CN103260473B - 交叉蜂窝状缓冲器、其制造方法以及吸收动能的方法 - Google Patents

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Abstract

一种交叉蜂窝状缓冲系统（108），包括空隙单元（110、116）的阵列，其从两个粘合层（112、114）中的每个粘合层突伸出且在这两个粘合层之间交叉。每个空隙单元的顶点（118）附接至相对的粘合层，形成交叉蜂窝状缓冲系统。该交叉蜂窝状缓冲系统能用来吸收并分配入射在交叉蜂窝状缓冲系统上的动能源（例如，冲击或爆炸（122）），以使得通过交叉蜂窝状缓冲系统传递的力的量足够低，以使其不会导致人员的损伤，或导致交叉蜂窝状缓冲系统附近的人员（102、104）或设备的损坏。

Description

交叉蜂窝状缓冲器、其制造方法以及吸收动能的方法
相关申请的交叉参考
本申请要求2010年12月10日提交的名为“交叉蜂窝状缓冲器”的美国临时专利申请61/421,713的优先权，该专利申请所有公开或教导的内容特别结合于此以供参考。
技术领域
本发明通常涉及缓冲和能量吸收系统及方法。
背景技术
在包括人体的舒适和冲击保护的很多应用中使用缓冲系统。将缓冲系统放在身体的一部分附近(在一些实现方式中，在身体和缓冲系统之间具有一层或多层材料)，并在身体和一个或多个撞击身体的物体之间提供隔离物。例如，蜂窝状地毯包含多个充满空气的空隙，其缓冲身体受到的硬地面的冲击。类似地，椅子、手套、护膝、头盔等也可包括缓冲系统，其在身体的一部分与一个或多个撞击身体该部分的物体之间提供隔离物。
多种结构可用于缓冲系统。例如，闭孔气室阵列通常构成各种冲击保护填料(例如，衬垫和头盔)。其他实例包括开室或闭孔蜂窝状和弹性蜂窝结构。这些结构可能随着时间而损毁，并且，在结构的整个变形范围上通常缺乏可控的弹簧振频(springrate，弹簧比率)。
发明内容
这里描述和要求保护的实现方式通过提供一种交叉蜂窝状缓冲系统来解决上述问题，该系统包括第一弹性材料片和第二弹性材料片，第一弹性材料片包括第一粘合层和从第一粘合层突伸出的第一阵列空隙单元，第二弹性材料片包括第二粘合层和从第二粘合层突伸出的第二阵列空隙单元，其中，将空隙单元构造为，在负载下单一地坍缩，其中，第一阵列中的每个空隙单元的顶点与第二粘合层接触，第二阵列中的每个空隙单元的顶点与第一粘合层接触，并且，其中，第一阵列中的至少一个空隙单元附接至第二粘合层，并且第二阵列中的至少一个空隙单元附接至第一粘合层。
这里描述和要求保护的其他实现方式通过提供一种吸收动能的方法来解决上述问题，该方法包括，使包括第一粘合层和从第一粘合层突伸出的第一阵列空隙单元的第一弹性材料片单一地坍缩，以及使从第二弹性材料片的第二粘合层突伸出的第二阵列空隙单元单一地坍缩但不使第二粘合层坍缩，其中，第一阵列中的每个空隙单元的顶点与第二粘合层接触，并且第二阵列中的每个空隙单元的顶点与第一粘合层接触，并且其中，第一阵列中的至少一个空隙单元附接至第二粘合层，并且第二阵列中的至少一个空隙单元附接至第一粘合层。
这里描述和要求保护的其他实现方式通过提供交叉蜂窝状缓冲系统的一种制造方法来解决上述问题，该制造方法包括，将第一弹性材料片模制成第一粘合层，具有从第一粘合层突伸出的第一阵列空隙单元；将第二弹性材料片模制成第二粘合层，具有从第二粘合层突伸出的第二阵列空隙单元；将第三弹性材料片模制成第三粘合层，具有从第三粘合层伸出的第三阵列空隙单元；将第四弹性材料片模制成第四粘合层，具有从第四粘合层伸出的第四阵列空隙单元；以及将第一阵列中的空隙单元的顶点熔接(weld，结合)至第二粘合层、第三粘合层、以及第四阵列中的空隙单元的顶点。
这里也描述并列举了其他实现方式。
附图说明
图1示出了站在表面上的两个使用者，该表面包含一个实例交叉蜂窝状缓冲系统。
图2示出了一个实例交叉蜂窝状缓冲系统的立体图。
图3示出了一个实例交叉蜂窝状缓冲系统的正视图。
图4示出了一个实例2层交叉蜂窝状缓冲系统的正视图。
图5示出了一个实例交叉蜂窝状缓冲系统的平面图。
图6示出了处于未负载状态中的一个实例交叉蜂窝状缓冲系统的正视图。
图7示出了在第一负载范围内受到负载的一个实例交叉蜂窝状缓冲系统的正视图。
图8示出了在第二负载范围内受到负载的一个实例交叉蜂窝状缓冲系统的正视图。
图9示出了在第三负载范围内受到负载的一个实例交叉蜂窝状缓冲系统的正视图。
图10示出了在第四负载范围内受到负载的一个实例交叉蜂窝状缓冲系统的正视图。
图11示出了一个具有四个负载范围的实例力-位移图，每个负载范围具有唯一的弹簧振频特性。
图12示出了第一实例力-时间图，将交叉蜂窝状缓冲系统的冲击性能与相对空隙蜂窝状缓冲系统的冲击性能进行比较。
图13示出了第二实例力-时间图，将两个交叉蜂窝状缓冲系统的冲击性能与相对空隙蜂窝状缓冲系统的冲击性能进行比较。
图14示出了第三实例力-时间图，将交叉蜂窝状缓冲系统的冲击性能与相对空隙蜂窝状缓冲系统的冲击性能进行比较。
图15A示出了交叉蜂窝状缓冲系统中的一个实例未压缩单元。
图15B示出了在第一负载范围中压缩的交叉蜂窝状缓冲系统中的一个实例单元。
图15C示出了在第二负载范围中压缩的交叉蜂窝状缓冲系统中的一个实例单元。
图15D示出了在第三负载范围中压缩的交叉蜂窝状缓冲系统中的一个实例单元。
图15E示出了在第四负载范围中压缩的交叉蜂窝状缓冲系统中的一个实例单元。
图16示出了使用交叉蜂窝状缓冲系统的实例操作。
图17示出了一个用于制造2层交叉蜂窝状缓冲系统的实例热成型制造工艺。
图18示出了制造交叉蜂窝状缓冲系统的实例操作。
具体实施方式
图1示出了站在地板106上的两个使用者102、104，地板106包含一个实例交叉蜂窝状缓冲系统108。地板106是例如车辆、建筑物或其他结构的牵引或站立表面。缓冲系统108附接至地板106的底表面。在一些实现方式中，缓冲系统108的顶部粘合层112可能用作地板106。在其他实现方式中，在地板106的下方使用缓冲系统108。保护层或负载分配层120位于缓冲系统108的下方，附接至缓冲系统108的底部粘合层114。在一个实现方式中，保护层120是保护使用者102、104不受到进入的抛射体的侵害的铠装部。在其他实现方式中，保护层120仅是另一层地板。在一些实现方式中，不包括保护层120。
缓冲系统108包括空隙单元(例如，空隙单元110、116)或支撑单元，其布置于由顶部粘合层112和底部粘合层114粘合的矩阵中。这些单元面向上和面向下地交替。在一个实现方式中，每个面向上的单元(例如单元116)由面向下的单元包围，并且，每个面向下的单元(例如单元110)由面向上的单元包围。空隙单元是空心室，其与压缩弹簧相似，其抵抗由于压缩力而产生的偏转。在一个实现方式中，每个面向上的单元均为顶部粘合层112的凸起，每个面向下的单元均为底部粘合层114的凸起。将面向上的单元的每个顶点(例如顶点118)附接至底部粘合层114。类似地，将面向下的单元的每个顶点附接至顶部粘合层112。粘合层112、114将空隙单元连接在一起，形成交叉蜂窝状缓冲系统108。
在爆炸(例如爆炸122)或其他大的动能推动(例如物理冲击)的情况中，保护层120可能如所示出的那样变弯曲，或者，也可能穿孔或破裂。保护层120的向上偏转由缓冲系统108吸收。在各种状态中爆炸122附近的单元被压缩，以确保最小能量通过地板106传递至使用者102、104。在具有特别大的爆炸或冲击的实现方式中，地板106可能在一定程度上受到影响，但是比保护层120受到的程度小。最后结果是，保护层的向上运动和爆炸122产生的能量的大部分主要由缓冲系统108吸收，并且，减小或防止了对使用者102、104的伤害，因为地板106相对来说不受影响。
在另一应用中，可使用缓冲系统108来改变进入的抛射体的路径。改变尖头抛射体(例如子弹)的路径，可减小抛射体穿透表面的效力。例如，如果子弹穿透保护层120并继续进入缓冲系统108，那么，当子弹通过缓冲系统108时，缓冲系统108可能不会明显地减小子弹的动能。然而，缓冲系统108中的不同结构(例如空隙单元)可导致子弹转动或开始翻滚。结果，减小子弹穿透地板106时的效力，并且，更好地保护使用者102、104。
图2示出了一个实例交叉蜂窝状缓冲系统208的立体图。缓冲系统208包括布置于由顶部粘合层212和底部粘合层214粘合的矩阵中的空隙单元(例如空隙单元210)。这些单元面向上和向下地交替。在一个实现方式中，从缓冲系统208面板的边缘向内的每个面向上的单元(例如单元216)在所有四侧上均由面向下的单元包围，并且相似地，从缓冲系统208面板的边缘向内的每个面向下的单元在所有四侧上均由面向上的单元包围。系统面板的边缘上的空隙单元(例如单元210)在少于四侧上由面向上的单元包围(例如，单元210在三侧上被包围)。空隙单元的交叉可能帮助缓冲系统208抵抗不均匀的负载，至少当与包含能量吸收几何形状的其他材料相比时是这样。更特别地，至少部分地由于空隙单元的交叉的存在，沿着顶部粘合层和底部粘合层212、214的剪切力可能不会明显地影响缓冲系统208的能量吸收能力。
空隙单元是与压缩弹簧相似的抵抗由于压缩力而产生的偏转的空心室。可基于缓冲系统208的目标应用，来构造空隙单元的矩阵的力-偏转轮廓或弹簧振频轮廓(即，每单位压缩位移所需的压缩力)。此外，空隙单元的弹簧振频和整个缓冲系统212的厚度一起，可对可能施加至缓冲系统212的预期范围的动能提供所需的能量吸收。
至少每个空隙单元的材料、壁厚、尺寸、间隔和形状的选择，限定每个空隙单元可施加的阻力。用于空隙单元的材料在预期负载条件下通常是可弹性变形的，并将在不破裂的情况下承受许多变形。实例材料包括工程级塑料弹性体(例如，热塑性聚氨酯，Dow以及Lubrzol)、苯乙烯共聚物、茂金属、热塑性聚酯弹性体(例如，DupontTM )、乙烯-醋酸乙烯酯、热塑性硫化橡胶和橡胶。此外，每个空隙单元的壁厚的范围可从0.005到0.1英寸。在一些实现方式中，每个空隙单元的壁厚在空隙单元的高度上变化(例如，每个空隙单元可能在底部较薄，而在顶部上较厚)。此现象可能是制造工艺的副产物，或者，可能有意地将其设计在制造工艺中。进一步，每个空隙单元的尺寸在直径和高度上可从0.2到3英寸改变。
进一步，空隙单元可为能够具有空心内部体积的立方体的、锥体形的、半球形的、半椭圆形的、圆锥形的、截锥形的，或任何其他形状。更进一步，空隙单元可能以柱或锥形柱为特征。更进一步，空隙单元可能彼此隔开各种距离。例如，更紧密间隔的空隙单元的矩阵将可能导致比更宽松间隔的空隙单元的矩阵更大的能量吸收值。空隙单元之间的一个实例间隔范围是几乎零(或接近)到3英寸或更大。此外，空隙单元的上述特征在整个缓冲系统208中可能不是均匀的。例如，附接至顶部粘合层的每个空隙单元的特征可能与附接至底部粘合层的每个空隙单元的特征不同。将空隙单元的特征(不管其在缓冲系统上是否均匀)设计为，产生所需的弹簧振频轮廓(例如，见图11)。上述尺寸仅是实例；缓冲系统208可能利用设定范围之外的尺寸。
在一个实现方式中，每个面向上的单元均为顶部粘合层212的凸起，每个面向下的单元均为底部粘合层214的凸起。将面向上的单元的每个顶点附接至底部粘合层214。类似地，将面向下的单元的每个顶点(例如顶点218)附接至顶部粘合层212。粘合层212、214将空隙单元连接在一起，形成交叉蜂窝状缓冲系统208。在其他实现方式中，面向上和面向下的单元不是顶部和底部粘合层212、214的凸起。相反，面向上和面向下的单元仅附接至顶部和底部粘合层212、214。可使用与空隙单元相同的可能材料构造顶部和底部粘合层212、214，并且，在一个实现方式中，与每个空隙单元毗邻。一个或多个接合肋(未示出)可附接至空隙单元的外部，竖直地延伸至顶部和/或底部粘合层212、214。这些肋部可对空隙单元增加额外的硬度。
例如，用环境空气、蜂窝状，或除了空气以外的流体填充空隙单元。可能用蜂窝状或某些流体对缓冲系统208增加隔离或额外的防变形性。在真空环境中，空隙单元可不被填充。通过不依赖于气压来防止偏转，空隙单元可达到可控的弹簧振频，其并非必须是线性的(例如，和传统的卷簧一样)，或是指数增加的(例如，和具有非弹性壁的封闭气室一样)。可迫使空气和/或水通过面向上和面向下的单元之间的空隙，以便于清洗缓冲系统208的部件的基本上所有表面。此外，可用抗微生物的物质处理缓冲系统208的这些表面，或者，缓冲系统208的材料本身可以是抗微生物的。
可使用多种制造工艺(例如，吹塑成型、成型挤出、注射成型、反应注射成型(RIM)、真空成型、层压，等等)制造缓冲系统208。在一个实现方式中，以两个半部制造缓冲系统208制造。第一半部包括顶部粘合层212，具有从那里突伸出的空隙单元。第二半包括底部粘合层214，也具有从那里突伸出的空隙单元。然后，将两个半部放在彼此附近，使来自顶部粘合层212的空隙单元朝着底部粘合层214突伸出，反之亦然。来自顶部粘合层212的空隙单元与来自底部粘合层214的空隙单元交替。然后，将顶部粘合层212中的每个空隙单元的顶点或顶部(例如顶点218)层压或胶粘至底部粘合层214，反之亦然。在一个实现方式中，不需要将顶部粘合层212和底部粘合层214精确地对准，因为，当将它们定位在一起以进行熔接或胶粘处理时，交叉的空隙单元自然地在彼此之间找到位置。结果，可降低制造成本。此外，顶部粘合层212和底部粘合层214之间的多个焊点在层212、214之间形成非常牢固的粘结。在另一实现方式中，将缓冲系统208制造成一体件，而不是如上所述的两个部件。此外，根据本公开技术的缓冲系统可能包括两个或多个交叉空隙单元的矩阵(即，两个或多个缓冲系统208)，其一个堆叠在另一个的顶部上。
图3示出了一个实例交叉蜂窝状缓冲系统308的正视图。缓冲系统308包括空隙单元(例如空隙单元310)，其布置在由顶部粘合层312和底部粘合层314粘合的矩阵中。这些单元面向上和面向下地交替。在一个实现方式中，每个面向上的单元(例如单元316)均由面向下的单元包围，并且每个面向下的单元(例如单元310)均由面向上的单元包围。空隙单元是空心室，与压缩弹簧相似,其抵抗由于压缩力而产生的偏转。可基于缓冲系统308的目标应用，构造空隙单元的矩阵的力-偏转轮廓。
每个面向上的单元均为顶部粘合层312的凸起，且每个面向下的单元均为底部粘合层314的凸起。面向上的单元的每个顶点(例如顶点318)附接至底部粘合层314。类似地，面向下的单元的每个顶点附接至顶部粘合层312。粘合层312、314将空隙单元连接在一起，形成交叉蜂窝状缓冲系统308。在其他实现方式中，面向上和面向下的单元不是顶部和底部粘合层312、314的凸起。相反，面向上和面向下的单元仅附接至顶部和底部粘合层312、314。可将一个或多个接合肋324附接至空隙单元的外部，竖直地延伸至顶部和/或底部粘合层312、314。这些肋部可对空隙单元增加额外的硬度。
图4示出了一个实例2层交叉蜂窝状缓冲系统408的正视图。缓冲系统408包括两层411、415空隙单元(例如空隙单元416)411、415。每层411、415布置在由两个粘合层粘合的矩阵中。顶层411布置在由顶部粘合层412和中间粘合层413粘合的矩阵中。底层415布置在由中间粘合层413和底部粘合层414粘合的矩阵中。
每层411、415中的单元面向上和面向下地交替。在一个实现方式中，每个面向上的单元(例如单元416)除了位于缓冲系统408的边缘或转角上的单元以外在四侧上均由面向下的单元包围；每个面向下的单元(例如单元40)除了位于缓冲系统408的边缘或转角上的单元以外在四侧上均由面向上的单元包围。此外，顶层411的每个顶点(例如顶点418)可与底层415的每个顶点对准。类似地，顶层411中的每个空隙单元的每个空心室可与底层415中的每个空隙单元的每个空心室对准。空隙单元与压缩弹簧相似，是用于抵抗由于压缩力而产生的偏转的空心室。可基于缓冲系统408的目标应用，来构造空隙单元的矩阵的力-偏转轮廓。
面向上的单元是中间粘合层413或顶部粘合层412的凸起。类似地，面向下的单元是中间粘合层413或底部粘合层414的凸起。面向上的单元的顶点附接至中间粘合层413或底部粘合层414。类似地，面向下的单元的顶点附接至中间粘合层413或顶部粘合层412。在一些实现方式中，中间粘合层413包括两个子层，一个子层与顶层411相连，一个子层与底层415相连。粘合层412、413、414将空隙单元连接在一起，形成交叉蜂窝状缓冲系统408。在其他实现方式中，面向上和面向下的单元不是粘合层412、413、414的凸起。相反，面向上和面向下的单元仅附接至粘合层412、413、414。
图5示出了一个实例交叉蜂窝状缓冲系统508的平面图。缓冲系统508包括空隙单元(例如空隙单元416)，其布置在由顶部粘合层412和底部粘合层(未示出)粘合的矩阵中。这些单元面向上和面向下地交替。在一个实现方式中，每个面向上的单元(例如单元516)由面向下的单元包围，每个面向下的单元(未示出)由面向上的单元包围。空隙单元是空心室，其与压缩弹簧相似，抵抗由于压缩力而产生的偏转。可基于缓冲系统508的目标应用，构造空隙单元的矩阵的力-偏转轮廓。
每个面向上的单元是顶部粘合层512的凸起，每个面向下的单元是底部粘合层的凸起。面向上的单元的每个顶点附接至底部粘合层。类似地，面向下的单元的每个顶点附接至顶部粘合层512(例如，参看附接点或区域526)。粘合层将空隙单元连接在一起，形成交叉蜂窝状缓冲系统508。在其他实现方式中，面向上和面向下的单元不是顶部和底部粘合层的凸起。相反，面向上和面向下的单元仅附接至顶部和底部粘合层。
在一些实现方式中，粘合层(例如粘合层512)上的附接点和相同粘合层上的开室的中心之间的距离是等距的(即，距离A＝B＝C＝D)。这在缓冲系统508中的空隙单元之间产生相等的间隔。这可能适用于一个或两个粘合层。此外，此相等间隔在粘合层的表面积上提供了空隙单元的矩阵的一致的力-偏转轮廓。
图6示出了处于未负载状态中的一个实例交叉蜂窝状缓冲系统608的正视图。缓冲系统608包括空隙单元(例如空隙单元610)，其布置在由顶部粘合层612和底部粘合层614粘合的矩阵中。这些单元面向上和面向下地交替。面向上的单元的每个顶点附接至底部粘合层614。类似地，面向下的单元的每个顶点(例如顶点618)附接至顶部粘合层612。粘合层612，614将空隙单元连接在一起，形成交叉蜂窝状缓冲系统608。
将缓冲系统608放在测试设备628中，所述测试设备被构造为，模拟可能放置在缓冲系统608上的多种负载。缓冲系统608未处在由测试设备628施加的负载下。结果，顶部粘合层612和底部粘合层614可能不是完全平的，并且，空隙单元仍不接合，以提供对缓冲系统608的压缩的阻力。此外，当缓冲系统608不处在负载下时，在从相对的粘合层突伸出的空隙单元附接至顶部粘合层612和/或底部粘合层614的地方，在顶部粘合层612和/或底部粘合层614中可能存在凹陷(未示出)。可能有意地将不处在负载下的缓冲系统608的上述特征设计在缓冲系统608中，或者，这些特征可能是制造工艺的人为结果。此外，这些特征的大小可能改变。
图7示出了在第一负载范围内受到负载的一个实例交叉蜂窝状缓冲系统708的正视图。缓冲系统708包括空隙单元(例如空隙单元710)，其布置在由顶部粘合层712和底部粘合层714粘合的矩阵中。这些单元面向上和面向下地交替。面向上的单元的每个顶点附接至底部粘合层714。类似地，面向下的单元的每个顶点(例如顶点718)附接至顶部粘合层712。粘合层71、714将空隙单元连接在一起，形成交叉蜂窝状缓冲系统708。
将缓冲系统708放在测试设备728中，所述测试设备被构造为模拟可能放置在缓冲系统708上的多种负载。如相对的箭头所示，通过测试设备728将第一负载范围(见图11，区域1)内的分配负载施加至缓冲系统708。结果，顶部粘合层712和底部粘合层714变平，并且，任何凹陷均变平。此外，空隙单元接合，并以相对微小的变形抵抗第一负载范围内的负载。
图8示出了在第二负载范围内受到负载的一个实例交叉蜂窝状缓冲系统808的正视图。缓冲系统808包括空隙单元(例如空隙单元810)，其布置在由顶部粘合层812和底部粘合层814粘合的矩阵中。这些单元面向上和面向下地交替。每个面向上的单元附接至底部粘合层814。类似地，每个面向下的单元附接至顶部粘合层812。粘合层812、814将空隙单元连接在一起，形成交叉蜂窝状缓冲系统808。
将缓冲系统808放在测试设备828中，所述测试设备被构造为，模拟可能放置在缓冲系统808上的多种负载。用测试设备828将第二负载范围(见图11，区域2)内的分配负载施加至缓冲系统808。结果，每个空隙单元的顶点(例如图7的顶点718)变平，并且每个空隙单元的侧壁竖直地重新定向。在其他实现方式中，不使侧壁竖直地重新定向。然而，空隙单元接合，通过每个空隙单元的顶点的平坦化抵抗第二负载范围内的负载，但是，每个空隙单元的侧壁基本上不会弯曲。每个空隙单元的变形的结果是，顶部粘合层812和/或底部粘合层814可能也开始弯曲。
图9示出了在第三负载范围内受到负载的一个实例交叉蜂窝状缓冲系统908的正视图。缓冲系统908包括空隙单元(例如空隙单元910)，其布置在由顶部粘合层912和底部粘合层914粘合的矩阵中。这些单元面向上和面向下地交替。每个面向上的单元附接至底部粘合层914。类似地，每个面向下的单元附接至顶部粘合层912。粘合层912、914将空隙单元连接在一起，形成交叉蜂窝状缓冲系统908。
将缓冲系统908放在测试设备928中，所述测试设备被构造为，模拟可能放置在缓冲系统908上的多种负载。用测试设备928将第三负载范围(见图11，区域3)内的分配负载施加至缓冲系统908。结果，与图8所示的每个空隙单元的侧壁相比，每个空隙单元的侧壁是基本上弯曲的。此外，空隙单元隔开得足够远，使得弯曲的侧壁彼此不接触。在其他实现方式中，可能使空隙单元的间隔更近，并且，在某些负载条件下压在彼此之上。如果弯曲的侧壁在压缩过程中彼此接触，那么每单位偏转所需的力通常增加。每个空隙单元的变形的结果是，顶部粘合层912和/或底部粘合层914也可能是弯曲的。
图10示出了在第四负载范围内受到负载的一个实例交叉蜂窝状缓冲系统的正视图。缓冲系统1008包括空隙单元(不再能单独看到)，其布置在由顶部粘合层1012和底部粘合层1014粘合的矩阵中。这些单元面向上和面向下地交替。每个面向上的单元附接至底部粘合层1014。类似地，每个面向下的单元附接至顶部粘合层1012。粘合层1012、1014将空隙单元连接在一起，形成交叉蜂窝状缓冲系统1008。
将缓冲系统1008放在测试设备1028中，所述测试设备被构造为，模拟可能放置在缓冲系统1008上的多种负载。用测试设备1028将第四负载范围(见图11，区域4)内的分配负载施加至缓冲系统1008。结果，每个空隙单元被完全压缩。缓冲系统1008的任何进一步变形均需要大量增加负载。在一个实现方式中，第四负载范围叫做压实。
图11示出了具有四个负载范围(1，2，3，和4)的力-位移图1100，每个负载范围均具有唯一的弹簧振频特性。在图1100的竖直轴线上，画出与交叉蜂窝状缓冲系统的顶部粘合层及底部粘合层基本上垂直地施加的力。在图1100的水平轴线上，画出缓冲系统的位移(或压缩距离)。弹簧振频指的是，施加至缓冲系统的力(或负载)与缓冲系统的压缩位移之间的比值。力-位移图1100仅是本公开技术的一个实例。这里讨论的缓冲系统的各种特征均可能改进，以产生对特定应用具有所需特性的力-位移图1100。
在第一负载区域中(在图1100上用椭圆形1示出)，需要相对小的力(即，0至25磅)来导致缓冲系统的从0至0.1英寸的变形。此范围表示，该负载使缓冲系统的顶部粘合层和底部粘合层变平并接合缓冲系统中的所有空隙单元。例如，此负载区域由图6(大约是0磅的负载和0英寸的位移)和图7(大约是25磅的负载和0.1英寸的位移)示出。
在第二负载区域中(在图1100上用椭圆形2示出)，每单位位移需要更大的力(即，25至175磅)来导致缓冲系统的从0.1至0.2英寸的变形。此范围表示，缓冲系统中的所有空隙单元接合，并且，每个空隙单元的顶点坍缩。此外，每个空隙单元的侧壁(当未坍缩时将通常稍微向内逐渐变细)开始偏转至通常垂直于负载的方向。在其他实现方式中，甚至在负载之下，每个空隙单元的侧壁也并非必须基本上偏转。例如，此负载区域由图8示出。
在第三负载区域中(在图1100上用椭圆形3示出)，每单位位移需要比区域2小的力但每单位位移需要比区域1大的力(即，175至300磅)来导致缓冲系统的从0.2至0.35英寸的变形。此范围表示，缓冲系统中空隙单元弯曲并坍缩。例如，此负载范围由图9示出。
在第四负载范围中(在图1100上用椭圆形4示出)，每单位位移需要指数增加的力(即，300至600磅)来导致缓冲系统的从0.35至0.4英寸的变形。此范围表示，缓冲系统的完全压缩和缓冲系统材料本身的压缩。在一个实现方式中，第四负载范围叫做压实。例如，此负载范围由图10示出。
力-位移图1100的一个特征是，压缩交叉蜂窝状缓冲系统所需的力在压缩位移的范围中增加。在这里，这叫做单调增加的力-偏转曲线。此外，具有单调增加的力-偏转曲线的交叉蜂窝状缓冲系统提供单调坍缩的空隙单元。
图12示出了第一实例力-时间图1200，该图将交叉蜂窝状缓冲系统的冲击性能与相对空隙蜂窝状缓冲系统的冲击性能进行比较。图1200示出了，通过以5米每秒(m/s)的速度移动的2.355千克(kg)质量块，基本上垂直于各种缓冲系统的粘合层施加的实例冲击。在图1200的竖直y轴上示出了通过缓冲系统传递的力，单位是牛顿(N)，并在图1200的水平x轴上示出了冲击的持续时间，单位是毫秒(ms)。对于每个缓冲系统，该实例冲击发生大约10.5ms内。
实线1205示出了一个使用单层相对半椭圆形空隙的实例单层相对空隙缓冲系统，其中，每个半椭圆形空隙在其顶点处连接在一起，并且，用顶部和底部粘合层将半椭圆形空隙粘合在一起。在此实现方式中，该实例单层相对空隙缓冲系统的厚度是0.75英寸(in)。实线1205示出了该实例单层相对空隙缓冲系统吸收了所示实例缓冲系统的最小的力，具有12,724.73N的最大传递负载，集中在大约4.5ms和6ms之间。
虚线1210示出了一个使用两层相对半椭圆形空隙的实例双层相对空隙缓冲系统。在每层内，是在其顶点处连接在一起并用顶部和底部粘合层粘合在一起的半椭圆形空隙。然后，将这两层堆叠并连接在一起，以形成双层相对空隙缓冲系统。在此实现方式中，该实例双层相对空隙缓冲系统的厚度是0.75in(即，两层中每层的厚度都是0.375in)。虚线1210示出了该实例双层相对空隙缓冲系统吸收了比单层相对空隙缓冲系统更大的力，具有4,473.801N的最大传递负载，集中在大约3ms和6ms之间。
虚线1215示出了一个使用两层交叉半椭圆形空隙的实例双层交叉空隙缓冲系统。每层包括空隙单元，其布置在由顶部粘合层和底部粘合层(见图2，图3)粘合的矩阵中。这些单元面向上和面向下地交替。每个面向上的单元附接至底部粘合层。类似地，每个面向下的单元附接至顶部粘合层。粘合层将空隙单元连接在一起，形成缓冲系统层。然后，将这两层堆叠并连接在一起，以形成双层交叉空隙缓冲系统(例如见图4)。在此实现方式中，该实例双层交叉空隙缓冲系统的厚度是0.75in(即，每层的厚度都是0.375in)。虚线1215示出了该实例双层交叉空隙缓冲系统吸收了比单层相对空隙缓冲系统及双层相对空隙缓冲系统都更大的力，具有3，301.411N的最大传递负载，集中在大约3ms和6ms之间。
总而言之，用虚线1215示出的双层交叉空隙缓冲系统在吸收动能和减小由冲击导致的最大传递负载方面都特别有效。用虚线1215示出的双层交叉空隙缓冲系统仅是本公开技术的一个实例。这里讨论的缓冲系统的各种特征都可能改进，以产生对不同应用和预期负载条件具有所需特性的不同的力-时间图。
图13示出了第二实例力-时间图1300，将两个交叉蜂窝状缓冲系统的冲击性能与相对空隙蜂窝状缓冲系统的冲击性能进行比较。图1300上所示的缓冲系统用于头盔应用，尽管其也可用于其他应用。图1300示出了通过以4.27m/s的速度移动的5.355kg质量块基本上垂直于各种缓冲系统的粘合层施加的实例冲击。在图1300的竖直y轴上示出了通过缓冲系统传递的力，并在图1300的水平x轴上示出了冲击的持续时间。对于每个缓冲系统，该实例冲击发生在大约4.5ms内，并且每个缓冲系统具有相似的厚度(例如，0.5-1.0in)。
线1305示出了没有缓冲系统的实例头盔。该没有缓冲系统的实例头盔传递最大传递负载为32,000.29N的最大量的力，集中在大约0ms和1.75ms之间。
线1310示出了使用单层相对半椭圆形空隙的实例单层相对空隙头盔缓冲系统，其中，每个半椭圆形空隙在其顶点处连接在一起，并用顶部和底部粘合层将半椭圆形空隙粘合在一起。线1310示出了该实例单层相对空隙头盔缓冲系统吸收了明显比没有缓冲系统的实例头盔更大的力，其具有22,070.06N的最大传递负载，集中在大约0ms和2.5ms之间。
线1315示出了利用布置在由顶部粘合层和底部粘合层(例如，见图2，图3)粘合的矩阵中的空隙单元的实例单层交叉空隙头盔缓冲系统。这些单元面向上和面向下地交替。每个面向上的单元附接至底部粘合层。类似地，每个面向下的单元附接至顶部粘合层。粘合层将空隙单元连接在一起，形成单层交叉空隙头盔缓冲系统。线1315示出了该实例单层交叉空隙头盔缓冲系统吸收了与单层相对空隙头盔缓冲系统相似的量的力，具有22205.24N的最大传递负载，集中在大约0ms和2.5ms之间。
线1320示出了使用两层交叉半椭圆形空隙的实例双层交叉空隙头盔缓冲系统。每层包括空隙单元，其布置在由顶部粘合层和底部粘合层(例如，见图2，图3)粘合的矩阵中。这些单元面向上和面向下地交替。每个面向上的单元附接至底部粘合层。类似地，每个面向下的单元附接至顶部粘合层。粘合层将空隙单元连接在一起，形成缓冲系统层。然后，将这两层堆叠并连接在一起，以形成双层交叉空隙头盔缓冲系统(例如，见图4)。线1320示出了该实例双层交叉空隙头盔缓冲系统吸收了比线1310所示的单层相对空隙头盔缓冲系统以及线1315所示的单层交叉空隙头盔缓冲系统更大的力。该实例双层交叉空隙头盔缓冲系统具有11,240.39N的最大传递负载，集中在大约0ms和3ms之间。
总而言之，用线1320示出的双层交叉头盔空隙缓冲系统在吸收动能和减小由冲击导致的最大传递负载方面特别有效。在头盔应用中，这可减小对佩戴这样装配的头盔的人出现脑震荡损伤。用线1320示出的双层交叉头盔空隙缓冲系统仅是本公开技术的一个实例。这里讨论的缓冲系统的各种特征均可被改进，以产生对不同应用和预期负载条件具有所需特性的不同的力-时间图。
图14示出了第三实例力-时间图1400，将交叉蜂窝状缓冲系统的冲击性能与相对空隙蜂窝状缓冲系统的冲击性能进行比较。图1400示出了通过以7.0m/s的速度移动的2.355kg质量块基本上垂直于缓冲系统的粘合层施加的实例冲击。在图1400的竖直y轴上示出了通过缓冲系统传递的力，并在图1400的水平x轴上示出了冲击的持续时间。对于每个缓冲系统，该实例冲击出现在大约0.5ms和3.0ms之间。
线1405示出了一个使用单层相对半椭圆形空隙的实例相对空隙缓冲系统，其中，每个半椭圆形空隙在其顶点处连接在一起，并用顶部和底部粘合层将半椭圆形空隙粘合在一起。该相对空隙缓冲系统的厚度是大约0.75in。线1405示出了该实例相对空隙缓冲系统具有25,553.44N的最大传递负载，集中在大约1.75ms和3.0ms之间。
线1410示出了一个使用单层空隙单元的实例交叉空隙缓冲系统，该空隙单元布置在由顶部粘合层和底部粘合层(例如，见图2，图3)粘合的矩阵中。这些单元面向上和面向下地交替。每个面向上的单元附接至底部粘合层。类似地，每个面向下的单元附接至顶部粘合层。粘合层将空隙单元连接在一起，形成交叉空隙缓冲系统。该交叉空隙缓冲系统的厚度是大约0.325in。线1410示出了该实例交叉空隙缓冲系统传递了比相对空隙缓冲系统多大约6％的力，具有27,175.55N的最大传递负载，集中在大约1.75ms和3.0ms之间。
总而言之，用线1410示出的交叉空隙缓冲系统在吸收冲击力方面仅比相对空隙缓冲系统的效力小大约6％，但其使用的总材料厚度为相对空隙缓冲系统的大约50％。这使得交叉空隙缓冲系统在空间有限的区域中特别有效。用线1410示出的交叉空隙缓冲系统仅是本公开技术的一个实例。这里讨论的缓冲系统的各种特征均可被改进，以产生对不同应用和预期负载条件具有所需特性的不同的力-时间图。
图15A示出了交叉蜂窝状缓冲系统1500中的一个实例未压缩单元1510。单元1510是未压缩的，并具有四个不同的区域。区域A由顶部粘合层1512中的凹陷占据。可将该凹陷设计为缓冲系统1500的一部分，或是用来形成缓冲系统1500的制造工艺的人为结果。区域B由单元1510的圆顶或顶点部分占据。区域C由单元1510的侧壁占据，区域D由单元1510的底部占据。在一个实现方式中，图15A在0磅的负载和0英寸的位移下与图6和图11相应。
图15B示出了在第一负载范围中压缩的交叉蜂窝状缓冲系统1500中的一个实例单元1510。单元1510的压缩会去除凹陷和图15A中由凹陷占据的区域A。单元1510处于负载下，但是，基本上不偏离图15A中的其形状。结果，区域B、C和D相对于图15A相对不变。在一个实现方式中，图15B与图7和图11的负载区域1相应。
图15C示出了在第二负载范围中压缩的交叉蜂窝状缓冲系统1500中的一个实例单元1510。单元1510的进一步压缩改变了单元1510的形状。如果未完全坍缩，那么主要在图15A和图15B中示出了单元1510的圆顶或顶点部分。因此，区域B减小至接近零的竖直尺寸。此外，单元1510的底部被压缩，并且其尺寸减小。与图15A和图15B相比，区域C增大以围绕单元1510的大部分高度。在一个实现方式中，图15C与图8和图11的负载区域2相应。
图15D示出了在第三负载范围中压缩的交叉蜂窝状缓冲系统1500中的一个实例单元1510。单元1510的进一步压缩使单元1510的侧壁弯曲。当单元1510的侧壁进一步坍缩时，单元1510坍缩。在一个实现方式中，图15D与图9和图11的负载区域3相应。
图15E示出了在第四负载范围中压缩的交叉蜂窝状缓冲系统1500中的一个实例单元1510。单元1510的进一步压缩使侧壁完全弯曲，并使单元1510完全坍缩。单元1510的任何进一步压缩是由于用来构造单元的材料的压缩(在这里叫做压实)的原因。在一个实现方式中，图15E与图10和图11的负载区域4相应。
图16示出了使用交叉蜂窝状缓冲系统的实例操作1600。第一坍缩操作1605使通过底部粘合层互相连接的空隙单元的第一矩阵坍缩。第一坍缩操作1605可能由于底部粘合层附近的冲击或爆炸的结果而出现，所述冲击或爆炸对底部粘合层施加大量动能。空隙单元的第一矩阵的坍缩吸收了施加至底部粘合层的部分动能。第二坍缩操作1610使空隙单元的第二矩阵坍缩，该第二矩阵与空隙单元的第一矩阵交叉，并通过下-中部粘合层互相连接。空隙单元的第二矩阵的坍缩吸收了例如由冲击或爆炸导致的更多动能。
第三坍缩操作1615使通过上-中部粘合层互相连接的空隙单元的第三矩阵坍缩。第三坍缩操作1615可能由于来自于行进穿过坍缩的空隙单元的第一和第二矩阵到达空隙单元的第三矩阵的冲击或爆炸的能量的结果而出现。空隙单元的第三矩阵的坍缩吸收了例如由冲击或爆炸导致的更多动能。第四坍缩操作1620使空隙单元的第四矩阵坍缩，该第四矩阵与空隙单元的第三矩阵交叉，并且在不使顶部粘合层坍缩的情况下通过顶部粘合层互相连接。空隙单元的第一、第二、第三和第四矩阵，以及底部、下-中部、上-中部和顶部粘合层，共同形成交叉蜂窝状缓冲系统。空隙单元的第四矩阵的坍缩吸收了例如由冲击或爆炸导致的更多动能。
如果空隙单元的第一、第二、第三和第四矩阵的坍缩吸收了足够的能量，那么顶部粘合层不再坍缩。这保护了顶部粘合层附近的人员和/或设备。在其他实现方式中，顶部粘合层部分地坍缩，但是坍缩得比底部、下-中部和上-中部粘合层小，部分地保护了顶部粘合层附近的人员和/或设备。在一些实现方式中，仅用空隙单元的两个(而不是四个)矩阵来形成交叉蜂窝状缓冲系统。在其他实现方式中，用空隙单元的不止四个矩阵来形成交叉蜂窝状缓冲系统。
例如，交叉蜂窝状缓冲系统可吸收这样的爆炸，该爆炸使交叉蜂窝状缓冲系统的一侧上的一层铠装部偏转，但不会使交叉蜂窝状缓冲系统的相对侧上的地板层偏转。蜂窝状缓冲系统可用于吸收爆炸的能量，使得地板不会将能量传递至站在地板上的使用者。
图17示出了用于制造2层交叉蜂窝状缓冲系统1743的实例热成型制造工艺1700。从绕在辊子1734上的卷形物1732、1733中将两卷热塑性片料1730、1731供给到片料加热器1735，以将片料的温度升高至基本上其正常的成型温度。然后，使片料1730、1731前进至成型站1736，该成型站具有上模具1737和下模具1738。对模具1737、1738施加真空，以迫使上片材1731进入上模具1737，并迫使下片材1730进入下模具1738。还可在片材之间施加气压，以帮助迫使热塑性片料1730、1731牢固地进入模具1737、1738。从模具1737、1738去除具有半椭圆形凸起的热塑性成型片材1739、1740，并且，通过使半椭圆形凸起定向在彼此之间并将每个半椭圆形凸起的顶点熔接至相对的热塑性材料片材而将其连接在一起。产生的材料是第一层交叉蜂窝状缓冲件1741。
以与上面针对第一层交叉蜂窝状缓冲件1741讨论的相似的方法，制造第二层交叉蜂窝状缓冲件1742。在一些实现方式中，成型片材仅放在上述位置中而不进行熔接。通过下面讨论的附加熔接将成型片材保持在适当的位置中。然而，在此实现方式中，仅熔接第一层交叉蜂窝状缓冲件的与第二层交叉蜂窝状缓冲件相接触的半椭圆形凸起，反之亦然。
可同时用图17所示的附加设备制造第二层交叉蜂窝状缓冲件1742，或者，在第一层交叉蜂窝状缓冲件1741之后，用与第一层交叉蜂窝状缓冲件1741相同的设备顺序地制造第二层交叉蜂窝状缓冲件1742。此外，可使用一个模具来顺序地制造热塑性成型片材1739、1740，而不是使用所示出的两个模具1737、1738同时制造成型片材1739，1740的。在另一实现方式中，可能使用独立的热塑性片材，而不是使用所示出的连续的热塑性片料卷。在这个工艺中，片材从一个站移动至另一个站(例如，从加热站移动到模制站)。
第一层交叉蜂窝状缓冲件1741和第二层交叉蜂窝状缓冲件1742放在彼此附近，每个蜂窝状缓冲层1741、1742上的半椭圆形凸起的顶点对准。通过在半椭圆形凸起的顶点处(这是四层热塑性材料接触的地方)熔接，将蜂窝状缓冲层1741、1742连接在一起。产生的材料是2层交叉蜂窝状缓冲系统1743。在一些实现方式中，附加层的交叉蜂窝状缓冲件或其他材料可施加至交叉蜂窝状缓冲系统1743，以使系统1743具有不同的特征。
如上所述，每个蜂窝状缓冲层1741、1742和/或具有半椭圆形凸起的热塑性成型片材1739、1740均可由不同的热塑性材料构成。因此，对于特定应用，可调节交叉蜂窝状缓冲系统1743的特征。例如，层1741可能由更厚、更重的热塑性材料组成，而层1742可能由更薄、更轻的热塑性材料组成。类似地，片材1739可能由更厚、更重的热塑性材料组成，而片材1740可能由更薄、更轻的热塑性材料组成。具有不同材料的相应蜂窝状缓冲层1741、1742和/或成型片材1739、1740增加了设计者将不同的灵活度或阻力程度构造于系统1743的特定区域中的能力。通过在特定特性(例如，抗拉强度、材料厚度和延伸率)方面改变所使用的材料，并通过改变半椭圆形凸起的尺寸，可在系统1743中制造许多具有所需阻力和柔性的可一致地复制的区域，以满足特定需求。
图18示出了制造交叉蜂窝状缓冲系统的实例操作1800。加热操作1805将热塑性片料加热至成型温度。热塑性片料可能是连续的材料卷或独立的片材。模制操作1810将片料模制成具有空隙单元凸起的第一片和具有空隙单元凸起的第二片。模制操作1810可利用一个模具来顺序地形成第一片和第二片，或者，利用两个模具来同时形成第一片和第二片。空隙单元凸起可能具有许多形状(例如，半椭圆形)、尺寸和间隔。此外，模制操作1810可使用正压或负压中的一个或两者来帮助片材与模具保持一致。
布置操作1815将第一模制片材布置在第二模制片材附近，空隙单元定位在彼此之间，朝着相对的模制片材突伸出并与其接触(在这里叫做交错接合)。熔接操作1820将每个空隙单元的顶点熔接至相对的模制片材，以形成第一层交叉蜂窝状缓冲件。在一个实现方式中，通过以下操作来实现熔接操作1820：从上方放置热铁且从下方放置相应的热铁或其他结构，并从热铁提供足够的热能和压力，以便在与热铁接触的点处熔化模制片材并将其接合在一起。在一些实现方式中，熔接操作1820是任选的，因为熔接操作1835本身可能足以将模制片材连接在一起。
成型操作1825形成第二层交叉蜂窝状缓冲件。例如，可通过重复操作1805至1820，来实现成型操作1825。布置操作1830将第一缓冲层布置在第二缓冲层附近，每个第一和第二缓冲层上的空隙单元的顶点彼此对准。结果，四片热塑性材料在面向外的空隙单元的顶点处彼此相邻。熔接操作1835熔接空隙单元的顶点，四片热塑性材料在所述顶点处接触。熔接操作1835可如以上相对于熔接操作1820讨论的那样实现。结果，四片热塑性材料在焊点处熔化并且接合在一起，产生的结构是2层交叉蜂窝状缓冲系统。在一些实现方式中，可能对交叉蜂窝状缓冲系统增加附加的交叉蜂窝状缓冲层或其他材料的层，以达到交叉蜂窝状缓冲系统的所需特性。在一些实现方式中，该附加的层可能包括供使用者站在其上的地板，和/或保护使用者不受到由各种抛射体产生的冲击的铠装部。
以上说明、实例和数据提供了本发明的典型实施方式的结构和使用的完整描述。由于在不背离本发明的实质和范围的前提下可形成本发明的许多实施方式，所以本发明包含于下面所附的权利要求中。此外，在不背离所述权利要求的前提下，可能在另一实施方式中组合不同实施方式的结构特征。

Claims (24)

1.一种交叉蜂窝状缓冲系统，包括：
第一弹性材料片，包括第一粘合层和从所述第一粘合层突伸出的第一阵列空隙单元；以及
第二弹性材料片，包括第二粘合层和从所述第二粘合层突伸出的第二阵列空隙单元，其中，所述第一阵列空隙单元和所述第二阵列空隙单元构造为在负载下单一地坍缩，其中，所述第一阵列空隙单元中的每个空隙单元的顶点与所述第二粘合层接触，所述第二阵列空隙单元中的每个空隙单元的顶点与所述第一粘合层接触，并且其中，所述第一阵列空隙单元中的至少一个空隙单元附接至所述第二粘合层，且所述第二阵列空隙单元中的至少一个空隙单元附接至所述第一粘合层。
2.根据权利要求1所述的交叉蜂窝状缓冲系统，进一步包括：
第三弹性材料片，包括第三粘合层和从所述第三粘合层突伸出的第三阵列空隙单元；以及
第四弹性材料片，包括第四粘合层和从所述第四粘合层突伸出的第四阵列空隙单元，其中，所述第三阵列空隙单元中的每个空隙单元的顶点与所述第四粘合层接触且所述第四阵列空隙单元中的每个空隙单元的顶点与所述第三粘合层接触，并且其中，所述第三阵列空隙单元中的至少一个空隙单元附接至所述第四粘合层，所述第四阵列空隙单元中的至少一个空隙单元附接至所述第三粘合层，并且所述第二粘合层附接至所述第三粘合层。
3.根据权利要求2所述的交叉蜂窝状缓冲系统，其中，所述第一阵列空隙单元中的空隙单元与所述第四阵列空隙单元中的空隙单元对准，并且所述第二阵列空隙单元中的空隙单元与所述第三阵列空隙单元中的空隙单元对准。
4.根据权利要求3所述的交叉蜂窝状缓冲系统，其中，所述第一阵列空隙单元中的至少一个空隙单元的顶点、所述第二粘合层、所述第三粘合层，以及所述第四阵列空隙单元中的至少一个空隙单元的顶点附接在一起。
5.根据权利要求1所述的交叉蜂窝状缓冲系统，其中，所述第一阵列空隙单元和所述第二阵列空隙单元是半椭圆形的。
6.根据权利要求1所述的交叉蜂窝状缓冲系统，其中，所述第一阵列空隙单元中的每个空隙单元附接至所述第二粘合层，并且所述第二阵列空隙单元中的每个空隙单元附接至所述第一粘合层。
7.根据权利要求1所述的交叉蜂窝状缓冲系统，其中，所述第一阵列空隙单元中的至少一个空隙单元熔接至所述第二粘合层，并且所述第二阵列空隙单元中的至少一个空隙单元熔接至所述第一粘合层。
8.根据权利要求1所述的交叉蜂窝状缓冲系统，其中，所述第一阵列空隙单元中的空隙单元与所述第二阵列空隙单元中的空隙单元等距地隔开。
9.根据权利要求1所述的交叉蜂窝状缓冲系统，其中，所述第一阵列空隙单元和所述第二阵列空隙单元中的至少一个空隙单元的底部处的弹性材料比该空隙单元的顶点处的材料更薄。
10.根据权利要求1所述的交叉蜂窝状缓冲系统，其中，所述第一阵列空隙单元和所述第二阵列空隙单元中的每个空隙单元构造为与相邻空隙单元不接触地坍缩。
11.根据权利要求1所述的交叉蜂窝状缓冲系统，其中，所述第一粘合层和所述第二粘合层中的至少一个构造为与弯曲表面保持一致。
12.根据权利要求1所述的交叉蜂窝状缓冲系统，其中，所述第一阵列空隙单元构造为以与所述第二阵列空隙单元不同的比率坍缩。
13.根据权利要求1所述的交叉蜂窝状缓冲系统，其中，所述第一阵列空隙单元和所述第二阵列空隙单元构造为均一地坍缩。
14.根据权利要求1所述的交叉蜂窝状缓冲系统，其中，所述第一阵列空隙单元与所述第一粘合层毗邻并且所述第二阵列空隙单元与所述第二粘合层毗邻。
15.一种吸收动能的方法，包括：
使包括第一粘合层和从所述第一粘合层突伸出的第一阵列空隙单元的第一弹性材料片单一地坍缩；
使从第二弹性材料片的第二粘合层突伸出的第二阵列空隙单元单一地坍缩，而不会使所述第二粘合层坍缩，
其中，所述第一阵列空隙单元中的每个空隙单元的顶点与所述第二粘合层接触且所述第二阵列空隙单元中的每个空隙单元的顶点与所述第一粘合层接触，并且其中，所述第一阵列空隙单元中的至少一个空隙单元附接至所述第二粘合层且所述第二阵列空隙单元中的至少一个空隙单元附接至所述第一粘合层。
16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：
使包括第三粘合层和从所述第三粘合层突伸出的第三阵列空隙单元的第三弹性材料片单一地坍缩；以及
使包括第四粘合层和从所述第四粘合层突伸出的第四阵列空隙单元的第四弹性材料片单一地坍缩，其中，所述第三阵列空隙单元中的每个空隙单元的顶点与所述第四粘合层接触且所述第四阵列空隙单元中的每个空隙单元的顶点与所述第三粘合层接触，并且其中，所述第三阵列空隙单元中的至少一个空隙单元附接至所述第四粘合层，所述第四阵列空隙单元中的至少一个空隙单元附接至所述第三粘合层，且所述第二粘合层附接至所述第三粘合层。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第一阵列空隙单元与所述第一粘合层毗邻并且所述第二阵列空隙单元与所述第二粘合层毗邻。
18.一种制造交叉蜂窝状缓冲系统的方法，包括：
将第一弹性材料片模制成第一粘合层，其中第一阵列空隙单元从所述第一粘合层突伸；
将第二弹性材料片模制成第二粘合层，其中第二阵列空隙单元从所述第二粘合层突伸；
将第三弹性材料片模制成第三粘合层，其中第三阵列空隙单元从所述第三粘合层突伸；
将第四弹性材料片模制成第四粘合层，其中第四阵列空隙单元从所述第四粘合层突伸；以及
将所述第一阵列空隙单元中的空隙单元的顶点熔接至所述第二粘合层、所述第三粘合层，以及所述第四阵列空隙单元中的空隙单元的顶点。
19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括：
将所述第一阵列空隙单元中的空隙单元的顶点熔接至所述第二粘合层且将所述第二阵列空隙单元中的空隙单元的顶点熔接至所述第一粘合层；以及
将所述第三阵列空隙单元中的空隙单元的顶点熔接至所述第四粘合层且将所述第四阵列空隙单元中的空隙单元的顶点熔接至所述第三粘合层。
20.根据权利要求18所述的方法，进一步包括：
将所述第一阵列空隙单元中的每个空隙单元的顶点布置为与所述第二粘合层接触，并将所述第二阵列空隙单元中的每个空隙单元的顶点布置为与所述第一粘合层接触；以及
将所述第三阵列空隙单元中的每个空隙单元的顶点布置为与所述第四粘合层接触，并将所述第四阵列空隙单元中的每个空隙单元的顶点布置为与所述第三粘合层接触。
21.根据权利要求18所述的方法，进一步包括：
将所述第一阵列空隙单元中的空隙单元与所述第四阵列空隙单元中的空隙单元对准，并将所述第二阵列空隙单元中的空隙单元与所述第三阵列空隙单元中的空隙单元对准。
22.一种交叉蜂窝状缓冲系统，包括：
第一弹性材料片，包括第一粘合层和从所述第一粘合层突伸出的第一阵列半椭圆形空隙单元；以及
第二弹性材料片，包括第二粘合层和从所述第二粘合层突伸出的第二阵列半椭圆形空隙单元，其中，所述第一阵列半椭圆形空隙单元和所述第二阵列半椭圆形空隙单元在所述第一阵列半椭圆形空隙单元和所述第二阵列半椭圆形空隙单元中的每个空隙单元的底部处具有比所述第一阵列半椭圆形空隙单元和所述第二阵列半椭圆形空隙单元中的每个空隙单元的顶点处更薄的弹性材料，其中，所述第一阵列半椭圆形空隙单元和所述第二阵列半椭圆形空隙单元构造为在负载下单一地坍缩，其中，所述第一阵列半椭圆形空隙单元中的每个空隙单元的顶点与所述第二粘合层接触且所述第二阵列半椭圆形空隙单元中的每个空隙单元的顶点与所述第一粘合层接触，其中，所述第一阵列半椭圆形空隙单元中的至少一个空隙单元附接至所述第二粘合层且所述第二阵列半椭圆形空隙单元中的至少一个空隙单元附接至所述第一粘合层，并且其中，所述第一阵列半椭圆形空隙单元中的空隙单元与所述第二阵列半椭圆形空隙单元中的空隙单元等距地隔开。
23.根据权利要求22所述的交叉蜂窝状缓冲系统，进一步包括：
第三弹性材料片，包括第三粘合层和从所述第三粘合层突伸出的第三阵列半椭圆形空隙单元；以及
第四弹性材料片，包括第四粘合层和从所述第四粘合层突伸出的第四阵列半椭圆形空隙单元，其中，所述第三阵列半椭圆形空隙单元中的每个空隙单元的顶点与所述第四粘合层接触且所述第四阵列半椭圆形空隙单元中的每个空隙单元的顶点与所述第三粘合层接触，其中，所述第三阵列半椭圆形空隙单元中的至少一个空隙单元附接至所述第四粘合层，所述第四阵列半椭圆形空隙单元中的至少一个空隙单元附接至所述第三粘合层，并且所述第二粘合层附接至所述第三粘合层，并且其中，所述第一阵列半椭圆形空隙单元中的空隙单元与所述第二阵列半椭圆形空隙单元中的空隙单元等距地隔开。
24.根据权利要求22所述的交叉蜂窝状缓冲系统，其中，所述第一阵列半椭圆形空隙单元与所述第一粘合层毗邻并且所述第二阵列半椭圆形空隙单元与所述第二粘合层毗邻。
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