专利名称：声音和振动传递垫以及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于就座、倚靠或躺靠的垫子、座椅或类似身体的支承装置。更具体地说，本发明涉及一种能够将由声源产生的放大的声音和振动传递到使用者身体的垫子、座椅或类似装置。
背景技术：
当观看和收听电视、电影、玩视频游戏或听音乐时也暴露于声音和振动下。当人从事这些活动时，有非常小的声能直接冲击它们的身体或传递到它们的体内并因此存在很小的触觉刺激。当参与者接收更多的触觉刺激时，他们有可能更注意他们的身体以及引发声音和振动的刺激源。因此，在观看电视和/或听音乐或音带以及玩视频游戏的过程中，另一感觉形态(触觉)会在参与者身上得到刺激，由此加强所述感受。当触觉提示提供额外的信息时采用本发明进一步加强了视觉游戏效果。这样在振动刺激可以引发非常快的反射弧时向使用者提供更快的响应时间。
电影院通常采用高音量声源部分地形成这一效果。所述声音时常会超过85分贝的安全声级(OSHA 3074)。电影观众的听力因此会受到不利的影响。然而，人们常常享受电影院的经历，一部分原因是更高音量的声音通过声音和振动形成更真实和动感的感觉，从而提高警惕性和注意力。更高等级的警惕性和注意力使电影观众更加投入电影中并且当电影观众离开影院时，他或她经常觉察到激励和意识状态的提高。
然而，不是所有人都喜欢经历同样音量级的声音。一些人喜欢低音量，而其它人喜欢更高的音量。当多个人观看和收听电视或电影或听音乐时，对于在共享环境中音量应该为多大声经常有不同意见。因此，本领域中需要提供一种在不需要提高或降低声音的可听音量级的情况下使人能够享受声音的方法和装置。
发明内容
本发明涉及一种能够将由声源产生的放大声音和振动传递到使用者身体的垫子、座椅组件或其它类似的家具部件。在一种实施方式中，主题发明包括具有靠垫和座垫的座椅。每个垫子包括覆盖层、周围泡沫、以及扬声器模块。扬声器模块布置在垫子内并且由覆盖层和周围泡沫包围。
在一种实施方式中，覆盖层包括上层和下层。这两层被设计成可高度压缩以符合使用者的头和背达到舒适的目的并且使声音和振动能以最小的衰减和阻碍经过。上覆盖层由高孔隙材料制成，声音和振动可以很容易地穿过该材料。下覆盖层位于上层正下方并由同样具有有限声音和振动过滤性能的纤维制成。
在一种实施方式中，扬声器模块包括多个层以绕扬声器形成腔(共振腔)并提供对扬声器的定向和支承。共振腔空间在扬声器与共振层之间填充空气。
在一种实施方式中，扬声器与放大器相连。本发明的放大器可以接收来自声源例如VCR、DVD、CD或MP3播放器、或者具有音频输出能力的其它电子装置的音频输出。放大器的音频输出可以被传送到代替垫子或在垫子之外的使用者的电视或立体声接收器(与其它外部扬声器相连)。该放大器包括对通过垫子(多个垫子)、座椅和空气传递的声音的音量进行调节的自动音量调节机构。
本发明形成不具有被认为是不安全的(OSHA 3074)音级的提高的激励和意识状态。正当听到的音乐直接刺激听觉皮层时，直接由人的身体感受更为强烈的振动的音乐和声音刺激更大的躯体感觉皮层，由此同时冲击更多的脑初级感觉皮层。当看电视或电影或者玩电子游戏时同时刺激两个区域并与初级视觉皮层结合可以通过提高相关皮层区域以及整个脑的神经兴奋级来在脑中形成级联效应。因此，通过因更大的触觉刺激获得的更多脑活动产生更高的警惕性、意识性、注意力和刺激。
为了便于理解所要保护的主题，在附图中示出了本发明的实施方式。通过结合以下描述考虑附图，将会很容易理解和认识到所要保护的主题、其构造和操作、以及许多优点。
图1是包含本发明特征的座椅的透视图。
图2是图1所示座椅的部分拆开的靠垫的侧视图。
图3是沿图2所示线A-A截取的靠垫的横截面图。
图4是包括图2所示靠垫的扬声器模块的多个不同层的示意图。
图5是图2所示靠垫的扬声器模块的示意图，表示将扬声器和共振腔放置在靠垫的扬声器模块内。
图6是图1所示座椅的部分拆开的座垫的顶视图。
图7是沿图6所示线A-A截取的座垫的横截面图。
图8是包括图6所示座垫的扬声器模块的多个不同层的示意图。
图9是图6所示座垫的扬声器模块的示意图，表示将向下方向的扬声器和共振腔放置在座垫的扬声器模块内。
图10是包括图6所示座垫的座位模块的多个不同层的示意图。
图11是适用于图1-10的座椅的电子封装件方框图。
具体实施例方式
本发明涉及一种能够将由声源产生的放大声音和振动传递到使用者身体的垫子、座椅组件或其它类似的身体支承结构。如图1所示，在一种实施方式中，主题发明包括具有靠垫10、座垫12和框架13的座椅。每个垫子10，12包括覆盖层16、周围泡沫18、以及扬声器模块14。扬声器模块14布置在垫子10，12内并由覆盖层16和周围泡沫18包围。扬声器模块14各自包括一对扬声器28。在本发明的优选实施方式中，使用者的大腿会大致位于座垫12的两个扬声器28的上方，并且使用者的下脊骨和上脊骨与靠垫10的两个扬声器28对准。底部19形成垫子10，12的下层。在所示实施方式中，底部19是胶合板构件。在所示实施方式中，垫子10，12适于采用已知的固定装置例如与底部19接合的螺纹紧固件等固定在座椅框架13上。在备选实施方式中，垫子10，12可以简单地压靠在底层支承件上。
本发明的实施方式适用于包括一个或多个致动开关30、音量控制开关(例如电位器)31、以及放大器40的电子封装件。放大器40和/或音量控制开关31可以内置在垫子10，12内或可以在垫子外部并与其电连接。本领域普通技术人员将会认识到用于驱动垫子10，12的扬声器28的多种不同的电子封装件。例如，可以采用无线遥控控制放大器40的操作。在另一实例中，放大器40可用来激励垫子10，12外面的附加扬声器驱动扬声器28并与垫子10，12内的开关30，31连通所需的多种电缆的布线方法处于本领域普通技术人员掌握的技术范围内。
靠垫10图2-5表示根据本发明的靠垫10的优选实施方式的构件。图2是部分拆开的靠垫10的侧视图。图3是沿线A-A截取的图2所示靠垫的横截面图。图4表示图2所示靠垫10的扬声器模块14的多种构造材料。图5是通过图2所示靠垫10的扬声器模块14截取的示意性横截面图。
参照图3，在靠垫10的示意性实施方式中，覆盖层16包括两层20，22。这两层20，22被设计成具有高可压缩性以适应使用者的头部和背部达到舒适性的目的并且使声音和振动能以最小的过滤损失和阻碍经过。上覆盖层20由高渗透材料制成，声音和振动可以很容易地穿过所述材料。上覆盖层20优选由网状聚氨酯过滤泡沫制成。下覆盖层22位于最上层正下方并由也具有有限声音和振动过滤性能的3/4盎司的纤维制成。相比之下，座垫12具有包括单层的覆盖层16。
参照图2和3，靠垫10的周围泡沫18具有三个构件，包括位于扬声器模块14的任意一侧的两个侧向构件24以及基本上位于扬声器模块14上方的一个顶部构件26。侧向构件24厚度大约为4英寸，大约等于扬声器模块14的厚度。顶部构件26厚度为大约3-5/8英寸、最大高度14.5英寸并且最大宽度23英寸。其厚度小于扬声器模块14，使得使用者的上背部和肩部可以更舒适地位于更自然的后部位置。优选地，周围泡沫18中的泡沫和其它材料基本上不必阻挡使用者向后倾斜，使得其在就座或斜倚的同时可以提供更大的舒适性，因为人的肩部和肩胛区域自然地位于比许多人的腰部区域更后的位置。优选地，在周围泡沫18中采用的泡沫不像扬声器模块14的构件那样传导声音。周围泡沫18的一种优选材料是密度大约为0.9-1.1lbs/ft3以及25％的压痕力偏移大约为12-18的聚氨酯泡沫材料，采用ASTM D-3574-86测试方法测量所有属性。用于本发明的合适的聚氨酯泡沫的示例是可以从Amcon/VAS，Minneapolis，MN得到的“1675”泡沫，尽管如此满足这些特征的其它材料也适用于本发明。
在一种实施方式中，用于靠垫10的扬声器模块14包括支承和防护扬声器28并使向使用者传导的声音和振动最大化的泡沫。另外，扬声器模块14的泡沫是比更软的周围泡沫18提供更多姿势支承的更硬的防护泡沫。可以增加扬声器模块14和/或覆盖层16的厚度，尤其是在靠近最下面的扬声器的区域，以形成进一步的腰部支承。备选地，可以在该位置采用腰部支承枕。
图4表示靠垫10的扬声器模块14的一种实施方式的逐层视图。本发明的垫子的层可以具有适于舒适地支承使用者的任何厚度，并且声音和振动可以穿过该厚度传递并由使用者感受。尽管所述层可以具有任何厚度，但优选地是使扬声器与使用者身体之间的间隔最小以使传递到身体内的声音和振动达到最大程度。层A，B，C，D，E和F有助于绕扬声器形成腔并提供对扬声器的定向和支承。扬声器腔通过在覆盖扬声器的层上的孔形成向前的共振腔部分。共振腔在层A与层D水平面的扬声器锥形振膜之间充有空气。
参照图2，4和5，层A和B还在使用者与层C的扬声器和更硬泡沫之间提供缓冲，尤其是在层C后弯曲边缘处，在此处层C插入大约1/2英寸以降低使用者感受硬边缘的可能性。层B具有5英寸直径的贯通厚度的圆孔，它们布置在共振腔的位置。层C是硬泡沫层，其具有2-1/2英寸直径的贯通厚度的圆孔，它们布置在共振腔的位置。这些通孔有助于声能的传导并形成声音和振动的共振空间。层D是具有通孔的更软的泡沫，所述通孔在大致扬声器纸盆的水平面处封装扬声器框架。层A不具有通孔，因为其不仅被设计成直接向使用者传递一些声音和振动能，而且穿过层A传播一些声音和振动以更扩散地得到感受。层E是硬泡沫材料，扬声器28的狭窄部分封装在其中并且扬声器腔的共振腔部分的后边缘限定在其中。扬声器封装腔可以具有任何直径。扬声器封装开口优选具有适于固定在垫子(多个垫子)和座椅中使用的扬声器的直径。层F由密度与层D类似的材料制成，并且扬声器的后部固定在这里。层F还包括与层B，C，D和E上的扬声器腔开口相对应的开口。层F上的开口优选一直穿过层F的厚度，但可行的备选实施方式是层F上的一些或全部开口不在层F的整个厚度上延伸而是形成一种井或空腔。优选地，层F的厚度大约等于定位在扬声器腔中的扬声器磁铁的厚度。层F上容纳扬声器的开口优选具有比扬声器磁铁的直径略小的直径。在一种实施方式中，扬声器28的磁铁具有大约3英寸的直径并且在层F上的相应扬声器容纳开口具有大约2.5英寸的直径。在层F的后面或下面添加层G以在扬声器磁铁的后部附近提供缓冲效果并固定开关。开口位置和直径的其它变化是本发明可以构想到的并且可以改变以获得所需结果。
在一种实施方式中，所述层的厚度可以从1/4英寸变化到2英寸。优选地，层C和层E比层A，B，D和F更窄并且由更坚硬的材料制成以更有效地通过扬声器模块传递振动。还可以在层C和/或E的任意表面上放置或粘结声反射薄膜以向身体传导更多声音和振动。在一种优选实施方式中，层A大约是1英寸厚，层B大约是3/4英寸厚，层C大约是3/8英寸厚，层D大约是3/4英寸厚，层E大约是3/8英寸厚，层F大约是1/2英寸厚并且层G大约是1/4英寸厚。
在一种实施方式中，层A由比层B，D和F更密的共振材料制成并作为传播和传递从扬声器发出的振动的共振层。这样来自扬声器模块的振动通过整个垫子/座椅而不仅是一个点(扬声器)源传播。用于层A的一种优选材料是聚氨酯泡沫。在一种优选实施方式中，层A由具有大约2.75-2.95lbs/ft3的密度、25％下大约30-36的压痕力偏移、大约10％的压缩变形、大约10psi抗拉强度、大约1lbs/in的抗剪强度以及100％的延伸率的聚氨酯泡沫材料制成，采用ASTM D-3574-86测试方法测量所有属性。用于本发明的合适的聚氨酯泡沫的示例是可以从Amcon/VAS，Minneapolis，MN得到的“9600”泡沫，尽管如此满足这些特征的其它材料也适用于本发明。
在一种实施方式中，层B，D和F由密度范围大约1.7-2.0lbs/ft3的柔韧性变化的聚氨酯泡沫制成。层B具有25％下大约27-35的压痕力偏移，而层D的该值为大约30-38并且层F的该值为大约100-125，采用ASTM D-3574-86测试方法测量所有属性。用于本发明层B的合适的聚氨酯泡沫的示例是可以从Amcon/VAS，Minneapolis，MN得到的“5250”泡沫，层D是“9525”泡沫并且层F是“8900”泡沫，尽管如此满足这些特征的其它材料也适用于本发明。
在一种实施方式中，沿层布置电线和电缆以产生更小的弯曲和断裂。还在这个水平面处实现开关连接。这样限制了电线与扬声器、配线与电缆之间的连接件的弯曲和可能的断裂。本领域普通技术人员将会认识到有多种不同的电线成束和/或布线方法。
在一种实施方式中，层C，E和G由更硬或刚度更大的材料制成，该材料可以传递从扬声器或者其它声音或振动源发出的振动。用于层C，E和G的一种优选材料是聚氨酯泡沫。在优选实施方式中，层C，E和G由密度大约1.5lbs/ft3、25％下的抗压强度大约11、50％的垂直方向大约20psi、压缩变形大约16％、抗拉强度大约39psi、抗剪强度大约15lbs/in、孔度大约0.5微米、以及浮力大约60lbs/ft3的聚氨酯泡沫材料制成，采用ASTM D-3575测试方法测量所有属性。用于本发明的合适的聚氨酯泡沫的示例是可以从Amcon/VAS，Minneapolis，MN得到的“Polyflex 15”泡沫，尽管如此满足这些特征的其它材料也适用于本发明。
粘弹性聚氨酯泡沫也可以作为层A和/或层B的备选材料。粘弹性聚氨酯泡沫的特性除了可以产生更大的舒适性之外还可以传导更多的声音和振动。采用粘弹性聚氨酯泡沫或另外的传导材料对来自扬声器模块整个表面的声音和振动形成更均匀的感觉。然而，由于该材料在持续压力下压缩明显，因此其提供的缓冲效果更小。
优选地，在本发明实施方式中采用的粘弹性聚氨酯泡沫具有大约3.5-4.5lbs/ft3的密度、25％下大约8-12的压痕力偏移、大约10psi的抗拉强度、大约1.0lbs/线性英寸的抗剪强度并表现出100％的延伸率，采用ASTM D-3574-86测试方法测量所有属性。用于本发明的合适的聚氨酯泡沫的示例是可以从Amcon/VAS，Minneapolis，MN得到的“SR38”泡沫，尽管如此满足这些特征的其它材料也适用于本发明。
座垫12在一种实施方式中，如图6-10所示，座垫12包括座位模块29、扬声器模块14和周围泡沫18。座位模块29和扬声器模块14共用与靠垫10的层A类似的共同顶层。座位模块29被构造成使得使用者的体重将会促使座位模块29产生比扬声器模块14更大的压缩。这样提高了使用者的膝盖并形成了向靠垫10的后向倾斜。
在一种实施方式中，用于座垫12的扬声器模块14大致17英寸宽、8英寸深和51/2英寸高。如图8和9所示，座垫12的扬声器模块14包括层H，I，J，K，L和M。在底部通过层M并在顶部通过层J接界的空间限定了共振腔。共振腔空间在层M与处于层K水平面处的扬声器纸盆之间充有空气。
层M是不具有任何通孔的硬泡沫材料。层M被设计成传导声音和振动能。层L是在共振腔的位置具有直径大约4英寸的通孔的硬泡沫材料。层L被设计成传导声音和振动能并且还在使用时向层M和胶合板层以及金属框架传递声能。层K是具有通孔的更软的泡沫，所述通孔在大致扬声器纸盆的水平面处封装扬声器框架。这些通孔有助于声能的传递并形成声音和振动的共振空间。
层J是硬泡沫材料，其中封装扬声器的窄部并限定扬声器腔的共振腔部分的后边缘。扬声器封装腔可以具有任何直径。扬声器封装开口优选具有适于对在垫子(多个垫子)和座椅中采用的扬声器进行固定的直径。
层I由密度与层K类似的材料制成，并且扬声器的后部固定在其上。层I还包括与层J，K和L上的扬声器腔开口相对应的开口。层I上的开口优选一直延伸穿过层I的厚度，但可行的备选实施方式是层I上的一些或所有开口不会延伸穿过层I的整个厚度，而是形成一种井或空腔。优选地，层I的厚度大致等于扬声器磁铁的厚度以定位在扬声器腔内。层I上容纳扬声器的开口优选具有略小于扬声器磁铁直径的直径。在一种实施方式中，例如扬声器磁铁具有大约3英寸的直径，在层M上相应的扬声器容纳开口具有大约2.75英寸的直径。
层H由比层I和K更密的材料制成并具有对从扬声器或其它声音或振动源进行传播和传递的趋势。这样来自扬声器模块的振动变得更均匀。
通常，所述层的厚度从3/8英寸变化到3英寸。优选地，层J，L和M比层H，I和K更窄并由更坚硬材料制成以更有效地通过扬声器模块传递振动。还可以在层J，L和/或M的任意表面上放置或粘结声音反射薄膜以传导更多的声音和振动。在一种优选实施方式中，层H大约为13/8英寸厚，层I大约为11/8英寸厚，层J大约为3/8英寸厚，层K大约为3/4英寸厚，层L大约为3/8英寸厚，并且层M大约为1/2英寸厚。
用于层H的一种优选材料是如上所述的“9600”聚氨酯泡沫。用于层I和K的一种优选材料是密度大约为1.8-2.0lbs/ft3并且25％下的压痕力偏转大约为50-60的聚氨酯泡沫材料，采用ASTM D-3574-86测试方法测量所有属性。用于本发明的合适的聚氨酯泡沫的示例是可以从Amcon/VAS，Minneapolis，MN得到的“5350”泡沫，尽管如此满足这些特征的其它材料也适用于本发明。用于层J，L和M的一种优选材料是如上所述标记为“Polyflex 15”的聚氨酯泡沫。
座位模块29的组成层在图10中示出并包括层H，N，O，P，Q。在一种实施方式中，座位模块29大约17英寸宽，11英寸深和5.5英寸高。座位模块29被构造成最大程度地实现舒适性和支承，同时向使用者传递声音和振动能。聚氨酯泡沫被选定为提高从上表面(包括覆盖层16)到硬泡沫层P正上方的层O的压痕力偏转以更大的舒适性靠近使用者身体并降低材料压缩到底线值从而使使用者感受到层P的硬度的可能性。座位模块29被构造成使得尽管使用者的体重得到舒适地支承，但与扬声器模块14相比存在更大的压缩，使得使用者的膝盖相对于他或她的臀部提高并且使用者处于后倾位置。该位置尤其在腰脊柱得到舒适支承时比笔直水平定位更舒适。
层P是扬声器模块14的层L的延伸部，使得电线和电缆连接可以布线在同一水平面以产生更小的弯曲和断裂。还在该水平面上实现开关连接。同样座位模块29的层H延伸到成为扬声器模块14的层H。这些完整的泡沫层在粘结在它们的相邻层时使扬声器和座位模块相连，形成交错连接以将两个模块固定在一起，而不是在模块之间存在净间隔。这样还限制了在电线与扬声器、电线与电缆之间产生连接的弯曲以及潜在的断裂。
通过在层P和Q上切割的孔支承开关。开关板位于层N与O之间并且是这两层不被制成一体的原因。柱部分地伸入在层O上切割的相应孔内。层Q是可压缩性选定为提高舒适性的软泡沫。在另一实施方式中，尤其在不采用胶合板底部时，层Q可以是在扬声器模块14上连续的层M。
通常，所述层的厚度会从3/8英寸变化到3英寸。优选地，层P比层H，N和O更窄，并且由更坚硬的材料制成以更有效地通过扬声器模块传递振动。还在层P的任意表面上放置或粘结声音反射薄膜以向身体传导更多的声音和振动。在一种优选实施方式中，层A大约为1.375英寸厚，层N大约为10.5英寸厚，层O大约为0.75英寸厚，层P大约为0.375英寸厚，并且层Q大约为0.5英寸厚。
用于层H的一种优选材料是在前所述的聚氨酯泡沫“9600”。用于N，O和Q的一种优选材料是密度大约为2.5-2.7lbs/ft3、25％下的压痕力大约为59-71、压缩变形大约为10％、抗拉强度大约为15psi、抗剪强度大约为1.5lbs/in、以及延伸率150％的聚氨酯泡沫材料，采用ASTM D-3574-86测试方法测量所有属性。用于本发明的合适的聚氨酯泡沫的示例是可以从Amcon/VAS，Minneapolis，MN得到的“6600”泡沫，尽管如此满足这些特征的其它材料也适用于本发明。用于层P的一种优选材料是如上所述标记为“Polyflex 15”的聚氨酯泡沫。
通过将扬声器28定位在扬声器模块14的层J上并随后连接层K，L和M而组装座椅的下垫或座位部分12。扬声器电缆与层J的上下表面相连并优选缠绕在一起以形成单一加强电缆。层I随后定位在层J的顶部。座位模块29的层Q随后固定在层P(扬声器模块14的层L)的下面。座位模块29的层O以及之后的N随后相连。层H随后加到两个模块14，29的顶部。粘合剂使所述层彼此相连，使周围泡沫18与扬声器和座位模块14，29的两侧相连，并使覆盖层16与层H的顶部和周围泡沫18的相应侧面相连。在一种实施方式中，扬声器模块14的层M、座位模块29的层L以及周围泡沫18的相应侧面与3/8英寸的胶合板底部粘结在一起，用于将扬声器模块14、座位模块29、周围泡沫18以及覆盖层固定在金属框架上以形成座椅结构。扬声器模块14、座位模块29和周围泡沫18与胶合板底部一起优选都封装在可拆除的外罩内。该外罩优选可清洗或可以得到清洁，并且如上所述由织物或在声波从扬声器传递到使用者身体时不会引起过度干涉的材料制成。在罩的横向两侧布置开口，可以便于从其任意一侧抽出垫的电缆。
座垫12的周围泡沫18优选不像扬声器模块14的构件那样传递声音。用于周围泡沫18的一种优选材料是密度大约为0.9-1.1lbs/ft3和25％下的压痕力偏移大约为12-18的聚氨酯泡沫材料，采用ASTMD-3574-86测试方法测量所有属性。用于本发明的合适的聚氨酯泡沫的示例是可以从Amcon/VAS，Minneapolis，MN得到的“1675”泡沫，尽管如此满足这些特征的其它材料也适用于本发明。
框架如图1所示，框架13是管状金属框架。在备选实施方式中，框架13可以由不同材料或材料的组合制成。刚性框架13进一步提高传递到使用者的振动量尤其是高频声音量。这样有利于一定量的更高频率的声波通过扬声器模块、座位模块或周围泡沫的一种或多种材料滤出。本发明的放大器40优选具有用于使用者调节高频成分以补偿高频衰减的高音调节或者具有固定的高音调节并由此不需要偏向更高频的更加放大的调节。
在本发明的另一实施方式中，设置斜倚机构以调节靠垫10与座垫12之间的相对定向。另外，设置旋转机构以使座椅的部分可以相对于地面作角旋转。
靠垫和下垫或其部分可以定位在地板上或者靠在其它表面或家具上或者备选作为模块结合成支承使用者的另一结构。当垫子定位在地板上或靠在其它表面上，可以减小振动，因为一些声能可以由垫子压靠的结构部分吸收。如果垫子放置在吸收性更好的物质例如被褥或地毯上，则会扩大所述效果。为了提高使用者经历的振动，有效的是将垫子放置在使传递到使用者的声音和总振动提高的结构上。因此所采用材料的密度越大，传递的声音和振动的量越大，因为更小密度的材料吸收更多的声能。
电路在本发明的示意性实施方式中，采用电子设备向扬声器28和放大器40传送信号。本领域的普通技术人员将会认识到可以采用多种不同的放大器和相关硬件提供对扬声器28的控制功能。以下提供本发明优选实施方式的特征。
可以采用一个或多个开关30控制放大器40。还可以采用一个或多个手动调节的音量控制装置。如图11所示，在一种实施方式中，扬声器28与从VCR、DVD、CD或MP3播放器或者具有音频输出能力的其它电子装置接收音频输出的放大器40相连。放大器40的音频输出可以被传送到代替垫子或垫子之外的使用者的电视或立体声收音机(与其它外部扬声器相连)。放大器40包括调节通过垫子(多个垫子)、座椅和空气传递的声音音量的自动音量调节机构。
在一种实施方式中，设置可变电阻网络或电位器以控制扬声器28产生的音量。电位器例如可以通过侧板提供给使用者。备选地，可以采用另外的放大器放大一个或多个扬声器28的信号以控制相应扬声器28的音量。
在一种实施方式中，放大器40控制多个座椅产生的声音。在这种情况下，放大器40可以包含对与其相连的每个座椅的独立控制装置。每个座椅的垫子10，12可以在音量，单元内的平衡方面得到独立控制，因为座椅的每个垫子或部分都是独立的通道、底部、高音、自动音量设定和输入声源。制造具有独立控制装置的放大器与采用独立的放大器相比是具有更高成本效率和空间效率的方案，因为任何冗余的放大级和/或声音监控电路都通过共用电源供电，通过共用控制机构控制并且通过共用外壳封装。该放大器还可以用于独立于垫子(多个垫子)和/或座椅(多个座椅)提供声音信号以独立于垫子(多个垫子)和/或座椅(多个座椅)控制那些扬声器。
在一种实施方式中，压力、光或热感应致动开关30放置在垫子(多个垫子)上或座椅中。在本发明的一种实施方式中，开关30打开(声源随后不会传递声音)直至压力置于垫子(多个垫子)或座椅的一部分上由此关闭电路。开关可以在每个垫子或靠垫或者座椅的座位部分内插入每个声源的电路内，使得仅有接收触发信号的声源会发出声音。该方法起到用于整个垫子或座椅或者其部分的开/关机构的作用。这些使用方法在多个传递垫或座椅都与声音或音乐源相连，但仅有一些垫或座椅在使用(由使用者接合)或部分使用时尤其有用。所述情形包括但不局限于存在多个使用者的电影院、汽车、办公空间和家。还可以采用手动开关代替自动开关在垫子(多个垫子)或座椅上或中实现所述功能。
在一种实施方式中，压力感应开关30放置在每个垫子或靠垫和座椅的座位部分上以独立控制每个通道。触发(关闭电路的)开关所需的压力是567克并且开关寿命是200,000个周期。需要基本上更大的力以关闭电路的开关不太灵敏，尤其在靠垫(座椅的后部)上，因为它们将迫使使用者将它们自己笨拙地定位在垫子或座椅上以对开关施加足够大的触发压力。太灵敏并且不具有足够大弹簧力的开关在压力解除时快速或可靠地打开电路。不应该采用在多于合理数量的周期内不能可靠执行的开关，因为它们必然需要修理或导致报废。用于本发明的合适的开关的示例是可以从The Bergquist Company，Chanhassen，MN，得到的“C&K A系列一般用途的快动开关”，尽管如此满足这些特征的其它装置同样适用于本发明。
在一种实施方式中，刚性平面结构例如板或薄膜放置在开关机构与使用者身体之间，使得来自使用者身体的压力更容易触发开关。直接在开关上方穿过泡沫层上的相应孔突出的柱(包括橡胶支脚)粘附在塑料盘(位于更靠近使用者身体的一层)上。在该实施方式中，柱的长大约为3/8英寸以及直径为1/2英寸，同时盘的直径大约为2英寸。可以采用不同尺寸的柱和板。在板(塑料盘)与开关之间的更大弹性的泡沫有助于开关在压力解除时达到打开位置，因为开关与板之间的泡沫充当辅助弹簧。开关可以通过在层E和F上切割的孔支承。开关板位于层C和D之间，柱穿过在层D上切割的相应孔部分地突出。
除了优化传递到使用者身体但不是耳朵的声音和振动之外，采用本发明的系统还要求使用者在看电视或电影或者玩电子游戏时能够舒适地就座几个小时。由于垫子(多个垫子)或座椅产生声音和振动，因此使用者往往要在给定位置保持一段时间，该时间比在不产生声音和振动的座位上从事这些活动的时间更长。这样是因为使用者往往要找到产生他们喜爱的声音和振动的位置。因此，由于使用者可能做出更小的身体调节以减轻由压力或血流减小导致的不舒适，因此需要使垫子和座椅通过正确支承并缓冲使用者身体而提供最佳舒适性。这样，座位和靠垫或座椅的部分的泡沫柔软度、支承和弹性、以及形状和轮廓对使用者的感受很关键。
扬声器28可以是任何类型的常规立体声扬声器。备选地，可以采用其它声音/振动发射装置。在图所示的实施方式中，可采用51/4英寸最外直径的市场上可得到的立体声扬声器。通常可在本发明中采用在市场上可得到的任何扬声器，并且优选可采用能够传递大约20赫兹-20,000赫兹频率范围的扬声器。在一种实施方式中，在靠垫或座椅后部增加两个附加的扬声器以传递来自提供环绕音的放大器的声音。需要从提供环绕音的放大器引出独立的电缆，所述放大器还可以包括调节这些扬声器音量的装置。备选地，可以在座椅的下垫或座位部分上包含具有环绕音连接件的附加扬声器。
由于在扬声器组件的前部施加压力，因此采取防护措施以避免对扬声器纸盆的损坏。为了防护扬声器纸盆，在悬挂纸盆的橡胶材料与框架的外部前边缘之间的框架上(5/16英寸厚-在内径和外径之间)粘附一圈更硬的材料(在一种实施方式中是1/4英寸高的硬泡沫)。在本发明的一种实施方式中，这一圈更硬的泡沫压靠其前部(层C)的硬聚氨酯泡沫层，从而防止任何材料伸入并损坏扬声器纸盆。
在一种实施方式中，每个扬声器28的连接件(连接扬声器的垫子电缆)相向定位。这样上扬声器面向成使得连接件面向下，同时下扬声器的面向相反。连接件以这种方式定向以限制弯曲量并由此限制可能在这些连接件处发生以及对从这些连接件导出的电线的潜在损坏，这是因为在使用过程中更小的压缩力施加在扬声器之间的空间内的垫子上。重要的是优化声刺激的强度，但还要避免耳朵遭受有害暴露。记录在磁带上的音乐、电视广播和音带以及DVD通常具有明显的音量波动。因此，在采用这些媒介时单一音量设定导致刺激暴露的强度可变，分贝级有时远远超过所需量级并且有时太低而不能听到。因此，具有根据分贝计或传感器的输出自动音量调节的放大控制系统使使用者能够自动优化他或她的声音感受，而无需手动调节音量设定。在声源(多个声源)接近使用者(多个使用者)时采用本发明可以更容易地实现这一点。
本发明的实施方式可以包括将分贝传感器54放置在放大器内或使放大器远离和更接近使用者。后一实施方式优选用于多个使用者。该传感器将与分贝级相对应的信号传递到执行算法的微处理器，所述算法被设计成使刺激暴露的强度最大，但不超过使用者限定的量级。因此可以避免听力损失/耳朵损坏，同时提供最大的使用者限定的强度。还可以规定最小量级，使得如果需要更难听到的部分可以得到进一步放大。通过设定上限和下限分贝值或具有范围值的一个分贝值(平均值)(当通过平均值加和减时与分别作为上限和下限值的平均值相差正和负)可以设定量级。微处理器的输出传递到控制器，其自动调节放大级。使用者具有手动或远程分离系统的能力。该系统在使用者接合(就座、躺靠或斜靠)垫子(多个垫子)或座椅以及需要快速音量调节时或者当在广播、音带、音乐等发生急剧变化时特别有效。在使用者利用手动音量级设定分离自动调节装置的情况下，放大器和/或远程单元还可以具有分贝级读数器。
垫子构造方法使用时通过将扬声器定位在层E并随后使层F与层E的后部相连以及使层G与层F的后部相连来组装靠垫10。扬声器电缆与层E的前侧相连并优选缠绕在一起以形成单一加强电缆。层D随后定位在层E的顶部，层C定位在层D的顶部，层B定位在层C的顶部并且层A定位在层B的顶部。粘结剂使所述层相互连接，使周围泡沫24与扬声器模块14相连，使覆盖层16与层A的顶部以及周围泡沫24的相应侧面相连。在一种实施方式中，扬声器模块14的层G和周围泡沫24的相应侧面胶合在3/8英寸的胶合板底部上，该胶合板底部用于将扬声器模块14、周围泡沫24和覆盖层16固定在金属框架上以形成座椅结构。整个泡沫和扬声器组件以及所使用的胶合板底部优选封装在可拆除的外罩内。这有助于制造过程，因为制造罩比更昂贵和耗时的装饰过程更简单并具有更大成本效率。外罩优选可清洗或者可以得到清洁，并且如上所述其由织物或在声波从扬声器传递到使用者身体时不会引起过度干涉的材料制成。在罩的侧向两侧布置开口，使得垫子电缆便于从任意一侧抽出。
下垫12或座椅的座位部分可以被构造成与靠垫或座椅的后部类似。另一实施方式包括覆盖层16、周围泡沫18以及在扬声器模块14内的向下定向的扬声器28。在该实施方式中，扬声器模块14定向成使得扬声器纸盆远离使用者向下指向垫子12的底部。使用时穿过更密的泡沫层和胶合板以及金属承载声能和振动。
其它特征在另一实施方式中，在每个垫子10，12上的扬声器28不包括独立的左或右通道，而是被分配给任意左和右通道(每个通道分配一个或多个扬声器)以将左通道保持在使用者的左侧并将右通道保持在使用者的右侧。在该实施方式中，可以采用共用开关控制两个通道，或对每个通道采用单个开关或者对每个扬声器采用独立开关。控制整个系统或每个通道的开关可以布置在靠垫或下垫或者座椅的任意部分。
备选实施方式如在所示实施方式中所述那样，垫子10，12与座椅结构相联合。在备选实施方式中，垫子10，12可以共同或单独与其它类型的身体支承结构例如沙发、躺椅、车辆座椅、长椅等相联合。当不需要时，垫子10，12可以最佳地与相关身体支承结构的刚性框架相连。在备选实施方式中，垫子10，12可以是便携的并可以相互分离。
本发明的多种变型对本领域技术人员是显而易见的。因此，本发明的范围仅由附加权利要求限制。尽管已经示出和描述了本发明的特定实施方式，但对本领域技术人员显而易见的是在不脱离本发明的精神和范围的前提下可以做出多种其它的变化和修改。因此其用于覆盖附加权利要求，所有的所述变化和修改都处于本发明的范围内。
尽管已经详细描述了本发明及其优点，但应该认识到在不脱离由附加权利要求限定的本发明的精神和范围的前提下可以在此做出多种变化、替换和变型。而且，本发明的范围不是用于限制在说明书中描述的过程、机器、制造、物质成分、装置、方法以及步骤。由于本领域技术人员将会很容易地认识到本发明的公开内容，因此根据本发明可以利用目前现有或以后改进的与在此描述的相应实施方式起到基本上相同功能或获得基本上相同效果的过程、机器、制造、物质成分、装置、方法或步骤。因而，附加权利要求被用于包含在它们范围内的所述过程、机器、制造、物质成分、装置、方法或步骤。
权利要求
1.一种垫子，包括包括声学扬声器以及具有不同声导和压缩率的多层材料的扬声器模块，所述扬声器支承在多层材料内并由其封装。
2.如权利要求1所述的垫子，其特征在于，所述多层材料包括多个不同的泡沫构件。
3.如权利要求1所述的垫子，其特征在于，所述扬声器模块通常居中定位在垫子内并且在垫子的横向部分设置隔音材料。
4.如权利要求3所述的垫子，其特征在于，所述隔音材料包括多种不同的泡沫材料。
5.如权利要求1所述的垫子，其特征在于，其适用作座垫，其中所述扬声器模块包括一对声学扬声器，并且成对扬声器中的每个与使用者大腿区域相关联。
6.如权利要求1所述的垫子，其特征在于，其适用作靠垫，其中所述扬声器模块包括一对声学扬声器，并且成对扬声器中的每个与使用者脊骨的部分相关联。
7.如权利要求1所述的垫子，其特征在于，还包括座位模块，其具有压缩率不同的多层材料。
8.如权利要求7所述的垫子，其特征在于，座位模块中的一层或多层延伸至扬声器模块内。
9.如权利要求1所述的垫子，其特征在于，在扬声器模块内靠近扬声器限定填充空气的共振腔，所述共振腔被限定为穿过多层材料中的一个或多个的孔。
10.一种座椅，包括座垫和靠垫，其中每个垫子包括具有声学扬声器，具有不同声导和压缩率的多层材料的扬声器模块，所述扬声器支承在多层材料内并由其封装。
11.如权利要求10所述的座椅，其特征在于，还包括围绕扬声器模块的至少一部分的隔音材料。
12.如权利要求10所述的座椅，其特征在于，座垫的扬声器模块包括一对声学扬声器，并且成对扬声器中的每个与使用者的大腿区域相关联。
13.如权利要求10所述的座椅，其特征在于，靠垫的扬声器模块包括一对声学扬声器，并且成对扬声器中的每个与使用者脊骨的不同部分相关联。
14.如权利要求10所述的座椅，其特征在于，在扬声器模块内靠近扬声器限定填充空气的共振腔，所述共振腔被限定为穿过多层材料中的一个或多个的孔。
15.如权利要求10所述的座椅，其特征在于，还包括用于每个垫子扬声器的音量控制装置。
16.如权利要求10所述的座椅，其特征在于，还包括具有自动音量控制的放大声源。
17.如权利要求16所述的座椅，其特征在于，还包括与自动音量控制装置相连通的分贝传感器。
18.如权利要求10所述的座椅，其特征在于，还包括位于靠垫、座垫、或二者内的一个或多个致动开关，所述致动开关与放大系统连通。
19.一种座椅，包括座垫；以及具有声学扬声器和多层不同材料的扬声器模块，其中所述扬声器支承在多层材料内并由其封装，并且所述扬声器定位于就座在座垫上的使用者与座椅框架之间。
20.如权利要求19所述的座椅，其特征在于，扬声器模块包括一对声学扬声器，并且成对扬声器中的每个与使用者的大腿区域相关联。
21.如权利要求19所述的座椅，其特征在于，在扬声器模块内靠近扬声器限定填充空气的共振腔，所述共振腔限定为穿过多层材料中的一个或多个的孔。
22.如权利要求19所述的座椅，其特征在于，还包括用于扬声器的音量控制装置。
23.如权利要求19所述的座椅，其特征在于，还包括围绕扬声器模块的至少一部分的隔音材料。
24.一种座椅，包括靠垫；以及具有声学扬声器和多层不同材料的扬声器模块，其中所述扬声器支承在多层泡沫材料内并由其封装，并且所述扬声器定位于就座在座垫上的使用者与座椅框架的后支承部分之间。
25.如权利要求24所述的座椅，其特征在于，扬声器模块包括一对声学扬声器，并且成对扬声器中的每个与使用者脊骨的不同部分相关联。
26.如权利要求24所述的座椅，其特征在于，在扬声器模块内靠近扬声器限定填充空气的共振腔，所述共振腔限定为穿过多层材料中的一个或多个的孔。
27.如权利要求24所述的座椅，其特征在于，还包括用于扬声器的音量控制装置。
28.如权利要求24所述的座椅，其特征在于，还包括围绕扬声器模块的至少一部分的隔音材料。
29.一种座椅，包括包括具有不同声学传递属性的多层泡沫材料的座垫，所述座垫限定扬声器模块和座位模块，其中扬声器模块和座位模块中的每个的一部分定位在使用者与座椅框架之间，所述扬声器模块具有定位在使用者与框架之间的声学扬声器，并且扬声器模块和座位模块具有不同的抗压缩量级。
30.如权利要求29所述的座椅，其特征在于，扬声器模块包括一对声学扬声器，并且成对扬声器中的每个与使用者的大腿区域相关联。
31.如权利要求29所述的座椅，其特征在于，在扬声器模块内靠近扬声器限定填充空气的共振腔，所述共振腔限定为穿过多层材料中的一个或多个的孔。
全文摘要
本发明涉及一种垫子以及适于将音频声波以高强度级直接传递到身体的声音传递系统。在一种实施方式中，主题发明包括靠垫和座垫。每个垫子包括具有声学扬声器的扬声器模块，所述声学扬声器布置在垫子内并由多个不同层围绕。
文档编号H04R5/04GK101077040SQ200580035583
公开日2007年11月21日 申请日期2005年9月15日 优先权日2004年9月16日
发明者丹尼尔·E·科恩 申请人:丹尼尔·E·科恩