CN113165559B - 用于悬挂式座椅的柔性边缘框架靠垫 - Google Patents

Abstract

一种车辆座椅包括支撑结构、座椅表面和模制聚合框架。该框架具有边缘区域并且该座椅表面被安装到该框架并且该框架被安装到支撑结构。该边缘区域的至少一部分是挠性的。

Description

用于悬挂式座椅的柔性边缘框架靠垫

背景技术

本发明涉及一种用于悬挂式座椅的柔性边缘框架，比如座椅底部表面、座椅靠背表面、座椅头枕等。

在持续努力开发用于车辆座椅应用的新的和改进的表面(比如座椅底部表面、座椅靠背表面和座椅头枕)时，主要致力于获得耐用、质量轻、舒适和廉价的承载表面。

当前为舒适性而设计的车辆座椅典型地包括通常为C形截面的钢结构和焊接在一起以形成座椅结构组件的冲压部件。添加在乘员下方的钢悬架层以桥接座椅结构梁之间的距离。钢悬架在座椅结构中的结构支柱之间提供一些吊床以提高舒适性。

泡沫(比如聚氨酯(PE))用于覆盖钢结构和悬架，并且在产品使用期间为舒适而提供力应对挠曲柔性。在典型的配置中，泡沫层覆盖有装饰罩，该装饰罩可包括皮革、乙烯基和/或聚酯纺织织物、蓬松织物透气层和毡或粘合层以防止起皱。这些层通常用于管理舒适性要求以及碰撞事件期间的G力。然而，泡沫的缺点在于其相对大的空间要求和增加的重量。

悬挂式座椅已经在车辆座椅应用中得到普及。在悬挂式座椅中，由纤维形成的织物表面固定到托架，该托架安装到座椅框架并且最终安装到车辆结构。该织物表面可以由工程化纤维形成以将该表面调整至所希望的舒适水平。

悬架或织物座椅表面的一个缺点是它们安装到刚性框架。这样的刚性框架可以在座椅表面的周边周围产生硬点，并且因此，它们对于车辆乘员可能是不舒服的。同样地，对于这种表面的驾驶舒适性考虑因素之一是提供舒适的边缘框架部件，同时保持框架结构刚性以管理座椅表面中的结构力。这些力被称为环向应力，通常通过使用由比如钢或铝的金属或由刚性复合材料形成的框架来管理。也就是说，这些结构刚性构件确保保持表面中的张力并且不会随时间而退化。然而，如上所述，刚性构件可能导致硬点，从而降低乘员的舒适度。当汽车座椅需要围绕座椅周边的靠垫支撑时，这是最值得注意的。例如，腰部靠垫位于座椅靠背中，大腿靠垫位于座椅底部以在驾驶期间支撑。结果是在就座椅表面上方围绕周边延伸的夸大的周边形状，这可能导致在固定座椅进出时不舒适，如在大多数汽车中所见。

因此，需要一种刚性悬挂框架，其提供对座椅组件边缘的柔性，即，刚性较小的边缘，同时保持舒适和乘员负荷所需的悬架织物或模制悬架张力。期望的是，这种柔性座椅组件边缘可以调节成使得它在座椅边缘的所有区域或选定区域中是柔性的。

发明内容

在一个方面，车辆座椅包括支撑结构、座椅表面和模制聚合框架。座椅表面安装于框架，而框架安装于支撑结构。该框架具有边缘区域，该边缘区域的至少一部分是挠性的。

在一些实施例中，框架包括向内延伸并远离座椅表面的凸缘。该凸缘可以具有弧形形状。

在实施例中，凸缘具有形成在其外表面上的一系列细长狭缝。这些细长狭缝在该凸缘中形成挠性区域。这些狭缝可以在该凸缘中在总体上横向于该座椅表面的方向上形成。即，狭缝形成为凸缘的厚度并且沿着凸缘的长度或侧面。填充材料可设置在细长狭缝中以限制凸缘的挠曲量。一种合适的填充材料是聚合材料

该座椅表面可以包括在其周边上的托架，并且该框架可以包括用于接纳该托架的凹部。

在一个实施例中，凸缘具有形成在其中作为通道的一系列狭缝。这些通道形成在框架的内表面中。这些通道在凸缘中形成挠性区域并且在通道之间限定晶片。

在实施例中，填充材料或晶片与相邻晶片的接触限制了框架的挠曲。在实施例中，填充材料或晶片与相邻晶片的接触限制框架向内挠曲，但允许框架向外挠曲以将座椅表面材料保持在张力下，同时允许框架局部挠曲以减少在乘员负荷直接施加在框架上的情况下引起疼痛的硬点。

在一些实施例中，座椅表面是织物。该织物可以是由纤维形成的织造织物，其中这些纤维中的一些纤维是相对弹性的并且这些纤维中的其他纤维是相对非弹性的。在一些实施例中，基座椅表面是定向聚合膜，比如定向嵌段共聚物，例如模制的定向嵌段共聚物膜。

在一个方面，车辆座椅包括支撑结构、座椅表面、模制聚合框架和将框架连接到支撑结构的挠性连接结构。该连接结构可以包括可在伸出位置与原始位置之间移动的挠性的、波浪形的元件或薄膜。

在一个实施例中，该元件在该伸出位置中具有双角度的形状并且在塌缩到该原始位置中时滚动到波浪形状。

一种制造车辆座椅的方法，该车辆座椅具有支撑结构、座椅表面和具有边缘区域的模制聚合框架，该方法包括形成框架，其中该框架具有多个狭槽、弯曲框架以打开狭槽、用聚合物材料填充狭槽，以及将座椅表面安装到该框架。

该方法可以包括形成具有凹部的框架并且在该凹部处将该座椅表面安装到该框架。在一种方法中，该座椅表面被安装到托架并且该托架在凹部处被安装到框架。该座椅表面可以是由纤维形成的织造织物，其中这些纤维中的一些纤维是相对弹性的并且这些纤维中的其他纤维是相对非弹性的。该方法可以包括将该托架模制到织物上。

座椅的各种实施例提供了舒适的就座或休息表面，其具有平衡的张力特性和限制长时间蠕变的垂直负荷位移。

结合附图并结合所附权利要求书，根据以下描述，本装置的这些和其他特征和优点将变得清楚明白。

附图说明

在阅读以下详细描述和附图之后，本实施例的益处和优点对于相关领域的普通技术人员将变得更加清楚明白，其中：

图1A和图1B是具有刚性边缘靠垫的已知悬挂式座椅底部的图示；

图2A-2F是具有柔性边缘靠垫的座椅的底部的实施例的图示，其中图2A是座椅底部的顶视图，其中为了说明的目的而去掉了一部分织物，图2B是座椅底部的立体图；图2C是沿图2A的线2C-2C截取的截面图，图2D和2E是另外的截面图，并且图2F是座椅底部框架的一侧的放大截面图；

图3A和图3B示出了用于制造图2A-2F所示实施例的框架的方法；

图4A和4B示出了具有柔性边缘靠垫的座椅底部的实施例的一部分；

图5A-5C示出了具有滚动柔性边缘靠垫的座椅底部的另一个实施例的一部分。

具体实施方式

虽然本公开容许各种形式的实施例，但在附图中示出并将在下文中描述一个或多个实施例，应理解，本公开仅被认为是说明性的，而不旨在将本公开限制于所描述或说明的任何具体实施例。

参考附图，具体参考图1A和图1B，示出了包括框架2和织物悬挂式座椅表面3的已知的悬架或织物座椅底部1。框架2被暴露，并且当被占用时，框架上部4(如图1B所示的在座椅表面3上方的部分)可以与座椅乘员接触。对于在车辆中的使用，这样的设计或座椅配置可能使乘员遭受硬点，并且因此在碰撞事件中可能是不舒服和不期望的。

现在参考图2A-2F，示出了具有柔性边缘靠垫12的座椅10的实施例，所示座椅10为座椅底部。应当理解，座椅10可以是如图所示的座椅底部、座椅靠背、座椅头枕或任何其他合适的表面，并且提及座椅包括座椅底部、座椅靠背和座椅头枕以及其他表面，所有这些都在本公开的范围和精神内。

应当理解的是，希望座椅10被设计成将乘员与用于座椅头枕、座椅靠背和座椅底部的悬挂式座椅组件的刚性框架隔离。柔性/挠性的框架设计允许刚性框架在施加力时独立移动以在乘员和硬悬挂框架之间提供软柔性部件。

在具有柔性边缘靠垫12的座椅10的实施例中，座椅10可以包括织物座椅或聚合膜表面。在一个示例中，织物座椅表面14可以由纤维编织而成。在已知的织造织物中，纤维包括纱线和/或其他纤维，该纱线和/或其他纤维在座椅底面的前后方向上或在座椅背面或座椅头枕的上下方向上延伸。这些纤维称为经纱纤维。在一些已知的座椅表面中，经纱纤维相对非弹性，而纬纱纤维是弹性的，纬纱纤维在横向于经纱纤维的左右方向上延伸。经纱纤维可由例如线性弹性不超过约5％的聚酯纱形成；纬纱纤维可以由例如嵌段共聚物单丝形成，并且可以具有约15-20％的线性弹性。这种座椅表面的一个示例在与本申请共同转让的Coffield的美国第8,329,281号专利中公开，其公开内容通过引用整体并入本文。

其他座椅表面14包括例如定向聚合膜，比如定向嵌段共聚物，例如模制的定向嵌段共聚物膜，比如与本申请共同转让的Coffield等人的US8,465,007中所公开的膜，并且其公开内容通过引用整体并入本文。

在一些已知的织物表面中，织物被拉伸并直接包覆成型到托架16中以将织物固定到座椅10结构。典型地，然后将托架16安装到框架18，该框架安装到座椅10结构。

具有柔性边缘靠垫12的框架18的实施例被配置成挠曲。在一个实施例中，框架18被配置成单向地挠曲。如，在图2A-2F所示的座椅底部的实施例中，座椅底部向下弯曲，而不是向上弯曲。以类似的方式，座椅靠背和座椅头枕将向后弯曲，而不是向前弯曲。框架18向下或向后的弯曲增加了舒适性，同时保持座椅表面14上的张力。这种配置提供了刚性悬架，该刚性悬架为座椅组件边缘12提供了柔性，以使乘员舒适，同时使座椅表面14，例如悬架织物或模制悬架保持足够的张力，以支撑乘员的负荷。

该框架18包括本体20，该本体具有边缘区域22，该托架16被安装到该边缘区域。该安装件可以是例如凹部或通道24，托架16被装配到该凹部或通道中。在一个实施例中，托架16被装配到凹部24中，并且可以通过框架18和托架16上的匹配几何形状、机械紧固件比如螺钉卡扣、夹子等保持在凹部24中，以及通过粘合剂以及聚合物对聚合物焊接比如声波焊接、振动焊接、热板焊接和本领域技术人员将认识到的任何其他固定装配粘附到框架18。该框架本体20可以由一种挠性聚合物材料模制而成，并且可以进一步包括弧形凸缘26，该弧形凸缘向内并且远离与承载件接收凹部24相邻的表面14延伸。凸缘26包括形成在外表面30中的一系列细长狭缝28(参见图3A)。这些狭缝28被形成为凸缘26的厚度并且在总体上平行于座椅表面14的方向上延伸。这样，施加在座椅表面14上的力(横向于表面14的平面P₁₄)转化为横向于狭缝28的框架18上的力，从而压缩狭缝28。本体20的外部部分29可以由相对挠性的材料(比如热塑性弹性体或热塑性硫化橡胶)形成，该相对挠性的材料具有拉伸能力，以缓和伸长率并且返回到其接近原始形状并且具有循环通过这种拉伸的能力。虽然在图3A的外表面30中示出了狭缝28，但是应当理解，狭缝28可以形成在内表面31中，或者狭缝可以形成在外表面30和内表面31两者中。

架体20可以由各种聚合材料模制而成。用于主体20的预期合适材料包括尼龙、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)等。在一个实施例中，这些狭缝28被填充材料32填充，该填充材料是弹性的，但在这些狭缝28处的弹性可以比框架本体20更小(较不挠性的)。填充材料32允许框架20挠曲，但限制挠曲量以控制和维持座椅表面12处于足以支撑乘员负荷的张力。

与架体20的材料一样，填充材料32可以使用各种材料。一种合适的材料是例如可从E.I.du Pont de Nemours and Co商购得的热塑性弹性体。填充材料32可以通过手工或机器施加而施加到架体狭缝28。填充材料32还可以通过两步或二次模制工艺模制到架体狭缝28中。这样的方法允许商业规模生产座椅。

参照图3A和图3B，在制造图2A-2F的框架18的预期工艺或方法中，在该工艺的一个步骤中形成框架18。狭缝或切口28(在本文称为狭缝)可以通过将狭缝模制到框架中或通过模制后的狭缝操作而形成在框架18中。一旦形成狭缝28，那么框架边缘区域22可以被向外或向下推动或弯曲，如图3B所示，以增加狭缝28的尺寸以产生空隙V，填充材料32被施加到该空隙V中，并且例如通过第二模制操作填充狭缝28。

在实施例中，填充材料32限制框架18向内挠曲，但可允许框架18向外挠曲以将座椅表面14材料保持在张力下，同时允许框架18局部挠曲以在乘员负荷直接施加于框架18上时减少疼痛的硬点。

在将填充材料32施加到狭缝28之前、期间或之后，可以将安装有座椅表面14的座椅表面托架16装配到框架凹部24中。在预期的方法中，在将边缘区域22向外弯曲以将预张力施加到座椅表面14之前，将托架16装配到框架凹部24中。

用于具有柔性边缘靠垫的座椅的框架118的另一个实施例在图4A-4B中示出。在该实施例中，架体120包括形成在内表面130上的限定一系列晶片134的一系列通道128，使得框架118的压缩使晶片134与相邻的晶片134接触。应当理解，晶片134彼此的接触限制了移动量并因此限制了框架118的整体压缩。同样地，通过选择晶片134的厚度和间隙(或通道128)的尺寸，框架118可提供对座椅组件边缘122的柔性以使乘员舒适，并将座椅表面(未示出)保持在足够的张力下(通过限制行进)以支撑乘员负荷。在实施例中，晶片134与相邻晶片134的接触限制框架118向内挠曲，但可允许框架118向外挠曲以将座椅表面(未示出)材料保持在张力下，同时允许框架118局部挠曲以在乘员负荷直接施加在框架118上的情况下减少疼痛的硬点。

具有柔性边缘靠垫222的框架218的又一实施例在图5A-5C中示出。参考这些附图，应当理解的是，在这些附图中的每一者中，示出了两个座椅表面以示出原始或停止位置和延伸或使用位置(参见图5C)。即，每个附图仅出于说明的目的示出了重复的座椅表面和连接元件。在两个位置的元件用相同的附图标记表示，在起始/停止位置的元件用上标(')表示。还将理解的是，尽管座椅表面被示出为处于两个位置，即原始位置和使用位置，但是座椅表面可以被配置成采用多于两个位置。

在该实施例中，座椅210包括框架218，该框架具有主体220，该主体具有边缘区域222，托架(未示出)安装到边缘区域222。该安装件可以是例如框架218中的凹部或通道，托架216被装配到该凹部或通道中。在一个实施例中，框架装配到凹部中，并且通过框架218和托架216上的配合几何形状、通过机械紧固件比如螺钉卡扣、夹子等保持在凹部中，以及通过粘合剂以及聚合物对聚合物焊接比如声波焊接、振动焊接、热板焊接以及本领域技术人员将认识到的任何其他固定装配粘附到框架218。架体220包括弧形凸缘226，该弧形凸缘226向内延伸并远离邻近托架接收通道的座椅表面214。框架218可以包括结构元件，比如连接凸缘226的内端的所示面板238。

凸缘226通过挠性的滚动半径连接元件236安装到座椅210的基座表面或结构构件240。在一个实施例中，挠性连接元件236具有类似波纹管的形状。因此，座椅框架218通过挠性连接元件236的挠曲或滚动而相对于座椅结构移动。挠性连接元件236可采用多种形状。在一个实施例中，如图5A-5C所示，元件236可以在伸出位置中具有双角度的形状(如在236处所指示)并且在原始位置中塌缩或滚动成波浪形状(如在236’处所指示)。伸出位置和原始位置之间的位移D₂₃₆为座椅组件边缘212提供柔性以使乘员舒适。框架218可以竖直地移动，但是框架218围绕座椅表面214的周边径向地保持刚性，以确保表面214保持紧密以用于座椅表面舒适性和用于支撑乘员负荷。

柔性边缘212的这种配置使用挠性连接元件236的柔性元件环向应力来控制座椅表面214的运动。连接元件236的滚动半径形成具有至少伸出位置和原始位置的波纹管，并且如上所述，可以设计用于原始位置和伸出位置之间的几个位置。可以由许多因素，比如挠性连接元件的材料硬度、滚动半径截面波频率、滚动半径节距和滚动半径壁材或厚度控制滚动半径的反作用力。用于挠性连接元件的一种合适的材料是嵌段共聚物，比如EM400或EL250。

这些滚动半径挠性连接元件236提供了舒适柔性悬挂框架边缘212，该舒适柔性悬挂框架边缘212提供了弹簧刚度，该弹簧刚度可以被设计到这些构件236中以便在靠近和邻近该悬挂框架的区域中实现软边缘。

制造座椅210的一个预期的方法是在两次注射模制工艺中，其中首先模制框架218并且然后将挠性连接元件236模制到框架218上并且相对于框架218的位置中。可以在将挠性连接元件236模制到框架218上之前或之后将座椅表面214和托架安装到框架218上。

应当理解，根据所公开的实施例的座椅设计将乘员与用于座椅头枕、座椅靠背和座椅底部的悬挂式座椅组件的刚性框架隔离。该柔性/挠性的框架设计允许该刚性框架在施加力时独立地移动以在该乘员与硬悬挂框架之间提供软的柔性部件，同时保持该座椅表面具有足够的张力以支撑乘员负荷。具有柔性边缘靠垫的本发明框架提供了优于传统座椅设计的优点，该传统座椅设计通过消除泡沫(比如聚氨酯泡沫等)的使用而将乘员与硬点隔离。

在本公开中，词语(“一”)、(“一个”)被认为包括单数和复数。相反，在适当的情况下，对多个项目的任何引用应当包括单数。本领域技术人员将理解，相对方向术语比如上、下、向后、向前等仅用于说明目的，而不旨在限制本公开的范围。

本文中提及的所有专利或专利申请均以引用的方式并入本文中，无论是否在本公开的文本中明确地如此。

从上文可以看出，在不脱离本发明的新颖概念的真实精神和范围的情况下，可以实现许多修改和变化。应当理解，不打算或不应当推断出关于所示出的具体实施例的限制。本公开旨在由所附权利要求书涵盖落在权利要求书的范围内的所有此类修改。

Claims (24)

1.一种车辆座椅，所述车辆座椅包括：

支撑结构；

座椅表面；和

模制的聚合框架，所述框架具有凸缘、边缘区域以及所述边缘区域向外形成的柔性边缘靠垫，所述凸缘具有一系列狭缝，所述一系列狭缝中的每个狭缝包括最大长度，所述边缘区域具有周边并形成在所述凸缘的外端部处，

其中所述凸缘远离所述座椅表面延伸，

其中所述座椅表面安装到所述框架，

其中，所述框架被安装到所述支撑结构，

其中所述每个狭缝的所述最大长度平行于所述周边延伸，

其中，所述边缘区域的至少一部分是挠性的，并且

其中所述一系列狭缝位于所述支撑结构和所述柔性边缘靠垫之间。

2.根据权利要求1所述的车辆座椅，其中，所述凸缘从所述座椅表面向内延伸。

3.根据权利要求2所述的车辆座椅，其中，所述凸缘具有弧形形状。

4.根据权利要求2所述的车辆座椅，其中，所述一系列狭缝在形状上是细长的并且形成在所述凸缘的外表面中，其中所述一系列狭缝在所述凸缘中形成挠性区域。

5.根据权利要求4所述的车辆座椅，其中，所述一系列狭缝是在所述凸缘中在总体上横向于所述座椅表面的方向上形成的。

6.根据权利要求1所述的车辆座椅，其中，所述座椅表面包括在其周边上的托架，并且其中，所述框架具有用于接纳所述托架的凹部。

7.根据权利要求4所述的车辆座椅，其中，填充材料被布置在所述一系列狭缝中，所述填充材料限制所述凸缘的挠曲量。

8.根据权利要求7所述的车辆座椅，其中，所述填充材料限制所述凸缘在方向上的挠曲并且允许所述凸缘在相反方向上的挠曲。

9.根据权利要求8所述的车辆座椅，其中，所述填充材料限制压缩时的挠曲量。

10.根据权利要求7所述的车辆座椅，其中，所述填充材料是聚合物材料。

11.根据权利要求1所述的车辆座椅，其中，所述一系列狭缝作为在所述凸缘的内表面中形成的通道而形成在所述凸缘上，所述通道在所述凸缘中形成挠性区域并且在所述通道之间限定一组晶片。

12.根据权利要求11所述的车辆座椅，其中，所述一组晶片中的一个晶片与所述一组晶片中的一个相邻晶片的接触限制了所述框架的挠曲。

13.根据权利要求12所述的车辆座椅，其中，所述一组晶片中的一个晶片与所述一组晶片中的一个相邻晶片的接触限制了所述凸缘在一方向上的挠曲并且允许所述凸缘在相反方向上的挠曲。

14.根据权利要求13所述的车辆座椅，其中，所述一组晶片中的一个晶片与所述一组晶片中的一个相邻晶片的接触限制压缩时的挠曲量。

15.根据权利要求1所述的车辆座椅，其中，所述座椅表面是织物。

16.根据权利要求15所述的车辆座椅，其中，所述织物是由纤维形成的织造织物，并且其中，所述纤维中的一些纤维是相对弹性的并且所述纤维中的其他纤维是相对非弹性的。

17.一种车辆座椅，所述车辆座椅包括：

支撑结构；

座椅表面，所述座椅表面具有周边；

模制聚合框架，所述模制聚合框架具有凸缘，所述凸缘向内并远离所述座椅表面延伸；和

挠性连接结构，所述挠性连接结构将所述框架联接至所述支撑结构，所述连接结构包括可在伸出位置与原始位置之间移动的柔性的、波浪形的元件，

其中所述凸缘位于所述周边内，

其中当所述波浪形的元件从所述伸出位置移动至所述原始位置时，所述座椅表面移动成更靠近所述支撑结构，并且

其中所述波浪形的元件从所述周边向外并远离所述座椅表面延伸。

18.根据权利要求17所述的车辆座椅，其中，所述波浪形的元件在所述伸出位置中具有双角度的形状并且在所述原始位置中滚动到波浪形状。

19.根据权利要求17所述的车辆座椅，其中，所述座椅表面在其周边上包括托架，并且所述框架包括用于接纳所述托架的凹部。

20.一种制造具有支撑结构、座椅表面和具有边缘区域的模制聚合框架的车辆座椅的方法，所述方法包括：

形成所述框架，所述框架具有凹部和所述边缘区域向外形成的柔性边缘靠垫，所述柔性边缘靠垫具有最靠近所述凹部的第一点和距所述凹部最远的第二点，并且所述框架具有形成在其中的多个狭缝，

弯曲所述框架以打开所述多个狭缝；

用聚合物材料填充所述多个狭缝；并且

将所述座椅表面安装到所述凹部，

其中当弯曲所述框架时，所述第一点移动成更靠近所述第二点，并且

其中所述凹部位于所述多个狭缝和所述柔性边缘靠垫之间。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述座椅表面安装到托架。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述托架被装配到所述凹部中以将所述座椅表面安装到所述框架。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述座椅表面是由纤维形成的织造织物，并且其中，所述纤维中的一些纤维是相对弹性的并且所述纤维中的其他纤维是相对非弹性的。

24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述托架被模制到所述织物。