CN107662524B - 可调节座椅组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可调节的座椅组件。一种座椅组件，其设置为具有座椅底部和邻近该座椅底部安装的座椅靠背。衬垫，其布置在所述座椅底部和所述座椅靠背中的至少一个上并且界定就座表面。该就座表面具有多个区域。控制器与衬垫通信，并且被编程为独立地改变沿就座表面的区域中的每个的硬挺度。

Description

可调节座椅组件
技术领域
各种实施方案涉及可调节座椅组件。
背景技术
背景
在1998年6月2日颁布给李尔公司的第5,758,924号美国专利中说明和描述了可调节座椅组件。
发明内容
概述
根据至少一个实施方案，座椅组件设置为具有座椅底部和邻近座椅底部安装的座椅靠背。衬垫布置在所述座椅底部和所述座椅靠背中的至少一个上并且界定就座表面。就座表面具有多个区域。控制器与衬垫通信，并且被编程为独立地改变沿就座表面的区域中的每个的硬挺度(stiffness)。
根据另一个实施方案，多个传感器可操作地连接到衬垫并与控制器电通信以检测乘员的就座位置。控制器被编程为响应于乘员的就座位置中的感测到的变化而动态地改变衬垫的硬挺度。
根据另一个实施方案，多个区域包括形成在衬垫中的多个泡沫单元 (foamcell)。每个泡沫单元中的硬挺度基于每个泡沫单元中的空气压力独立地改变。
根据另一个实施方案，座椅组件包括具有多个盘状物单元(pan cell) 的刚性盘状物。这些区域中的每个的硬挺度能够当盘状物单元中的每个被致动时独立地改变。
根据另一个实施方案，衬垫在每个区域中的硬挺度基于外部状况而动态地改变。
根据另一个实施方案，外部状况基于目的地信息。
根据另一个实施方案，目的地信息包括行驶距离、行驶时间、道路状况以及外部温度中的至少一个。
根据另一个实施方案，外部状况基于乘员数据。
根据另一个实施方案，乘员数据包括乘员年龄、性别、健康状况、体重以及心理状况中的至少一个。
根据另一个实施方案，衬垫包括至少一个可调节枕垫部分，其中，控制器被编程以动态地调节枕垫部分的位置。
根据至少一个另外的实施方案，提供了一种用于调节座椅组件的方法。表示座椅组件的外部状况的数据被接收。沿座椅衬垫的就座表面的多个区域的硬挺度基于外部状况独立地变化。
根据另一个实施方案，所述方法还包括：
测量来自座椅衬垫的多个泡沫单元中的多个传感器的压力值，以检测乘员的就座位置；以及
响应于感测到的所述乘员的所述就座位置的变化，动态地改变所述座椅衬垫的硬挺度。
根据另一个实施方案，所述外部状况基于目的地信息。
根据另一个实施方案，所述目的地信息包括行驶距离、行驶时间、道路状况以及外部温度中的至少一个。
根据另一个实施方案，所述外部状况基于乘员数据。
根据另一个实施方案，所述乘员数据包括乘员年龄、性别、健康状况、体重以及心理状况中的至少一个。
根据至少一个其它实施方案，座椅组件设置为具有座椅底部和邻近座椅底部安装的座椅靠背。衬垫布置在座椅底部和座椅靠背中的至少一个上以界定就座表面。就座表面具有多个区域。控制器与衬垫通信，并且被编程为独立地改变沿就座表面的每个区域中的舒适状况。
根据另一个实施方案，舒适状况包括衬垫硬挺度，其中，控制器被编程为独立地改变沿就座表面的区域中的每个的衬垫硬挺度。
根据另一个实施方案，舒适状况包括表面温度，其中，控制器被编程为独立地改变沿就座表面的区域的表面温度。
根据另一个实施方案，区域中的每个中的舒适状况基于外部状况动态地改变。
附图说明
图1是根据实施方案的交通工具座椅组件的前透视图，以座椅组件的一部分的截面图示出；
图2是根据实施方案的用于调节交通工具座椅的方法的流程图；
图3是根据实施方案的用于调节交通工具座椅的***和方法的示意图；
图4是根据实施方案的用于交通工具座椅***的界面和显示图像；
图5是用于图1的交通工具座椅***的另一个界面和显示图像；
图6是用于图1的交通工具座椅***的另一个界面和显示图像；
图7是用于图1的交通工具座椅***的另一个界面和显示图像；
图8是用于图1的交通工具座椅***的另一个界面和显示图像；
图9是用于图1的交通工具座椅***的另一个界面和显示图像；
图10是用于图1的交通工具座椅***的另一个界面和显示图像；以及
图11是用于图1的交通工具座椅***的另一个界面和显示图像。
具体实施方式
根据要求，在本文中公开了本发明的详细实施例；然而应理解的是，所公开的实施例仅仅是本发明的示例，本发明能够以各种形式和可替代的形式来实施。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文中所公开的特定的结构细节和功能细节不应被解释为限制性的，而是仅仅作为用于教导本领域中的技术人员以各种方式采用本发明的代表性基础。
图1图示了交通工具座椅组件10，其中覆盖物被去除。座椅***可在用于交通工具的原始设备中或在售后产品中使用。可适用的市场包括汽车、公共交通、航空等等，以及非交通工具座椅，比如办公室座椅、家庭座椅、商业座椅和公共场所座椅。座椅组件10包括座椅底部12，其适合于被安装成在交通工具的前后方向和上下方向上可调节地平移。
座椅组件10包括座椅靠背14，该座椅靠背14枢转地连接到座椅底部 12以相对于座椅底部12大致直立地延伸，以用于相对于座椅底部12的枢转调节。头部约束装置(未示出)被安装成用于可调节地平移到座椅靠背 14。
座椅底部12和座椅靠背14包括形成座椅组件的就座表面18的智能泡沫衬垫16。智能泡沫衬垫16调节沿就座表面18的不同区域处的泡沫硬挺度。泡沫衬垫16可以具有预设的泡沫硬挺度。但是，泡沫衬垫16的硬挺度沿就座表面18是可改变的，使得硬挺度可以基于许多参数来增加或减小，以便即使在参数变化时也能随着时间推移维持乘员的舒适性、姿势以及状态良好(wellness)。装饰材料24沿至少就座表面覆盖泡沫衬垫16。装饰材料24可以是包括织物或皮革的任何合适的装饰罩类型。
泡沫衬垫16包括多个泡沫单元22。泡沫单元22中的每个都是可控制的，以具有可改变的硬挺度。泡沫单元22可以被界定为任何合适的尺寸。泡沫单元22可以沿就座表面18形成网格或指定图案，以控制特定区域中的泡沫硬挺度。
可以通过改变对泡沫单元22中的每个的空气供应来改变每个泡沫单元22的硬挺度。至少一个压缩机26向座椅组件10提供空气源，并且与泡沫单元22流体连通。多个阀28接收被压缩的空气，并且通过控制器20 来控制，以将被压缩的空气调控到座椅组件10中或调控出座椅组件10。多个阀28允许独立控制每个泡沫单元22中的硬挺度。例如，座椅组件可以包括用于每个单元22的一个阀。
泡沫单元22可以各自具有不同的尺寸并且可以接收不同量的空气压力。泡沫衬垫16可以是泡沫材料的组合，在该处空气密度可以被控制以允许基于给定和已知边界条件的最高舒适性值。
空气压缩机26可以被直接集成在座椅组件10中。空气压缩机26可以与传感器40电通信，使得压缩机26基于来自传感器40的信号被控制。空气压缩机26也可以集成在交通工具的空调***中，从而允许调节泡沫单元22内的空气温度和空气压力，这对空气密度和座椅硬挺度以及表面温度有影响。
阀28可以容纳在座椅靠背14中或座椅底部12下方。压缩机26可以设置在座椅靠背14、座椅底部12中，或隐藏在交通工具主体内。控制器 20可以设置在座椅底部12下方的模块中，并且可以是还控制交通工具中的其他功能的多功能控制器。
在另一个实施方案中，如图1所示，泡沫衬垫16的硬挺度可以通过具有刚性盘状物42机械地改变，该刚性盘状物42具有多个单独可控的盘状物单元44。当盘状物单元44中的每个向衬垫16施加变化的接触力时，刚性盘状物42可以改变该硬挺度。刚性盘状物可以设置在衬垫16下方。泡沫衬垫16定位在盘状物单元44上方，并且将把推荐的接触压力传递给乘员。对乘员的接触压力可以由传感器控制。刚性盘状物42可以由金属片材或其它合适的材料形成。可以利用控制器20和诸如压缩机26和气动致动器的致动器或任何其它合适的致动器来控制盘状物单元44。
刚性盘状物42可以单独使用或与泡沫单元22组合，其中硬挺度可以独立于刚性盘状物42仅通过泡沫单元22来调节、仅通过刚性盘状物42 来调节、或通过泡沫单元22和刚性盘状物42的组合来调节。泡沫单元22 可以沿由智能***控制的盘状物42调节其位置，以获得沿座椅表面的优化的泡沫硬挺度分布。
座椅底部12和座椅靠背14还包括可调节的支撑结构。在一个实施方案中，座椅底部12包括可调节的侧枕垫30和可调节的前枕垫32。座椅底部12上的侧枕垫30可以相对于中部衬垫36在横向方向X以及直立方向Z 上进行调节，以便为就座的乘员提供变化的支撑。前枕垫32可以在直立方向Z和前后方向上Y移动。座椅靠背14上的侧枕垫34可以在横向方向 X和前后方向Y上调节。设置在座椅内的机构允许调节座椅支撑结构30、 32、34。例如，支架可以安装到诸如侧枕垫30的支撑结构，并且支架可以附接到座椅框架38，以平移枕垫。
在另一个实施方案中，可调节的支撑结构30、32、34可以由泡沫和橡胶的组合形成。橡胶是弹性的，并且当泡沫充满空气时将弹性膨胀。当空气从泡沫中排空时，橡胶将回弹，并且可调节的支撑结构30、32、34 将返回到其原始形状和位置。
座椅舒适性的传统定义基于就座表面上的即时压力水平。但是，这种传统的舒适性定义没有准确到能够给出关于座椅对于乘员的舒适性质量水平的明确结论。
人体由具有不同材料特性的不同身体部位组成，每个身体部位具有不同的硬挺度和与座椅组件的不同的相互作用。男性或女性乘员或年轻或老年乘员由于性别或年龄导致的身体部位的差异将具有与座椅结构的不同的相互作用。长时间旅行也可能改变身体与座椅的相互作用的方式。座椅结构在最初数分钟或数小时内可能感觉良好，但行驶较长时间后将变得不舒服，甚至可能对乘员的生物机械结构造成一定的损害。
在长途旅行过程中，乘员的血压或血流量可能受到影响，导致一些身体部位的血流量受限和压痛(tenderness)。因此，乘员往往会不时调节他们的位置。在传统的座椅中，座椅泡沫的硬挺度在行进时间段期间将保持大致恒定，但身体肌肉将不会保持大致恒定，因为肌肉纤维变得更弱并且疲劳，且存在于身体肌肉与座椅之间的平衡将变得不稳定。当这种情况发生时，乘员将开始感到不舒服，并且可能需要拉伸或移动以允许肌肉纤维放松并改变血流量。具有一种具有带有可***挺度控制(VSC)的衬垫的座椅可以使这种类型的乘员不适感最小化。
图2示出了控制座椅组件10以便即使在长途旅行中也维持乘员的舒适性的方法50。图2中的流程图示出了用于在各种状况下为各种用户确定交通工具座椅组件的各种调节位置的方法50。在框52处，提供定位数据(positioning data)。定位数据可以包括乘员的用于最优舒适性、姿势和/ 或状态良好性的由医生或按摩师进行的专家定位。如果需要，定位数据可以以持续不断的方式在特定地点处使用。定位数据还可以包括关于座椅的恒定数据，比如，就座表面材料是皮革还是织物，以及例如关于悬挂和轮子设置的交通工具信息。定位和专家数据输入提供高水平的专家级舒适性、姿势以及个性化适配。
在框54处，收集乘员数据。乘员数据可以包括基于乘员的或由乘员定义的任何信息。乘员数据可以包括乘员的年龄、体重以及性别。乘员数据还可以包括乘员的身体尺寸。此外，乘员可以提供关于健康问题的数据。乘员的心理状态或身体状况也可以包括在框54处收集的乘员数据中。乘员数据可以基于人体测量学、体压分布(BPD)、传感器数据、致动器的状态(比如，可充注空气囊的压力、阀的状态或类似物)或提供可调节交通工具座椅组件的舒适性、姿势和生物力学优化位置的其它数据。
例如，如图4所示，可以经由输入屏幕或用户界面70来收集乘员数据。图4示出了输入屏幕的示例，在输入屏幕处输入乘员数据，比如，生物计量学数据、个人健康数据、状态良好性数据和活动水平数据。当然，可以在各种输入屏幕中输入任何乘员数据。界面70还与座椅组件10一起提供。界面70可以集成到交通工具中，比如集成到仪器面板显示器中。界面70可以是远程的，比如包括电话、平板电脑以及类似物的个人数字助理(PDA)。界面70可以作为智能手机应用程序被提供，使用者将关于其自身的相关信息或人体特征输入其中。智能手机界面可不需要现场的专门技能或座椅特性。远程界面允许使用者将设置传送到每个交通工具，诸如私人乘用交通工具、航空座椅、租赁汽车以及类似物。界面70可以与控制器20有线或无线通信。数据还可以从设置在交通工具中的界面70输入。界面70可以集成到交通工具中，例如集成到与控制器20进行有线或无线通信的仪表面板显示器中。
在框56处，基于数据的类别，定位数据和乘员被收集在知识库或知识表中以用于设置调节。知识库可以根据专家定位数据和乘员特定数据来编制。
知识库可用于确定预置选项和座椅设置，如框58所示。可以为各种类型的驾驶提供各种设置选项，并且可以由乘员选择。例如，巡航设置 (touring setting)可提供打包的设置(per package settings)和基本的舒适性、姿势和生物力学优化的就座位置的建议。巡航设置还可提供优化的可见度、特征部和控制部的使用以及类似物。性能设置(performance setting) 可针对主动驾驶者来提供，以提供更直立的位置，具有更坚硬的座位。另外，豪华设置(luxury setting)可以更后倾，具有较软的座位。知识库还可以用于在控制器或界面70处由用户设置定制的座椅设置。
在框60处，接收目的地信息。目的地信息可以由诸如驾驶员的乘员例如经由界面70输入，或者可以从导航***接收。目的地信息可以包括目标行驶时间和距离以用于确定旅程将是长距离旅行还是短距离旅行。目的地信息可以包括关于目的地的其他信息，比如天气，例如包括温度和风，以及其他目的地特定信息。
在框62处，也测量交通工具和座椅变量。例如，行驶速度、交通工具海拔高度、外部温度和内部温度通过交通工具上提供的各种传感器来测量。道路质量也可以基于例如来自振动传感器的输入来确定。还可以测量座椅组件10的温度或交通工具的内部温度。
衬垫16可以包括压力传感器40，以检测沿就座表面18的压力分布。可以设想任何压力传感器，例如设置在衬垫的前表面或后表面上的气动压力传感器或接触压力传感器。接触压力传感器可以包括压力感测垫，诸如
Figure GDA0001590203900000081
在框64处，控制器从传感器40接收乘员压力分布。压力分布可以显示在界面70上，比如在图6中。压力值也可以显示为一系列颜色。
基于在框52、54、56、58、60、62以及64中接收和输入的数据，座椅组件10被动态地控制以用于智能座椅舒适性、姿势以及状态良好性，如框66所代表的。动态地控制泡沫的硬挺度，以改变遍布衬垫16的就座表面18的座椅的硬挺度。此外，可以调节座椅枕垫30、32、34以提供适当的支撑并保持舒适性、姿势以及状态良好性。例如，座椅底部12上的侧枕垫30可以在横向方向以及直立方向上进行调节。前枕垫32可以在直立方向和前后方向上移动。座椅靠背14上的侧枕垫34可以在横向方向和前后方向上调节。座椅的温度也可以被控制。
在框66处，可以动态地控制座椅组件10，以将乘员保持在专家就座位置中，或者在驾驶过程中已经登记了适合于任何定制的乘员位置的任何压力分布。可以在知识库中收集和登记定制的或动态控制的座椅设置，以供将来的动态控制使用。
如图3所示，具有座椅智能座椅舒适***的座椅组件10利用可以由乘客输入的输入数据80。输入数据80表示座椅组件10外部的并且可以由乘客输入的状况，例如身体尺寸、身体状况、性别、年龄以及目的地目标。
智能座椅舒适***还利用测量数据84。测量数据84表示座椅组件10 外部的状况，并且可以由交通工具中的传感器来测量。也可以通过泡沫模量(foam modulus)直接测量测量数据84。测量数据84包括行驶速度、泡沫支撑接触压力、座椅温度、轮子空气压力、外部温度和道路振动。智能座椅舒适***也可以测量和使用其它数据。
然后，智能座椅***调节泡沫舒适状况88。舒适状况88可以包括动态地调节泡沫硬挺度、表面温度或泡沫模量。
基于输入数据80和测量数据84，动态调节舒适状况88。例如，一旦乘客坐在座椅组件10中，智能座椅***将立即登记就座位置、体重和沿座椅的表面的接触压力以及环境温度。当交通工具启动时，智能***将记录作用在座椅上的振动，振动传感器被报警并激活，直到驾驶员到达目标目的地。控制器将控制泡沫压力分布以及与乘客的接触表面。智能***将从驾驶员收到关于预期目标目的地、乘客年龄、乘客是否有健康问题的输入和反馈。在一个示例中，如果乘客有健康问题，则调节将被转为安全模式，允许在健康问题的泡沫区域处进行温和修改。在驾驶过程中，智能***仍然能够接收来自乘客的反馈，并实现驾驶过程中可能已经登记的适合于任何驾驶员位置的均匀的压力分布。
图4-11示出了来自调节座椅组件10的界面70的显示图像。例如，图 6图示了示出座椅上的压力分布的交通工具座椅组件10的描绘。该可视化可以帮助乘员利用实时视觉反馈在座椅组件10上定位。
在图8中，基于诸如乘员数据、目的地信息以及交通工具数据的外部状况，座椅组件被自动地和动态地调节以用于舒适性、姿势和生物力学优化定位。对动态舒适选项的选择会测量传感器中的压力，并且显示比如在图9中的实时图。在动态调节过程中，控制器20比较传感器值，并且如果控制器20基于外部状况确定乘员就座位置已经改变或需要调节，则控制器20改变泡沫单元22中的每个中的压力以调节乘员就座位置。
图10-11示出了选择手动调节的一个实施方案，并且允许乘员选择座椅的用于调节的区。例如，乘员可以选择调节座椅组件10中的各个区，例如，胸部区(图10)、腰部区(图11)或沿座椅底部12或座椅靠背14 的任何区。允许乘员可以对多个区进行增量调节，或甚至调节区中每个泡沫单元22中的压力。
尽管上文描述了各种实施方案，但是其并非意指这些实施方案描述了本发明的所有可能的形式。而是，在说明书中使用的词句是描述性的而不是限制的词句，并且应理解，可作出各种变化而不偏离本发明的精神和范围。此外，各种所实施的实施方式的特征可组合以形成本发明的另外的实施方式。

Claims (18)

1.一种座椅组件，包括：
座椅底部；
座椅靠背，其邻近所述座椅底部安装；以及
衬垫，其设置在所述座椅底部和座椅靠背中的至少一个上，并界定就座表面，所述就座表面具有多个区域；以及
控制器，其与所述衬垫通信，并且被编程为独立地改变沿所述就座表面的每个所述区域的硬挺度；
多个传感器，其可操作地连接到所述衬垫并与所述控制器电通信以检测乘员的就座位置，
其中，所述控制器被编程为响应于所述多个传感器感测到的所述乘员的所述就座位置的变化而动态地改变所述衬垫的硬挺度。
2.根据权利要求1所述的座椅组件，其中，所述多个区域包括形成在所述衬垫中的多个泡沫单元，其中，每个所述泡沫单元的硬挺度能够基于每个泡沫单元中的空气压力独立地改变。
3.根据权利要求1所述的座椅组件，还包括具有多个盘状物单元的刚性盘状物，其中，每个所述区域的硬挺度能够在每个所述盘状物单元被致动时独立地改变。
4.根据权利要求1所述的座椅组件，其中，所述衬垫在每个所述区域中的硬挺度基于外部状况而动态地变化。
5.根据权利要求4所述的座椅组件，其中，所述外部状况基于目的地信息。
6.根据权利要求5所述的座椅组件，其中，所述目的地信息包括行驶距离、行驶时间、道路状况以及外部温度中的至少一个。
7.根据权利要求4所述的座椅组件，其中，所述外部状况基于乘员数据。
8.根据权利要求7所述的座椅组件，其中，所述乘员数据包括乘员年龄、性别、健康状况、体重以及心理状况中的至少一个。
9.根据权利要求1所述的座椅组件，其中，所述衬垫包括至少一个可调节枕垫部分，其中，所述控制器被编程以动态地调节所述可调节枕垫部分的位置。
10.一种用于调节座椅组件的方法，包括：
接收表示所述座椅组件的外部状况的数据；以及
基于所述外部状况，通过控制器独立地改变沿座椅衬垫的就座表面的多个区域的硬挺度；
测量来自座椅衬垫的多个泡沫单元中的多个传感器的压力值，以检测乘员的就座位置；以及
响应于感测到的所述乘员的所述就座位置的变化，通过控制器动态地改变所述座椅衬垫的硬挺度。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述外部状况基于目的地信息。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述目的地信息包括行驶距离、行驶时间、道路状况以及外部温度中的至少一个。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述外部状况基于乘员数据。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述乘员数据包括乘员年龄、性别、健康状况、体重以及心理状况中的至少一个。
15.一种座椅组件，包括：
座椅底部；
座椅靠背，其邻近所述座椅底部安装；以及
衬垫，其设置在所述座椅底部和座椅靠背中的至少一个上以界定就座表面，所述就座表面具有多个区域；
多个传感器，其可操作地连接到所述衬垫以检测舒适状况；以及
控制器，其与所述衬垫和所述多个传感器通信，并且被编程为独立地改变沿所述就座表面的每个所述区域中的所述舒适状况，
其中所述控制器被编程为响应于所述多个传感器感测到的所述舒适状况的变化而动态地改变所述衬垫的硬挺度。
16.根据权利要求15所述的座椅组件，其中，所述舒适状况包括衬垫硬挺度，其中，所述控制器被编程为独立地改变沿所述就座表面的每个所述区域的衬垫硬挺度。
17.根据权利要求15所述的座椅组件，其中，所述舒适状况包括表面温度，其中，所述控制器被编程为独立地改变沿所述就座表面的所述区域的所述表面温度。
18.根据权利要求15所述的座椅组件，其中，每个所述区域中的所述舒适状况基于外部状况而动态地变化。
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