CN105667353A - 可后倾座椅 - Google Patents
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Abstract
本文所的示例实施例涉及一种包括基部(10)、座椅靠背(20)和座椅底座(30)的可后倾座椅(1)。座椅底座(30)包括座椅底部(31)和座椅前部(32),座椅底部(31)通过第一铰链构件(41)可枢转地连接至座椅靠背(20),并且座椅底部(31)进一步通过第二铰链构件(42)可枢转地连接至座椅前部(32)。座椅(1)还包括可附连在座椅底部(31)与基部(10)之间的座椅底部连杆臂(51)和可附连在座椅前部(32)与基部(10)之间的座椅前部连杆臂(52)。座椅底部连杆臂(51)和座椅前部连杆臂(52)各自响应于座椅靠背(20)的枢转分别控制座椅底部(31)和座椅前部(32)的枢转。本文的示例实施例还涉及配有可后倾座椅(1)的车辆。
Description
技术领域
本文所提供的示例性实施例涉及一种可后倾座椅(areclinableseat)。本文所提供的示例性实施例还涉及一种配有可后倾座椅的交通工具。可后倾座椅可以应用于诸如汽车和飞机的交通工具中,也可应用于住宅、办公室或者其处希望后倾座椅的任何其他场所中。
背景技术
车辆乘员所用的大部分座椅是可后倾座椅,使乘员能够在基本上直立位置与用于休息的后倾位置之间交替地就座。在现今的车辆中,大部分后倾式座椅具有座椅底座和连接到座椅底架中的枢轴上的座椅靠背。通过围绕枢轴后倾座椅靠背来后倾座椅。在构造成自主驾驶的车辆中,驾驶员经常希望更后倾以便当如果车辆处于自主驾驶模式而车辆自我驾驶时得到一些休息。此外,在自主驾驶模式期间,当车辆的驾驶员不需要指挥车辆时,乘员通常后倾座椅的角度很可能增大。
发明内容
在传统的座椅中,枢轴典型地被设置在乘员的髋关节点后面,当座椅被后倾时在乘员的背部与座椅靠背之间产生相对运动。该相对运动引起了不希望的乘员背部摩擦以及在后倾位置中座椅的腰部支撑相对于乘员背部的未对准。此外,其产生了不希望的骨盆后部倾斜。
本文所提供的一些示例性实施例的示例性目的是提供一种可后倾座椅,其中至少部分地避免了先前提及的问题。
本文所描述的示例性实施例涉及包括基部、座椅靠背和座椅底座的可后倾座椅。座椅底座包括座椅底部和座椅前部。座椅底部通过第一铰链构件可枢转地连接至座椅靠背,并且座椅底部还通过第二铰链构件可枢转地连接至座椅前部。可后倾座椅还包括可附连在座椅底部与基部之间的座椅底部连杆臂和可附连在座椅前部与基部之间的座椅前部连杆臂。座椅底部连杆臂和座椅前部连杆臂分别响应于座椅靠背的枢轴独立地控制座椅底部和座椅前部的枢转。
座椅可后倾是指其相对于水平面可以采用不同的位置。这些位置的典型示例是其中座椅靠背几乎直立地定位的活动(操作:active)位置和其中座椅靠背被更水平地定向的休息位置。有时也被称为框架、安装架或者支架的基部可以被固定到车辆上或者例如被自由地立在建筑物中的楼板上。如本文所使用的,术语“座椅靠背”是指座椅的朝向其中认为乘员的背部抵靠的那部分。术语“座椅底座”是指座椅的适于容纳乘员的臀部和大腿的那部分。
根据一些示例性实施例,座椅底座是拼合的,具体地说,座椅底座包括两个部分,座椅底部和座椅前部,其通过铰链构件可枢转地相连。座椅底部适于支承骨盆,并且座椅前部适于至少支承乘员大腿的上部。
当座椅靠背典型地围绕设置在基部上的枢点枢转时,其经由第一铰链构件在座椅底部上施加力。而座椅底部又经由第二铰链构件在座椅前部上施加力。因此,座椅靠背的枢转引起了座椅底部和座椅前部的运动。根据一些示例性实施例,通过相应的连杆臂来分别约束和控制座椅底部和座椅前部的运动。
该配置能够控制座椅前部和座椅底部相对于座椅靠背以独立的规定的比值反转。这使包括乘员和座椅元件的单元能摇摆运动,但是其中允许座椅前部和座椅底部稍微向水平面松弛(relax)—座椅底部至其给骨盆提供正确的支承并且对防下滑有积极贡献的位置,座椅前部至其允许大腿放松至基本上水平角度的位置。作为一个单元的座椅和乘员的摇摆运动确保在乘员背部与座椅靠背之间不存在相对运动。因此,避免了乘员背部的不希望的摩擦和座椅靠背的腰部支撑相对于乘员背部的未对准。座椅底部和座椅前部的松弛在不损害骨盆定向的情况下分别提供了很好的舒适性。不适宜的骨盆定向可能给乘员引起不适或者疼痛。
通过实现从属权利要求的一个或几个特征来获得进一步的好处。
座椅靠背可围绕设置在基部处的主枢点枢转。所述主枢点优选被固定到基部上。围绕固定至基部的枢轴而不是围绕将座椅靠背连接至座椅底座的铰链枢转提供了包括座椅元件和乘员的单元的摇摆运动。因此,避免了座椅靠背与乘员背部之间的相对运动。
座椅底部连杆臂在第一枢点处被可枢转地连接至座椅底部并且在第二枢点处被可枢转地连接至基部。座椅前部连杆臂在第三枢点处被可枢转地连接至座椅前部并且在第四枢点处被可枢转地连接至基部。连杆臂优选是刚性的。连杆臂优选是固定长度的。在一端处可枢转地连接至座椅前部或座椅底部并且在另一端处可枢转地连接至座椅基部的连杆臂约束座椅前部和座椅底部各自沿预定圆的运动。因此,易于根据座椅靠背的枢转来预测和获得座椅前部和座椅底部的期望运动。
第四枢点可以设置在主枢点处。减少枢点的数量简化了可后倾座椅的几何形状。
从座椅底部与座椅前部在第一铰链构件的连接处至座椅底部与座椅前部在第二铰链构件的连接处所测得的座椅底部的长度可能在18-22厘米的近似范围内。在该范围内的座椅底部的长度依据乘员的大小将第二铰链构件定位在乘员的大腿与臀部之间的自然折叠附近。这是在不影响骨盆定向的情况下腿部相对于骨盆枢转并且可自然地朝向水平面放松的位置。
座椅靠背与座椅底部之间的第一角度和座椅底部与座椅前部之间的第二角度可随着座椅靠背被后倾而增大。第一角度增大是指座椅底部相对于回转的座椅靠背反转。例如,如果座椅靠背顺时针方向转动,则座椅底部相对于座椅靠背一定程度上逆时针方向转动。这是有益的,因为其能够使座椅底部帮助将坐骨结节(即,坐骨)上的力更向水平面引导以使骨盆前部上的力矩比骨盆后部上的力矩更好地保持,同时提供很好的舒适感。为了很好就座的人体工程学,骨盆上的力矩应当是前部而非后部以便获得正确的腰部定向。
当座椅靠背被后倾时,座椅底部与座椅前部之间的第二角度可增大。第二角度的增大是指座椅前部比座椅底部相对于座椅靠背以更高比值地反转。第二角度的增大还意味着座椅前部相对于座椅底部反转。这是有益的,其允许乘员的大腿进一步朝向水平面放松,其产生了更舒适的休息位置。
控制单元可以机械地或者电力地控制座椅靠背的后倾角度。当座椅前部和座椅底部的运动经由连杆臂和铰链构件与座椅靠背的枢转相关联时,控制单元间接地控制座椅底部和座椅前部。可以由乘员通过使用开关或者按钮来操作电子控制单元。所述电子控制单元还可以由诸如自主车辆控制***的外部控制***来自主地操作。机械控制单元可呈现销、杠杆、拉杆、旋钮或者乘员可以使用他/她的手或者任何其他合适的身体部分来操作的任何东西的形状。可选地,控制单元是用作锁定座椅靠背的后倾角度的制动器。
第一铰链构件和/或第二铰链构件可以是由弹性材料制成的。弹性材料允许由铰链构件互连的元件相对于彼此转动。可选地,铰链构件是由可相对于彼此转动的固体构件制成的。
可选地,整个座椅元件(例如,座椅靠背、座椅底部和座椅前部)可以是由弹性材料制成的。在所述情况中,铰链构件仅是由从一个座椅元件至另一个的过渡件构成的。
可选地,一些座椅元件,例如,座椅靠背和座椅底部,可被制成为由复合材料构成的单件形式,其构造为大致刚性的,但是在座椅靠背与座椅底部之间的铰链区域内是弹性的,并且铰链构件自身可以是由刚性的可枢转材料制成的并且被连接到附连于座椅底部的在座椅底部/座椅靠背的弹性区域前面的那部分的刚性构件上并且连接到在弹性区域后面附连于座椅靠背的另一刚性构件上。因此,所述刚性铰链元件保证了座椅底部/座椅靠背的形状变换的精确控制。
所述弹性材料可以是结构弹性复合材料(astructuralelasticcomposite)。例如,所述弹性材料可以是碳纤维复合材料。碳纤维复合材料是坚固的且重量轻的。
至少一个连杆臂可配有扶手。扶手为乘员的臂提供了支撑。扶手可在直立位置和后倾位置两者中提供了额外的舒适性。
在座椅靠背内包括至少一条肩部带,以使肩部带连同座椅一起转动以在完全后倾角度处相对于乘员保持在正确位置中。
本文所提供的示例性实施例还涉及一种配有如上所述的可后倾座椅的车辆。座椅的乘员则可得益于以上所述的好处。发明的可后倾座椅特别适用于能自主驾驶的车辆,因为驾驶员希望更后倾。
附图说明
前述事项从如附图中所示的示例性实施例的以下进一步的具体说明中显而易见了,其中类似的附图标记遍及不同视图都涉及相同部分。附图未必是按比例的,当图解示例性实施例时反倒设置了重点。
图1A图解了直立位置和后倾位置;
图1B和1C进一步图解了处于后倾位置中的座椅的示例;
图2A和2B图解了根据本文所提供的一些示例性实施例的处于非后倾位置或者直立位置中的可后倾座椅的示意图;
图2C显示了根据本文所提供的一些示例性实施例的图2A和2B的可后倾座椅处于后倾位置中的示意图;
图2D图解了根据本文所提供的一些示例实施例的具有包含在扶手中的连杆臂的座椅;
图3A和3B图解了根据本文所提供的一些示例性实施例的可后倾座椅的座椅底部的运动学分析;以及
图4A和4B显示了可后倾座椅的示例性实施例中的座椅前部的运动学分析。
具体实施方式
在以下说明中,为了说明且非限制,阐述了诸如具体构件、元件、技术等细节,以便提供示例性实施例的彻底的了解。然而,对本领域技术人员显而易见的是,所述示例性实施例可以按脱离所述细节的其他方式来实践。在其他情况中,省略了公知方法和元件的详细说明以便不使示例性实施例的说明模糊不清。本文所使用的技术名词是用于描述示例性实施例的目的并且不意在限制本文所提供的实施例。
本文所提供的示例性实施例致力于一种可后倾座椅。应当理解,相对于车辆座椅来描述所述示例性实施例。然而,应当理解,所述示例性实施例不限于交通工具中的座椅而是可应用于任何形式的可后倾的座椅。还应当理解,交通工具应该解释成包括小汽车、卡车、公共汽车和建筑设备以及飞机、汽艇、轮船、航天飞船和任何其他运输工具。
为了给出本文所提供的示例性实施例的更好说明,首先将明确和讨论问题。图1A图解了以直立位置2以及后倾位置3就座在典型的可后倾座椅中的乘员。图1A的座椅具有座椅靠背4和座椅底座5的特征。在传统的汽车座椅中,座椅靠背的角度典型地超过竖直位置一定角度或者处于正后倾角度,如图1A中所示。座椅乘员的上部躯干与座椅靠背4的顶部之间的距离当乘员处于直立位置时由附图标记A表示。乘员的骨盆相对于座椅底座5的位置由附图标记B来表示。
在乘员的后倾位置3中,乘员的上部躯干与座椅靠背的顶部之间的距离为A’。因此,当座椅靠背4被移动至后倾位置时,在座椅靠背4与乘员的背部之间存在相对运动。由图1A所提供的示例中的相对运动利用标记D1来表示。
图1B还图解了处于后倾位置3中的乘员。当乘员后倾时,取决于乘员与座椅靠背4之间的摩擦,作用来使乘员在座椅中向前滑动的分力增大了。由于后倾角度,作用于乘员的上部身体的重力作用来在骨盆上产生一力矩以将其转至不希望的后倾角。骨盆的后倾角是不希望的,因为其在腰椎之间的椎间盘上产生了不均匀的压力。力的增大可能促使乘员的骨盆向前移动并转动。乘员的骨盆相对于座椅底座5由于座椅后倾的位置由标记B’来表示,并且座椅底座5与乘员的骨盆之间的相对运动由标记D2来表示。
乘员背部与骨盆的相对运动可导致乘员的不舒适和不良的姿势。因此,存在对一种可后倾座椅的需求,其消除或者减小了这种相对运动。图1C图解了坐在后倾式座椅6里的乘员,其中维持乘员的上部躯干与座椅靠背4的顶部之间的距离A。此外,当座椅靠背20后倾时保持乘员的骨盆相对于座椅底座5的位置。因此,当座椅处于直立位置和后倾位置时,在图1C的座椅中,通过保持座椅底座5与座椅靠背4之间的相同角度来避免相对运动D1和D2。但是,乘员的脚现在被抬高了。这个位置可能不是最佳的,特别是如果座椅处于车辆中并且脚例如处于方向盘附近。因此,存在减小座椅的乘员与座椅之间的相对运动并使乘员的脚保持在低位的需求。
图2A和2B图解了根据本文所提供的一些示例性实施例的处于非后倾位置中的可后倾座椅1的示意图。座椅1包括基部10,座椅靠背20经由主枢轴60可枢转地安装至基部10。座椅靠背20适于支承坐在座椅1里的乘员的背部。在例如汽车座椅的情况中,座椅靠背的后倾角度θ在非后倾位置中也一定程度上超过竖直面N,如图2B中所示。为了抵消不希望的力矩,如相对于图1B中所描绘的,座椅靠背20配有腰部支撑21,其有助于产生引起期望的前部骨盆倾斜(anteriorpelvistilt)的力矩。
根据一些示例性实施例,主枢轴60的位置可在旋转单元(例如,由乘员和旋转座椅元件构成)的重心下面和后面,以使所述单元的平衡点出现在后倾范围的中间附近。这允许启动或者维持后倾角度所需的力最小化。应当理解,当所述单元主要因乘员的头部和四肢的运动而后倾时,旋转单元的中心定位将改变其相对于单元元件的位置。
枢轴相对于旋转单元的高度应该能使得出现旋转单元的提升。这种提升可最小化由于倾斜造成的乘员头部的下降。枢轴60将旋转单元固定到座椅基部或者支架上,因此应该被定位在没有干扰车辆的其他方面的情况下安装的支架上。
应当理解,主枢轴的安置可取决于乘员的大小。作为一个示例,对于处于诸如SUV的比较高座位的车辆中百分之95的男性乘员,主枢轴60可大致被定位在离开乘员臀部大约19cm且足跟与地板的接触点的竖直上方314cm处。
座椅靠背20经由第一铰链构件41可枢转地连接至座椅底座30。座椅底座30分成两个部分,座椅底部31和座椅前部32。座椅底部31用来支承乘员的坐骨结节(ischialtuberosities),也被称为坐骨,并且座椅前部32用来支承乘员的大腿。在乘员较高的情况中,座椅前部可能仅支承他/她的大腿上部。座椅底部31与座椅前部32经由第二铰链构件42可枢转地连接。
第一铰链构件和/或第二铰链构件可以是由弹性材料制成的。弹性材料允许由铰链构件互连的元件相对于彼此转动。可选地,铰链构件由可相对于彼此转动的固体构件制成。
可选地,整个座椅元件(例如,座椅靠背、座椅底部和座椅前部)可以是由弹性材料制成的。在这种情况中,铰链构件仅是由从一个座椅元件至另一个座椅元件的过渡件构成。
可选地,一些座椅元件,例如,座椅靠背和座椅底部,可被制成为由复合材料构成的单件形式,其构造为使得其是大致刚性的,但是在座椅靠背与座椅底部之间的铰链区域内是弹性的,并且铰链构件自身可以是由刚性的可枢转材料制成的并且被连接到附连于座椅底部的在座椅底部/座椅靠背的弹性区域前面的那部分的刚性构件上并且连接到在弹性区域后面附连于座椅靠背的另一刚性构件上。因此,所述刚性铰链元件保证了座椅底部/座椅靠背的形状变换的精确控制。
所述弹性材料可以是结构弹性复合材料。例如,所述弹性材料可以是碳纤维复合材料。碳纤维复合材料坚固且重量轻。
座椅底部的长度L1被调整以使第二铰链构件42位于乘员的腿与臀部之间的自然褶皱附近。座椅前部的长度L2被调整以在不妨碍乘员弯曲他/她的膝盖的情况下为乘员大腿的更大长度部分提供支撑。
第一角度α描绘了座椅靠背20与座椅底部31之间的角度。第二角度β描绘了座椅底部31与座椅前部32之间的角度。为了使乘员在非后倾位置中获得正确的就座位置并且感觉到良好的舒适性,第一角度α应当为90-100度,并且第二角度β应当为180-190度。非后倾位置是为活动乘员设计的具有几乎直立的座椅靠背的位置。在车辆中,非后倾位置典型地是用于驾驶车辆或者处于任何其他活动方式的位置。
当座椅处于非后倾位置时,座椅底部31和座椅前部32可置靠在基部10上。座椅底部31和座椅前部32经由各自的连杆臂51、52被联接到座椅基部10上。座椅底部连杆臂51将座椅底部31连接到基部10,并且座椅前部连杆臂52将座椅前部连接到基部。连杆臂51、52是刚性的。座椅底部连杆臂51在第一枢点61处被可枢转地连接至座椅底部31并且经由第二枢点62被可枢转地连接至座椅基部10。座椅前部连杆臂52在第三枢点63处被可枢转地连接至座椅前部32并且经由第四枢点64被可枢转地连接至座椅基部。在图2的示例性实施例中,第四枢点64和主枢点60被合并成单个枢点。
连杆臂的用途是当座椅靠背20围绕主枢轴60枢转时分别控制座椅底部和座椅前部的运动。当座椅靠背20后倾时,其最下面的部分对着座椅前部32沿向左方向(在图2A中所示的视图中)且稍向上的方挤压座椅底部31。响应于所述挤压力,座椅底部31和座椅前部32将沿向左且稍向上的方向移动,但是相应的连杆臂51、52将所述运动约束为预定的希望路径。将结合图3A到4B来更详细地论述这。
在图2A的示例中,连杆臂51、52是直的,但是其可以采用任何形状,例如,弯曲的或者角状的,只要其不与其他座椅元件相互干扰,并且只要端点(例如枢点61、62、63、64)按规定定位。弯曲的或者角状的连杆臂可能便于乘员的进入和退出。
图2C显示了与图2A和2B相同实施例的可后倾座椅1处于完全后倾位置中的示意图。完全后倾位置典型地适于休息。此时,座椅靠背20已经围绕主枢轴60枢转以朝向水平面后倾,增大了后倾角度θ。在完全后倾位置中,后倾角度θ典型地采用60-70度的值。当主枢轴60在非后倾位置中处于座椅靠背20的最下面部分的上方时,为增大后倾角度θ的座椅靠背20枢转导致座椅靠背20的最下面部分相对于基部被提升。响应于由枢转的座椅靠背20所施加的力,座椅底部31和座椅前部32已经到达其完全后倾位置。这些位置由连杆臂51、52来预先限定和控制。在完全后倾位置中,座椅靠背20与座椅底部31之间的第一角度α优选在120-130度的范围内,并且第二角度β优选在202-212度的范围内。如通过对比图2B与图2C可以看到的,第一角度α和第二角度β两者在图2C的后倾位置中都比在图2B的非后倾位置中更大。这是因为当座椅靠背20被后倾时连杆臂51、52促使座椅底部31和座椅前部32以规定比例相对于座椅靠背20反转。座椅前部32被控制来以比座椅底部31更高的比例反转,这是为什么第二角度β也增大了。
可后倾座椅1的后倾可被视为将座椅元件和乘员作为一个单元转动,但是其中允许坐骨在一定程度上朝向水平面放松且允许大腿在更大程度上朝向水平面放松。将座椅元件和乘员作为一个单元转动使得在整个后倾期间保持了腰部支撑相对于乘员背部的期望位置。此外,保持了在非后倾位置中所获得的期望的骨盆定向。
如果座椅不允许坐骨和大腿的放松,则当乘员的大腿被引向水平面上方更远的一角度时后倾位置将感觉到不可接受的别扭。然而,在维持骨盆的优选定向时应当放松。这是将座椅底座30分成座椅底部31和座椅前部32的原因。可仅允许坐骨稍微放松以便维持期望的骨盆定向,但必须允许大腿放松至更高程度以为了使乘员感受舒适的完全后倾位置。这通过由各自的连杆臂51、52独立地控制座椅底部31和座椅前部32实现。
如果座椅1被设置在车辆中,则允许座椅底部31具有比座椅前部32更低的放松程度的进一步原因是获得了防下滑效果。在车辆座椅的上下文背景中,术语“下滑(submarining)”是指在例如正面碰撞的突然减速的情况中乘员在座椅安全带下滑动。在座椅安全带位于乘员的顶部上而不是位于乘员前面的后倾位置中,下滑是更可能的。如此处所使用的,术语“防下滑”是指防止下滑。座椅底部31更低的放松程度是指座椅底部31比座椅前部32更竖直地定向。由于在车辆突然减速期间更有效地阻止乘员的坐骨向前滑动,因此座椅底部31的更竖直地定向有利地促使防下滑。为了进一步增加安全性,座椅优选具有至少一条肩部带,其对于所有的后倾角度θ保持在正确位置中。肩部带包含在座椅靠背20内部并且传送约束载荷通过基部10并进入车辆地板结构中。因此,肩部带与乘员作为一个单元转动并且在所有后倾角度处保持其相对于乘员的定位。为了使肩部带在碰撞的情况中提供其将乘员约束在座椅处的用途,相对于乘员的正确定位是必要的。传统的肩部带典型地被拴系到上部车身结构上并且如果座椅靠背被极大地后倾则不会保持其相对于乘员的位置。
可后倾座椅1可被设置成以非后倾位置到完全后倾位置之间的任何后倾角度θ后倾。如图2A中所示,控制单元70设置所述后倾角度θ。在图2C的示例中,控制单元70可起到用于相对于基部10保持座椅靠背20的后倾角度的制动器的作用。为了改变后倾角度,乘员可以松开制动器并且利用脚、手向后或者向前轻力蹬伸,或者通过肌肉控制增大或者减小他/她的背部至大腿的角度来开始转动座椅元件。在到达期望的后倾位置时,乘员可以重新接合制动器。
如果座椅1被设置在车辆中,则倘若发生碰撞,制动器被自动地控制来允许座椅返回其竖直位置。这是有益的,因为在竖直位置相对于后倾位置极大地降低了下滑的风险。由于座椅返回其更稳定的竖直位置的固有趋势,从完全后倾位置返回非后倾位置所需的时间估计小于一秒。根据一些示例性实施例,制动器控制被设计为使得在从后倾位置转动至非后倾位置期间耗散掉动能来协助减小乘员经受的碰撞振动。例如,在正面碰撞的事件中,利用在减速期间从后倾位置至竖直位置可获得的距离有助于在更大距离上吸收乘员内脏的动能,从而降低了在减速期间作用于其上的力。响应于在碰撞之前和碰撞期间由各个传感器所提供的有关数据来主动地控制所述制动器。
可选地,控制单元70可以是机械地影响座椅靠背20的位置的杠杆。可选地,控制单元70可以是例如经由电动机电力地控制座椅靠背20的位置的开关或者一对按钮。
对于所有可能的后倾角度θ,座椅底部31和座椅前部32相对于座椅靠背20被定位为使得乘员获得舒适且符合人体工程学的正确位置。
从座椅前部32的梢部至第一铰链构件41的座椅底座的示例性尺寸可为46厘米。座椅底部连杆臂51的示例性长度可以是30厘米。座椅前部连杆臂52的示例性长度可以是27厘米。座椅靠背20的示例性宽度可以是48厘米。座椅底部31的长度的示例性范围为15-25厘米,或者更具体地,为19-21厘米。座椅前部的长度的示例性范围为24-32厘米,或者更具体地,为28-30厘米。
应当理解,根据一些示例性实施例,连杆臂可包含在扶手内。图2D提供了其中座椅底部连杆臂51包含在扶手51A内的可后倾座椅的示例。
图3A和3B解释了座椅底部31的运动学分析。图3A显示了可后倾座椅1的示例性实施例,然而为了清晰省略了座椅前部和座椅前部连杆臂。在一端处,座椅底部31经由第一铰链构件41连接至座椅靠背20的最低部分。在座椅底部31另一端处,在第一枢点61处,座椅底部31经由座椅底部连杆臂51连接至设置在固定基部10上的第二枢点62。座椅底部连杆臂51是刚性的和固定长度的,并且第二枢点62是固定的。因此,座椅底部连杆臂51约束固定地设置在座椅底部31前端处的第一枢点61使其沿着以第二枢点62为中心的第一圆81移动,该第一圆81的半径等于第一枢点61与第二枢点62之间距离。在该示例中,连杆臂51是直的并且从第一枢点61延伸至第二枢点62。因此,第一圆81的半径也等于座椅底部连杆臂51的长度。
通过座椅底部31经由第一铰链构件41可枢转地连接至座椅靠背20的事实来进一步约束第一枢点61并因此约束座椅底部31的前端的移动。该连接约束第一枢点61沿着以第一铰链构件41为中心的第二圆82移动,该第二圆82的半径等于第一铰链构件41与第一枢点61之间的距离。因此,由第一连杆臂51设置的约束与由座椅底部31与座椅靠背20的连接设置的约束相结合所确定的第一枢点61在空间中所只能处于的位置是在第一圆81与第二圆82的相交点处。也就是说,对于座椅靠背20的给定位置,第一枢点61仅存在一个可能位置。
根据一些示例性实施例,第一铰链构件41可定位在座椅靠背和座椅底部的相交点处和乘员臀部的后部。第一铰链构件41的位置被设置为使得由于当部件相对于彼此转动时所引起的座椅表面中的不连续性而在舒适就座表面中引起的任何变形不会与乘员接触。将第一铰链构件41的高度设置在舒适表面附近以使得座椅靠背与座椅底座之间产生的任何间隙最小。该高度还被设置为使得上部连杆51按期望方式控制座椅底座相对于座椅靠背的定向。具体地说,上部连杆臂51经由半径等于上部连杆臂的以枢轴62为中心的圆(例如,圆81)与半径等于从枢轴61至铰链41的距离的以铰链41为中心的圆(例如,圆82)的相交点来控制座椅底座。应当理解,当座椅靠背转动时后一圆随铰链41移动。
应当理解,第一铰链构件41的位置将取决于乘员的大小。作为一示例,对于诸如SUV的较高座位的车辆中百分之95的男性乘员,第一铰链构件41可以设置在枢轴60前面8.5厘米和下方9厘米处。
根据一些示例性实施例,枢轴62可被定位在高处外侧位置处以便在后倾期间其不会与座椅靠背冲突。此外,枢轴62的位置被设置为使得上部连杆臂51经由半径等于上部连杆臂51的以枢轴62为中心的圆(例如,圆81)与半径等于从枢轴61至铰链41的距离的以铰链41为中心的圆(例如,圆82)的相交点来按期望方式控制座椅底座相对于座椅靠背的定向。
应当理解,枢轴62的安置可取决于乘员的大小。作为一示例,对于诸如SUV的比较高座位的车辆中百分之95的男性乘员,枢轴62可以被定位在枢轴60后面2厘米和上方8厘米处。
根据一些示例性实施例,枢轴61可以不妨碍乘员进出或者其他封装约束的方式被定位在座椅的前边缘处。枢轴61的位置还被设置为使得其能使上部连杆臂51具有功能性形状。此外,该位置被设置为使得上部连杆臂51经由半径等于上部连杆臂51的以枢轴62为中心的圆(例如,圆81)与半径等于从枢轴61至铰链41的距离的以铰链41为中心的圆(例如,圆82)的相交点来按期望方式控制座椅底座相对于座椅靠背的定向。
应当理解,枢轴61的放置可取决于乘员的大小。作为一示例,对于诸如SUV的比较高座位的车辆中百分之95的男性乘员,枢轴61可以被定位在枢轴60前方26厘米和下方6.5厘米处。
图3B显示了当座椅靠背20被后倾(例如,被围绕主枢点60枢转)时座椅底部31的运动学分析。座椅靠背20围绕主枢点60的枢转促使被固定到座椅靠背20的最下面部分的第一铰链构件41运动。更具体地说,第一铰链构件41围绕主枢点60枢转。
如上所述,第一枢点61被约束以沿以第一铰链构件41为中心的第二圆82移动。第二圆82跟随第一铰链构件41的运动,即,其连同座椅靠背20一起围绕主枢点60转动,如虚线的第二圆82’所示。座椅底部连杆臂51至基部10的连接没有受座椅靠背20后倾的影响,并且因此第一圆81保持不变。在座椅靠背20’的后倾位置中,第一枢点61的位置仅可能处于第一圆81与虚线的第二圆82’的交叉点处。
图4A和4B解释了座椅前部32的运动学分析。图4A显示了可后倾座椅1的示例性实施例,然而为了清晰省略了座椅底部连杆臂。座椅前部32经由第二铰链构件42可枢转地连接至座椅底部31。座椅前部32还经由座椅前部连杆臂52连接至固定基部10。座椅前部连杆臂52在固定地设置在座椅前部32上的第三枢点63处可枢转地连接至座椅前部32。座椅前部连杆臂52的另一端可枢转地连接至设置在基部10上的第四枢点64。在该示例中,第四枢点64与座椅靠背20可围绕枢转的主枢点60是相同的。
座椅前部连杆臂52是刚性的和固定长度的,并且第四枢点64是固定的。因此,座椅前部连杆臂52约束被固定至座椅前部32的第三枢点63沿第三圆83移动,该第三圆83以第四枢点64为中心并且半径等于第三枢点63与第四枢点64之间的距离。在该示例中,连杆臂52是直的并且从第三枢点63延伸至第四枢点64。第三圆83的半径因此也等于座椅前部连杆臂52的长度。
通过座椅前部32经由第二铰链构件42可枢转地连接至座椅底部31的事实来进一步限制第三枢点63的运动并因此限制座椅前部32的运动。该连接约束第三枢点63以沿第四圆84移动,该第四圆84以第二铰链构件42为中心并且半径等于第二铰链构件42与第三枢点63之间的距离。由于由第二连杆臂52设置的约束与由座椅底部31至座椅靠背20的连接所设置的约束相结合,因此,第三枢点63在空间中可能的位置仅处于第三圆83与第四圆84的相交点处。也就是说,对于座椅底部31的给定位置,仅存在一个用于第三枢点63的可能位置,并且因此座椅前部32的仅一个可能位置。当对于座椅靠背20的给定位置座椅底部31上的第一枢点61仅存在一个可能位置时,其跟随座椅靠背20的给定位置,仅存在一个用于第三枢点63的可能位置并且因此一个用于座椅前部32的可能位置。
根据一些示例性实施例,枢轴63可被定位为使得枢轴63和60处产生的力容易管理,即,在不干扰其他部分和功能的情况下尽可能远离铰链42。此外,枢轴63的位置可设置为使得下部连杆臂52具有功能性形状。此外,枢轴63的位置可设置为使得下部连杆臂52经由半径等于枢轴60与枢轴63之间距离的以枢轴60为中心的圆(例如,圆83)与半径等于铰链42与枢轴63之间距离的以铰链42为中心的圆(例如,圆84)的相交点按期望方式控制座椅前部相对于座椅底部的定向。应当理解,当座椅被后倾时该后面的圆随铰链42移动。
根据一些示例性实施例,枢轴63的位置可取决于乘员的大小。作为一示例,对于诸如SUV的比较高座位的车辆中百分之95的男性乘员,枢轴63可以被定位在枢轴60前方27厘米和下方9.7厘米处。
根据一些示例性实施例,铰链42可以被定位在乘员的大腿与臀部之间的自然褶皱(crease)附近。此外,铰链42的位置可以被设置在座椅的舒适表面附近以当座椅前部32相对于座椅底部转动时使形成于表面处的间隙最小,并且舒适表面的外侧和任何风格表面的内侧被设计成覆盖座椅机构。此外,铰链42的位置还可设置为使得下部连杆臂52经由半径等于枢轴60与枢轴63之间距离的以枢轴60为中心的圆(例如,圆83)与半径等于铰链42与枢轴63之间距离的以铰链42为中心的圆(例如,圆84)的相交点按期望方式控制座椅前部相对于座椅底部的定向。
根据一些示例性实施例,铰链42的位置可取决于乘员的大小。作为一示例,对于诸如SUV的比较高座位的车辆中百分之95的男性乘员,铰链42可以被定位在枢轴60前方27厘米和下方10厘米处。
图4B显示了当座椅靠背20被后倾(例如,围绕主枢点60枢转)时座椅前部的运动学分析。座椅靠背20围绕主枢点60的枢转促使座椅底部31按以上结合图3A和3B所述的特定方式移动。当座椅前部32经由第二铰链构件42可枢转地连接至座椅底部31时,其间接地受座椅靠背20的枢转的影响。如上所述,座椅前部32上的第三枢点63被约束以沿以第二铰链构件42为中心的第四圆84的圆周移动。第二铰链构件42被固定到座椅底部31上,并且当座椅底部移动时,第二铰链构件42随着移动。第四圆84跟随第二铰链构件42移动,如虚线的第四圆84'所示。座椅前部连杆臂52被连接至固定基部10,并且因此第三圆83不受座椅靠背20后倾的影响。在座椅靠背20’的后倾位置中,第三枢点63的可能位置仅处于第三圆83与虚线的第四圆84’的相交点处。
为了例证说明目的,已经给出了本文中所提供的示例性实施例的说明。所述说明不意在详尽的或者将示例性实施例限制于所公开的精确形式,并且考虑到上述教导,改进和变化是可能的或者可以从对所提供的实施例的各个替代方案的实践中获得。精选和描述了本文所论述的示例以便解释各个示例性实施例的原理和性能,并且其实际应用能够使本领域的技术人员按不同方式并且以适于特定使用预期的各种改进来应用示例性实施例。本文所描述的实施例的特征可以按方法、装置、模块、***和计算机程序产品的全部可能组合进行组合。应当意识到,本文所提供的示例性实施例可以按相互的任何组合来实践。
应当注意到,词汇“包括”不一定排除除了所列出的那些之外存在其他元件和步骤,并且在元件之前的词汇“一”或者“一个”不排除存在多个所述元件。权利要求中所提到的附图标记将不被视为限制由权利要求所保护的事件的范围—其作用仅是使得权利要求更容易理解。
在附图和说明书中,已经公开了示例性实施例。然而,可以对所述实施例进行许多变更和改进。因此,虽然应用了专用名词,但是其仅被用于限制目的的普通和叙述性意义,实施例的范围通过以下的权利要求来限定。
Claims (15)
1.一种可后倾座椅(1),包括:
基部(10);
座椅靠背(20);
包括座椅底部(31)和座椅前部(32)的座椅底座(30),其中,所述座椅底部(31)通过第一铰链构件(41)可枢转地连接至所述座椅靠背(20),并且所述座椅底部(31)通过第二铰链构件(42)进一步可枢转地连接至所述座椅前部(32);
可附连在所述座椅底部(31)与所述基部(10)之间的座椅底部连杆臂(51);以及
可附连在所述座椅前部(32)与所述基部(10)之间的座椅前部连杆臂(52),其中,所述座椅底部连杆臂(51)和所述座椅前部连杆臂(52)响应于所述座椅靠背(20)的枢转来分别独立地控制所述座椅底部(31)和座椅前部(32)的枢转。
2.根据权利要求1所述的可后倾座椅(1),其中,所述座椅靠背(20)围绕设置在所述基部(10)处的主枢点(60)枢转。
3.根据权利要求1或2所述的可后倾座椅(1),其中,所述座椅底部连杆臂(51)在第一枢点(61)处可枢转地连接至所述座椅底部并在第二枢点(62)处可枢转地连接至所述基部(10),并且所述座椅前部连杆臂(52)在第三枢点(63)处可枢转地连接至所述座椅前部并在第四枢点(64)处可枢转地连接至所述基部(10)。
4.根据权利要求3所述的可后倾座椅(3),其中,所述第四枢点(64)定位在所述主枢点(60)处。
5.根据前述权利要求中任一项所述的可后倾座椅(1),其中,所述座椅底部的长度(L)在15-25厘米的范围内,更具体地说,在19-21厘米的范围内。
6.根据前述权利要求中任一项所述的可后倾座椅(1),其中,所述座椅前部的长度(L)在24-32厘米的范围内,更具体地说,在28-30厘米的范围内。
7.根据前述权利要求中任一项所述的可后倾座椅(1),其中,所述座椅靠背(20)与所述座椅底部(31)之间的第一角度(α)随着所述座椅靠背(20)的后倾而增大。
8.根据前述权利要求中任一项所述的可后倾座椅(1),其中,所述座椅底部(31)与所述座椅前部(32)之间的第二角度(β)随着所述座椅靠背(10)的后倾而增大。
9.根据前述权利要求中任一项所述的可后倾座椅(1),其中,控制单元(70)机械地或者电力地控制所述座椅靠背(20)的后倾角度θ。
10.根据前述权利要求中任一项所述的可后倾座椅(1),其中,第一铰链构件(41)和/或第二铰链构件(42)是由弹性材料制成的。
11.根据权利要求9所述的可后倾座椅(1),其中,所述弹性材料是结构弹性复合材料。
12.根据权利要求9或10所述的可后倾座椅(1),其中,所述弹性材料是碳纤维复合材料。
13.根据前述权利要求中任一项所述的可后倾座椅(1),其中,所述座椅底部连杆臂(51)和所述座椅前部连杆臂(52)中的至少一个设置在扶手内。
14.根据前述权利要求中任一项所述的可后倾座椅(1),其中,在所述座椅靠背(20)内包含至少一条肩部带以使所述至少一条肩部带连同所述座椅(1)一起转动以在所述座椅(1)的所有后倾角度θ处相对于乘员保持就位。
15.一种配有根据前述权利要求中任一项的可后倾座椅(1)的交通工具。
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