CN104545063B - 一种靠背运动机构的设计方法及由此获得的靠背运动机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种靠背运动机构的设计方法及由此获得的靠背运动机构，所述方法通过分析人体脊柱上体压最大的A点的运动轨迹进行，所述靠背运动机构包括上架(1)和靠背架(2)，其还包括靠背连接机构(3)，靠背连接机构(3)上设置有一运动轨道，靠背架(2)通过靠背连接机构(3)与上架(1)活动连接并依照所述运动轨道相对于上架运动。本发明将靠背与座垫之间的运动方式从转动副转变为移动副，使靠背与座垫之间的机械转动点尽量靠近人体的转动点，在调整靠背角度的过程中，人体背部与靠背舒服地贴合，使使用者背部与靠背之间的相对运动产生的相对位移减至最少，从而将“搓背感”减到最小，给使用者带来最舒适的体验。

Description

一种靠背运动机构的设计方法及由此获得的靠背运动机构
技术领域
本发明涉及一种靠背运动机构的设计方法及由此获得的靠背运动机构，特别是一种可应用于座椅或床类的靠背运动机构。
背景技术
座椅和床类产品根据靠背角度是否可调整分为靠背固定式和靠背可调式两种。本发明涉及靠背可调式，靠背和座垫之间的夹角可以调节，或者说，靠背可以与座垫发生相对运动。中国专利文献CN201675412U是本发明最接近的现有技术。现有的靠背与座垫之间的连接机构均为转动副或回转副，也可称为铰链，具体为合页式、销轴式、螺杆式等。而为这种连接机构的现有的座椅或床，在调节靠背角度时，因为连接机构的转动点与人体的转动点相距甚远，所以随着靠背与座垫角度的变化，人体的背部肩胛骨处与座椅或床的靠背会出现相对位移，产生强烈的“搓背感”，使人感觉不舒适。
发明内容
为了提高此类产品的舒适度，本发明提供一种靠背运动机构的设计方法及由此获得的靠背运动机构，包含这种靠背运动机构的座椅或床在调节靠背角度的过程中，连接机构的转动点与人体的转动点很接近，因此，人体背部能够与靠背很舒适地贴合，消除相对位移，从而带给使用者舒适的体验。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种靠背运动机构的设计方法，通过分析人体脊柱上体压最大的A点的运动轨迹，包括以下步骤：
第一，建立人体坐标系，以股骨头下方体压最大的点为原点，沿腿部伸直延伸的方向为X轴，垂直于腿部伸直的正面方向为Y轴；
第二，取人体由平躺到坐姿或由坐姿到平躺的过程中A点的若干个坐标值；
第三，对所获得的坐标值进行曲线拟合，将拟合后的曲线近似为第一圆弧，并找到第一圆弧的圆心；
第四，以上述第一圆弧的圆心为靠背运动机构的转动点，使靠背沿上述第一圆弧运动；
第五，以靠背运动机构的转动点为圆心，靠背沿上述第一圆弧运动形成的扇形中，取适当大小的半径，以该半径对应的第二圆弧制造一靠背连接机构，所述靠背连接机构包含符合所述第二圆弧的运动轨道。
根据上述方法设计的一种靠背运动机构，包括上架和靠背架，其还包括所述靠背连接机构，靠背架通过靠背连接机构与上架活动连接并依照所述运动轨道相对于上架运动。
优选地，所述运动轨道为大致符合所述第二圆弧的长孔。
进一步地，所述靠背架上设置有与所述靠背连接机构上的长孔配合的销轴，通过所述销轴将所述靠背架的运动限定在所述长孔中。
优选地，靠背连接机构成对使用，并分别设置于上架的两侧。
优选地，所述靠背连接机构上还设置有两个连接孔，通过所述连接孔将所述靠背连接机构固定于上架上。
优选地，所述靠背连接机构为镰刀形或半圆形。
优选地，所述靠背运动机构还包括驱动靠背架的原动件，原动件的两端分别通过连接板与靠背架和上架转动连接。
优选地，所述靠背运动机构还包括支杆，支杆的两端分别通过连接板与靠背架和上架转动连接。
本发明的有益效果是：本发明与现有的产品相比较，改进了原有产品技术上的不足，结合人体工程学的理念，创造性地将靠背与座垫之间的运动方式从转动副转变为移动副，在靠背运动过程中，使靠背与座垫之间的机械转动点尽量靠近人体的转动点，使人体在从坐姿到平躺、或者从平躺到坐姿的运动过程中，人体背部与靠背舒服地贴合，使使用者背部与靠背之间的相对位移减至最少，从而将“搓背感”减到最小，给使用者带来最佳、最舒适的体验。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
图1所示为根据本发明的方法所建立的人体坐标系及所取的A点的坐标值；
图2所示为本发明的靠背运动机构的爆炸示意图；
图3所示为包含本发明的靠背运动机构的座椅的爆炸示意图。
具体实施方式
参照图1，本发明通过分析人体脊柱上体压最大的A点的运动轨迹设计靠背运动机构，在图1所示的实施方式中，考虑到中国人的平均身高，发明人以一身高为167cm的男性为研究对象，具体为以下步骤：
第一，如图1所示，建立人体坐标系，人体平躺，以股骨头下方体压最大的点为原点O，沿腿部伸直的方向为X轴，垂直于腿部伸直正面的方向为Y轴；
第二，通过测量，背部A点到O点的距离为438mm，将X坐标等分10个区间，一般来说，靠背运动角度的范围为0-65°，在本实施方式中，取人体由平躺到坐姿的过程，即如图所示的65°的范围内，通过测量，取A点从(X0,Y0)至(X6,Y6)的7个坐标值，具体数值如下表所示：
第三，利用MATLAB对所获得的坐标值进行曲线拟合，将拟合后的曲线近似为第一圆弧，并找到第一圆弧的圆心；
第四，以上述第一圆弧的圆心为靠背运动机构的转动点，使靠背沿上述第一圆弧运动；
第五，以靠背运动机构的转动点为圆心，靠背沿上述第一圆弧运动形成的扇形中，取适当大小的半径，以该半径对应的第二圆弧制造一靠背连接机构，所述靠背连接机构包含符合所述第二圆弧的运动轨道。
参照图2，为本发明的一种靠背运动机构的一个具体实施例，包括上架1和靠背架2，其还包括靠背连接机构3，所述靠背连接机构3包含符合所述第二圆弧的运动轨道，靠背架2通过靠背连接机构3与上架1活动连接并依照所述运动轨道相对于上架1运动。
作为对上述实施例的改进，所述运动轨道为大致符合所述第二圆弧的长孔。
作为对上述实施例的进一步改进，所述靠背架2上设置有与所述靠背连接机构3上的长孔配合的销轴，通过所述销轴将所述靠背架2的运动限定在所述长孔所限定的运动轨道中。
作为对上述实施例的进一步改进，靠背连接机构3成对使用，并分别设置于上架1的两侧。
作为对上述实施例的改进，所述靠背连接机构3上还设置有两个连接孔，通过所述连接孔将所述靠背连接机构3固定于上架1上。
在本实施例中，靠背连接机构3采用内六角圆柱头螺钉33固定于上架1上。优选地，内六角圆柱头螺钉33和靠背连接机构3之间设置有弹簧垫片34。
在本实施例中，靠背架2通过靠背连接机构3与上架1相连接，并采用自锁螺母31、滑动轴承32、尼龙垫片35将靠背架2限位在两侧的靠背连接机构3的运动轨道中，其中滑动轴承32还可采用滚动轴承，或者铜套等替代。
作为对上述实施例的改进，所述靠背运动机构还包括驱动靠背架的原动件，原动件可以采用例如靠背电机、液压缸或气弹簧等驱动原件，图2中所示的实施例为采用靠背电机4的情形。
作为对上述实施例的进一步改进，靠背电机4的两端分别通过连接板6、7与靠背架2和上架1转动连接。
作为对上述实施例的改进，为了减小靠背的晃动，所述靠背运动机构还包括支杆5，支杆5的两端分别通过连接板6、7与靠背架2和上架1转动连接。同时，支杆还能对原动件的启动有一定的辅助作用。
作为对支杆5的替代，还可以采用气弹簧、拉杆、弹簧等具有类似功能的零件。
作为对上述实施例的进一步改进，其中，连接板6的一端固定连接于靠背架2，另一端带有圆孔，并用于转动地连接靠背电机4的一端，连接板7的一端固定连接于上架1，另一端带有圆孔，转动地连接靠背电机4的另一端。
作为对上述实施例的进一步改进，连接板和支杆5之间采用支杆销钉51和开口销52连接，类似地，连接板和靠背电机4之间采用电机销轴41和开口销连接。
另外，本发明还涉及一种靠背角度调节过程中靠背舒适的座椅，如图3所示，包括座垫11和靠背垫21，座垫11和靠背垫21分别设置于上架1和靠背架2上，所述座椅还包括上述的靠背运动机构。
应当理解，上述的靠背运动机构并不仅仅适用于座椅，还适用于具有类似功能的床类。
以上所述，只是本发明的较佳实施方式而已，但本发明并不限于上述实施例，只要其以任何相同或相似手段达到本发明的技术效果，都应落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种靠背运动机构的设计方法，其特征在于：通过分析人体脊柱上体压最大的A点的运动轨迹，包括以下步骤：
第一，建立人体坐标系，以股骨头下方体压最大的点为原点，沿腿部伸直延伸的方向为X轴，垂直于腿部伸直的正面方向为Y轴；
第二，取人体由平躺到坐姿或由坐姿到平躺的过程中A点的若干个坐标值；
第三，对所获得的坐标值进行曲线拟合，将拟合后的曲线近似为第一圆弧，并找到第一圆弧的圆心；
第四，以上述第一圆弧的圆心为靠背运动机构的转动点，使靠背沿上述第一圆弧运动；
第五，以靠背运动机构的转动点为圆心，靠背沿上述第一圆弧运动形成的扇形中，取适当大小的半径，以该半径对应的第二圆弧制造一靠背连接机构，所述靠背连接机构包含符合所述第二圆弧的运动轨道。
2.一种根据权利要求1所述的方法设计的靠背运动机构，包括上架(1)和靠背架(2)，其特征在于：还包括所述靠背连接机构(3)，所述靠背连接机构(3)包含符合所述第二圆弧的运动轨道，靠背架(2)通过靠背连接机构(3)与上架(1)活动连接并依照所述运动轨道相对于上架(1)运动；所述运动轨道为大致符合所述第二圆弧的长孔；所述靠背架(2)上设置有与所述靠背连接机构(3)上的长孔配合的销轴，通过所述销轴将所述靠背架(2)的运动限定在所述长孔中。
3.根据权利要求2所述的靠背运动机构，其特征在于：靠背连接机构(3)成对使用，并分别设置于上架(1)的两侧。
4.根据权利要求2所述的靠背运动机构，其特征在于：所述靠背连接机构(3)上还设置有两个连接孔，通过所述连接孔将所述靠背连接机构(3)固定于上架(1)上。
5.根据权利要求2所述的靠背运动机构，其特征在于：所述靠背连接机构(3)为镰刀形或半圆形。
6.根据权利要求2所述的靠背运动机构，其特征在于：还包括驱动靠背架(2)的原动件(4)，原动件(4)的两端分别通过连接板(6、7)与靠背架(2)和上架(1)活动连接。
7.根据权利要求2所述的靠背运动机构，其特征在于：还包括支杆(5)，支杆(5)的两端分别通过连接板(6、7)与靠背架(2)和上架(1)转动连接。
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