KR20180026733A - 바깥쪽으로 만곡된 표면들을 갖는 보이드 셀들 - Google Patents

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Abstract

본 명세서에서 설명되고 구현되는 실시 예들은 압축 및 충격 사이클을 통해 최대의 편안함을 구현하는 셀 쿠션 시스템을 제조하는 방법과, 쿠션 시스템을 포함한다. 구체적으로, 쿠션 구조체는 다양한 반지름 치수들을 갖는 다수의 바깥쪽으로 만곡된 표면들을 포함하고, 어레이로 형성되는 보이드 셀들을 포함한다. 보이드 셀들의 강성은 반지름들을 변화함으로써 달라질 수 있다. 바깥쪽으로 만곡된 표면은 버클링을 방지하고, 에너지를 흡수함으로써 높은 충격을 지지할 수 있다.

Description

바깥쪽으로 만곡된 표면들을 갖는 보이드 셀들
본 발명은 일반적으로 쿠션 시스템들 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 출원은 2015년 7월 31일자로 출원된 미국 특허 가출원 62/199,810호(발명의 명칭 "바깥으로 향한 곡면을 갖는 보이드 셀들(VOID CELLS WITH WARD FACING CURVATURE)")에 우선권을 주장하며, 선출원의 모두는 본원에 개시되고 교시되는 모든 것에 대해 참조로 구체적으로 인용된다.
쿠션 시스템은 인체의 편안함과 충격 보호를 포함하여 다양한 용도로 사용된다. 쿠션 시스템은 신체의 일 부분에 인접하여 위치하며, 신체와 신체 사이에 충돌할 수 있는 하나 이상의 대상물들 사이에 장벽을 제공한다. 예를 들어, 포켓 스프링 매트리스에는 침대 프레임으로부터 신체를 보호하는 밀집 커플링 금속 스프링들의 어레이가 있다. 유사하게, 신발, 의자, 장갑, 무릎-패드, 헬멧 등은 각각 신체의 일부와 하나 이상의 대상물들 사이에 장벽을 제공하는 쿠션 시스템을 포함할 수 있다.
쿠션 시스템에는 다양한 구조들이 사용된다. 예를 들어, 밀집-커플링, 폐쇄-셀 및/또는 물 챔버들의 어레이는 종종 공기 및 물 매트리스들을 구성한다. 밀접-커플링 스프링들의 어레이는 종종 종래의 매트리스를 구성한다. 추가의 예들은, 개방 또는 폐쇄 형 셀 폼 및 엘라스토머 허니 콤 구조를 포함한다.
폐쇄형 또는 개방형 셀들 또는 스프링들의 어레이를 이용하는 쿠션 시스템들의 경우, 셀들 또는 스프링들 중 어느 하나가 직접적으로 결합되거나 또는 하나 또는 그 이상의 통합 레이어들이 각각의 말단에서 셀들 또는 스프링들의 각각을 함께 결합시키는 데 사용된다. 셀들 또는 스프링들을 직접적으로 커플링시키거나 또는 셀들 또는 스프링들의 말단들을 간접적으로 연결하여 쿠션 시스템을 함께 묶는 것이 효과적이다.
본 명세서에서 설명되고 구현되는 실시 예들은 압축 및 충격 사이클을 통해 최대의 편안함을 구현하는 셀 쿠션 시스템을 제조하는 방법과, 쿠션 시스템을 포함한다. 구체적으로, 쿠션 구조체는 다양한 반지름 치수들을 갖는 다수의 바깥쪽으로 만곡된 표면들을 포함하고, 어레이로 형성되는 보이드 셀들을 포함한다. 보이드 셀들의 강성은 반지름들을 변화함으로써 달라질 수 있다. 바깥쪽으로 만곡된 표면은 버클링을 방지하고, 에너지를 흡수함으로써 높은 충격을 지지할 수 있다.
다른 실시 예들도 본원에 기재되고 기술된다.
도 1은 무부하 상태(unloaded state)의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 사시도이다.
도 2a는 예시적인 셀 쿠션 시스템의 하나의 어레이의 보이드 셀의 예시적인 베이스 부분의 평면도이다.
도 2b는 예시적인 셀 쿠션 시스템의 하나의 어레이의 보이드 셀의 예시적인 베이스 부분의 평면도이다.
도 3은 도 1의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 평면도이다.
도 4는 무부하 상태의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 사시도이다.
도 5는 도 4의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 평면도이다.
도 6은 무부하 상태의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 사시도이다.
도 7은 도 6의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 평면도이다.
도 8은 무부하 상태의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 사시도이다.
도 9는 도 8의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 평면도이다.
도 10은 무부하 상태의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 사시도이다.
도 11은 도 10의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 평면도이다.
도 12는 무부하 상태의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 사시도이다.
도 13은 도 12의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 정면도이다.
도 14는 도 12의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 평면도이다.
도 15는 무부하 상태의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 사시도이다.
도 16은 도 15의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 정면도이다.
도 17은 도 15의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 평면도이다.
도 18은 무부하 상태의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 사시도이다.
도 19는 도 18의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 사시도이다.
도 20은 도 18의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 평면도이다.
도 21은 기술된 쿠션 시스템들의 어레이들에서 보이드 셀들의 힘 변위 그래프를 도시한다.
도 22는 기술된 쿠션 시스템들의 어레이들의 보이드 셀들에 대한 10%, 25%, 50% 및 75% 압축에 기초한 부하의 표를 도시한다.
도 23은 예시적인 셀 쿠션 시스템을 제조하는 예시적인 방법을 도시한다.
개시된 기술은 압축 및 충격 사이클을 통해 최대의 편안함을 갖는 쿠션 구조체(cushioning structure)를 포함한다. 구체적으로, 쿠션 구조체는 어레이 또는 시트에 형성된 변형된 보이드 셀들(void cells)을 포함하고, 보이드 셀은 다양한 반지름 측정치들을 갖는 다수의 바깥쪽으로 만곡된 표면들(outwardly curved surfaces)을 포함한다. 보이드 셀들의 탄성 계수 또는 강성은 보이드 셀들 내의 반지름들의 수, 깊이들 및 위치들(예를 들어, 수직 높이)을 변화시킴으로써 조정될 수 있다. 바깥쪽으로 만곡된 표면은 보이드 셀의 전체 디자인을 지배하고, 버클링을 방지하고, 에너지를 흡수하여 높은 충격에 대한 지지를 지원한다. 개시된 기술에서 보이드 셀들은 현저한 퇴화(degradation) 없이 다중 압축들을 견딜 수 있다.
바깥쪽으로 만곡된 표면들이 없는 보이드 셀들은 충격을 받는 동안, 보이드 셀들의 버클링 및 지지의 손실들을 경험할 수 있다. 바깥쪽으로 만곡된 표면들이 없는 보이드 셀들은 너무 빠르게 변위되어 많은 에너지를 흡수하지 못한다. 그러므로, 재료 자체 내에 응력 집중을 견디지 않는 구성(예를 들어, 시간이 지남에 따라 균열을 생성하거나, 시간에 따른 힘의 변형 성능을 현저하게 감소시킬 수 있는 주름)을 갖는 것이 유익하다.
개시된 기술은 신발류, 매트리스들, 가구 쿠션재, 바디 패딩 및 포장을 포함하지만 이에 국한되지 않는 다양한 편안하고, 충격으로부터 보호하며, 압력을 분배하는 쿠션 응용들에 사용될 수 있다. 일 실시 예에서, 다수의 바깥쪽으로 만곡된 표면들을 포함하는 보이드 셀들은 사용 중에 사용자 체중의 3배를 견딜 수 있는 신발류를 지지할 수 있다.
도 1은 무부하 상태(unloaded state)의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 사시도이다. 셀 쿠션 시스템(100)은 2개의 어레이(array)들로 배열된 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(102) 또는 보이드 셀(104))을 포함한다. 다른 실시 예들에서, 하나 이상의 보이드 셀들의 하나 또는 2개 이상의 셀 어레이들이 있을 수 있다. 어레이들은 평평하거나 만곡될 수 있다.
본 개시의 목적 상, 2개의 어레이들을 포함하는 셀 쿠션 시스템(100)의 어레이들은 제 1 어레이(예를 들어, 제 1 어레이(106)) 및 제 2 어레이(예를 들어, 제 2 어레이(108))로서 설명된다. 그러나, 다른 구현 예에서, 제 1 어레이 및 제 2 어레이는 원하는 용어 또는 구성에 따라 우측 및 좌측 어레이들, 상부 및 하부 어레이들, 또는 다른 명칭으로 지칭될 수 있다. 셀 쿠션 시스템(100)에서 하나 이상의 어레이를 갖는 실시 예들에서, 각각의 어레이 내의 보이드 셀들(104)은 다른 어레이와 동일하거나 상이한 기하학적 구조를 가질 수 있다. 또한, 단일 어레이 내의 보이드 셀들(104)은 서로 동일하거나 상이한 기하학적 구조를 가질 수 있다.
도 1에서, 제 1 어레이(106) 및 제 2 어레이(108)는 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(104))을 구비하고, 보이드 셀들은 4개의 바깥쪽으로 만곡되는 표면들(예를 들어, 바깥쪽으로 만곡되는 표면들(110))을 포함하고, 각각의 보이드 셀(104)의 각각의 측벽(예를 들어, 측벽(120, sidewall))에서 각각의 바깥쪽으로 만곡되는 표면은 셀 쿠션 시스템(100)의 제 1 어레이(106) 및 제 2 어레이(108)에 구비된다. 바깥쪽으로 만곡된 표면들은 보이드 셀들의 측벽들 상에 위치되고, 보이드 셀의 내부로부터 자연스럽게 떨어져 있는 곡률(curvature)이다. 바깥쪽으로 만곡된 표면들은 보이드 셀(104)의 전체 외부 표면 영역의 20% 이상으로 규정된 보이드 셀(104)의 전체 외부 표면 영역의 실질적인 부분을 구성한다.
각각의 보이드 셀(140)은 또한 4개의 안쪽으로 만곡된 표면들(예를 들어, 안쪽으로 만곡된 표면들(126))을 포함하고, 하나의 안쪽으로 만곡된 표면은 보이드 셀(140)의 둥근 모서리를 구성한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 안쪽으로 만곡된 표면은 보이드 셀들의 모서리들에 위치되고, 보이드 셀들의 내부를 향하는 곡률이다.
개시된 기술의 실시 예들에서, 바깥쪽으로 만곡된 표면들 및 안쪽으로 만곡된 표면들은 보이드 셀의 측벽 또는 보이드 셀의 모서리 상에 구성될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 각각의 보이드 셀에서 2개, 3개 또는 그 이상의 만곡된 표면들(또는 본원에서 곡률(curvature)이라고 칭함)이 존재할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 보이드 셀들의 측벽에 하나 이상의 곡률이 있을 수 있다. 예를 들어, 측벽들에 곡률들의 웨이브가 있을 수 있다(예를 들어, 약 12진동은 매우 딱딱한 셀을 산출함). 다른 실시 예들에서, 하나 이상의 측벽들에 곡률이 없을 수 있다.
일부 실시 예들에서, 보이드 셀의 베이스 부분(예를 들어, 베이스 부분(130))의 큐빅 형상은 인접하거나 붙어있는 보이드 셀(예를 들어, 보이드 셀(104))의 큐빅 형상의 기울기를 채택할 수 있다. 베이스 부분(130)은 보이드 셀의 적어도 중앙 부분을 형성하는 피크 부분(피크 부분(132))에 인접한 보이드 셀의 부분으로서 규정될 수 있다. 피크 부분(132)은 보이드 셀(예를 들어, 보이드 셀(104))의 다른 어레이(미도시)의 대향하는 보이드 셀의 피크 표면에 부착될 수 있는 피크 표면(예를 들어, 피크 표면(112))을 포함하는 베이스 부분(130)에 인접한 보이드 셀의 부분으로서 규정될 수 있다. 피크 부분(132)은 각각의 보이드 셀의 바깥쪽으로 만곡된 표면에 의해, 또는 각각의 바깥쪽으로 만곡된 표면(예를 들어, 바깥쪽으로 만곡된 표면(110))의 더 깊은 깊이 또는 더 큰 반지름의 결과로서, 현저하게 둥글게 되거나 분할될 수 있다. 바깥쪽으로 만곡된 표면들의 더 큰 반지름은 보이드 셀의 길이의 대략 절반 또는 이하일 수 있다. 일 실시 예에서, 바깥쪽으로 만곡된 표면들의 더 큰 반지름은 약 20mm일 수 있다. 다른 실시 예에서, 더 큰 반지름은 보이드 셀(104)의 길이의 절반일 수 있고, 1mm 보다 작을 수 있다(바깥쪽으로 만곡된 표면의 반지름들 및 깊이들에 대해서 도 1에서 상세하게 기술하기로 함).
일부 실시 예들에서, 베이스 부분(130)은 오직 안쪽으로 만곡된 표면들 및 피크 부분(112)만을 포함하고, 피크 부분(112)은 바깥쪽으로 만곡된 표면들(110) 및 안쪽으로 만곡된 표면들(126)을 모두 포함한다(도 15 및 도 18 참조). 다른 실시 예들에서, 보이드 셀(104)의 피크 부분은 각각의 바깥쪽으로 만곡된 표면의 더 작은 반지름 또는 더 얕은 깊이의 결과로서, 또는 각각의 보이드 셀(104) 내에 존재하는 바깥쪽으로 만곡된 표면들의 수에 의해 덜 둥글게 되거나 분할될 수 있다(예를 들어, 도 4, 도 8 및 도 9에서 바깥쪽으로 만곡된 표면들의 작은 반지름 및 바깥쪽으로 만곡된 표면들의 더 작은 수를 갖는 보이드 셀들(104)의 덜 둥글게 되고 분할된 피크 부분을 참조). 작은 반지름은 대략 1mm일 수 있다. 보이드 셀(104)의 벽들에서 바깥쪽으로 만곡된 표면의 단면들은 보이드 셀(104)의 하나의 모서리로부터 보이드 셀(104)의 다른 모서리까지의 접선에서 시작하는 라인을 파괴하기 위해 최소한으로 요구되는 최소 인덴트로부터 보이드 셀(104)의 폭의 절반만큼 연장되는 타원(ellipse)만큼 크다. 유사하게, 보이드 셀(104)의 개구 또는 상부(예를 들어, 개구(114, opening))는 각각의 바깥쪽으로 만곡된 표면의 더 작은 반지름 또는 더 얕은 깊이의 결과로서 형상이 변할 수 있고, 또는 각각의 보이드 셀(104)에 존재하는 바깥쪽으로 만곡된 표면들의 수에 의해 결정될 수 있다. 보이드 셀(104)의 개구 또는 상부는 대기에 개방될 수 있다.
다른 실시 예들에서, 바깥쪽으로 만곡된 표면들은 피크 부분에서만, 베이스 부분에서만, 또는 피크 부분 및 베이스 부분에서만 몰딩될 수 있다. 강성은 이들 상이한 패턴들의 몰딩들에 따라 변화될 수 있다.
셀 쿠션 시스템(100)은 다양한 제조 공정을 이용하여 제조될 수 있다(예를 들어, 블로우 몰딩, 열 성형, 압출, 사출 성형, 라미네이팅 등). 예를 들어, 일 실시 예에서, 셀 쿠션 시스템(100)은 단일 어레이 시트 또는 롤-피드(roll-fed)를 통해 제조될 수 있다. 일 실시 예에서, 시스템(100)은 2개의 분리된 어레이들, 즉 제 1 어레이(106) 및 제 2 어레이(108)를 형성함으로써 제조될 수 있다. 그 다음, 2개의 어레이들은 제 1 어레이(106) 및 제 2 어레이(108)의 보이드 셀들의 피크 부분의 피크 표면들에서 함께 적측, 접착 또는 기타 부착될 수 있다. 예를 들어, 제 1 어레이(106)의 보이드 셀의 피크 부분들의 피크 표면들(예를 들어, 보이드 셀(104)의 피크 표면(1120)은 제 2 어레이(108)의 보이드 셀들(104)의 피크 부분들의 피크 표면들(보이드 셀(102)의 피크 표면(미도시))에 부착될 수 있다.
보이드 셀(104)은 압축 스프링들과 유사하게, 압축력으로 인한 편향(deflection)에 저항하는 중공 챔버들(hollow chambers)이다. 보이드 셀들(104) 각각의 재료, 벽 두께, 크기 및 형상은 보이드 셀들 각각에 적용할 수 있는 저항력(resistive force)을 규정한다. 보이드 셀들(104)에 사용되는 재료들은 일반적으로 예상되는 하중 조건들 하에서 탄성적으로 변형될 수 있고, 셀 쿠션 시스템(100)의 기능을 손상시키는 다른 파괴를 겪거나, 파괴되지 않고, 많은 변형들을 견딜 것이다. 예를 들어, 재료들은 열가소성 우레탄, 열가소성 엘라스토머, 스티렌계 고문자, 고무, 에틸 아세테이트, Dow Pellethane®, Lubrizol Estane®, Dupont™ Hytrel®, ATOFINA Pebax®, Krayton 고분자일 수 있다. 또한, 벽 두께는 5mil 내지 160mil 범위일 수 있다. 또한, 각각의 보이드 셀들의 크기는 큐빅 구현(cubic implementation)에서 5mm 내지 70mm 사이드들의 범위일 수 있다. 또한, 보이드 셀들은 규빅형, 피라미드형, 반구형 또는 중공 내부 체적을 가질 수 있는 임의의 다른 형상일 수 있다. 다른 형상들은 전술한 큐빅 구현과 유사한 치수를 가질 수 있다. 또한, 보이드 셀들은 서로로부터 다양한 거리로 이격될 수 있다. 간격 범위는 예를 들어 2.5mm 내지 150mm일 수 있다.
일 실시 예에서, 보이드 셀들(104)은 사다리꼴 부피 및 둥근 상부를 갖는 직사각형 또는 정사각형 베이스 형상을 가진다. 그 보이드 셀(104)의 기하 형상은 시스템(100)의 부드러운 압축 프로파일 및 개별 보이드 셀들(104)의 최소 다발을 제공할 수 있다. 번칭은 보이드 셀들의 모서리들과 수직 측벽들에서 특히 발생하고, 이 재료는 전체적으로 세포 쿠션 시스템 전체에 압력 포인트들과 덜 균일한 느낌을 줄 수 있는 여러 개의 폴드들을 생성하는 방식으로 버클링된다.
셀 쿠션 시스템(100) 내의 보이드 셀(104)의 재료, 벽 두께, 셀 크기 및/또는 셀 간격은 보이드 셀들의 압축(예를 들어, 측벽들의 버클링)에 의한 기계적 소음의 발생을 최소화하도록 최적화될 수 있다. 예를 들어, 보이드 셀들(104)의 특성은 변위와 인가된 힘 사이의 부드러운 관계를 제공하도록 최적화될 수 있다. 또한, 보이드 셀(104)의 외부에 경량 윤활 코팅(예를 들어, 활성 분말 또는 오일)을 사용하여 서로 접촉 및 이동하는 보이드 셀에 의해 발생되는 소음을 감소시키거나 제거할 수 있다. 기계적 소음의 감소 또는 제거는 사용자에게 보다 즐거움을 주는 셀 쿠션 시스템(100)을 이용할 수 있다.
각각의 보이드 셀(104)은 어레이 내의 인접한 보이드 셀에 의해 둘러싸일 수 있다. 예를 들어, 보이드 셀(102)은 제 1 어레이(106) 내의 3개의 이웃하는 보이드 셀들(116)에 의해 둘러싸여 있다. 셀 쿠션 시스템(100)에서, 각각의 코너 보이드 셀에 대해 3개의 인접한 보이드 셀들, 각각의 모서리 셀에 대해 5개의 인접한 보이드 셀들, 및 센터 보이드 셀에 대해 8개의 인접한 보이드 셀들이 있다. 다른 실시 예들은 각각의 보이드 셀에 대해 보다 큰 또는 보다 적은 인접한 보이드 셀들을 가질 수 있다.
또한, 어레이가 대향하는 어레이를 갖는 실시 예들에서, 각각의 보이드 셀은 대향하는 어레이 내의 대향하는 보이드 셀을 구비할 수 있다. 예를 들어, 제 1 어레이(106)의 보이드 셀(102)은 제 2 어레이(108)의 보이드 셀(104)에 의해 대향된다. 다른 실시 예들은 보이드 셀의 일부 또는 전부에 반대하는 보이드 셀들을 포함하지 않는다.
인접한 보이드 셀들 및 대향하는 보이드 셀들은 본원에서 인접한 보이드 셀들로 총칭된다. 다양한 구현 예들에서, 하나 이상의 이웃하는 보이드 셀들, 대향하는 보이드 셀들 및 대향하는 이웃 보이드 셀들은 개별 보이드 셀의 독립적인 압축 범위 내에서 실질적으로 압축되지 않는다.
일 실시 예에서, 보이드 셀은 주위 공기로 채워진다. 다른 실시 예에서, 보이드 셀들은 공기 이외의 폼 또는 유체로 채워진다. 폼 또는 특정 유체들은 사용자의 신체로부터 셀 쿠션 시스템(100)으로의/로부터 열 전달을 용이하게 하고 및/또는 셀 쿠션 시스템(100)의 편향에 대한 저항성에 영향을 줄 수 있다. 진공 또는 거의 진공 환경(예를 들어, 외부 공간)에서, 중공 챔버는 채워지지 않을 수 있다.
또한, 보이드 셀들은 보이드 셀이 압축 및 압축 해제될 때, 공기 또는 다른 유체가 자유롭게 통과할 수 있는 하나 이상의 개구들 또는 구멍들(미도시)을 가질 수 있다. 휨에 대한 저항을 위해, 공기 압력에 의존하지 않음으로써, 보이드 셀들은 변형에 대한 비교적 일정한 저항력을 얻을 수 있다. 또한, 보이드 셀들은 어레이를 통해 통로들(미도시)을 통해 서로 개방(즉, 유체 연결(fluidly connected))될 수 있다. 구멍들 및/또는 통로들은 또한 가열 또는 냉각 목적으로 유체를 순환시키는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 구멍들 및/또는 통로들은 가열 또는 냉각 유체가 셀 쿠션 시스템(100)에 진입하는 셀 쿠션 시스템(100)을 통과하는 경로를 규정할 수 있고, 셀 쿠션 시스템(100)을 통과하는 경로를 따르고, 셀 쿠션 시스템(100)을 따져나갈 수 있다. 구멍들 및/또는 통로들은 공기가 셀 쿠션 시스템(100) 내로 들어오고 그 내부에서 이동하고 및/또는 배출할 수 있는 속도를 제어할 수 있다. 예를 들어, 신속하게 적용되는 무거운 하중의 경우, 구멍들 및/또는 통로들은 공기가 셀 쿠션 시스템(100) 내에서 얼마나 빨리 빠져나가거나 움직일 수 있는지를 제한할 수 있으며, 따라서 사용자에게 추가적인 쿠션을 제공할 수 있다.
구멍들은 세정을 용이하게 하기 위해, 셀 쿠션 시스템(100) 상에 대향하는 보이드 셀들의 정합 표면들 상에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로는, 물 및/또는 공기는 오염 물질들을 플러싱(flush) 하기 위해 대향하는 보이드 셀들의 구멍들을 강제로 통과할 수 있다. 보이드 셀들 각각이 통로들을 통해 연결되는 실시 예에서, 물 및/또는 공기는 셀 쿠션 시스템(100)의 일 단부에 도입될 수 있고, 오염 물질들을 플러싱하기 위해 셀 쿠션 시스템(100)을 통해 측 방향으로 대향 단부로 플러싱될 수 있다. 또한, 셀 쿠션 시스템(100)은 향균 물질로 처리될 수 있거나, 셀 쿠션 시스템(100) 자체는 향균 물질일 수 있다.
도 2a는 예시적인 셀 쿠션 시스템의 하나의 어레이의 보이드 셀의 예시적인 베이스 부분의 평면도이다. 보이드 셀(200)의 베이스 부분은 4개의 측벽들(220)을 갖는 큐빅 형상이다. 4개의 측벽들(220)은 각각 하나의 바깥쪽으로 만곡된 표면(바깥쪽으로 만곡된 표면(210)) 및 2개의 안쪽으로 만곡된 표면(안쪽으로 만곡된 표면(226))을 갖는다. 바깥쪽으로 만곡된 표면들(210)은 보이드 셀(200)의 내부로부터 멀어지는 방향을 향하는 곡률들을 갖는다. 안쪽으로 만곡된 표면들(226)은 보이드 셀(200)의 내부를 향하는 곡률들을 갖는다.
원(222)은 각각의 바깥쪽으로 만곡된 표면(210)으로부터 돌출될 수 있고, 바깥쪽으로 만곡된 각각의 표면(210)은 특성 반지름(228, characteristic radius) 및 특성 깊이(224, characteristic depth)를 가질 수 있다. 바깥쪽으로 만곡된 각각의 반지름 및 깊이는 특성 반지름 및 깊이(예를 들어, 20% 이하 또는 직사각형 전체 외각선(outline)의 폭의 절반 및 길이의 절반 보다 작은)와 다를 수 있다. 바깥쪽으로 만곡된 표면의 반지름들 및 깊이들의 크기는 상이한 구현들 및 동일한 보이드 셀에서 다를 수 있다. 예를 들어, 도 3, 도 5 및 도 7은 서로 다른 크기의 외향 반지름을 제외하고는 동일한 형상을 갖는 3개의 보이드 셀들을 도시한다. 각각의 보이드 셀은 사이드 당 바깥쪽을 향하는 반지름과 동일한 개수이다. 각각의 보이드 셀에서 반지름과 동일한 개수일 수 있다. 각각의 보이드 셀에서 반지름들의 크기를 변화시킴으로써, 도 21 및 도 22에 도시된 바와 같이, 구조들은 배우 다르게 편향된다. 도 21 및 도 22에서 각각의 구성들은 A, D 및 C에 각각 나타난다.
보이드 셀들의 탄성 계수 및 강성은 보이드 셀들의 반지름의 수, 깊이들 및 위치(예를 들어, 수직 높이)들을 변화시킴으로써 조정될 수 있다. 바깥쪽으로 만곡된 표면들은 버클링을 방지하고, 에너지를 흡수하여 높은 충격을 지지한다.
도 2b는 예시적인 셀 쿠션 시스템의 하나의 어레이의 보이드 셀의 예시적인 베이스 부분의 평면도이다. 보이드 셀(200)은 4개의 측벽들(220, 보이드 셀의 베이스 부분의 직사각형 전체 외곽선(204)으로 도시됨)을 갖는 큐빅 형상이다. 4개의 측벽들(220)은 각각 하나의 바깥쪽으로 만곡된 표면(바깥쪽으로 만곡된 표면(210) 및 2개의 안쪽으로 만곡된 표면들(안쪽으로 만곡된 표면들(226))을 갖는다. 바깥쪽으로 만곡된 표면(210)은 보이드 셀(200)의 내부로부터 멀어지는 방향을 향하는 곡률을 갖는다. 안쪽으로 만곡된 표면들(226)은 보이드 셀(200)의 안쪽으로 향하는 곡률들을 갖는다.
바깥쪽으로 만곡된 표면들(210)은 보이드 셀(200)의 전체 디자인을 지배한다. 특히, 바깥쪽으로 만곡된 표면들(210)은 각각의 보이드 셀(200)의 전체 외부 표면의 영역의 실질적인 부분을 구성한다. 구체적으로, 바깥쪽으로 만곡된 표면(210)은 실질적으로 보이드 셀(200)의 전체 둘레(202, 굵은 선으로 표시되고, 전체 둘레(202)의 25% 이상으로 규정됨)의 일부를 초과한다. 주변부(202)의 길이는 각각의 몰딩된 셀의 베이스부(미도시)의 전체 외곽선(204) 길이를 실질적으로 초과한다. 안쪽으로 만곡된 표면들(226)은 보이드 셀(200)의 전체 둘레의 일부분(전체 둘레부(202)의 25% 미만으로 규정되고, 점선으로 도시됨)을 실질적으로 리세스(recess)한다.
도 3은 도 1의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 평면도이다. 도시된 바와 같이, 셀 쿠션 시스템(300)은 제 1 어레이(306) 및 제 2 어레이(308, 미도시)에 배열된 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(302))을 포함한다. 도 3은 제 1 어레이(306)가 셀 쿠션 시스템(300)의 제 1 어레이(306) 내의 각각의 보이드 셀의 각각의 측벽(320)에서 4개의 바깥쪽으로 만곡된 표면들(예를 들어, 바깥쪽으로 만곡된 표면(310))을 포함하는 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(302))을 구비한다.
도 4는 무부하 상태(unloaded state)의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 사시도이다. 셀 쿠션 시스템(400)은 2개의 어레이들로 배열된 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(402) 또는 보이드 셀(404))을 포함한다. 다른 실시 예들에서, 하나 이상의 보이드 셀들의 어레이들이 있을 수 있다.
제 1 어레이(406) 및 제 2 어레이(408)는 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(404))을 구비하고, 보이드 셀들은 셀 쿠션 시스템(400)의 제 1 어레이(406) 및 제 2 어레이(408)의 각각의 보이드 셀(예를 들어, 보이드 셀(404))의 각각의 측벽(예를 들어, 측벽(420))의 4개의 바깥쪽으로 만곡된 표면들(예를 들어, 바깥쪽으로 만곡된 표면(410))을 포함한다. 각각의 보이드 셀(예를 들어, 보이드 셀(404))은 또한 각각의 보이드 셀의 모서리에 위치한 4개의 안쪽으로 만곡된 표면들(예를 들어, 안쪽으로 만곡된 표면(426))을 포함한다.
도 5는 도 4의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 평면도이다. 도시된 바와 같이, 셀 쿠션 시스템(500)은 제 1 어레이(506) 및 제 2 어레이(508, 미도시)에 배열된 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(502))을 포함한다. 도 5는 제 1 어레이(506)는 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(502))을 구비하고, 보이드 셀들은 셀 쿠션 시스템의 제 1 어레이(506)의 각각의 보이드 셀의 각각의 측벽(520)에서 4개의 바깥쪽으로 만곡된 표면들(예를 들어, 바깥쪽으로 만곡된 표면(510))을 포함한다.
도 6은 무부하 상태의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 사시도이다. 셀 쿠션 시스템(600)은 2개의 어레이들로 배열된 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(602) 또는 보이드 셀(604))을 포함한다. 다른 실시 예들에서, 하나 이상의 보이드 셀들의 어레이들이 있을 수 있다.
제 1 어레이(606) 및 제 2 어레이(608)는 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(604))을 구비하고, 보이드 셀들은 셀 쿠션 시스템(600)의 제 1 어레이(606) 및 제 2 어레이(608의 각각의 보이드 셀(예를 들어, 보이드 셀(604))의 각각의 측벽(예를 들어, 측벽(620)의 4개의 바깥쪽으로 만곡된 표면들(예를 들어, 바깥쪽으로 만곡된 표면(610))을 포함한다. 각각의 보이드 셀(예를 들어, 보이드 셀(604)은 4개의 안쪽으로 만곡된 표면들(예를 들어, 안쪽으로 만곡된 표면(626)을 포함하고, 2개의 안쪽으로 만곡된 표면들은 각각의 보이드 셀의 각각의 측벽(예를 들어, 측벽(620))이다.
도 7은 도 6의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 평면도이다. 도시된 바와 같이, 셀 쿠션 시스템(700)은 제 1 어레이(706) 및 제 2 어레이(708, 미도시)에 배열된 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(702))을 포함한다. 도 7에서, 제 1 어레이(706)는 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(702))을 구비하고, 보이드 셀들은 셀 쿠션 시스템(700)의 제 1 어레이(706)의 각각의 보이드 셀의 각각의 측벽(720)의 4개의 바깥쪽으로 만곡된 표면들(예를 들어, 바깥쪽으로 만곡된 표면(710))을 포함한다.
도 8은 무부하 상태의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 사시도이다. 셀 쿠션 시스템은 2개의 어레이들로 배열된 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(802) 또는 보이드 셀(804))을 포함한다. 다른 실시 예들에서, 하나 이상의 보이드 셀들의 어레이들이 있을 수 있다.
제 1 어레이(806) 및 제 2 어레이(808)는 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(804))을 구비하고, 보이드 셀들은 셀 쿠션 시스템(800)의 제 1 어레이(806) 및 제 2 어레이(808)의 각각의 보이드 셀(예를 들어, 보이드 셀(804))의 각각의 측벽(820)의 4개의 바깥쪽으로 만곡된 표면들(예를 들어, 바깥쪽으로 만곡된 표면(810))을 포함한다. 각각의 보이드 셀(예를 들어, 보이드 셀(804))은 또한, 4개의 안쪽으로 만곡된 표면들(예를 들어, 안쪽으로 만곡된 표면(826))을 포함하고, 2개의 안쪽으로 만곡된 표면들은 각각의 보이드 셀의 각각의 측벽(예를 들어, 측벽(820))이다.
도 9는 도 8의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 평면도이다. 도시된 바와 같이, 셀 쿠션 시스템(900)은 제 1 어레이(906) 및 제 2 어레이(908, 미도시)에 배열된 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(902))을 포함한다. 도 9에서, 제 1 어레이(906)는 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(902))을 구비하고, 보이드 셀들은 셀 쿠션 시스템(900)의 제 1 어레이(906)의 각각의 보이드 셀의 각각의 측벽(920)의 4개의 바깥쪽으로 만곡된 표면들(예를 들어, 바깥쪽으로 만곡된 표면(910))을 포함한다.
도 10은 무부하 상태의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 사시도이다. 셀 쿠션 시스템(1000)은 2개의 어레이들로 배열된 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(1002) 또는 보이드 셀(1004))을 포함한다. 다른 실시 예들에서, 하나 이상의 보이드 셀들의 어레이들이 있을 수 있다.
제 1 어레이(1006) 및 제 2 어레이(1008)는 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(1004))을 구비하고, 보이드 셀들은 셀 쿠션 시스템(1000)의 제 1 어레이(1006) 및 제 2 어레이(1008)의 각각의 보이드 셀(예를 들어, 보이드 셀(1004))의 대향하는 측벽들(예를 들어, 측벽(1020)) 상에 2개의 바깥쪽으로 만곡된 표면들(예를 들어, 곡률(1010, curvature))을 포함한다. 각각의 보이드 셀(예를 들어, 보이드 셀(1004))은 또한 4개의 안쪽으로 만곡된 표면들(예를 들어, 곡률(1026))을 포함하고, 2개의 안쪽으로 만곡된 표면들은 각각의 보이드 셀의 2개의 대향하는 각각의 측벽(예를 들어, 측벽(1020)) 상에 있다.
도 11은 도 10의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 평면도이다. 도시된 바와 같이, 셀 쿠션 시스템(1100)은 제 1 어레이(1106) 및 제 2 어레이(1108, 미도시)에 배열된 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(1102))을 포함한다. 도 11에서, 제 1 어레이(1106)는 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(1102))을 구비하고, 보이드 셀들은 셀 쿠션 시스템(1100)의 제 1 어레이(1106)의 각각의 보이드 셀의 각각의 측벽(1120)의 4개의 바깥쪽으로 만곡된 표면들(예를 들어, 곡률(1110))을 포함한다.
도 12는 무부하 상태의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 사시도이다. 셀 쿠션 시스템(1200)은 2개의 어레이들로 배열된 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(1202) 또는 보이드 셀(1204))을 포함한다. 다른 실시 예들에서, 하나 이상의 보이드 셀들의 어레이들이 있을 수 있다.
제 1 어레이(1206) 및 제 2 어레이(1208)는 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(1204))을 구비하고, 보이드 셀들은 셀 쿠션 시스템(1200)의 제 1 어레이(1206) 및 제 2 어레이(1208)의 각각의 보이드 셀(예를 들어, 보이드 셀(1204))의 피크 부분(1232)의 각각의 측벽(예를 들어, 측벽(1220))의 4개의 바깥쪽으로 만곡된 표면들(예를 들어, 곡률(1210))을 포함한다. 각각의 보이드 셀(예를 들어, 보이드 셀(1204))의 피크 부분들(1232)의 측벽들(1220)은 또한 4개의 안쪽으로 만곡된 표면들(예를 들어, 안쪽으로 만곡된 표면들(1226))을 포함한다. 각각의 보이드 셀(1204)의 베이스 부분(1230)은 안쪽으로 만곡된 표면들(1226)만을 포함한다.
도 13은 도 12의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 정면도이다. 셀 쿠션 시스템(1300)은 제 1 어레이(1306) 및 제 2 어레이(1308)에 배열된 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(1302) 또는 보이드 셀(1304))을 포함한다.
제 1 어레이(1306) 및 제 2 어레이(1308)는 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(1304))을 구비하고, 보이드 셀들은 셀 쿠션 시스템(1300)의 제 1 어레이(1306) 및 제 2 어레이(1308)의 각각의 보이드 셀(예를 들어, 보이드 셀(1304))의 피크 부분(1332)의 각각의 측벽(예를 들어, 측벽(1320))의 4개의 바깥쪽으로 만곡된 표면들(예를 들어, 곡률(1310))을 포함한다. 각각의 보이드 셀(예를 들어, 보이드 셀(1304))의 피크 부분들(1332)의 측벽들(1320)은 또한 4개의 안쪽으로 만곡된 표면들(예를 들어, 안쪽으로 만곡된 표면들(1326))을 포함한다. 각각의 보이드 셀(1304)의 베이스 부분(1330))은 안쪽으로 만곡된 표면(1326)만을 포함한다.
도 14는 도 12의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 평면도이다. 도시된 바와 같이 셀 쿠션 시스템(1400)은 제 1 어레이(1406) 및 제 2 어레이(미도시)에 배열된 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(1402))을 포함한다. 도 14에서, 제 1 어레이(1406)는 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(1402))을 구비하고, 보이드 셀들은 셀 쿠션 시스템(1400)의 제 1 어레이(1306)의 각각의 보이드 셀의 각각의 측벽(예를 들어, 측벽(1420))의 4개의 바깥쪽으로 만곡된 표면들(예를 들어, 곡률(1410))을 포함한다.
도 15는 무부하 상태의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 사시도이다. 셀 쿠션 시스템(1500)은 2개의 어레이들로 배열된 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(1502) 또는 보이드 셀(1504))을 포함한다. 다른 실시 예들에서, 하나 이상의 보이드 셀들의 어레이들이 있을 수 있다.
도 15에서, 제 1 어레이(1506) 및 제 2 어레이(1508)는 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(1504))을 구비하고, 보이드 셀들은 셀 쿠션 시스템(1500)의 제 1 어레이(1506) 및 제 2 어레이(1508)의 각각의 보이드 셀(예를 들어, 보이드 셀(1504))의 피크 부분(1532)의 각각의 측벽(예를 들어, 측벽(1520))의 4개의 바깥쪽으로 만곡된 표면들(예를 들어, 곡률(1510))을 포함한다. 각각의 보이드 셀(예를 들어, 보이드 셀(1504))의 피크 부분들(1532)의 측벽들(1520)은 또한 4개의 안쪽으로 만곡된 표면들(예를 들어, 안쪽으로 만곡된 표면들(1526))을 포함한다. 각각의 보이드 셀(1504)의 베이스 부분(1530))은 안쪽으로 만곡된 표면(1526)만을 포함한다.
도 16은 도 15의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 정면도이다. 셀 쿠션 시스템(1600)은 제 1 어레이(1606) 및 제 2 어레이(1608)에 배열된 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(1602) 또는 보이드 셀(1604))을 포함한다.
제 1 어레이(1606) 및 제 2 어레이(1608)는 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(1604))을 구비하고, 보이드 셀들은 셀 쿠션 시스템(1600)의 제 1 어레이(1606) 및 제 2 어레이(1608)의 각각의 보이드 셀(예를 들어, 보이드 셀(1604))의 피크 부분(1632)의 각각의 측벽(예를 들어, 측벽(1620))의 4개의 바깥쪽으로 만곡된 표면들(예를 들어, 곡률(1610))을 포함한다. 각각의 보이드 셀(예를 들어, 보이드 셀(1604))의 피크 부분들(1632)의 측벽들(1620)은 또한 4개의 안쪽으로 만곡된 표면들(예를 들어, 안쪽으로 만곡된 표면들(1626))을 포함한다. 각각의 보이드 셀(1604)의 베이스 부분(1630))은 안쪽으로 만곡된 표면(1626)만을 포함한다.
도 17은 도 15의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 평면도이다. 도시된 바와 같이, 셀 쿠션 시스템(1700)은 제 1 어레이(1706) 및 제 2 어레이(1708, 미도시)에 배열된 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(1702))을 포함한다. 도 17에서, 제 1 어레이(1706)는 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(1702))을 구비하고, 보이드 셀은 셀 쿠션 시스템(1700)의 제 1 어레이(1706)의 각각의 보이드 셀의 각각의 측벽(1720)에 4개의 바깥쪽으로 만곡된 표면들(예를 들어, 곡률(1710))을 포함한다.
도 18은 무부하 상태의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 사시도이다. 셀 쿠션 시스템(1800)은 2개의 어레이들에 배열된 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(1802) 또는 보이드 셀(1804))을 포함한다. 다른 실시 예에서, 하나 이상의 보이드 셀들의 어레이들이 있을 수 있다. 배열들은 평평하거나 만곡될 수 있다.
제 1 어레이(1806) 및 제 2 어레이(1808)는 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(1804))을 구비하고, 보이드 셀들은 셀 쿠션 시스템(1800)의 제 1 어레이(1806) 및 제 2 어레이(1808)의 각각의 보이드 셀(예를 들어, 보이드 셀(1804))의 피크 부분(1832)의 각각의 측벽(예를 들어, 측벽(1820))의 4개의 바깥쪽으로 만곡된 표면들(예를 들어, 곡률(1810))을 포함한다. 각각의 보이드 셀(예를 들어, 보이드 셀(1804))의 피크 부분들(1832)의 측벽들(1820)은 또한 4개의 안쪽으로 만곡된 표면들(예를 들어, 안쪽으로 만곡된 표면들(1826))을 포함한다. 각각의 보이드 셀(1804)의 베이스 부분(1830))은 안쪽으로 만곡된 표면(1826)만을 포함한다.
어레이는 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀들(1804, 1816))을 분리하는 상당한 리브들(significant ribs, 예를 들어, 리브(1830))을 포함할 수 있다. 리브들(1830)은 제 1 어레이(1806) 및/또는 제 2 어레이(1808)에 위치될 수 있고, 보이드 셀들 사이의 다양한 구성들로 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 18 내지 도 20의 리브들(1830, 1930, 2030)은 제 1 어레이(1806) 및 제 2 어레이(1808)의 외부 보이드 셀들 사이에만 위치한다. 다른 실시 예에서, 리브들(1830)은 모든 보이드 셀들 사이에 또는 어레이의 코너들 상의 보이드 셀들 사이와 같은 특정 선택된 보이드 셀들 사이에만 위치될 수 있다. 보이드 셀들의 수 및 리브들의 수는 구현에 따라 달라질 수 있다. 보이드 셀들과 관련하여 리브들의 위치가 달라질 수 있다. 일부 실시 예들에서, 리브들은 보이드 셀들 상의 작은 접촉 점에 부착된 얇은 구조이거나, 또는 리브들은 보이드 셀들 상의 더 큰 접촉 점에 부착되는 더 넓은 구조일 수 있다. 리브들은 보이드 셀들의 상부 또는 하부에 위치할 수 있다. 리브들은 보이드 셀들의 단부 근처에 위치될 수 있는데, 예를 들어, 어레이의 외부에 가깝거나, 보이드 셀들의 내부에 가깝다. 또는, 다른 실시 예에서, 리브들은 보이드 셀들의 중심 부근에 위치될 수 있다.
리브들은 압축 동안 어레이에 보강 기능(stiffening function)을 제공한다. 셀 쿠션 시스템(1800) 내의 셀의 재료, 벽 두께, 셀 크기, 및/또는 셀 간격은 보이드 셀들의 압축(예를 들어, 측벽들의 버클링)에 의한 기계적 노이즈의 발생을 최소화하도록 최적화될 수 있다. 예를 들어, 세포들의 특성들은 변위 및 적용된 힘 사이의 부드러운 관계를 제공하도록 최적화될 수 있다. 또한, 빈 윤활 코팅(예를 들어, 활석 분말 또는 오일)이 보이드 셀의 외부에 사용되어, 서로 접촉 및 이동하는 보이드 셀에 의해 생성되는 노이즈를 감소시키거나 제거할 수 있다. 기계적 소음의 감소 또는 제거로 인해 사용자는 보다 쾌적한 셀 쿠션 시스템(1800)을 이용할 수 있다.
도 19는 도 18의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 사시도이다. 셀 쿠션 시스템(1900)은 제 1 어레이(1906) 및 제 2 어레이(1908)에 배열된 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(1902) 또는 보이드 셀(1904))을 포함한다.
제 1 어레이(1906) 및 제 2 어레이(1908)는 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(1904))을 구비하고, 보이드 셀들은 셀 쿠션 시스템(1900)의 제 1 어레이(1906) 및 제 2 어레이(1908)의 각각의 보이드 셀(예를 들어, 보이드 셀(1904))의 피크 부분(1932)의 각각의 측벽(예를 들어, 측벽(1920))의 4개의 바깥쪽으로 만곡된 표면들(예를 들어, 곡률(1910))을 포함한다. 각각의 보이드 셀(예를 들어, 보이드 셀(1904))의 피크 부분들(1932)의 측벽들(1920)은 또한 4개의 안쪽으로 만곡된 표면들(예를 들어, 안쪽으로 만곡된 표면들(1926))을 포함한다. 각각의 보이드 셀(1904)의 베이스 부분(1930))은 안쪽으로 만곡된 표면(1926)만을 포함한다.
제 1 어레이(1906) 및 제 2 어레이(1908)는 보이드 셀들을 분리하고, 압축 동안 매트릭스를 보강시키는 상당한 리브들(예를 들어, 리브(1930))을 포함할 수 있다. 리브들(1930)은 제 1 어레이(1906) 및/또는 제 2 어레이(1908)에 위치될 수 있고, 보이드 셀들 사이의 다양한 구성들로 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 18 내지 도 20의 리브들(1830, 1930, 2030)은 제 1 어레이(1906) 및 제 2 어레이(1908)의 외부 보이드 셀들 사이에만 위치한다. 다른 실시 예에서, 리브들(1930)은 모든 보이드 셀들 사이에 또는 어레이의 코너들 상의 보이드 셀들 사이와 같은 특정 선택된 보이드 셀들 사이에만 위치될 수 있다. 보이드 셀들의 수 및 리브들의 수는 구현에 따라 달라질 수 있다. 보이드 셀들과 관련하여 리브들의 위치가 달라질 수 있다. 일부 실시 예들에서, 리브들은 보이드 셀들 상의 작은 접촉 점에 부착된 얇은 구조이거나, 또는 리브들은 보이드 셀들 상의 더 큰 접촉 점에 부착되는 더 넓은 구조일 수 있다. 리브들은 보이드 셀들의 상부 또는 하부에 위치할 수 있다. 리브들은 보이드 셀들의 단부 근처에 위치될 수 있는데, 예를 들어, 어레이의 외부에 가깝거나, 보이드 셀들의 내부에 가깝다. 또는, 다른 실시 예에서, 리브들은 보이드 셀들의 중심 부근에 위치될 수 있다.
바깥쪽으로 만곡된 표면들의 상이한 수 및 패턴들(예를 들어, 곡률(1910))은 어레이 내의 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(1904)) 내로 몰딩될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 보이드 셀의 큐빅 형상(예를 들어, 보이드 셀(1902))는 인접한 또는 맞닿은 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(1904))의 큐빅 형상의 기울기를 채택할 수 있다. 셀 쿠션 시스템에서, 보이드 셀(예를 들어, 보이드 셀(1904))의 피크 부분(예를 들어, 피크 부분(1912))은, 각각의 곡률(예를 들어, 곡률(1910))의 더 깊은 깊이 또는 더 큰 반지름, 또는 각각의 보이드 셀의 현재 곡률들의 수에 의해 확실하게 둥글어지거나 분할될 수 있다. 더 큰 반지름은 약 20mm일 수 있다. 다른 에에서, 더 큰 반지름은 보이드 셀의 길이의 절반 보다 작은 1mm일 수 있다(곡률들의 반지름들 및 깊이들은 도 2a 및 도 2b에 상세하게 설명되어 있음).
다른 실시 예들에서, 보이드 셀의 피크 부분은 각 곡률의 더 작은 반지름 또는 더 얕은 깊이의 결과로서, 또는 각각의 보이드 셀에 존재하는 곡률의 수에 의해 덜 둥글어 지거나, 덜 분할될 수 있다(예를 들어, 도 4, 도 8 및 도 9에서 곡률 반지름이 작고 곡률 수가 작은 보이드 셀들의 덜 둥글고, 덜 분할된 피크 부분 참조). 작은 반지름은 약 1mm일 수 있다. 도 19에서, 피크 부분들은 돔 형상이고, 하중 상태에서 피크 부분들은 압축된다.
도 20은 도 18의 예시적인 셀 쿠션 시스템의 평면도이다. 도시된 바와 같이, 셀 쿠션 시스템(2000)은 제 1 어레이(2006) 및 제 2 어레이(2008, 미도시)에 배열된 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(2002))을 포함한다. 제 1 어레이(2006)은 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(2002))을 구비하고, 보이드 셀들은 셀 쿠션 시스템(2000)의 제 1 어레이(2006)의 각각의 보이드 셀의 각각의 측벽(2020)에 위치되는 4개의 바깥쪽으로 만곡된 표면들(예를 들어, 곡률(2010))을 포함한다.
제 1 어레이(2006) 및 제 2 어레이(2008)는 보이드 셀들을 분리하고, 압축 동안 매트릭스를 보강시키는 상당한 리브들(예를 들어, 리브(2030))을 포함할 수 있다. 리브들(2030)은 제 1 어레이(2006) 및/또는 제 2 어레이(2008)에 위치될 수 있고, 보이드 셀들 사이의 다양한 구성들로 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 18 내지 도 20의 리브들(1830, 1930, 2030)은 제 1 어레이(2006) 및 제 2 어레이(2008)의 외부 보이드 셀들 사이에만 위치한다. 다른 실시 예에서, 리브들(2030)은 모든 보이드 셀들 사이에 또는 어레이의 코너들 상의 보이드 셀들 사이와 같은 특정 선택된 보이드 셀들 사이에만 위치될 수 있다. 보이드 셀들의 수 및 리브들의 수는 구현에 따라 달라질 수 있다. 보이드 셀들과 관련하여 리브들의 위치가 달라질 수 있다. 일부 실시 예들에서, 리브들은 보이드 셀들 상의 작은 접촉 점에 부착된 얇은 구조이거나, 또는 리브들은 보이드 셀들 상의 더 큰 접촉 점에 부착되는 더 넓은 구조일 수 있다. 리브들은 보이드 셀들의 상부 또는 하부에 위치할 수 있다. 리브들은 보이드 셀들의 단부 근처에 위치될 수 있는데, 예를 들어, 어레이의 외부에 가깝거나, 보이드 셀들의 내부에 가깝다. 또는, 다른 실시 예에서, 리브들은 보이드 셀들의 중심 부근에 위치될 수 있다.
바깥쪽으로 만곡된 표면(예를 들어, 곡률(2010))의 상이한 수 및 패턴들이 어레이의 보이드 셀들(예를 들어, 보이드 셀(2002)) 내로 몰딩될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 보이드 셀(예를 들어, 보이드 셀(2002))의 큐빅 형상은 인접하거나 맞닿은(adjoin) 보이드 셀(미도시)의 큐빅 형상의 기울기를 채택할 수 있다. 셀 쿠션 시스템(2000)에서, 보이드 셀(예를 들어, 보이드 셀(2002))의 피크 부분(예를 들어, 피크 부분(2012))은 더 큰 반지름 또는 각 곡률(예를 들어, 곡률(2010))의 더 큰 깊이의 결과로서, 또는 각각의 보이드 셀의 곡률의 수에 의해 둥글어지거나 분할될 수 있다. 더 큰 반지름은 대략 20mm일 수 있다. 다른 예에서, 더 큰 반지름은 보이드 셀의 길이의 절반보다 작은 1mm일 수 있다(곡률들의 반지름들 및 깊이들은 도 2a 및 도 2b에 상세히 설명되어 있음).
다른 실시 예들에서, 보이드 셀의 피크 부분은 각각의 곡률의 더 작은 반지름 또는 더 얕은 깊이의 결과로서, 또는 각 보이드 셀에 존재하는 곡률의 수에 의해 덜 둥글어지거나, 덜 분할될 수 있다(예를 들어, 도 4, 도 8 및 도 9에서 곡률 반지름이 작고 곡률 수가 작은 보이드 세포의 덜 둥글고 덜 분할된 피크 부분을 참조). 작은 반지름은 대략 1mm일 수 있다. 도 20에서, 피크 부분들은 돔 형상일 수 있고, 부하가 걸린 상태에서 피크 부분들은 압축된다.
도 21은 기술된 쿠션 시스템들의 어레이들에서 보이드 셀들의 힘 변위 그래프를 도시한다. 그래프의 라인들은 변위(mm) X 하중(N)에 기반한 힘 변위 곡선을 보여준다. "트윈 사각형들(twin squares)" 라인은 바깥쪽으로 만곡되는 표면들이 없는 보이드 셀의 배열과 관련된다. A-G 라인들은 다음과 같이 배열의 보이드 셀들과 관련된다.
라인 A는 도 1 및 도 3과 관련된다.
라인 B는 도 4 및 도 5와 관련된다.
라인 C는 도 6 및 도 7과 관련된다.
라인 D는 도 8 및 도 9와 관련된다.
라인 E는 도 10 및 도 11과 관련된다.
라인 F는 도 12, 도 13 및 도 14와 관련된다.
라인 G는 도 15, 도 16 및 도 17과 관련된다.
그래프에서 도시된 것처럼, 보이드 셀들의 사이드들에서 바깥쪽으로 만곡된 표면들의 상태와 구성에 따라 동일한 양의 변위를 얻으려면 다른 양의 힘이 필요하다. 예를 들어, 둘 다 보이드 셀의 사이드들에서 4개의 바깥쪽으로 만곡된 표면들을 포함하는 구성을 나타내는 라인 B 및 라인 D는 힘 변위에서 서로를 거의 추적한 다음, 11mm 및 12mm 변위 사이에서 발산한다. 반지름들이 보이드 셀들에 도입됨에 따라, 거의 같은 2개의 라인들의 그래프에서 스플릿들이 보인다. 라인 C는 압축이 쉬운 구성을 보여 주고, 변위가 증가함에 따라 높은 탄성 계수를 나타낸다. 라인 B는 라인 C와 동일한 기울기를 갖지만, 표시된 구성의 보이드 셀들의 보다 높은 탄성 계수를 나타내기 위해 진행된다. 이에 비해, 라인 G는 상대적으로 균일한 압축(폼과 비슷함)을 한 다음, 강성해진다. 보이드 셀의 곡률에 반지름들을 형성하면, 충격 및 압축이 40% 감소한다.
도 22는 기술된 쿠션 시스템들의 어레이들의 보이드 셀들에 대한 10%, 25%, 50% 및 75% 압축에 기초한 부하의 표를 도시한다. "TS(twin squares)" 구성 데이터는 바깥쪽으로 만곡된 표면들이 없는 보이드 셀 배열과 관련된다. 구성들 A 내지 G는 다음과 같이 배열들의 보이드 셀들과 관련된다.
구성 A는 도 1 및 도 3과 관련된다.
구성 B는 도 4 및 도 5와 관련된다.
구성 C는 도 6 및 도 7과 관련된다.
구성 D는 도 8 및 도 9와 관련된다.
구성 E는 도 10 및 도 11과 관련된다.
구성 F는 도 12, 도 13 및 도 14와 관련된다.
구성 G는 도 15, 도 16 및 도 17과 관련된다.
테이블(2200) 내의 테이터는 하중(N)의 증가가 압축의 더 큰 측정 결과들을 나타낸다. 예를 들어, 구성 G에 대한 1214N의 하중은 75%의 압축을 초래하지만, 376N의 하중은 구성 G에 대해 단지 10%의 압축을 초래한다.
각각의 보이드 셀의 오직 2개의 바깥쪽으로 만곡된 표면들을 갖는 배열 구성(구성 E)은 각각의 보이드 셀의 4개의 바깥쪽으로 만곡된 표면들을 갖는 구성들(구성 A-D, F-G)와 비교할 때, 낮은 하중(N)을 필요로 하고(75% 압축 시 1168N의 하중), 각각의 보이드 셀의 4개의 바깥쪽으로 만곡된 표면들을 갖는 구성들(구성 A-D, F-G)은 75% 압축 시 1214N의 하중을 필요로 한다. 각각의 보이드 셀의 바깥쪽으로 만곡된 표면들이 없는 배열 구성(구성 TS)은 각각의 보이드 셀의 2개의 바깥쪽으로 만곡된 표면들을 갖는 구성(구성 E)와 비교할 때, 75% 압축의 경우, 855N의 훨씬 더 낮은 하중(N)을 필요로 한다.
도 21에 도시된 그래프에서 측정되고 묘사되는 보이드 셀들의 사진 및 도 22의 테이블은 부록으로 첨부된다. 부록에는 10% 압축, 25% 압축, 75% 압축, 사이드 무부화 뷰, 사이드 뷰 및 상부 뷰에서, 구성 TS 및 A-G(도 21 및 도 22에서 설명됨)의 사진이 포함된다.
도 23은 셀 쿠션 시스템을 제조하기 위한 예시적인 방법들(2300)을 도시한다. 셀 쿠션 시스템은 몰딩되거나, 다양한 제조 공정(예를 들어, 블로우 몰딩, 열 성형, 압출, 사출 성형, 라미네이팅 등)을 사용하여 제조된 다른 실시 예들에 의해 제조될 수 있다. 쿠션 시스템은 하나 이상의 보이드 셀들의 어레이들을 포함할 수 있다. 배열들은 평평(평면)하거나, 만곡(비평면)될 수 있다.
제 1 몰딩 작업(2302)은 보이드 셀들의 제 1 어레이를 몰딩한다. 제 1 어레이의 보이드 셀들은 바깥쪽으로 만곡된 표면들과 안쪽으로 만곡된 표면들을 모두 포함한다. 바깥쪽으로 만곡된 표면들의 각 곡률은 보이드 셀의 측벽에 형성될 수 있다. 안쪽으로 만곡된 표면들의 각각의 곡률들은 보이드 셀의 모서리에 형성될 수 있다. 그러나, 다른 실시 예들에서, 바깥쪽으로 만곡된 표면들은 보이드 셀의 모서리에 구성될 수 있고, 안쪽으로 만곡된 표면은 보이드 셀의 측벽에 구성될 수 있다. 다른 구성들도 고려된다. 바깥쪽으로 만곡된 표면들은 각각의 보이드 셀의 전체 외부 표면 영역의 실질적인 부분을 구성한다.
제 2 몰딩 작업(2304)은 보이드 셀들의 제 2 어레이를 몰딩한다. 제 2 어레이의 보이드 셀들은 바깥쪽으로 만곡된 표면들과 안쪽으로 만곡된 표면들을 모두 포함한다. 바깥쪽으로 만곡된 표면들의 각 곡률은 보이드 셀의 측벽에 형성될 수 있다. 안쪽으로 만곡된 표면들의 각각의 곡률들은 보이드 셀의 모서리에 형성될 수 있다. 바깥쪽으로 만곡된 표면들은 각각의 보이드 셀의 전체 외부 표면 영역의 실질적인 부분을 구성한다.
보이드 셀들은 압축 스프링과 유사하게 압축력으로 인한 처짐에 저항하는 중공 챔버들이다. 적어도 보이드 셀들의 재료, 벽 두께, 크기 및 형상은 보이드 셀들의 각각이 적용할 수 있는 저항력을 정의한다. 보이드 셀들에 사용되는 재료들은 일반적으로 예상 부하 조건 하에서 탄성적으로 변형될 수 있으며, 균열이나 셀 쿠션 시스템의 기능을 손상시키는 다른 파괴를 받지 않고 수많은 변형을 견딜 수 있다. 예를 들어, 재료들은 열가소성 우레탄, 열가소성 엘라스토머, 스티렌계 고문자, 고무, 에틸 아세테이트, Dow Pellethane®, Lubrizol Estane®, Dupont™ Hytrel®, ATOFINA Pebax®, Krayton 고분자일 수 있다. 또한, 벽 두께는 5mil 내지 80mil 범위일 수 있다. 또한, 각각의 보이드 셀들의 크기는 큐빅 구현(cubic implementation)에서 5mm 내지 70mm 사이드들의 범위일 수 있다. 또한, 보이드 셀들은 규빅형, 피라미드형, 반구형 또는 중공 내부 체적을 가질 수 있는 임의의 다른 형상일 수 있다. 다른 형상들은 전술한 큐빅 구현과 유사한 치수를 가질 수 있다. 또한, 보이드 셀들은 서로로부터 다양한 거리로 이격될 수 있다. 간격 범위는 예를 들어 2.5mm 내지 150mm일 수 있다.
일 실시 예에서, 보이드 셀들은 사다리꼴 부피 및 둥근 상부를 갖는 직사각형 또는 정사각형 베이스 형상을 가진다. 그 보이드 셀의 기하 형상은 시스템의 부드러운 압축 프로파일 및 개별 보이드 셀들의 최소 다발을 제공할 수 있다. 번칭은 보이드 셀들의 모서리들과 수직 측벽들에서 특히 발생하고, 이 재료는 전체적으로 세포 쿠션 시스템 전체에 압력 포인트들과 덜 균일한 느낌을 줄 수 있는 여러 개의 폴드들을 생성하는 방식으로 버클링된다.
부착 작업(2306)은 보이드 셀들의 제 1 어레이 및 보이드 셀들의 제 2 어레이를 함께 부착한다. 보이드 셀들의 제 1 어레이 및 보이드 셀들의 제 2 어레이는 제 1 어레이 및 제 2 어레이 내의 보이드 셀들의 피크 부분의 피크 표면들에서 함께 적층되거나, 접착되거나 또는 다른 방식으로 부착될 수 있다. 2개의 어레이들에서 상이한 개수의 보이드 셀들을 갖는 다양한 구성들로 인해, 보이드 셀의 서로에 대한 부착은 각각의 보이드 셀 상의 상이한 접촉 포인트들에서 발생할 수 있다.
상기 명세서, 실시 예들 및 데이터는 본 발명의 예시적인 실시 예들의 구조 및 사용에 대한 완전한 설명을 제공한다. 본 발명의 많은 실시 예가 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있으므로, 본 발명은 첨부된 청구 범위에 존재한다. 또한, 다른 실시 예들의 구조적 특징들은 청구 범위들로부터 벗어남이 없이 또 다른 실시 예들에서 조합될 수 있다.

Claims (21)

  1. 보이드 셀들의 제 1 어레이를 포함하고,
    각각의 보이드 셀은 바깥쪽으로 만곡된 표면들과 안쪽으로 만곡된 표면들을 모두 구비하고, 상기 바깥쪽으로 만곡된 표면들은 각각의 보이드 셀의 전체 외부 표면 영역의 실질적인 부분을 구성하는 쿠션 구조체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    보이드 셀들의 제 2 어레이를 더 포함하고,
    보이드 셀들 중 상기 제 2 어레이의 보이드 셀들의 피크 부분들의 피크 표면들은, 상기 제 1 어레이의 보이드 셀들의 피크 부분들의 피크 표면들에 부착되는 쿠션 구조체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    둘레 길이는 각각의 보이드 셀의 베이스 부분의 전체 외각선 길이를 실질적으로 초과하는 쿠션 구조체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    바깥쪽으로 만곡된 표면의 깊이는 각각의 보이드 셀의 베이스 부분의 전체 외각선으로부터 실질적으로 오목해지는 쿠션 구조체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    각각의 보이드 셀은 대기로 개방되는 쿠션 구조체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    각각의 보이드 셀은,
    상기 안쪽으로 만곡된 표면들만을 구비하는 베이스 부분; 및
    상기 바깥쪽으로 만곡된 표면들 및 상기 안쪽으로 만곡된 표면들을 모두 구비하는 피크 부분을 구비하는 쿠션 구조체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    각각의 보이드 셀은 돔 형상의 피크 부분을 구비하는 쿠션 구조체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    각각의 보이드 셀의 베이스 부분의 전체 외각선은 직사각형이고,
    상기 바깥쪽으로 만곡된 표면들의 반지름들은, 상기 베이스 부분의 상기 직사각형의 전체 외각선의 길이의 절반 및 폭의 절반 보다 작은 쿠션 구조체.
  9. 안쪽으로 만곡된 표면들을 구비하는 베이스 부분; 및
    바깥쪽으로 만곡된 표면들과 안쪽으로 만곡된 표면들을 모두 구비하는 피크 부분 -상기 바깥쪽으로 만곡된 표면들은 보이드 셀의 전체 외부 표면의 실질적인 부분을 구성함- 을 포함하는 에너지 흡수 보이드 셀.
  10. 제 9 항에 있어서,
    둘레 길이는 상기 보이드 셀의 베이스 부분의 전체 외각선 길이를 실질적으로 초과하는 에너지 흡수 보이드 셀.
  11. 제 9 항에 있어서,
    바깥쪽으로 만곡된 표면의 깊이는 상기 보이드 셀의 베이스 부분의 전체 외각선으로부터 실질적으로 오목해지는 에너지 흡수 보이드 셀.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 보이드 셀은 대기로 개방되는 에너지 흡수 보이드 셀.
  13. 제 9 항에 있어서,
    보이드 셀의 각각의 피크 부분은 돔 형상의 피크 표면을 구비하는 에너지 흡수 보이드 셀.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 보이드 셀의 베이스 부분의 전체 외각선은 직사각형이고,
    상기 바깥쪽으로 만곡된 표면들의 반지름들은, 상기 베이스 부분의 상기 직사각형의 전체 외각선의 길이의 절반 및 폭의 절반 보다 작은 에너지 흡수 보이드 셀.
  15. 보이드 셀들의 제 1 어레이를 몰딩하는 단계 -각각의 보이드 셀은 바깥쪽으로 만곡된 표면들 및 안쪽으로 만곡된 표면들을 모두 구비하고, 상기 바깥쪽으로 만곡된 표면들은 각각의 보이드 셀의 전체 외부 표면 영역의 실질적인 부분을 구성함-;
    보이드 셀들의 제 2 어레이를 몰딩하는 단계 -각각의 보이드 셀은 바깥쪽으로 만곡된 표면들 및 안쪽으로 만곡된 표면들을 모두 구비하고, 상기 바깥쪽으로 만곡된 표면들은 각각의 보이드 셀의 전체 외부 표면 영역의 실질적인 부분을 구성함; 및
    보이드 셀들 중 상기 제 1 어레이의 보이드 셀들의 피크 부분들의 피크 표면들을, 보이드 셀들 중 상기 제 2 어레이의 보이드 셀들의 피크 부분들의 피크 표면들에 부착시키는 단계를 포함하는 셀 쿠션 시스템을 제조하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    둘레 길이는 각각의 몰딩된 보이드 셀의 베이스 부분의 전체 외각선 길이를 실질적으로 초과하는 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    바깥쪽으로 만곡된 표면 깊이는 각각의 몰딩된 보이드 셀의 베이스 부분의 전체 외각선으로부터 실질적으로 오목해지는 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    각각의 몰딩된 셀은 대기로 개방되는 방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    각각의 몰딩된 보이드 셀은,
    상기 안쪽으로 만곡된 표면들만을 구비하는 베이스 부분; 및
    상기 바깥쪽으로 만곡된 표면들 및 상기 안쪽으로 만곡된 표면들을 모두 구비하는 피크 부분을 구비하는 방법.
  20. 제 15 항에 있어서,
    몰딩된 보이드 셀의 각각의 피크 부분은 돔 형상의 피크 표면을 구비하는 방법.
  21. 제 15 항에 있어서,
    각각의 몰딩된 보이드 셀의 베이스 부분의 전체 외각선은 직사각형이고,
    상기 바깥쪽으로 만곡된 표면들의 반지름들은, 상기 베이스 부분의 상기 직사각형의 전체 외각선의 길이의 절반 및 폭의 절반 보다 작은 방법.
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