[发明专利]能量吸收和分配材料

说明书

技术领域

本发明涉及用于承受载荷或吸收冲击或振动的吸收和分配动能的材料。

背景技术

多种材料可用于吸收或消散来自冲击、振动或载荷的能量，要不然这些能量会传递到下方结构或身体。这种材料用在需要这种吸收和消散的多种应用中，例如，用在接触运动的运动设备、建筑材料、隔音材料、座垫或汽车中。

一种普通的冲击吸收设备是由弹性泡沫或橡胶制成的具有均匀厚度的材料板。塑料泡沫板可用作缓冲垫，吸收来自由于材料压缩的载荷或冲击的某些能量，从而较少的能量通过该材料传递到下方的结构。

这些冲击吸收装置有许多缺点。具体来说，这些装置通常依靠压缩作为最重要的原理来减少将来自冲击或载荷的力传递到任何下方结构。因此，吸收来自冲击或载荷的效果很大程度上受冲击吸收材料的厚度及其弹性和密度支配。

所要求的模制件装置内冲击吸收材料的厚度产生了多种不想要的性质。当佩带这种装置时，佩带者的运动范围可能被限制，因为用于有效吸收冲击所要求的材料厚度减少了该装置的柔性。通常使用的材料还通常限于弹性体，进一步减少了柔性。此外，模制件装置的覆盖范围限制了模制件装置与身体之间的空气流动，致使体热不希望地保持。制造重量轻的这种装置的能力还受到根据材料厚度的限制。

这种装置通常仅适于相对小范围的冲击力，因为该材料无法提供该范围外适当的抵抗。在可能有高能量冲击的应用中，薄低密度材料通常无法提供足够的能量吸收。

另一方面，使用密实材料时必须小心，因为如果它们太密实或硬，则可能对下方材料造成伤害或损坏。

因此，在很多应用中，因为对于足够低密度材料，在冲击的情况中提供足够的抵抗所要求的厚度，这些装置倾向于较不柔软或重于所需用的。

有包括结构特征和使用复合材料吸收能量的装置。例如，有包括层叠并通过物理装置、粘合剂或焊接保持在一起的两种不同密度的冲击吸收材料的材料。较软的低密度材料层可呈现对于身体接触更宽大的表面，而较密的、较硬的材料以减小的厚度提供更大抵抗。还有包括复合结构的材料，该复合结构具有粘贴到不同材料的半刚性或刚性衬底上的多个锥形体。

虽然这些装置在塑料泡沫板上具有某些优点，但是这些装置依靠压缩作为减少来自冲击的力的最重要原理。因此，这些装置的效果主要由材料的厚度决定。由于这些装置的效果通常取决于存在于装置中的材料的数量和密度，因此实现轻重量和柔性装置的能力受到限制。

存在着柔性的、重量轻且不庞大的冲击吸收结构的需要，且其根据所施加的力的大小差异地响应。

发明内容

本发明涉及一种包括互连单元框架的能量吸收和传递材料，所述互连单元框架包括：

至少一个单元，所述至少一个单元具有基部和从基部沿轴线延伸的突出部，以及

将所述至少一个单元连接到至少一个邻近单元的至少一个连接构件，所述至少一个连接构件大致垂直于所述轴线地从靠近所述基部的所述至少一个单元延伸，

其中，所述框架整体由单一弹性材料构成。

本发明还涉及一种包括互连单元框架的能量吸收和传递材料，所述互连单元框架包括：

至少一个单元，所述至少一个单元具有基部和从所述基部沿轴线延伸的突出部，

邻近所述至少一个单元的至少一个邻近单元，所述至少一个邻近单元具有第二基部和从所述第二基部沿第二轴线延伸的第二突出部，所述框架静止时，所述第二轴线大致平行于所述轴线，

至少一个连接构件，所述至少一个连接构件将靠近所述基部的所述至少一个单元连接到靠近所述第二基部的所述邻近单元，当所述框架静止时，所述至少一个连接构件大致同时垂直于所述轴线和所述第二轴线地在所述单元之间延伸，

其中，所述至少一个连接构件是弹性的，且当所述框架被扰乱使得所述至少一个单元由于施加到所述突出部的以大于0度且小于90度的角度从所述轴线偏移的力而朝向所述邻近单元倾斜时，所述邻近单元朝向所述单元倾斜。

本发明还涉及上述材料，其中每个所述突出部具有沿所述轴线从所述突出部延伸的尖端，所述尖端的尺寸或形状相同或不同。

本发明还涉及上述材料，其中所述至少一个单元还包括从所述基部延伸的至少一个基部突起，或从所述基部延伸并且间隔开并布置在所述基部上的两个或更多个基部突起。

本发明还涉及上述材料，其中，所述至少一个单元和所述至少一个邻近单元具有不同的密度、不同的形状、或大小，或还包括在框架中靠近所述单元和所述邻近单元的具有与所述单元和所述邻近单元不同的密度、尺寸或形状的至少一个附加单元。

附图说明