CN1216562C - 具有自备驱动器的通用人机工程学支承 - Google Patents

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Abstract

一种用于座椅的人机工程学重量支承装置包括一个具有由至少一个引导凸台所限定的沟槽的壳体，一个具有一个未锚定的重量支承端和一个可滑动地设置在所述壳体沟槽中的结合端的延伸元件，以及一个固定地连接到所述壳体并与所述延伸元件运动连接的驱动器，由此所述驱动器在一个基本收缩的位置和一个延伸位置之间调制所述延伸元件重量支承端。

Description

具有自备驱动器的通用人机工程学支承
相关申请的交叉引用
无
有关联邦赞助的研发的声明
不适用
本发明的背景
发明领域
本发明通常涉及一种用于座椅的人机工程学重量支承。
背景技术
座椅、尤其是汽车座椅的腰部支承和头枕是已知技术，请见美国专利US5,050,930；5,397,164；5,498,063；5,626,390；5,775,773；6,003,941；4,354,709；4,452,485；4,632,454；4,880,271；GB2013487A和D169293B1。些装置全都具有一个或多个可以弯曲的柔性元件，这样这些柔性元件就能产生凸起表面并且其顶点朝向装有这些装置的座椅内乘坐者的腰脊柱。所述凸起的弯曲是由以下各种装置中的任意一个产生的：如美国专利US4,354,709中的压缩装置；如美国专利5,498,063中的拉伸装置。在这些现有技术的腰部支承，凸起压力元件的最上端和最下端都被锚定到座椅内的一个框架上。这些上端和下端元件可以固定地或可移动地被锚定，或者作为组件被锚定，只要它们能在压力作用下彼此更加靠近，从而使所述凸起的顶点更加离开座椅表面、而获得更大程度的腰部支承；并且相反地，可以释放压力，以便使所述凸起的顶点更加靠近座椅表面、而获得较小程度的腰部支承。
压力是否会产生较大或较小程度的凸起是由压缩或拉伸所决定的，所有现有技术的腰部支承装置都需要使用多个移动部件，其中许多部件处于用于驱动所述凸起的动态拉伸状态；同时也处于用于支承座椅乘坐者重量的动态拉伸状态。在现有技术腰部支承中的移动部件的多功能性使得制作复杂化、增加了所需材料的成本、加大了部件失效的可能性并且缩短了这些装置的工作寿命。
此外，现有技术的腰部支承要求相对较大数量的空间来容纳相对笨重的拉伸或压缩装置，以便用于支承这些装置的框架。相应地，现有技术的装置通常受其应用的限制，很难将其部件定向转换成用来支承人体的其它部位，例如头部和颈部或大腿。
在改进座椅设计以便包括更舒适的装置(例如加热或冷却的管路)时，座椅内用于腰部支承装置的空间数量就会减小。因此需要更小的腰部支承。
技术上还需要一种如下的通用人机工程学支承，这种人机工程学支承将占据更小的空间、制作和安装花费更少、简化制作、减少所需的部件、使用更结实的结构来支承座椅乘坐者的重量和/或可以更通用地用于腰部、头部、颈部和大腿支承以及仅用作腰部支承。
发明内容
本发明涉及一种用于座椅、尤其是汽车座椅的通用的人机工程学支承。该装置包括一个压力表面，该压力表面在其一端可旋转或可滑动地固定到一个壳体而其另一端是自由端。在该压力表面下方及其固定端中间部位有一个杠杆、活塞凸轮、拉伸销、或其它膨胀装置，用于使压力元件向着装有所述装置之座椅的乘坐者偏置。
本发明的一个目的是它使用一个相对较小数量的、设计简单的移动部件和运动。
本发明的另一个目的是其尺寸紧凑，以方便安装并易于结合进多种座椅、汽车座椅中并可在各种位置、以各种方位加以组合。
本发明的另一个目的是它在制作、销售、组装、维修以及操作上都很经济。
本发明的另一个目的是所述装置可以利用电动机、机械装置或其组合来操作。
本发明的另一个目的是可以在单个座椅内结合不止一个的支承装置，用作多个人机工程学支承，包括但不限于腰部支承、双腰部支承、头部/颈部支承、肋部支承和/或大腿支承。
本发明的另一个目的是它可以承受过量或不适宜的载荷。
本发明的另一个目的是使得所述装置以及结合有这种装置的座椅的制作方便并实现流水化作业，降低制作成本，提高装置以及结合有这种装置的座椅的耐用性和可使用寿命。
本发明的另一个目的是它可以很容易地结合现有的、例如座椅框架或头部支承部件的部件，以及将来可能具有更小的内部空间的座椅。
本发明的另一个目的是它不需要引导金属线、外部驱动器、连接支架或长缆绳。
本发明的其它特点和效果、以及本发明各种实施例的结构和操作将在下面结合附图进行进一步详细描述。
附图说明
图1是所结合的本发明装置处于低顶点腰部支承位置时的座椅的斜视图。
图2是所结合的本发明装置处于高顶点腰部支承位置时的座椅的斜视图。
图3是所结合的本发明装置处于颈部支承位置时的座椅的斜视图。
图4是所结合的本发明装置处于大腿支承位置时的座椅的斜视图。
图5是本发明处于静止位置时的侧视图。
图6是本发明处于完全展开位置时的侧视图。
图7是本发明处于静止位置时的斜视图。
图7a是本发明处于完全展开位置时的斜视图。
图7b是本发明的分解图。
图8是本发明双腰部类型支承在静止位置时的斜视图。
图8a是本发明双腰部类型支承在完全展开位置时的斜视图。
图8b是本发明双腰部支承类型的分解图。
图9是本发明用作一颈部支承并且其头枕降下而该装置处于完全展开位置时的侧视图。
图9a是本发明用作颈部支承并且其头枕向下而该装置处于静止位置时的侧视图。
图9b是本发明用作颈部支承并且其头枕向上而该装置处于完全展开位置时的侧视图。
图9c是本发明用作颈部支承并且其头枕向上而该装置处于静止位置时的侧视图。
图10是被构造成一个双向腰部支承的本发明装置。
图11是被构造成一个四向腰部支承的本发明装置。
图12是被构造成一个六向腰部和背部支承的本发明装置。
图13是被构造成一个八向腰部、背部和颈部支承的本发明装置。
图14是被构造成一个十六向支承的人机工程学支承系统。
具体实施方式
如附图所示，相同的标号表示相同的元件，图1是结合有本发明装置并且该装置处于低顶点腰部支承位置时的座椅的斜视图。座椅背部框架2支承着一个可选择的金属线安装件4，用于本发明的支承装置6。压力表面8可旋转/可滑动地连接到该装置壳体10的开口12处。电动机14的接合件使压力表面8向外朝着座椅乘坐者的腰部脊椎移动。
图2示出本发明的支承装置处于高顶点位置。在此，所述装置相对图1所示的方位简单地被倒置。同样压力表面8和装置壳体10也被倒置。
图3示出本发明的支承装置用作一颈部支承。在此，装置壳体10被固定地连接到座椅背部框架2的安装件16处。可选择地，所述装置可以安装到可滑动的安装件上。
图4示出本发明的支承装置用作一大腿支承。在此，装置壳体10被固定地连接到座椅底部框架18上，这样压力表面即可以上升并抵靠住座椅乘坐者的大腿底部。
图1-4示出本发明的组件本性以及其灵活应用，这些应用可以通过本发明的紧凑尺寸和简单操作而实现。这些附图同样示出座椅内由本发明装置所占据的空间相对较小。这个有利的尺寸不仅仅在于是现有技术装置的小型化。而是，在压力表面和壳体内及其之间的驱动装置的新型构造贡献性地实现了这样的尺寸。在其最佳实施例中，本发明为40-50mm厚(在休息位置时)，140-180mm宽，约160mm高。腰部支承延伸部约为50mm；而原先可获得的延伸部则只能得到更大的现有技术的装置。
图5是本发明处于休息位置时的侧视图。图6为本发明处于完全展开位置的侧视图。重量支承压力表面50是一个在一被称为“篮形物”的单件式材料(最好是塑料、更佳的是尼龙)上的区域。该篮形物52可以经任何数量的其它制作工艺，例如冲压金属制成。该篮形物具有一个自由端50(即压力表面)，有时为本领域技术人员称为“桨叶”。该篮形物还具有一个被限制或被封装的对应端，在本最佳实施例中称为“滑动件”。所述滑动件封装在由壳体66的内表面所形成的沟槽53中。篮形物52具有一个上部曲线表面54和一个下部曲线表面56。所述篮形物具有一个带两个侧部凸缘60的中间制动器58。
所述篮形物制动器58的上部曲线表面54以与固定的下部引导件62的曲线顶部表面密封且可滑动地配合的方式工作。所述侧部凸缘60的底部曲线表面56以与固定下部引导件64的曲线顶部表面密封且可滑动地配合的方式工作。在操作时，收缩力施加在篮形物52的滑动件端部或附近。引导件62和64的曲线表面可滑动地与篮形物滑动件表面54和56配合，以便使篮形物的重量承载压力表面(桨叶)同时实现弓形和侧向运动。在图5和图6中，侧向运动即朝着乘坐者身体的运动并被定位在向上的方向内。
引导件62和64固定连接到支承壳体66上。最好它们是模制的凸起。最好所述壳体是塑料，但也可以由其它材料制成。最佳的是，引导件和篮形物的滑动表面限定了一个光滑、无阶跃变化的曲线，但是直的或阶跃变化的表面同样可以成为本发明的替代、等同方案。支承壳体66同样用作电动机68的安装件。所述电动机68与牵引销70通过任意传统技术牵引连接。在所述最佳实施例中，电动机的轴向牵引力通过以连接的同轴蜗轮引导，该同轴蜗轮接合着一个心轴(未示出)。所述心轴接合着一个用于固定牵引销70的螺纹座(block)69。可选择的是，牵引销70可以是缆绳、金属线、硬拉线、杆、支架、辐条或等同物。
在操作中，电动机68对螺纹座69施加牵引力，该螺纹座69随后使牵引销70处于牵引拉伸状态。所述牵引销70以摩擦且铰接的方式附着到篮形物制动器58的下部表面上。所述牵引力以箭头A的方向施加到篮形物52上。在篮形物运动时，通过与引导件62和64的曲线表面的滑动摩擦接触，从而被引导在其最佳路径上。
牵引销(或金属线、辐条或类似物)70通过凹口、小孔、支架或类似物锁定到螺纹座69以及篮形物滑动件端部上。在销任意一端的锁定件具有一定的余隙，最好为15-20度，这样所述销就可以自由地来回移动或者略微下垂，以便在电动机68伸出桨叶时在壳体沟槽53中容纳住滑动的曲线路径。
可选择的是，弹簧74可以插入篮形物和牵引销之间，以便防止在过量载荷下断裂，并且进一步调制施加在所述装置上的牵引力，和/或使座椅乘坐者更加舒适。
从说明书附图5和图6中可以清楚地看出，仅有篮形物的一端固定到支承壳体66、并由此固定到座椅上。而篮形物的另一端，即重量支承压力表面50则自由运动，并不与支承壳体66或座椅50固定。压力表面50通过座椅覆盖物、填充物的织物或者可选择地通过传统的座椅支承系统(例如腹板、金属线或侧部正弦弹簧)向外朝着乘坐者移动。篮形物52的压力区域端部50在压力作用下弯曲。图6示出一个弯曲的位置76。所述弯曲位置76可被推定为在乘坐者重量作用下的篮形物压力区域。这种弯曲促进了乘坐者的舒适度并有助于防止过量载荷对该系统的损坏。
图7是本发明装置的一个斜视图，示出篮形物52处于向下或休息位置时支承壳体66和压力表面50。图7a示出篮形物处于完全展开位置时(提升压力区域50)的相同斜视图。图7b是本发明装置的一个分解图，示出篮形物52以及篮形物的其它主要压力区域50、制动器58和凸缘60等部分。在制动器58的相反一侧(此处视线受阻)，是一个与可见到的凸缘60相对应的对应凸缘。电动机68、电动机轴78、涡轮80全部安装在壳体82内。涡轮80与心轴88、螺纹牵引座86以及牵引销或缆绳90传动配合地工作。在心轴88上的齿轮可以被模制在或者连接到一个连接的斜齿轮84上。所有的上述部件构成一个驱动器单元，该驱动器单元连接到支承壳体66上。
驱动器单元接合在壳体内并且在桨叶的下方，简单地驱动所述装置，从而使该装置更紧凑并且去除了诸如单独驱动硬件需要额外空间、组装以及成本等方面的需要。在某些情况下，安装本发明的装置最好可以通过使用可选择的金属线连接部件92来实现。然而安装并不受此限制。实际上，本发明的新型构造的优点在于如与现有技术相比，它允许更大自由的安装选择。本发明可以利用螺栓、弹簧、夹具、锚定、揿扭、钩子或等同物来实现安装。同样可以“以悬挂方式”安装，即与传统的、用来支承乘坐者重量的金属线或弹簧腹板相配合，如图10和11所示。而无需用于安装的引导线或杆，这样就进一步节省了空间。
图8、8a和8b示出本发明的一个选择性构造。在这个构造中具有两个而不是一个篮状物，该篮状物独立地由两个单独的电动机驱动，或者可选择的是彼此配合地被驱动。上部篮状物100被构造成具有叉齿102，该叉齿的尺寸可以使原始篮状物50的压力区域在所述叉齿102之间自由运动。因为额外的篮状物100以其被封装的滑动连接104而向着支承壳体66偏移开原始的篮状物52，所以附加篮状物100的叉齿102和原始压力区域50之间的配合关系允许更大程度地控制由本发明构造所获得的腰部压力的形状、凸起度以及程度。通过独立或一致地移动两个“桨叶”，座椅乘坐者就能控制腰部支承凸起顶点的形状、水平和大小。
图9、9a、9b和9c示出构造成颈部支承的本发明装置。图9和9a示出本发明装置与处于向下位置的头枕一起使用。图9b和9c示出本发明装置与处于向上位置的头枕一起使用。所述头枕根据任何一种现有技术的装置(在用附图标记110表示)上下运动。本发明压力表面的运动独立于头枕的位置。相应地，可以由乘坐者选择头部支承构造的任何组合。同样，本发明的紧凑尺寸允许其布置在常见头枕(包括已经生产的头枕)的相对较小范围内。图9示出头枕向下而压力区域50伸展开。图9a示出头枕向下而压力区域缩回。图9b示出头枕向上而压力区域伸展开。图9c示出头枕向上而压力区域缩回。
本发明可以以任意一种方位和构造加以应用。只需微小地改动支承支架，以便实现各种构造。图10示出一种简单的腰部支承构造。图11示出使用两个篮状物组件的相同构造。图12示出将本发明两个以上单元增加到乘坐者背部胸部区域任一侧，所述单元布置为与腰部支承单元成90°并且彼此成180°角。由此可以获得肋部支承。图13示出如图11所示双腰部支承与图9所示颈部支承、图12所示的肋部支承的一个可能组合。
图14和15示出本发明篮状物直接安装到座椅框架的背部或者底部，以便获得更多种类的支承矢量。在图15中支承壳体66用作一个安装件，用于肋部垫子200和颈部支承202。所述座椅背部框架自身2是直接安装有侧部压力元件204的支承。相似地，外部大腿支承压力区域206直接安装到座椅底部框架18上。大腿支承也通过另一压力区域安装件208来提供。图14同样示出用于腰部支承210的两个篮状物构造的反向安装。
另一种未示出的构造可以是具有蝴蝶形设置的、彼此相对的桨叶的双桨叶型颈部支承。
由上所述可以看出本发明的几个有益技术效果。
选择并描述以上这些实施例是为了更好地解释本发明原理和实际应用，由此使那些本领域技术人员能更好地应用本发明和各种实施例，并进行各种适于实际使用的变型。
由于根据在此所述的构造和方法可以作出各种变型，因此希望在上文所述或在所附视图中包含的所有内容仅仅是例举性而非限制性的。这样，本发明的范围应不限于任何一种上述的实施例，而应由以下发明保护范围及其等同物来限定。

Claims (30)

1.一种用于座椅的人机工程学重量支承装置，包括：
一个壳体，该壳体具有一接合元件；
一个延伸元件，该延伸元件具有一个带压力表面的自由端，该压力表面是一个靠近座椅乘坐者的承载元件，所述延伸元件具有一个可延伸地与所述壳体的接合元件连接的接合端；以及
一个驱动器，
由此所述驱动器在一个基本收缩的位置和一个延伸位置之间调制所述延伸元件的行程。
2.一种用于座椅的人机工程学重量支承装置，包括：
一个壳体，该壳体具有一接合元件；
一个延伸元件，该延伸元件具有一个带压力表面的自由端，该压力表面是一个靠近座椅乘坐者的承载元件，所述延伸元件具有一个可延伸地与所述壳体的接合元件连接的接合端；以及
一个驱动器，该驱动器固定地连接到所述壳体或所述延伸元件之一上并与所述壳体或所述延伸元件中的另一个运动连接；
由此所述驱动器在一个基本收缩的位置和一个延伸位置之间调制所述延伸元件的行程。
3.一种用于座椅的人机工程学重量支承装置，包括：
一个壳体，该壳体具有一个由至少一个引导凸台限定的沟槽；
一个延伸元件，该延伸元件具有一个未锚定的重量支承端和一个可滑动地设置在所述壳体沟槽中的结合端；以及
一个驱动器，该驱动器固定地连接到所述壳体并与所述延伸元件运动连接；
由此所述驱动器在一个基本收缩的位置和一个延伸位置之间调制所述延伸元件的重量支承端。
4.一种用于座椅的人机工程学重量支承装置，包括：
一个壳体，该壳体具有一个由至少一个引导凸台限定的弓形沟槽；
一个延伸元件，该延伸元件具有一个基本位于所述延伸元件的一个未被连接的端部处的压力表面，该压力表面向着座椅乘坐者凸出并可响应压力发生弯曲，所述延伸元件同样具有一个可滑动地设置在所述壳体沟槽中并成弓形的被封装端部；
一个固定地连接到所述壳体的电动机；
一个牵引销，具有与上述电动机以齿轮方式接合的第一端以及与所述延伸元件的被封装端部以牵引方式连接的第二端，
由此所述电动机在一个收缩的位置和一个延伸的重量支承位置之间调制所述延伸元件的行程。
5.一种座椅，包括
一个用于支承乘坐者重量的底部表面，该座椅底部具有一个框架；
一个用于固定乘坐者直立躯干的背部，所述座椅背部具有一个框架；
一个壳体，所述壳体固定连接到所述座椅背部框架并具有一个由至少一个引导凸台限定的沟槽；
一个延伸元件，该延伸元件具有一个未锚定的重量支承端和一个可滑动地设置在所述壳体沟槽中的结合端；以及
一个驱动器，该驱动器固定地连接到所述壳体并与所述延伸元件运动连接；
由此所述驱动器在一个基本收缩的位置和一个延伸位置之间调制所述延伸元件的重量支承端。
6.如权利要求5所述的座椅，其特征在于，所述壳体固定地连接到所述座椅背部框架上，并且所述壳体、所述驱动器以及所述延伸元件构成一个腰部支承。
7.如权利要求5所述的座椅，其特征在于，所述壳体固定连接在所述座椅背部框架上，并且所述壳体、所述驱动器以及所述延伸元件构成一个颈部支承。
8.如权利要求5所述的座椅，其特征在于，所述壳体固定连接在所述座椅底部框架上，并且所述壳体、所述驱动器以及所述延伸元件构成一个大腿支承。
9.一种用于座椅的人机工程学重量支承装置，包括：
一个壳体，该壳体具有一由至少一个引导凸台限定的第一沟槽和由至少一个引导凸台限定的第二沟槽；
一第一延伸元件，该延伸元件具有一个未被连接的重量支承端和一个可滑动地设置在所述壳体第一沟槽中的接合端；
一第二延伸元件，该延伸元件具有一个未被连接的重量支承端和一个可滑动地设置在所述壳体第二沟槽中的接合端；
固定连接到所述壳体并与所述第一延伸元件运动连接的第一驱动器；
固定连接到所述壳体并与所述第二延伸元件运动连接的第二驱动器；
由此所述第一驱动器在一个基本收缩的位置和一个延伸位置之间调制所述第一延伸元件的重量支承端，所述第二驱动器在一个基本收缩的位置和一个延伸位置之间调制所述第二延伸元件的重量支承端。
10.一种用于座椅的人机工程学重量支承装置，包括：
一个壳体，该壳体具有一由至少一个引导凸台限定的第一沟槽和由至少一个引导凸台限定的第二沟槽；
一第一延伸元件，该延伸元件具有一个未被连接的重量支承端和一个可滑动地设置在所述壳体第一沟槽中的接合端；
一第二延伸元件，该延伸元件具有一个未被连接的重量支承端和一个可滑动地设置在所述壳体第二沟槽中的接合端，所述第二延伸元件的未被连接的重量支承端被分开，以便在所述第一延伸元件的重量支承表面的对立侧形成两个侧延伸部；
固定连接到所述壳体并与所述第一延伸元件运动连接的第一驱动器；
固定连接到所述壳体并与所述第二延伸元件运动连接的第二驱动器；
由此所述第一驱动器在一个基本收缩的位置和一个延伸位置之间调制所述第一延伸元件的重量支承端，所述第二驱动器在一个基本收缩的位置和一个延伸位置之间调制所述第二延伸元件的重量支承端。
11.如权利要求9所述的人机工程学座椅支承，其特征在于，所述支承是一个腰部支承。
12.如权利要求9所述的人机工程学座椅支承，其特征在于，所述支承是一个头部/颈部支承。
13.如权利要求5所述的座椅，其特征在于，所述壳体、所述驱动器以及所述延伸元件构成一个腰部支承，该座椅还包括一第二壳体、第二驱动器和第二延伸元件，所述第二壳体、第二驱动器和第二延伸元件构成一个颈部支承。
14.如权利要求5所述的座椅，其特征在于，还包括一第三壳体、第三驱动器和第三延伸元件，所述第三壳体、第三驱动器和第三延伸元件构成一个大腿支承。
15.如权利要求5所述的座椅，其特征在于，还包括一第四壳体、第四驱动器和第四支承表面和第五壳体、第五驱动器和第五延伸元件，用来构成侧部躯干支承。
16.如权利要求5所述的座椅，其特征在于，还包括一第七壳体、第七驱动器和第七延伸元件和第八壳体、第八驱动器、第八延伸元件，用来构成侧部大腿支承。
17.如权利要求4所述的座椅，其特征在于，所述牵引元件是由如下元件组成的组中选出的：金属线、硬拉线、销、杆、支架和辐条。
18.如权利要求1所述的人机工程学支承，其特征在于，所述延伸元件由塑料组成。
19.如权利要求1所述的人机工程学支承，其特征在于，所述壳体由塑料制成。
20.如权利要求1所述的人机工程学支承，其特征在于，所述驱动器由人力供给动力。
21.如权利要求1所述的人机工程学支承，其特征在于，所述壳体的沟槽是直的。
20.如权利要求1所述的人机工程学支承，其特征在于，所述驱动器由人力供给动力。
21.如权利要求1所述的人机工程学支承，其特征在于，所述壳体的沟槽是直的。
22.如权利要求1所述的人机工程学支承，其特征在于，所述延伸元件的接合端是直的。
23.如权利要求1所述的人机工程学支承，其特征在于，所述延伸元件和所述壳体之间的接合连接是由如下元件所组成的组中选出的：铰链、活塞、螺钉、摇杆、齿条以及小齿轮、凸轮和悬臂。
24.如权利要求1所述的人机工程学支承，其特征在于，所述驱动器是由如下元件所组成的组中选出的：杠杆、活塞、螺钉、凸轮、液压装置、气压装置、波顿拉索、电机和齿条以及小齿轮。
25.如权利要求1所述的人机工程学支承，其特征在于，所述人机工程学支承装置的宽度为140-180毫米、高度为160毫米、在收缩位置的厚度为40-50毫米。
26.如权利要求2所述的人机工程学支承，其特征在于，所述人机工程学支承装置的宽度为140-180毫米、高度为160毫米、在收缩位置的厚度为40-50毫米。
27.如权利要求1所述的人机工程学支承，其特征在于，当延伸元件处于收缩位置时，所述驱动器基本位于由所述壳体和所述延伸元件所限定的周边高度、宽度以及厚度尺寸之内。
28.如权利要求1所述的人机工程学支承，其特征在于，所述延伸元件的压力表面在支承座椅乘坐者的重量时会弯曲。
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