专利名称：座椅的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种人坐于其上的座椅，更具体地，本发明涉及这样一种座椅(例如，用于运输工具等的座椅)，其安装在诸如汽车等的运输工具中。
背景技术：
对于车辆用座椅，已经提出了在用于就座部分的框架上通过张设作为缓冲材料的张力结构来构成座垫的座椅，该张力结构是由一对底层编织材料以及设在该底层编织材料之间的连接线形成的三维立体织物或二维编织物等(例如，参见美国专利No.5013089、以及日本专利申请特开公报(JP-A)No.2002-177099、2002-219985和2003-182427)。在这种座椅中，由于缓冲材料由难以被削弱的弹性线构成，因此，与例如使用氨基甲酸乙酯作为缓冲材料的结构相比，该座椅薄并且能够获得良好的弹性特性(缓冲性能)。
然而，在如上所述的传统车辆用座椅中，其中三维立体织物和/或二维编织物被张设在用于就座部分的框架上，因此，希望获得更好的弹性特性，并且抑制尤其是就座者的头部的振动。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供了能够有效地抑制就座者头部振动的座椅。
关于本发明第一方面的座椅包括用于就座部分的框架；座椅材料，其前端侧固定在用于就座部分的框架的前端侧，而其后端侧通过弹性件连接到用于就座部分的框架的后端侧；以及支撑件，其布置在所述座椅材料的下侧，并弹性地支撑在用于就座部分的框架处，从而支撑就座者的大腿区域。
在第一方面的座椅中，当由于人坐下而向座椅材料施加向下载荷时，座椅部件向下挠曲并沉降，同时通过弹性件的弹性变形抑制伴随向下就座的张力增加。由于抑制了座椅材料的张力增加，因此确保了用于振动和冲击所需的阻尼，并通过弹性件而保证了恢复力。即，确保了缓冲性能。
由弹性地支撑在用于就座部分的框架处的支撑件从下方支撑以这种方式下沉的座椅部件处的部分，该部分支撑就座者的大腿区域。这样，在就座部分处，形成了其中质量元件为大腿区域并在弹性元件中包括支撑件(的弹性支撑部分)的辅助振动系统，该辅助振动系统与其中质量元件为支撑在就座者臀部(主要在坐骨结节之下的区域)处的上身(躯干)的主振动系统相分离。因此，通过将该辅助振动系统设定成用作动态减振器(包括其为包括阻尼器的动态减振器的情况)，则可以抑制就座者上身(即，头部)的主要沿上下方向的振动。
这样，在第一方面的座椅中，可以有效地抑制就座者的头部的振动。注意，可以将支撑件本身构造成弹性结构。期望的是在用于就座部分的框架处张设作为座椅材料的三维立体织物，该三维立体织物能够传递来自上方的就座载荷。
在关于第二方面的座椅中，在第一方面的座椅中，所述支撑件被构造成包括张力结构，该张力结构通过张力支撑从与张力方向交叉的方向施加的载荷。
在第二方面的座椅中，由于作为张力结构的支撑件在根据大腿区域适当变形的同时支撑大腿区域，所以该支撑件不会给予就座者奇怪的感觉(异物感)。
在关于第三方面的座椅中，在第一或第二方面的座椅中，所述用于就座部分的框架具有一对左右侧框架，并且所述支撑件的左端侧通过弹性件连接到在左侧的侧框架，而该支撑件的右端侧通过弹性件连接到在右侧的侧框架。
在第三方面的座椅中，因为支撑件的左右两端通过弹性件分别与相应的侧框架连接，所以支撑件可靠地跟随座椅材料的向下挠曲，并支撑大腿区域。因为弹性件是与支撑件分开的部件，所以易于进行将上述辅助振动系统设置为用作动态减振器。
在关于第四方面的座椅中，在第三方面的座椅中，所述支撑件的左端侧的前部和后部通过弹性件单独地连接到在左侧的侧框架上，而所述支撑件的右端侧的前部和后部通过弹性件单独地连接到在右侧的侧框架上。
在第四方面的座椅中，所述支撑件的左右两端的前部和后部通过弹性件分别单独地连接到相应的侧框架上。因此，可以在张力平面内支撑就座者的大腿区域。这样，可有效地防止给予就座者由于张力线而引起的不愉快的感觉。
在关于第五方面的座椅中，在第四方面的座椅中，将支撑件左端侧的后部和右端侧的后部连接到与其相应的侧框架上的弹性件的弹簧常数大于将支撑件的左端侧的前部和右端侧的前部连接到与其相应的框架上的弹性件的弹簧常数。
在第五方面的座椅中，因为在支撑载荷相对较大的后部侧的弹簧常数大于在前部处的弹簧常数，所以可以有效地使得上述辅助振动系统用作动态减振器。
在关于第六方面的座椅中，第一至第五方面中任一方面的座椅还具有用于背部的框架，其具有一对用于背部的左右侧框架；用于背部的缓冲材料，其张设在用于背部的框架处；以及用于背部的支撑件，其在用于背部的左右侧框架的下部之间弹性地支撑在用于背部的左右侧框架处，并且其增加了支撑就座者腰部区域的部分的支撑刚度。
在第六方面的座椅中，张设在用于背部的框架处的用于背部的缓冲材料从后侧支撑就座者的上身。与不具有该用于背部的支撑件的结构相比，弹性地支撑在构成用于背部的框架的用于背部的左右侧框架之间的用于背部的支撑件增加了支撑就座者腰部区域的部分的支撑刚度。这样，抑制了腰部区域的前后运动，并且抑制了头部主要沿前后方向(围绕腰部区域摆动的方向)的振动。因此，在本座椅处，可抑制就座者头部的上下方向及前后方向的振动。
为了实现上述目的，关于第七方面的座椅具有用于背部的框架，其具有一对用于背部的左右侧框架；用于背部的缓冲材料，其张设在所述用于背部的框架处；以及用于背部的支撑件，其在用于背部的左右侧框架的下部之间弹性地支撑在用于背部的左右侧框架处，并且其增加了支撑就座者腰部区域的部分的刚度。
在第七方面的座椅中，张设在用于背部的框架处的用于背部的缓冲材料从后侧支撑就座者的上身。与不具有该用于背部的支撑件的结构相比，弹性地支撑在构成用于背部的框架的用于背部的左右侧框架之间的用于背部的支撑件增加了支撑就座者腰部区域的部分的支撑刚度。这样，抑制了腰部区域的前后运动，并且抑制了头部主要沿着前后方向(围绕腰部区域的摆动方向)的振动。
这样，在第七方面的座椅中，可有效地抑制就座者头部的振动。
在关于本发明第八方面的座椅中，在第六或第七方面的座椅中，所述用于背部的支撑件被构造成包括两层三维立体织物。
在第八方面的座椅中，通过层叠两层或多层三维立体织物构成用于背部的支撑件，该三维立体织物由一对底层织物及布置在该底层织物之间的连线线形成。因此，该座椅能够提供支撑，以避免就座者腰部区域肌肉受到挤压损伤(crushing)，并同时增加在背部(座椅靠背)处支撑腰部区域的部分的整体支撑刚度。因此，可以抑制或防止就座者的腰部区域的疼痛，同时抑制就座者头部的振动。
在关于本发明第九方面的座椅中，在第八方面的座椅中，用于背部的支撑件被构造成这样，即，在两层三维立体织物之间夹有缓冲件。
在第九方面的座椅中，用于背部的支撑件由夹在三维立体织物之间的缓冲件构成。因此，可更有效地抑制或防止就座者腰部区域的疼痛。注意到，可以使用三维立体织物作为缓冲件。
在关于本发明第十方面的座椅中，在第一方面的座椅中，所述座椅材料被构造成包括两层三维立体织物。
在关于本发明第十一方面的座椅中，在第十方面的座椅中，所述座椅材料被构造成这样，即，在两层三维立体织物之间夹有缓冲件。
在关于本发明第十二方面的座椅中，在第二方面的座椅中，所述支撑件被构造成包括二维布料。
如上所述，关于本发明的座椅结构具有能够有效地抑制就座者头部振动的优异效果。
将参照附图详细描述本发明的实施例，其中图1是表示关于本发明实施例的车辆座椅的示意性整体结构的部分剖切的立体图；图2是沿着图1的线2-2剖取的侧剖视图；图3是表示关于本发明实施例的车辆座椅的外部的立体图；图4是表示构成关于本发明实施例的车辆座椅的座垫的俯视图；图5是以放大方式表示构成关于本发明实施例的车辆座椅的支撑件的俯视图；图6是表示由就座者以及构成关于本发明实施例的车辆座椅的座垫所构成的振动模型的示意图；图7是表示由就座者以及构成关于本发明实施例的车辆座椅的座椅靠背所构成的振动模型的示意图；图8是表示基于图7的振动模型分析就座者头部前后振动传递特性的数据分析结果的曲线图；图9是表示用作缓冲件的三维立体织物的示意性剖视图；图10是表示在三维立体织物中使用的一个底层织物的示例的示意图；图11是表示在三维立体织物中使用的另一底层织物的示例的示意图；以及图12A至12E分别是三维立体织物的主要部分的示意性剖视图，表示起绒部分的应用示例。
具体实施例方式
将基于图1至8描述作为关于本发明实施例的座椅的车辆座椅10。注意，在各图中所示的箭头UP、箭头LO、箭头FR、箭头RE、箭头RI及箭头LE分别表示以其中安装有车辆座椅10的车辆行驶方向为基准的向前方向(行驶方向)、向后方向、向上方向、向下方向、向右方向、以及向左方向。在下文中，当仅仅示出上、下、前、后、右、左时，它们对应于上述相应箭头的方向。
在图1中，以部分剖切的立体图示出了车辆座椅10的整体结构。在图2中示出了车辆座椅10的侧剖视图。如这些附图所示，车辆座椅10具有座椅架12。座椅架12被构造成具有用于就座部分的框架14，其为座垫架；以及用于背部的框架16，其为座椅靠背架。
另外，通过在用于就座部分的框架14处设置缓冲材料20，形成了用作就座部分的座垫18。通过在用于背部的框架16处设置用于背部的缓冲材料24，形成了座椅靠背22。用于背部的框架16的底端连接到用于就座部分的框架14的后端部上，从而可通过斜倚机构26围绕支撑轴转动。这样，座椅靠背22可相对于座垫18围绕该支撑轴转动，并且可保持在任意的转动位置处。
如图3所示，在座垫18处，在就座表面部分18A的两个横向(左右)方向侧形成有侧支撑件18B，该侧支撑件18B相比于大致平坦的就座表面部分18A进一步向上伸出。另外，在座椅靠背22处，在靠枕22A的两个横向侧形成有侧支撑件22B，该侧支撑件22B相比于大致平坦的靠枕22A进一步向前伸出。在座椅靠背22的顶部处设有头枕28。在本实施例中，头枕28与座椅靠背22一体形成。
以下对座垫18和座椅靠背22的具体结构依次进行描述。将描述三维立体织物110的具体示例，该三维立体织物110构成了稍后将描述的缓冲材料20、24和腰部支撑垫80。
(座垫的结构)如图1和2所示，构成座垫18的用于就座部分的框架14具有一对分别沿前后方向较长的左右侧框架30。另外，用于就座部分的框架14在该对左右侧框架30的前后端附近具有连接该侧框架30的前框架32和后框架34。这样，用于就座部分的框架14以矩形框架的形状形成。
侧支撑板36固定在各侧框架30的前部分处，该侧支撑板36形成为在侧视图中看大致成山形，并且其使得侧支撑件18B的前部比其后部更突出。上述斜倚机构26的基部固定在侧框架30的后端部分处。
缓冲材料20张设在用于就座部分的框架14上。如图1和2所示，缓冲材料20通过在本发明中用作座椅材料的基座40、布置在基座40上侧的表层座椅42、以及布置在基座40与表层座椅42之间的氨基甲酸乙酯垫44而构成为三层结构。
在本实施例中，基座40和表层座椅42都由具有网状(网)结构的三维立体织物110构成。可伴随由于张力引起的内部阻尼而沿着表面方向伸长并且可由于取消该张力而恢复。另外，通过由三维立体织物110形成基座40和表层座椅42，可伴随由于沿着与表面方向交叉的方向的载荷引起的内部阻尼而沿着厚度方向变形，并且可在取消该载荷后恢复。氨基甲酸乙酯垫44由聚氨酯泡沫形成。
如图1和2所示，钩部40A锚固在前框架32上，该钩部40A设在基座40围绕前框架32延续的前端处。基座40的后端通过用作弹性件的螺旋拉伸弹簧46连接到后框架34上。注意，基座40的宽度形成为小于左右侧框架30之间的间隔，从而在基座40的左右边缘部分与相应侧的侧框架之间形成间隙。
在基座40的两个横向端部附近均设有两个螺旋拉伸弹簧46(总共四个螺旋拉伸弹簧46)。各个螺旋拉伸弹簧46的后端都锚固在后框架34上，从而其前端可沿着上下运动方向转动。在通过螺旋拉伸弹簧46支撑在用于就座部分的框架14处的基座40处，初始张力(主要是平衡伴随螺旋拉伸弹簧46的拉伸的载荷的张力)小于或等于200N，并且沿着前后方向的伸长小于或等于5％。
这样，基座40的后端能够在使各螺旋拉伸弹簧46延伸和收缩的同时沿着前后方向接近后框架34和远离后框架34运动，并且能够围绕在各螺旋拉伸弹簧46处支撑在后框架34处的区域转动。因此，通过多个沿着前后方向平行设置的螺旋拉伸弹簧46在基座40处形成平面(二维)张力场，并且由于螺旋拉伸弹簧46沿着横向定位在两端侧的布置，因此在该两端侧形成了一维张力线。当人坐下时就形成了三维张力场。
在本实施例中，由于螺旋拉伸弹簧46在转动的同时延伸从而使得其前端在人坐下时下降，因此在横向内侧处的螺旋拉伸弹簧46之间形成了在该处张力(表面刚度，支撑压力)相对较低的低张力场(低刚度平面)，而沿着在平面图中从螺旋拉伸弹簧46延伸的线则形成了高张力场(高刚度平面)，在该处张力相对较高。即，在座椅垫18处，在对应于就座者的重量集中的坐骨结节的基座40处的横向中部形成了低张力场，而在支撑就座者身体侧部的两个横向端部处形成了高张力场。
氨基甲酸乙酯垫44放置在基座40上。如图2所示，氨基甲酸乙酯垫44从构成就座表面部分18A的部分到覆盖螺旋拉伸弹簧46前部上方的部分形成得大致平坦。氨基甲酸乙酯垫44的前端从前侧覆盖前框架34。另外，尽管未使出，但氨基甲酸乙酯垫44形成为覆盖左右侧支撑板36。而且，表层座椅42张设在用于就座部分的框架14上，从而从上(外)侧覆盖氨基甲酸乙酯垫44。
具体地，设在表层座椅42的左右两端处的未示出的钩部锚固在相应的侧框架30上。另外，钩部42A锚固在设于前框架32的后部处的锚固部分14A上，该钩部42A沿着左右方向设在表层座椅42围绕前框架32的前端处。设在围绕后框架34延续的表层座椅42的后端处的钩部42B锚固在后框架34的后部上。另外，由于表层座椅42由未示出的线从内部张紧，该线的一端被锚固在用于就座部分的框架14的适当的位置处，所以就座表面部分18A和侧支撑件18B形成为跟随氨基甲酸乙酯垫44的构造。表层座椅42在沿着左右方向和前后方向中的每一方向在没有人坐下的状态(无载荷状态)下的伸长都小于或等于5％。
在如上所述构造的座垫18处，主要是基座40通过平衡螺旋拉伸弹簧46的载荷的张力来支撑就座者的重量。独立于基座40张设在用于就座部分的框架14上的表层座椅42支撑就座者的部分重量。
另外，在座垫18处，用作支撑件的支架48弹性地支撑在用于就座部分的框架14处。与(构成)缓冲材料20(的基座40和表层座椅42)的方式相同，支架48是张力结构。在本实施例中，支架48由二维张力结构的布料构成，该二维张力结构与三维立体织物110相比难以伸长。
如图5所示，支架48以这样的形状形成，即，以大致弧形形状切割在平面图中看沿着横向长的矩形的后端。支架48的左右宽度稍微小于基座40的左右宽度。如图4所示，支架48的横向两端定位成沿着左右方向大致对应于螺旋拉伸弹簧46沿着横向定位在最外侧的位置。在前后方向上，支架48布置在从下方支撑就座者大腿区域的位置。具体地，支架48被布置成这样，即，支架48的弯曲后边缘的横向中部相比于与就座者坐骨结节下方相对应的位置进一步向前。
如图1所示，支架48通过螺旋拉伸弹簧50、52弹性地支撑在用于就座部分的框架14处。支架48的两个横向端部由加强织物48A加强。如图5所示，设置了一对螺旋拉伸弹簧50，一个位于左侧，一个位于右侧。螺旋拉伸弹簧50使支架48的加强织物48A的前端附近与用于就座部分的框架14的相应的侧框架30相连。另外，设置了一对螺旋拉伸弹簧52，一个位于左侧，一个位于右侧。螺旋拉伸弹簧52使支架48的加强织物48A的后端附近与用于就座部分的框架14的相应侧框架30相连。
在本实施例中，螺旋拉伸弹簧50支撑在侧框架30处的支撑点比螺旋拉伸弹簧50支撑在支架48处的支撑点定位得更靠前。螺旋拉伸弹簧52支撑在侧框架30处的支撑点比螺旋拉伸弹簧52支撑在支架48处的支撑点定位得更靠后。注意，以相对角度定位的螺旋拉伸弹簧50、52布置成从其轴线延伸的直线在支架48上并不彼此相交。
在平面图中大致为矩形的支撑垫54被放置在上述支架48上。支撑垫54覆盖支架48的整个表面，并在无人就座的状态下接触基座40的底面。这样，在座垫18处，当人坐下时，载荷通过支撑垫54从在缓冲材料20处主要支撑就座者大腿区域的部分转移到支架48(螺旋拉伸弹簧50和52)。
因此，在座垫18处，基座40形成的在横向中心处的低张力场的前部，即，比坐骨结节下方更靠前的大腿支撑部分的支撑刚度比在坐骨结节下方的支撑刚度大。注意，支撑垫54由三维立体织物110构成，并且被构造成这样，即，在从宏观角度增加大腿支撑部分的支撑刚度的同时不使大腿区域的肌肉受到挤压损伤。
在上述座垫18中，在设在左右各侧的两个螺旋拉伸弹簧46之间的就座表面部分18A的后部处构成了低刚度表面。在该低刚度表面实现了这样的特性(下文称为“零弹簧特性”)，即，在支撑人体的突出部分的部分处的弹簧常数比其他部分处的弹簧常数低。根据零弹簧特性，在座垫18处，抑制了对就座者(伴随)呼吸(身体运动)的阻碍，并且削减振动(振幅)以使得阻尼比变得相对较大的能力较好，并能够抑制在振动输入时身体压力的波动。另外，座垫18被构造成这样，即，通过上述零弹簧特性产生了锚固效应，通过该锚固效应，就座者坐骨结节下方的区域由缓冲材料20填充。另外，由于螺旋拉伸弹簧46而确保了在整个座垫18(就座表面部分18A)处的恢复力。
实现该零弹簧特性的低刚度表面被布置成包括在就座者坐骨结节下方的区域。注意，在本实施例中，将就座者坐骨结节下方的位置设定为沿着前后方向距座垫18的后端(在人坐下时座椅靠背22底部前表面)大致150mm的位置处。另外，左右坐骨结节之间的距离为100mm至130mm。
另一方面，由于两个(在各侧的)螺旋拉伸弹簧46而引起的高张力区域设置在就座者骨盆的外侧，并且实现身体侧支撑结构，该结构从侧面支撑从臀部到大腿区域(的底侧)的部分。另外，当人坐下时，用于支撑就座者大腿区域的支架48在所需范围内形成了弹性屏障(dam)，该弹性屏障位于与就座者坐骨结节下方区域相对应的区域的前面。该弹性屏障可看作向下挠曲的基座40向上朝前框架32升起的部分。
通过由三维的立体支撑件在基座40处形成包括高张力部分和低张力部分的张力场，可实现座垫18(缓冲材料20)与人体(的肌肉)之间的全面阻抗(力传递特性)匹配和柔量匹配。这样，通过上述零弹簧特性，在就座者的重量被分散并且就座者通过身体侧支撑件而被较好地支撑时，就座者在接触座垫18的部分处的肌肉不会受到挤压损伤。因此，在座垫18处，在保持就座者的姿势的同时，减轻了施加在就座者皮肤及肌肉上的(沿着与表面相切的方向)偏移力和(沿着法线方向)压力、基于振动转递的诸如疼痛及不舒适感等的应力、以及由于长时间就座而引起的麻木及疼痛，并抑制了伴随长时间就座的疲劳积累。
通过螺旋拉伸弹簧50、52而弹性地支撑在用于就座部分的框架14处的支架48构成了相对于主振动系统的辅助振动系统，在该辅助振动系统中，就座者的大腿区域是质量元件，而包括螺旋拉伸弹簧50、52等的大腿支撑部分的弹性是弹簧元件，在该主振动系统中，就座者的上身(躯干)为质量元件，而(在坐骨结节下方)支撑上身的座垫18的部分的弹性是弹簧元件。通过在座垫18处设置支架48和螺旋拉伸弹簧50、52，所述辅助振动系统用作相对于主振动系统沿着上下方向的振动的动态减振器(运动粘滞减振器)，在该辅助振动系统中，就座者的大腿区域为质量元件，而包括螺旋拉伸弹簧50、52等的大腿支撑部分的弹性是弹簧元件，在该主振动系统中，就座者的上身(躯干)为质量元件，而(在坐骨结节下方)支撑上身的座垫18的部分的弹性是弹簧元件。
在图6中示出了车辆座椅10和就座者的振动模型。在图6中，质量M1表示就座者上身的重量，弹簧K1表示座垫18的后部的弹性，而阻尼器C1表示座垫18的后部的阻尼。另外，对应于大腿区域的质量M2通过接头J与质量M1连接。这里，接头J被模制成扭转弹簧件，其通过质量M1、M2的相对角位移变换转矩。另外，质量M2通过弹簧K2、K3(其为包括螺旋拉伸弹簧50、52的弹性件)、以及阻尼器C2(其为包括支架48和支撑垫54的缓冲材料20的阻尼)支撑在座垫18处。
从该模型可以理解，弹性地支撑在用于就座部分的框架14处的支架48(螺旋拉伸弹簧50、52)为平行于球窝式接头J的弹簧，并用于调节辅助振动系统相对于主振动系统的自然频率，所述球窝式接头J为就座者的躯干与腿部之间的转矩传递件。以该模型为基础，将螺旋拉伸弹簧50、52的弹簧常数设置成这样，即，大腿区域(质量M2)的辅助振动系统用作关于包括头部的上身(质量M1)的主振动系统的上下方向振动的动态减振器，如上所述。
在本实施例中，各螺旋拉伸弹簧50(弹簧K3)和各螺旋拉伸弹簧52(弹簧K2)的弹簧常数被设置成彼此不同，并且螺旋拉伸弹簧52的弹簧常数被设置成大于螺旋拉伸弹簧50的弹簧常数。在该结构(其针对日本男性)中，相比于均被设置成大致0.40[N/mm]的螺旋拉伸弹簧50的弹簧常数，各螺旋拉伸弹簧52的弹簧常数被设置成大致1.87[N/mm]。
(座椅靠背的结构)如图1所示，用于背部的框架16具有以倒U形(其在主视图中向下开口)形成的管架56。管架56的左右下端通过沿着横向较长的下框架58而连接在一起，并且通过倚靠机构26而连接到相应的侧框架30的后部。沿着左右方向变窄的管架56的上端为头枕框架部分56A。如图2所示，下侧垫锚固杆59在下框架58的上侧处跨越在管架56的左右下端之间。
沿上下方向较长的侧框架60固定地安装在管架56的左右两个侧部上。每个侧框架60均形成为板的形状。由于侧框架60在侧框架60的后部处固定在管架56上，因此侧框架60比管架56更向前伸出。另外，上框架62固定在管架56的上部，该上框架62朝向左右伸出并构成侧支撑件22B的肩部。上侧垫锚固杆63在上框架62的横向中部前侧处跨越在头枕框架部分56A的下端之间。
副框架64的相应端部在管架56的左右两侧部分处分别固定在上端部及下端部处，该副框架64沿着管架56的上下方向跨在中部上。副框架64的中部沿着侧框架60的横向内表面布置，并且副框架64的顶端和底端从侧框架60的顶端和底端向上和向下伸出。弹簧锚固杆66跨越在侧框架60的下部与定位在其下方的副框架64的下部之间，该弹簧锚固杆66在管架56下端部的前面沿着上下方向延伸。上框架62、上侧垫锚固杆63、以及弹簧锚固杆66都由线材料构成。
缓冲材料24张设在用于背部的框架16上。如图1和2所示，缓冲材料24由单层三维立体织物110构成。钩部68锚固在上侧垫锚固杆63上，该钩部68设在构成靠枕22A的缓冲材料24的靠枕部分24A的上端处。钩部70锚固在下侧垫锚固杆59上，该钩部70设在靠枕部分24A的下端处，靠枕部分24A从氨基甲酸乙酯材料72的外侧围绕由氨基甲酸乙酯材料72覆盖的下框架58延续。靠枕部分24A沿着侧框架60的前边缘伸展，并且构成靠枕22A。
在缓冲材料24处，构成左右侧支撑件22B的侧支撑部分24B和构成头枕28的头枕部分24C分别以袋状形状一体地形成。侧支撑部分24B覆盖未示出的氨基甲酸乙酯材料，该材料被安装在副框架64的外侧，上框架62、侧框架60、以及侧支撑件24B的横向侧端部锚固在侧框架60上。另外，侧支撑部分24B的前侧处的横向内端通过缝制等与靠枕部分24A的横向外端一体地制成。将这些缝制部分张设在未示出的线等处，将缓冲材料24调节到用于背部的框架16处，同时向各部分施加左右方向的张力，从而形成靠枕22A和侧支撑件22B，所述线的一个端部被锚固在用于背部的框架16的适当位置处。
如图2所示，头枕部分24C覆盖氨基甲酸乙酯材料74，从而构成头枕28，所述氨基甲酸乙酯材料74覆盖头枕框架部分56A。
腰部支撑垫80设在座椅靠背22处，该腰部支撑垫80用作用于背部的缓冲材料。腰部支撑垫80布置在缓冲材料24下部的内侧(后侧)，从而使得就座者的腰部区域的支撑刚度大于其它部分。下面将给出具体描述。
如图2所示，腰部支撑垫80为双缓冲结构，其中上侧垫80A和下侧垫80B相连。每个垫80A、80B都具有网垫82，该网垫82通过在通过缝制等固定的三维立体织物110的中部及两端部处被折叠的大致矩形的三维立体织物110而以平坦环的形状(环形形式)形成。即，网垫82包括两层三维立体织物110。
内垫84结合在各网垫82内。例如，可以使用三维立体织物110、聚氨酯泡沫体、其中填充有气体的袋(可膨胀/可收缩结构)等作为内垫84。
上侧垫80A和下侧垫80B通过连接袋86连接在一起。连接袋86具有在上下方向的中部相连的上侧袋86A和下侧袋86B，并由布料等制成。上侧垫80A容纳在上侧袋86A中，而下侧垫80B容纳在下侧袋86B中。
支撑织物88通过缝制等固定到腰部支撑垫80的连接袋86的前表面上。如图1所示，支撑织物88以沿着上下方向和左右方向都比腰部支撑垫80宽的大致矩形形状形成。如图2所示，腰部支撑垫80固定到连接袋86上，从而形成向前突出的大致弓形。另外，支撑织物88的两个横向端部分别由加强织物88A加强。
螺旋拉伸弹簧90的另一端被锚固在各加强织物88A上，螺旋拉伸弹簧90的一端被锚固在近侧的弹簧锚固杆66上。在无人就座的状态下，螺旋拉伸弹簧90稍微延伸，并向支撑织物88施加张力。在该状态下，如图2所示，支撑织物88(腰部支撑垫80)接触缓冲材料24的靠枕部分22A的后表面的下部。
由于上述腰部支撑垫80通过所述对螺旋拉伸弹簧90而弹性地支撑在用于背部的框架16上，因此增加了就座者腰部区域的支撑刚度，如上所述。这样，减少了就座者在座椅靠背22处头部的振动。即，在建立由座椅靠背22形成的上身支撑结构的模型时，其如图7所示。质量M1对应于就座者的包括腰部区域的下半部，该质量M1被支撑成可相对于座垫18向前和向后运动。通过臂L而可转动地支撑在质量M1处的质量M2对应于头部。设置扭转弹簧Kθ作为臂L与质量M1之间的转矩传递件。布置在用于背部的框架16与就座者之间的弹簧K4和阻尼器C3以这种方式构成模型，分别对应于靠枕22A的弹性和阻尼。
在该模型中，设置弹性地支撑在用于背部的框架16处的腰部支撑垫80主要对应于使得弹簧4的弹簧常数和阻尼器C3的阻尼系数与没有腰部支撑垫80的结构相比较大。在本实施例中，螺旋拉伸弹簧90的弹簧常数、腰部支撑垫80本身的弹性、以及阻尼特性被确定成这样，即，阻尼比率等于没有腰部支撑垫80的结构的阻尼比率。通过用三维立体织物110构成腰部支撑垫80，尽管增加了腰部区域的宏观支撑刚度，但腰部区域的肌肉并不会受到挤压损伤。
(三维立体织物的具体示例)下面，将描述三维立体织物110的示例，该三维立体织物110构成了缓冲材料20的基座40和表层座椅42、以及缓冲材料24、支撑垫54、和腰部支撑垫80的网垫82。
如图9所示，三维立体织物110由一对布置成彼此分开的底层织物112、114、以及起绒部分118构成，该起绒部分118通过在该对底层织物112、114之间来回进行并结合二者的大量连接线116形成。
对于一个底层织物112，例如，如图10所示，采用了通过沿着纵行方向和横列方向均连续的平坦编织织物由捻有短纤维的线120形成网状的结构。另外，例如，另一底层织物114通过如图11所示的其中捻有短纤维的线122形成蜂巢形网。另一底层织物114为比所述一个底层织物112大的网。注意，所述底层织物112、114并不限于精织或者蜂巢形，并且可使用除了这些之外的网状编织织物的结构。
如图9所示，连接线116通过被编织进底层织物112、114之间而形成起绒部分118，从而使一个底层织物112和另一底层织物114保持预定间隔。这样，就给予作为网状织物的三维立体织物110预定的刚度。
三维立体织物110可根据形成底层织物112、114的底层线(线120、122)的粗度等提供所需的硬度，但是优选从在易于编织工作的范围内选择底层线120、122。另外，可以使用单丝线作为底层线122、122，但是，考虑到表面触感和柔软感等，可以使用复丝线或纺织线。
对于连接线116，优选使用单丝线，并且优选其粗度在167分特至1110分特范围内的单丝线。通过复丝线不能获得具有良好恢复力的缓冲性能。另外，当粗度低于167分特时，三维立体织物110的硬度较低，而当粗度大于1110分特时，其变得过硬，不能获得适量的缓冲性能。
即，通过采用167分特至1110分特的单丝线作为连接线116，可以通过形成底层织物112、114的网的变形、和由于形成起绒部分118的连接线116的塌陷或翘曲引起的变形、以及给予变形的连接线116弹簧特性的相邻连接线的恢复力支撑坐在座椅上的车辆乘员的载荷，从而可形成具有柔软弹簧特性并且其中不会出现应力集中的柔性结构。
注意，可以在三维立体织物110上形成凹陷和凸起。即，底层织物112、114可以是被编织成在其表面处出现凹陷和凸起的织物。当形成凹陷和凸起时，可以在底层织物112、114处形成截面为大致弧形的弹簧元件。因此，能够给予更为柔软的弹簧特性，并且能够容易地形成弹性顺度大致等于或大于肌肉的弹性柔量的结构。注意，弹性顺度通过(挠曲量)/(接触表面的平均压力值)来计算。
底层线120、122和连接线116的原材料并未具体限制，可以是例如合成纤维或再生纤维，例如聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈、人造丝等，或者可以是天然纤维，例如棉毛、丝绸、棉等。这些原材料可以单独使用，或以任意组合一起使用。它们优选是热塑性聚酯类型的纤维，例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)等，或者是聚烯烃类型的纤维，例如，尼龙6、尼龙66等，或者是两种或更多种这些纤维组合的纤维。
另外，底层线120、122和连接线116的线形状并不限于上述描述，而是可以使用圆形截面的线或不规则形状截面的线等。
当在从侧面看连接各底层织物112、114的连线接116的状态下表示时，可以将起绒部分118的起绒织法(pile weave)分成在图12A至12E所示的类型，该起绒织法是布置形成起绒部分118的连接线116的方式。
图12A和图12B为直穿吊法，其中，连接线116被大致垂直地编织进底层织物112、114之间。其中，图12A为以8字形笔直编织的结构。图12B为简单笔直编织的结构。
另外，图12C、图12D、图12E表示交叉类型，其中连接线116被编织成沿着底层织物112、114之间在中间交叉。其中，图12C是连接线116以8字型交叉的结构，图12D是连接线116单纯交叉的结构。另外，图12E是连接线116两两聚集在一起并交叉(双交叉)的结构。
注意，如图12C至图12E所示，当连接线116彼此交叉并倾斜布置时，与其中连接线116在底层织物112、114之间大致垂直布置的形式(见图12A、图12B)相比，具有能够给予具有大压缩率的柔性弹簧特性的同时通过各连接线116的抗弯强度保持充分恢复力的优点。
在使用具有这种网状结构的三维立体织物110的基座40、表层座椅42、缓冲材料24、支撑垫54、以及网垫82处，弹性弹性较小，阻尼比较高，易于发生随着车辆乘员体形的变形，并且易于装配。
注意，上述三维立体织物110的上述结构是示例，而在基座40和表层材料42处可以使用例如具有各种类型针脚结构(例如，在表面中形成凸部或凹部、或肋等的针脚结构等)的三维立体织物。另外，可以根据应用和功能使用不同针脚结构的三维立体织物。
下面将描述本实施例的操作。
在具有上述结构的车辆座椅10中，当人坐下时，在座垫18处，主要是基座40(螺旋拉伸弹簧46)支撑就座者的重量，而表层座椅42支撑就座者的部分重量。具体地，当人坐下时，基座40在表层座椅42向下挠曲同时主要沿着左右方向延伸时被向下推。基座40延伸并使各螺旋拉伸弹簧46伸展，同时使它们围绕被锚固到后框架34上的区域转动，并在抑制张力增加的同时向下挠曲(凹陷)。这样，在就座者的重量易于集中的坐骨结节下面，身体压力由于零弹簧特性而分散，从而使得就座者保持良好的姿势，该就座者的身体侧被支撑在由左右螺旋拉伸弹簧46形成的张力线处。另外，在坐骨结节下面的区域前方形成了弹性屏障。由于零弹簧特性而有效地防止了就座者的臀部由于该弹性屏障和前述锚固效应产生的滑动。另外，在座椅靠背22处，就座者的上身在其相应部分处由其合适的支撑压力支撑。
因此，在车辆座椅10中，既获得了通过身体侧支撑件和弹性屏障保持姿势从而不利用就座者的肌肉，又由于处于低刚性平面的零弹簧特性而获得了身体压力的分散。因为抑制了伴随就座者坐下的基座40的张力增加，所以在座垫18处获得了高阻尼比，并且通过多个螺旋拉伸弹簧46给予了充足的恢复力。这样，座垫18处的振动/冲击吸收性能良好。因此，在车辆座椅10处抑制了伴随长时间就座时的疲劳积累。具体地，在座垫18处，缓冲材料20被构造成包括为三维立体织物110的基座40和表层座椅42。基座40的后端通过螺旋拉伸弹簧46弹性地连接到用于就座部分的框架14的后端。因此，并未阻止伴随就座者的呼吸的尾骨的运动(即，座垫18跟随着尾骨的微小运动，并且根本没有任何阻力产生)。
在座垫18处，将螺旋拉伸弹簧50、52的弹簧常数设置成这样，即，其质量元件为就座者大腿区域的辅助振动系统用作相对于主振动系统的上下振动的动态减振器，该主振动系统的质量元件为包括头部的上身。因此，在安装车辆座椅10的车辆行驶时从车身输入振动的情况下，主要是大腿区域沿着上下方向(球窝关节J的转动方向)振动，而抑制了上身的上下方向的振动。这样，抑制了定位在就座者上身的顶部处的头部的上下振动，并且抑制了就座者的疲劳积累。另一方面，因为伴随行驶的振动被主要传递到大腿区域，所以就座者(尤其是汽车驾驶者)由于此座垫18的力(振动)的传递而能够感觉到行驶状况，诸如道路表面状态等。
另外，在座椅靠背22处，腰部支撑垫80通过螺旋拉伸弹簧90弹性地支撑在用于背部的框架16处。因此，靠枕22A支撑腰部区域的部分的支撑刚度增加，并且不会使得阻尼比较小。这样，可以确定抑制了就座者头部的前后方向的振动(振幅)。
图8表示在向质量M1施加前后方向的激振力(F＝Pcosωt)的情况下通过使用图7的模型分析就座者头部的前后方向振动的振动传递特性的数值分析的结果。从该图可以确定，在设有腰部支撑垫80的车辆座椅10处，头部的前后方向振动传递率的峰值相比于不具有腰部支撑垫80的比较例显著地降低。这里，分析是在如下作为就座者模型的条件下进行的，即，M1＝78.89kg，M2＝23.50kg，臂L的长度L为L＝0.6663m，并且腰部的弹簧常数Kθ＝3000Nm/rad，激振力的峰值为P＝1003.422N，在设置腰部支撑垫80的情况下弹簧K4的弹簧常数K4为K4＝1000N/m，而在未设置腰部支撑垫80的情况下弹簧K4的弹簧常数K4为K4＝500N/m，并且在所有这些情况下阻尼比均为常数0.3。
从该分析结果可以确定，在保持靠枕22A的阻尼比的同时即使增加弹簧常数K4，也几乎根本不影响就座者头部的前后方向的自然频率。即，通过设置腰部支撑垫80，实现了这样的结构，其中，仅降低了振动传递率的峰值，而对通过在用于背部的框架16处使用于背部的缓冲材料24伸展而设定的频率特性几乎没有任何影响。另外，在其中用于背部的缓冲材料24张设在用于背部的框架16的结构中，实现了这样的结构，其中在小于或等于1Hz的低频率区域中以及在大于或等于5Hz的高频率区域中，前后振动几乎不传递到就座者的头部(振动传递率大致为0)。可以确定，即使在设置腰部支撑垫80的结构中也可以保持该特性。
尽管腰部支撑垫80由于螺旋拉伸弹簧90的张力而增加了在靠枕22A处支撑腰部区域的局部支撑刚度，该腰部支撑垫80也不会由于作为三维立体织物110的腰部支撑垫80的变形而使腰部区域的肌肉受到挤压损伤。因此，可抑制在就座者的腰部区域出现疼痛。
这样，在本车辆座椅10处，可有效地抑制就座者头部的上下方向和前后方向的振动。具体地，在车辆座椅10处，由于由基座40的零弹簧特性而引起的锚固效应、以及由三维张力场而引起的弹性屏障及体侧支撑的形成，因此消除了作为前滑现象及不稳定的就座姿势的吊床感(hammock sensation)，并且获得了相对于滚动及左右方向输入的平坦感。另外，由于与上述头部的振动抑制协同进行，因此能够降低就座者伴随长时间就座的疲劳。
注意，上述实施例是设有用作支撑件的支架48和用作用于背部的支撑件的腰部支撑垫80的优选示例。然而，本发明并不限于该示例，例如可以将车辆座椅10构造成仅具有支架48和腰部支撑垫80中的任一个。
另外，上述实施例描述了支架48和腰部支撑垫80通过作为弹性件的螺旋拉伸弹簧而支撑在座椅框架12处的示例。然而，本发明并不限于该示例。支架48和腰部支撑垫80可通过任何弹性件支撑在座椅框架12处。或者，自身具有预定弹性的支架48和腰部支撑垫80可直接支撑在座椅框架12上。
另外，上述实施例是其中将基座40的后端连接到用于就座部分的框架14的弹性件为螺旋拉伸弹簧46的示例。然而，本发明并不限于该示例。例如，基座40的后端可连接到臂的其它端侧，该臂的一端侧通过沿着横向方向较长的扭杆连接到框架上。
尽管上述实施例示出了其中基座40为三维立体织物的示例，然而本发明并不限于该示例，例如，可以由相比于三维立体织物难以沿着张力方向延伸的布料构成基座40。另外，缓冲材料20并不限于设有氨基甲酸乙酯垫44的结构，而可以是由基座40和表层座椅42形成的双层结构，或者可以提供三维立体织物作为中间层。
上述实施例是将本发明应用于车辆座椅10的结构，但是本发明并不限于该结构。本发明可以应用于各种类型的座椅，例如，用于诸如火车、轿车、轮船、飞机等运输工具的座椅、或者办公椅、家具椅等。
权利要求
1.一种座椅，包括用于就座部分的框架；座椅材料，其前端侧固定在所述用于就座部分的框架的前端侧上，而其后端侧通过弹性件连接到所述用于就座部分的框架的后端侧上；以及支撑件，其布置在所述座椅材料的下侧，并且弹性地支撑在所述用于就座部分的框架处，从而支撑就座者的大腿区域。
2.如权利要求1所述的座椅，其特征在于，所述支撑件被构造成包括一张力结构，该张力结构通过张力支撑从与其张力方向交叉的方向施加的载荷。
3.如权利要求1所述的座椅，其特征在于，所述用于就座部分的框架具有一对左右侧框架，并且所述支撑件的左端侧通过弹性件连接到在左侧的所述侧框架上，而所述支撑件的右端侧通过弹性件连接到在右侧的所述侧框架上。
4.如权利要求3所述的座椅，其特征在于，所述支撑件的所述左端侧的前部和后部通过弹性件单独地连接到在左侧的所述侧框架上，而所述支撑件的所述右端侧的前部和后部通过弹性件单独地连接到在右侧的所述侧框架上。
5.如权利要求4所述的座椅，其特征在于，将所述支撑件的所述左端侧的后部和所述右端侧的后部连接到与其相对应的所述侧框架上的所述弹性件的弹簧常数大于将所述支撑件的所述左端侧的前部和所述右端侧的前部连接到相应的所述侧框架上的所述弹性件的弹簧常数。
6.如权利要求1所述的座椅，其特征在于，还包括用于背部的框架，其具有一对用于背部的左右侧框架；用于背部的缓冲材料，其张设在所述用于背部的框架处；以及用于背部的支撑件，其在用于背部的左右侧框架的下部之间弹性地支撑在用于背部的左右侧框架处，并且其增加了支撑就座者腰部区域的部分的支撑刚度。
7.一种座椅，包括用于背部的框架，其具有一对用于背部的左右侧框架；用于背部的缓冲材料，其张设在所述用于背部的框架处；以及用于背部的支撑件，其在用于背部的左右侧框架的下部之间弹性地支撑在用于背部的左右侧框架处，并且其增加了支撑就座者腰部区域的部分的刚度。
8.如权利要求6所述的座椅，其特征在于，所述用于背部的支撑件被构造成包括两层三维立体织物。
9.如权利要求8所述的座椅，其特征在于，所述用于背部的支撑件被构造成这样，即，在所述两层三维立体织物之间夹有缓冲件。
10.如权利要求1所述的座椅，其特征在于，所述座椅材料被构造成包括两层三维立体织物。
11.如权利要求10所述的座椅，其特征在于，所述座椅材料被构造成这样，即，在所述两层三维立体织物之间夹有缓冲件。
12.如权利要求2所述的座椅，其特征在于，所述支撑件被构造成包括二维布料。
全文摘要
一种车辆座椅的座垫，具有基座，该基座前端被锚固在用于就座部分的框架的前框架上，而其后端通过螺旋拉伸弹簧连接到该用于就座部分的框架的后框架上。通过螺旋拉伸弹簧支撑在所述用于就座部分的框架的一对左右侧框架上的支架布置在基座的下侧，从而支撑就座者的大腿区域。所述支架和螺旋拉伸弹簧构成了辅助振动系统，其质量元件为就座者的大腿区域。该辅助振动系统用作相对于其中质量元件为就座者上身的主振动系统的上下振动的动态减振器。
文档编号B60N2/00GK1895126SQ200610101429
公开日2007年1月17日 申请日期2006年7月13日 优先权日2005年7月14日
发明者藤田悦则, 千抦一义, 川崎诚司, 小仓由美, 高田康秀 申请人:株式会社三角工具加工