专利名称：用于剪状人机工程支持件的方法与设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于座位尤其汽车座位的人机工程支持件、尤其腰部支持件。
背景技术：
现代座位设计通常包括使坐在座位中的人感到舒适的腰部支持件。事实上，为使乘客感到舒适并入各种组件变得更普通了，其包括加热与冷却管道及其类似物。在座位内的限制内组件的流行使得需求更小、更紧凑组件。通过减小提供人机工程支持件所需要的组件的数目也可以节省空间。
在设计汽车座位的人机工程控制中需要使乘客移动诸如腰部支持件的人机工程装置在其全行程范围内移动而需要施加的手动强度最小。在手动曲柄或杠杆上需要许多转向是不良的。通常来说，腰部支持件与致动器的现有技术组合具有致动器运动对腰部支持件运动的1∶1比率。举例来说，需要将牵引线缆拖10毫米以将附着在其上的腰部支持件移动以更靠近乘客10毫米。在腰部支持件的技术中需要增加压力表面行程对致动器移动的比率。
同时也需要汽车座位中的人机工程装置由最轻并因此最便宜的致动器组件来致动。因此，需要一种腰部支持件配置以减小致动器上的负荷。需要一种其配置机械上有利于致动器的人机工程支持件，从而可使用更轻并且更便宜的致动器线缆、齿轮、发动机等等。
现有技术腰部支持件的最常见的当前形式为诸如在美国专利第5,397,164号中所述的牵引致动拱篮(arching basket)。这类腰部支持件使用牵引以通过增加压力表面的弓形的凸性来使可弯曲压力表面朝乘客成拱形。这些压力表面向平坦位置自然偏移。自然偏移必须由牵引装置来克服。因此，存在必须由致动器克服的额外负荷。除乘客体重施加的负荷外，这些现有技术腰部装置必须克服使压力表面挠曲的负荷并克服在沿其固定安装架滑动所述拱形腰部支持件的活动端时固有的摩擦力。在腰部支持件配置的技术中需要去除不需要的负荷。
某些腰部支持件在座位中上下移动以提高或降低支持点。所述支持件必须克服沿座垫移动的摩擦力。需要去除所述摩擦力。
拱形腰部支持件的另一不利之处为随着压力表面进一步向乘客延伸，接触乘客的表面积缩小，其令人较不舒适。压力表面在进一步延伸时变得更加坚硬，其也令人不舒适。需要一种在延伸时保持其完全有效表面积与可弯曲性的腰部支持件。
此外，在支持腰部脊柱的特定技术中，需要放松脊柱。即，如果通过腰部支持件压力表面将压力直接施加到脊柱的多骨椎骨上，则脊柱的多骨椎骨会变得不舒适。优选在脊柱附近双侧施加腰部支持压力，同时保持垂直凹陷或通道来容纳椎骨。
与所有汽车部件一样，在座位组装程序中总是需要增加组件组装与运输的经济性、速度以及效率。在座位设计中进一步需要坚固的、经济的、紧凑的组件。
生产较少的部件满足这些需要。然而，装置必须经过许多使用循环仍保持坚固并仍耐用。
发明内容
本发明涉及一种人机工程支持件，尤其用作做剪状运动的腰部支持件。双侧腰部支持垫在其之间具有一铰链。各个垫具有一延伸到铰链后方远离座椅使用者的杠杆臂。这些延伸臂件附着在各种施力构件的任何构件上，举例来说，Bowden缆索。对Bowden缆索的牵引将杠杆臂拖曳在一起，其通过铰链引起剪状动作，使向前腰部支持垫向座椅使用者延伸。
向后延伸部分也提供在座架中用于安装的安装场所。
本发明以大体垂直且位于双侧邻近脊柱椎骨处的压力表面来支持腰部脊柱。位于中心的垂直铰链建立用于释放脊柱椎骨上的压力的通道。
本发明使座位内的组件的组合更加紧凑，尤其是在去除了所需组件的体积与数量方面。其使用设计与运动简单的相对少量的活动部件。本发明使装置以及并入有所述装置的座位的制造、组装、包装与运输成流水线、降低了生产成本并增加了装置与并入有所述装置的座位的耐久性以及可用寿命。剪状人机工程支持件可安装在任何各种座架与悬挂系统中。
本发明的剪状腰部支持件使朝乘客的压力表面行程相对于诸如Bowden缆索的致动器联动装置所需要的行程的比率增加。剪状腰部支持件的压力表面在致动作用下相对于枢轴移出。同时，因为剪状腰部支持件是安装在向后杠杆臂延伸部分上，所以枢轴自身相对于座架移出一额外量。由此获得了压力表面行程对致动器联动装置行程大于1∶1的比率。视杠杆臂延伸部分的长度而定，行程比率可超过2∶1。
剪状腰部支持件固有地赋予致动器机械优点。铰链前方的压力表面上的铰链后的杠杆臂延伸部分的作用是充当任何杠杆，并且乘以由联结到向后杠杆臂延伸部分的致动器施加到压力表面的力。因此，可使用更轻并且更便宜的致动器与致动器联动组件，诸如Bowden缆索。此外，在本发明的剪状腰部支持件中存在比现有技术的拱形压力表面大体上更小的摩擦力。
剪状腰部支持件在其延伸位置保持了其压力表面的可弯曲性。这使乘客感到更加舒适。其也保持了接触乘客的完全表面积。
剪状腰部支持件的另一实施例安装为绕一水平轴滚动以提升或降低支持件的顶点。通过滚动代替滑动，去除了压力表面与座垫之间的摩擦力。
下文将参照随附图式详细地说明本发明的额外特征与优点以及本发明的各种实施例的结构与操作。
图1为剪状腰部支持件在缩进位置的前方透视图。
图2为腰部支持件在延伸位置的前方透视图。
图3为腰部支持件在缩进位置的后方透视图。
图4为腰部支持装置在延伸位置的后方透视图。
图5为剪状腰部支持件在缩进位置的示意俯视图。
图6为剪状腰部支持件在延伸位置的示意俯视图。
图7为剪状腰部支持件在延伸位置的一替代实施例的前方透视图。
图8为腰部支持件在延伸位置的一替代实施例的后方透视图。
图9为腰部支持装置在缩进位置的一替代实施例的后方透视图。
图10A、10B、10C、10D、10E与10F说明在其第二实施例中安装的剪状腰部支持件的滚动移动。
图11A为剪状腰部支持件的弯曲的示意性说明。
图11B为现有技术腰部支持件的弯曲的示意性说明。
图12A为保持剪状腰部支持件的压力表面积的示意性说明。
图12B为保持现有技术腰部支持件的压力表面的示意性说明。
图13为两种方式手动配置的剪状腰部支持件的一实施例的后方透视图。
图14为两种方式的动力配置、在延伸位置的剪状腰部支持件的一替代实施例的后方透视图。
图15为四种方式的动力配置的剪状腰部支持件的一替代实施例的后方透视图。
具体实施例方式
参考以上图式，其中相似参考数字表示相似元件，图1与图2为本发明的剪状腰部支持件的第一实施例的正视图。图3与图4为第一实施例的后视图，并且图5与图6为第一实施例的俯视图。
现参照图1与图2，本发明包含连接到垂直铰链8的两个铰接臂10与12。这些臂件优选为模制塑料但可为金属。其以左手与右手方式部署。其可以左手与右手型式来制造，但优选制造为对称的。在组装时，为得到对称臂件的双侧铰链支持件，将一臂件简单地反转以得到另一臂件的镜像。
各臂件具有三部分。向前延伸体14与16为腰部支持压力表面或垫。尽管向前延伸支持表面的配置可变化，但腰部支持垫14与16优选绕垂直轴弯曲并朝座椅使用者凸出。其优选从其中间到其远侧成锥形，并且视需要可具有提高可弯曲性的肋条18或孔。
剪状腰部支持件将铰接在臂件的中间部分上。在各臂件的此中间部分上存在具有垂直通孔的至少一个并优选为2个或2个以上的铰链结22。通孔容纳铰链销(未图示)在组装过程中的插入。盖、弯头或其它销端挡止元件固持其组装配置中的组件。
安装绳索24将腰部支持件附着在座架26上。
图1展示处于其平坦、缩进、非支持位置处的腰部支持件。图2展示处于其延伸位置处的腰部支持件。其可被置放在中间位置。
图3与图4分别为描述平坦与延伸位置的后视图。各臂件的向后部分为一个或一个以上杠杆延伸部分28与30。在各杠杆臂延伸部分28、30上为一安装架，其优选处于远端。在所述实施例中，中心杠杆延伸部分的安装架简单地为一狭槽或槽口32，确定其尺寸来容纳Bowden缆索。Bowden缆索34具有经Bowden缆索的中心轴滑动安置的一绳索38与一套筒36。在组装时，将套筒盖40置放在朝向杠杆臂延伸部分28或30的外侧的一狭槽32附近。绳索38滑动进入狭槽32中并延伸到在另一延伸杠杆臂30或28的相对狭槽32，其中绳索38也滑动到另一狭槽32中。绳索38具有一将其固持在狭槽32中的位置处的制动端盖42。Bowden缆索34的另一端具有一通过牵引将绳索38拖曳进入套筒36中的致动器44。
在所述实施例中，上部与下部杠杆延伸部分的安装架为确定尺寸以容纳安装绳索24的狭槽或槽口33。可包括脊20以保持强度。
在操作时，绳索38上的牵引将绳索端盖42与杠杆臂延伸部分28或30朝Bowden缆索套筒盖40与另一杠杆臂延伸部分30或28拖曳。这就得到了经铰链8的剪状动作，其使腰部支持垫14与16从座位的平面朝座椅使用者向外延伸，由此施加了腰部支持压力。因为向后延伸部分由安装绳索24来制动，向后杠杆臂延伸部分28与30沿安装绳索在安装架33上滑动，所以臂件的所有铰接运动都是向前的。
图5与图6分别为剪状腰部支持件在其平坦与延伸位置的俯视图。可看出向后杠杆臂延伸部分28与30与安装绳索24对准，向后杠杆臂延伸部分28与30在安装架33上附着在安装绳索24上并且向后杠杆臂延伸部分28与30在延伸时沿安装绳索24滑动。将铰链销46描述为通过插入交替结18的垂直通孔来在铰链8处将剪状腰部支持件的两半连接在一起。支持表面14与16朝向座椅使用者，在图5与图6中座椅使用者将朝向所述页的顶部。
图6展示了在延伸位置具有剪状腰部支持件的所有相同的组件。支持表面14与16在使用时看起来经过平整。此外，Bowden缆索38可见。图6同时描述了本发明的一个优点，即其为此脊柱放松区域48。
人机工程技术领域的技术人员将了解到人机工程支持装置必须适应人体解剖的具体形状以使座椅使用者觉得舒适。对于腰部支持件来说，此需要包括在任何腰部支持件中并入间隙或缺口以避免对脊柱的椎骨的不舒适的点压力。现有技术的腰部支持件通过在腰部支持件压力表面中机械加工或模制一缺口来得到所述脊柱放松间隙。从图6看的很清楚，剪状腰部支持件的铰接延伸动作在其从图5所示的其平坦位置移动到图6所示的其延伸位置时自动得到用于脊柱放松的所述有利间隙48。
图5与图6的比较说明了剪状腰部支持件的进一步的优点。所述领域的技术人员了解到需要使腰部支持件压力表面的向外行程相对于Bowden缆索的行程最大化。此对于手动致动器尤其正确，所述手动致动器需要用户旋转手动致动器上的曲柄以使Bowden缆索相对于Bowden缆索套筒行进，并且接着使腰部支持件压力表面向座椅使用者行进。为使用户感到便利，压力表面行程的全范围需要使用最小数目的手动致动器转向来实现。因此，如果压力表面向外行程对手动致动的Bowden缆索的行程的比率大于1∶1，那么对于使用者更便利。
本发明的剪状腰部支持件具有两个机构，通过其可以实现压力表面的向外行程。第一，臂件10与12绕铰链8的旋转将压力表面14与16向座椅使用者延伸。如果剪状腰部支持件安装在其铰链上，那么这将成为用于压力表面延伸的唯一机构。或者，剪状腰部支持件可安装在其铰链上，但剪状腰部支持件的优选实施例不安装在其铰链上，而安装在向后延伸臂件28与30的端部。当Bowden缆索38的张力将这些2个臂件拖曳更近时，它们沿安装绳索24滑动。此动作使铰链自身向外朝座椅使用者移动。此额外延伸机构实现了大于1∶1的向外压力表面行程对Bowden缆索行程的比率。因此，剪状腰部支持件压力表面的完全延伸可以更少的手动致动器转向来实现，从而使剪状腰部支持件比现有技术的腰部支持件对座椅使用者使用更加便利。
剪状腰部支持件比现有技术的另一优点为压力表面16与14的可弯曲性。处于脊柱放松区域48远侧的为接触座椅使用者腰部脊柱的椎旁区域的各压力表面14与16的接触部分50。处于压力表面接触区域50远侧的为比压力表面的接触区域50更加可弯曲的挠曲区域52。可弯曲性从较小逐渐变得较大使座椅使用者变得更加舒适。使用加强脊20可在接触区域50中提高更大的硬度与强度。通过将挠曲区域设计为具有孔或肋条可提高挠曲区域52中的更大的可弯曲性。
图7为并入能够使腰部支持件得到高或低腰部支持效应的额外零件的剪状腰部支持件的正视图。剪状腰部支持件的此实施例可选择性地将压力表面14与16的下部一半或上部一半推向座椅使用者。此可以通过将整个腰部支持件总成向上或向下滚动来完成。
图8与图9、此实施例的后视图展示了滚动所述总成的机构。为使压力表面114与116的底部或顶部向座椅使用者滚动，所述总成在腰部支持件的垂直中点或其附近绕水平杆124枢转。因此，仅存在一条安装绳索124。安装绳索124具有中心偏移125。上部与下部杠杆臂延伸部分128与130安装在框架绳索160上。杠杆臂延伸部分128与130在延伸过程中沿框架绳索160横向滑动。
框架绳索160接着安装在托架162上。托架162具有枢轴安装架164，通过其托架162连接到安装绳索124上，从而框架162可绕安装绳索124枢转。
图7至9所述的实施例以上述方式但以动力致动器154延伸剪体。
尽管可以使用手动致动器，但在所述实施例中所述总成的摇摆运动由第二动力致动器166来致动。致动器166连接到Bowden缆索168与170，从而拉紧一根Bowden缆索而放松另一根线缆。Bowden缆索套筒安装在套筒端安装架172与174处的框架162上。Bowden缆索绳索用绳索挂钩176与178来安装。所述绳索钩挂至安装绳索124的偏移125。偏移125为Bowden缆索形成一深度方向上的对角路径。因此，当拉紧一根Bowden缆索时，将框架的一端拉得更靠近偏移125，从而将框架162的那端拉向座位的后方。因为托架162框架绳索160与腰部支持板110与112作为一个单元来移动，所以在托架162一端上的向后牵引使腰部支持件压力表面114与116的相对端向座椅使用者偏移。
举例来说，如果拉紧下部Bowden缆索170，则将下部Bowden缆索套筒安装架174拖曳以更靠近安装绳索124中的偏移125。此运动将推动腰部支持压力支持表面124与116的最上部分180向座椅使用者移动。拉紧相对的Bowden缆索168将同样推动腰部支持件压力表面的最下部分182向座椅使用者移动。
在图10A、10B、10C、10D、10E与10F中说明总成的旋转操作。在图10A、10B与10C中，腰部支持件处于其完全延伸位置。在图10D、10E与10F中，腰部支持件处于其完全回缩位置。在任一位置或在任何中间位置，总成可摇摆以得到高顶点、低顶点或较平坦的中间位置。在图10A中，总成完全延伸并摇摆到其低顶点位置。在图10B中，总成完全延伸并保持在其中间位置。在图10C中，总成完全延伸并摇摆到其高顶点位置。在图10D中，总成完全回缩并摇摆到其低顶点位置。在图10E中，总成完全回缩并保持其中间位置。在图10F中，总成完全回缩并摇摆到其高顶点位置。
示意性说明11A与11B说明通过剪状腰部支持件来实现在延伸时保持弯曲区域。图11A展示整个支持件垫表面在致动作用与腰部支持件的延伸作用下向座椅使用者前行。顶点区域202上方与下方为弯曲区域204。因为剪状腰部支持件的机构不需要对压力表面的上端与下端施加力，所以弯曲区域204与顶点202共同延伸向座椅使用者前行。经验研究证实所述弯曲区域增加了乘客的舒适度。相比来说，图11B说明操作中的现有技术拱篮型腰部支持件。由于具有现有技术腰部支持件，弯曲区域214由腰部支持件的张紧机构包围并且不能随顶点区域212前行而朝座椅使用者前行。因此，弯曲区域存在损失。同时，现有技术腰部支持件上的顶点区域212在延伸时逐渐变得坚硬，由此进一步降低乘客的舒适度。
图12A与12B说明有利地以剪状腰部支持件实现保持完全压力区域高度。因为整个压力表面在剪状腰部支持件延伸时向乘客前行，所以推进区域220在其进一步向乘客延伸时不会降低高度。相比来说，图13B说明现有技术腰部支持件的推进区域230随腰部支持件进一步前行而在垂直方向减小。因此，剪状腰部支持件比现有技术支持件更舒适。
图13、14与15说明三个不同配置中的剪状腰部支持件的另一实施例。在此替代实施例中，腰部支持板310与312的形状已经改变。当与先前图式相比时从这些图式中可以看得很清楚，广泛的各种形状可用作腰部支持板而不偏离本发明的范畴。在当前所述的实施例中，压力表面314与316以先前所述的方式如铰链308起常规作用。
在图13、14与15中所述的替代实施例中，杠杆臂延伸部分328与330组合在一起以提高强度。在图13中，单个宽的延伸部分328支持用于将总成安装在两个导引绳索324上的Bowden缆索套筒安装架340与两个滑动安装架333。补充杠杆臂延伸部分330为一具有连接两上部与下部延伸部分的单个垂直腹部的U形零件，从而其也不仅支持滑动安装架333以沿导轨324移动而且支持Bowden缆索安装架42。如图14所示，套筒安装架340与绳索安装架342可交换。
在图14中，相同替代实施例用于采用动力致动器354以引起腰部支持件的剪状动作的配置中。在图15中，在图8所示动力配置中采用相同替代实施例，其中所述单元可在导轨324的水平轴上倾斜以得到更高或更低的腰部支持件。在图14与图15中，致动器以及Bowden缆索与剪状腰部支持件的啮合与操作如前所述。
鉴于上述说明，可看到可实现与获得本发明的若干优点。
选择并描述所述实施例以最佳地解释本发明的原理与其实际应用以由此使所属领域的其它技术人员最佳地利用本发明以及具有适合所涵盖的特定应用的各种修改的各种实施例。
因为在本文描述与说明的构造与方法中可进行各种修改而不偏离本发明的范畴，所以希望包含在前述说明或在附图中展示的所有事项应解释为说明性的而非限制性的。因此，本发明的广度与范畴不应受任何上述例示性实施例的限制，而应仅根据在此随附的权利要求与其对等物来界定。
权利要求
1.一种人机工程支持件，其具有一适合安装在一座架上的安装总成(24)；其特征在于一铰链轴(8、308)；各具有一人机工程支持件部分(14、16、114、116、314、316)、一施力部分(28、30、328、330)和一铰接部分(22)的一第一叶片(10、110、310)与一第二叶片(12、112、312)被组装成；所述第一叶片与第二叶片的所述铰接部分相对啮合所述铰链轴，从而在施加一力时，所述第一叶片与第二叶片以一剪状动作移动；及所述第一叶片与所述第二叶片的所述施力部分安装在所述安装总成上，以在一力引起所述剪状动作时在所述安装总成上平移。
2.如权利要求1所述的剪状人机工程支持件，其进一步的特征在于一施力器(44、154、354)，其与所述叶片的所述施力部分的至少一个相啮合，以使所施加的力引起所述剪状动作。
3.如权利要求1所述的剪状人机工程支持件，其中所述施力器为一具有一套筒(36)与一绳索(38)的Bowden缆索(34)，所述绳索以滑动和共轴方式安置在所述套筒内，每个所述套筒与所述绳索具有一第一端与一第二端；所述绳索的所述第一端以操作方式与所述叶片之一的所述施力部分啮合(42、342)；所述套筒的所述第一端以操作方式与另一个所述叶片的所述施力部分啮合(40、340)；及所述套筒和所述绳索的所述第二端以操作方式与一致动器啮合；由此，对所述Bowden缆索的牵引将所述叶片的所述施力部分拖曳在一起，引起所述叶片的所述剪状动作，由此将所述叶片的所述人机工程支持件部分向一座椅使用者延伸。
4.如权利要求1所述的剪状人机工程支持件，其中所述施力器通过手动提供动力。
5.如权利要求1所述的剪状人机工程支持件，其中所述施力器由一电动机提供动力。
6.如权利要求1所述的剪状人机工程支持件，其中所述施力器是牵引式。
7.如权利要求1所述的剪状人机工程支持件，其中在所述施力器施加力时所述施力部分沿所述安装总成平移，从而所述铰链轴在所述剪状动作过程中向一座椅使用者移动。
8.如权利要求1所述的剪状人机工程支持件，其中所述铰链轴位于所述叶片的每一个上的所述人机工程支持件部分与所述施力部分之间。
9.如权利要求1所述的剪状人机工程支持件，其中所述铰链轴大体上垂直。
10.如权利要求1所述的剪状人机工程支持件，其中所述人机工程支持件部分可弯曲。
11.如权利要求1所述的剪状人机工程支持件，其中所述人机工程支持件部分为腰部支持件。
12.如权利要求1所述的剪状人机工程支持件，其中所述人机工程支持件部分延伸超过所述铰链轴的高度。
13.如权利要求1所述的剪状人机工程支持件，其中所述叶片的所述铰链部分交错。
14.如权利要求1所述的剪状人机工程支持件，其中所述叶片的所述施力部分不对称并且互补。
15.如权利要求1所述的剪状人机工程支持件，其进一步包含一枢轴托架(162)，其与所述安装总成啮合，从而所述枢轴托架绕一大体上水平的轴枢旋转；所述施力部分，其与所述枢轴托架啮合以在一力引起所述剪状动作时在所述枢轴托架上平移；一第二施力器(166、366)，其与所述枢轴托架以及所述安装总成啮合，从而经由所述第二施力器在一第一方向上所施加的力将所述人机工程支持件部分的一较高区域向所述座椅使用者推进，并且经由所述第二施力器在一第二方向上所施加的力将所述人机工程支持件部分的一较低区域向所述座椅使用者推进。
16.如权利要求1 4所述的剪状人机工程支持件，其中所述第二施力器由一电动机提供动力。
17.如权利要求14所述的剪状人机工程支持件，其中所述第二施力器是牵引式。
18.如权利要求14所述的剪状人机工程支持件，其中所述安装总成为一水平杆元件(124)。
19.如权利要求17所述的剪状人机工程支持件，其中所述水平杆元件具有一偏移部分(125)，并且其中所述第二施力器由一具有一经安置以在一第一套筒中轴向滑动的第一绳索的第一牵引线缆组成，并且一第一套筒端附着在所述托架的顶部而且一第一绳索端附着在所述水平杆元件中的所述偏移部分上，并且其中所述第二施力器进一步由一具有一经安置以在一第二套筒中轴向滑动的第二绳索的第二牵引线缆组成，且一第二套筒端附着在所述托架的底部并且一第二绳索端附着在所述水平杆元件中的所述偏移部分上。
全文摘要
本发明涉及一种剪状腰部支持件，其包括一铰链轴(8)与各具有一向前部分(14、16)与一向后部分(28、30)的两个臂件(10、12)。所述向前部分是腰部支持垫。臂件的至少一个向后部分适合以操作方式啮合一施力器。一旦施力器(144)施加力，所述臂件的每一个即铰接在铰链轴周围。所述臂件的至少一个向后部分可安装在座架上。
文档编号B60N2/64GK1722969SQ200380105339
公开日2006年1月18日 申请日期2003年12月8日 优先权日2002年12月9日
发明者罗伯特·麦克米伦 申请人:L&P 财产管理公司