CN109788851B - 柔顺的座椅结构 - Google Patents

Abstract

一种座椅结构，其包括壳体，该壳体具有中央部分、与中央部分的相对的侧部横向隔开的相对的外周边缘、以及设置在中央部分的相对的侧部中的每一个与相应外周边缘之间的至少一个偏置阵列。偏置阵列中每一个包括多个间隔开的支撑构件和连接每个阵列内相邻支撑构件的至少一个连接器。偏置阵列可以包括多个偏置阵列，至少一个连接器连接相邻的偏置阵列。第二壳体可以连接到第一壳体的外周边缘，其间限定有开放空间。相对的外周边缘中的每一个可响应于施加到第二壳体的载荷而独立偏转。

Description

柔顺的座椅结构

本申请要求享有2016年9月29日提交的美国临时申请62/401,415的权益，其全部公开内容据此通过引用并入到本文中。

技术领域

本申请总体上涉及一种柔顺的座椅结构(compliant seating structure)，其可以被结合到例如椅子的座位或靠背或其他身体支撑构件中。

背景技术

身体支撑结构，包括例如办公椅、车辆和飞机座椅、沙发、床和其他家具，通常构造有内部或外部支撑框架，内部或外部支撑框架具有硬接触点。例如，座位和靠背可以由弹性膜或壳体结构制成，其通常由围绕膜或壳体结构的刚性外围框架支撑。框架具有硬接触点，阻止靠背或座位在其外围处挠曲，并且还可以防止围绕靠背或座位的纵向轴线扭转或扭曲运动。在其他椅子中，靠背或座位可以构造有刚性的中央脊柱，其允许围绕纵向轴线进行一些扭转，但是脊柱与身体支撑构件的连接产生硬接触点。在又一种类型的椅子中，靠背或座位可以构造有刚性壳体，其支撑衬垫或其他弹性身体支撑构件。

在所有这些传统座椅结构中，当使用者在座椅结构内移动时，框架或壳体的刚性限制了身体支撑结构挠曲和支撑使用者身体的能力。此外，硬接触点或座椅结构的边缘处缺乏柔性，加上框架、脊柱和/或刚性壳体施加的约束，限制了座椅结构的舒适性和人体工程学响应性。

发明内容

本发明由所附权利要求限定，本部分中的任何内容都不应被视为对这些权利要求的限制。

在一个方面，一种座椅结构的一个实施例包括壳体，该壳体具有中央部分、与中央部分的相对的侧部横向间隔开的相对的外周边缘、以及设置在中央部分的相对的侧部的每一侧与相应的横向间隔开的外周边缘之间的至少一个偏置阵列(biasing array)。偏置阵列中每一个包括多个间隔开的支撑构件和连接每个阵列内相邻支撑构件的至少一个连接器。连接器提供支撑构件之间的相对运动，并且在一个实施例中限定枢转接头，例如活动铰链，使得支撑构件可围绕连接器相对于彼此和/或相对于中央部分枢转。

在一个实施例中，偏置阵列包括多个偏置阵列，且有至少一个连接器连接相邻的偏置阵列。在一个实施例中，连接相邻支撑构件的连接器和连接相邻偏置阵列的连接器一体地形成为单个连接器。

在另一方面，一种座椅结构的一个实施例包括第一承载壳体，该第一承载壳体具有中央部分、与中央部分的相对的侧部横向间隔开的相对的外周边缘、以及设置在中央部分的相对的侧部的每一侧与相应的横向间隔开的外周边缘之间的偏置阵列。偏置阵列中各包括多个横向延伸和纵向间隔的支撑构件和将支撑构件连接到中央部分的多个连接器。第二身体支撑壳体连接到第一承载壳体的外周边缘。第一壳体与第二壳体在其间限定了开放空间。相对的外周边缘中每一个可响应于施加到第二身体支撑壳体的载荷而在前后方向上独立偏转。

在又一方面，一种座椅结构的一个实施例包括第一承载壳体，该第一承载壳体具有中央部分、与中央部分的相对的侧部横向间隔开的相对的外周边缘、以及设置在中央部分的相对的侧部的每一侧与相应的横向间隔开的外周边缘之间的至少一个偏置阵列。偏置阵列中每一个包括多个间隔开的支撑构件和连接每个阵列内相邻支撑构件的至少一个连接器。第二身体支撑壳体连接到第一壳体的外周边缘。第一壳体与第二壳体在其间限定了开放空间。相对的外周边缘中每一个可响应于施加到第二身体支撑壳体的载荷而在前后方向上独立偏转。

在又一方面，一种座椅结构包括支撑框架，该支撑框架具有一对横向间隔开的框架构件，该框架构件在其间限定了开放空间。第一承载构件包括一对横向间隔开的承载段，该承载段具有联接到间隔开的框架构件的外端。第二身体支撑构件包括多个支撑段和连接支撑段的连接器。连接器限定了支撑段之间的枢转接头。多个支撑段包括一对外侧支撑段，每个外侧支撑段具有在前后方向上与承载段的外端间隔开的外自由端。支撑段的外自由端可朝向和远离承载段的外端和框架构件移动。多个连杆在承载段中每一个与支撑段中至少两个之间延伸。

在又一方面，一种在座椅结构上支撑使用者身体的方法包括将使用者身体的载荷施加到身体支撑壳体上，并将载荷的至少一部分从身体支撑壳体转移到与承载壳体的中央部分横向隔开的承载壳体的外周边缘。至少一个偏置阵列设置在外周边缘与中央部分之间。该至少一个偏置阵列包括多个间隔开的支撑构件和连接每个阵列内相邻支撑构件的至少一个连接器。该方法还包括通过至少一个偏置阵列将转移到外周边缘的载荷的一部分传递到中央部分，其中将载荷的一部分传递到中央部分包括围绕至少一个连接器相对于彼此移动相邻的支撑构件。在一个实施例中，相邻的支撑构件相对于彼此枢转。

座椅结构和方法的各种实施例提供了优于其他座椅结构和方法的显著优势。例如但不限于，座椅结构提供了柔软的外周边缘，这允许使用者承靠在周围边缘上并使周围边缘挠曲而不会遇到硬接触点。周围边缘独立地是柔性的，并且对施加到靠背上的载荷做出响应。此外，各种实施例的中央部分提供锚或支撑结构，各种偏置阵列可以围绕该锚或支撑结构布置。中央支撑和偏置阵列可以被调节以优化和改变各种期望位置的支撑，例如但不限于靠背的腰部、胸部和骨盆区域，或者座位的大腿和臀部区域。在各种实施例中，双壳体结构允许独立调节承载壳体和身体支撑壳体。

以上段落是作为一般性介绍提供的，并不旨在限制所附权利要求的范围。通过结合附图参考以下详细描述，将最好地理解各种优选实施例以及其他优点。

附图说明

图1是结合了柔顺座椅结构的办公椅的一个实施例的透视图。

图2是图1所示办公椅的侧视图。

图3是靠背的一个实施例的后透视图。

图4是图3所示靠背的后视图。

图5是结合到图3所示靠背中的承载壳体的局部正视图。

图5A至图5D是示出连接器和相邻支撑构件的替代构造的局部剖视图。

图6是图5所示承载壳体的放大局部视图。

图7是图5所示承载壳体的另一放大局部视图。

图8是靠背的另一个实施例的后视图。

图9A和图9B是靠背的其他实施例的后视图。

图10A和图10B是靠背的其他实施例的后视图。

图11A、图11B和图11C是靠背的另一个实施例的前视图、后视图和侧视图。

图12A、图12B和图12C是靠背的另一个实施例的前视图、后视图和侧视图。

图13A、图13B和图13C是靠背的另一个实施例的前视图、后视图和侧视图。

图14A、图14B和图14C是靠背的另一个实施例的前视图、后视图和侧视图。

图15A、图15B和图15C是靠背的另一个实施例的前视图、后视图和侧视图。

图16A、图16B和图16C是靠背的另一个实施例的前视图、后视图和侧视图。

图17、图18和图19是各种承载壳体的后视图。

图20A、图20B和图20C是靠背的另一个实施例的前视图、后视图和侧视图。

图21A、图21b和图21C是靠背的另一个实施例的前视图、后视图和侧视图。

图22A、图22B和图22C是承载壳体的各种实施例的后视图。

图23是靠背的另一个实施例的剖视图。

图24是图23所示靠背的剖视图，其中中央载荷和侧部载荷同时施加到身体支撑构件上。

图25是图23所示靠背的剖视图，其中中央载荷施加到身体支撑构件上。

图26是图23所示靠背的后透视图。

图26A是承载构件的局部视图。

图27是图26所示靠背的前透视图。

图28是靠背的另一个实施例的剖视图，其中中央载荷施加到身体支撑构件上。

图29是图28所示靠背的剖视图，不对称的侧部载荷施加到身体支撑构件上。

图30是图28所示靠背的剖视图，其中分布载荷施加到身体支撑构件上。

图31是靠背的一个实施例的正视图。

图31A是局部放大剖视图，示出了应用于承载和身体支撑壳体的边缘修整。

图32是靠背的一个实施例的正视图。

图33是靠背的一个实施例的后视图。

图34是施加有各种载荷的示例性承载构件的示意图。

图35是靠背的一个实施例的后视图。

具体实施方式

应当理解，这里使用的术语“多个”是指两个或更多个。这里使用的术语“纵向”是指或涉及长度或纵长方向2，例如从靠背的顶部到底部或从座位的前部到后部的方向，反之亦然(从底部到顶部和从后部到前部)。这里使用的术语“横向”是指位于靠背或座位的左右方向4上、朝向靠背或座位的左右方向4或在左右方向4上延伸。术语“联接”是指直接连接或接合或者例如与中间构件间接连接或接合并且不要求接合是固定的或永久的，尽管它可以是固定的或永久的。这里使用的术语“第一”、“第二”等并不意味着分配给这样指定的特别部件，而是简单地以所称呼的数字顺序来指代这样的部件，意味着被命名为“第一”的部件随后可以是“第二”这样的部件，这取决于它被提及的顺序。还应该理解的是，“第一”和“第二”的名称不一定意味着如此命名的两个部件或值不同，意味着例如第一方向可以与第二方向相同，每一个简单地适用于不同的部件。术语“上”、“下”、“后”、“前”、“前部”、“后部”、“竖直”、“水平”及其变型或派生词是指如图1和图2所示的示例性座椅结构的取向。短语“座椅结构”是指身体支撑结构，包括但不限于办公室家具、家庭家具、室外家具和车辆座椅，包括汽车、航空、航海和客运列车座椅，并且可以包括但不限于床、椅子、沙发、凳子和其他家具或身体支撑结构类型。

座椅结构：

参考附图，图1和图2示出了座椅结构的一个实施例，该座椅结构被构造为办公椅6，该办公椅6具有底座8、座位10和靠背12。底座包括腿组件，该腿组件具有从中心毂16延伸的多个支撑腿14(显示为五个)。每个支撑腿的远端包括地板接合构件18，在一个实施例中显示为脚轮。其他地板接合构件可以包括例如但不限于滑行件、脚或垫。支撑柱20由中心毂16支撑并从中心毂16向上延伸。支撑柱20可以具有固定的高度，或者可以是高度可调的，例如构造有伸缩柱，伸缩柱具有气动或液压致动机构。控制外壳22，例如倾斜控制外壳，由支撑柱20的上端支撑。应当理解，短语“控制外壳”指的是外壳结构，以及设置在其中的任何倾斜机构。控制外壳可以包括倾斜机构，该倾斜机构控制座位和靠背中的一个或两个在前后方向上和/或上下方向上的移动。靠背12包括支撑构件24，该支撑构件24从靠背12的下部向前延伸并联接到控制外壳20。座位10由控制外壳支撑，例如沿着座位的中心纵向延伸轴线66。

在一个实施例中，座位和靠背中的一个或两个包括第一承载壳体26和第二身体支撑壳体28，每个壳体都具有横向间隔开的外周边缘30、32，第一承载壳体26和第二身体支撑壳体28联结在一起。第一壳体和第二壳体至少沿着外周边缘连接，并且在它们之间限定通常开放的空间35，例如，如图28至图30所示，使得身体支撑壳体可以响应于例如由使用者的身体施加到其上的载荷L_B而朝向承载壳体偏转到开放空间中。应当理解，作为靠背实施例公开的各种身体支撑结构也可以结合到座位或其他身体支撑平台，例如床中。

承载部件：

第一承载壳体26由相对薄的塑料例如聚丙烯制成。在其他实施例中，壳体可以由金属、复合材料和/或弹性体材料及其组合制成。限定靠背后表面或座位底表面的承载壳体26具有沿着座位或靠背的中心纵向轴线延伸的中央部分34。后表面可以是靠背暴露给使用者的最后部的表面，或者可以用例如织物或其他覆盖物覆盖。中央部分34具有相对的侧部36，侧部36与外周边缘30横向隔开。中央部分34在各种实施例中是整体的，具有在其底部与顶部之间不间断延伸的部分(没有任何枢转接头)，以便为中央部分提供与相邻偏置阵列相比的相对刚性。在其他实施例中，中央部分可以用支撑元件和连接器的阵列代替或构造成具有支撑元件和连接器的阵列。

至少一个偏置阵列38设置或布置在中央部分的相对的侧部36中每一个与外周边缘中相应的一个外周边缘30之间。在图1至图4所示的一个实施例中，多个偏置阵列70、170、270、370、470、570的组38设置在相对的侧部36中的每一个与外周边缘30之一之间，外周边缘30的至少一部分由偏置阵列限定。偏置阵列70、170、270、370、470、570每个都包括多个间隔开的支撑构件40、82，以及至少一个连接器50，至少一个连接器50连接每个阵列内的相邻支撑构件，并将相邻支撑构件连接到中央部分34。连接器或其他枢转接头是有弹力的并且弹性变形，以允许连接的支撑构件和/或中央部分之间的相对运动。

例如，参照图34，可以响应平移力F_T使阵列在表面(例如平面)内压缩和扩展，使得座椅结构在阵列的平面内呈现柔性，同时理解表面可以例如在两个方向上弯曲为鞍形，或者在一个方向上弯曲为弓形，使得F_T在任何特定位置与表面相切。特别地，连接器变形以提供相对扩展/压缩。根据包括连接器的阵列的布置，压缩或扩展可以在纵向和/或横向方向上同时发生，或者在其他方向上同时发生。连接器的变形可以通过连接器的几何形状和/或材料中的一者或两者来实现。

该阵列也可以是柔性的，或者响应于弯曲力F_M和扭转力F_TW而经历弯曲和/或扭曲/扭转变形。弯曲和扭转可以围绕各种纵向和/或横向轴线(位于弯曲表面内或与弯曲表面相切)或围绕其它切向轴线同时发生，这取决于包括连接器的阵列的布置。相反，该阵列相对较硬，并且响应于例如垂直于弯曲表面或在弯曲表面法向的剪切力F_s抵抗变形。

短语“弹性的”或“可弹性变形的”及其变体或派生词是指主体(例如连接器)抵抗扭曲影响或应力并在应力消除时恢复到其原始尺寸和形状的能力。这样，连接器优选不经历任何塑性(例如永久)变形。支撑构件和中央部分也可能经历一些弹性变形，尽管主要变形或偏转，无论是平移还是枢转/弯曲/扭转，都是通过连接器或枢转接头的变形来实现的。短语“枢转接头”是指两个构件之间的结构、材料或其组合，其促进或提供两个构件之间的移动例如枢转，包括例如但不限于开口，如狭槽或通道、铰链(活动的和机械的)、刻痕或变薄或其他薄弱线、不同材料桥和其他类型的伸缩接头、枢转接头，以及它们的组合。例如，沿着线(直线、弯曲线或曲线)排列的一系列狭槽或穿孔，提供薄弱线，薄弱线促进或提供连接元件之间枢转。

支撑构件40、82的外表面44与中央部分的外表面46平齐，这意味着相邻支撑构件40、82的边缘以及支撑构件40、82和中央部分34的相邻边缘平齐或处于同一水平，例如，如图5A至图5D所示，即使整个壳体26具有弯曲的非平面外表面。这样，尽管在支撑构件之间形成有狭槽或其他枢转接头，但是外表面44、46向使用者呈现视觉上和触觉上平滑的表面。如图所示，承载壳体26具有整体鞍形外表面，该外表面具有沿横向方向4限定的凸形外表面和沿纵向方向2限定的凹形外表面。

在各种实施例中，例如在图3、图4、图10B、图11B、图13B、图14B和图15B中所示，承载壳体26包括从中央部分的相对端横向向外延伸的成对的第一臂48和第二臂52。在一个实施例中，中央部分34以及第一臂48和第二臂52限定了大致为I字形的构件，该构件在这些臂与中央部分以及连接第一臂和第二臂的中央部分的至少一个纵向部分之间没有任何枢转接头或其他不连续性。如图3和图4所示，第一臂48可以具有向上呈凹形的上边缘54，第二壳体在凹形边缘上方向上延伸，并且具有未受支撑的自由边缘56。替代地，如图2所示，第一臂可以向上延伸并联接到第二壳体的上周边缘。在各种实施例中，如图10A和图12B所示，可以省略第一臂，或者如图16B所示，可以省略第二臂。

在图33所示的又一实施例中，第一臂被构造为多个偏置阵列72(显示为六个(图33))的组58，偏置阵列72布置在中央部分的上端部分60与壳体的上周边缘62之间，上周边缘62可以包括外周边缘的上部65。每个偏置阵列72从上端部分60径向延伸，上端部分60具有弯曲的周边。阵列72对称地布置在轴线64的两侧。

在一个实施例中，每个偏置阵列72被构造为支撑构件76的线性阵列，支撑构件76的宽度W₁从中央部分34到上周边缘62逐渐增加，阵列72因此大致是楔形的，尽管不是终止于沿着端部分60的一点。每个阵列内的相邻支撑构件76由枢转接头界定或分开，在一个实施例中，枢转接头被构造为开口，例如狭槽78或通道和连接器50。替代地，枢转接头可以被构造为刻痕、材料变薄或桥接支撑构件的不同材料。相邻阵列的支撑构件也可以由枢转接头(包括连接器)界定或连接。邻近中央部分的支撑构件也可以用限定枢转接头的连接器联结到中央部分上。

再次参照图1至图4，多个偏置阵列的组38包括支撑构件的多个横向隔开且横向开口的U形阵列70、170、270、370、470、570。每个U形阵列70、170、270、370、470、570包括大致在纵向方向2上延伸的长形纵向支撑构件40，以及在纵向构件40的每一端与外周边缘30之间延伸的至少一个辅助支撑构件82。邻近外周边缘的支撑元件82可以直接连接到身体支撑部件，或者可以通过连接器50连接到身体支撑部件，如图5所示。

在一个实施例中，例如但不限于，如图3和图4所示，六个U形阵列布置在中央部分的每一侧。在一个实施例中，最内部的U形阵列70(第六个)沿着中央部分34的周围边缘36以及第一臂48和第二臂52嵌套，该U形阵列具有设置在纵向构件44的每一端的六个辅助支撑构件82。其余的U形阵列570、470、370、270、170(第五至第一)逐渐嵌套在相邻的U形阵列内，沿着其每一端布置的辅助支撑构件82的数量相应减少(5、4、3、2和1)。四个支撑构件182沿着外周边缘30布置或嵌套在第一最外U形阵列170内。

参照图5至图7，其示出了第一承载壳体26的内表面，长形连接器50连接第六阵列70的长形支撑构件的内部与中央部分34。成对纵向隔开的连接器50然后连接第五至第一阵列570、470、370、270、170的相邻横向隔开的长形支撑件44。相邻支撑构件的侧部在支撑构件之间形成开口84，例如狭槽或通道，连接器50和开口84组合形成枢转接头，如图5D所示。在一个实施例中，连接器50位于狭槽84下方，或者在另一个实施例中连接器50位于狭槽内。替代地，支撑构件可以由其他枢转接头限定，例如承载壳体在其一侧或两侧上的刻痕，或者通过在支撑构件之间提供更薄或不同的材料。例如，如图5A所示，并非具有开口，支撑构件可以做得更厚，而连接器是相同材料，但是更薄，或者是不同的材料，例如与支撑构件共同模制。如图5B所示，连接器可以制成活动铰链86，该活动铰链86具有向内延伸的V形，或者替代地，具有W形或促进构件之间相对移动的其他蛇形形状。或替代地，如图5C所示，支撑构件40(或中央部分34)和连接器90可以制成相同的厚度，没有开口，但是由不同的材料制成，使得连接器比相邻的支撑构件具有更大的柔性，允许相邻的支撑构件相对于彼此平移(扩展或收缩)和/或枢转和扭转。在其他实施例中，连接器可以制成具有几何形状(活动铰链或不同厚度)或不同材料属性的任意组合，以在更硬的相邻支撑构件之间提供柔性枢转接头。支撑构件可以由不同类型的枢转接头的组合来界定和连接，包括开口和/或连接器。

在图5至图7所示的实施例中，连接器50、150、250向内延伸到从第一壳体到第二壳体的开放空间中，并且优选地完全设置在承载壳体的外表面44、46的内部。连接器50大致为U形，具有与基底部95联结的一对腿93，并形成活动铰链或枢转接头，允许支撑构件40、82、182中的相邻支撑构件围绕由连接器50和开放空间84限定的接头相对于彼此枢转或弯曲。连接器50、150、250还提供接头的扩展和收缩，使得支撑构件可以在横向和纵向方向上相对于彼此平移。连接器50、150、250与支撑构件组合，也允许或提供阵列的扭转或扭曲变形，同时限制或防止垂直于表面的移动，例如剪切。如图5至图7所示，相邻阵列也与连接器150、250连接，连接器150、250可以与连接每个阵列内相邻支撑构件的连接器一体地形成。例如，连接器250可以位于由两个阵列内的两对相邻支撑构件限定的四个支撑构件的接合处。如图7所示，连接器250可以具有连接到四个支撑构件的四个腿92和联接腿的基底部94。同样，连接器与支撑构件之间的开口或薄弱线相组合，允许不同的移动由度，包括平移(压缩/扩展)、弯曲和/或扭曲/扭转。

如图5至图7所示，连接器150也可以连接三个支撑构件40、82，包括一对相邻长形支撑构件40的端部和辅助支撑构件82之一。这样，各种枢转接头或连接器可以被构造成连接任意数量(2，3，4，……)的相邻支撑构件40、82。

参照图35的实施例，壳体126可以构造有中央部分34、臂52和多个偏置阵列，多个偏置阵列被构造有多个三角形支撑构件282。在一个实施例中，多个支撑构件282被成形为等边三角形，而其他支撑构件，例如邻近中央部分34、臂52或外周边缘30的支撑构件，具有其他三角形形状。如上所述，每个阵列内以及相邻阵列之间的支撑构件282可以与各种连接器构件(例如，50、150、250)连接。例如，围绕节点284布置的六个支撑构件282可以与具有六条腿92的连接器连接。在该实施例中，偏置阵列在中央部分34与周围边缘30之间延伸。靠背的上部也可以被构造成没有第一臂，或者第一臂被构造成布置在中央部分的上端部分60与壳体的上周边缘62之间的多个偏置阵列组，该上周边缘62可以包括外周边缘的上部65。沿着靠背上部布置的偏置阵列可以相对于中心轴线64对称布置。同样，连接器与支撑构件282之间的开口或薄弱线相组合，允许不同的运动自由度，包括平移(压缩/扩展)、弯曲和/或扭曲/扭转。

现在参照图8、图10A和图10B、图12B、图13B、图14B、图15B、图16B和图28至图30，示出了座椅结构的其他实施例。座椅结构包括多个纵向间隔的线性阵列100、200，阵列100、200在中央部分的相对的侧部36之一与相应的外周边缘30之间横向延伸。结合到图10A和图10B、图12B、图13B、图14B、图15B和图16B所示的壳体中的线性阵列中每一个具有由单个连接器50连接的一对支撑构件102、104，连接器50可以被构造为U形、V形或W形活动铰链或枢转接头。应当理解，其他几何形状(例如蛇形等)也可以用来允许支撑构件之间以及支撑构件与中央部分之间的枢转或挠曲。如图所示，连接器靠近中央部分定位，具有直接联结到中央部分34的相对较短的支撑构件104，以及延伸到周围边缘30的长形支撑元件102。应当理解，每个阵列可以包括两个以上的支撑构件，或者用连接器直接联结到中央部分的单个支撑构件。在后一个实施例中，例如在图28至图32中所示，支撑构件阵列可以包括多个横向延伸且纵向间隔开的支撑构件102，在一个实施例中，支撑构件102不相互连接，而是仅连接到中央部分34和在外周边缘30处连接到第二壳体。

支撑构件102、104可以具有不同的宽度，并且可以间隔更大或更小的距离。在所示的实施例中，相应阵列的宽度W₂可以与它们之间的空间G基本相同，尽管它们的宽度和空间可以不同。阵列可以沿相对水平方向定向，具有略微向上的角度(图10A和图16B)，或者在中间区域水平定向，在上部区域向上倾斜，在下部区域向下倾斜(图10B、图13B、图14B、图15B)。线性阵列和支撑构件，特别是其外侧端，通常朝向身体支撑壳体28向前弯曲，限定了外凸表面。在图10A和图10B、图12B、图13B、图14B、图15B、图16B和图28至图30的实施例中，相邻阵列通常不与连接器连接，而是独立地是柔性的。限定承载壳体26的外周边缘30的支撑构件102的自由端联结到身体支撑壳体28的外周边缘32。

参照图28至图30，多个梁可以各自被构造为具有中央部分34的后支撑构件，其可以被安装到框架或底座上或者被一体地形成为中央支撑件。每个梁还包括外段或支撑构件102，该外段或支撑构件102通过枢转接头例如连接器50联结到中央部分，连接器50被示为活动铰链，其允许支撑构件相对于中央部分枢转。此外，支撑构件可以弹性偏转或弯曲，如图30所示。中央部分34也可以响应于施加到其上的载荷而弯曲或偏转。

靠背的底边缘110可以具有凸曲率(图14B、图16B)，或者凹曲率(图15B)，切口位于中央支撑构件的每一侧。如图14B所示，一对开口112可以位于中央部分15和/或支撑构件24的每一侧。如图16B所示，壳体包括护罩部分114，护罩部分114从中央支撑构件24的每一侧横向延伸并覆盖座位10的后部。

参照图8，示出了五个纵向间隔的线性偏置阵列100。每个线性偏置阵列的支撑构件120、122、124在中央部分与外周边缘之间逐渐分成两部分。如图所示，支撑构件每隔一个支撑元件分成两部分。每个阵列具有六列支撑构件，阵列从中央部分横向向外，从一个支撑元件120的两列过渡到两个支撑构件122的两列再到四个支撑构件124的两列。在该实施例中，每个阵列具有十四(14)个支撑构件120、122、124。每个阵列内以及阵列之间的相邻支撑构件120、122、124通过枢转接头连接，枢转接头包括上述连接器50。应该理解的是，除分成两部分之外，支撑构件可以逐渐被分成三部分、四部分或分成一些其他份数，并且分割(例如分成两部分)可以发生在每列。此外，应该理解，可以将多于或少于六列合并到阵列中。

现在参照图9A、图21B、图21C和图22A至图22C，至少一对嵌套支撑构件130是U形的，具有连续的纵向部分132和横向部分134。此外，具有倒置曲棍球棒形状的最内部的支撑元件136构造有联接到中央部分并从中央部分向上过渡的纵向部分138和延伸到外周边缘30的横向部分140。这样，纵向部分138可以与中央部分一体地形成，在纵向部分138与中央部分34之间没有开口、枢转接头或连接器。具有曲棍球棒形状的最外部的支撑构件142被构造成具有联接到U形支撑构件130之一并从其向下过渡的纵向部分144和延伸到外周边缘30的横向部分146。支撑构件由一系列狭槽184限定，所有狭槽都具有延伸到外周边缘的至少一端186，并且其中一些狭槽具有延伸到外周边缘的两端186、188。支撑构件也可以与各种连接器50连接。一对侧开口190由最外部的支撑构件130、142构成框架，开口190与承载壳体与身体支撑壳体之间的内部空间连通。如图22A至图22C所示，靠背的底部53可以被填充(图22A)，具有开口142(图22B)，或者包括具有沿纵向方向延伸的多个(显示为两个)支柱244的开口242。如图15B所示，底部53的底边缘(例如形成在臂52上)可以是凸形的或凹形的。

参照图9B、图20B、图20C，多个大致U形的支撑构件300由连续蛇形元件302限定，连续蛇形元件302在中央部分34与外周边缘30之间延伸。元件302没有分开支撑构件300的任何开口或枢转接头。蛇形元件由多个嵌套狭槽304限定，嵌套狭槽304中每一个具有延伸到外周边缘30的一端306和与周围边缘间隔开的一端308。支撑构件300可以与连接器50连接。一对侧开口190由最外部的支撑元件300构成框架。应当理解，虽然在该实施例中支撑构件在其端部分直接连接，没有限定其间边界的开口或枢转接头，支撑构件可相对于彼此独立移动。

参照图11A至图11C，偏置阵列包括多个以棋盘图案排列的支撑构件400、402，第一系列支撑构件402相对于第二系列支撑构件400在前/后方向上偏移，第一系列和第二系列中的相邻支撑构件400、402对准，并在它们相应的拐角用连接器或枢转接头联结，以形成棋盘图案。如图所示，该阵列包括八行四列支撑构件，每行两个支撑构件，每列四个支撑构件。最外列中的四个支撑构件400限定了承载壳体26的外周边缘30。

参照图17、图18和图19，示出了承载壳体26的各种实施例，承载壳体26具有由各种狭槽或其他枢转接头和/或连接器限定的支撑构件的各种偏置阵列。如图所示，壳体具有中央部分，偏置阵列从中央部分延伸到外周边缘。在每个实施例中，狭槽中至少一些或其他枢转接头延伸到外周边缘。如图所示，狭槽或枢转接头可以是线性的、弯曲的、曲线的、分叉的或它们的组合，并且可以在纵向和/或横向方向上延伸。

各种承载壳体26提供了用于支撑使用者身体的简单、便宜的部件，该部件不需要额外的框架，无论是内部还是外部的，尽管外部或内部框架可以固定到中央部分。承载壳体可以快速且廉价地模制。中央部分34提供总体支撑，允许围绕中心轴线64的一些扭曲运动，而偏置阵列允许使用者偏转、扭转和操纵座椅结构，而不会遇到沿周围边缘30的任何硬点，周围边缘30可在前/后方向偏转以提供软边缘。

参照图23至图27，示出了座椅结构的另一个实施例。在该实施例中，多个承载构件或后支撑构件500具有固定或不可移动地联接到支撑框架的外端，该支撑框架具有一对横向间隔开的框架构件504或立柱，在这对横向间隔开的框架构件504或立柱之间限定了开放空间506。支撑框架可以联接到底座，例如椅子控制外壳。承载构件可以形成为单独的梁，或者可以布置成集成阵列，例如壳体。

每个后支撑构件500具有一对承载段502，承载段502的内端510横向间隔开，以在其间限定间隙508。在替代实施例中，如图26A所示，段502可以与弹簧502联结以预加载支撑构件。

身体支撑部件：

参照图1至图4、图8至图16C、图20A至图22C和图31，身体支撑壳体28具有顶部600、底部602和外周边缘32。身体支撑壳体28由相对薄的塑料材料例如聚丙烯制成。壳体具有支撑使用者身体的外表面604(向前或向上朝向)。外表面可以是最外表面，或者可以用衬垫、垫子、织物或其他覆盖物606覆盖，如图13A所示。外周边缘32与承载壳体的外周边缘30联结，承载壳体的外周边缘30可以是壳体26、28之间的唯一连接，每个壳体26、28的内表面间隔开，以在其间限定开放空间35或腔。外周边缘30、32可以直接连接，其间没有空间或连结构件延伸，或者可以与限定了承载壳体的边缘30的各种连接器50、150、250连接。边缘30、32可以是共同模制的，或者通过卡扣配合、粘合剂、粘结、机械紧固件(见图28和图29)或其组合而联接。连接器50、150、250可以延伸到开放空间中，但是不与身体支撑壳体28的内表面接合或接触。以这种方式，连接器50、150、250设置在壳体26、28之间，并且隐藏在视野之外。顶边缘600和底边缘602可以连接到承载壳体(顶部如图32和图33所示连接)，或者可以保持没有任何连接，例如，如图3和图4所示。

在一个实施例中，身体支撑壳体28具有由纵向间隔和横向延伸的狭槽610限定的多个纵向间隔和横向延伸的条带608。靠背的上部609可以没有任何狭槽。狭槽可以形成为贯穿开口或通道，或者狭槽可以由条带608之间的其他薄弱线例如刻痕、或更薄或不同的材料、穿孔或其组合代替。狭槽中至少一些是弧形的。例如，如图1、图2和图31所示，狭槽610和条带608在靠背的顶部或胸部区域基本上是线性的。狭槽和条带可以相对于其他狭槽和条带具有不同的曲率。例如，狭槽和条带可以逐渐构造成从靠背的顶部向底部具有更大曲率，狭槽和条带在靠背的腰部/骶骨区域614、616中具有更大的曲率或弧度(向下)。弯曲条带608可以绕其端部或者条带608与边缘部分625的连接部扭转或旋转，这种曲率比线性条带提供更多的运动。在图1和图31所示的一个实施例中，提供了最底部的直的或线性的狭槽618，在靠背的底部形成段形骶骨支撑件620。支撑件620可以绕水平轴线旋转，该水平轴线由例如在狭槽618的端部将支撑件620联结到壳体底部的材料限定。沿着靠背底部布置的多个狭槽622沿着与最底部狭槽618共线或平行于最底部狭槽618的大致水平线终止。虽然狭槽优选具有线性或向下凹的形状，但是应该理解，狭槽中的某些可以以相反的方向定向。

如图所示，狭槽610、618、622优选不延伸到外周边缘32，使得纵向边缘部分625沿着壳体的每一侧延伸并限定边缘32，边缘部分625固定到承载壳体的外周边缘30。狭槽610可以延伸到相同的边界，例如，如图11A、图14A和图15A所示，偏离于边缘32，或者可以交错，在长狭槽或短狭槽之间交替，如图12A和13A所示。第一壳体28和第二壳体26可以例如通过单次模制工艺一体地形成，或者可以一个在另一个上包覆模制。此外，图31A所示的边缘修整件626可以联接到第一壳体和第二壳体的外周边缘并覆盖第一壳体和第二壳体的外周边缘。例如，边缘修整件626可以在边缘30、32上包覆成型。边缘修整件626可以由弹性体材料制成，这提供了更软的边缘。

如图1所示，座椅中的狭槽610和条带608也可以朝向座椅后部逐渐弯曲，尽管相反的构造也是可能的。同样，狭槽和条带可以是线性的、弯曲的、曲线的或它们的组合。

应当理解，身体支撑壳体可以制成没有任何狭槽或开口，或者制成具有不同形状和位置的开口，例如圆形开口。

参照图23至图27的实施例，前身体支撑构件621具有三个支撑段622、624，两个外侧段624例如通过活动铰链或枢转接头626枢转地联结到中间段622。外侧段的外端是自由端628，这意味着外端不固定到任何结构上，并且可以朝向后支撑构件500向后偏转，如图24所示。以这种方式，座椅结构沿着其外周设置有软边缘，尽管下面有框架立柱，使得边缘可以独立于座椅结构的整体偏转而偏转。每个后支撑构件段502通过一对连杆630连接到前身体支撑构件，一个连杆630将后支撑构件段502联结到外段624，一个连杆630将后支撑构件段连接到中间段622。优选地，连杆630从后支撑构件朝向前构件向内成角度。

身体支撑构件也可以向后挠曲并向内弯曲，如图25所示，自由边缘628向前移动以拥抱使用者。当梁挠曲时，连结构件630变平并被张紧。

如图26和图27所示，身体支撑构件可以一体地形成为壳体，每个个别构件的自由端628被分割，这意味着自由端的1/2部分地限定第一梁，自由端的另外的1/2部分地限定下一个下(或上)梁，两个自由端联结并在梁之间形成蛇形连接器，从而形成一体式壳体628。

参照图28至图30，身体支撑构件可以形成为构成梁的一部分的个别构件，或者可以并排定位以形成一体式身体支撑壳体28。

参照图32，身体支撑构件也可以构造有类似于承载壳体阵列的支撑元件阵列。壳体的中央部分可被分成多个段80，相邻段例如通过枢转接头联结，枢转接头包括连接器和狭槽以及限定一对臂的最底部的段128。中央阵列172沿纵向轴线64居中。阵列72可以被构造为支撑构件的线性阵列，支撑构件的宽度从中央部分到上周边缘62逐渐增加，因此阵列172大致是楔形的，尽管不是终止于沿着端部分60的点。每个阵列内的相邻支撑构件76由枢转接头界定或分开，在一个实施例中，枢转接头被构造为开口，例如狭槽78或通道和连接器50。

应当理解，各种座椅结构可以仅构造有承载壳体或者仅构造有身体支撑壳体，例如承载壳体也用作身体支撑构件。

操作：

在操作中，使用者L_B向身体支撑构件或壳体28施加力。随着条带608旋转或扭转，各种条带608提供柔性并支撑使用者。使用者可以左右扭转，围绕中心纵向轴线64、66向身体支撑构件施加扭矩。条带608可以向内偏转到开放空间35中，而不会触底或经历任何硬止挡，从而为使用者提供增加的舒适性。此外，边缘625可以偏转(根据施加载荷的位置向后或向前)，从而提供柔软的边缘。同时，承载壳体26的偏置阵列吸收由身体支撑壳体施加的载荷，并偏转以提供最大的舒适性。

使用者L_B的载荷在外周边缘30、32之间并沿着外周边缘30、32从身体支撑壳体28或构件转移到承载壳体26或构件。承载壳体26的偏置阵列然后直接和/或通过支撑臂48、52将载荷转移到中央部分34。载荷的转移包括通过扩展、收缩、弯曲和/或扭转使连接器50、150、250和/或支撑构件中的至少一些和/或其组合弹性变形。

如图28所示，身体支撑构件可以向后挠曲，外周边缘30、32向前移动以拥抱使用者。替代地，如图29所示，外围外边缘30、32向施加到其上的载荷提供软边缘，允许边缘独立偏转。参照图30，施加在包括两个外边缘32的身体支撑构件或壳体28上的载荷导致身体支撑构件/壳体28和承载构件/壳体26的整体偏转或变平。

本文公开的各种座椅结构实施例提供了柔软的外周边缘30、32，其允许使用者L_B抵靠周围边缘并使周围边缘挠曲而不会遇到硬接触点，或者允许边缘向前移动并在某些使用构造中拥抱使用者。外周边缘独立地是柔性的，并且对施加到靠背上的载荷做出响应。此外，各种实施例的中央部分34提供锚或支撑结构，各种偏置阵列可以围绕该锚或支撑结构布置。中央支撑和偏置阵列可以被调节以优化和改变各种期望位置的支撑，例如但不限于靠背的腰部、胸部和骨盆区域，或者座位的大腿和臀部区域。在各种实施例中，双壳体结构允许独立调节承载壳体和身体支撑壳体。

应当理解，虽然这里已经针对靠背构型描述了许多实施例，但是相同的实施例同样适用于座位构型，或者适用于其他身体支撑结构，例如床、沙发或车辆座椅结构。

尽管已经参考优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行改变。因此，前面的详细描述旨在被认为是说明性的，而不是限制性的，并且旨在限定本发明的范围的是所附权利要求，包括其所有等同物。

Claims (25)

1.一种身体支撑结构，包括：

多个间隔开的支撑构件，其限定第一表面，其中相邻支撑构件在所述相邻支撑构件的侧部之间限定开口，其中，所述支撑构件中的每一个的整个周边由所述开口围绕；

多个间隔开的基部，其限定第二表面，其中所述第二表面与所述第一表面间隔开，并且所述多个支撑构件和所述多个基部在它们之间限定空间，所述基部中的每一个位于由至少四个相邻支撑构件限定的所述开口的至少部分之下且连接于所述四个相邻支撑构件，并且相邻基部在所述相邻基部的侧部之间限定开口，其中，所述基部中的每一个的整个周边由在相邻基部之间限定的开口围绕，其中，所述支撑构件仅连接于在所述支撑构件之间限定的开口之下的基部，以及其中，所述基部不另外由任何其他结构支撑；以及

多个连接器，其跨所述空间延伸并将每个基部与所述至少四个相邻的支撑构件连接。

2.根据权利要求1所述的身体支撑结构，其中所述由至少四个相邻支撑构件限定的开口的至少部分具有十字形状。

3.根据权利要求1所述的身体支撑结构，其中所述多个支撑构件中的至少一些是矩形的。

4.根据权利要求3所述的身体支撑结构，其中所述多个基部中的至少一些是矩形的。

5.根据权利要求1所述的身体支撑结构，其中所述多个支撑构件具有限定所述第一表面的外表面。

6.根据权利要求5所述的身体支撑结构，其中所述多个基部具有限定所述第二表面的外表面。

7.根据权利要求6所述的身体支撑结构，其中所述支撑构件和基部的外表面彼此背向。

8.根据权利要求7所述的身体支撑结构，其中所述多个支撑构件具有内表面，并且所述多个基部具有内表面，所述支撑构件的内表面朝向所述基部的内表面。

9.根据权利要求8所述的身体支撑结构，其中所述多个连接器在所述支撑构件的所述内表面与所述基部的所述内表面之间延伸。

10.根据权利要求1所述的身体支撑结构，其中所述连接器中的至少一些包括线性腿。

11.根据权利要求1所述的身体支撑结构，其中所述第一表面和第二表面的至少一部分是平面的。

12.根据权利要求1所述的身体支撑结构，其中所述第一表面和第二表面是弯曲的。

13.根据权利要求1所述的身体支撑结构，其中相邻支撑构件之间的所述开口的部分与相邻基部之间的所述开口的部分对准，以便限定在所述第一表面与第二表面之间延伸的多个通孔。

14.一种座椅，包括如权利要求1所述的身体支撑结构。

15.一种靠背，包括如权利要求1所述的身体支撑结构。

16.一种身体支撑结构，包括：

第一多个间隔开的矩形第一支撑构件，其限定第一表面，其中所述第一支撑构件中的每一个具有四个拐角，并且相邻的第一支撑构件在所述相邻的第一支撑构件的拐角和侧部之间限定开口，其中，所述第一支撑构件中的每一个的整个周边由所述开口围绕；

第二多个间隔开的矩形第二支撑构件，其偏离所述第一多个支撑构件，其中所述第二支撑构件中的每一个具有四个拐角，其中，相邻的第二支撑构件在所述相邻的第二支撑构件的拐角和侧部之间限定开口，其中，所述第二支撑构件中的每一个的整个周边由在相邻的第二支撑构件之间限定的开口围绕，其中，所述第二支撑构件中的至少一些位于由至少四个相邻的第一支撑构件限定的所述开口的至少部分下方，其中，所述第二支撑构件不另外由任何其他结构支撑，并且所述第一多个第一支撑构件和第二多个第二支撑构件以棋盘图案排列，所述第一支撑构件中的每一个的拐角与四个相邻的第二支撑构件的拐角对齐并位于四个相邻的第二支撑构件的拐角上方；和

多个连接器，其在所述第一多个第一支撑构件与第二多个第二支撑构件的对准拐角之间延伸。

17.根据权利要求16所述的身体支撑结构，其中所述多个第一支撑构件具有限定所述第一表面的外表面。

18.根据权利要求17所述的身体支撑结构，其中所述多个第二支撑构件具有限定第二表面的外表面。

19.根据权利要求18所述的身体支撑结构，其中所述第一支撑构件和第二支撑构件的外表面彼此背向。

20.根据权利要求19所述的身体支撑结构，其中所述多个第一支撑构件具有内表面，并且所述多个第二支撑构件具有内表面，所述第一支撑构件的内表面朝向所述第二支撑构件的内表面。

21.根据权利要求20所述的身体支撑结构，其中所述多个连接器在所述第一支撑构件的内表面与第二支撑构件的内表面之间延伸。

22.根据权利要求21所述的身体支撑结构，其中所述连接器中的至少一些包括线性腿。

23.根据权利要求16所述的身体支撑结构，其中所述第一表面和第二表面的至少一部分是平面的。

24.根据权利要求16所述的身体支撑结构，其中所述第一表面和第二表面是弯曲的。

25.根据权利要求18所述的身体支撑结构，其中相邻的第一支撑构件之间的所述开口的部分与相邻的第二支撑构件之间的所述开口的部分对准，以便限定在所述第一表面与所述第二表面之间延伸的多个贯通开口。

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