连杆椅子装置制造方法

连杆椅子装置制造方法
【专利摘要】（躺椅式）椅子装置，包括：可相对移动的座位构架（11）、（靠背）驱动构架（12）以及轭构架（13），具有分别地在座位构架和驱动构架之间以及在驱动构架和轭构架之间独立地分组的多个中介连杆（16,17,18,19），用于在靠背倾仰时根据靠背倾仰和座位移动之间的相互关系的势能函数运作的座位平移和升起，用于不同乘坐重量之间的共同的或协调的体验。
【专利说明】连杆椅子装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及椅子装置(act ions )，具体地但不排他地涉及用于实现所谓的“虚拟枢轴(VP)”装置的躺椅装置；此装置不受椅子部件物理局限的约束，且与椅子乘员的身体的自然枢轴动作一致或协调。
【背景技术】
[0002]内装有各种各样的用于独立的或相关联的可动性的座位和/或靠背的躺椅装置有许多，但通常在性能、复杂度和成本方面存在不足。 申请人:曾提出为这样的装置处理和解决这些问题的方案，包括W02007/023301，在W02007/023301中座位乘坐的和靠背倾斜的力或负荷是对立的，且在后续设计中利用多重滑动件(multiple slide)，所述滑动件被配置用于协作的相互连杆(co-operative interlink)和优化的运动；难点包括:在不牺牲装置精细程度的前提下的机构的简易性以及减少部件数目以便制造，且以紧凑形式设置。

【发明内容】

[0003]本发明的各方面以各种形式包括…
[0004]一种(躺椅式)椅子装置，包括:
[0005]一个座位构架(11)，
[0006]一个驱动构架(12)，
·[0007]一个轭构架(13)，
[0008]通过多个枢转连杆(16，17，18，19)相互联接，
[0009]用于座位在轭上的浮动可动性，
[0010]具有一个用于当靠背倾仰时座位的平移和/或倾斜的设备，
[0011]该设备在靠背倾仰和座位移动之间的相互关系中的一个势能函数下运作，
[0012]以在不同乘坐重量之间实现共同的或协调的体验。
[0013]一种椅子装置，具有
[0014]一个可移动的座位构架(11)，
[0015]一个驱动构架(12)，用于引起座位构架移动，
[0016]以及一个支承(underpinning)轭构架(13),
[0017]在各构架之间运作的中介(intervening)枢转连杆，
[0018]用于促成枢转摆动和平移滑动结合的动作，
[0019]以及自由浮动的座位构架可动性，
[0020]同时符合与乘员自然身体枢轴相一致的虚拟枢轴几何形状。
[0021]一种椅子装置，具有
[0022]分别地
[0023]在座位构架和驱动构架之间
[0024]以及在驱动构架和轭构架之间[0025]独立分组的连杆。
[0026]一种椅子装置
[0027]具有在各构架之间运作的
[0028]辅助拴结杆或连结杆。
[0029]一种椅子装置
[0030]具有在一端连接到轭构架
[0031]且在另一端连接到座位构架
[0032]的拴结杆，
[0033]具有通过在驱动构架内的槽间隙而运作的多个连接。
[0034]一种椅子装置，
[0035]具有在座位构架和驱动构件之间的一对内侧(inboard)连杆
[0036]以及分别在轭构架和驱动构件之间的和在轭构架和驱动构架之间的外侧(outboard)连杆。
[0037]一种椅子装置，
[0038]具有协作地布置的前部配对连杆和后部配对连杆
[0039]为座位构架施加前后摇动运动。
[0040]椅子装置的特征在于:在座位、靠背和地面或承载器构架的主要元件之间的摆动臂或枢转连杆的互相联接或相互作用用于在元件之间的运动平移、换位或传递。当靠背倾仰以引起座位运动时，为了(虚拟)枢轴与乘员身体的一致或协调而配置了一种特定的互联装置几何形状。一种平衡的或“自权衡(self-weigh)”的装置允许乘员重量、重量转移(weight shift)以及(诸如通过腿到地面的接触)所施加的力以往复的方式匹配。
[0041]一个普遍的难点在于实现有细微差别的或复杂的(可编程的)运动，但却没有伴随的部件或互联元件的复杂度。因此，连杆的数量以及它们个体的和相对的跨度和布置要求仔细地选择预先规定的动作(action)或运动(motion)。连杆配置可被视为模拟程序或接口的“物理表达”，用于将输入动作(诸如靠背倾仰)翻译成输出(诸如座位滑动以及向上升一个坡道斜度)。即使是个体因素的适度变化也可能具有极端的后果，无论对意图中的结果是好是坏。
[0042]连杆可以包括细长的连结杆或支柱(strut)，用于张拉或压缩负荷，或是用于更为精巧的形式或轮廓，诸如具有弯曲的、“弯折式”偏移位移。连杆可以是具有多个端部，且承载有多个枢轴或轴承，且在多连杆阵列或多连杆链内(共同)结合多个部件。因此，例如，具有(诸如蜘蛛形式的)张开的臂的支架盘可以用作中介机构。
[0043]一个特定的(躺椅式)椅子装置包括一个座位构架(11)，一个驱动构架(12)，一个轭(或承载件)构架(13)，通过多个枢转连杆(16，17，18，19)相互联接，用于座位的在轭上的浮动可动性，具有一个用于当靠背倾仰时(适度的)座位平移和/或升起和/或倾斜的设备。这样的连杆可以是独立地分组的，分别在座位构架和驱动构架之间以及在驱动构架和轭构架之间。辅助的“拴结杆”或是约束连结杆可以在元件之间独立地运作，且可以穿过在部件中的或部件之间的间隙开口。
[0044]这样的所谓的“连杆”机构可以部署成组的连杆或连杆的组合，具有固定的相对枢转轴线布置。连杆有助于稳定、调节或“约束(discipline)”该装置。连杆使得元件和移动部件的数量合理化。某些限制可以被视为对“更有条理(tidier)”的装置的惩罚或代价。多个连杆要求更为仔细的组合，以实现协作行为，并且避免障碍。
[0045]虽然可以促成“只有连杆”的机构来满意地工作，但也可在次要的、辅助支撑性的角色上采用作为补充的槽(轨道、凹槽、通路或导轨)和各自的从动件。这是为了通过允许补偿安装(compensatory mounting)和驱动容限(drive tolerance)或松弛度(slackness),在装置自由度方面产生一些灵活性。换句话说，滑动件元件允许了更大的总体集体移动自由度，且允许了更复杂的动作或运动轮廓；具有模糊边界或“粗制(fudge)”。该装置容许元件的运动组合，该运动组合原本会互相冲突甚至阻塞或妨碍运动。利用了多个个体导轨轮廓以及它们的相互协作的相对布置。集体(运动)装置(action)有两方面:
[0046]A.控制主要的椅子元件(如靠背和座位)的相互作用；
[0047]B.控制主要的椅子元件(例如靠背和座位)在空间中的移动；
[0048]该移动装置是相对于一个静止参考坐标系或参考平面,或相对于一个地面坐标系或地面；在基座椅子(pedestal chair)的情形中，通过托底支撑承载件构架来代表该装置，该支撑承载件构架诸如被配置为具有围绕着主杆轴套的枝杈状臂的轭，以安装一个直立的基座底座支柱。对于无扶手椅，由角腿(corner legs)支承的底座构架可以用作托底支撑件，具有一个或多个目的，诸如:
[0049]1.允许在座位乘员的感知中看来座位构架明显地自由“乘坐”或“浮动”。
[0050]2.通过乘员重量的(互相的)反作用或乘员重量的“反复(see-saw)”的平衡抵消，向靠背倾仰施加“保障安全”的阻力。
[0051]3.考虑椅子乘员所感知的身体上半身和下半身的质量分布，实现与自然身体枢轴“一致”或“协调”的平衡枢轴。
[0052]4.在几何形状上，座位枢轴与靠背枢轴相符。
[0053]5.一旦受到靠背倾仰的驱动，就产生适度增加的向前且向上的座位迁移。
[0054]6.保持座位后部到靠背下方接合处不在一起，不夹住乘员，而是保留一致的座位倾仰。
[0055]7.在边界内，提供支撑和“受限的”可动性。
[0056]8.在需要时的“不费力的”(或几乎不费力的)响应移动为乘员赋予了轻松的控制感；但具有对不稳定模式或行为的约束的可靠性。
[0057]9.反作用偏压弹簧可以响应于用户要求放缓移动、或阻尼移动。
[0058]10.适度的复位偏压动作允许自动地复位至未移位的情况，同时允许靠背和座位可动性之间的某一中性(neutral)临时(interim)平衡或是中性稳定。
[0059]期望的特性包括例如如下的因素:
[0060]1.最小数量的主要元件。
[0061]2.“相互包含”的主要元件；也就是说，座位构架跨过(“静态的”)轭构架，但在靠背构架的“包围(embrace ) ”内。
[0062]3.在轭构架和座位构架之间的、具有固定的相对枢轴布置的摆动臂或枢转连杆以稳定或约束可动性；更具体地，在座位构架和轭构架之间的一组外摆动臂；在座位构架和驱动臂或驱动构架之间的一组内摆动臂；
[0063]4.在驱动构架中的一个补充或辅助的槽(凹槽、轨道、导轨或通路)，在轭构架中的一个槽(凹槽、轨道、导轨或通路)，驱动槽和轭槽相互重叠，且被止动臂所承载的一个共同的从动件所横穿。
[0064]5.一个关键的“设计驱动或标准”是“虚拟枢轴”装置，即，座位和靠背组合枢轴与“(有效地结合了上躯干和下躯干的)身体的自然枢轴”在构架的物理局限以外的共同性、一致性和协调性。
[0065]总体上，摆动臂或枢转连杆在对置端部处绕枢转轴线的转动允许在绕正交转动轴线的转动平面内(诸如绕水平枢转轴线的竖直转动平面)的受限的平移移动。这对于单个臂是严格的约束，甚至对于联接到在共同元件上的间隔开的点的多个臂(例如成对的臂)是更严格的约束。因此，连杆装置的可动性或移动自由度是有限的。因此，其用途需要是集中的并且是有目的的。
[0066]“摇动”动作可以组合平移模式和转动模式。移动是与参考坐标系相关联的，指定了一个承载件(carrier)、轭或“地面坐标系”。一个椅子元件(被指定为承载件或轭构架)可被“锁定(lock)”到参考坐标系，以使得椅子能够在静止表面上静止地座落。对于基座椅子，则是轭构架作为基座椅子的支柱安装的基础，扮演了参考坐标系的角色。张开的轭臂的纵向跨度足够支撑座位构架和驱动构架的前末端和后末端。对于椅子的基座式底座，也是如此。对于无扶手椅，承载件或轭可以简单地变成各种形式的底部构架。
[0067]构架的相对布置-也即，一个构件座落在另一个构件内、一个构件座落在另一
个构件外、一个构件座落在另一个构件上或一个构件座落在另一个构件旁边——允许某些改变。VP装置并不是连杆机构的自然的或不可避免的结果；而是一种目的或目标结果，且因此是对部件和/或它们的安装的一种限制。可以根据经验将部件“摆弄(juggle)”在周围(方便地，是通过反复试验CAD建模)，直到达到满意的结果为止。可以采用一个基础公式，诸如数学势能场景。围绕着VP的枢轴转动表明移动的竖直分量和水平分量；也即，座位向上移动或向下移动(一些程度)以及沿着(相对于地面参考坐标系)。
[0068]为了用简化的角色分类来做分析，引入了“反作用(reaction)”构架的概念术语。这样的反作用构架是(被定义为)一个其他构架对抗其或相对于其移位的构架。根据反作用构架是静止/固定的还是自身可移动的，反作用构架自身可被分等级成一种由主要、次要或再次要等组成的层次结构。更具体地，一个“主要”反作用构架在实践中可能是一个静止的地面参考系或基准参考系，如用于基座椅子机构的轭构架。而一个次要反作用构架，同时也是一个其他构架对抗其或相对于其移位的构架，其本身相对于所述主要构架是可移位的。因此，比方说，对于一个相对于轭构架移位的座位构架，则该轭就是主要构架。然而，对于一个相对于驱动构架移位的座位构架，则该驱动构架就是次要构架；这就反映了驱动构架的中介角色。
[0069]关于本发明为椅子装置和主要元件的相对位移的数学分析引入的另一因素是当质量体升起时与重力的影响有关的势能。座位乘员是一个示例质量体，当乘坐座位时受到位移，具体地是升起或升举和/或直线平移。这样的势能考虑和计算可以评估有关主要构架的位移。作为对用于乘员的输入动作和椅子机构的反应行为的贡献性的设计工具，可以得出对装置公式化的表达以及伴随的曲线图用于分析和预测。还可考虑内部(滑动件和/或枢轴)摩擦效应。【专利附图】

【附图说明】
[0070]下文是对本发明的一些支持实施方案的仅通过举例方式的描述，参照了所附的图示性和示意性的附图，在附图中:
[0071]图1A到IEl示出经过一个椅子机构的一系列逐步切去的3D横截面图的四分之三侧视立体图，以逐步地揭示内部部件的更多细节；一系列成对的图示反映了处于靠背直立模式和靠背倾仰模式的椅子；
[0072]更具体地......[0073]图1A和IAl分别示出椅子机构处在靠背直立和倾斜/倾仰位置的外部四分之三侧视立体图。座位构架被示出了最外面和最上面，其中部分显示了一个用于靠背(未示出)安装的插入的驱动构架，以及一个用于基座(未示出)安装的内部轭；
[0074]图1B和IBl分别示出椅子机构处在直立和靠背倾斜/倾仰位置的四分之三侧视立体图。座位构架的侧臂被切去，以显示内部后座位导轨和靠背构架(驱动构架)导轨。在座位构架和轭之间的前摆动臂或枢转连杆也是可见的。
[0075]图1C和ICl分别示出椅子机构处在直立和靠背倾斜/倾仰位置的四分之三侧视立体图。现在在可见侧完全移除了座位构架，完全显示了用于在外侧端部安装靠背的驱动构架，以及经由连杆和导轨与静止的轭互相作用。
[0076]图1D和IDl分别示出椅子机构处在直立和靠背倾斜/倾仰位置的进一步切去的四分之三侧视立体图。(靠背)驱动构件被切去以显示内部(轭)连杆和复位偏压弹簧；
[0077]图1E和IEl分别示出了椅子机构处在直立和靠背倾斜/倾仰位置的几乎完全剥离掉的四分之三侧视立体图。连杆已被略去或是部分切去，以显示(在轭上的)附接点；
[0078]图2A到2E1示出具有连杆端部枢轴的椅子机构处在靠背直立和靠背倾斜/倾仰位置的逐步切去的2D侧视立视图；成`对视图的序列反映了图1A到IEl的3D序列版本的2D或平面侧视图；
[0079]图2A和2A1分别示出具有连杆端部枢轴的组装好的椅子机构处在靠背直立和靠背倾斜/倾仰位置的2D外部侧视立视图；
[0080]图2B和2B1分别示出椅子机构处在靠背直立和靠背倾斜/倾仰位置的部分剥离掉的侧视立视图；
[0081]图2C和2C1分别示出椅子机构处在靠背直立和倾斜/倾仰位置的进一步剥离掉的侧视立视图；
[0082]图2D和2D1分别示出椅子机构处在靠背直立和倾斜/倾仰位置的更完全地剥离掉的侧视立视图；
[0083]图2E到2E1分别示出椅子机构处在靠背直立和倾斜/倾仰位置的完全剥离掉的侧视立视图；
[0084]图3A和3B示出简化的3D象征性的、“切片拓扑(sliced topological)”视图，作为主要装置元件的多个2D重叠层以及它们的互相作用；这是为了简化图1和图2序列的具体细节的杂乱；
[0085]更具体地......[0086]图3A示出座位构架、驱动构架和轭构架的并置的主要元件，反映出相对的尺寸和布置，但不是以严格的或字面上的层次顺序；实际上，各个构架是共同地相互嵌套的，且部分地被其他元件遮蔽；
[0087]图3B示出图3A的元件的分解视图，而虚线代表了它们的相对互连；
[0088]图4A到4C通过相互重叠的主要椅子元件、中介连杆和相互作用，从靠背直立到靠背倾斜/倾仰的顺序2D拓扑图表反映了图3A和3B的示意性方案；
[0089]更具体地......[0090]图4A反映了靠背直立，其中驱动构架水平且座位构架降低的；
[0091]图4B反映了靠背中度倾仰，其中驱动构架向下倾侧，座位略微升起并向前平移；
[0092]图4C反映了靠背完全倾仰，其中驱动构架完全向下和向外摆动，座位完全升起并向前平移；
[0093]图5示出安装 有图1A的椅子装置的原型桌子或办公室椅子和基座的简化的侧视立视图；
[0094]图6到10涉及附录；
[0095]更具体地......[0096]图6示出示例椅子的侧视图，具有主要元件和它们的互连，作为代表性的初始几何形状用于分析；
[0097]图7示出图6的力参数的简化；
[0098]图8示出典型的人体，具有上躯干和下躯干的质心的相对长度和相对位置，以及髋部枢轴位置；
[0099]图9通过图形曲线示出动作装置性能；
[0100]图10示出在具有倾斜座位的椅子中的乘员，乘员在右图中“闲倚”(slouching)而在左图中未“闲倚”，即身体伸展或伸开。
【具体实施方式】
[0101]参见附图，一个椅子机构关于一个纵向的前-后中心线大体对称，因此为了方便参考，每次只参考一侧，而另一侧是对应的图像或是镜像。那就是说，在某些椅子形式中(就长条座椅装置而言，诸如在细长的座位和靠背的对置端部处)可以使用单侧的而不是双侧的动作装置。然而，这里直接考虑的是基座椅子形式。该装置特征在于大约三个主要的元件，即一个座位构架11、一个驱动构架12和一个轭构架13，借助于摆动臂或枢转连杆16、17、18、19和辅助的拴结杆或连结杆以各种方式互联，诸如下文描述的滑动从动件元件。
[0102]轭构架13可以被视为对于静止地平面(未示出)的名义参考“锚点(anchor)”。座位构架11和驱动构架12独立地相对于轭构架13自由移动到某一限度，但受到某些外加的互联装置的约束。座位和靠背的各自的可动性是为了允许一种符合VP方案的几何形状。因此靠背的安装转动可以绕与座位转动的公共VP，以及绕乘员身体的自然枢轴。中介的连杆16、17、18、19的相对布置、行进弧、或是滑动运动为椅子的乘员、使用者或乘坐者确定了椅子座位和靠背相对于支承轭构架13的移动的总体性质和范围。为了分析座位和靠背运动的目的，轭构架13可被视为静止的，但在实践中，轭构架13自身可被安装在办公室椅子形式或书桌椅子形式中的移动基座底座43上。
[0103]座位构架11的上端承载间隔开安装的支托，用于附接叠置的座位衬垫41。座位构架11是倒U型或C型截面，被配置为一个“鞍座(saddle)”，用于跨越一个内部构架组件并呈现悬垂的侧壁，在侧壁中定位有摆动臂或枢转连杆的上和下枢轴端部轴承21，所述枢轴连杆被布置成内侧的一对17、18和外侧的一对16、19。驱动构架12也具有“U”型或“C”型截面，以呈现用于承载连杆17、18的下枢轴端部21的对置的侧壁直立部(up-stands)。靠背构架42被固定到驱动构架12的后部外侧端部，如图5中所示。轭构架13使得对置的直立臂的一个上端位于直立的驱动构架12的侧臂之间。
[0104]一个连结杆(tie bar)或栓结连杆(tether link)31在轭13的通过上枢轴21的一个后向末端之间运作一个后向悬垂连杆19也共用枢轴21。连杆31的下端承载一个辊从动件22，该辊从动件22位于驱动臂12的侧壁中的一个弓形槽14中，以及在驱动构架12中的一个弓形导轨槽15中。导轨槽14和15在它们各自的通路中间少量重叠。在从动件150处的相对重叠或交叉随着椅子的布置而改变，如从图4A的靠背完全直立的情况、图4B的部分倾仰情况和图4D的完全倾仰情况所反映的。或者，一个拴结杆可以在元件之间(诸如在轭和座位构架)之间运作，与其它元件(诸如驱动构架)有间隙。
[0105]实现了装置的“双重交错(dual interlaced)”可动性:首先涉及通过内侧的摆动臂或枢转连杆17、18的中间作用，将座位构架11承载在驱动构架12上；其次还(几乎)独立地涉及通过外侧的连杆19的中间作用，将驱动构架12承载在轭构架13上。通过结合原本分立的运动模式，一个彼此互联的约束由一个“贯通式(through)”辊从动件22的间插而施力口，该辊从动件被承载在连杆31的下端并在驱动构架12中的弓形槽15以及在轭构架13的弓形槽14中行进，与此同时被座位构架11承载。连杆31还作为上方锁止器(over-latch)运行，具有一个捕获止动器32来限制总体行程范围。
[0106]座位构架11可以跨置在驱动构架12上被“前后”驱策且绕座椅内内侧的摆动臂17,18 “摇动(rock)”。驱动构架12也可以跨置在轭构架13上被“前后”驱策且绕外侧的摆动臂16、19“摇动”。可实现复杂的合成运动，但是允许单独调节分量。在反复(see-saw)式平衡装置中可以引入有细微差别的(subtle)但却被严格规定(well-prescribed)的运动。因此乘员的体验是“浮动的安全感(floating reassurance)”。
[0107]一个单独的连杆的运动自由度受到另一个连杆的运动自由度的影响和约束。单独的连杆以及它们的分组17、18和16、19的孤立的和/或相对于其他的初始倾侧或倾斜都与它们的运动自由度(诸如运动弧极限)有关系。分析是复杂的，尤其是当引入其他有贡献的自由度诸如枢转滑动等等时，但可以被映射在实体建模CAD/CAM程序上。
[0108]连杆以及它们各自的枢轴端部可以受到纵向张紧或压缩以及横向剪切负荷；因为连杆转动可伴随着连杆端部枢轴的纵向运动和竖直运动。相对取向还影响着当座位乘坐和/或靠背倾仰时的初始运动易变性(susceptibility)以及方向趋势。连杆的相对并置可以有效地冻结“未经指示的”元件可动性。
[0109]复位偏压弹簧组件23—方便地是纵向设置的成对螺旋弹簧一在椅子底盘(诸如轭构架13)和可移动构架中的一个(诸如座位构架11)之间运作，用来向靠背倾仰和座位向前滑动提供适度的受控阻力，且用来促成自动复位至u形移位(u-displaced)情况，例如当乘员放松(也即双脚提起离开地面从而不引发椅子运动或对椅子运动提供阻力)或完全尚开椅子时。
[0110]探索经验数据表明，可以通过一个机构对大范围的(甚至全部的)高度和质量仿真一个代表“自然”人体铰接点(hinge)或髋关节的虚拟枢轴(VP)点。为了实现一个对任何人都能舒适地使用的椅子(该椅子所具有的椅子运动保证在倾仰期间完全的接触和支撑)，故而开发了更为公式化应用的数学公式，该公式考虑了针对虚拟枢轴点的百分数高度微差和重量微差(differentials)。这在附录中展开描述。
[0111]为满足用户舒适和安全感，可以将靠背和座位安装成绕一个公共的、标称的、与就座的乘员的髋枢轴点相符的“虚拟枢轴”(也即，一个不受元件的物理局限的枢轴)而转动。在使用标准化的人体工程学模型或乘坐(occupancy)来映射靠背和座位的安装自由度和运动自由度时，枢轴位置可以是一个“设计驱动力”或至少是一个重要的设计考虑。
[0112]将连杆布置在对置的座位(构架)端部允许了装置的“浮动支承流畅性(floatingsupport fluidity)”和选择性约束的可动性动作。因此,一定程度的纵向可动性与变化的座位高度确定结合。座位高度确定可以由“势能”来表示或分析，“势能”与在重力负荷下乘员高度改变的效果有关。这就是该机构所做的功或输出，其相应地是通过靠背的倾斜而输入的功的结果。座位升起关于靠背倾斜角度的曲线图可以按照势能函数的形式来绘制。可以促成一种“反复式”平衡。虽未被排除，但水平座位移动将会呈现最小的功输出，且对于基座式办公室座椅情况不会最优地将乘员呈现(present)给书桌或工作(task)。可以预料到运动路径中有突然转变甚至是不连续，用于例如向靠背倾仰施加临时局部阻力。
[0113]通过驱动构架12以及各自的互联装置的中间作用，在座位构架11和轭构架13之间采用了 “夹层(interlaid)”可动性。座位构架11由内侧的连杆17、18承载在驱动构架12上。座位构架11被前向的或最前端的外侧连杆16拴结或连结至轭构架13。驱动构架12被后向的或最后端的连杆19连结或拴结到轭构架13。复位偏压弹簧23在未示出的中央区域处、在前向连杆16和轭构架13主体之间运作。
[0114]与后向连杆19相同，浮动的连结连杆或拴结连杆31在其上端被承载在枢轴21上。连结连杆31的下端承载一个“公共的”或双动式(dual action)辊从动件22，该辊从动件横穿重叠的弯曲导轨槽15、14，弯曲导轨槽15、14分别在驱动臂12和轭构架13中。通过关于轭构架13绕后向连杆19的倾斜和平移，在对安装在后部的靠背施加的力的作用下，驱动构架12受到内侧承载连杆17、18和后向的外侧连杆19的约束(但在一定程度上是自由漂浮的)，同时将该效果经由内侧的连杆17、18前向传递至座位构架11。因此座位11响应于靠背的后向倾斜或倾仰而略为向前和向上移动。
[0115]通过用双通路从动件22跟踪导轨槽14、15的路径，连杆31约束驱动构架12的运动的路径。在图4C中示出完全的靠背倾仰的发生，其中驱动构架12完全(如所示顺时针)转动和前向平移，其中座位构架11伴随升起和前向行进。在图4A中反映了“中性”的靠背完全直立情况，其中驱动构架12座落得更为水平且向后，座位构架11落座得更低且更向后。在靠背完全倾仰的情况中，连结杆31下端的从动件22达到了其在驱动构架12中的弓形导轨槽15中的行进的后向末端，且达到了其在轭构架13中的弓形导轨槽14中的行进的前向末端。上锁止器或止动器32 (未示出)可以在连结杆31的上端运作，用来限制或锁定运动范围。连杆16、17、18、19的枢轴端部21可以是普通轴衬(plain bush)或更为精细的辊轴承，以保证运动自由度。
[0116]有时可以使用非正式的口语术语一诸如“反复”、“摇动和滚动”、“枢轴助滑件(pivot glider)”或“自重”——作为对于椅子装置及其伴随的运动或移动性的方便的简短参考(short-hand reference);但在实际中，可以实现复杂的组合运动路径或多部件运动路径，甚至是可以预先确定的路径，并且是可以通过调节元件轮廓、比例、位置和通路而事实上被编程的路径。当空间中的运动和乘坐体验一个预先规定的范围上处于不断的过渡或是渐变时，元件安装和相互作用都对结果具有“重叠的”共同影响。可编程的非线性效果可被纳入，以使得靠背倾仰的阶段可对座位布置产生不同的效果。因此，将一个元件替换成不同的导轨轮廓能够改变互联装置或座位和驱动构架。由其他元件对元件的分布式承载或支承(其它元件自身以各种方式被支承)允许在移动性方面的细微差别和流畅性。靠背倾侧输入的“努力消耗(effort expenditure)”被转化为座位的前向平移以及一定程度的升起输出，抵消乘员重量。
[0117]最终，构架组件可能需要关于固定的参考坐标系诸如地平面来作反应；但在该构架组件内，构架可在它们之间作反应，且因此被称为反应构架，用于传递净运动(netmovement)ο
[0118]座位构架11的前向端部描述了一个路径，该路径主要由经过前向连杆16绕其安装在轭构架13的前向端部中的上枢轴21的弧的转动而指定的。座位构架11的中点位置反映了其被摆动连杆17、18中间承载(intermediate carriage)在驱动构架12的前向端部上，座位构架11自身通过后向连杆19从轭构架13悬垂，受到导轨14、15中的从动件15的“范围边界”的约束。
[0119]靠背安装是通过一个偏置的或折弯式(dog-leg)位移支架42的配置，因此驱动构架12是“合成L型”构架的底梁(bottom bar)，其中靠背是直立的；且其作为一个组件既倾斜又平移。座位构架11可以在驱动构架12的前向端部的范围之外向上和向前驱策。与座位的升起相结合，倾仰的效果为乘员提供了对椅子响应的感受。
[0120]座位构架11、驱动构架12和轭构架13的主要元件被共同地相互嵌套在一个公共的紧凑跨度或范围(footprint)内且在一适度的总深度内，从而该机构可以不受障碍地座落在座位下方，同时允许基座安装和伸缩式的高度调节范围。所示出的具体的轭构架14的形式被配置为用于安装在基座式“办公室”椅子或书桌椅子的支柱上或支杆(stem)上，但也易于适用于无扶手单椅(side chair)(诸如在每一角部具有外张的腿)。
[0121]部件列表
[0122]11座位构架
[0123]12驱动臂
[0124]13 轭
[0125]14 (轭)导轨
[0126]15 (驱动臂)导轨
[0127]16前摆动臂
[0128]17 (内部前)摆动臂
[0129]18 (内部后)摆动臂
[0130]19 (后)摆动臂，具有限制器(catch)/止动器
[0131]21 枢轴
[0132]22从动件
[0133]23 弹簧
[0134]24靠背构架[0135]25座位构架的侧叶片(leaf)
[0136]43 基座
[0137]41座位衬垫
[0138]42靠背衬垫
[0139]附录
[0140]1.1 背景
[0141]坐在办公室转椅内是一种常规体验，大多数转椅都具有宽范围的调节，以允许每个使用者按照他们的个人偏好设置转椅。当椅子倾仰时，通常有一系列弹簧伸长或压缩，以抵抗运动。已经根据本发明的某些方面开发了一个“直观的”解决方案，通过使用乘员的体重而不是通过使用弹簧来抵抗运动，从而使得“体验”更为舒适，但其成效是很难量化的。也就是说，不同于传统的压缩弹簧方法，当坐下且向后倾身时，通过升举座位而使得施加于椅子靠背上的力被乘员的体重平衡。此外，座位的运动表现得如同本来有一个“虚拟枢轴”，该枢轴代表着自然的人体铰接点——髋部，且在倾仰周期期间为乘员保证了完全的接触和支撑，还附带着靠背支承的优势。一个目的在于促成一个调节尽可能少的椅子，任何人都可舒适地使用它。经验数据表明，达成此目的的机构能够适用于宽范围的高度和质量，经受更为严格的分析。
[0142]难处在于:
[0143].开发一种模型，该模型考虑当人们倾仰并回到中性休息位置时百分之多少的人将会受到相同的影响，
[0144].考虑当前的几何形状设置是否是起作用的力的真实反映，且
[0145].考虑是否改变此几何形状以达到效率更高的结果。
[0146]在该机构中还应考虑摩擦力，需要更好地理解摩擦力与所述过程的相互作用，允许在制造期间进行更换。因此，确定是否能够给椅子施加控制从而以想要的方式(也即通过改变该机构的摩擦力或几何形状)来增加或减少由乘员所经受的影响是有用的。“核心稳定性”可以通过使得乘员做功以复位到直立位置来增进，因此最不费力的椅子并不一定就是最好的椅子。
[0147]1.2 问题
[0148]确定椅子设计是否可被调节，以使得乘坐者或乘员在他们在椅子中倾仰时在他们的髋部处做枢转或围绕着他们的髋部做枢转并且保持中性稳定。
[0149]2.设计一种中性地稳定的椅子
[0150]图6示出考虑中的一种初始的椅子几何形状。椅子的靠背和座位都相对于地面和该椅子的固定部件移动。它们全部经由一个滑动件系统连接，该系统联接了椅子靠背的运动和座位的运动。当椅子上的人(“乘坐者”或乘员)倾仰时，此机构导致座位升起以使得座位保持水平，且乘坐者在其自然枢轴点(髋部)处枢转。在图6中，该机构的某些部分相对于地面固定，一些部分相对于椅子靠背固定，另一些部分相对于座位固定。当乘员倾仰时，座位下方的靠背机构沿着滑动件移动，滑动件分别相对于地面和座位固定。当滑动件之间的相合点(co-1ncident point)移动时，“踏板(paddle)”(即在座位下方的“体育场形(stadium)”设备)的角度必须改变，且该移动在保持座位水平的同时升举座位；这也引入了水平平移。[0151]乘坐者的髋部枢轴(被示为图6中部的同心圆)旨在椅子靠背倾仰全程都始终都保持在同一地方。这是通过对滑动件的形状的选择来实现的，确保靠背和座位的相对运动以正确方式相关联。由于其他设计约束，这一点在当前并未完美地实现，但已经非常接近了。在椅子设计的开始点，曲线是圆形弧和直线。难点在于如何在此现有的椅子设计中选择曲线来实现中性稳定的椅子，在此情况下乘坐者或乘员既对所有的倾斜角保持相同的势能又围绕他们的髋部枢转。
[0152]为了确保虚拟枢轴在倾仰全程都处在髋部，且为了数学简便，在接下来的分析中，假设两个曲线都是圆形弧。通过此简化设计，两个踏板(paddle)是等同的，且如果目的是保持座位为水平则只需要考虑其中一个。可通过设计不同的踏板来引入座位倾斜(在章节5中简要地讨论了倾斜)。同样，为了数学简便，不失一般性，可以假设一个踏板位于髋部枢轴点。在图7中示出了简化的椅子几何形状。还假设就座的人或乘员可以用两个质心来代表:一个上身质量，被定位与髋部(枢轴点)相距lu，而另一个，下身质量，被定位与枢轴相距I10就座者的总质量M被分成上身质量Mu和下身质量％。在章节3中讨论了这些典型值范围的细节。靠背的倾仰角由Θ给出，其中θ=0相应于就座者为直立。
[0153]在图7上标出的各种不同的椅子设计参数为:R，踏板的长度；α，踏板与垂线所成的角度；r2，椅子靠背沿着行进的圆形弧(蓝色曲线)的半径；β，当椅子直立时，圆形弧的开始处在水平以下的角度；以及h(0)，就座者的髋部在地面以上的高度。当椅子直立时Θ =0,初始的踏板角度被取为α = α。。
[0154]图7通过参数示出了一个简化的椅子设计。当椅子倾仰且Θ增大时，红色的点沿着两个滑动件(绿色和蓝色)移动。这导致踏板转动，且座位高度随着α的改变也改变。
[0155]对于开始点椅 子设计，大致给出如下这些值:
[0156]R = 25mm，
[0157]α0 = 0,
[0158]r2 = 210mm，
[0159]g = —
4 ,
[0160]但是在现实中β可能稍微大些。
[0161]一个目标在于尝试并且找到一条使得椅子中性稳定的合适曲线。
[0162]就座者关于地面坐标系的原点的势能由下式给出:
[0163]PE=Mgh+Muglucos Θ
[0164]=Mg (h+1' ) cos θ

V/
[0165]其中参数P=H/与人相关。I’的值的范围在章节3中讨论。一个目的在
M tt,
于对于给定的具有特性I’的人，找到曲线以使得:
[0166]h+1 'cos θ = h0,
[0167]其中Iltl是一个与就座者的初始势能相关的常数。
[0168]引入了两个坐标系；一个固定于地面，由(X，y)给出，而另一个固定于座位，由(X，Y)给出。它们的原点如图7中给出，且这两个坐标系通过下式相关联:[0169]X = X-Rsin ( α )，
[0170]y = Y-Rcos ( α )，
[0171]其中α是踏板与垂线所成的角，而座位相对于地面的高度h由下式给出:
[0172]h = -Rcos ( α )
[0173]如所假定的，椅子沿着行进的两个滑动件都是相同的圆形弧，只需要考虑其中一个滑动件，且相对于座位坐标系(以髋部为中心)，所述曲线相对于地面以参数形式通过下式给出:
[0174]X2 = r2cos ( Θ + β )
[0175]Y2 = -r2sin ( θ + β )
[0176]或
[0177]χ2 = r2cos ( θ + β ) -Rsin α，
[0178]j2 = -r2sin ( θ + β ) -Rcos α，0
[0179]势能限制要求:
[0180]-Rcos α + ； r cos θ = h0
[0181]= If -Rcos α。
[0182]由此可知必须如何移动踏板来维持恒定的势能，且这意味着……
[0183]Rcos a =Rcosa0-1, (1-cos θ ),
[0184]及
【权利要求】
1.一种(躺椅式)椅子装置,包括:一个座位构架(11)，一个驱动构架(12)，一个轭构架(13)，通过多个枢转连杆(16，17，18，19)相互联接，用于座位在轭上的浮动可动性，具有一个当靠背倾仰时用于座位的平移和/或倾斜的设备，该设备在靠背倾仰和座位移动之间的相互关系中的一个势能函数下运作，以在不同体重的乘员之间实现共同的或协调的体验。
2.一种椅子装置，具有一个可移动的座位构架(11)，一个驱动构架(12)，用于引起座位构架移动，以及一个支承轭构架(13)；在各构架之间运作的中介枢转连杆，用于促成枢转摆动和平移滑动结合的动作，以及自由浮动的座位构架可动性，同时符合与乘员自然身体枢轴相一致的虚拟枢轴几何形状。
3.根据任一前述权利要求所述的椅子装置，具有分别地在座位构架和驱动构架之间以及在驱动构架和轭构架之间独立地分组的连杆。
4.根据任一前述权利要求所述的椅子装置，具有在各构架之间运作的辅助拴结杆或连结杆。
5.根据任一前述权利要求所述的椅子装置，具有在一端连接到轭构架且在另一端连接到座位构架的拴结杆，具有通过在驱动构架内的槽间隙而运作的多个连接。
6.根据任一前述权利要求所述的椅子装置，具有在座位构架和驱动构架之间的一对内侧连杆以及分别在轭构架和驱动构架之间的和在轭构架和驱动构架之间的外侧连杆。
7.根据任一前述权利要求所述的椅子装置，具有协作地布置的前部配对连杆和后部配对连杆为座位构架施加前后摇动运动。
【文档编号】A47C1/032GK103429117SQ201180054755
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2011年9月12日 优先权日:2010年9月15日
【发明者】希拉里·罗尔夫·伯克贝克 申请人:希拉里·罗尔夫·伯克贝克