具有向外弯曲表面的空单元的制作方法

本申请要求于2015年7月31日提交的题为“具有向外表面曲率的空单元”的美国临时专利申请No.62/199,810的优先权，其公开和教导的全部内容通过引用明确地并入。

技术领域

本发明总体上涉及缓冲系统及其制造方法。

背景技术：

缓冲系统用于包括人体的舒适性和冲击保护的各种应用中。缓冲系统放置在身体的一部分的附近，并且在身体与一个或多个物体之间提供屏障，否则这些物体会撞击身体。例如，袋装弹簧床垫包含一组紧密耦接的金属弹簧来缓和床架对身体的冲击。类似地，鞋类、椅子、手套、护膝、头盔等均可包括缓冲系统，该缓冲系统在身体的一部分与一个或多个物体之间提供屏障。

各种结构被用于缓冲系统。例如，一组紧密耦接的封闭的单元空气和/或水腔体通常构成空气和水床垫。一组紧密耦接的弹簧通常构成传统的床垫。其他实例包括开口的或封闭的单元泡沫和弹性蜂窝结构。

对于采用一组封闭的或开口的单元或弹簧的缓冲系统，将单元或弹簧直接耦接在一起，或者使用一个或多个统一层将每个单元或弹簧在它们的末端处耦接在一起。将单元或弹簧直接地耦接在一起或者将单元或弹簧的末端间接地耦接在一起，有效地将缓冲系统连接在一起。

技术实现要素：

本文所描述和要求保护的实施例包括用于制造蜂窝状缓冲系统的缓冲结构和方法，其允许通过压缩和冲击循环获得最大的舒适度。具体而言，缓冲结构包括形成为阵列的变化的空单元，该变化的空单元包括具有不同半径测量值的多个向外弯曲的表面。空单元的刚度可以通过改变半径来控制。向外弯曲的表面防止屈曲并且通过吸收能量提供对于高冲击的支撑。

这里也描述和记载了其他实施例。

附图说明

图1示出了处于无负载状态的示例性蜂窝状缓冲系统的透视图；

图2A示出了示例性蜂窝状缓冲系统的一个阵列中的空单元的示例性基部的俯视图；

图2B示出了示例性蜂窝状缓冲系统的一个阵列中的空单元的示例性基部的俯视图；

图3示出了图1中的示例性蜂窝状缓冲系统的俯视图；

图4示出了处于无负载状态的另一示例性蜂窝状缓冲系统的透视图；

图5示出了图4中的示例性蜂窝状缓冲系统的俯视图；

图6示出了处于无负载状态的又一示例性蜂窝状缓冲系统的透视图；

图7示出了图6中的示例性蜂窝状缓冲系统的俯视图；

图8示出了处于无负载状态的又一示例性蜂窝状缓冲系统的透视图；

图9示出了图8中的示例性蜂窝状缓冲系统的俯视图；

图10示出了处于无负载状态的又一示例性蜂窝状缓冲系统的透视图；

图11示出了图10中的示例性蜂窝状缓冲系统的俯视图；

图12示出了处于无负载状态的又一示例性蜂窝状缓冲系统的透视图；

图13示出了图12中的示例性蜂窝状缓冲系统的正视图；

图14示出了图12中的示例性蜂窝状缓冲系统的俯视图；

图15示出了处于无负载状态的又一示例性蜂窝状缓冲系统的透视图；

图16示出了图15中的示例性蜂窝状缓冲系统的正视图；

图17示出了图15中的示例性蜂窝状缓冲系统的俯视图；

图18示出了处于无负载状态的又一示例性蜂窝状缓冲系统的透视图；

图19示出了图18中的示例性蜂窝状缓冲系统的正视图；

图20示出了图18中的示例性蜂窝状缓冲系统的俯视图；

图21示出了所描述的缓冲系统的阵列中的空单元的力位移图；

图22示出了基于所描述的缓冲系统的阵列中的空单元的10％、25％、50％和75％压缩的负载力的表格；

图23示出了制造示例性蜂窝状缓冲系统的示例性操作。

具体实施方式

所公开的技术包括缓冲结构，其允许通过压缩和冲击循环获得最大舒适度。具体而言，缓冲结构包括形成为阵列或片的变化的空单元，该变化的空单元包括具有不同半径测量值的多个向外弯曲表面。空单元中的弹性模量或刚度可以通过改变空单元中的半径的数量、深度和位置(例如，垂直高度)来控制。向外弯曲表面主导着空单元的整体设计，并且防止屈曲，并且通过吸收能量提供对于高冲击的支撑。所公开的技术中的空单元可以承受多次压缩而不会显著退化。

没有向外弯曲表面的空单元在冲击过程中会经历空单元中的屈曲和失去支撑。没有向外弯曲表面的空单元会移动得太快并且不能吸收尽可能多的能量。因此，具有不经受材料本身的应力集中(例如，随着时间的推移可能会产生裂纹或随着时间的推移可能会造成力偏转性能的显著下降的褶皱)的结构是有益的。

所公开的技术可用于各种舒适-冲击-保护和压力-分布缓冲应用中，包括但不限于：鞋类、床垫、家具缓冲垫、身体衬垫以及包装。在一个实施例中，包括多个向外弯曲表面的空单元可以支撑在使用过程中能够承受使用者体重的三倍的鞋。

图1示出了处于无负载状态的示例性蜂窝状缓冲系统100的透视图。蜂窝状缓冲系统100包括布置成两个阵列的空单元(例如，空单元102或空单元104)。在其他实施例中，可以有一个或两个以上的空单元阵列。阵列可以是平坦的或弯曲的。

为了本公开的目的，包括两个阵列的示例性蜂窝状缓冲系统100中的阵列被描述为第一阵列(例如，第一阵列106)和第二阵列(例如，第二阵列108)。然而，在另一个实施例中，根据所需的术语或配置，第一阵列和第二阵列可被称为右侧阵列和左侧阵列、顶部阵列和底部阵列或其他命名的特征。在蜂窝状缓冲系统100中有多个阵列的实施例中，每个阵列中的空单元104可以具有与另一个阵列相同或不同的几何形状。另外，单个阵列内的空单元104可以具有彼此相同或不同的几何形状。

在图1中，第一阵列106和第二阵列108具有包括四个向外弯曲表面(例如，向外弯曲表面110)的空单元(例如空单元104)，每个向外弯曲表面在蜂窝状缓冲系统100中的第一阵列106和第二阵列108中的每个空单元104的每个侧壁(例如，侧壁120)中。向外弯曲表面位于空单元的侧壁上并且是自然地背对空单元的内部的弯曲部分(curvature)。向外弯曲表面构成空单元104的整个外表面面积的一定部分(substantial portion)，其被定义为大于或等于空单元104的整个外表面面积的20％。

每个空单元104还包括四个向内弯曲表面(例如，向内弯曲表面126)，其中，一个向内弯曲表面构成空单元100的圆角。在图1中，向内弯曲表面位于空单元的拐角上并且是向内朝向空单元的内部的弯曲部分。

在所公开的技术的实施例中，向外弯曲表面和向内弯曲表面可以被配置在空单元的侧壁中或空单元的拐角上。在一些实施例中，在每个空单元中可以有两个、三个或更多个弯曲表面(或者在本文中可互换地称为弯曲部分)。在一些实施例中，空单元的侧壁中可以有多于一个的弯曲部分。例如，在侧壁中可以有弯曲部分的波(例如，大约12次振荡，产生非常硬的单元)。在其他实施例中，在一个或多个侧壁中可以没有弯曲部分。

在一些实施例中，空单元的基部(例如基部130)的立方体形状(cubic shape)可以采用其邻近或毗连的空单元(例如，空单元104)的立方体形状的斜率。基部130可以被定义为空单元的与至少形成空单元的中间部分的峰部(峰部132)相邻的部分。峰部132可以被定义为空单元的与基部130相邻的部分，包括峰表面(例如，峰表面112)，该峰表面可以附接在空单元(例如，空单元104)的另一阵列(未示出)中的相对空单元的峰表面上。由于每个向外弯曲表面(例如，向外弯曲表面110)的较大的半径或较深的深度，或者通过存在于每个空单元中的向外弯曲表面的数量，峰部132可以显著地圆化(rounded)或分段。向外弯曲表面的较大的半径可以是空单元的长度的大约50％或更小。在一个示例中，向外弯曲表面的较大的半径可以是大约20mm。在另一个示例中，较大的半径可以是空单元104的长度的一半减1mm。(向外弯曲表面的半径和深度详细描述于图2中)。

在一些实施例中，基部130仅包括向内弯曲表面，并且峰部112包括向外弯曲表面110和向内弯曲表面126(参见例如图15和图18)。在其他实施例中，由于每个向外弯曲表面的较小的半径或较浅的深度，或者通过存在于每个空单元104中的向外弯曲表面的数量，空单元104的峰部可以较少地圆化或分段(参见例如图4、图8和图9中具有向外弯曲表面的较小的半径和向外弯曲表面的较小数量的空单元104的较少地圆化或分段的峰部)。较小的半径可以是大约1mm。空单元104的壁中的向外弯曲表面的横截面可以从作为断开从空单元104的一个拐角的切线到空单元104的下一个拐角的线的最低要求的最小的凹口开始变化到与延伸到空单元104的宽度的一半的椭圆一样大。类似地，由于每个向外弯曲表面的较小的半径或较浅的深度，或者通过存在于每个空单元104中的向外弯曲表面的数量，空单元104的开口(例如开口114)或顶部的形状可以变化。空单元104的开口或顶部可以与大气连通。

在其他实施例中，向外弯曲表面可以仅在峰部中成型、仅在基部中成型或者在峰部和基部中成型。刚度可以根据这些不同图案的成型而变化。

蜂窝状缓冲系统100可以使用各种制造工艺(例如，吹塑成型、热成型、挤出成型、注塑成型、层压等)来制造。例如，在一个实施例中，蜂窝状缓冲系统100可以通过单阵列片或辊式进给来制造。在一个实施例中，系统100通过形成两个分开的阵列，第一阵列106和第二阵列108来制造。然后，将这两个阵列在第一阵列106和第二阵列108中的空单元的峰部的峰表面处层叠、胶合或以其他方式附接在一起。例如，第一阵列106的空单元的峰部的峰表面(例如，空单元104的峰表面112)被附接到第二阵列108的空单元104的峰部的峰表面(例如，空单元102的峰表面(未示出))。

空单元104是抵抗由压缩力引起的挠曲的中空腔，类似于压缩弹簧。至少各空单元104的材料、壁厚、尺寸和形状限定了各空单元可以施加的阻力。用于空单元104的材料在预期的负载条件下通常是可弹性变形的，并且将承受多次变形而不会破裂或遭受其他降低蜂窝状缓冲系统100的功能的损害。示例材料包括热塑性聚氨酯、热塑性弹性体、苯乙烯共聚物、橡胶、乙酸乙酯、和Krayton聚合物。此外，壁厚可以在5密耳到160密耳的范围内。更进一步地，在立方体实施例中，各空单元的尺寸的范围可以从5mm到70mm。此外，空单元可以是立方体、锥体、半球形或任何其他能够具有中空内部体积的形状。其他形状可以具有与上述立方体实施例类似的尺寸。更进一步地，空单元可以彼此间隔开不同距离。示例间距范围是2.5mm到150mm。

在一个实施例中，空单元104具有正方形或矩形的基部形状，具有梯形体积和圆形顶部。该空单元104的几何形状可以提供系统100的平滑压缩轮廓和单个空单元104的最小聚束(bunching)。聚束特别发生在空单元的角部和垂直侧壁上，在角部和垂直侧壁上，材料以这样的方式弯曲，使得产生可能导致压力点和对整个蜂窝状缓冲系统的较不均匀的感觉的材料的多重折叠。

蜂窝状缓冲系统100内的空单元104的材料、壁厚、单元尺寸和/或单元间隔可以被优化，以通过空单元的压缩(例如，侧壁屈曲)最小化机械噪声的产生。例如，空单元104的特性可以被优化，以提供位移与施加的力之间的平滑关系。此外，可以在空单元104的外部使用少量润滑涂层(例如，滑石粉或油)，以减少或消除由相互接触和相对移动的空单元产生的噪声。机械噪声的减少或消除可以使蜂窝状缓冲系统100的使用对于用户更加舒适。

每个空单元104可以被阵列内的邻近空单元包围。例如，空单元102被第一阵列106内的三个邻近空单元116包围。在蜂窝状缓冲系统100中，每个角部空单元有三个邻近空单元，每个边缘单元有五个邻近空单元，中心空单元有八个邻近空单元。对于每个空单元，其他实现例可以具有更多或更少的邻近空单元。

而且，在阵列具有相对阵列的实施例中，每个空单元可以在相对阵列内具有对应的相对空单元。例如，第一阵列106中的空单元102与第二阵列108中的空单元104相对。对于一些或全部空单元，其他实施例不包括相对空单元。

邻近空单元和相对空单元在本文中统称为相邻空单元。在各种实施例中，邻近空单元、相对空单元和相对的邻近空单元中的一个或多个在单个空单元的独立压缩范围内基本上不被压缩。

在一个实施例中，空单元充满环境空气。在另一个实施例中，空单元充满除空气之外的泡沫或流体。泡沫或某些流体可以用于隔离使用者的身体，促进从使用者的身体到/或从蜂窝状缓冲系统100的热传递，和/或影响蜂窝状缓冲系统100的挠曲阻力。在真空或接近真空环境(例如，外部空间)中，中空腔可以未被填充。

此外，空单元可以具有一个或多个孔径或孔(未示出)，当空单元被压缩和解压缩时，空气或其他流体可以自由地通过该孔径或孔。通过不依赖气压来抵抗挠曲，空单元可以实现相对恒定的变形抗力。另外，空单元可以经由通过阵列的通道(未示出)彼此连通(即，流体连接)。为了加热或冷却的目的，孔和/或通道也可以用于使流体循环。例如，孔和/或通道可以限定通过蜂窝状缓冲系统100的路径，其中，加热流体或冷却流体进入蜂窝状缓冲系统100，沿着通过蜂窝状缓冲系统100的路径行进，并离开蜂窝状缓冲系统100。孔和/或通道还可以控制空气进入、在内移动和/或离开蜂窝状缓冲系统100处的速率。例如，对于快速施加的重负载，孔和/或通道可以限制空气在蜂窝状缓冲系统100内可以多快地离开或移动，从而为使用者提供额外的缓冲。

孔可以设置在蜂窝状缓冲系统100上的相对空单元的配合表面上以便于清洁。更具体地说，可以通过相对空单元中的孔迫使水和/或空气冲走污染物。在各空单元通过通道连接的实施例中，水和/或空气可以在蜂窝状缓冲系统100的一端引入，并且通过蜂窝状缓冲系统100横向地冲刷到相对端以冲走污染物。此外，蜂窝状缓冲系统100可以用抗微生物物质处理，或者蜂窝状缓冲系统100的材料本身可以是抗微生物的。

图2A示出了示例性蜂窝状缓冲系统的一个阵列中的空单元200的示例性基部的俯视图。空单元200的基部是具有四个侧壁220的立方体形状。四个侧壁220各具有一个向外弯曲表面(向外弯曲表面210)和两个向内弯曲表面(向内弯曲表面226)。向外弯曲表面210具有背对空单元200的内部的弯曲部分。向内弯曲表面226具有面向空单元200的内部的弯曲部分。

圆222可以从每个向外弯曲表面210突出，每个向外弯曲表面210具有特征半径228和特征深度224。每个向外弯曲表面的半径和深度可以从特征半径和特征深度变化(例如，变化20％或者更小，或者小于矩形整体轮廓的长度的一半和宽度的一半)。向外弯曲表面的半径的大小和深度可以在不同的实现例中和在相同的空单元中变化。例如，图3、图5和图7示出了三个除了不同大小的对外半径之外具有相同几何形状的空单元。每个空单元在每侧具有相同数量的对外半径。通过改变每个空单元中半径的大小，结构偏转非常不同，如分别在图21和图22中配置A、D和C中所示。

空单元中的弹性模量或刚度可以通过改变空单元中半径的数量、深度和位置(例如，垂直高度)来控制。向外弯曲表面防止屈曲并且通过吸收能量提供对于高冲击的支撑。

图2B示出了示例性蜂窝状缓冲系统的一个阵列中的空单元200的示例性基部的俯视图。空单元200是具有四个侧壁220的立方体形状(如空单元的基部的矩形整体轮廓204所示)。四个侧壁220各具有一个向外弯曲表面(向外弯曲表面210)和两个向内弯曲表面(向内弯曲表面226)。向外弯曲表面210具有背对空单元200的内部的弯曲部分。向内弯曲表面226具有面向空单元200的内部的弯曲部分。

向外弯曲表面210主导空单元200的整体设计。具体地，向外弯曲表面210构成每个空单元200的整个外表面面积的一定部分。具体地，向外弯曲表面210基本上超过了空单元200的整个外周202的一部分(定义为大于整个外周202的25％并且以粗线示出)。外周202的长度基本上超过了每个成型的空单元的基部(未示出)的整体轮廓204的长度。向内弯曲表面226基本上使空单元200的整个外周的一部分(定义为小于整个外周202的25％并且以虚线示出)凹陷。

图3示出了图1中的示例性蜂窝状缓冲系统的俯视图。如图所示，蜂窝状缓冲系统300包括布置为第一阵列306和第二阵列308(未示出)的空单元(例如，空单元302)。图3示出了第一阵列306具有空单元(例如，空单元302)，该空单元包括在蜂窝状缓冲系统300中的第一阵列306中的每个空单元的各个侧壁320中的四个向外弯曲表面(例如，向外弯曲表面310)。

图4示出了处于无负载状态的示例性蜂窝状缓冲系统400的透视图。蜂窝状缓冲系统400包括布置成两个阵列的空单元(例如，空单元402或空单元404)。在其他实施例中，可以有一个或两个以上的空单元阵列。

第一阵列406和第二阵列408具有空单元(例如，空单元404)，该空单元包括在蜂窝状缓冲系统400中的第一阵列406和第二阵列408中的每个空单元(例如，空单元404)的各个侧壁(例如，侧壁420)中的四个向外弯曲表面(例如，向外弯曲表面410)。每个空单元(例如，空单元404)还包括四个向内弯曲表面(例如，向内弯曲表面426)，该四个向内弯曲表面位于每个空单元的角部。

图5示出了图4中的示例性蜂窝状缓冲系统的俯视图。如图所示，蜂窝状缓冲系统500包括布置为第一阵列506和第二阵列508(未示出)的空单元(例如，空单元502)。图5示出了第一阵列506具有空单元(例如，空单元502)，该空单元包括在蜂窝状缓冲系统500中的第一阵列506中的每个空单元的各个侧壁520中的四个向外弯曲表面(例如，向外弯曲表面510)。

图6示出了处于无负载状态的示例性蜂窝状缓冲系统600的透视图。蜂窝状缓冲系统600包括布置成两个阵列的空单元(例如，空单元602或空单元604)。在其他实施例中，可以有一个或两个以上的空单元阵列。

第一阵列606和第二阵列608具有空单元(例如，空单元604)，该空单元包括在蜂窝状缓冲系统600中的第一阵列606和第二阵列608中的每个空单元(例如，空单元604)的各个侧壁(例如，侧壁620)中的四个向外弯曲表面(例如，向外弯曲表面610)。每个空单元(例如，空单元604)还包括四个向内弯曲表面(例如，向内弯曲表面626)，其中两个向内弯曲表面是每个空单元的各个侧壁(例如，侧壁620)。

图7示出了图6中的示例性蜂窝状缓冲系统的俯视图。如图所示，蜂窝状缓冲系统700包括布置为第一阵列706和第二阵列708(未示出)的空单元(例如，空单元702)。图7示出了第一阵列706具有空单元(例如，空单元702)，该空单元包括在蜂窝状缓冲系统700中的第一阵列706中的每个空单元的各个侧壁720中的四个向外弯曲表面(例如，向外弯曲表面710)。

图8示出了处于无负载状态的示例性蜂窝状缓冲系统800的透视图。蜂窝状缓冲系统800包括布置成两个阵列的空单元(例如，空单元802或空单元804)。在其他实施例中，可以有一个或两个以上的空单元阵列。

第一阵列806和第二阵列808具有空单元(例如，空单元804)，该空单元包括在蜂窝状缓冲系统800中的第一阵列806和第二阵列808中的每个空单元(例如，空单元804)的各个侧壁(例如，侧壁820)中的四个向外弯曲表面(例如，向外弯曲表面810)。每个空单元(例如，空单元804)还包括四个向内弯曲表面(例如，向内弯曲表面826)，其中两个向内弯曲表面是每个空单元的各个侧壁(例如，侧壁820)。

图9示出了图8中的示例性蜂窝状缓冲系统的俯视图。如图所示，蜂窝状缓冲系统900包括布置为第一阵列906和第二阵列908(未示出)的空单元(例如，空单元902)。图9示出了第一阵列906具有空单元(例如，空单元902)，该空单元包括在蜂窝状缓冲系统900中的第一阵列906中的每个空单元的各个侧壁920中的四个向外弯曲表面(例如，弯曲部分910)。

图10示出了处于无负载状态的示例性蜂窝状缓冲系统1000的透视图。蜂窝状缓冲系统1000包括布置成两个阵列的空单元(例如，空单元1002或空单元1004)。在其他实施例中，可以有一个或两个以上的空单元阵列。

第一阵列1006和第二阵列1008具有空单元(例如，空单元1004)，该空单元包括在蜂窝状缓冲系统1000中的第一阵列1006和第二阵列1008中的每个空单元(例如，空单元1004)的两个相对侧壁(例如，侧壁1020)上的两个向外弯曲表面(例如，向外弯曲表面1010)。每个空单元(例如，空单元1004)还包括四个向内弯曲表面(例如，向内弯曲表面1026)，其中两个向内弯曲表面在每个空单元的两个相对侧壁的各个侧壁(例如，侧壁1020)上。

图11示出了图10中的示例性蜂窝状缓冲系统的俯视图。如图所示，蜂窝状缓冲系统1100包括布置为第一阵列1106和第二阵列1108(未示出)的空单元(例如，空单元1102)。图11示出了第一阵列1106具有空单元(例如，空单元1102)，该空单元包括在蜂窝状缓冲系统1100中的第一阵列1106中的每个空单元的各个侧壁1120中的四个向外弯曲表面(例如，弯曲部分1110)。

图12示出了处于无负载状态的示例性蜂窝状缓冲系统1200的透视图。蜂窝状缓冲系统1200包括布置成两个阵列的空单元(例如，空单元1202或空单元1204)。在其他实施例中，可以有一个或两个以上的空单元阵列。

第一阵列1206和第二阵列1208具有空单元(例如，空单元1204)，该空单元包括在蜂窝状缓冲系统1200中的第一阵列1206和第二阵列1208中的每个空单元(例如，空单元1204)的峰部1232的各个侧壁(例如，侧壁1220)中的四个向外弯曲表面(例如，弯曲部分1210)。每个空单元(例如，空单元1204)的峰部1232中的侧壁1220还包括四个向内弯曲表面(例如，向内弯曲表面1226)。每个空单元1204的基部1230仅包括向内弯曲表面1226。

图13示出了图12中的示例性蜂窝状缓冲系统的正视图。蜂窝状缓冲系统1300包括布置为第一阵列1306和第二阵列1308的空单元(例如，空单元1302或空单元1304)。

第一阵列1306和第二阵列1308具有空单元(例如，空单元1304)，该空单元包括在蜂窝状缓冲系统1300中的第一阵列1306和第二阵列1308中的每个空单元(例如，空单元1304)的峰部1332的各个侧壁(例如，侧壁1320)中的四个向外弯曲表面(例如，弯曲部分1310)。每个空单元(例如，空单元1304)的峰部1332中的侧壁1320还包括四个向内弯曲表面(例如，向内弯曲表面1326)。每个空单元1304的基部1330仅包括向内弯曲表面1326。

图14示出了图12中的示例性蜂窝状缓冲系统的俯视图。如图所示，蜂窝状缓冲系统1400包括布置为第一阵列1406和第二阵列(未示出)的空单元(例如，空单元1402)。图14示出了第一阵列1406具有空单元(例如，空单元1402)，该空单元包括在蜂窝状缓冲系统1400中的第一阵列1406中的每个空单元的各个侧壁1420中的四个向外弯曲表面(例如，弯曲部分1410)。

图15示出了处于无负载状态的示例性蜂窝状缓冲系统1500的透视图。蜂窝状缓冲系统1500包括布置成两个阵列的空单元(例如，空单元1502或空单元1504)。在其他实施例中，可以有一个或两个以上的空单元阵列。

在图15中，第一阵列1506和第二阵列1508具有空单元(例如，空单元1504)，该空单元包括在蜂窝状缓冲系统1500中的第一阵列1506和第二阵列1508中的每个空单元(例如，空单元1504)的峰部1532中的各个侧壁(例如，侧壁1520)中的四个向外弯曲表面(例如，弯曲部分1510)。每个空单元(例如，空单元1504)的峰部1532中的侧壁1520还包括四个向内弯曲表面(例如，向内弯曲表面1526)。每个空单元1504的基部1530仅包括向内弯曲表面1526。

图16示出了图15中的示例性蜂窝状缓冲系统的正视图。蜂窝状缓冲系统1600包括布置为第一阵列1606和第二阵列1608的空单元(例如，空单元1602或空单元1604)。

第一阵列1606和第二阵列1608具有空单元(例如，空单元1604)，该空单元包括在蜂窝状缓冲系统1600中的第一阵列1606和第二阵列1608中的每个空单元(例如，空单元1604)的峰部1632的各个侧壁(例如，侧壁1620)中的四个向外弯曲表面(例如，弯曲部分1610)。每个空单元(例如，空单元1604)的峰部1632中的侧壁1620还包括四个向内弯曲表面(例如，向内弯曲表面1626)。每个空单元1604的基部1630仅包括向内弯曲表面1626。

图17示出了图15中的示例性蜂窝状缓冲系统的俯视图。如图所示，蜂窝状缓冲系统1700包括布置为第一阵列1706和第二阵列(未示出)的空单元(例如，空单元1702)。图17示出了第一阵列1706具有空单元(例如，空单元1702)，该空单元包括在蜂窝状缓冲系统1700中的第一阵列1706中的每个空单元的各个侧壁1720中的四个向外弯曲表面(例如，弯曲部分1710)。

图18示出了处于无负载状态的示例性蜂窝状缓冲系统1800的透视图。蜂窝状缓冲系统1800包括布置成两个阵列的空单元(例如，空单元1802或空单元1804)。在其他实施例中，可以有一个或两个以上的空单元阵列。阵列可以是平坦的或弯曲的。

第一阵列1806和第二阵列1808具有空单元(例如，空单元1804)，该空单元包括在蜂窝状缓冲系统1800中的第一阵列1806和第二阵列1808中的每个空单元(例如，空单元1804)的峰部1832的各个侧壁(例如，侧壁1820)中的四个向外弯曲表面(例如，弯曲部分1810)。每个空单元(例如，空单元1804)的峰部1832中的侧壁1820还包括四个向内弯曲表面(例如，向内弯曲表面1826)。每个空单元1804的基部1830仅包括向内弯曲表面1826。

阵列可以包括使空单元(例如，空单元1804和1816)分离的显著的肋(例如，肋1830)。肋1830可以位于第一阵列1806和/或第二阵列1808中，并且位于空单元之间的各种构造中。例如，图18至图20中的肋1830、1930和2030仅位于第一阵列1806和第二阵列1808中的外部空单元之间。在另一个实施例中，肋1830可以位于所有的空单元之间或仅位于某些所选的空单元之间，例如在一个阵列的角部的空单元之间。空单元的数量和肋的数量可以根据实施例而变化。肋相对于空单元的定位可以变化。在一些实施例中，肋可以是附接到空单元上的小接触点的细的结构，或者肋可以是附接到空单元上的较大接触点的较宽的结构。肋可以位于空单元的顶部或底部。肋可以位于空单元的端部附近，例如，靠近阵列的外部，或靠近空单元的内部。或者，在另一个实施例中，肋可以位于空单元的中心附近。

在压缩过程中，肋为阵列提供加强功能。蜂窝状缓冲系统1800内的单元的材料、壁厚、单元尺寸和/或单元间隔可以被优化，以通过空单元的压缩(例如，侧壁的屈曲)最小化机械噪声的产生。例如，单元的特性可以被优化，以提供位移与施加的力之间的平滑关系。此外，可以在空单元的外部使用少量润滑涂层(例如，滑石粉或油)，以减少或消除由相互接触和相对移动的空单元产生的噪声。机械噪声的减少或消除可以使蜂窝状缓冲系统1800的使用对于用户更加舒适。

图19示出了图18中的示例性蜂窝状缓冲系统的正视图。蜂窝状缓冲系统1900包括布置为第一阵列1906和第二阵列1908的空单元(例如，空单元1902或空单元1904)。

第一阵列1906和第二阵列1908具有空单元(例如，空单元1904)，该空单元包括在蜂窝状缓冲系统1900中的第一阵列1906和第二阵列1908中的每个空单元(例如，空单元1904)的峰部1932的各个侧壁(例如，侧壁1920)中的四个向外弯曲表面(例如，弯曲部分1910)。每个空单元(例如，空单元1904)的峰部1932中的侧壁1920还包括四个向内弯曲表面(例如，向内弯曲表面1926)。每个空单元1904的基部1930仅包括向内弯曲表面1926。

第一阵列1906和第二阵列1908包括使空单元分离并且在压缩过程中为矩阵提供刚度的显著的肋(例如，肋1930)。肋1930可以位于第一阵列1906和/或第二阵列1908中，并且位于空单元之间的各种构造中。例如，图18至图20中的肋1830、1930和2030仅位于第一阵列1806和第二阵列1808中的外部空单元之间。在另一个实施例中，肋1930可以位于所有的空单元之间或仅位于某些所选的空单元之间，例如在一个阵列的角部的空单元之间。空单元的数量和肋的数量可以根据实施例而变化。肋相对于空单元的位置可以变化。在一些实施例中，肋可以是附接到空单元上的小接触点的细的结构，或者肋可以是附接到空单元上的较大接触点的较宽的结构。肋可以位于空单元的顶部或底部。肋可以位于空单元的端部附近，例如，靠近阵列的外部，或靠近空单元的内部。或者，在另一个实施例中，肋可以位于空单元的中心附近。

向外弯曲表面(例如，弯曲部分1910)的不同数量和图案可以模制到阵列中的空单元(例如，空单元1904)中。在一些实施例中，空单元(例如，空单元1902)的立方体形状可以采用其邻近或毗连的空单元(例如，空单元1904)的立方体形状的斜率。在蜂窝状缓冲系统1900中，由于每个弯曲部分的较大的半径或较深的深度，或者通过存在于每个空单元中的弯曲部分的数量，空单元(例如，空单元1904)的峰部(例如，峰部1912)可以显著地圆化或分段。较大的半径可以是大约20mm。在另一个示例中，较大的半径可以是空单元的长度的一半减1mm。(弯曲部分的半径和深度详细描述于图2中。)

在其他实施例中，由于每个弯曲部分的较小的半径或较浅的深度，或者通过存在于每个空单元中的弯曲部分的数量，空单元的峰部可以较少地圆化或分段(参见例如图4、图8和图9中具有弯曲部分的较小的半径和弯曲部分的较小数量的空单元的较少地圆化或分段的峰部)。较小的半径可以是大约1mm。在图19中，峰部是圆顶形，并且在负载状态下峰部压缩。

图20示出了图18中的示例性蜂窝状缓冲系统的俯视图。如图所示，蜂窝状缓冲系统2000包括布置为第一阵列2006和第二阵列2008(未示出)的空单元(例如，空单元2002)。第一阵列2006具有空单元(例如，空单元2002)，该空单元包括位于蜂窝状缓冲系统2000中的第一阵列2006中的每个空单元的各个侧壁2020中的四个向外弯曲表面(例如，弯曲部分2010)。

第一阵列2006和第二阵列2008包括使空单元分离并且在压缩过程中为矩阵提供刚度的显著的肋(例如，肋2030)。肋2030可以位于第一阵列2006和/或第二阵列2008中，并且位于空单元之间的各种构造中。例如，图18至图20中的肋1830、1930和2030仅位于第一阵列1806和第二阵列1808中的外部空单元之间。在另一个实施例中，肋2030可位于所有的空单元之间或仅位于某些所选的空单元之间，例如在一个阵列的角部的空单元之间。空单元的数量和肋的数量可以根据实施例而变化。肋相对于空单元的定位可以变化。在一些实施例中，肋可以是附接到空单元上的小接触点的细的结构，或者肋可以是附接到空单元上的较大接触点的较宽的结构。肋可以位于空单元的顶部或底部。肋可以位于空单元的端部附近，例如，靠近阵列的外部，或靠近空单元的内部。或者，在另一个实施例中，肋可以位于空单元的中心附近。

向外弯曲表面(例如，弯曲部分2010)的不同数量和图案可以模制到阵列中的空单元(例如，空单元2002)中。在一些实施例中，空单元(例如，空单元2002)的立方体形状可以采用其邻近或毗连的空单元(未示出)的立方体形状的斜率。在蜂窝状缓冲系统2000中，由于每个弯曲部分的较大的半径或较深的深度，或者通过存在于每个空单元中的弯曲部分的数量，空单元(例如，空单元2002)的峰部(例如，空单元2002)可以显著地圆化或分段。较大的半径可以是大约20mm。在另一个示例中，较大的半径可以是空单元的长度的一半减1mm。(弯曲部分的半径和深度详细描述于图2中。)

在其他实施例中，由于每个弯曲部分的较小的半径或较浅的深度，或者通过存在于每个空单元中的弯曲部分的数量，空单元的峰部可以较少地圆化或分段(参见例如图4、图8和图9中具有弯曲部分的较小的半径和弯曲部分的较小数量的空单元的较少地圆化或分段的峰部)。较小的半径可以是大约1mm。在图20中，峰部是圆顶形，并且在负载状态下峰部压缩。

图21示出了所描述的缓冲系统的阵列中的空单元的力位移图2100。图中的线显示了基于位移(mm)x负载(N)的力位移曲线。“双重正方形(TwinSquares)”线与没有向外弯曲表面的空单元的阵列相关。线A-G与如下所示的阵列中的空单元相关：

线A与图1和图3相关；

线B与图4和图5相关；

线C与图6和图7相关；

线D与图8和图9相关；

线E与图10和图11相关；

线F与图12、图13和图14相关；

线G与图15、图16和图17相关。

如图中所示，取决于空单元的侧部中向外弯曲表面的存在和配置，需要不同量的力来获得相同的位移量。例如，线B和线D两者都表示在每个空单元的侧部中包括四个向外弯曲表面的配置，它们在力位移图中几乎沿着彼此，并且然后在11mm和12mm的位移之间偏离。当半径被引入到空单元中，在两条线的图上可以看到分离，它们几乎是相同的。线C显示易于压缩的配置，然后随着位移增加显示更高的弹性模量。线B具有与线C相同的斜率，但进展到显示所表示的配置的空单元的更高的弹性模量。与其相比，线G具有相对均匀的压缩(类似于泡沫)，并且然后变硬。在空单元的弯曲部分中形成半径导致冲击和压缩减少40％。

图22示出了基于所描述的缓冲系统的阵列中的空单元的10％、25％、50％和75％压缩的负载力的表格2200。“TS”(双重正方形)配置数据与没有向外弯曲表面的空单元的阵列相关。配置A-G与如下所示的阵列中的空单元相关：

配置A与图1和图3相关；

配置B与图4和图5相关；

配置C与图6和图7相关；

配置D与图8和图9相关；

配置E与图10和图11相关；

配置F与图12、图13和图14相关；

配置G与图15、图16和图17相关。

表格2200中的数据显示负载力(N)的增加导致更大的压缩的测量值。例如，配置G的1214N的负载力导致75％的压缩，而只有376N的负载力导致配置G只有10％压缩。

与在每个空单元中具有四个向外弯曲表面的配置(配置A-D以及F-G)相比，在每个空单元中仅具有两个向外弯曲表面的阵列配置(配置E)需要较低的负载力N(参见75％压缩的1168N的负载力)，这要求1214N及以上的负载力进行75％压缩。与在每个空单元中具有两个向外弯曲表面的配置(配置E)相比，在每个空单元中没有向外弯曲表面的阵列配置(配置TS)需要甚至更低的855N的负载力N进行75％压缩。

在图21所示的图和图22的表中测量和描绘的空单元的照片附在附录中。附录包括在10％压缩、25％压缩、50％压缩、75％压缩、侧无负载视图、侧视图和俯视图下的配置TS和A-G(在图21和22中描述)的照片。

图23示出了用于制造蜂窝状缓冲系统的示例操作2300。蜂窝状缓冲系统可以被模制，或者在其它实施例中使用各种制造工艺(例如，吹塑成型、热成型、挤出成型、注塑成型、层压等)制造。缓冲系统可以包括一个或多个空单元阵列。阵列可以是平坦的(平面的)或弯曲的(非平面的)。

第一模制操作2302模制空单元的第一阵列。第一阵列中的空单元包括向外弯曲表面和向内弯曲表面。向外弯曲表面的每个弯曲部分可以被配置在空单元的侧壁中。向内弯曲表面的每个弯曲部分可以被配置在空单元的角部。然而，在其他实施例中，向外弯曲表面可以被配置在空单元的角部，并且向内弯曲表面可以被配置在空单元的侧壁中。其他配置是可以预期的。向外弯曲表面构成每个空单元的整个外表面面积的一定部分。

第二模制操作2304模制空单元的第二阵列。第二阵列中的空单元包括向外弯曲表面和向内弯曲表面。向外弯曲表面的每个弯曲部分可以被配置在空单元的侧壁中。向内弯曲表面的每个弯曲部分可以被配置在空单元的角部。向外弯曲表面构成每个空单元的整个外表面面积的一定部分。

空单元是抵抗由压缩力引起的挠曲的中空腔，类似于压缩弹簧。至少各空单元的材料、壁厚、尺寸和形状限定了各空单元可以施加的阻力。用于空单元的材料在预期的负载条件下通常是可弹性变形的，并且将承受多次变形而不破裂或遭受其他降低蜂窝状缓冲系统功能的损害。示例材料包括热塑性聚氨酯、热塑性弹性体、苯乙烯共聚物、橡胶、乙酸乙酯、和Krayton聚合物。此外，壁厚可以在5密耳到160密耳的范围内。更进一步地，在立方体实施例中，各空单元的尺寸的范围可以从5mm到70mm。此外，空单元可以是立方体、锥体、半球形或任何其他能够具有中空内部体积的具有向外弯曲部分形状。其他形状可以具有与上述立方体实施例类似的尺寸。更进一步地，空单元可以彼此间隔开不同距离。示例间距范围是2.5mm到150mm。

在一个实施例中，空单元的基部可以是正方形或矩形，具有梯形体积和圆形顶部。该空单元的几何形状可以提供系统的平滑压缩轮廓以及单个空单元的最小聚束。聚束特别发生在空单元的角部和垂直侧壁上，在角部和垂直侧壁上，材料以这样的方式弯曲，使得产生可能导致压力点和对整个蜂窝状缓冲系统的较不均匀的感觉的材料的多重折叠。

附接操作2306将空单元的第一阵列和空单元的第二阵列附接在一起。空单元的第一阵列和空单元的第二阵列可以在第一阵列和第二阵列中的空单元的峰部的峰表面处层叠、胶合或以其他方式附接在一起。由于在两个阵列中具有不同数量的空单元的不同配置，空单元彼此的附接可以发生在每个空单元上的不同接触点处。

以上说明、示例和数据提供了本发明的示例性实施例的结构和使用的完整描述。由于本发明的许多实施例可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出，所以本发明存在于下文所附的权利要求中。此外，在不脱离所述权利要求的情况下，不同实施例的结构特征可以在其他实施例中组合。