一种靠垫的制作方法

本实用新型涉及一种可以自动调节坐姿后倾角度的靠垫，属于日用品领域。

背景技术：

目前，中国专利文献上公开的和市场上销售的靠垫和座椅、沙发以及床头靠背上的靠垫均没有坐姿后倾角度调节功能。受空间限制的影响，在小汽车后排座、家用沙发和床头上通过设置座椅靠背上的调角器或者弹簧机构调节坐姿后倾角的方案不能完全适用，虽然有的高级小汽车后排座椅上已有通过角度调节伺服机构实现坐姿角度调节的方案，但是结构复杂成本较高，专利文献上公开的有一种带有弓形板弹簧的靠垫，弓形板弹簧两端带有铰接机构的滑轨，在身体不用力后倾的自然坐姿情况下，只能满足某一个后倾角度坐姿要求。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术存在的不足，提供一种根据人的不同坐姿自动调节后倾角度的靠垫。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种靠垫，包括弓形体及用于包裹在弓形体外侧的外套，所述弓形体包括弓形板及用于支撑弓形板的U型支架，所述U型支架包括底板及分别设置在底板两侧的侧板，所述弓形板的两端分别与所述侧板的一端连接，所述侧板的另一端与所述底板连接，所述U型支架上设有调节机构，所述调节机构包括调节支架及调节螺栓，所述调节支架与所述侧板外侧的所述底板固定连接，所述调节螺栓穿过所述调节支架与所述侧板接触。

人坐姿处于后倾角度比较小的平衡状态(以下简称初始状态)时，人体背部对于弓形体的弓形板施加的横向力(以下简称横向力P)比较小，引起弓形板比较小的弹性变形，此时弓形板对腰部提供有效的支撑；坐姿的后倾角度更大时，随着人体的后倾动作，弓形板受到的横向力P变大，弓形板的弹性变形量变大，当人体后倾力足够大到一定值，称之为临界横向力(以下简称为Pcr)，弓形板失稳，靠垫厚度减小，坐姿后倾角度变大，直到弓形板与底板接触，这时作用于身体上半部的重力在横向力P方向上的分量(以下简称重力分量)与弓形体支撑力平衡，不需要施加额外的后倾力，失稳后处于平衡状态的弓形板通过外套对于腰部、背部和颈部提供有效的支撑；从坐姿后倾角度比较大的平衡状态(以下简称后倾状态)变为初始状态时，随着前倾动作，横向力P减小，当横向力P小于Pcr时，失稳状态的弓形板反弹，助推上半身回到初始状态；U形支架对于弓形板提供变形、失稳和失稳状态下反弹的弹性支持，并且限定弓形板失稳后的平衡位置；调节机构的调节螺栓可以进一步调节U型支架侧板的刚度和弓形板的曲率，实现调节弓形体刚度的功能，以适应不同人的体型要求。

本实用新型的有益效果是：根据不同坐姿动作轻松实现坐姿角度的调节，使颈椎、脊椎和腰部肌肉处于相对舒适的状态，有效地保护颈椎、脊椎和腰部；可安装于座椅、沙发和床头靠背的框架上，用较低的制造成本实现坐姿后倾角度的自动调节。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述弓形板的展开长度与所述弓形板的弦长之比为1.017～1.058。

采用上述进一步方案的有益效果是，对于采用不同厚度、不同宽度的弓形板或者不同人的体型，通过调节机构调整弓形板的弯曲度，使得弓形板能够对应于不同的横向力P作用下发生失稳和反弹。

进一步，所述底板上设有多个加强筋。

采用上述进一步方案的有益效果是，增加U型支架的底板支撑强度，确保底板有足够的刚度，使弓形板在设定的横向力P作用下失稳和反弹。

进一步，所述弓形板采用弹性薄板材料制作而成。

采用上述进一步方案的有益效果是，及时对于所受横向力P作出弹性变形反应，在设定的横向力P作用下失稳并且及时反弹。

进一步，所述侧板采用弹性薄板材料制作而成。

采用上述进一步方案的有益效果是，对于弓形板提供失稳和反弹的弹性支持，可以通过调节螺栓施力使其刚度变化，达到调节弓形板失稳临界横向力(Pcr)和靠垫厚度的效果，并且达到调节弓形板失稳后反弹临界横向力的效果。

进一步，所述调节支架的刚度大于或等于所述底板、侧板的刚度。

采用上述进一步方案的有益效果是，调节支架的刚度大可稳定支撑调节螺栓，可根据不同人体情况稳定调整调节螺栓，调整弓形板的曲率，实现调节弓形体的刚度，适应不同人体体型的需求的目的。

进一步，所述底板的弯曲刚度大于所述弓形板的弯曲刚度。

采用上述进一步方案的有益效果是，底板刚度大，确保在设定Pcr作用下弓形板失稳，同时避免底板出现塑性变形使弓形体失效，避免缩短靠垫的使用寿命。

进一步，所述外套中部的厚度大于两端的厚度。

采用上述进一步方案的有益效果是，使得靠垫受到的横向力P分布相对集中，确保在设定的Pcr作用下弓形板失稳，并且在人体后倾状态下靠垫的形状更符合颈椎和脊椎形状，满足人体舒适的要求。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型U型支架的结构示意图；

图中，1、弓形板；2、底板；3、侧板；4、加强筋；5、外套；6、调节螺栓；7、调节支架。

具体实施方式

以下结合实例对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1和图2所示，一种靠垫，包括弓形体及用于包裹在弓形体外侧的外套5，所述弓形体包括弓形板1及用于支撑弓形板的U型支架，所述U型支架包括底板2及分别设置在底板两侧的侧板3，所述弓形板的两端分别与所述侧板的一端连接，所述侧板的另一端与所述底板连接，所述U型支架上设有调节机构，所述调节机构包括调节支架7及调节螺栓6，所述调节支架与所述侧板外侧的所述底板固定连接，所述调节螺栓穿过所述调节支架与所述侧板接触。

所述弓形板的展开长度与所述弓形板的弦长之比为1.017～1.058。对于采用不同厚度、不同宽度的弓形板或者不同人体体型，通过调节机构调整弓形板的弯曲度，使得弓形板能够对应于不同的Pcr作用下发生失稳和反弹。

所述底板上设有多个加强筋4。增加U型支架的底板支撑强度，确保底板有足够的刚度，使弓形板在设定的Pcr作用下失稳和反弹。

所述弓形板采用弹性薄板材料制作而成。及时对于所受横向力P作出变形反应，在设定的Pcr作用下失稳并且及时反弹。

所述侧板采用弹性薄板材料制作而成。对于弓形板提供失稳和反弹的弹性支持，可以通过调节螺栓施力使其刚度变化，达到调节弓形板失稳临界横向力(Pcr)和靠垫厚度的效果，并且达到调节弓形板失稳后反弹临界横向力的效果。

所述调节支架的刚度大于或等于所述底板、侧板的刚度。调节支架的刚度大可稳定支撑调节螺栓，可根据不同人体情况稳定调整调节螺栓，调整弓形板的曲率，实现调节弓形体的刚度，适应不同人体体型的需求的目的。

所述底板的弯曲刚度大于所述弓形板的弯曲刚度。底板刚度大，确保在设定Pcr作用下弓形板失稳，同时避免底板出现塑性变形使弓形体失效，避免缩短靠垫的使用寿命。

所述外套中部的厚度大于两端的厚度。使得靠垫受到的横向力P分布相对集中，确保在设定的Pcr作用下弓形板失稳，并且在人体后倾状态下靠垫的形状更符合颈椎和脊椎形状，满足人体舒适的要求。

当坐姿变换时，随着坐姿后倾或者前倾动作，横向力P变化，引起弓形体中的弓形板变形量变化、失稳或失稳状态下反弹，实现坐姿的后倾角度变换，U形支架对于弓形板提供变形、失稳和失稳状态下反弹的弹性支持，外套中部的平均厚度大于两端的平均厚度，使得横向力P分布相对集中，且后倾状态下使得颈椎和脊椎形状更符合舒适要求，调节螺栓改变U型支架的侧板的刚度和弓形板的曲率，实现调节弓形体的刚度，适应不同人的体型需求。

弓形板和U形支架的侧板采用同宽度、同厚度的薄钢板材料，通过折弯连接成一体，根据不同的靠垫宽度和不同人体体型的要求，以及后倾角度要求，调整弓形板的弯曲度。例如，选择弓形板和侧板的钢板材料厚度为0.8毫米、宽度为360毫米时，设定初始弓形板展开长度和弓形板弦长之比为1.03。

底板采用薄钢板，底板长度和宽度与弓形板的弦长和宽度相适应，沿长度方向中间或者两边设置加强筋，使得底板具有大于所述弓形板的弯曲刚度。

调节支架采用薄钢板材料，经过加工成型，使其刚度不小于底板的刚度，在两个侧板外侧，与底板固接，调节螺栓贯穿调节支架后与侧板接触。

外套采用皮革、合成革或者布料和聚酯棉或者海绵填充材料制成，弓形板中间部位的外套平均厚度大于两端的平均厚度。

本实用新型利用了人的坐姿变换动作对于作用于靠垫的横向力P值变化的规律设计了弓形体，其能够随着人的坐姿后倾和前倾的动作变换自动调节靠垫的厚度，实现坐姿后倾角度的调节；弓形体外面套上松软的外套，便制成了自动调节坐姿角度的靠垫；其中松软的外套减小背部凸出部位接触应力，提高横向力P的集中度，弓形板在横向力P作用下发生弹性变形，U形支架对于弓形板提供弹性约束，底板、侧板限制弓形板失稳变形。选择合适的结构参数之后，人的坐姿后倾时，弓形板上的横向力P达到Pcr，这时弓形板内与弓形板面平行的内力(以下简称纵向力N)达到使弓形板失稳的临界值(以下简称Ncr)，弓形板失稳，并且横向力P小于等于Pcr条件下弓形板继续变形，靠垫的厚度继续减小至由U形支架限定的位置，达到后倾状态，这时人体上半部分的重力分量和弓形体的支撑力平衡。反之，坐姿从后倾状态变换为初始状态时，因身体前倾动作，使横向力P明显小于Pcr值，纵向力N小于Ncr，失稳状态的弓形板反弹，变形减小，靠垫厚度增加，回到初始状态，人体上半部分重力分量与弓形体支撑力重新达到平衡。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。