 시트가 사용될 수 있다. 해당 시트는 이런 공정 내의 스테이션에서 스테이션으로(예컨대, 가열 스테이션에서 성형 스테이션으로) 이동한다.
제1 맞물림 셀 방식 완충 층(1741)과 제2 맞물림 셀 방식 완충 층(1742)은 각각의 셀 방식 완충 층(1741, 1742)의 반타원체형 돌출부의 피크가 정렬되도록 하면서 서로 인접하게 배치된다. 셀 방식 완충 층(1741, 1742)은 네 개의 열가소성 재료층이 만나는 반타원체형 돌출부의 피크에서의 용접에 의해 접합된다. 이로써 얻는 재료는 2-층 맞물림 셀 방식 완충 시스템(1743)이다. 몇몇 실시예에서는, 시스템(1743)에 상이한 특성을 부여하기 위해 추가적인 맞물림 셀 방식 완충 층이나 여타의 재료가 맞물림 셀 방식 완충 시스템(1743)에 사용될 수 있다.
설명한 바와 같이, 각각의 셀 방식 완충층(1741, 1742) 및/또는 반타원체형 돌출부를 갖는 성형된 열가소성 시트(1739, 1740)는 상이한 열가소성 재료로 제조될 수 있다. 따라서, 맞물림 셀 방식 완충 시스템(1743)의 특징은 특정 용례에 맞게 조절될 수 있다. 예컨대, 층(1741)은 보다 두껍고 무거운 열가소성 재료로 구성될 수 있는 반면, 층(1742)은 보다 얇고 가벼운 열가소성 재료로 구성될 수 있다. 마찬가지로, 시트(1739)는 보다 두껍고 무거운 열가소성 재료로 구성될 수 있는 반면, 시트(1740)는 보다 얇고 가벼운 열가소성 재료로 구성될 수 있다. 상이한 재료로 구성되는, 대응하는 셀 방식 완충 시스템(1741, 1742) 및/또는 성형 시트(1739, 1740)를 구비함으로써 시스템(1743)의 특정 영역에 상이한 유연도 또는 저항도를 구축할 수 있는 설계자의 능력이 증가한다. 인장 강도, 재료 두께 및 연신율과 같은 특정 물성의 견지에서 채택되는 재료를 달리하고 반타원체형 돌출부의 치수를 달리함으로써, 바람직한 저항과 유연성을 가지며 일관성 있게 재현 가능한 다수의 영역이 특정 요건을 충족하기 위해 시스템(1743) 내에 제작될 수 있다.
도 18은 맞물림 셀 방식 완충 시스템을 제조하기 위한 예시적인 작업(1800)을 도시한다. 가열 작업(1805)은 성형 온도까지 열가소성 시트물을 가열한다. 열가소성 시트물은 연속 롤 또는 개별 재료 시트일 수 있다. 성형 작업(1810)은 시트물을 공동 셀 돌출부를 갖는 제1 시트와 공동 셀 돌출부를 갖는 제2 시트로 성형한다. 성형 작업(1810)은 하나의 몰드를 사용하여 제1 시트와 제2 시트를 순차적으로 형성하거나 두 개의 몰드를 사용하여 제1 시트와 제2 시트를 동시에 형성할 수 있다. 공동 셀 돌출부는 다양한 형상(예컨대, 반타원체형), 크기 및 간격을 가질 수 있다. 또한 성형 작업(1810)은 시트가 몰드(들)에 합치하는 것을 돕기 위해 정압과 부압 중 하나 또는 둘 모두를 활용할 수 있다.
배열 작업(1815)은 공동 셀이 대향측 성형 시트를 향하여 돌출하고 대향측 성형 시트와 접촉하도록 공동 셀이 서로 간에 배향되도록 하면서 제2 성형 시트에 인접하게 제1 성형 시트를 배열한다. 용접 작업(1820)은 각각의 공동 셀의 피크를 대향측 성형 시트에 용접하여 제1 맞물림 셀 방식 완충 층을 형성한다. 일 실시예에서는, 인두(hot iron)를 위로부터 제공하고 대응하는 인두 또는 다른 구조물을 아래로부터 제공하여 인두(들)로부터 충분한 열 에너지와 압력을 공급받아 인두(들)와의 접촉 지점에서 성형 시트를 융착(melt and coalesce)함으로써 용접 작업(1820)을 수행할 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 용접 작업(1835)만으로도 성형 시트를 접합하기에 충분할 수 있기 때문에 용접 작업(1820)은 선택적이다.
형성 작업(1825)은 제2 맞물림 셀 방식 완충 층을 형성한다. 형성 작업(1825)은 예컨대 작업(1805 내지 1820)을 반복함으로써 수행될 수 있다. 배열 작업(1830)은 각각의 제1 및 제2 완충 층 상의 공동 셀의 피크가 서로 정렬되도록 하면서 제2 완충 층에 인접하게 제1 완충 층을 배열한다. 그 결과, 네 개의 열가소성 시트는 외향 대면 공동 셀의 피크에서 서로 인접하게 된다. 용접 작업(1835)은 네 개의 열가소성 재료 시트가 만나는 공동 셀의 피크를 용접한다. 용접 작업(1835)은 용접 작업(1820)과 관련하여 위에서 검토한 바와 같이 수행될 수 있다. 그 결과, 네 개의 열가소성 재료 시트가 융착되며, 이로써 얻는 구조물은 2-층 맞물림 셀 방식 완충 시스템이다. 몇몇 실시예에서는, 맞물림 셀 방식 완충 시스템의 바람직한 물성을 얻기 위해 추가 맞물림 셀 방식 완충 층 또는 다른 재료가 맞물림 셀 방식 완충 시스템에 부가될 수 있다. 몇몇 실시예에서 추가층은 사용자가 서있는 바닥 및/또는 다양한 발사체에 의한 충격으로부터 사용자를 보호하는 장갑을 포함할 수 있다.
이상의 명세, 실례, 데이터는 본 발명의 예시적인 실시예의 구조 및 사용에 대한 완전한 설명을 제공한다. 많은 본 발명의 실시예가 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 시행될 수 있기 때문에 본 발명은 하기 특허청구범위에서 규정된다. 또한 상이한 실시예의 구조적 특징은 나열된 특허청구범위를 벗어나지 않고 다른 실시예와 조합될 수 있다.

Claims (21)

  1. 제1 접합층 및 상기 제1 접합층으로부터 돌출된 제1 공동 셀 어레이를 포함하는 제1 탄성재 시트와,
    제2 접합층 및 상기 제2 접합층으로부터 돌출된 제2 공동 셀 어레이를 포함하는 제2 탄성재 시트를 포함하되,
    상기 공동 셀들은 하중 하에서 단조롭게 절첩되도록 구성되며, 상기 제1 어레이의 각각의 공동 셀의 피크는 상기 제2 접합층과 접촉하고 상기 제2 어레이의 각각의 공동 셀의 피크는 상기 제1 접합층과 접촉하며, 상기 제1 어레이의 적어도 하나의 공동 셀은 상기 제2 접합층에 부착되고 상기 제2 어레이의 적어도 하나의 공동 셀은 상기 제1 접합층에 부착되는 맞물림 셀 방식 완충 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 제3 접합층 및 상기 제3 접합층으로부터 돌출된 제3 공동 셀 어레이를 포함하는 제3 탄성재 시트와,
    제4 접합층 및 상기 제4 접합층으로부터 돌출된 제4 공동 셀 어레이를 포함하는 제4 탄성재 시트를 추가로 포함하되,
    상기 제3 어레이의 각각의 공동 셀의 피크는 상기 제4 접합층과 접촉하고 상기 제4 어레이의 각각의 공동 셀의 피크는 상기 제3 접합층과 접촉하며, 상기 제3 어레이의 적어도 하나의 공동 셀은 상기 제4 접합층에 부착되고 상기 제4 어레이의 적어도 하나의 공동 셀은 상기 제3 접합층에 부착되며, 상기 제2 접합층은 상기 제3 접합층에 부착되는 맞물림 셀 방식 완충 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 어레이의 공동 셀은 상기 제4 어레이의 공동 셀과 정렬되고 상기 제2 어레이의 공동 셀은 상기 제3 어레이의 공동 셀과 정렬되는 맞물림 셀 방식 완충 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 어레이의 적어도 하나의 공동 셀의 피크, 상기 제2 접합층, 상기 제3 접합층 및 상기 제4 어레이의 적어도 하나의 공동 셀의 피크는 서로 부착되는 맞물림 셀 방식 완충 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 공동 셀은 반타원체형인 맞물림 셀 방식 완충 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 어레이의 각각의 공동 셀은 상기 제2 접합층에 부착되고, 상기 제2 어레이의 각각의 공동 셀은 상기 제1 접합층에 부착되는 맞물림 셀 방식 완충 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 어레이의 적어도 하나의 공동 셀은 상기 제2 접합층에 용접되고, 상기 제2 어레이의 적어도 하나의 공동 셀은 상기 제1 접합층에 용접되는 맞물림 셀 방식 완충 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 공동 셀 어레이의 공동 셀은 상기 제2 공동 셀 어레이의 공동 셀로부터 균등하게 이격되는 맞물림 셀 방식 완충 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 공동 셀의 기부의 탄성재는 상기 공동 셀의 피크의 재료보다 얇은 맞물림 셀 방식 완충 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 각각의 공동 셀은 인접 공동 셀과 접촉하지 않으면서 절첩되도록 구성되는 맞물림 셀 방식 완충 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1 접합층과 상기 제2 접합층 중 적어도 하나는 만곡면에 합치하도록 구성되는 맞물림 셀 방식 완충 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1 공동 셀 어레이는 상기 제2 공동 셀 어레이와 다른 비율로 절첩되도록 구성되는 맞물림 셀 방식 완충 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 상기 공동 셀은 균일하게 절첩되도록 구성되는 맞물림 셀 방식 완충 시스템.
  14. 제1 접합층 및 상기 제1 접합층으로부터 돌출된 제1 공동 셀 어레이를 포함하는 제1 탄성재 시트를 단조롭게 절첩하는 단계와,
    제2 접합층을 절첩하지 않으면서 제2 탄성재 시트의 제2 접합층으로부터 돌출된 제2 공동 셀 어레이를 단조롭게 절첩하는 단계를 포함하되,
    상기 제1 어레이의 각각의 피크는 상기 제2 접합층과 접촉하고 상기 제2 어레이의 각각의 공동 셀의 피크는 상기 제1 접합층과 접촉하며, 상기 제1 어레이의 적어도 하나의 공동 셀은 상기 제2 접합층에 부착되고 상기 제2 어레이의 적어도 하나의 공동 셀은 상기 제1 접합층에 부착되는 운동 에너지의 흡수 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    제3 접합층 및 상기 제3 접합층으로부터 돌출된 제3 공동 셀 어레이를 포함하는 제3 탄성재 시트를 단조롭게 절첩하는 단계와,
    제4 접합층 및 상기 제4 접합층으로부터 돌출된 제4 공동 셀 어레이를 포함하는 제4 탄성재 시트를 단조롭게 절첩하는 단계를 추가로 포함하되,
    상기 제3 어레이의 각각의 공동 셀의 피크는 상기 제4 접합층과 접촉하고 상기 제4 어레이의 각각의 공동 셀의 피크는 상기 제3 접합층과 접촉하며, 상기 제3 어레이의 적어도 하나의 공동 셀은 상기 제4 접합층에 부착되고 상기 제4 어레이의 적어도 하나의 공동 셀은 상기 제3 접합층에 부착되며, 상기 제2 접합층은 상기 제3 접합층에 부착되는 운동 에너지의 흡수 방법.
  16. 제1 탄성재 시트를 제1 공동 셀 어레이가 돌출된 제1 접합층으로 성형하는 단계와,
    제2 탄성재 시트를 제2 공동 셀 어레이가 돌출된 제2 접합층으로 성형하는 단계와,
    제3 탄성재 시트를 제3 공동 셀 어레이가 돌출된 제3 접합층으로 성형하는 단계와,
    제4 탄성재 시트를 제4 공동 셀 어레이가 돌출된 제4 접합층으로 성형하는 단계와,
    상기 제1 어레이의 공동 셀의 피크를 상기 제2 접합층, 상기 제3 접합층 및 상기 제4 어레이의 공동 셀의 피크에 용접하는 단계를 포함하는 맞물림 셀 방식 완충 시스템의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 어레이의 공동 셀의 피크를 상기 제2 접합층에 용접하고 상기 제2 어레이의 공동 셀의 피크를 상기 제1 접합층에 용접하는 단계와,
    상기 제3 어레이의 공동 셀의 피크를 상기 제4 접합층에 용접하고 상기 제4 어레이의 공동 셀의 피크를 상기 제3 접합층에 용접하는 단계를 추가로 포함하는 맞물림 셀 방식 완충 시스템의 제조 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 제2 접합층과 접촉하도록 상기 제1 어레이의 각각의 공동 셀의 피크를 배열하고 상기 제1 접합층과 접촉하도록 상기 제2 어레이의 각각의 공동 셀의 피크를 배열하는 단계와,
    상기 제4 접합층과 접촉하도록 상기 제3 어레이의 각각의 공동 셀의 피크를 배열하고 상기 제3 접합층과 접촉하도록 상기 제4 어레이의 각각의 공동 셀의 피크를 배열하는 단계를 추가로 포함하는 맞물림 셀 방식 완충 시스템의 제조 방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 제1 어레이의 공동 셀과 상기 제4 어레이의 공동 셀을 정렬하고, 상기 제2 어레이의 공동 셀과 상기 제3 어레이의 공동 셀을 정렬하는 단계를 추가로 포함하는 맞물림 셀 방식 완충 시스템의 제조 방법.
  20. 제1 접합층 및 제1 반타원체형 공동 셀 어레이를 포함하는 제1 탄성재 시트와,
    제2 접합층 및 상기 제2 접합층으로부터 돌출된 제2 반타원체형 공동 셀 어레이를 포함하는 제2 탄성재 시트를 포함하되,
    상기 공동 셀들은 각각의 공동 셀의 피크에 비해 각각의 공동 셀의 기부에서 보다 얇은 탄성재를 가지며, 상기 공동 셀들은 하중 하에서 단조롭게 절첩되도록 구성되며, 상기 제1 어레이의 각각의 공동 셀의 피크는 상기 제2 접합층과 접촉하고 상기 제2 어레이의 각각의 공동 셀의 피크는 상기 제1 접합층과 접촉하며, 상기 제1 어레이의 적어도 하나의 공동 셀은 상기 제2 접합층에 부착되고 상기 제2 어레이의 적어도 하나의 공동 셀은 상기 제1 접합층에 부착되며, 상기 제1 공동 셀 어레이의 공동 셀은 상기 제2 공동 셀 어레이의 공동 셀로부터 균등하게 이격되는 맞물림 셀 방식 완충 시스템.
  21. 제20항에 있어서,
    제3 접합층 및 상기 제3 접합층으로부터 돌출된 제3 반타원체형 공동 셀 어레이를 포함하는 제3 탄성재 시트와,
    제4 접합층 및 상기 제4 접합층으로부터 돌출된 제4 반타원체형 공동 셀 어레이를 포함하는 제4 탄성재 시트를 포함하되,
    상기 제3 어레이의 각각의 공동 셀의 피크는 상기 제4 접합층과 접촉하고 상기 제4 어레이의 각각의 공동 셀의 피크는 상기 제3 접합층과 접촉하며, 상기 제3 어레이의 적어도 하나의 공동 셀은 상기 제4 접합층에 부착되고 상기 제4 어레이의 적어도 하나의 공동 셀은 상기 제3 접합층에 부착되며, 상기 제2 접합층은 상기 제3 접합층에 부착되며, 상기 제1 공동 셀 어레이의 공동 셀은 상기 제2 공동 셀 어레이의 공동 셀로부터 균등하게 이격되는 맞물림 셀 방식 완충 시스템.
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