ES2560306T3

ES2560306T3 - Amortiguación celular intercalada

Info

Publication number: ES2560306T3
Application number: ES11846168.0T
Authority: ES
Inventors: Trevor Kanous; Peter Foley; Collin Metzer; Eric Sugano; Gerald Buchen; Mark Massman; Jon Neal
Original assignee: SKYDEX Technologies Inc
Current assignee: SKYDEX Technologies Inc
Priority date: 2010-12-10
Filing date: 2011-12-12
Publication date: 2016-02-18
Anticipated expiration: 2031-12-12
Also published as: EP2648574A4; SG10201509943UA; EP2648574B1; RU2013131791A; CN105736630B; ZA201304471B; CN105736630A; IL249760A0; IL249760B; US8915339B2; KR20130129996A; US20150075931A1; EP3020309B1; KR102089918B1; CN103260473B; WO2012079082A2; EP3020309A1; SG191088A1; US10197125B2; US20170184172A1

Abstract

Sistema de amortiguación celular intercalada (108), que comprende: una primera lámina de material elástico que incluye una primera capa de unión (112) y una primera matriz de celdas vacías (116) que sobresalen de la primera capa de unión (112), y una segunda lámina de material elástico, que incluye una segunda capa de unión (114) y una segunda matriz de celdas vacías (110), que sobresalen de la segunda capa de unión (114), estando las celdas vacías (110, 116) configuradas para hundirse de manera monótona bajo una carga que aumenta de manera monótona, entrando un pico de cada celda vacía (116) en la primera matriz en contacto con la segunda capa de unión (114) y entrando un pico de cada celda vacía (110) en la segunda matriz en contacto con la primera capa de unión (112) y estando por lo menos una celda vacía (116) en la primera matriz unida a la segunda capa de unión (114) y estando por lo menos una celda vacía (110) en la segunda matriz unida a la primera capa de unión (112).

Description

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DESCRIPCION

Amortiguacion celular intercalada.

Campo tecnico

La presente invencion se refiere, en general, a unos sistemas y procedimientos de amortiguacion y absorcion de energfa.

Antecedentes

Los sistemas de amortiguacion se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones que incluyen la comodidad y la proteccion frente a impactos del cuerpo humano. Un sistema de amortiguacion se coloca adyacente a una parte del cuerpo (con una o mas capas de material entre el cuerpo y el sistema de amortiguacion, en algunas implementaciones) y proporciona una barrera entre el cuerpo y uno o mas objetos que chocan contra el cuerpo. Por ejemplo, una esterilla de espuma contiene multiples huecos llenos de aire que amortiguan el cuerpo con respecto a una superficie de suelo dura. De manera similar, sillas, guantes, rodilleras, cascos, etc. pueden incluir un sistema de amortiguacion que proporciona una barrera entre una parte del cuerpo y uno o mas objetos que chocan contra esta parte del cuerpo.

Se utilizan una variedad de estructuras para sistemas de amortiguacion. Una estructura de amortiguacion de este tipo se da a conocer por ejemplo en el documento US n° 5.030.501 A1. En otro ejemplo, una matriz de camaras de aire de celda cerrada constituye a menudo un acolchado de proteccion frente a diversos impactos (por ejemplo, almohadillas y cascos). Ejemplos adicionales incluyen estructuras en panal de abeja elastomericas y de espuma de celda abierta o cerrada. Estas estructuras pueden romperse con el paso del tiempo y a menudo carecen de una constante o constantes de elasticidad controladas a lo largo de todo el intervalo de deformacion de las estructuras.

Sumario

Implementaciones descritas y reivindicadas en la presente memoria abordan los problemas anteriores proporcionando un sistema de amortiguacion celular intercalada segun la reivindicacion 1.

Implementaciones adicionales descritas y reivindicadas en la presente memoria abordan los problemas anteriores proporcionando un procedimiento de absorcion de energfa cinetica segun la reivindicacion 13.

Implementaciones todavfa adicionales descritas y reivindicadas en la presente memoria abordan los problemas anteriores proporcionando un procedimiento de fabricacion de un sistema de amortiguacion celular intercalada segun la reivindicacion 14.

Tambien se describen y se citan otras implementaciones en la presente memoria.

Breves descripciones de los dibujos

La figura 1 ilustra dos usuarios que estan de pie sobre una superficie que incorpora un sistema de amortiguacion celular intercalada de ejemplo.

La figura 2 ilustra una vista en perspectiva de un sistema de amortiguacion celular intercalada de ejemplo.

La figura 3 ilustra una vista en alzado de un sistema de amortiguacion celular intercalada de ejemplo.

La figura 4 ilustra una vista en alzado de un sistema de amortiguacion celular intercalada de 2 capas de ejemplo.

La figura 5 ilustra una vista en planta de un sistema de amortiguacion celular intercalada de ejemplo.

La figura 6 ilustra una vista en alzado de un sistema de amortiguacion celular intercalada de ejemplo en un estado sin carga.

La figura 7 ilustra una vista en alzado de un sistema de amortiguacion celular intercalada de ejemplo cargado en un primer rango de carga.

La figura 8 ilustra una vista en alzado de un sistema de amortiguacion celular intercalada de ejemplo cargado en un segundo rango de carga.

La figura 9 ilustra una vista en alzado de un sistema de amortiguacion celular intercalada de ejemplo cargado en un tercer rango de carga.

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La figura 10 ilustra una vista en alzado de un sistema de amortiguacion celular intercalada de ejemplo cargado en un cuarto rango de carga.

La figura 11 ilustra una grafica de fuerza con respecto a desplazamiento de ejemplo con cuatro rangos de carga, cada uno con caracterfsticas de constante de elasticidad unicas.

La figura 12 ilustra una primera grafica de fuerza con respecto a tiempo de ejemplo que compara el comportamiento frente a impactos de un sistema de amortiguacion celular intercalada con el comportamiento frente a impactos de sistemas de amortiguacion de celdas vacfas opuestas.

La figura 13 ilustra una segunda grafica de fuerza con respecto a tiempo de ejemplo que compara el comportamiento frente a impactos de dos sistemas de amortiguacion celular intercalada con el comportamiento frente a impactos de un sistema de amortiguacion de celdas vacfas opuestas.

La figura 14 ilustra una tercera grafica de fuerza con respecto a tiempo de ejemplo que compara el comportamiento frente a impactos de un sistema de amortiguacion celular intercalada con el comportamiento frente a impactos de un sistema de amortiguacion de celdas vacfas opuestas.

La figura 15A ilustra una celda no comprimida de ejemplo en un sistema de amortiguacion celular intercalada.

La figura 15B ilustra una celda de ejemplo en un sistema de amortiguacion celular intercalada comprimida en un primer rango de carga.

La figura 15C ilustra una celda de ejemplo en un sistema de amortiguacion celular intercalada comprimida en un segundo rango de carga.

La figura 15D ilustra una celda de ejemplo en un sistema de amortiguacion celular intercalada comprimida en un tercer rango de carga.

La figura 15E ilustra una celda de ejemplo en un sistema de amortiguacion celular intercalada comprimida en un cuarto rango de carga.

La figura 16 ilustra operaciones de ejemplo para utilizar un sistema de amortiguacion celular intercalada.

La figura 17 ilustra un procedimiento de fabricacion de termoconformado de ejemplo para preparar un sistema de amortiguacion celular intercalada de 2 capas.

La figura 18 ilustra operaciones de ejemplo para fabricar un sistema de amortiguacion celular intercalada. Descripciones detalladas

La figura 1 ilustra dos usuarios 102, 104 que estan de pie sobre un suelo 106 que incorpora un sistema de amortiguacion celular intercalada 108 de ejemplo. El suelo 106 es la superficie de traccion o asentamiento de un vehfculo, edificio u otra estructura, por ejemplo. Unido a una superficie inferior del suelo 106 se encuentra el sistema de amortiguacion 108. En algunas implementaciones, una capa de union superior 112 del sistema de amortiguacion 108 puede servir como suelo 106. En otras implementaciones, el sistema de amortiguacion 108 se utiliza bajo el suelo 106. Por debajo del sistema de amortiguacion 108 se encuentra una capa protectora o de distribucion de cargas 120 que esta unida a una capa de union inferior 114 del sistema de amortiguacion 108. En una implementacion, la capa protectora 120 esta blindada para proteger a los usuarios 102, 104 frente a proyectiles entrantes. En otra implementacion, la capa protectora 120 es simplemente otra capa del suelo. En algunas implementaciones, la capa protectora 120 no esta incluida.

El sistema de amortiguacion 108 incluye celdas vacfas (por ejemplo, celdas vacfas 110, 116) o unidades de soporte dispuestas en una matriz conectada mediante la capa de union superior 112 y la capa de union inferior 114. Las celdas se alternan dirigidas hacia arriba y hacia abajo. En una implementacion, cada celda dirigida hacia arriba (por ejemplo, celda 116) esta rodeada por celdas dirigidas hacia abajo y cada celda dirigida hacia abajo (por ejemplo, celda 110) esta rodeada por celdas dirigidas hacia arriba. Las celdas vacfas son camaras huecas que resisten la deformacion debida a fuerzas de compresion, de manera similar a resortes de compresion. En una implementacion, cada celda dirigida hacia arriba es un saliente de la capa de union superior 112 y cada celda dirigida hacia abajo es un saliente de la capa de union inferior 114. Cada pico (por ejemplo, pico 118) de las celdas dirigidas hacia arriba esta unido a la capa de union inferior 114. De manera similar, cada pico de las celdas dirigidas hacia abajo esta unido a la capa de union superior 112. Las capas de union 112, 114 enlazan las celdas vacfas entre sf formando el sistema de amortiguacion celular intercalada 108.

En el caso de una explosion (por ejemplo, explosion 122), u otro impulso grande de energfa cinetica (por ejemplo, un impacto ffsico), la capa protectora 120 puede combarse tal como se muestra o tambien puede perforarse o

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romperse. La deformacion hacia arriba de la capa protectora 120 se absorbe por el sistema de amortiguacion 108. Las celdas adyacentes a la explosion 122 se comprimen en diversos estados para garantizar que se transmite una energfa minima a traves del suelo 106 a los usuarios 102, 104. En algunas implementaciones con impactos o explosiones particularmente grandes, el suelo 106 puede verse afectado algo, pero en menor grado que la capa protectora 120. El resultado final es que gran parte del movimiento hacia arriba de la capa protectora y la energfa creada por la explosion 122 se absorben en gran medida por el sistema de amortiguacion 108 y se reduce o se impide una lesion a los usuarios 102, 104 porque el suelo 106 se ve afectado relativamente poco.

En una aplicacion adicional, el sistema de amortiguacion 108 puede utilizarse para cambiar una trayectoria de un proyectil entrante. Cambiar la trayectoria de un proyectil puntiagudo, tal como una bala, puede reducir la eficacia del proyectil a la hora de penetrar en una superficie. Por ejemplo, si una bala penetra en la capa protectora 120 y avanza al interior del sistema de amortiguacion 108, el sistema de amortiguacion 108 puede no reducir significativamente la energfa cinetica de la bala a medida que la bala pasa a traves del sistema de amortiguacion 108. Sin embargo, las estructuras variables (por ejemplo, las celdas vacfas) en el sistema de amortiguacion 108 pueden hacer que la bala rote o empiece a girar. Como resultado, se reduce la eficacia de la bala a la hora de penetrar en el suelo 106 y los usuarios 102, 104 se protegen mejor.

La figura 2 ilustra una vista en perspectiva de un sistema de amortiguacion celular intercalada de ejemplo 208. El sistema de amortiguacion 208 incluye celdas vacfas (por ejemplo, celda vacfa 210) dispuestas en una matriz conectada mediante la capa de union superior 212 y una capa de union inferior 214. Las celdas se alternan dirigidas hacia arriba y hacia abajo. En una implementacion, cada celda dirigida hacia arriba hacia dentro de los bordes del panel del sistema de amortiguacion 208 (por ejemplo, celda 216) esta rodeada por los cuatro lados por celdas dirigidas hacia abajo y cada celda dirigida hacia abajo hacia dentro de los bordes del panel del sistema de amortiguacion 208 estan rodeadas de manera similar por los cuatro lados por celdas dirigidas hacia arriba. Las celdas vacfas en el borde del panel del sistema (por ejemplo, celda 210) estan rodeadas por celdas dirigidas hacia arriba por menos de cuatro lados (por ejemplo, la celda 210 esta rodeada por tres lados). La intercalacion de las celdas vacfas puede ayudar al sistema de amortiguacion 208 a resistir cargas no normales, por lo menos en comparacion con otros materiales que incorporan una geometrfa de absorcion de energfa. Mas especfficamente, las fuerzas de cizallamiento a lo largo de las capas de union superior e inferior 212, 214 pueden no afectar significativamente a la capacidad de absorcion de energfa del sistema de amortiguacion 208 debido por lo menos en parte a la intercalacion de las celdas vacfas.

Las celdas vacfas son camaras huecas que resisten la deformacion debida a fuerzas de compresion, de manera similar a resortes de compresion. El perfil de fuerza-deformacion o perfil de constante de elasticidad (es decir, la fuerza de compresion requerida por unidad de desplazamiento por compresion) de la matriz de celdas vacfas puede configurarse basandose en la aplicacion pretendida del sistema de amortiguacion 208. Ademas, las constantes de elasticidad de las celdas vacfas en combinacion con el grosor del sistema de amortiguacion 212 global pueden proporcionar una absorcion de energfa deseada para un intervalo esperado de energfas cineticas que pueden aplicarse al sistema de amortiguacion 212.

Por lo menos una eleccion de material, grosor de pared, tamano, separacion y forma de cada una de las celdas vacfas define la fuerza resistiva que puede aplicar cada una de las celdas vacfas. Los materiales utilizados para las celdas vacfas pueden generalmente deformarse de manera elastica en condiciones de carga esperadas y aguantaran numerosas deformaciones sin fractura. Los materiales de ejemplo incluyen elastomeros plasticos de calidad para ingenierfa (por ejemplo, uretano termoplastico, Dow Pellethane®, y Lubrzol Estane®), copolfmeros de estireno, metalocenos, elastomeros de poliester termoplastico (por ejemplo, Dupont™ Hytrel®), acetato de etilenvinilo, vulcanizado termoplastico y caucho. Ademas, el grosor de pared de cada una de las celdas vacfas puede oscilar entre 0,127 y 2,54 mm (entre 0,005 y 0,1 pulgadas). En algunas implementaciones, el grosor de pared de cada celda vacfa varfa con respecto a la altura de la celda vacfa (por ejemplo, las celdas vacfas pueden ser cada una mas delgadas en la base y mas gruesas en el pico). Este fenomeno puede ser un subproducto del procedimiento de fabricacion o puede disenarse de manera intencionada en el procedimiento de fabricacion. Todavfa adicionalmente, el tamano de cada una de las celdas vacfas puede oscilar entre 5,08 y 76,199 mm (entre 0,2 y 3 pulgadas) en diametro y altura.

Todavfa adicionalmente, las celdas vacfas pueden ser cubicas, piramidales, semiesfericas, semielipsoidales, conicas, conicas truncadas, o presentar cualquier otra forma que pueda presentar un volumen interior hueco. Todavfa adicionalmente, las celdas vacfas pueden estar caracterizadas como columnas o columnas de seccion decreciente. Todavfa adicionalmente, las celdas vacfas pueden estar separadas una variedad de distancias entre si. Por ejemplo, una matriz de celdas vacfas con una separacion mas estrecha dara probablemente como resultado un valor de absorcion de energfa mayor que una matriz de celdas vacfas con una separacion mas amplia. Un intervalo de separacion de ejemplo es de practicamente cero (o contacto) a 76,199 mm (3 pulgadas) o mas entre celdas vacfas. Ademas, las caracterfsticas mencionadas anteriormente de las celdas vacfas pueden no ser uniformes por todo el sistema de amortiguacion 208. Por ejemplo, las caracterfsticas de cada una de las celdas vacfas unidas a la capa de union superior pueden variar con respecto a las caracterfsticas de cada una de las celdas vacfas unidas a la capa de union inferior. Las caracterfsticas de las celdas vacfas, ya sean uniformes a traves del sistema de amortiguacion o no, estan disenadas para proporcionar un perfil de constante de elasticidad deseado (vease, por

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ejemplo, la figura 11). Las dimensiones mencionadas anteriormente son solo ejemplos; el sistema de amortiguacion 208 puede utilizar dimensiones fuera de los intervalos facilitados.

En una implementacion, cada celda dirigida hacia arriba es un saliente de la capa de union superior 212 y cada celda dirigida hacia abajo es un saliente de la capa de union inferior 214. Cada pico de las celdas dirigidas hacia arriba esta unido a la capa de union inferior 214. De manera similar, cada pico (por ejemplo, pico 218) de las celdas dirigidas hacia abajo esta unido a la capa de union superior 212. Las capas de union 212, 214 enlazan las celdas vacfas entre si formando el sistema de amortiguacion celular intercalada 208. En otras implementaciones, las celdas dirigidas hacia arriba y hacia abajo no son salientes de las capas de union superior e inferior 212, 214. En su lugar, las celdas dirigidas hacia arriba y hacia abajo estan simplemente unidas a las capas de union superior e inferior 212, 214. Las capas de union superior e inferior 212, 214 pueden construirse con los mismos materiales posibles que las celdas vacfas y en una implementacion son contiguas a cada una de las celdas vacfas. Uno o mas nervios de acoplamiento (no mostrados) pueden unirse al exterior de las celdas vacfas extendiendose en vertical a las capas de union superior y/o inferior 212, 214. Estos nervios pueden anadir una rigidez adicional a las celdas vacfas.

Las celdas vacfas estan llenas de aire ambiental, una espuma o un fluido distinto del aire, por ejemplo. La espuma o determinados fluidos pueden utilizarse para anadir aislamiento o resistencia adicional frente a la deformacion al sistema de amortiguacion 208. En un entorno a vacfo, las celdas vacfas pueden no estar llenas. Al no depender de la presion de aire para la resistencia frente a la deformacion, las celdas vacfas pueden conseguir una constante de elasticidad controlada que no es necesariamente lineal (por ejemplo, como con un resorte helicoidal tradicional), o creciente exponencialmente (por ejemplo, como con una camara cerrada de aire con paredes no elasticas). Pueden forzarse aire y/o agua a traves de los huecos entre las celdas dirigidas hacia arriba y hacia abajo para facilitar la limpieza sustancial de todas las superficies de los componentes del sistema de amortiguacion 208. Ademas, estas superficies del sistema de amortiguacion 208 pueden tratarse con una sustancia antimicrobiana o el propio material del sistema de amortiguacion 208 puede ser antimicrobiano.

El sistema de amortiguacion 208 puede fabricarse utilizando una variedad de procedimientos de fabricacion (por ejemplo, moldeo por soplado, extrusion con conformacion, moldeo por inyeccion, moldeo por inyeccion reactiva (RIM), conformacion a vacfo, laminacion, etc.). En una implementacion, el sistema de amortiguacion 208 se fabrica en dos mitades. Una primera mitad comprende la capa de union superior 212 con celdas vacfas que sobresalen de la misma. Una segunda mitad comprende la capa de union inferior 214, tambien con celdas vacfas que sobresalen de la misma. Las dos mitades se colocan entonces una adyacente a la otra con celdas vacfas de la capa de union superior 212 sobresaliendo hacia la capa de union inferior 214 y viceversa. Las celdas vacfas de la capa de union superior 212 se alternan con las celdas vacfas de la capa de union inferior 214. Los picos o partes superiores (por ejemplo, pico 218) de cada una de las celdas vacfas en la capa de union superior 212 se laminan o se pegan entonces con la capa de union inferior 214, y viceversa. En una implementacion, no se requiere que la capa de union superior 212 y la capa de union inferior 214 esten alineadas de manera precisa porque las celdas vacfas intercaladas encuentran de manera natural una posicion entre sf cuando se situan juntas para el proceso de soldadura o pegado. Como resultado, pueden reducirse los costes de fabricacion. Ademas, multiples puntos de soldadura entre la capa de union superior 212 y la capa de union inferior 214 constituyen una union muy fuerte entre las capas 212, 214. En otra implementacion, el sistema de amortiguacion 208 se fabrica en una pieza en lugar de dos piezas, tal como se comento anteriormente. Ademas, un sistema de amortiguacion segun la tecnologfa dada a conocer en la presente memoria puede incluir dos o mas matrices de celdas vacfas intercaladas (es decir, dos o mas sistemas de amortiguacion 208) apiladas unas encima de otras.

La figura 3 ilustra una vista en alzado de un sistema de amortiguacion celular intercalada 308 de ejemplo. El sistema de amortiguacion 308 incluye celdas vacfas (por ejemplo, celda vacfa 310) dispuestas en una matriz conectada mediante una capa de union superior 312 y una capa de union inferior 314. Las celdas se alternan dirigidas hacia arriba y hacia abajo. En una implementacion, cada celda dirigida hacia arriba (por ejemplo, celda 316) esta rodeada por celdas dirigidas hacia abajo y cada celda dirigida hacia abajo (por ejemplo, celda 310) esta rodeada por celdas dirigidas hacia arriba. Las celdas vacfas son camaras huecas que resisten la deformacion debida a fuerzas de compresion, de manera similar a resortes de compresion. El perfil de fuerza-deformacion de la matriz de celdas vacfas puede configurarse basandose en la aplicacion pretendida del sistema de amortiguacion 308.

Cada celda dirigida hacia arriba es un saliente de la capa de union superior 312 y cada celda dirigida hacia abajo es un saliente de la capa de union inferior 314. Cada pico (por ejemplo, pico 318) de las celdas dirigidas hacia arriba esta unido a la capa de union inferior 314. De manera similar, cada pico de las celdas dirigidas hacia abajo esta unido a la capa de union superior 312. Las capas de union 312, 314 enlazan las celdas vacfas entre sf formando el sistema de amortiguacion celular intercalada 308. En otras implementaciones, las celdas dirigidas hacia arriba y hacia abajo no son salientes de las capas de union superior e inferior 312, 314. En su lugar, las celdas dirigidas hacia arriba y hacia abajo estan simplemente unidas a las capas de union superior e inferior 312, 314. Uno o mas nervios 324 de acoplamiento pueden unirse al exterior de las celdas vacfas extendiendose en vertical a las capas de union superior y/o inferior 312, 314. Estos nervios pueden anadir rigidez adicional a las celdas vacfas.

La figura 4 ilustra una vista en alzado de un sistema de amortiguacion celular intercalada de 2 capas 408 de ejemplo. El sistema de amortiguacion 408 incluye dos capas 411, 415 de celdas vacfas (por ejemplo, celda vacfa

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416). Cada capa 411, 415 esta dispuesta en una matriz conectada mediante dos capas de union. La capa superior 411 esta dispuesta en una matriz conectada mediante una capa de union superior 412 y una capa de union central 413. La capa inferior 415 esta dispuesta en una matriz conectada mediante la capa de union central 413 y una capa de union inferior 414.

Las celdas en cada capa 411, 415 se alternan dirigidas hacia arriba y hacia abajo. En una implementacion, cada celda dirigida hacia arriba (por ejemplo, celda 416), exceptuando las celdas en el borde o la esquina del sistema de amortiguacion 408, esta rodeada por los cuatro lados por celdas dirigidas hacia abajo y cada celda dirigida hacia abajo (por ejemplo, celda 410), exceptuando las celdas en el borde o la esquina del sistema de amortiguacion 408, esta rodeada por los cuatro lados por celdas dirigidas hacia arriba. Ademas, cada pico (por ejemplo, pico 418) de la capa superior 411 puede estar alineado con cada pico de la capa inferior 415. De manera similar, cada camara hueca de cada celda vacfa en la capa superior 411 puede estar alineada con cada camara hueca de cada celda vacfa en la capa inferior 415. Las celdas vacfas son camaras huecas que resisten la deformacion debida a fuerzas de compresion, de manera similar a resortes de compresion. El perfil de fuerza-deformacion de la matriz de celdas vacfas puede configurarse basandose en la aplicacion pretendida del sistema de amortiguacion 408.

Las celdas dirigidas hacia arriba son salientes de la capa de union central 413 o la capa de union superior 412. De manera similar, las celdas dirigidas hacia abajo son salientes de la capa de union central 413 o la capa de union inferior 414. Los picos de las celdas dirigidas hacia arriba estan unidos a la capa de union central 413 o la capa de union inferior 414. De manera similar, los picos de las celdas dirigidas hacia abajo estan unidos a la capa de union central 413 o la capa de union superior 412. En algunas implementaciones, la capa de union central 413 incluye dos subcapas, una subcapa asociada con la capa superior 411 y una subcapa asociada con la capa inferior 415. Las capas de union 412, 413, 414 enlazan las celdas vacfas entre sf formando el sistema de amortiguacion celular intercalada 408. En otras implementaciones, las celdas dirigidas hacia arriba y hacia abajo no son salientes de las capas de union 412, 413, 414. En su lugar, las celdas dirigidas hacia arriba y hacia abajo estan simplemente unidas a las capas de union 412, 413, 414.

La figura 5 ilustra una vista en planta de un sistema de amortiguacion celular intercalada 508 de ejemplo. El sistema de amortiguacion 508 incluye celdas vacfas (por ejemplo, celda vacfa 416) dispuestas en una matriz conectada mediante la capa de union superior 412 y una capa de union inferior (no mostrada). Las celdas se alternan dirigidas hacia arriba y hacia abajo. En una implementacion, cada celda dirigida hacia arriba (por ejemplo, celda 516) esta rodeada por celdas dirigidas hacia abajo y cada celda dirigida hacia abajo (no mostrada) esta rodeada por celdas dirigidas hacia arriba. Las celdas vacfas son camaras huecas que resisten la deformacion debida a fuerzas de compresion, de manera similar a resortes de compresion. El perfil de fuerza-deformacion de la matriz de celdas vacfas puede configurarse basandose en la aplicacion pretendida del sistema de amortiguacion 508.

Cada celda dirigida hacia arriba es un saliente de la capa de union superior 512 y cada celda dirigida hacia abajo es un saliente de la capa de union inferior. Cada pico de las celdas dirigidas hacia arriba esta unido a la capa de union inferior. De manera similar, cada pico de las celdas dirigidas hacia abajo esta unido a la capa de union superior 512 (vease, por ejemplo, en el punto o area 526 de union). Las capas de union enlazan las celdas vacfas entre sf formando el sistema de amortiguacion celular intercalada 508. En otras implementaciones, las celdas dirigidas hacia arriba y hacia abajo no son salientes de las capas de union superior e inferior. En su lugar, las celdas dirigidas hacia arriba y hacia abajo estan simplemente unidas a las capas de union superior e inferior.

En algunas implementaciones, las distancias entre los puntos de union en una capa de union (por ejemplo, capa de union 512) y los centros de las celdas abiertas en la misma capa de union son equidistantes (es decir, distancias A = B = C = D). Esto crea una separacion igual entre las celdas vacfas en el sistema de amortiguacion 508. Esto puede aplicarse a una o ambas capas de union. Ademas, esta separacion igual proporciona un perfil de fuerza-deformacion constante de la matriz de celdas vacfas a traves del area superficial de las capas de union.

La figura 6 ilustra una vista en alzado de un sistema de amortiguacion celular intercalada 608 de ejemplo en un estado sin carga. El sistema de amortiguacion 608 incluye celdas vacfas (por ejemplo, celda vacfa 610) dispuestas en una matriz conectada mediante una capa de union superior 612 y una capa de union inferior 614. Las celdas se alternan dirigidas hacia arriba y hacia abajo. Cada pico de las celdas dirigidas hacia arriba esta unido a la capa de union inferior 614. De manera similar, cada pico (por ejemplo, pico 618) de las celdas dirigidas hacia abajo esta unido a la capa de union superior 612. Las capas de union 612, 614 enlazan las celdas vacfas entre sf formando el sistema de amortiguacion celular intercalada 608.

El sistema de amortiguacion 608 se coloca en un aparato de prueba 628 que esta configurado para simular una variedad de cargas que pueden aplicarse al sistema de amortiguacion 608. El sistema de amortiguacion 608 no esta bajo carga por el aparato de prueba 628. Como resultado, la capa de union superior 612 y la capa de union inferior 614 pueden no ser completamente planas y las celdas vacfas aun no estan implicadas para proporcionar resistencia frente a la compresion del sistema de amortiguacion 608. Ademas, pueden estar presentes hoyos (no mostrados) en la capa de union superior 612 y/o capa de union inferior 614, en los que las celdas vacfas que sobresalen de la capa de union opuesta se unen a la capa de union superior 612 y/o la capa de union inferior 614 cuando el sistema de amortiguacion 608 no esta bajo carga. Las caracterfsticas mencionadas anteriormente del sistema de amortiguacion

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608 que no estan bajo carga pueden disenarse de manera intencionada en el sistema de amortiguacion 608 o pueden ser una consecuencia del procedimiento de fabricacion. Ademas, la magnitud de estas caractensticas puede variar.

La figura 7 ilustra una vista en alzado de un sistema de amortiguacion celular intercalada 708 de ejemplo cargado en un primer rango de carga. El sistema de amortiguacion 708 incluye celdas vadas (por ejemplo, celda vada 710) dispuestas en una matriz conectada mediante una capa de union superior 712 y una capa de union inferior 714. Las celdas se alternan dirigidas hacia arriba y hacia abajo. Cada pico de las celdas dirigidas hacia arriba esta unido a la capa de union inferior 714. De manera similar, cada pico (por ejemplo, pico 718) de las celdas dirigidas hacia abajo esta unido a la capa de union superior 712. Las capas de union 712, 714 enlazan las celdas vadas entre sf formando el sistema de amortiguacion celular intercalada 708.

El sistema de amortiguacion 708 se coloca en un aparato de prueba 728 que esta configurado para simular una variedad de cargas que pueden aplicarse al sistema de amortiguacion 708. Una carga distribuida dentro del primer rango de carga (vease la figura 11, region 1) se aplica al sistema de amortiguacion 708 mediante el aparato de prueba 728 tal como se ilustra mediante las flechas opuestas. Como resultado, la capa de union superior 712 y la capa de union inferior 714 estan aplanadas y todas las muescas estan aplanadas. Ademas, las celdas vadas estan implicadas y resisten la carga dentro del primer rango de carga con una deformacion relativamente pequena.

La figura 8 ilustra una vista en alzado de un sistema de amortiguacion celular intercalada 808 de ejemplo cargado en un segundo rango de carga. El sistema de amortiguacion 808 incluye celdas vadas (por ejemplo, celda vada 810) dispuestas en una matriz conectada mediante una capa de union superior 812 y una capa de union inferior 814. Las celdas se alternan dirigidas hacia arriba y hacia abajo. Cada una de las celdas dirigidas hacia arriba esta unida a la capa de union inferior 814. De manera similar, cada una de las celdas dirigidas hacia abajo esta unida a la capa de union superior 812. Las capas de union 812, 814 enlazan las celdas vadas entre sf formando el sistema de amortiguacion celular intercalada 808.

El sistema de amortiguacion 808 se coloca en un aparato de prueba 828 que esta configurado para simular una variedad de cargas que pueden aplicarse al sistema de amortiguacion 808. Una carga dentro del segundo rango de carga (vease la figura 11, region 2) se aplica al sistema de amortiguacion 808 mediante el aparato de prueba 828. Como resultado, los picos (por ejemplo, pico 718 de la figura 7) de cada una de las celdas vadas se aplanan y las paredes laterales de cada una de las celdas vadas se reorientan verticalmente. En otras implementaciones, las paredes laterales no se reorientan verticalmente. Sin embargo, las celdas vadas estan implicadas y resisten la carga dentro del segundo rango de carga con aplanamiento de los picos de cada una de las celdas vadas, pero sustancialmente sin combadura de las paredes laterales de cada una de las celdas vadas. Una consecuencia de la deformacion de cada una de las celdas vadas es que la capa de union superior 812 y/o la capa de union inferior 814 tambien pueden empezar a combarse.

La figura 9 ilustra una vista en alzado de un sistema de amortiguacion celular intercalada 908 de ejemplo cargado en un tercer rango de carga. El sistema de amortiguacion 908 incluye celdas vadas (por ejemplo, celda vada 910) dispuestas en una matriz conectada mediante una capa de union superior 912 y una capa de union inferior 914. Las celdas se alternan dirigidas hacia arriba y hacia abajo. Cada una de las celdas dirigidas hacia arriba esta unida a la capa de union inferior 914. De manera similar, cada una de las celdas dirigidas hacia abajo esta unida a la capa de union superior 912. Las capas de union 912, 914 enlazan las celdas vadas entre sf formando el sistema de amortiguacion celular intercalada 908.

El sistema de amortiguacion 908 se coloca en un aparato de prueba 928 que esta configurado para simular una variedad de cargas que pueden aplicarse al sistema de amortiguacion 908. Una carga dentro del tercer rango de carga (vease la figura 11, region 3) se aplica al sistema de amortiguacion 908 mediante el aparato de prueba 928. Como resultado, las paredes laterales de cada una de las celdas vadas se comban sustancialmente en comparacion con las paredes laterales de cada una de las celdas vadas representadas en la figura 8. Ademas, las celdas vadas estan separadas suficientemente entre sf de modo que las paredes laterales combadas no se toquen entre sf. En otras implementaciones, las celdas vadas pueden presentar una separacion menor entre sf y presionar unas contra otras en determinadas condiciones de carga. Si las paredes laterales combadas se tocan entre sf durante la compresion, la fuerza requerida por unidad de deformacion generalmente aumenta. Una consecuencia de la deformacion de cada una de las celdas vadas es que la capa de union superior 912 y/o la capa de union inferior 914 tambien pueden combarse.

La figura 10 ilustra una vista en alzado de un sistema de amortiguacion celular intercalada de ejemplo cargado en un cuarto rango de carga. El sistema de amortiguacion 1008 incluye celdas vadas (que ya no pueden verse individualmente) dispuestas en una matriz conectada mediante una capa de union superior 1012 y una capa de union inferior 1014. Las celdas se alternan dirigidas hacia arriba y hacia abajo. Cada una de las celdas dirigidas hacia arriba esta unida a la capa de union inferior 1014. De manera similar, cada una de las celdas dirigidas hacia abajo esta unida a la capa de union superior 1012. Las capas de union 1012, 1014 enlazan las celdas vadas entre sf formando el sistema de amortiguacion celular intercalada 1008.

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El sistema de amortiguacion 1008 se coloca en un aparato de prueba 1028 que esta configurado para simular una variedad de cargas que pueden aplicarse al sistema de amortiguacion 1008. Una carga dentro del cuarto rango de carga (vease la figura 11, region 4) se aplica al sistema de amortiguacion 1008 mediante el aparato de prueba 1028. Como resultado, cada una de las celdas vacfas se comprime totalmente. Cualquier deformacion adicional del sistema de amortiguacion 1008 requiere aumentos sustanciales de la carga. En una implementacion, el cuarto rango de carga se denomina densificacion.

La figura 11 ilustra una grafica de fuerza con respecto a desplazamiento 1100 con cuatro rangos de carga (1, 2, 3 y 4), cada uno con caracterfsticas de constante de elasticidad unicas. Una fuerza aplicada sustancialmente en perpendicular a una capa de union superior y una capa de union inferior de un sistema de amortiguacion celular intercalada se traza sobre el eje vertical de la grafica 1100. Un desplazamiento (o distancia comprimida) del sistema de amortiguacion se traza sobre el eje horizontal de la grafica 1100. Una constante de elasticidad se refiere a la relacion entre la fuerza (o carga) aplicada al sistema de amortiguacion y el desplazamiento por compresion del sistema de amortiguacion. La grafica de fuerza con respecto a desplazamiento 1100 es simplemente un ejemplo de la tecnologfa dada a conocer en la presente memoria. Diversas caracterfsticas de los sistemas de amortiguacion comentados en la presente memoria pueden modificarse para proporcionar una grafica de fuerza con respecto a desplazamiento 1100 con caracterfsticas deseadas para una aplicacion especffica.

En una primera region de carga (ilustrada mediante el ovalo 1 en la grafica 1100), se requiere una fuerza relativamente pequena (es decir, de 0 a 11,33 kg (25 lb)) para provocar una deformacion del sistema de amortiguacion de desde 0 hasta 2,54 mm (de 0 a 0,1 pulgadas). Este intervalo es indicativo de una carga que aplana la capa de union superior y la capa de union inferior del sistema de amortiguacion y que implica a todas las celdas vacfas en el sistema de amortiguacion. Por ejemplo, esta region de carga se ilustra mediante la figura 6 (aproximadamente 0 kg de carga, y 0 mm de desplazamiento) y la figura 7 (aproximadamente 11,33 kg (25 lb) de carga y de 2,54 a 5,08 mm (0,1 pulgadas) de desplazamiento).

En una segunda region de carga (ilustrada mediante el ovalo 2 en la grafica 1100), se requiere mas fuerza (es decir de 11,33 kg a 79,37 kg) (de 25 a 175 lb) por unidad de desplazamiento para provocar una deformacion del sistema de amortiguacion de desde 2,54 hasta 5,08 mm (de 0,1 a 0,2 pulgadas). Este intervalo es indicativo de que todas las celdas vacfas en el sistema de amortiguacion estan implicadas y del hundimiento de los picos de cada una de las celdas vacfas. Ademas, las paredes laterales de cada una de las celdas vacfas, que normalmente se estrecharfan hacia dentro ligeramente cuando no se han hundido empiezan a deformarse a una orientacion generalmente perpendicular a la carga. En otras implementaciones, las paredes laterales de cada una de las celdas vacfas no se deforman necesariamente de manera sustancial, incluso bajo carga. Por ejemplo, esta region de carga se ilustra mediante la figura 8.

En una tercera region de carga (ilustrada mediante el ovalo 3 en la grafica 1100), se requiere menos fuerza por unidad de desplazamiento que en la region 2, pero mas fuerza por unidad de desplazamiento que en la region 1, de 79,37 a 136,07 kg (de 175 a 300 lb) para provocar una deformacion del sistema de amortiguacion de desde 5,08 hasta 8,889 mm (de 0,2 a 0,35 pulgadas). Este intervalo es indicativo de las celdas vacfas que se comban y se hunden en el sistema de amortiguacion. Por ejemplo, esta region de carga se ilustra mediante la figura 9.

En una cuarta region de carga (ilustrada mediante el ovalo 4 en la grafica 1100), se requiere una fuerza exponencialmente creciente por unidad de desplazamiento de 136,07 a 272,15 kg (de 300 a 600 lb) para provocar una deformacion del sistema de amortiguacion de desde 8,889 hasta 10,16 mm (de 0,35 a 0,4 pulgadas). Este intervalo es indicativo de una compresion completa del sistema de amortiguacion y una compresion de los propios materiales del sistema de amortiguacion. En una implementacion, el cuarto rango de carga se denomina densificacion. Por ejemplo, esta region de carga se ilustra mediante la figura 10.

Una caracterfstica de la grafica de fuerza con respecto a desplazamiento 1100 es que la fuerza requerida para comprimir el sistema de amortiguacion celular intercalada aumenta a lo largo del intervalo de desplazamiento por compresion. Esto se denomina en la presente memoria curva de fuerza-deformacion que aumenta de manera monotona. Ademas, un sistema de amortiguacion celular intercalada con una curva de fuerza-deformacion que aumenta de manera monotona proporciona unas celdas vacfas que se hunden de manera monotona.

La figura 12 ilustra una primera grafica de fuerza con respecto a tiempo 1200 de ejemplo que compara el comportamiento frente a impactos de un sistema de amortiguacion celular intercalada con el comportamiento frente a impactos de sistemas de amortiguacion de celdas vacfas opuestas. La grafica 1200 ilustra un impacto de ejemplo aplicado sustancialmente en perpendicular a las capas de union de los diversos sistemas de amortiguacion con una masa de 2,355 kilogramos (kg) que se mueve a 5 metros por segundo (m/s). La fuerza en Newtons (N) transmitida a traves de los sistemas de amortiguacion se ilustra sobre el eje y vertical de la grafica 1200 y la duracion de tiempo en milisegundos (ms) del impacto se ilustra sobre el eje x horizontal de la grafica 1200. El impacto de ejemplo se produce en un plazo de aproximadamente 10,5 ms para cada uno de los sistemas de amortiguacion.

La lfnea continua 1205 ilustra un sistema de amortiguacion de huecos opuestos de una sola capa de ejemplo que utiliza una unica capa de huecos semielipsoidales opuestos, en el que cada uno de los huecos semielipsoidales se

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unen entre si en sus picos y los huecos semielipsoidales se conectan entre si mediante capas de union superior e inferior. El sistema de amortiguacion de huecos opuestos de una sola capa de ejemplo presenta un grosor de 19,049 mm (0,75 pulgadas (in)) en esta implementacion. La lfnea continua 1205 ilustra que el sistema de amortiguacion de huecos opuestos de una sola capa de ejemplo absorbe la minima fuerza de los sistemas de amortiguacion de ejemplo ilustrados con una carga transmitida maxima de 12.724,73 N, que se concentra entre aproximadamente 4,5 ms y 6 ms.

La lfnea de trazos 1210 ilustra un sistema de amortiguacion de huecos opuestos de doble capa de ejemplo que utiliza dos capas de huecos semielipsoidales opuestos. Dentro de cada capa los huecos semielipsoidales estan unidos entre si en sus picos y conectados entre si mediante las capas de union superior e inferior. Las dos capas se apilan entonces y se unen entre si para formar el sistema de amortiguacion de huecos opuestos de doble capa. El sistema de amortiguacion de huecos opuestos de doble capa de ejemplo presenta un grosor de 19,049 mm (0,75 in) en esta implementacion (es decir, cada una de las dos capas presenta un grosor de 9,5249 mm (0,375 in)). La lfnea de trazos 1210 ilustra que al sistema de amortiguacion de huecos opuestos de doble capa de ejemplo absorbe mas fuerza que el sistema de amortiguacion de huecos opuestos de una sola capa con una carga transmitida maxima 4.473,801 N, que se concentra entre aproximadamente 3 ms y 6 ms.

La lfnea de puntos 1215 ilustra un sistema de amortiguacion de huecos intercalados de doble capa de ejemplo que utiliza dos capas de huecos semielipsoidales intercalados. Cada capa incluye celdas vacfas dispuestas en una matriz conectada mediante una capa de union superior y una capa de union inferior (veanse, por ejemplo, las figuras 2, 3). Las celdas se alternan dirigidas hacia arriba y hacia abajo. Cada una de las celdas dirigidas hacia arriba esta unida a la capa de union inferior. De manera similar, cada una de las celdas dirigidas hacia abajo esta unida a la capa de union superior. Las capas de union enlazan las celdas vacfas entre si formando una capa de sistema de amortiguacion. Las dos capas entonces se apilan y se unen entre si para formar el sistema de amortiguacion de huecos intercalados de doble capa (vease, por ejemplo, la figura 4). El sistema de amortiguacion de huecos intercalados de doble capa de ejemplo presenta un grosor de 19,049 mm (0,75 in) en esta implementacion (es decir un grosor de 9,5249 mm (0,375 in) para cada capa). La lfnea de puntos 1215 ilustra que el sistema de amortiguacion de huecos intercalados de doble capa de ejemplo absorbe mas fuerza que tanto el sistema de amortiguacion de huecos opuestos de una sola capa como el sistema de amortiguacion de huecos opuestos de doble capa con una carga transmitida maxima de 3.301,411 N, que se concentra entre aproximadamente 3 ms y 6 ms.

En resumen, el sistema de amortiguacion de huecos intercalados de doble capa ilustrado mediante la lfnea de puntos 1215 es particularmente eficaz a la hora de absorber energfa cinetica y reducir la carga transmitida maxima provoca para un impacto. El sistema de amortiguacion de huecos intercalados de doble capa ilustrado mediante la lfnea de puntos 1215 es simplemente un ejemplo de la tecnologfa dada a conocer en la presente memoria. Diversas caracterfsticas de los sistemas de amortiguacion comentados en la presente memoria pueden modificarse para proporcionar graficas de fuerza con respecto a tiempo diferentes con caracterfsticas deseadas para diferentes aplicaciones y condiciones de carga esperadas.

La figura 13 ilustra una segunda grafica de fuerza con respecto a tiempo de ejemplo 1300 que compara el comportamiento frente a impactos de dos sistemas de amortiguacion celular intercalada con el comportamiento frente a impactos de un sistema de amortiguacion de celdas vacfas opuestas. Los sistemas de amortiguacion ilustrados en la grafica 1300 son para una aplicacion en un casco, aunque pueden utilizarse para otras aplicaciones. La grafica 1300 ilustra un impacto de ejemplo aplicado sustancialmente en perpendicular a las capas de union de los diversos sistemas de amortiguacion con una masa de 5,355 kg que se mueve a 4,27 m/s. La fuerza transmitida a traves de los sistemas de amortiguacion se ilustra sobre el eje y vertical de la grafica 1300 y la duracion de tiempo del impacto se ilustra sobre el eje x horizontal de la grafica 1300. El impacto de ejemplo se produce en el plazo de aproximadamente 4,5 ms para cada uno de los sistemas de amortiguacion y cada uno de los sistemas de amortiguacion presenta un grosor similar (por ejemplo 12,7-25,4 mm) (0,5-1,0 in).

La lfnea 1305 ilustra un casco de ejemplo sin sistema de amortiguacion. El casco de ejemplo sin sistema de amortiguacion transmite la mayor cantidad de fuerza con una carga transmitida maxima de 32.000,29 N, que se concentra entre aproximadamente 0 ms y 1,75 ms.

La lfnea 1310 ilustra un sistema de amortiguacion de casco de huecos opuestos de una sola capa de ejemplo que utiliza una unica capa de huecos semielipsoidales opuestos, en el que cada uno de los huecos semielipsoidales estan unidos entre si en sus picos y los huecos semielipsoidales estan conectados entre si mediante las capas de union superior e inferior. La lfnea 1310 ilustra que el sistema de amortiguacion de casco de huecos opuestos de una sola capa de ejemplo absorbe significativamente mas fuerza que el casco de ejemplo sin sistema de amortiguacion con una carga transmitida maxima de 22.070,06 N, que se concentra entre aproximadamente 0 ms y 2,5 ms.

La lfnea 1315 ilustra un sistema de amortiguacion de casco de huecos intercalados de una sola capa de ejemplo que utiliza celdas vacfas dispuestas en una matriz conectada mediante una capa de union superior y una capa de union inferior (veanse, por ejemplo, las figuras 2, 3). Las celdas se alternan dirigidas hacia arriba y hacia abajo. Cada una de las celdas dirigidas hacia arriba esta unida a la capa de union inferior. De manera similar, cada una de las celdas dirigidas hacia abajo esta unida a la capa de union superior. Las capas de union enlazan las celdas vacfas entre si

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formando el sistema de amortiguacion de casco de huecos intercalados de una sola capa. La linea 1315 ilustra que el sistema de amortiguacion de casco de huecos intercalados de una sola capa de ejemplo absorbe una cantidad similar de fuerza a la del sistema de amortiguacion de casco de huecos opuestos de una sola capa con una carga transmitida maxima de 22205,24 N, que se concentra entre aproximadamente 0 ms y 2,5 ms.

La linea 1320 ilustra un sistema de amortiguacion de casco de huecos intercalados de doble capa de ejemplo que utiliza dos capas de huecos semielipsoidales intercalados. Cada capa incluye celdas vacias dispuestas en una matriz conectada mediante una capa de union superior y una capa de union inferior (veanse, por ejemplo, las figuras 2, 3). Las celdas se alternan dirigidas hacia arriba y hacia abajo. Cada una de las celdas dirigidas hacia arriba esta unida a la capa de union inferior. De manera similar, cada una de las celdas dirigidas hacia abajo esta unida a la capa de union superior. Las capas de union enlazan las celdas vacias entre si formando una capa de sistema de amortiguacion. Las dos capas entonces se apilan y se unen entre si para formar el sistema de amortiguacion de casco de huecos intercalados de doble capa (vease, por ejemplo, la figura 4). La linea 1320 ilustra que el sistema de amortiguacion de casco de huecos intercalados de doble capa de ejemplo absorbe mas fuerza que tanto el sistema de amortiguacion de casco de huecos opuestos de una sola capa ilustrado mediante la linea 1310 como el sistema de amortiguacion de casco de huecos intercalados de una sola capa ilustrado mediante la linea 1315. El sistema de amortiguacion de casco de huecos intercalados de doble capa de ejemplo presenta una carga transmitida maxima de 11.240,39 N, que se concentra entre aproximadamente 0 ms y 3 ms.

En resumen, el sistema de amortiguacion de huecos de casco intercalados de doble capa ilustrado mediante la linea 1320 es particularmente eficaz a la hora de absorber energfa cinetica y reducir la carga transmitida maxima provocada por un impacto. En aplicaciones de casco, esto puede reducir la aparicion de lesiones por contusion a los individuos que lleven puestos los cascos asf equipados. El sistema de amortiguacion de huecos de casco intercalados de doble capa ilustrado mediante la linea 1320 es simplemente un ejemplo de la tecnologfa dada a conocer en la presente memoria. Diversas caracterfsticas de los sistemas de amortiguacion comentados en la presente memoria pueden modificarse para proporcionar graficos de fuerza con respecto a tiempo diferentes con caracterfsticas deseadas para diferentes aplicaciones y condiciones de carga esperadas.

La figura 14 ilustra una tercera grafica de fuerza con respecto a tiempo 1400 de ejemplo que compara el comportamiento frente a impactos de un sistema de amortiguacion celular intercalada con el comportamiento frente a impactos de un sistema de amortiguacion de celdas vacias opuestas. La grafica 1400 ilustra un impacto de ejemplo aplicado sustancialmente en perpendicular a las capas de union de los sistemas de amortiguacion con una masa de 2,355 kg que se mueve a 7,0 m/s. La fuerza transmitida a traves de los sistemas de amortiguacion se ilustra sobre el eje y vertical de la grafica 1400 y la duracion de tiempo del impacto se ilustra sobre el eje x horizontal de la grafica 1400. El impacto de ejemplo se produce entre aproximadamente 0,5 ms y 3,0 ms para cada uno de los sistemas de amortiguacion.

La linea 1405 ilustra un sistema de amortiguacion de huecos opuestos de ejemplo que utiliza una unica capa de huecos semielipsoidales opuestos, en el que cada uno de los huecos semielipsoidales estan unidos entre si en sus picos y los huecos semielipsoidales estan conectados entre si mediante las capas de union superior e inferior. El sistema de amortiguacion de huecos opuestos presenta un grosor de aproximadamente 19,04 mm (0,75 in). La linea 1405 ilustra que el sistema de amortiguacion de huecos opuestos de ejemplo presenta una carga transmitida maxima de 25.553,44 N, que se concentra entre aproximadamente 1,75 ms y 3,0 ms.

La linea 1410 ilustra un sistema de amortiguacion de huecos intercalados de ejemplo que utiliza una unica capa de celdas vacias dispuestas en una matriz conectada mediante una capa de union superior y una capa de union inferior (veanse, por ejemplo, las figuras 2, 3). Las celdas se alternan dirigidas hacia arriba y hacia abajo. Cada una de las celdas dirigidas hacia arriba esta unida a la capa de union inferior. De manera similar, cada una de las celdas dirigidas hacia abajo esta unida a la capa de union superior. Las capas de union enlazan las celdas vacias entre si formando el sistema de amortiguacion de huecos intercalados. El sistema de amortiguacion de huecos intercalados presenta un grosor de aproximadamente 8,2549 mm (0,325 in). La linea 1410 ilustra que el sistema de amortiguacion de huecos intercalados de ejemplo transmite aproximadamente un 6% mas fuerza que el sistema de amortiguacion de huecos opuestos con una carga transmitida maxima de 27.175,55 N, que se concentra entre aproximadamente 1,75 ms y 3,0 ms.

En resumen, el sistema de amortiguacion de huecos intercalados ilustrado mediante la linea 1410 es solo aproximadamente un 6% menos eficaz que el sistema de amortiguacion de huecos opuestos a la hora de absorber una fuerza de impacto al tiempo que utiliza aproximadamente un 50% del grosor de material global del sistema de amortiguacion de huecos opuestos. Esto hace que el sistema de amortiguacion de huecos intercalados sea particularmente eficaz en zonas con espacio limitado. El sistema de amortiguacion de huecos intercalados ilustrado mediante la linea 1410 es simplemente un ejemplo de la tecnologfa dada a conocer en la presente memoria. Diversas caracterfsticas de los sistemas de amortiguacion comentados en la presente memoria pueden modificarse para proporcionar graficas de fuerza con respecto a tiempo diferentes con caracterfsticas deseadas para diferentes aplicaciones y condiciones de carga esperadas.

La figura 15A ilustra una celda no comprimida 1510 de ejemplo en un sistema de amortiguacion celular intercalada

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1500. La celda 1510 no esta comprimida y presenta cuatro regiones diferenciadas. La region A esta ocupada por una muesca en una capa de union superior 1512. La muesca puede estar disenada como parte del sistema de amortiguacion 1500 o como consecuencia del procedimiento de fabricacion utilizado para crear el sistema de amortiguacion 1500. La region B esta ocupada por la parte de cupula o de pico de la celda 1510. La region C esta ocupada por las paredes laterales de la celda 1510 y la region D esta ocupada por la base de la celda 1510. En una implementacion, la figura 15A corresponde a la figura 6 y la figura 11 a 0 kg de carga y 0 mm de desplazamiento.

La figura 15B ilustra una celda 1510 de ejemplo en un sistema de amortiguacion celular intercalada 1500 comprimida en un primer rango de carga. La compresion de la celda 1510 elimina la muesca y la region A, que estaba ocupada por la muesca en la figura 15A. La celda 1510 esta bajo carga, pero no se ha deformado sustancialmente con respecto a su forma en la figura 15A. Como resultado, las regiones B, C y D esta relativamente inalteradas con respecto a la figura 15A. En una implementacion, la figura 15B corresponde a la figura 7 y la figura 11, region de carga 1.

La figura 15C ilustra una celda 1510 de ejemplo en un sistema de amortiguacion celular intercalada 1500 comprimida en un segundo rango de carga. La compresion adicional de la celda 1510 cambia la forma de la celda 1510. La parte de cupula o pico de la celda 1510 ilustrada en las figuras 15A y 15B esta en su mayor parte, si no completamente, hundida. Por tanto, la region B se reduce hasta una dimension vertical practicamente de cero. Ademas, la base de la celda 1510 esta comprimida y tambien reducida en tamano. La region C crece hasta abarcar la mayor parte de la altura de la celda 1510 en comparacion con las figuras 15A y 15B. En una implementacion, la figura 15C corresponde a la figura 8 y la figura 11, region de carga 2.

La figura 15D ilustra una celda 1510 de ejemplo en un sistema de amortiguacion celular intercalada 1500 comprimida en un tercer rango de carga. La compresion adicional de la celda 1510 comba las paredes laterales de la celda 1510. La celda 1510 se hunde a medida que las paredes laterales de la celda 1510 se hunden adicionalmente. En una implementacion, la figura 15D corresponde a la figura 9 y la figura 11, region de carga 3.

La figura 15E ilustra una celda 1510 de ejemplo en un sistema de amortiguacion celular intercalada 1500 comprimida en un cuarto rango de carga. La compresion adicional de la celda 1510 comba completamente las paredes laterales y se hunde completamente la celda 1510. Cualquier compresion adicional de la celda 1510 se debe a la compresion del material utilizado para construir la celda (denominado densificacion en la presente memoria). En una implementacion, la figura 15E corresponde a la figura 10 y la figura 11, region de carga 4.

La figura 16 ilustra operaciones 1600 de ejemplo para utilizar un sistema de amortiguacion celular intercalada. Una primera operacion de hundimiento 1605 hunde una primera matriz de celdas vacfas interconectadas por una capa de union inferior. La primera operacion de hundimiento 1605 puede producirse como resultado de un impacto o una explosion de manera adyacente a la capa de union inferior que aplica una energfa cinetica sustancial a la capa de union inferior. El hundimiento de la primera matriz de celdas vacfas absorbe algo de la energfa cinetica aplicada a la capa de union inferior. Una segunda operacion de hundimiento 1610 hunde una segunda matriz de celdas vacfas intercalada con la primera matriz de celdas vacfas e interconectadas mediante una capa de union central inferior. El hundimiento de la segunda matriz de celdas vacfas absorbe mas de la energfa cinetica provocada por el impacto o la explosion, por ejemplo.

Una tercera operacion de hundimiento 1615 hunde una tercera matriz de celulas vacfas interconectadas mediante una capa de union central superior. La tercera operacion de hundimiento 1615 puede producirse como resultado de la energfa del impacto o la explosion que se desplaza a traves de las matrices de celdas vacfas hundidas primera o segunda hasta la tercera matriz de celdas vacfas. El hundimiento de la tercera matriz de celdas vacfas absorbe mas de la energfa cinetica provocada por el impacto o la explosion, por ejemplo. Una cuarta operacion de hundimiento 1620 hunde una cuarta matriz de celdas vacfas intercaladas con la tercera matriz de celdas vacfas e interconectadas con una capa de union superior sin hundir la capa de union superior. Las matrices de celdas vacfas primera, segunda, tercera y cuarta y las capas de union inferior, central inferior, central superior y superior en combinacion forman el sistema de amortiguacion celular intercalada. El hundimiento de la cuarta matriz de celdas vacfas absorbe mas de la energfa cinetica provocada por el impacto o la explosion, por ejemplo.

Si se absorbe suficiente energfa por el hundimiento de las matrices de celdas vacfas primera, segunda, tercera y cuarta, la capa de union superior no se hunde. Esto protege al personal y/o al equipo adyacente a la capa de union superior. En otras implementaciones, la capa de union superior esta parcialmente hundida, pero menos que las capas de union inferior, central inferior y central superior, protegiendo parcialmente al personal y/o al equipo adyacente a la capa de union superior. En algunas implementaciones, se utilizan solo dos (en vez de cuatro) matrices de celdas vacfas para formar el sistema de amortiguacion celular intercalada. En otras implementaciones, se utilizan mas de cuatro matrices de celdas vacfas para formar el sistema de amortiguacion celular intercalada.

Por ejemplo, el sistema de amortiguacion celular intercalada puede absorber una explosion que deforma una capa de blindaje en un lado del sistema de amortiguacion celular intercalada sin deformar una capa de revestimiento de suelo en el lado opuesto del sistema de amortiguacion celular intercalada. El sistema de amortiguacion celular puede actuar absorbiendo la energfa de la explosion de modo que el revestimiento de suelo no transfiere la energfa a los

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usuarios que estan de pie sobre el suelo.

La figura 17 ilustra un procedimiento de fabricacion de termoconformado 1700 de ejemplo para preparar un sistema de amortiguacion celular intercalada de 2 capas 1743. Dos rollos de reserva de lamina termoplastica 1730, 1731 se alimentan desde los rollos 1732, 1733 a traves de rodillos 1734 a calentadores 1735 de reserva de lamina para elevar la temperatura de la reserva de lamina hasta sustancialmente su temperatura de conformacion normal. La reserva de lamina 1730, 1731 se hace avanzar entonces a una estacion de conformacion 1736 con un molde superior 1737 y un molde inferior 1738. Se aplica vacfo a los moldes 1737, 1738 para forzar el material de lamina superior 1731 al interior del molde superior 1737 y el material de lamina inferior 1730 al interior del molde inferior

1738. Tambien puede aplicarse presion de aire entre las laminas para ayudar a forzar la reserva de lamina termoplastica 1730, 1731 de manera firme al interior de los moldes 1737, 1738. Las laminas conformadas 1739, 1740 de termoplastico con salientes semielipsoidales se retiran de los moldes 1737, 1738 y se unen entre si orientando los salientes semielipsoidales unos con respecto a otros y soldando los picos de cada uno de los salientes semielipsoidales con la lamina opuesta de material termoplastico. El material resultante es una primera capa de amortiguacion celular intercalada 1741.

Una segunda capa de amortiguacion celular intercalada 1742 se fabrica en un procedimiento similar al comentado anteriormente con respecto a la primera capa de amortiguacion celular intercalada 1741. En algunas implementaciones, las laminas conformadas se colocan simplemente en la posicion mencionada anteriormente sin soldadura. Las laminas conformadas se mantienen en su sitio mediante las soldaduras adicionales comentadas mas adelante. Sin embargo, en esta implementacion, solo se sueldan los salientes semielipsoidales de la primera capa de amortiguacion celular intercalada que coinciden con la segunda capa de amortiguacion celular intercalada, y viceversa.

La segunda capa de amortiguacion celular intercalada 1742 puede fabricarse simultaneamente utilizando equipo adicional tal como se representa en la figura 17 o fabricarse de manera secuencial despues de la primera capa de amortiguacion celular intercalada 1741 utilizando el mismo equipo que la primera capa de amortiguacion celular intercalada 1741. Ademas, puede utilizarse un molde para fabricar secuencialmente las laminas conformadas 1739, 1740 de termoplastico en vez de los dos moldes 1737, 1738 representados que fabrican las laminas conformadas

1739, 1740 simultaneamente. En otra implementacion, pueden utilizarse laminas independientes de termoplastico en lugar de los rollos continuos representados de reserva de lamina termoplastica. Las laminas se mueven de estacion en estacion (por ejemplo, del calentamiento al moldeo) en un procedimiento de este tipo.

La primera capa de amortiguacion celular intercalada 1741 y la segunda capa de amortiguacion celular intercalada 1742 se colocan adyacentes entre si con los picos de salientes semielipsoidales en cada una de las capas de amortiguacion celulares 1741, 1742 alineados. Las capas de amortiguacion celulares 1741, 1742 se unen mediante soldadura en los picos de los salientes semielipsoidales donde coinciden las cuatro capas de material termoplastico. El material resultante es el sistema de amortiguacion celular intercalada de 2 capas 1743. En algunas implementaciones, capas de amortiguacion celular intercalada adicionales u otros materiales pueden aplicarse al sistema de amortiguacion celular intercalada 1743 para proporcionar al sistema 1743 diferentes caracterfsticas.

Tal como se ha descrito, cada una de las capas de amortiguacion celulares 1741, 1742 y/o laminas conformadas 1739, 1740 de termoplastico con salientes semielipsoidales puede construirse de diferentes materiales termoplasticos. Por consiguiente, las caracterfsticas del sistema de amortiguacion celular intercalada 1743 pueden ajustarse para aplicaciones especfficas. Por ejemplo, la capa 1741 puede estar compuesta por un material termoplastico mas grueso, mas pesado, mientras que la capa 1742 puede estar compuesta por un material termoplastico mas delgado, mas ligero. De manera similar, la lamina 1739 puede estar compuesta por un material termoplastico mas grueso, mas pesado, mientras que la lamina 1740 puede estar compuesta por un material termoplastico mas delgado, mas ligero. El hecho de presentar capas de amortiguacion celulares 1741, 1742 y/o laminas conformadas 1739, 1740 correspondientes de diferentes materiales aumenta la capacidad del disenador para construir diferentes grados de flexibilidad o resistencia en zonas especfficas del sistema 1743. Variando los materiales empleados en cuando a propiedades especfficas tales como resistencia a la traccion, grosor de material, y elongacion, y variando las dimensiones de los salientes semielipsoidales, pueden modificarse mediante ingenierfa varias regiones reproducibles de manera sistematica de resistencia y flexibilidad deseadas en el sistema 1743 para cumplir con requisitos especfficos.

La figura 18 ilustra operaciones 1800 de ejemplo para fabricar un sistema de amortiguacion celular intercalada. Una operacion de calentamiento 1805 calienta la reserva de lamina termoplastica hasta una temperatura de conformacion. La reserva de lamina termoplastica puede ser un rollo continuo o laminas diferenciadas de material. Una operacion de moldeo 1810 moldea la reserva de lamina para dar una primera lamina con salientes de celdas vacfas y una segunda lamina con salientes de celdas vacfas. La operacion de moldeo 1810 puede utilizar un molde para formar la primera lamina y la segunda lamina secuencialmente o dos moldes para formar la primera lamina y la segunda lamina simultaneamente. Los salientes de celdas vacfas pueden presentar una variedad de formas (por ejemplo, semielipsoidal), tamanos y separacion. Ademas, la operacion de moldeo 1810 puede utilizar una o ambas de presiones positivas y negativas para ayudar a las laminas a adaptarse al/a los molde(s).

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Una operacion de disposicion 1815 dispone la primera lamina moldeada adyacente a la segunda lamina moldeada con las celdas vacfas orientadas unas con respecto a otras, sobresaliendo hacia y entrando en contacto con la lamina moldeada opuesta (denominada en la presente memoria intercalacion). Una operacion de soldadura 1820 suelda los picos de cada una de las celdas vacfas con la lamina moldeada opuesta para formar una primera capa de amortiguacion celular intercalada. En una implementacion, la operacion de soldadura 1820 se lleva a cabo acercando un hierro caliente desde arriba y un hierro caliente correspondiente u otra estructura desde abajo y proporcionando una presion y energfa termica suficientes desde el/los hierro(s) caliente(s) para que las laminas moldeadas entre si se fundan y experimenten coalescencia entre si en el punto del contacto con el/los hierro(s) caliente(s). En algunas implementaciones, la operacion de soldadura 1820 es opcional ya que la operacion de soldadura 1835 sola puede unir suficientemente las laminas moldeadas entre si.

Una operacion de conformacion 1825 forma una segunda capa de amortiguacion celular intercalada. La operacion de conformacion 1825 puede llevarse a cabo repitiendo las operaciones 1805-1820, por ejemplo. Una operacion de disposicion 1830 dispone la primera capa de amortiguacion de manera adyacente a la segunda capa de amortiguacion con los picos de las celdas vacfas en cada una de las capas de amortiguacion primera y segunda alineados entre sf. Como resultado, las cuatro laminas de material termoplastico son adyacentes entre sf en los picos de las celdas vacfas dirigidas hacia fuera. La operacion de soldadura 1835 suelda los picos de las celdas vacfas donde coinciden las cuatro laminas de material termoplastico. La operacion de soldadura 1835 puede llevarse a cabo tal como se comento anteriormente con respecto a la operacion de soldadura 1820. Como resultado, las cuatro laminas de material termoplastico se sueldan y experimentan coalescencia entre sf en los puntos de soldadura y la estructura es un sistema de amortiguacion celular intercalada de 2 capas. En algunas implementaciones, pueden anadirse capas de amortiguacion celular intercalada adicionales u otros materiales al sistema de amortiguacion celular intercalada para conseguir las propiedades deseadas del sistema de amortiguacion celular intercalada. En algunas implementaciones, las capas adicionales pueden incluir un suelo para usuarios para que esten de pie sobre el mismo y/o blindaje para proteger a los usuarios frente al impacto de diversos proyectiles.

La memoria, los ejemplos y los datos anteriores proporcionan una descripcion completa de la estructura y la utilizacion de las formas de realizacion a modo de ejemplo de la invencion. Dado que muchas formas de realizacion de la invencion pueden realizarse sin apartarse del espfritu y el alcance de la invencion, la invencion se basa en las reivindicaciones adjuntas a continuacion en la presente memoria. Ademas, las caracterfsticas estructurales de las diferentes formas de realizacion pueden combinarse en aun otra forma de realizacion sin apartarse de las reivindicaciones citadas.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Sistema de amortiguacion celular intercalada (108), que comprende:

una primera lamina de material elastico que incluye una primera capa de union (112) y una primera matriz de celdas vacfas (116) que sobresalen de la primera capa de union (112), y

una segunda lamina de material elastico, que incluye una segunda capa de union (114) y una segunda matriz de celdas vacfas (110), que sobresalen de la segunda capa de union (114), estando las celdas vacfas (110, 116) configuradas para hundirse de manera monotona bajo una carga que aumenta de manera monotona, entrando un pico de cada celda vacfa (116) en la primera matriz en contacto con la segunda capa de union (114) y entrando un pico de cada celda vacfa (110) en la segunda matriz en contacto con la primera capa de union (112) y estando por lo menos una celda vacfa (116) en la primera matriz unida a la segunda capa de union (114) y estando por lo menos una celda vacfa (110) en la segunda matriz unida a la primera capa de union (112).
2. Sistema de amortiguacion celular intercalada segun la reivindicacion 1, que ademas comprende:

una tercera lamina de material elastico, que incluye una tercera capa de union y una tercera matriz de celdas vacfas, que sobresalen de la tercera capa de union; y

una cuarta lamina de material elastico, que incluye una cuarta capa de union y una cuarta matriz de celdas vacfas, que sobresalen de la cuarta capa de union, entrando un pico de cada celda vacfa en la tercera matriz en contacto con la cuarta capa de union y entrando un pico de cada celda vacfa en la cuarta matriz en contacto con la tercera capa de union, y estando por lo menos una celda vacfa en la tercera matriz unida a la cuarta capa de union, estando por lo menos una celda vacfa en la cuarta matriz unida a la tercera capa de union y estando la segunda capa de union unida a la tercera capa de union.
3. Sistema de amortiguacion celular intercalada segun la reivindicacion 2, en el que las celdas vacfas en la primera matriz estan alineadas con las celdas vacfas en la cuarta matriz, y las celdas vacfas en la segunda matriz estan alineadas con las celdas vacfas en la tercera matriz.
4. Sistema de amortiguacion celular intercalada segun la reivindicacion 3, en el que el pico de dicha por lo menos una celda vacfa en la primera matriz, la segunda capa de union, la tercera capa de union, y el pico de dicha por lo menos una celda vacfa en la cuarta matriz estan unidos entre sf.
5. Sistema de amortiguacion celular intercalada segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las celdas vacfas son semielipsoidales.
6. Sistema de amortiguacion celular intercalada segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada celda vacfa en la primera matriz esta unida a la segunda capa de union y cada celda vacfa en la segunda matriz esta unida a la primera capa de union.
7. Sistema de amortiguacion celular intercalada segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las celdas vacfas en la primera matriz de celdas vacfas estan separadas por igual con respecto a las celdas vacfas en la segunda matriz de celdas vacfas.
8. Sistema de amortiguacion celular intercalada segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el material elastico en una base de por lo menos una celda vacfa es mas delgado que el material en un pico de la celda vacfa.
9. Sistema de amortiguacion celular intercalada segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada una de las celdas vacfas estan configuradas para hundirse sin entrar en contacto con las celdas vacfas adyacentes.
10. Sistema de amortiguacion celular intercalada segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que por lo menos una de entre la primera capa de union y la segunda capa de union esta configurada para adaptarse a una superficie curvada.
11. Sistema de amortiguacion celular intercalada segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la primera matriz de celdas vacfas estan configuradas para hundirse a una velocidad diferente con respecto a la segunda matriz de celdas vacfas.
12. Sistema de amortiguacion celular intercalada segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las celdas vacfas estan configuradas para hundirse de manera uniforme.
13. Procedimiento de absorcion de energfa cinetica, que comprende:

hundir de manera monotona el sistema de amortiguacion celular intercalada segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
14. Procedimiento de fabricacion del sistema de amortiguacion celular intercalada 5 segun cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, que comprende:

moldear la primera lamina de material elastico;

moldear la segunda lamina de material elastico;

10

moldear la tercera lamina de material elastico; moldear la cuarta lamina de material elastico; y

15 soldar un pico de una celda vacfa en la primera matriz con la segunda capa de union, la tercera capa de union y

un pico de una celda vacfa en la cuarta matriz.
15. Sistema de amortiguacion celular intercalada segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 y 8 a 13, en el que la primera matriz de celdas vacfas es contigua a la primera capa de union y la segunda matriz de celdas vacfas es 20 contigua a la segunda capa de union.