CN107290097B - 用于评估舒适性的衬垫模块 - Google Patents

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Abstract

本文提供一种衬垫模块，包括安装歧管和固定板。气动组件阵列联接到并设置在安装歧管和固定板之间。每个气动组件包括具有活塞杆并被构造成接收用于将活塞杆移动到选定位置的加压空气的气缸。供应到每个气缸的加压空气是可变的，并且活塞杆共同限定具有可变轮廓和坚实度的支撑表面，并且在该支撑表面上放置物体以评估支撑表面的舒适性。

Description

用于评估舒适性的衬垫模块
技术领域
本公开总体上涉及用于测试舒适度的装置，并且更具体地涉及用于模拟可在其上搁置物体的衬垫的装置。
背景技术
用于测试座垫或其他支撑结构的舒适度的当前装置和方法通常需要每种所需轮廓和坚实度的昂贵原型。此外，这些装置也可能配备得不完善而不能提供准确的压力和偏转数据。因此，本文提供了具有可变轮廓和坚实度的支撑表面的衬垫模块。此外，衬垫模块可操作以提供可用于评估被测试的支撑表面的舒适性的数据。
发明内容
根据本公开的一个方面，提供了一种衬垫模块，其包括双动式气缸的阵列，每个气缸具有活塞杆并构造成接收用于将活塞杆移动到选定位置的加压空气。供应到每个气缸的加压空气是可变的，并且活塞杆共同限定具有可变轮廓和坚实度的支撑表面，并且在该支撑表面上放置物体以评估支撑表面的舒适性。
根据本公开的另一方面，提供了一种衬垫模块，其包括安装歧管和固定板。气动组件阵列联接到并设置在安装歧管和固定板之间。每个气动组件包括气缸，气缸具有活塞杆并被构造成接收用于将活塞杆移动到选定位置的加压空气。供应到每个气缸的加压空气是可变的，并且活塞杆共同限定具有可变轮廓和坚实度的支撑表面，并且在该支撑表面上放置物体以评估支撑表面的舒适性。
根据本公开的另一方面，提供了一种方法，包括以下步骤：提供双动气缸的阵列，每个气缸具有活塞杆；向每个气缸供应用以将相应的活塞杆移动到选定位置的加压空气，其中活塞杆共同限定具有可变轮廓和坚实度的支撑表面；并将物体放置在支撑表面上以评估其舒适性。
本领域技术人员在研究以下说明书、权利要求书和附图后将理解和理解本公开的这些和其它方面、目的和特征。
附图说明
在附图中：
图1示出了衬垫模块的一个实施例；
图2是根据一个实施例的气动组件的分解图；
图3根据一个实施例示出了被接合到安装歧管和固定板的图2所示的气动组件；和
图4示出了包括用于模拟座椅、座椅靠背和一个或多个扶手的多个衬垫模块的座椅总成的一个实施例。
具体实施方式
根据需要，这里公开了本公开的详细实施例。然而，应当理解，所公开的实施例仅仅是可以以各种和替代形式实施的本公开的示例。附图不一定是详细设计，并且一些示意图可以被夸大或最小化以示出功能概况。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅是作为教导本领域技术人员以各种方式应用本公开的代表性基础。
如本文所使用的，当术语“和/或”用于两个或更多个项目的列表中时，表示可以单独使用所列项目中的任何一个，或者所列出项目中的两个或更多个的任意组合。例如，如果组合物被描述为包含组分A、B和/或C，则组合物可以单独包含A；单独包含B；单独包含C；A和B的组合；A和C的组合；B和C的组合；或A、B和C的组合。
参考图1，根据一个实施例示出了衬垫模块10。衬垫模块10包括紧密封装的气动组件12的阵列，该阵列联接到并大体设置在安装歧管14和固定板16之间。每个气动组件12可以具有类似的尺寸和大小，并且包括线性往复运动的活塞杆18。在操作中，每个气动组件12利用空气压力，经由向外冲程或向内冲程将其相应的活塞杆18移动到选定的位置。加压空气通过压力控制的空气供应源20供应到每个气动组件12。控制器21可以操作压力控制的空气供应源20和如本文所述的每个气动组件12的某些部件，以响应于经由用户输入装置22接收的命令调节其中的空气压力。给定气动组件12中的空气压力可以是独立调节的，并且是可变的，从而使得相应的活塞杆18能够移动到所选择的位置，并且相对于反作用力呈现出可测定的阻力。对于本文所述的实施例，活塞杆18共同地限定具有可变轮廓和坚实度的支撑表面，并且在其上搁置物体以评估支撑表面的舒适性。
参考图2，根据一个实施例示出了气动组件12的分解图。气动组件12包括双动气缸23，其至少部分地容纳活塞杆18，活塞杆18被示出为在中间位置延伸。活塞杆18包括密封构件24，密封构件24构造成将气缸23的内部分隔成第一和第二空气室C1、C2。气缸23包括设置在底端26处以允许加压空气进入第一隔室C1的第一进气口25和设置在顶端28处以允许加压空气进入第二隔室C2的第二进气口27。假设活塞杆18没有完全伸出，当加压空气仅经由第一进气口25供给到第一隔室C1时，第一隔室C1内的相应的空气压力使得活塞杆18在大致由箭头30指定的方向上进行向外冲程。相反地，并且假设活塞杆18没有完全缩回，当加压空气仅经由第二进气口27供给到第二隔室C2时，第二隔室C2内的相应空气压力使得活塞杆18在大致由箭头32指定的方向上进行向内冲程。因此，活塞杆18的选定位置以及其对施加到活塞杆18的尖端部分34的力F的相对阻力可以通过调节气缸23的第一和第二隔室C1、C2其中一个或两者中的空气压力来确定。对于本实施例，活塞杆18可以通过气缸23的螺纹颈部33延伸或缩回。
继续参考图2，气动组件12还可以包括可操作地联接到气缸23上的位置传感器35(诸如磁性位置传感器)。位置传感器35可以通信地联结到控制器21并且可操作地传输位置数据到控制器21，位置数据包括当前活塞杆18的位置。在所示实施例中，位置传感器35包括可在通道31内移动的磁体29。磁体29与活塞杆18磁耦合并且被配置成沿着活塞杆18移动从而能够使位置传感器35将活塞杆18的当前位置中继到控制器21。
另外，歧管36可以可操作地联接到与磁性位置传感器35相对的气缸23，并且包括靠近气缸23设置的第一板构件38和与第一板构件38平行布置并且设置在气缸23的远端的第二板构件40。在本实施例中，第一和第二板构件38、40的尺寸和大小类似并延伸大体上气缸23的长度。第一和第二板构件38、40中的每一个包括与气缸23的第一进气口25对准的第一通孔42。第一和第二板构件38、40中的每一个还包括与气缸23的第二进气口27对准的第二通孔44。
对于本实施例，第一板构件38的表面45限定多个通道46a、48a、50a、52a，并面对限定多个互补通道46b、48b、50b、52b的第二板构件40的表面54，使得当第一和第二板构件38、40邻接接触时，第一空气通道由通道46a和46b限定，第二空气通道由通道48a和48b限定，第三空气通道由通道50a和50b限定，第四空气通道由通道52a和52b限定。
为了将歧管36组装到气缸23中，第一和第二板构件38、40被压在一起，使得第一板构件38的表面45与第二板构件40的表面54邻接接触。然后，歧管36相对于气动气缸23定位，使得第一和第二板构件38、40的第一和第二通孔42、44与气缸23的第一和第二进气口25、27对准并且经由一对对接螺栓56可移除地联接到气缸23，螺栓56的其中一个穿过第一和第二板构件38、40的第一通孔42插入并接合到气缸23的第一进气口25，螺栓56的另一个插入第一和第二板构件38、40的第二通孔44并接合到气缸23的第二进气口27。
另外，一对连接构件58经由相应的进给口60联接到歧管36，其中一个连接构件可插入地接合到由通道46a和46b限定的开口，另一个可插入地接合到由通道48a和48b限定的开口。在操作中，从压力控制的空气供应源20接收的加压空气通过相应的连接构件58被供给到第一和/或第二空气通道，并且最终被输送到形成在第二板构件40的表面66中的对应的端口62、64。另外一组端口(以端口68和70示出)也形成在表面66中并连接到第三和第四空气通道中的一个。在所示实施例中，通过端口68供给的加压空气进入第三空气通道，并且最终经由第一和第二板构件38、40的通孔42和气缸23的第一进气口25被传送到气缸23的第一隔室C1。相反，通过端口70供给的加压空气进入第四空气通道，并且最终经由第一和第二板构件38、40的通孔44和气缸23的第二进气口27被输送到气缸23的第二隔室C2。
进一步参考图2，压力传感器72(诸如压力换能器)联接到歧管36并且被配置为监测其中的空气压力，并且通过延伸来监测气缸23内的气压。或者换句话说，压力传感器72可以是可操作的以监测由活塞杆18施加的坚实度。压力传感器72可以通信地联结到控制器21，并且可操作以将气压数据传送到控制器21。根据一个实施例，当物体搁置在衬垫模块10的支撑表面上时，每个气动组件12的压力传感器72测量其对应的气缸23内的空气压力的变化，并且测量值被发送到控制器21以产生压力图。同样，当物体搁置在衬垫模块10上时，每个气动组件12的位置传感器35测量其相应的活塞杆18的当前位置，并且测量值被发送到控制器21以产生轮廓图。
对于本实施例，压力传感器72位于连接到第三空气通道的中间部分并且由通过第二板构件40形成的通孔74和形成在第一板构件38的表面45中的凹槽76限定的空腔内。在这种构造中，压力传感器72可操作以直接监测第三空气通道内的空气压力，并且通过延伸也可以监视气缸23的第一隔室C1内的空气压力。压力传感器72可以通过联结到第二板构件40的表面66的背板78保持在适当位置。背板78还可以构造来支撑阀80，阀80可操作地连接到第二板构件40的表面66并且与端口62、64、68和70连通。
在操作中，阀80可以可操作地联接到控制器21，并且可操作以调节气缸23的第一和第二隔室C1、C2中的每个内部的空气压力。例如，阀80可以被操作以允许或防止从第一和第二空气通道之一接收的加压空气经由第三空气通道进入气缸23的第一隔室C1。阀80也可以被操作以允许或者防止从第一和第二空气通道中的另一个接收的加压空气经由第四空气通道进入气缸23的第二隔室C2。因此，通过调节每个气缸23内部的空气压力直到相应的活塞杆18移动到选定位置来实现支撑表面的轮廓的形成。应当理解，所指定的活塞杆18的选定位置可以与其他活塞杆18相同或不同。通过将至少多个活塞杆18移动到不同的位置，可以得到非线性轮廓。此外，通过调节每个气缸23内的空气压力的量，当物体搁置在衬垫模块10上时，支撑表面的一些部分可以提供比其他部分更大的支撑。
参考图3，气动组件12可以通过将每个连接构件58插入到安装歧管14的相应通孔82中而安装到安装歧管14上，使得气动组件12相对于安装歧管14大体直立地设置。为防止空气泄漏，连接构件58被密封到安装歧管14上。根据一个实施例，安装歧管的通孔82相互连接。以这种方式，来自压力控制的空气供应源20的加压空气可以经由单个管线输送到安装歧管14，并随后分配到每个气动组件12。
一旦气动组件12已经固定到安装歧管14上，固定板16与安装歧管14竖直对准，使得气缸23的活塞杆18和颈部33可以被接收穿过固定板16的相应的通孔84。结果，固定板16将抵靠气缸23的顶端28搁置，并且可以使用与气缸23颈部33接合的机械紧固件86可拆卸地固定在气缸23的顶端28。虽然未示出，但是应当理解，其他气动组件可以类似地安装在安装歧管14和固定板16之间。
参考图4，根据一个实施例示出了座椅总成88，并且其通常用作进行各种与坐在座椅总成88中测试对象的舒适性相关的实验的测试台。因此，可以设想，座椅总成88可以采用与在乘客车辆(但不限于机动车、船、火车、飞机等)中存在的方式类似的方式来确定尺寸和大小。如图所示，座椅总成88通常包括一个或多个衬垫模块，示例性地示出为衬垫模块10a、10b、10c和10d。在本实施例中，衬垫模块10a和10b分别配置为装配在座椅90和座椅靠背92中。座椅90和座椅靠背92可以各自由搁置在地面96上方的框架构件94支撑，并且座椅90和座椅靠背92中的每个都可以是本领域已知的可调节的。衬垫模块10c和10d各自位于座椅90的一侧，并且各自设置在框架构件94的相应平台98上。座椅总成88可以可选地包括脚踏平台100，脚踏平台100可相对于座椅90进行高度调节。在操作中，每个衬垫模块10a-10d可以可操作地联接到压力控制的空气供应源20，并且被独立地控制，使得每个衬垫模块10a-10d的支撑表面可以是各种轮廓，并且可以在某些区域提供比其他区域更多的支撑。
为了描述和定义本发明的教导，应当注意，术语“大体上”和“近似地”在本文中用于表示可归因于任何定量比较、值、测量或其他表述的不确定性的固有程度。术语“大体上”和“近似地”在本文中也用于表示在不引起所讨论的主题的基本功能改变的前提下，定量表述可以与所述参考值不同的程度。
应当理解，在不脱离本公开的构思的情况下，可以对上述结构进行变化和修改，并且还应当理解，这些构思旨在被所附权利要求书涵盖，除非这些权利要求以他们的语言明确做出了其它声明。

Claims (17)

1.一种衬垫模块，包括：
双动气缸的阵列，每个所述双动气缸具有活塞杆并且被构造成接收用于将所述活塞杆移动到选定位置的加压空气；
其中供应到每个所述气缸的所述加压空气是可变的；
其中所述活塞杆共同限定具有可变轮廓和坚实度的支撑表面，并且在所述支撑表面上直接放置物体以基于对施加到活塞杆的力的阻力来评估所述支撑表面的舒适性；和
其中每个所述气缸被可操作地联接到唯一相关联的位置传感器，所述位置传感器被配置为感测相应的活塞杆的当前位置。
2.根据权利要求1所述的衬垫模块，其中每个所述气缸可操作地联接到歧管，所述歧管与每个所述气缸唯一地相关联并且被构造成从空气供应源接收所述加压空气。
3.根据权利要求2所述的衬垫模块，其中每个所述歧管包括阀，所述阀被构造成调节经由相应的气动组件的第一和第二进气口中的至少一个对相应的气动组件的所述加压空气的供应。
4.根据权利要求3所述的衬垫模块，其中每个所述歧管包括压力传感器，所述压力传感器被配置为监测相应的气缸内的气压。
5.根据权利要求4所述的衬垫模块，其中所述压力传感器和所述位置传感器提供用于产生轮廓图和压力图中的至少一个的数据。
6.根据权利要求2所述的衬垫模块，其中每个所述歧管被固定到安装歧管，使得相应的气缸相对于所述安装歧管保持大体竖直，并且其中固定板被联接到每个所述气缸，使得所述气缸大体设置在所述安装歧管和所述固定板之间。
7.一种衬垫模块，包括：
安装歧管；
固定板；
联接到并且设置在所述安装歧管和所述固定板之间的气动组件的阵列，其中每个所述气动组件包括：
气缸，所述气缸具有活塞杆并且被构造成接收用于将所述活塞杆移动到选定位置的加压空气；
其中供应到每个所述气缸的所述加压空气是可变的；和
其中所述活塞杆共同限定具有可变轮廓和坚实度的支撑表面，并且在所述支撑表面上直接放置物体以基于对施加到活塞杆的力的阻力来评估所述支撑表面的舒适性；和
其中每个所述气缸可操作地联接到唯一地相关联的位置传感器，所述位置传感器被配置为感测相应的活塞杆的当前位置。
8.根据权利要求7所述的衬垫模块，其中每个所述气缸可操作地联接到歧管，所述歧管与每个所述气缸唯一地相关联并且被构造成从空气供应源接收所述加压空气。
9.根据权利要求8所述的衬垫模块，其中每个所述歧管包括阀，所述阀被构造成调节经由相应的气动组件的第一和第二进气口中的至少一个对相应的气动组件的所述加压空气的供应。
10.根据权利要求9所述的衬垫模块，其中每个所述歧管包括压力传感器，所述压力传感器被配置为监测相应的气缸内的气压。
11.根据权利要求10所述的衬垫模块，其中所述压力传感器和所述位置传感器提供用于产生轮廓图和压力图中的至少一个的数据。
12.一种测试舒适度的方法，包括以下步骤：
提供双动气缸的阵列，每个所述双动气缸具有活塞杆；
向每个所述气缸供应加压空气以将相应的活塞杆移动到选定位置，其中所述活塞杆共同限定具有可变轮廓和坚实度的支撑表面；和
将物体直接放置在所述支撑表面上以基于对施加到活塞杆的力的阻力来评估所述支撑表面的舒适性；
其中每个所述气缸被可操作地联接到唯一地相关联的位置传感器，所述位置传感器被配置为感测相应的活塞杆的当前位置。
13.根据权利要求12所述的方法，其中每个所述气缸被可操作地联接到歧管，所述歧管与每个所述气缸唯一地相关联并且被构造成从空气供应源接收所述加压空气。
14.根据权利要求13所述的方法，其中每个所述歧管包括阀，所述阀被构造成调节经由相应的气动组件的第一和第二进气口中的至少一个对相应的气动组件的所述加压空气的供应。
15.根据权利要求14所述的方法，其中每个所述歧管包括压力传感器，所述压力传感器被配置为监测相应的气缸内的气压。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述压力传感器和所述位置传感器提供用于产生轮廓图和压力图中的至少一个的数据。
17.根据权利要求13所述的方法，其中每个所述歧管被固定到安装歧管，使得相应的气缸相对于所述安装歧管保持大体竖直，并且其中固定板被联接到每个所述气缸，使得所述气缸大体设置在所述安装歧管和所述固定板之间。
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