专利名称：评估座椅坐感的模拟模型的脊柱位置调节装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种评估座椅坐感的模拟模型的脊柱位置调节装置， 模拟模型用来获得数据以便评估新研制座椅的舒适性或不适性，模拟 模型代替人坐在座椅上。
背景技术：
汽车座椅设计成这样以便乘客能保持尽可能舒适的姿势。为了这 种座椅设计，使用评估座椅坐感的模拟模型。
这样的模拟模型必须能精确地再现人坐在座椅上的姿势。具体地， 在模拟模型内需要模仿人的骨骼或关节结构，它与脊柱相关，并且是 在人坐在座椅上的情况下确定舒适性/不适性的重要因素。
本发明背景技术部分内公开的信息只用于加强对本发明背景的理 解，而不应该作为确认或任何形式的暗示，对于本领域普通技术人员 来说，这个信息形成已经公知的现有技术。
发明内容
因此，提出本发明来解决现有技术中出现的上述问题，本发明的 目的是提供一种评估座椅坐感的模拟模型的脊柱位置调节装置，模拟 模型几乎精确地模仿人的脊椎关节的特征。
为了实现上述目的，根据本发明，提供一种评估座椅坐感的模拟
模型的脊柱位置调节装置。这个装置包括骨盆板；多个腰椎关节， 它们堆叠在骨盆板上，彼此分开，在它们的前部和后部安装有关节弹 簧，以互联其中两个相邻腰椎关节的旋转中心为中心；股骨关节，它 们可旋转地安装在骨盆板下面，并且与各股骨杆的一端连接；以及骨
盆铰接部件，它们将由股骨杆的垂直铰接(piloting)引起的股骨关节
旋转力传递给骨盆板，并且改变骨盆板的垂直角度。
这里，骨盆铰接部件可以使股骨关节与骨盆板连接，骨盆铰接部 件之一连接在骨盆板下表面的前侧上，而另一个连接在骨盆板下表面 的后侧上。
此外，骨盆铰接部件可以调节预载或张力。
每个腰椎关节可以包括关节壳、撑杆(spacer)和关节弹簧，关节 壳能通过横向穿过关节壳的壳轴进行旋转，撑杆布置在彼此堆叠的关 节壳之间，关节弹簧布置在撑杆的前面和后面。
此外，每个关节壳可以在其下端与位于它之下的下关节壳的壳轴 连接。
同样，撑杆可以具有中空孔，每个关节壳的下端和位于它之下的 下关节壳的壳轴可以通过穿过撑杆的固定部件相互固定。
此外，每个关节壳可以在其上下表面上包括凹座(seatingrecess)， 各自的撑杆和关节弹簧的末端都固定在凹座内，撑杆的凹座直径大于 撑杆直径。 '
另外，每个腰椎关节可以包括旋转角度传感器，而撑杆可以由弹 性材料制成。
根据评估座椅坐感的模拟模型的脊柱位置调节装置，因为取决于 坐在座椅上的人的上部和每个股骨的位置变化的人脊椎关节特征得以 几乎准确地模仿，所以能精确地进行座椅舒适性/不适性性能测试。
现在将参考附图中图示的本发明某些实施例来详细描述本发明的 上述和其他特征，这些附图将在下文中给出作为例证，而不是对本发 明的限定，其中
图1是图解人体脊柱结构的视图2A、 2B和2C都是图解由人体上部位置变化所引起的脊柱变形 图3A和3B都是图解由人体下部位置变化所引起的脊柱变形的侧
视图4是图解脊椎关节操作原理的示意图5是图解一个评估座椅坐感的模拟模型实例的视图，根据本发 明实施例的脊柱位置调节装置应用于这个模拟模型；
图6是图解根据本发明实施例的脊柱位置调节装置的概念图7是图解根据本发明实施例的脊柱位置调节装置的腰椎关节和
胸区柱的视图8是图解图7中某些部件的分解透视图9是图解图7中腰椎关节的示意剖视图。
应该理解，这些附图不需要按比例来画，只要呈现出各种优选特 征的稍微简化表示，说明本发明的基本原理。如本文中所公开的本发 明的具体设计特征，包括例如具体尺寸、方向、位置和形状，将部分 由特定预期应用和使用环境来确定。
在这些附图中，整个这些附图的几幅图中的附图标记指的都是本 发明的相同或等效部件。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的优选实施例，它的实例图示在附图中， 并在下面进行描述。尽管将结合实施例描述本发明，但应该理解成， 这个描述不是要把本发明限定到本实施例。相反，本发明不但要覆盖 本实施例，而且要覆盖可能包含在由附属权利要求所定义的本发明的 精神和范围内的各种替代、修改、等效和其他实施例。
首先，关于人体脊椎结构，参考图1，人体脊柱一般来说由腰椎区、 胸部区和颈部区组成，它们依次连接到位于脊柱下部的骨盆。腰椎区、
胸部区和颈部区分别由5、 12和7块椎骨构成。
关于由坐在座椅上的人的上部和下部变化所引起的人脊柱位置变 化，从图2A、 2B、 2C、 3A和3B中能看出，主要是腰椎区的变形。 换句话说，如图2A、 2B和2C中所示，根据人的上部弯曲方向，腰椎 区遭受向后弯曲(参见图2A)或者向前弯曲(参见图2B)。此外，如 图3A和3B中所示，在大腿弯曲成高于水平位置的情况下(参见图3A)， 骨盆向前旋转，从而腰椎区向后弯曲。在大腿弯曲成低于水平位置的
情况下(参见图3B)，骨盆向后旋转，从而腰椎区向前弯曲。与胸部 区的变形相比，腰椎区的变形相对微小。
同时，因为脊柱向前或向后弯曲，当周围肌肉/韧带使椎间盘变形
时，每个腰椎围绕关节向前或向后旋转。如图4中所示，使用旋转关
节能模仿这个腰椎区，旋转关节的前侧和后侧根据旋转中心由弹簧支 撑。只有当旋转关节必须要克服每个预载弹簧的弹性力时，它才能向
前或向后旋转。
在图5中，应用上述脊柱模型的评估座椅坐感的模拟模型图解成 一个实例。模拟模型包括杆60，杆60连接肩胛带和骨盆板20以便与 四肢、脊柱和颈部/头部一起限制脊柱位置在预定范围内变化。当模拟 模型的骨盆板20的角度变化时，脊柱31、尤其是每个腰椎关节10的 形状就变化。骨盆板20的角度变化与每个股骨杆50的角度变化相关。
将参考图6描述根据实施例的评估座椅坐感的模拟模型的脊柱位 置调节装置。
脊柱位置调节装置具有这样的结构，其中多个腰椎关节IO堆叠在 骨盆板20上，骨盆弹簧30、股骨关节40和股骨杆50安装在骨盆板 20下面。
多个腰椎关节IO这样堆叠以便它们使用撑杆(未图示)彼此分开。 关节弹簧9彼此平行地安装在每个撑杆的前面和后面。将在下面描述 每个撑杆和腰椎关节10的结构。
安装每个股骨关节40以便能围绕骨盆板20下面的旋转轴41进行 旋转。作为另一实例，每个股骨关节40能与旋转轴41 一起旋转。在 这种情况下，需要带有支撑旋转轴41的轴承的支撑部件。每个股骨关 节40通过两根骨盆弹簧30连接到骨盆板20的下表面，允许连接到它 的股骨杆50沿垂直方向进行铰接。
骨盆弹簧30用来将由每个股骨杆50的垂直铰接所引起的每个股 骨关节40的旋转传递给骨盆板20，从而改变骨盆板20的位置。应该 注意，为了图6中骨盆铰接部件的概念描述，每根骨盆弹簧只图示成 简单的弹簧，即骨盆铰接部件，因此，骨盆铰接部件的实际设计可以 变化。
同时，作为图6中骨盆铰接部件实例而图示的两根骨盆弹簧之一
连接在骨盆板20的前侧上，而另一个骨盆弹簧连接在骨盆板20的后 侧上。当股骨关节40沿顺时针方向旋转时，前侧骨盆弹簧受到压縮而 上推骨盆板20的前端，同时后侧骨盆弹簧受到拉伸。相反，当股骨关 节40沿逆时针方向旋转时，相反现象发生。优选地，骨盆弹簧30在 装配到调节装置之后适合于调节预载或张力以便调节脊柱位置。骨盆 弹簧用来将骨盆板20的铰接角度调节到每个股骨杆50的铰接角度。
同时，当骨盆板20旋转时，骨盆板20上的多个腰椎关节10都能 向前或向后自然弯曲，就像人体脊柱。
将参考图7、 8和9以及上述图来描述根据实施例的腰椎关节和它 们之间的连接结构。
在图7中，图示了堆叠在骨盆板20上的腰椎关节10和胸区柱70。 如图7中所示，腰椎关节10相当于人体腰椎L1，连接关节71相当于 人体胸椎T12。胸区柱70的下端固定地装配到连接关节71，腰椎关节 10耦合在连接关节71之下以便能围绕壳轴2旋转。腰椎关节相当于腰 椎L2-L5，它们的结构与图7中图示的腰椎关节的结构相同。
布置在腰椎关节10和连接关节71之间的两根关节弹簧9同时受 到压縮或拉伸，从而调节腰椎关节10的旋转角度。布置在两根关节弹 簧9之间的撑杆5调节腰椎关节10和连接关节71之间的间隔，并且 用作腰椎关节10的旋转中心。这个撑杆5由金属、柔性材料例如氨基 甲酸乙酯、或弹性材料制成，以便评估例如由乘客坐在座椅上时椎间 盘压縮所引起的位置变化。
将参考图8和9更详细地描述腰椎关节10的结构。
腰椎关节10设计成这样以便关节壳8可旋转地耦合到壳轴2，从 而将电位计1安装在壳轴2的一侧上，以便测量关节壳8的旋转角度。
沿横向布置壳轴2，并且这样插入轴承3以便关节壳8位于它们之 间。耦合到关节壳8的壳轴2在其一侧与电位计1连接，并且在其另 一侧与穿过防轴承分离片6的固定螺钉7连接。同时，壳轴2在其中 间形成有螺纹固定孔2a。
关节壳8在其上部配备有凹座8b和8c，撑杆5和关节弹簧9分别 固定在凹座8b和8c内。撑杆5的凹座8b的形状是椭圆形，直径大于 撑杆的直径。这用来防止关节壳8的旋转受到固定在凹座8b内的撑杆
5的阻碍。同时，用于插入固定螺钉4的固定孔8d位于固定撑杆5的 凹座8b之下。固定螺钉4通过其头部悬挂在关节壳8的下端，并且在 其前端固定到关节壳的轴上，穿过并布置在中空撑杆5之下。还没有 描述的附图标记8a表示壳轴2所穿过的轴孔。
在图8中，位于连接关节71局部上的固定部件4a穿过撑杆5a， 然后固定到位于撑杆5a之下的壳轴2的固定孔2a上。撑杆5a穿过凹 座8b固定在壳轴2的中间。此外，位于关节壳8局部上的固定部件4 穿过撑杆5，固定到位于撑杆5之下的另一关节轴上。
同时，将电位计l固定到支撑固定器la上，并且在其前端连接到 壳轴2。支撑固定器la固定到关节壳8，并且当关节壳8旋转时进行 旋转。当关节壳8旋转时，电位计1检测关节壳8的旋转角度，关节 壳8围绕壳轴2旋转。
尽管为了例证目的已经描述了本发明的实施例，但本领域技术人员 将能意识到，各种修改、增加和替代都是可能的，并不脱离如所附权 利要求中所公开的本发明的范围和精神。
权利要求
1、一种评估座椅坐感的模拟模型的脊柱位置调节装置，所述装置包括骨盆板；多个腰椎关节，它们堆叠在所述骨盆板上，彼此分开，在它们的前部和后部安装有关节弹簧，以互联其中两个相邻腰椎关节的旋转中心为中心；股骨关节，它们可旋转地安装在所述骨盆板下面，并且与各股骨杆的一端连接；以及骨盆铰接部件，它们将由所述股骨杆的垂直铰接引起的股骨旋转力传递给骨盆板，并且改变骨盆板的垂直角度。
2、 根据权利要求1所述的装置，其中所述骨盆铰接部件使所述股 骨关节与所述骨盆板连接，所述骨盆铰接部件之一连接在所述骨盆板 下表面的前侧上，而另一个连接在所述骨盆板下表面的后侧上。
3、 根据权利要求2所述的装置，其中所述骨盆铰接部件调节预载 或张力。
4、 根据权利要求1所述的装置，其中每个腰椎关节包括关节壳、 撑杆和关节弹簧，所述关节壳能通过横向穿过关节壳的壳轴进行旋转， 所述撑杆布置在彼此堆叠的关节壳之间，所述关节弹簧布置在撑杆的 前面和后面。
5、 根据权利要求4所述的装置，其中每个关节壳在其下端与位于 它之下的下关节壳的壳轴连接。
6、 根据权利要求5所述的装置，其中所述撑杆具有中空孔，每个 关节壳的下端和位于它之下的下关节壳的壳轴通过穿过所述撑杆的固 定部件相互固定。
7、 根据权利要求4所述的装置，其中每个关节壳在其上下表面上包括凹座，所述撑杆和所述关节弹簧的末端都分别固定在所述凹座内， 所述撑杆的凹座直径大于所述撑杆直径。
8、 根据权利要求4所述的装置，其中每个腰椎关节包括旋转角度 传感器。
9、 根据权利要求4所述的装置，其中所述撑杆由弹性材料制成。
全文摘要
一种评估座椅坐感的模拟模型的脊柱位置调节装置几乎准确地模仿人的脊椎关节的特征。所述装置包括骨盆板；多个腰椎关节，它们堆叠在所述骨盆板上，彼此分开，在它们的前部和后部安装有关节弹簧，以互联其中两个相邻腰椎关节的旋转中心为中心；股骨关节，它们可旋转地安装在所述骨盆板下面，并且与各股骨杆的一端连接；以及骨盆铰接部件，它们将由所述股骨杆的垂直铰接引起的股骨旋转力传递给所述骨盆板，并且改变所述骨盆板的垂直角度。
文档编号G01M99/00GK101354849SQ200710305880
公开日2009年1月28日 申请日期2007年12月28日 优先权日2007年7月27日
发明者崔亨然, 张仁培, 金庚民, 金锡焕, 黄琇焕 申请人:现代自动车株式会社;起亚自动车株式会社