CN111432687A - 顺应性靠背 - Google Patents

Abstract

一种靠背，包括框架，该框架具有一对横向间隔开的直立构件，该直立构件与纵向间隔开的上部构件和下部构件连接。柔性壳体具有耦接到直立构件的相对侧部以及耦接到上部构件和下部构件的上部和下部。壳体包括：第一狭槽和第二狭槽，第一狭槽和第二狭槽在壳体连接到直立构件的位置内侧沿着壳体的相对侧部纵向延伸；以及一个或更多个第三狭槽，第三狭槽在壳体连接到下部构件的位置上方沿着壳体的下部横向延伸。一个或更多个第三狭槽的末端与第一狭槽和第二狭槽的下部末端间隔开。在其它实施例中，壳体是具有多个开口的三维模制部件。在各种实施例中，狭槽和/或开口为靠背提供不同水平的顺应性。

Description

顺应性靠背

本申请要求享有2017年12月5日提交的名称为“顺应性靠背”的美国临时申请No.62/594,885的权益，上述申请中的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本申请总体上涉及一种靠背，特别涉及一种顺应性靠背，以及结合有该靠背的各种办公家具，以及其使用和组装方法。

背景技术

椅子，特别是办公椅，通常配置了具有一个或更多个身体支撑表面的靠背。支撑表面可以由各种材料制成，例如包括但不限于泡沫、弹性膜或塑料壳。泡沫材料可能限制空气循环，并且通常不提供局部支撑。弹性膜和其它类似材料在未加载时通常平放，必须张紧并且不提供良好的抗剪切性。相反，例如由外围框架支撑的、配置有塑料壳的靠背通常不提供舒适的身体贴合支撑表面。

发明内容

本发明由所附权利要求限定，并且本节中的任何内容都不应被认为是对那些权利要求的限制。

在一方面，靠背的一个实施例包括限定中部开口的外围框架。该框架具有一对横向隔开的直立构件，该直立构件与纵向隔开的上部构件和下部构件连接。柔性壳体具有耦接到直立构件的相对侧部以及耦接到上部构件和下部构件的上部和下部。壳体包括：第一狭槽和第二狭槽，第一狭槽和第二狭槽在壳体连接到直立构件的位置内侧，沿着壳体的相对侧部纵向延伸；以及一个或更多个第三狭槽，第三狭槽在壳体连接到下部构件的位置上方，沿着壳体的下部横向延伸。一个或更多个第三狭槽的末端与第一狭槽和第二狭槽的下部末端间隔开，第一桥接部分和第二桥接部分限定在第三狭槽的末端与第一狭槽和第二狭槽的下部末端之间。

在另一方面，用于在椅子上支撑使用者身体的方法的一个实施例包括倚靠靠背并使壳体中邻近第一狭槽、第二狭槽和第三狭槽的一部分相对于框架移动。

在另一方面，靠背的一个实施例包括壳体，该壳体包括在无负载配置中具有三维形状的模制部件。在无负载配置中，壳体沿竖直中心线具有面向前的凸形和沿水平中心线具有面向前的凹形。壳体还包括布置在与中部开口重叠的区域中的多个开口。壳体在与中部开口重叠的区域中具有齐平的前表面和后表面。在一个实施例中，多个开口被配置为开口矩阵，该开口矩阵提供壳体相对于框架的独立的横向扩张和纵向扩张。

在另一方面，用于在椅子中支撑使用者身体的方法的一个实施例包括倚靠靠背，跨越开口矩阵横向地扩张壳体，以及独立于横向地扩张壳体，来跨越开口矩阵纵向地扩张壳体。

在另一方面，壳体具有用于提供不同程度的顺应性的各种结构和装置，包括用于提供宏观顺应性的装置和用于提供微观顺应性的装置。

靠背和方法的各种实施例提供了优于其它靠背的显著优点。例如非限制性，开口和狭槽在靠背中提供顺应性，即使在受到外围框架的限制时，也允许其在使用过程中移动并顺应使用者。同时，开口提供了良好的空气循环。狭槽还用于引导并允许辅助身体支撑构件穿过，该辅助身体支撑构件例如但不限于腰部支撑件，其可以沿着壳体的面向前的身体支撑表面移动，且具有在沿着靠背的后部设置的用户接口。另外，靠背可以在无负载配置中被配置成具有三维轮廓，同时在加载时保持移动并适应使用者的能力。

前述段落是通过一般介绍的方式提供，并且不旨在限制下面提出的权利要求的范围。通过参考以下结合附图的详细描述，将最好地理解各种优选实施例以及进一步的优点。

附图说明

图1A-1C分别是具有以下靠背的椅子的前透视图：具有带软垫的前表面的靠背、包含辅助身体支撑构件但不具有带软垫的前表面的靠背和不带腰靠或不具有带软垫的前表面的靠背。

图2是图1A-1C所示的椅子的侧视图。

图3A-3C分别是具有以下靠背的椅子的正视图：具有带软垫的前表面的靠背、包括辅助身体支撑构件但不具有带软垫的前表面的靠背和不带腰靠或不具有带软垫的前表面的靠背。

图4A-4C分别是具有以下靠背的椅子的后视图：具有带软垫的前表面的靠背、包括辅助身体支撑构件但不具有带软垫的前表面的靠背和不带腰靠或不具有带软垫的前表面的靠背。

图5A和5B分别是具有以下靠背的椅子的俯视图：具有带软垫的前表面的靠背和不具有带软垫的前表面的靠背。

图6是图1A-1C所示的椅子的仰视图。

图7A和7B是主框架的后透视图和前透视图。

图8A和8B是次级框架的后透视图和前透视图。

图9是靠背壳体、次级框架和辅助身体支撑构件之间的接口的局部放大视图。

图10是柔性壳体的一个实施例的透视图。

图11是图10所示的壳体的后视图。

图12是沿图11中的线12截取的放大透视图，并且示出了壳体连接器。

图13是壳体、次级框架和软垫的局部剖视图。

图14是结合到柔性壳体中的开口矩阵的一个实施例的示意图。

图15是结合到柔性壳体中的开口矩阵的一个实施例的局部放大视图。

图16是辅助身体支撑组件的局部后透视图。

图17A和17B是靠背的一个实施例的分解前透视图和分解后透视图。

图18是靠背的替代实施例的正视图。

图19是壳体的示意性侧视图，该壳体根据施加到其身体支撑表面的载荷(F)而偏转。

图20是壳体的一个实施例的局部正视图。

图21示出了壳体的示意性后视图和横截面视图，该壳体根据(F)施加到其身体支撑表面的载荷而偏转。

图22是辅助身体支撑构件的局部透视图。

图23是用户接口把手的透视图。

图24是耦接到辅助身体支撑构件的用户接口的局部透视图。

图25是固定至框架的辅助身体支撑构件的局部后视图。

图26是结合到壳体的中部区域中的替代孔图案的视图。

图27是示出了覆盖件的透视图，该覆盖件应用于与之耦接的辅助身体支撑组件的壳体。

具体实施方式

应当理解，如本文所用的术语“多个”是指两个或更多个。如本文所用的术语“纵向”是指或涉及长度或纵向方向2，例如从靠背6的底部延伸到其顶部的方向，反之亦然，或从椅座8的前部延伸到其后部的方向，反之亦然。本文使用的术语“横向”是指位于或指向椅子10、靠背6或椅座8的侧到侧方向4或沿着该侧到侧方向4延伸。在下面公开的靠背的一个实施例中，横向对应于水平方向，纵向对应于垂直方向。术语“耦接”是指直接地连接或接合，或例如通过中间构件而间接地连接或接合，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。本文所使用的术语“第一”、“第二”等并不意味着被指定给这样指定的特定组件，而是简单地以所提及的数字顺序来指代这些组件，这意味着指定为“第一”的组件稍后可以是“第二”这样的组件，这取决于引用的顺序。还应当理解，对“第一”和“第二”的指定不一定意味着这样指定的两个组件或值是不同的，这例如意味着第一方向可以与第二方向相同，而每个都可以简单地适用于不同的组件。术语“上”、“下”、“后面”、“前面”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“右”、“左”及其变体或派生词是指用户所坐的示例性椅子10的如图1A-图6所示的方位。术语“横向的”是指不平行。

椅子：

参照图1A-6，椅子10示出为包括靠背6、椅座8和基座结构12。在一个实施例中，基座结构12包括支腿组件14、与支腿组件耦接并从支腿组件向上延伸的支撑柱16和由支撑柱支撑的倾斜控制器18。支腿组件可以替代地被配置为固定结构，例如四支腿基座、滑板基座或其它结构。在一个实施例中，支撑柱可以是高度可调节的，例如包括但不限于具有气动、液压或机电致动器的伸缩柱。支腿组件14包括多个支撑腿22，支撑腿从围绕支撑柱的毂24径向向外延伸。每个支撑腿的端部可以配备有脚轮、滑行器或其它地面接口构件20。倾斜控制器18包括用于支撑椅座8和靠背6并允许其向后倾斜的机构。一对扶手26与倾斜控制结构、基座和/或靠背支撑结构耦接。应该理解，椅子可以被配置成在任一侧都没有任何扶手。提供各种用户接口控制器以致动和/或调节椅座的高度，由倾斜控制机构和/或椅子的其它特征施加的偏置力的大小。在美国专利Nos.7,604,298和6,991,291中均公开了椅子的各种特征，包括但不限于基座、椅座和倾斜控制器，这两个专利都转让给斯蒂尔凯斯(Steelcase)公司，在此通过引用将其全部公开内容并入本文。

靠背框架组件：

靠背6包括框架组件30，该框架组件30包括主框架32和次级框架34。主框架和次级框架均被配置为外围框架，每个外围框架均具有一对横向间隔开的直立构件36、42，该直立构件与纵向间隔开的上部构件40、46和下部构件38、44连接。如图4B和18所示，主框架的下部构件38被配置为连接两个直立构件36的横梁。直立构件36在横梁38的下方延伸，且在横向上向内和在纵向上向前地过渡，直立构件的端部48在顶点处接合以限定与倾斜控制器18耦接的支撑构件50。应当理解，在其它实施例中，框架可以被配置成整体构件，并且也可以被配置成均质的环状框架。还应当理解，框架可以连接到静止结构而不是倾斜控制器，并且可以被设置为椅子、沙发、凳子、车辆座椅(汽车、火车、飞机等)或其他身体支撑结构的组件。

参照图4A-4C、7A-8B、17A和17B，次级框架34嵌套在主框架32中，其中，次级框架的直立构件42和上部构件46的后表面52与主框架的相应直立构件36和上部构件40的前表面54相叠加。次级框架的下部构件44具有C形横截面，其围绕主框架的下部构件38(横梁)，次级框架的后壁56叠加并覆盖主框架的下部构件的后表面58。直立构件通过多个紧固件60固定，如图所示，紧固件沿着每个直立构件定位在三个纵向间隔开的位置61处。紧固件60可以包括例如机械紧固件，诸如螺钉、卡扣配合片、圣诞树式紧固件、铆钉和其它已知的装置。次级框架的下部构件44具有向前延伸的上部凸缘62和下部凸缘64。下部凸缘64通过多个紧固件66固定到主框架的下部构件38的底部，该紧固件示出在两个横向间隔开的位置63处。紧固件可以包括例如机械紧固件，诸如螺钉、卡扣配合片、圣诞树式紧固件、铆钉和其它已知的装置。上部凸缘62和后壁56具有不间断的光滑表面，以便提供令人愉悦的磨光美感。同样，主框架32的直立构件36和上部构件40均限定了具有耦接到后壁的、向前延伸的凸缘的通道，所有这些通道都具有不间断的光滑表面，以便提供令人愉悦的磨光美感。次级框架的上部构件46具有向后延伸的凸缘68，该凸缘叠加在主框架的上部构件的向前延伸的凸缘70上。叠加的凸缘68、70通过多个紧固件72固定，该紧固件示出在两个横向间隔的位置65处，紧固件可以包括例如机械紧固件，如螺钉、卡扣配合片、圣诞树式紧固件、铆钉和其它已知的装置。在其它实施例中，框架32、34可以例如用粘合剂粘合，可以用粘合剂和机械紧固件的组合来固定，可以包覆模制，或者共同模制成单个部件。主框架的直立构件具有一对切口或释放空间74，其紧接在横梁的上方形成，而次级框架具有相对的凸台结构76，该凸台结构容纳在切口中并有助于相对于彼此定位和稳定框架构件。

次级框架34具有沿着每个直立构件布置的三个键孔狭槽78。在一个实施例中，键孔狭槽定位成与位置61相邻且与之间隔开，该位置61容纳用于固定框架32、34的紧固件。每个键孔狭槽配置有具有大致矩形形状的扩大开口80，以及从该扩大开口向下延伸的指状开口82。指状开口的宽度比扩大开口窄，但两者共用并限定了公共侧边缘84。键孔狭槽限定了转角凸缘86，该转角凸缘与壳体连接器接合，如下面更详细地解释。

参照图8B，次级框架34具有沿纵向延伸的通槽88，该通槽沿着次级框架的每个直立构件的一部分形成。在一个实施例中，通槽位于每个直立构件的下半部中。在通槽的前侧上形成有空腔90，在该槽的每一侧上形成有一对滑动表面92。此外，纵向延伸的狭槽94设置成穿过滑动表面中与狭槽88相邻的外侧滑动表面。狭槽94的长度比通槽88的长度短。

在替代实施例中，包括主框架构件和次级框架构件中的一个或两个的框架，可以被配置为仅具有一对横向间隔的直立构件，例如不具有上部构件或下部构件，或仅具有下部构件，或替代地，具有与横向延伸的横向支柱连接的一对直立构件，该横向支柱可以不限定固定到壳体的对应构件，如下文进一步解释的。

外壳：

参考图3C、4C、10-14，柔性壳体100被示出为包括模制部件，该模制部件在无负载配置中具有并保持三维形状。“无负载”配置定义为除了重力以外没有外部负载施加到壳体上的配置。在一个实施例中，三维形状包括壳体，该壳体具有沿壳体的竖直或纵向延伸中心线V_cl截取的面向前的凸形部和沿水平或横向延伸中心线H_cl截取的面向前的凹形部。在一个实施例中，壳体优选地由聚丙烯制成。在其它实施例中，壳体可以由尼龙、ABS、PET或其组合制成。壳体可以具有可变的厚度(从前到后)，例如包括1.50mm和6.00mm并且在1.50mm和6.00mm之间，或者更优选地包括2.5mm和4.5mm并且在2.5mm和4.5mm之间，这导致壳体的各个区域比其它区域更硬。在一个实施例中，壳体沿腰部区域的顶部具有约4.5mm的厚度，并且沿中部区域的外边缘具有约2.5mm的厚度。区域越硬，则其响应于施加到其上的载荷而产生的偏转越小，例如，使用施加载荷(例如，30lbf至40lbf)的推动垫或块(例如，表面积为1平方英寸)紧靠壳体的前表面。

壳体具有配置有多个开口150的中部区域102和环状的外围边缘部分104，该外围边缘部分包括围绕中部区域的相对侧部106、下部108和上部110。尽管壳体具有限定中部区域的三维弯曲结构，但中部区域具有齐平的前表面112和后表面114，这意味着该区域通常是弯曲平面，或由多个平滑曲线限定，但是没有任何局部突起，并且在其长度或高度上是平滑或均匀的。换句话说，壳体没有任何分离或局部结构，这些结构延伸变成在弯曲表面的任何点处截取的切线。表面也没有任何重复的振荡或波动，在中部区域的宽度和高度内包含单个凹形和/或凸形曲线，例如配置为1/2周期正弦波。应当理解，表面可以具有复合的凸形和凹形，但是在优选实施例中不包含一种以上的任何形状。

参照图10、11和15，壳体，特别是中部区域，配置有腹板或条带157、159的网状物，在该腹板或条带157、15之间限定了开口。例如，如图15所示，网状物包括多个纵向延伸的条带157，其与多个横向延伸的条带159相交并在其间限定开口150。在一个实施例中，条带157、159各自被配置为在壳体的弯曲平面/弯曲表面内形成的正弦或波动波，该弯曲平面/弯曲表面是由壳体厚度上的所有中点所限定的并包括壳体厚度上的所有中点的壳体横截面。在一个实施例中，条带157、159布置成使得相邻的纵向条带157和相邻的横向条带159偏移1/2波长，使得相邻的纵向条带和相邻的横向条带朝向和远离彼此而波动，以限定开口150，如下文进一步所述。

这样，在下部108和上部110之间的条带157是非线性的，并且在相对的侧部106之间的条带159是非线性的。在负载下，非线性条带趋于伸直，从而允许壳体在负载(例如，法向)施加到其前表面上时扩张。与需要拉伸以提供这种扩张的线性条带相比，非线性条带通过几何布置实现这种扩张。应当理解，术语“非线性”是指条带在上部和下部之间或在侧面部分之间的总体配置。这样，条带可以是非线性的，即使它由一个或更多个线性段构成，例如如图14所示。

条带的前表面161、163和后表面165、167限定了壳体的前表面112和后表面114。在各种实施例中，如上所述，条带的限定在前表面112和后表面114之间的厚度，包括1.50mm和6.00mm并且在1.50mm和6.00mm之间，或更优选地包括2.5mm和4.5mm且在2.5mm和4.5mm之间。条带的宽度W(见图15)包括1.00mm和4.00mm并且在1.00mm和4.00mm之间，并且在一个实施例中宽度为2.5mm。在一个实施例中，腹板或条带各自具有相同的宽度W。在其它实施例中，腹板或条带具有不同的宽度。在任一情况下，腹板或条带可以具有均匀的厚度，或者可以具有可变的厚度。

壳体100是抗剪切的，这意味着它不会像织物或弹性膜那样响应于在一定距离上施加的剪切力而局部变形。在一个实施例中，壳体材料的杨氏模量为E≥100,000PSI。

如图9-12所示，在侧部106的后表面上形成多个连接器116，示出为三个。连接器配置有侧壁118、具有向外转动的唇缘122的纵向延伸凸缘120、以及连接侧壁和凸缘以便限定三面空腔126的端壁或止动构件124。连接器与次级框架上的键孔狭槽接口以将壳体固定到次级框架。具体地，连接器穿过扩大的开口80被插入，则次级框架和壳体相对于彼此纵向移动，使得唇缘122首先接合并骑在转角凸缘86上，直到与凸缘120、86叠置，并且侧壁118设置在指形开口82中并与转角凸缘86的边缘接合。连接器116和转角凸缘86之间的接口以不可旋转的固定关系来连接壳体和次级框架，这意味着防止壳体和次级框架的外围边缘相对于彼此旋转，例如绕纵向延伸轴线旋转。应当理解，在一个实施例中，壳体可以仅附接到框架的直立构件，这意味着壳体的上部和下部与框架保持没有任何连接。

在一个实施例中，壳体100还包括从下部108向后延伸的凸缘128和布置在上部110上的一对凸台130。下部的凸缘128在位置63处叠置于并用紧固件66固定到次级框架的下部构件的凸缘64和主框架的下部构件38上。凸缘包括叠置于凸缘64的一对凸耳47(见图10和27)。同样，该对凸台130延伸穿过次级框架的上部构件46中的开口132，并由与如上所述的对主框架和次级框架的凸缘68、70进行固定的紧固件相同的多个紧固件72接合。这样，壳体的上部110和下部108不可旋转地固定到次级框架和主框架的上部构件46、40和下部构件44、38。应当理解，在替代实施例中，壳体可以仅附接到框架的直立构件，这意味着壳体的上部和下部与框架保持没有任何连接。壳体还包括肋115，该肋围绕后表面的外围向后延伸，如图10、13和20所示。例如在围绕壳体没有设置覆盖件的实施例中(例如参见图13，没有覆盖件204)，肋115有助于遮盖壳体的边缘和框架直立构件36之间的间隙。

如图3C、11和18所示，壳体具有第一狭槽和第二狭槽134，该第一狭槽和第二狭槽在壳体连接到次级框架的直立构件的位置的内侧(即连接器116的横向内侧)处沿外围边缘部分的侧面106的相对侧纵向延伸。第一狭槽和第二狭槽134的长度(L)大于壳体的总长度(例如，高度(H))的1/3，第一狭槽和第二狭槽中的每一个的长度的至少1/2设置在壳体的横向延伸中心线(H_cl)下方。狭槽的宽度约为3-20mm，优选为4mm。在一个实施例中，一个或更多个狭槽可以被配置为细缝，其可以表现为闭合的。在一个实施例中，第一狭槽和第二狭槽的下端端部136从第一狭槽和第二狭槽134横向向外延伸，并且具有弯曲形状，示出为面向上的凹形。在其它实施例中，如图18所示，狭槽基本上是线性的，并且不包括任何横向延伸部分。狭槽可以具有可变的宽度，例如如图18所示，在中间位置处示出了较宽的部分，以容纳辅助身体支撑构件的一部分的通过。狭槽的上部和下部具有较窄的宽度。

壳体具有一个或更多个第三狭槽138,138’,138”，第三狭槽沿着壳体的下部、在壳体连接到次级框架和/或主框架的下部构件的位置上方或在向后延伸的凸缘128上方横向延伸。在替代实施例中，第三狭槽可以在壳体的上部、在壳体连接到次级框架和/或主框架的上部构件的位置下方来定位并横向延伸。在又一实施例中，壳体可以在下部和上部分别包括第三狭槽和第四狭槽。或者，在壳体仅附接到直立构件的实施例中，可以省略第三(和第四)狭槽。

在一个实施例中，如图11所示，第三狭槽138在狭槽134之间跨越壳体下部的宽度连续延伸。或者，如图20所示，第三狭槽包括两个外部狭槽138’和中间狭槽138”，它们由桥接部分137隔开。桥接部分增加了下部的刚度。因此，应当理解，第三狭槽可由以端对端方式定位的多个分离狭槽形成，其中平台或桥接部分将狭槽分开。构成第三狭槽的横向最外侧的分离狭槽具有末端144。

在图11的实施例中，第三狭槽具有中间部分140，该中间部分跨越在中部区域102下方的壳体宽度且在外围边缘部分的相对侧部106之间延伸。在一个实施例中，第三狭槽，无论是连续狭槽还是由多个分离狭槽形成，都具有与壳体的底部边缘142相同的曲率，其中第三狭槽具有向上定向的凹曲率。第三狭槽可以具有其它配置，并且例如可以是线性的。第三狭槽，无论是连续狭槽还是多个端对端分离狭槽，都具有相对的末端144，该末端144与第一狭槽和第二狭槽的下部末端136间隔开，并且在一个实施例中位于第一狭槽和第二狭槽的下部末端136下方，其中壳体具有限定在第三狭槽的末端与第一狭槽和第二狭槽的末端之间的第一桥接部分和第二桥接部分146。如图18所示，第三狭槽138的末端在第一狭槽和第二狭槽134的下方位于第一狭槽和第二狭槽134的略微横向内侧，以限定桥接部分146。第一桥接部分和第二桥接部分146在外围边缘部分中锚定到框架的部分与中部区域102之间延伸。第一桥接部分和第二桥接部分146用作铰链，从而允许中部区域102相对于外围边缘部分中锚定到框架的外围边缘部分而旋转。

参照图9、10、11、14和15，中部区域102中的多个开口150布置在第一狭槽和第二狭槽134之间和第三狭槽138上方。在一个实施例中，多个开口布置成开口矩阵，该开口矩阵允许或提供靠背的横向扩张和纵向扩张。在一个实施例中，并且在图15中最佳地示出，多个开口包括具有第一形状160的多个第一开口152和具有不同于第一形状的第二形状162的多个第二开口154，其中开口152、154和形状160、162由偏移条带157、159限定。应当理解，具有相同构造但相对于彼此旋转或以不同取向布置的两个开口被认为具有“不同”形状。相反，尺寸按比例变化但具有相同构造和取向的开口被认为是“相同”形状。

第一开口152和第二开口154在横向方向(156行)和纵向方向(158列)上以交替的图案布置。在一个实施例中，第一形状160是横向定向的狗骨形状，第二形状是纵向定向的狗骨形状，两者都由扩大的端部和收缩的中间部分限定，其中端部具有凹形边界或彼此面对的端面。这样，第一开口152以及腹板或条带157、159之间的相互作用允许中部区域响应于例如由使用者(U)施加的载荷(F)而纵向扩张，而第二开口154以及腹板或条带157、159之间的相互作用允许中部区域的横向扩张，如图19和21所示，例如向内移动。特别地，条带157、159可以稍微拉直以允许扩张。第一形状狗骨结构和第二形状狗骨结构可以是相同的，但具有不同的取向。在一个实施例中，第一形状和第二形状的尺寸可以在中部区域的宽度和高度或横向和纵向上变化。应当理解，尽管壳体的总体三维形状，尤其是中部区域会根据使用者施加的载荷而变化，但中部区域的纵向和横向扩张发生在由中部区域限定的弯曲平面内。

参照图14，开口矩阵的替代实施例包括由腹板或条带材料限定的多个嵌套式星形开口170。在一个实施例中，开口是六边星形，每个开口的底部顶点172被倒置，以便与下面开口的顶部顶点174嵌套(或限定)。开口矩阵还提供独立的横向扩张和纵向扩张。限定开口170的纵向条带包括由具有凹形构造的一对线性段形成的非线性侧部175，该纵向条带可以是连续的。限定开口170的顶部和底部的非线性横向条带177也由限定顶部和底部顶点174、172以及水平支腿的线性段(示出为四个)形成。布置在纵向条带之间的横向条带竖直偏移，并且可被定义为不连续的，或者可以共享纵向条带的支腿并被定义为连续的。纵向条带和横向条带虽然是非线性的，但由线性段组成。

参照图18，在又一实施例中，矩阵配置有具有开口的交替柱176、178，该开口具有由非线性腹板或材料条带限定的第一形状180和第二形状182，其中第一形状180是具有向上开口的上部凹边界和下部凹边界的混合沙漏或狗骨形状，并且第二形状182是具有向下开口的上部凹边界和下部凹边界的混合沙漏或狗骨形状。换句话说，这些开口具有相同的配置，但是相对于彼此旋转180°。纵向条带可以是连续的，而布置在纵向条带之间的横向条带竖直偏移且不连续，或以另一种方式限定，共享纵向条带的一些部分并且是连续的。

在又一实施例中，如图26所示，多个开口184具有相同的形状，显示为沙漏形状，与交替的第一形状和第二形状相对照。在转让给Steelcase公司的Eberlein的美国专利No.2015/0320220中进一步公开了配置有这种开口图案的各种结构，其包括各种开口图案的全部公开内容在此通过引用并入本文。同样，纵向条带可以是连续的，而布置在纵向条带之间的横向条带是偏移的且不连续的，或者是连续的但包括纵向条带的一些部分。

参照图19和21，壳体100配置有间隔开的第一狭槽和第二狭槽134，从而限定了在横向方向4上提供宏观顺应性的结构，而配置有第三狭槽138(和/或第四狭槽)的壳体限定了用于在纵向方向2上提供宏观顺应性的结构。此外，壳体配置有具有不同形状的第一开口和第二开口的矩阵M，从而分别在纵向和横向上提供微观顺应性。术语宏观和微观表达顺应性的相对量，其中提供宏观顺应性的结构比提供微观顺应性的结构允许更大的扩张量。例如但非限制，第三狭槽138提供或允许一定量的纵向扩张EL1＞1/2D，而开口矩阵提供或允许一定量的纵向扩张EL2＜1/2D。同样，第一狭槽和第二狭槽的组合提供或允许一定量的横向扩张E_LT1＝ΔW(1/n)，其中n＜2，开口矩阵M提供或允许一定量的横向扩张E_LT12＝ΔW(1-1/n)。

辅助支撑构件：

参照图1B、3B、4B、9、16、17A和17B，辅助支撑组件200示出为可沿着壳体的面向身体的前表面112移动。该组件包括横向延伸的支撑构件，该支撑构件可以直接接触前表面，或者可以在该组件与前表面之间设置基板。辅助支撑构件可位于靠背的腰部区域并用作腰部构件，其包括可被加上衬垫的横向延伸带202。

覆盖件或垫构件204，例如织物覆盖件，在辅助支撑构件和壳体的面向身体的前表面上延伸并覆盖。如图13和27所示，覆盖件204在身体支撑构件上固定到壳体100。在一个实施例中，如图27所示，多个塑料条带206例如沿着覆盖件的相对侧以及上部和下部缝合到覆盖件(例如，织物)的边缘。覆盖件包裹在壳体的边缘，并且例如通过诸如订书钉之类的紧固件215或者通过粘合剂或者其组合，将条带206连接至壳体的侧部106以及上部110和下部108。在一个实施例中，如图27所示，下部条带209配置为J形条带，或者具有J形的横截面，其接合壳体凸缘的下边缘。条带具有一对狭缝211，其可以设置在凸耳47上以将条带209保持在适当位置并有助于覆盖件204相对于壳体的定位。此外，条带206设置在脊115的内侧上，这也有助于在用紧固件将条带固定到壳体之前，相对于壳体定位覆盖件204。

在一个实施例中，辅助支撑构件包括载体框架210，在图17A和17B中示出的C形框架。衬垫212，可以为波状外形，例如通过机械紧固件、粘合剂或其组合耦接到框架的面向身体的前表面。在另一个实施例中，如图22所示，带202可包括向后延伸的凸耳214或插入部分，其又具有从凸耳的端部横向延伸的凸缘225。凸缘具有从其顶部和底部延伸的耳部208，以及在中间区域形成的狭槽。带的相对侧上的凸耳214穿过壳体中的槽134而插入。

把手220具有可抓握部分，或向后延伸的块222，块222沿次级框架的直立构件42的横向内侧表面来设置并沿其滑动。该块对使用者可见，并包括沿壳体的后表面114滑动的前表面228。把手包括第二向后延伸部分224，或支腿/凸缘，其与块横向间隔开并在块与把手之间限定通道230。主框架直立部分和次级框架直立部分的相邻凸缘布置在通道230中，凸缘224从前向后延伸穿过狭槽88。弹簧232，示出为板簧，具有耦接到凸缘的相对边缘的端部234，中心部分236与主框架直立部分中配置有掣子235的内表面接合。凸缘224具有凸面形状，具有沿着次级框架的表面滑动的一对滑道240。把手还包括横向延伸的凸缘242，凸缘中形成有开口244或狭槽。带的凸耳214延伸穿过开口244，且凸缘225与凸缘242接合。这样，带被耦接到横向间隔开的把手上。把手包括一个或更多个掣子或突起，掣子或突起与框架中的凹口接合，反之亦然，以帮助将把手和带定位在预定的垂直位置。在一个实施例中，弹簧232或中心部分236，与框架上的凸起235接合。

如果不使用辅助身体支撑构件，则如图16所示，覆盖构件250布置在次级框架的空腔90内和上方，以便与次级框架的前表面齐平。覆盖件包括凸耳252，凸耳穿过次级框架中的狭槽94而插入并与框架接合。当腰靠未安装在靠背上时，覆盖件在空腔上方延伸并提供美观的外观。

操作：

靠背可以配置有或没有辅助身体支撑构件。如果配置为没有身体支撑构件，则覆盖构件250布置在腔体上方。如果配置有身体支撑构件和组件，使用者可以抓住把手的一对可抓握部分222，并沿着壳体的面向身体的前支撑表面，将身体支撑构件或带202纵向或垂直地向上和/或向下移动至期望的位置。止动件(例如，次级框架中的狭槽的上部和下部)提供了用于调节身体支撑构件的上限和下限，而纵向间隔开的凹口/棘爪与棘爪/弹簧接合，并确定辅助身体支撑构件的预定纵向位置。

使用者可以坐在椅子上并靠在靠背6上，如果配置有倾斜控制器18，使用者可在向靠背施加力时向后倾斜靠背。靠背可以结合到静态家具中，包括固定的靠背椅、沙发等，以及各种车辆座椅应用。当使用者向靠背施加力时，壳体100可从其未加载的三维配置变形为加载的配置。在一个实施例中，壳体的变形包括移动壳体中靠近第一狭槽和第二狭槽134或在第一狭槽和第二狭槽134内侧的一部分。变形还可以包括移动第三狭槽138附近和其上方的一部分壳体。例如，如图19所示，使用者U施加的力F可以使壳体变平，中心区域的总高度变化D。D的值可以归因于与第三狭槽相关联的宏观顺应性，或者与开口矩阵相关联的微观顺应性。对于后者，第一开口152由于其形状160或取向，以及条带的非线性配置，可以在纵向方向2上扩大，从而跨越开口矩阵在纵向方向上扩张壳体。

同时，如图21所示，根据使用者在靠背的中心区域的宽度上施加的载荷F，靠背可能经历更大的凹曲率。同样，宽度变化ΔW可归因于与第一狭槽和第二狭槽134相关联的宏观顺应性，或与开口矩阵相关联的微观顺应性。对于后者，第二开口154，由于它们的形状162或取向，以及条带的非线性配置，可在横向方向4上扩大，从而跨越开口矩阵在横向方向上扩张壳体。

应当理解，由于在一些实施例中的开口矩阵的配置(图15)，在纵向和横向方向上的微观顺应性是独立的，这意味着在纵向2和横向方向4中的一个方向上的扩张不一定对应于或产生在纵向或横向方向中的另一个方向上的成比例的扩张(或收缩)。相反，开口矩阵允许横向扩张和纵向扩张和/或收缩根据使用者施加的载荷而独立地操作。同时，壳体提供了优异的抗剪切性。可以例如通过改变开口的尺寸或壳体的厚度，来调节中心区域以在其不同区域中提供或更多或更少的刚度。

在该操作期间，壳体可以沿着侧部、顶部和底部牢固地且固定地附接到框架，例如以非旋转关系，即使在第三狭槽上方且第一狭槽和第二狭槽内侧的中心区域能够移动和旋转时。

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，前面的详细描述应被认为是说明性的而不是限制性的，并且所附权利要求，包括其所有等同物，旨在限定本发明的范围。

Claims (42)

1.一种靠背，包括：

外围框架，所述外围框架限定中部开口，并且包括一对横向间隔开的直立构件，所述直立构件与纵向间隔开的上部构件和下部构件连接；以及

柔性壳体，所述柔性壳体包括耦接到所述直立构件的相对侧部和耦接到所述上部构件和下部构件的上部和下部，其中，所述壳体包括：

第一狭槽和第二狭槽，所述第一狭槽和所述第二狭槽在所述壳体连接到所述直立构件的位置内侧，沿着所述壳体的相对侧部纵向延伸；以及

一个或更多个第三狭槽，所述一个或更多个第三狭槽在所述壳体连接到所述下部构件的位置上方，沿着所述壳体的所述下部横向延伸，其中所述一个或更多个第三狭槽的末端与所述第一狭槽和所述第二狭槽的下部末端间隔开，其中所述壳体包括第一桥接部分和第二桥接部分，所述第一桥接部分和所述第二桥接部分限定在所述一个或更多个第三狭槽的末端与所述第一狭槽和所述第二狭槽的下部末端之间。

2.根据权利要求1所述的靠背，其中，所述壳体还包括多个开口，所述多个开口布置在所述第一狭槽和所述第二狭槽之间以及在所述一个或更多个第三狭槽上方。

3.根据权利要求2所述的靠背，其中，所述多个开口包括适于允许所述壳体横向扩张的开口矩阵。

4.根据权利要求3所述的靠背，其中所述开口矩阵适于提供所述壳体的纵向扩张。

5.根据权利要求2所述的靠背，其中，所述多个开口包括具有第一形状的多个第一开口和具有不同于所述第一形状的第二形状的多个第二开口，其中，所述第一开口和所述第二开口在横向和纵向两者上以交替方式布置。

6.根据权利要求5所述的靠背，其中，所述第一形状是横向定向的狗骨形状，并且所述第二形状是纵向定向的狗骨形状。

7.根据权利要求1所述的靠背，其中所述一个或更多个第三狭槽的末端位于所述第一狭槽和所述第二狭槽的下部末端的下方。

8.根据权利要求7所述的靠背，其中，所述第一狭槽和所述第二狭槽的下部末端从所述第一狭槽和所述第二狭槽横向向外延伸。

9.根据权利要求7所述的靠背，其中，所述一个或更多个第三狭槽具有中间部分，所述中间部分具有向上定向的凹形形状。

10.根据权利要求9所述的靠背，其中，所述一个或更多个第三狭槽的末端均具有向下定向的凹形形状。

11.根据权利要求2所述的靠背，其中，所述壳体包括围绕所述多个开口的环状外围边缘部分。

12.根据权利要求1所述的靠背，其中，所述一个或更多个第三狭槽沿着所述外围边缘部分的底部并且在所述外围边缘部分的相对的侧部之间横向地延伸。

13.根据权利要求1所述的靠背，其中，所述第一狭槽和所述第二狭槽的长度均大于所述壳体的总长度的1/3。

14.根据权利要求13所述的靠背，其中，所述第一狭槽和所述第二狭槽中的每一个的长度的至少1/2布置在所述壳体的横向延伸的中心线下方。

15.根据权利要求1所述的靠背，还包括辅助身体支撑构件，所述辅助身体支撑构件的端部在所述第一狭槽和所述第二狭槽处与所述壳体接合，并且能够沿着所述第一狭槽和所述第二狭槽移动，其中，当所述端部能够沿着所述第一狭槽和所述第二狭槽移动时，所述辅助身体支撑构件能够沿着所述壳体的表面移动。

16.根据权利要求15所述的靠背，其中，所述辅助身体支撑构件抵靠所述壳体的面向前的身体支撑表面设置并且能够沿着所述身体支撑表面移动。

17.根据权利要求16所述的靠背，还包括设置在所述壳体的身体支撑表面上方的覆盖件，其中所述辅助身体支撑构件设置在所述覆盖件和所述壳体之间。

18.根据权利要求2所述的靠背，其中，所述壳体包括在无负载配置中具有三维形状的模制部件。

19.根据权利要求19所述的靠背，其中在所述无负载配置中，所述壳体沿竖直中心线具有面向前的凸形形状和沿水平中心线具有面向前的凹形形状。

20.根据权利要求18所述的靠背，其中，所述壳体在由所述多个开口限定的区域中具有齐平的前表面和后表面。

21.根据权利要求20所述的靠背，其中所述壳体材料的杨氏模量E≥100,000PSI。

22.根据权利要求20所述的靠背，其中，所述壳体在由所述多个开口限定的区域内的不同区域中具有不同的厚度。

23.根据权利要求1所述的靠背，其中，所述壳体的相对侧部不可旋转地固定至所述直立构件。

24.根据权利要求21所述的靠背，其中，所述上部和下部不可旋转地固定至所述上部构件和下部构件。

25.一种靠背，包括：

外围框架，所述外围框架限定中部开口并且包括一对横向间隔开的直立构件，所述直立构件与纵向间隔开的上部构件和下部构件连接；以及

柔性壳体，所述柔性壳体包括耦接到所述直立构件的相对侧部以及耦接到所述上部构件和所述下部构件的上部和下部，其中所述壳体包括在无负载配置中具有三维形状的模制部件，其中所述壳体在所述无负载配置中沿竖直中心线具有面向前的凸形形状和沿水平中心线具有面向前的凹形形状，其中所述壳体还包括布置与所述中部开口重叠的区域中的多个开口，并且其中所述壳体在与所述中部开口重叠的区域中具有齐平的前表面和后表面，其中所述多个开口包括开口矩阵，所述开口矩阵提供所述壳体相对于所述框架的独立的横向扩张和纵向扩张。

26.根据权利要求25所述的靠背，其中所述壳体材料的杨氏模量E≥100,000PSI。

27.根据权利要求26所述的靠背，其中，所述壳体包括：第一细长狭槽和第二细长狭槽，所述第一细长狭槽和所述第二细长狭槽在所述壳体连接至所述直立构件的位置的内侧，沿所述壳体的相对侧部纵向延伸；以及一个或更多个第三狭槽，所述一个或更多个第三狭槽在所述壳体连接至所述下部构件的位置上方，沿所述壳体的下部横向延伸，其中所述一个或更多个第三狭槽的末端与所述第一狭槽和所述第二狭槽的下部末端间隔开。

28.根据权利要求25所述的靠背，其中，所述开口矩阵包括具有第一形状的多个第一开口和具有不同于所述第一形状的第二形状的多个第二开口，其中，所述第一开口和所述第二开口在横向和纵向两者上以交替方式布置。

29.根据权利要求28所述的靠背，其中，所述第一形状是横向定向的狗骨形状，并且所述第二形状是纵向定向的狗骨形状。

30.根据权利要求25所述的靠背，其中，所述壳体在由所述多个开口限定的区域内的不同区域中具有不同的厚度。

31.一种用于在椅子中支撑使用者身体的方法，包括：

倚靠靠背，所述靠背包括：

外围框架，所述外围框架限定中部开口并且包括一对横向间隔开的直立构件，所述直立构件与纵向间隔开的上部构件和下部构件连接；以及

柔性壳体，所述柔性壳体包括耦接到所述直立构件的相对侧部和耦接到所述上部构件和所述下部构件的上部和下部，其中所述壳体包括：

第一细长狭槽和第二细长狭槽，所述第一细长狭槽和所述第二细长狭槽在所述壳体连接到所述直立构件的位置内侧，沿着所述壳体的相对侧部纵向延伸；以及

一个或更多个第三狭槽，所述一个或更多个第三狭槽在所述壳体连接到所述下部构件的位置上方，沿着所述壳体的下部横向延伸，其中所述第三狭槽的末端与所述第一狭槽和所述第二狭槽的下部末端间隔开，其中所述壳体包括第一桥接件和第二桥接件，所述第一桥接件和所述第二桥接件限定在所述一个或更多个第三狭槽的末端与所述第一狭槽和所述第二狭槽的下部末端之间；以及

相对于所述框架来移动所述壳体中邻近所述第一狭槽、所述第二狭槽和所述第三狭槽的部分。

32.根据权利要求31所述的方法，其中所述壳体还包括开口矩阵，所述开口矩阵布置在所述第一狭槽和所述第二狭槽之间并且在所述一个或更多个第三狭槽的上方，并且还包括跨越所述开口矩阵来横向地扩张所述壳体。

33.根据权利要求32所述的方法，还包括跨越所述开口矩阵来纵向地扩张所述壳体。

34.根据权利要求33所述的方法，其中所述开口矩阵包括具有第一形状的多个第一开口和具有不同于所述第一形状的第二形状的多个第二开口，其中所述第一开口和所述第二开口在横向和纵向两者上以交替方式布置。

35.根据权利要求34所述的方法，其中，所述第一形状是横向定向的狗骨形状，所述第二形状是纵向定向的狗骨形状。

36.根据权利要求31所述的方法，还包括在相对于所述框架来移动所述壳体中邻近所述第一狭槽和所述第二狭槽的部分时，防止所述壳体的相对侧部相对于所述直立构件旋转。

37.根据权利要求36所述的方法，还包括相对于所述框架移动所述壳体中邻近所述第三狭槽的部分时，防止所述下部相对于所述下部构件旋转。

38.一种在椅子上支撑使用者身体的方法，包括：

倚靠靠背，所述靠背包括：

外围框架，所述外围框架限定中部开口，并且包括一对横向间隔开的直立构件，所述直立构件与纵向间隔开的上部构件和下部构件连接；以及

柔性壳体，所述柔性壳体包括耦接到所述直立构件的相对侧部以及耦接到所述上部构件和所述下部构件的上部和下部，其中所述壳体包括在无负载配置中具有三维形状的模制部件，其中在所述无负载配置中，所述壳体沿着竖直中心线具有面向前的凸形形状和沿着水平中心线具有面向前的凹形形状，其中所述壳体还包括多个开口，所述多个开口设置在与所述中部开口重叠的区域中，并且其中所述壳体在与所述中部开口重叠的区域中具有齐平的前表面和后表面，其中所述多个开口包括开口矩阵，所述开口矩阵提供所述壳体相对于所述框架的独立的横向扩张和纵向扩张；以及跨越所述开口矩阵来横向地扩张所述壳体；以及

独立于横向扩张所述壳体，来跨越所述开口矩阵纵向地扩张所述壳体。

39.一种靠背，包括：

外围框架，所述外围框架限定中部开口并且包括一对横向间隔开的直立构件，所述直立构件与纵向间隔开的上部构件和下部构件连接；以及

柔性壳体，所述柔性壳体包括耦接到所述直立构件的相对侧部以及耦接到所述上部构件和下部构件的上部和下部，其中所述壳体包括：

第一装置，所述第一装置用于提供所述壳体相对于所述框架的宏观顺应性；以及

第二装置，所述第二装置用于提供所述框架的壳体相对于所述框架的微观顺应性。

40.一种靠背，包括：

框架，所述框架包括一对横向间隔开的直立构件；以及

柔性壳体，所述柔性壳体包括耦接到所述直立构件的相对侧部，其中所述壳体包括：

第一狭槽和第二狭槽，所述第一狭槽和所述第二狭槽在所述壳体连接到所述直立构件的位置内侧，沿着所述壳体的相对侧纵向延伸；以及

多个开口，所述多个开口布置在所述第一狭槽与所述第二狭槽之间，其中，所述多个开口包括适于允许所述壳体的横向扩张的开口矩阵。

41.一种椅子，包括前述权利要求中任一项所述的靠背或其组合。

42.一种靠背，包括前述权利要求的任何组合。

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