一种座椅前倾气弹簧安装结构及气弹簧的选型方法与流程

1.本发明涉及人体工学座椅技术领域，尤其涉及一种座椅前倾气弹簧安装结构。


背景技术：

2.在长时间办公过后，人体的脊椎会处于受压状态，且膝盖关节的长时间不活动，会使得人体多处关节出现不适，因此设计出了跪坐一体式座椅，其通过坐垫的前倾，让膝盖自然的靠在跪垫上，人体上半身被动伸直，起到了舒展脊椎的作用。在高强度的办公过程中，不仅解决了人体关节僵硬的问题，同时防止了驼背和颈前倾等问题，起到了人体塑性的功能。
3.但是，气弹簧对坐垫前倾所起到的效果得不到保证，且坐垫前倾用气弹簧的安装及选型，都是按照经验估算去确定规格，没有准确的方法可参考，为了保证气弹簧的推力达到所需承受载荷的要求，均选择推力过大的气弹簧，导致产品的开发成本较高。
4.鉴于上述问题的存在，本发明人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种座椅前倾气弹簧安装结构，使其更具有实用性。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是：提供一种座椅前倾气弹簧安装结构及气弹簧的选型方法，提高气弹簧选型的精准度，降低产品的开发成本。
6.为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种座椅前倾气弹簧安装结构，包括：第一安装座、第二安装座和气弹簧；
7.所述第一安装座设置在座椅的坐垫底部，所述第二安装座设置在座椅的支撑座顶部，且所述第一安装座和所述第二安装座铰接在所述坐垫的前侧；
8.所述第一安装座远离铰接点的一端设有第一安装部，所述第二安装座靠近铰接点的一端设有第二安装部，所述气弹簧倾斜设置，且一端转动连接在所述第一安装部上，另一端转动连接在所述第二安装部；
9.其中，所述第一安装座相对于所述第二安装座处于最大倾角时，所述气弹簧对所述第一安装座的推力相切于以铰接点为圆心的圆周上，其相切点为所述第二安装部与所述气弹簧的转动连接点。
10.进一步地，所述第一安装座朝向所述坐垫的一侧设有多个固定座，多个所述固定座沿所述气弹簧长度方向均布设置。
11.进一步地，所述固定座至少设置2个，所述固定座呈桥型结构，且所述桥型的空腔朝向所述坐垫。
12.进一步地，所述第一安装部呈u型槽，所述气弹簧置于所述u型槽中，且所述u型槽开口朝下；所述第一安装座远离所述铰接点的一端设有t型封板，所述第一安装部设置在所述t型封板处。
13.进一步地，所述第二安装部包括以所述气弹簧轴线所在中垂面对称设置的两个支座，所述气弹簧转动设置在两个所述支座之间；
14.当所述气弹簧使所述第一安装座倾斜至最大倾角时，所述气弹簧的轴线与所述第二安装部的转动点和所述铰接点的连线垂直。
15.进一步地，所述气弹簧设置有开关针阀，所述开关针阀通过外力作用控制所述气弹簧的伸缩；
16.所述坐垫底部设置开关总成，所述开关总成通过线体结构对所述开关针阀进行施力。
17.进一步地，所述气弹簧推动所述第一安装座相对所述第二安装座围绕所述铰接点转动；
18.所述第一安装座从水平状态转动至所述坐垫的最大倾角的过程中，所述第一安装座与所述第二安装座之间的倾角小于所述气弹簧与所述第二安装座之间的夹角。
19.本发明还提供了一种气弹簧的选型方法，应用如权利要求1
‑
7任一项所述的座椅前倾气弹簧安装结构，所述气弹簧的选型包括以下步骤：
20.确定气弹簧在第一安装座上的第一安装部的位置；
21.在第一安装座抬至最大倾角时，确定气弹簧在第二安装座的第二安装部的位置；
22.当坐垫水平至最大倾角过程中，对气弹簧进行受力分析，得到气弹簧的最大推力f；
23.根据气弹簧的最大推力f，选取气弹簧的型号。
24.进一步地，得到所述气弹簧的最大推力f包括以下步骤：
25.当所述第一安装座处于水平位置时，对坐垫承受的载荷与所述气弹簧进行受力分析，得到所述气弹簧的第一推力f1；
26.当所述第一安装座逐渐抬起的过程中，对坐垫承受的载荷与所述气弹簧进行受力分析，得到所述气弹簧的第二推力f2；
27.当所述第一安装座抬至最大倾角时，对坐垫承受的载荷与所述气弹簧进行受力分析，得到所述气弹簧的第三推力f3；
28.比较f1、f2和f3的大小，以得出当所述第一安装座处于水平位置时，得到的所述气弹簧的推力f最大。
29.进一步地，得到所述气弹簧的推力f还包括：
30.根据公式：
31.其中：g表示坐垫承受重力；l表示坐垫重心到铰接点的距离；b表示推力的力臂；n表示气弹簧的数量；k表示安全系数，且k＝1.1；
32.其中，推力f1的力臂为b1，推力f2的力臂b2，推力f3的力臂为b3，
33.当坐垫水平至最大倾角过程中，b1＜b2＜b3；
34.因此，f1＞f2＞f3，从而得到最大推力f。
35.本发明的有益效果为：本发明提供一种座椅前倾气弹簧安装结构，保证了气弹簧对坐垫前倾达到最佳效果，本发明还提供了气弹簧的选型方法，提高了气弹簧选型的精准度，降低了产品的开发成本。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1为本发明实施例中座椅前倾气弹簧安装结构的分解示意图；
38.图2为本发明实施例中坐垫处于水平状时安装结构的正视图；
39.图3为本发明实施例中坐垫处于前倾状时安装结构的正视图；
40.图4为本发明实施例中坐垫前倾过程中气弹簧推力的力矩变化示意图；
41.图5为本发明实施例中气弹簧选型方法流程图。
42.附图标记：1、第一安装座；2、第二安装座；3、气弹簧；4、第一安装部；5、第二安装部；6、固定座7、开关针阀；8、开关总成；9、铰接点。
具体实施方式
43.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
44.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
45.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
46.如图1至图4所示的座椅前倾气弹簧安装结构，包括：第一安装座1、第二安装座2和气弹簧3；第一安装座1设置在座椅的坐垫底部，第二安装座2设置在座椅的支撑座顶部，且第一安装座1和第二安装座2铰接在坐垫的前侧；第一安装座1远离铰接点9的一端设有第一安装部4，第二安装座2靠近铰接点9的一端设有第二安装部5，气弹簧3倾斜设置，且一端转动连接在第一安装部4上，另一端转动连接在第二安装部5；
47.其中，第一安装座1相对于第二安装座2处于最大倾角时，气弹簧3对第一安装座1的推力相切于以铰接点9为圆心的圆周上，其相切点为第二安装部5与气弹簧3的转动连接点。
48.本发明提供一种座椅前倾气弹簧3的安装结构及气弹簧3的最优选型方法，提高了气弹簧3选型的精准度，降低了产品的开发成本。
49.为了保证坐垫在前倾过程中的稳定性，第一安装座1朝向坐垫的一侧设有多个固定座6，多个固定座6沿气弹簧3长度方向均布设置，提高了
50.在上述实施例基础上，固定座6至少设置2个，固定座6呈桥型结构，且桥型的空腔朝向坐垫，提高了坐垫固定的牢靠性，使坐垫在气弹簧3的推力下，实现平稳前倾。
51.本发明优选实施例中，第一安装部4呈u型槽，气弹簧3置于u型槽中，且u型槽开口
朝下，第一安装座1远离铰接点9的一端设有t型封板，第一安装部4设置在t型封板处。
52.当第一安装部4前倾至最大倾角时，为了保证气弹簧3能够将坐垫实现前倾，其气弹簧3的推力应远大于坐垫承受的载荷，因此，气弹簧3的轴线与以第二安装部5与铰接点9距离为半径的圆相切，具体地，第二安装部5包括以气弹簧3轴线所在中垂面对称设置的两个固定座6，气弹簧3转动设置在两个固定座6之间；当气弹簧3使第一安装座1倾斜至最大倾角时，气弹簧3的轴线与第二安装部5的转动点和铰接点9的连线垂直。
53.本发明优选实施例中，气弹簧3设置有开关针阀7，开关针阀7通过外力作用控制气弹簧3的伸缩；坐垫底部设置开关总成8，开关总成8通过线体结构对开关针阀7进行施力。
54.在上述实施例基础上，气弹簧3推动第一安装座1相对第二安装座2围绕铰接点9转动；
55.第一安装座1从水平状态转动至坐垫的最大倾角的过程中，第一安装座1与第二安装座2之间的倾角小于气弹簧3与第二安装座2之间的夹角，其气弹簧3的初始推力方向与水平方向之间存在夹角，保证了气弹簧3在坐垫水平状态时推力的可实施性，避免了因气弹簧3初始位置的推力过大，而导致的气弹簧3损坏，以及保证了气弹簧3对坐垫施力的推力最佳。
56.本发明提出一种座椅前倾气弹簧3的选型方法，如图5所示气弹簧3的选型包括以下步骤：
57.由于气弹簧3对铰接点9的力臂远小于载荷对铰接点9的力臂，气弹簧3的推力必须远大于载荷才可以将坐垫抬起，坐垫为均质的理想模型，其重心为几何的中心位置；
58.确定气弹簧3在第一安装座1上的第一安装部4的位置，使第一安装部4设置在第一安装座1的端部，保证了气弹簧3在对坐垫施加推力过程中，其围绕第二安装部5具有最大伸展臂长，而当坐垫在水平状态实现抬起时，气弹簧3对铰接点9的瞬时力矩大于等于坐垫承受重力对铰接点9的瞬时力矩，从而气弹簧3使坐垫实现前倾；
59.在第一安装座1抬至最大倾角时，确定气弹簧3在第二安装座2的第二安装部5的位置；当气弹簧3是第一安装座1抬至最大倾角时，此时气弹簧3推力的力臂为第二安装座2与铰接点9的距离，且气弹簧3轴线相切于以力臂为半径的圆，相切点为第二安装部5；
60.当坐垫水平至最大倾角过程中，对气弹簧3进行受力分析，得到气弹簧3的最大推力f；
61.根据气弹簧3的最大推力f，选取气弹簧3的型号，此时最大推力满足气弹簧3将坐垫从水平推至最大倾角，保证了气弹簧3的精准选型，降低了研发设计成本；
62.作为上述实施例的优选，为了保证最大推力的可靠性和准确性，其得到气弹簧3的最大推力f包括以下步骤：
63.当第一安装座1处于水平位置时，对坐垫承受的载荷与气弹簧3进行受力分析，得到气弹簧3的第一推力f1；
64.当第一安装座1逐渐抬起的过程中，对坐垫承受的载荷与气弹簧3进行受力分析，得到气弹簧3的第二推力f2；
65.当第一安装座1抬至最大倾角时，对坐垫承受的载荷与气弹簧3进行受力分析，得到气弹簧3的第三推力f3；
66.比较f1、f2和f3的大小，以得出当第一安装座1处于水平位置时，得到的气弹簧3的
推力f最大。
67.具体地，得到气弹簧的推力f还包括：
68.根据公式：
69.其中g表示坐垫承受重力；l表示坐垫重心到铰接点的距离；b表示推力的力臂；n表示气弹簧的数量；k表示安全系数，且k＝1.1；
70.由此可知，推力f1的力臂为b1，推力f2的力臂b2，推力f3的力臂为b3；
71.当坐垫水平至最大倾角过程中，b1＜b2＜b3；
72.因此，f1＞f2＞f3；从而得知，当坐垫处于水平状态时，在推动坐垫发生前倾的瞬间推力f1为最大推力f。
73.本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。