CN107719197B - 通风座垫 - Google Patents

Abstract

座椅包括固定到壳体上的一个或多个垫子。垫子包括重复单元的3D打印的网格结构。单元可以包括通过分支互连的节点。节点可以布置为立方体、平行六面体、菱形或其他布置。分支可以直接在节点之间延伸或者可以弯折。分支可以从每个节点延伸到最靠近其到每个节点的附接点的相邻节点，或者分支可以被弯曲或弯折以固定到不同的相邻节点。3D打印的网格结构可以包括形成在其上的3D打印的倒钩，倒钩接合座椅壳体中的插孔。3D打印的网格结构可以打印有槽，该槽与罩上的紧固结构接合或与单独的紧固元件接合。罩可以是穿孔的材料或织物片。

Description

通风座垫

技术领域

本发明涉及一种用于车辆座椅或其它用途的垫子。

背景技术

机动车座椅通常由用乙烯塑料或皮革外罩包裹的成型泡沫垫制成。这种现行结构阻止了与其相接触的人体皮肤层的湿气和空气的通风。即使织物覆盖的泡沫也是隔热的并且阻止自由的空气循环。这种低效的热和物质(例如汗)传递引起不适。

本文所述的系统和方法提供了一种设计和制造用于车辆座椅底部、靠背、头枕、或用于可以使用垫子的任何其它用途的垫子的改进方法。

发明内容

根据本发明，提供了一种制造垫子的方法，包括：

提供座椅壳体；

三维(3D)打印具有提供通风的多孔结构的一个或多个聚合物垫；和

将所述一个或多个聚合物垫紧固到所述座椅壳体上。

根据本发明的一个实施例，其中3D打印所述一个或多个聚合物垫包括3D打印具有重复单元的网格结构。

根据本发明的一个实施例，其中所述重复单元的每个单元包括节点和各自将所述节点连接到所述网格结构的其他节点的多个分支。

根据本发明的一个实施例，其中所述重复单元的所述节点以立方体关系布置。

根据本发明的一个实施例，其中所述重复单元的所述节点以平行六面体关系布置。

根据本发明的一个实施例，其中所述多个分支各自在与所述重复单元的所述节点的连接点之间弯折。

根据本发明的一个实施例，其中将所述重复单元的每个单元的所述节点连接到所述网格结构的其他节点的所述多个分支不被连接到最靠近所述节点的所述网格结构的节点。

根据本发明的一个实施例，其中所述重复单元的每个单元包括与其连接的6和12个分支。

根据本发明的一个实施例，其中3D打印所述一个或多个聚合物垫包括在所述网格结构的上方和下方的至少一个上打印多孔材料片。

根据本发明的一个实施例，其中3D打印所述一个或多个聚合物垫包括在所述一个或多个聚合物垫上打印一个或多个倒钩结构；和

其中将所述一个或多个聚合物垫紧固到所述座椅壳体包括将所述一个或多个倒钩结构与由所述座椅壳体限定的一个或多个孔接合。

根据本发明的一个实施例，还包括将多孔材料层紧固在所述一个或多个聚合物垫上。

根据本发明的一个实施例，其中3D打印所述一个或多个聚合物垫包括3D打印所述一个或多个垫，使得围绕所述一个或多个垫的下边缘形成凹陷；

其中将所述多孔材料层紧固在所述一个或多个聚合物垫上方包括将紧固件与所述多孔材料层和所述凹陷接合；和

其中所述紧固件包括夹子和弹性构件中的至少一个，所述夹子和弹性构件中的至少一个围绕由所述多孔材料层限定的开口的周边固定。

根据本发明的一个实施例，还包括将所述座椅壳体安装在车辆内。

根据本发明提供了一种座椅，包括：

座椅壳体；

紧固到所述座椅壳体上的一个或多个聚合物垫，所述一个或多个聚合物垫各自包括三维(3D)网格结构，所述3D网格结构包括多个相同的重复单元；和

紧固在所述一个或多个聚合物垫上的多孔材料片。

根据本发明的一个实施例，其中所述相同的重复单元各自具有在5到30mm之间的高度、宽度、和深度。

根据本发明的一个实施例，其中所述相同重复单元的每个单元包括节点和各自将所述节点连接到所述3D网格结构的其他节点的多个分支。

根据本发明的一个实施例，其中所述重复单元的节点布置为长方体关系和平行六面体关系中的至少一个。

根据本发明的一个实施例，其中所述多个分支具有以下至少一项：

(a)在与所述重复单元的所述节点的附接点之间弯折，以及

(b)不与所述重复单元的最接近节点互联。

根据本发明的一个实施例，其中所述重复单元的每个单元包括与其连接的6和12个分支。

根据本发明的一个实施例，其中所述一个或多个聚合物垫各自包括与所述一个或多个聚合物垫整体形成的一个或多个倒钩结构；和

其中所述一个或多个聚合物垫通过所述一个或多个倒钩结构与由所述座椅壳体限定的一个或多个孔的接合而紧固到所述座椅壳体。

附图说明

为了容易理解本发明的优点，将通过参考附图中所示出的具体实施例来对上文简要描述的本发明进行更具体的描述。理解这些附图仅描绘了本发明的典型实施例，并且不应因此认为是限制其范围，将通过使用附图以额外的特征和细节来描述和解释本发明，其中：

图1A是车辆座椅的透视图；

图1B是根据本发明的实施例的具有固定在座椅外壳上的座垫的座椅外壳的示图；

图2A至2B是示出了根据本发明的实施例的将垫子固定在座椅外壳上的侧面横截面图；

图3是根据本发明的实施例的包括网格结构具有固定到其上的罩的垫子的侧面横截面图；

图4A和4B是示出了根据本发明的实施例的用于将罩固定到垫子上的装置的侧面横截面图；

图5是根据本发明的实施例的3D打印的垫子的透视图；

图6A至6F是根据本发明的实施例的用于座垫的网格结构的单元的透视图。

具体实施方式

参考图1A和1B，典型的车辆座椅10包括如本领域已知的座椅底部12和相对于座椅底部12成一角度取向的座椅靠背14。同样如本领域中已知的，座椅底部12可以安装到可以包括用于致动座椅的一个或多个马达的底座16。如本领域已知的，一个或多个温度调节元件(例如加热和冷却元件)可以嵌入座椅底部12和/或座椅靠背14中。

根据本文公开的实施例的座椅10可以包括座椅底部12，座椅底部12具有限定座椅表面的多个垫子18和从座椅表面以一定角度向上和向外延伸的侧面承垫20。同样地，座椅靠背可以包括限定背部支撑表面的多个垫子22。侧面承垫24可以从后支撑表面向前和向外延伸。在一些实施例中，垫子18、22由根据以下描述的任何实施例的3D(三维)打印的网格结构形成。承垫20、24可以由常规的开孔胶乳泡沫、或本领域已知的任何其它缓冲材料形成。在其他实施例中，承垫20、24也由根据以下描述的任何实施例的3D打印的网格结构形成。

如图所示，垫子18和承垫20可以安装到底壳26。垫子22和承垫24可以安装到后壳28。壳26、28可以由刚性塑料、金属、复合材料(例如玻璃纤维或碳纤维)、或具有足够结构刚度的任何其它材料形成。

参考图2A和2B，垫子18、22可以通过各种方式固定到底壳26和后壳28。例如，可以使用粘合剂、超声波焊接、紧固件(螺钉，卡扣式紧固件)或其类似物来将垫子18、22固定到底壳26和后壳28。

参考图2A，在一些实施例中，垫子18、22可以限定突起30，突起30位于在底壳26和后壳28中形成的插孔32内。插孔32可以便于垫子18、22的对准和放置。垫子18、22上的表面34可以接合壳体26、28上的对应表面36。例如，表面34可以承载钩环紧固系统(例如尼龙搭扣)的一部分，并且表面36可以承载钩环紧固系统的另一部分。可替代地，表面34、36可以通过粘合剂、超声波焊接、或紧固件彼此固定。

参考图2B，在可替代实施例中，3D打印的垫子18、22具有从其表面突出的柱38。柱38可以包括锥形端40和从锥形端40的外周向内延伸到柱38的肩部42。壳26、28可以限定插孔44。插孔44可以是简单的通孔，或者可以具有与锥形端40、肩部42、和柱38相对应的特征。例如，每个插孔44可以包括圆柱形部分46、从圆柱形部分46向外扩张的肩部48、和圆锥形体积50。因此，如图2B所示，当接合的柱38定位在圆筒部分46中时，肩部40接合肩部48，并且锥形端40定位在圆锥形体积50内。

在一些实施例中，柱38和锥形端40可以是矩形的，即所示横截面的突起。因此，插孔44可以具有垂直于纸面的对应的恒定横截面。

参考图3，垫子18、22可以包括3D打印的网格结构60，网格结构60具有在其表面上延伸的罩62，当垫子18、22安装到与其相应的壳体26、28时，网格结构60支撑就坐者。罩62优选地由透气材料形成，例如穿孔皮革、仿皮革、或其它塑料材料。罩62可以由透气织物形成。可以使用各种装置将罩62固定到3D打印的网格结构60。例如，可以在罩62和3D打印的网格结构60的配合面之间设置粘合剂。可替代地，罩可以缝合到3D打印的网格结构60、或者通过诸如铆钉的紧固件固定到其上。

参考图4A，在一些实施例中，罩62沿其边缘固定到3D打印的网格结构60。例如，3D打印的网格结构60可以制造有切入其表面66的槽64。槽64可以完全围绕垫子18、22延伸。罩62可以限定具有位于槽64内的端部70的钩68。在一些实施例中，钩68和/或端部70由刚性材料形成，例如不同于形成罩62的其余部分的透气材料的、刚性但有弹性的聚合物。在一些实施例中，将弹性体缝合或以其他方式围绕罩62的边缘固定，使得弹性体位于槽64内，以便保持罩62与3D打印的网格结构60相接合。

参考图4B，在替代实施例中，夹子72位于槽64内，并在夹子72与表面66之间抓住罩62，从而保持罩62。夹子72可以包括具有所示横截面的纵长构件，使得夹子72沿着垫子18、22的部分或全部周边固定罩62。

参考图5，在一些实施例中，3D打印的网格结构60可以具有所示的配置。垫子18、22的3D打印可以包括本领域已知的任何增量制造工艺。例如，垫子18、22可以使用本领域已知的任何增量制造技术3D打印出光聚合物、热聚合物、或任何其它聚合物。

如图所示，3D打印的网格结构60可以包括上片80和下片82。片80、82可以是材料的平面片，其具有延伸穿过其中以促进通风的孔84。单元阵列86根据规则的重复模式位于片80、82之间。孔84可以具有与单元86的重复模式具有相同间距的重复模式。每个单元包括至少一个节点88和从节点88延伸到相邻节点88的多个分支90。单元86可以具有多种配置，并且可以选择为3D打印的网格结构60提供期望的特性，例如硬度、通风性等。

图6A至6F示出可用于3D打印的网格结构60的示例单元86。如图6A所示，在一个实施例中，单元86包括布置在菱形顶点处的节点88和沿菱形边缘定位的分支90。在所示的实施例中，位于菱形的相对角上的一对节点88沿竖直方向92对准，竖直方向92在使用时通常对应(例如在15度内)于3D打印的网格结构60的压缩方向。如图6A的实施例所示，每个节点88具有从其突出的八个分支90。

参考图6B，在另一个实施例中，节点88包括第一节点88A，第一节点88A布置为与竖直方向92、水平方向94、和纵向方向96对齐的立方体布置，方向92、94、96都相互正交。方向92、94、96被标识出以便于本文所述的单元86的定义，并且不一定对应于其中使用单元86的系统的实际竖直方向、水平方向、和纵向方向。

如图6B所示，分支90包括沿竖直方向92和沿水平方向94对齐的节点88A之间延伸的分支90A。应当注意在所示实施例中，分支90A不在沿纵向方向96对齐的节点88A之间延伸。

节点88还包括位于由节点88A限定的立方体中心的节点88B。分支90还包括从每个节点88B延伸到相邻节点88A的分支90B，即从由节点88A定义的立方体的中心向立方体的角沿对角线方向向外扩张。

在所示实施例中，分支90还包括在沿竖直方向92对齐的节点88B之间延伸的分支90C。因此，在所示实施例中，每个节点88A具有连接到其上的12个分支90A、90B，并且每个节点88B具有连接到其上的10个分支90B、90C。

参考图6C，在另一个实施例中，节点88布置在可以是立方体或非立方体的平行六面体上。平行六面体的边缘可以相对于竖直、水平、和纵向方向92、94、96中的一些或全部，具有非零和非垂直的角度。

参考图6D，在另一个实施例中，节点88以布置为边缘与竖直方向、水平方向和纵向92、94、96对齐的立方体。在该实施例中，在节点之间延伸的分支90被弯曲，使得环100由分支90限定。环100可以相对于竖直方向、水平方向、和纵向方向92、94、96定向为非零和非垂直的角度。同样显而易见的是，根据重复的模式，环100可以相对于彼此以非零角度布置。

参考图6E，在另一个实施例中，节点88布置为非立方体和非平行六面体。节点88仅包括从其突出的四个分支90。

参考图6F，在另一个实施例中，单元86的节点88布置在菱形(例如具有图6A所示取向的菱形)的顶点上。然而，每个节点88相对于方向92、94、96中的一些或全部是“扭曲”的。特别地，每个分支90不遵循从与每个节点88的附接点到相邻节点88的直接路径，而是围绕每个节点88弯折和弯曲以连接到相邻节点88。扭曲的数量和分支90的形状可以变化，以便改变包括单元86的3D打印的网格结构60的性质。特别地应当注意，图6F的实施例将线性压缩转换成分支90的扭转变形，而不是转换成分支90的线性拉伸或压缩。

可以执行单元86的各种修改以调整3D打印的网格结构60的性质，以实现期望的机械性能。此外，可以修改单元86的尺寸以影响期望的机械性能。上述单元86可以沿着方向92、94、96中的任何方向具有5到30毫米之间的尺寸。分支90可以具有1和5毫米的直径。

在一些实施例中，单元86的尺寸也可以在相同的垫子18、22内、或从垫子18、22中的一个到相邻的垫子变化，以便提供变化的硬度。在相同的垫子18、22中或用于座椅的一组垫子18、22中使用的网格结构模式也可以变化，以便提供变化和/或定制的坚固度。例如，可以在具有不同尺寸或不同模式的单元86之间的边界处引入任意节点或实心或穿孔平面，然后单元86的分支90可附接到任意节点或平面的相对侧。

在上述公开中，已经参考了构成其一部分的附图，并且附图中通过图示的方式示出了可以实践本发明的具体实施方式。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用其他实施方式并且可以进行结构改变。在本说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等的参考表示所描述的实施例可以包括特定的特征、结构、或特性，但是每个实施例可以不一定包括特定的特征、结构、或特性。此外，这样的短语不一定指代相同的实施例。此外，当结合实施例描述特定特征、结构、或特性时，应当承认，无论是否明确描述，结合其他实施例改变该特征、结构、或特性是在本领域技术人员的知识范围内。

虽然上文已经描述了本公开的各种实施例，但是应当理解，它们仅仅是作为示例而非限制性的。对于相关领域的技术人员显而易见的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。因此，本公开的宽度和范围不应该由任何的上述示例性实施例限制，而应仅根据所附权利要求及其等同来限定。出于说明和描述的目的，呈现了前述描述。不旨在穷举或将公开限制为所公开的精确形式。鉴于上述教导，许多修改和变化是可能的。此外应当注意，可以以期望形成本公开的另外的混合实施例的任何组合使用任何或全部上述可替代实施例。

Claims (17)

1.一种制造垫子的方法，包括：

提供座椅壳体；

三维(3D)打印具有提供通风的多孔结构的一个或多个聚合物垫；和

将所述一个或多个聚合物垫紧固到所述座椅壳体上；

其中3D打印所述一个或多个聚合物垫包括3D打印具有重复单元的网格结构，并且其中所述重复单元中的每个单元包括节点和各自将所述节点连接到所述网格结构的其他节点的多个分支。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述重复单元的所述节点以立方体关系布置。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述重复单元的所述节点以平行六面体关系布置。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个分支各自在与所述重复单元的所述节点的连接点之间弯折。

5.根据权利要求1所述的方法，其中将所述重复单元中的每个单元的所述节点连接到所述网格结构的其他节点的所述多个分支不被连接到最靠近所述节点的所述网格结构的节点。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述重复单元中的每个单元包括与其连接的6到12个之间的分支。

7.根据权利要求1所述的方法，其中3D打印所述一个或多个聚合物垫包括在所述网格结构的上方和下方的至少一个上打印多孔材料片。

8.根据权利要求1所述的方法，其中3D打印所述一个或多个聚合物垫包括在所述一个或多个聚合物垫上打印一个或多个倒钩结构；和

其中将所述一个或多个聚合物垫紧固到所述座椅壳体包括将所述一个或多个倒钩结构与由所述座椅壳体限定的一个或多个孔接合。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括将多孔材料层紧固在所述一个或多个聚合物垫上。

10.根据权利要求9所述的方法，其中3D打印所述一个或多个聚合物垫包括3D打印所述一个或多个垫，使得围绕所述一个或多个垫的下边缘形成凹陷；

其中将所述多孔材料层紧固在所述一个或多个聚合物垫上方包括将紧固件与所述多孔材料层和所述凹陷接合；和

其中所述紧固件包括夹子和弹性构件中的至少一个，所述夹子和弹性构件中的所述至少一个围绕由所述多孔材料层限定的开口的周边固定。

11.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述座椅壳体安装在车辆内。

12.一种座椅，包括：

座椅壳体；

紧固到所述座椅壳体上的一个或多个聚合物垫，所述一个或多个聚合物垫各自包括三维(3D)网格结构，所述3D网格结构包括多个相同的重复单元，其中所述相同重复单元中的每个单元包括节点和各自将所述节点连接到所述3D网格结构的其他节点的多个分支；和

紧固在所述一个或多个聚合物垫上的多孔材料片层。

13.根据权利要求12所述的座椅，其中所述相同的重复单元各自具有在5到30mm之间的高度、宽度和深度。

14.根据权利要求12所述的座椅，其中所述重复单元的所述节点布置为长方体关系和平行六面体关系中的至少一个。

15.根据权利要求12所述的座椅，其中所述多个分支具有以下至少一项：(a)在与所述重复单元的所述节点的附接点之间弯折，以及(b)不与所述重复单元的最接近节点互联。

16.根据权利要求12所述的座椅，其中所述重复单元的每个单元包括与其连接的6到12个之间的分支。

17.根据权利要求13所述的座椅，其中所述一个或多个聚合物垫各自包括与所述一个或多个聚合物垫整体形成的一个或多个倒钩结构；和

其中所述一个或多个聚合物垫通过所述一个或多个倒钩结构与由所述座椅壳体限定的一个或多个孔的接合而紧固到所述座椅壳体。

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