本發(fā)明涉及用于調(diào)節(jié)座椅的后傾角度的座椅后傾機構(gòu)、具有這種機構(gòu)的座椅組件以及相關(guān)的方法。本發(fā)明特別適合但絕不限于用于這樣的座椅：背部與座部之間的角度固定，使得在調(diào)節(jié)(例如，后傾)期間，背部與座部作為一體移動。

背景技術(shù)：

可調(diào)節(jié)機構(gòu)通常用于椅參數(shù)的主動或被動控制較為重要的座椅中。應(yīng)用對象包括辦公椅、航空座椅、汽車座椅、休閑椅、背部疼痛緩解用椅、老弱和殘障人士用專業(yè)保健座椅以及輪椅。改變椅子的支撐件的取向(orientation)的能力能夠控制姿勢、肌肉活動以及負荷在身體中的分布。負荷的分布(特別是在上體中)是確定脊柱結(jié)構(gòu)和由神經(jīng)支配的組織被壓迫的程度的重要因素，并且在長期乘坐期間，負荷的分布可能影響舒適度、不舒適度和疼痛度。身體/支撐件交界處的負荷的分布影響作用在皮膚和肌肉上的壓縮力，因此，是可能阻塞血液流通從而影響舒適性的重要考慮因素。對于處于風(fēng)險中的人來說，這是壓瘡治療的重要組成部分。肌肉活動也是乘坐的重要因素，將靜態(tài)肌肉活動減少至最小一直是基本的人體工程學(xué)原理。與其他生物力學(xué)現(xiàn)象一樣，肌肉復(fù)原(muscle recruitment)受身體取向和負荷的影響。

因此，改變椅子的支撐件的取向的能力是座椅子設(shè)計中的重要方面。作出該改變的容易程度也非常重要。人體工程學(xué)家認為沒有單一的最佳坐姿，并且目標(biāo)應(yīng)該是“最佳姿勢是下一個姿勢”的連續(xù)移動。這種理念在辦公座椅的發(fā)展中起到了重要的作用，但是通過容易的移動而實現(xiàn)高舒適度的座椅的最好例子可能是傳統(tǒng)的搖椅。因此，對于座椅需要做兩件事：實現(xiàn)生物力學(xué)上的重要姿勢以及控制(無論是被動地還是主動地)姿勢之間的轉(zhuǎn)換的容易程度。

旨在改進座椅生物力學(xué)的椅子已經(jīng)在美國專利No.4，790，599(在下文中稱為“Goldman”)中被披露。常規(guī)的躺椅(reclining chair)通常具有使靠背相對于座椅后傾的機構(gòu)。許多躺椅還利用靠背致動部的作用升高或延伸腿支托，或者獨立地升高或延伸腿支托。在Goldman中，背部、座部和腿支托部彼此具有固定的結(jié)構(gòu)關(guān)系(如本發(fā)明圖1所示)。所得的可后傾座椅結(jié)構(gòu)經(jīng)由座椅后傾機構(gòu)在支撐結(jié)構(gòu)(外部底座框架)內(nèi)擺動；擺轉(zhuǎn)臂將座椅與位于接近扶手的水平面處的擺動樞軸連接起來(如本發(fā)明的圖2所示)。利用該構(gòu)造，在后傾的終點位置，乘坐者的腳被抬高到心臟水平面以上，與傳統(tǒng)躺椅所允許的位置相比這被認為是實現(xiàn)放松的更佳位置。

如本發(fā)明的圖3所示，美國專利No.6，012，774(在下文中稱為“Potter”)中披露了基于Goldman的發(fā)展。主要的發(fā)展涉及可用于構(gòu)造椅子的設(shè)計的類型。Potter認為，在Goldman中，由于將座椅與擺動樞軸連接起來的擺轉(zhuǎn)臂不能被阻擋，因此擺轉(zhuǎn)臂限制了可以實現(xiàn)的設(shè)計的類型。在Potter中，座椅后傾機構(gòu)包括導(dǎo)軌，該導(dǎo)軌形成為遵循由Goldman中的樞軸位置限定的圓周。以這種方式，省略了擺轉(zhuǎn)臂。

在Goldman和Potter兩者中，無論是物理的還是虛擬的，座椅后傾機構(gòu)具有限定了可后傾座椅結(jié)構(gòu)的移動的單個固定中央轉(zhuǎn)動部。這具有如在歐洲專利No.0918480B1(在下文中稱為“Samson”)中所描述的局限。Samson認為，這種布置的問題在于，可后傾座椅結(jié)構(gòu)至少在被乘坐時存在落入豎起位置或完全后傾位置(如本發(fā)明的圖4所示)的趨勢。這是因為乘坐者和可后傾座椅結(jié)構(gòu)的組合質(zhì)心在這些位置比在需要努力移出這些終點位置的中途位置時更低。在圖4中，這通過以由導(dǎo)軌限定的虛擬樞軸點為中心的圓來示出，該圓的圓周穿過質(zhì)心，并且由此表示質(zhì)心的運動路徑。如圖5所示，在Samson中，可后傾座椅結(jié)構(gòu)通過形成座椅后傾機構(gòu)的一對擺動連桿懸掛在支撐結(jié)構(gòu)上。據(jù)稱，懸掛可后傾座椅結(jié)構(gòu)的擺動連桿的幾何形狀使得可后傾座椅結(jié)構(gòu)和任何乘坐者的組合質(zhì)心在椅子的移動期間保持在大致恒定的高度。

Samson中的局限是：擺動連桿限制了可用于構(gòu)造椅子的設(shè)計的類型。這是因為擺動連桿從支撐結(jié)構(gòu)的頂部(在扶手的正下方)起樞轉(zhuǎn)地連接到從座椅結(jié)構(gòu)隆起的擺轉(zhuǎn)臂，它們均不能被阻擋。為了避免卡住的風(fēng)險并且滿足相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)，很可能至少擺動連桿必須隱藏在相對大且不可移動的扶手內(nèi)，并且這可能會阻止從椅子的側(cè)面進入(入座)和離開椅子。這可能是重要的，因為固定的腿支托部使得難以從前面進入和離開椅子。Samson的另一個限制是擺動連桿的使用限制了座椅后傾機構(gòu)的幾何形狀。Samson將總是遵循由擺動連桿限定的兩個弧線，這可能不是最佳解決方案。

從這里報告的現(xiàn)有技術(shù)可以看出，已經(jīng)對改進后傾姿勢的生物力學(xué)(Goldman)，改進可以實現(xiàn)這些姿勢的設(shè)計類型(Potter)，以及改進這些姿勢之間的轉(zhuǎn)換的容易程度(Samson)作出了努力。為了超越現(xiàn)有技術(shù)，需要這樣的座椅后傾機構(gòu)：以改進的轉(zhuǎn)換容易程度提供相同(或類似)的座椅后傾姿勢，同時允許關(guān)于可實現(xiàn)的設(shè)計的類型的靈活性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于控制座椅組件內(nèi)第一組件相對于第二組件的運動的座椅后傾機構(gòu)，該座椅后傾機構(gòu)包括：用于附接至第一組件的第一軸承裝置和第二軸承裝置；以及用于附接至第二組件的轂體；其中，轂體包括第一傾斜表面和第二傾斜表面，第二傾斜表面相對于第一傾斜表面朝向相反；并且其中，在使用中，第一軸承裝置布置為作用在第一傾斜表面上，第一軸承裝置相對于第一傾斜表面的相對位置是可調(diào)節(jié)的，并且第二軸承裝置布置為作用在第二傾斜表面上，第二軸承裝置相對于第二傾斜表面的相對位置是可調(diào)節(jié)的。例如，第一軸承裝置可以沿第一傾斜表面移動，并且第二軸承裝置可以沿第二傾斜表面移動(或者，作為選擇，可以將軸承裝置固定在位，并且轂體的表面可以相對于軸承裝置可移動)。由于在使用中，第一軸承裝置和第二軸承裝置都附接到第一組件并且由此以固定的分開距離彼此聯(lián)接，因此第一軸承裝置和第二軸承裝置相對于轂體的第一表面和第二表面的移動引起第一組件相對于第二組件的轉(zhuǎn)動。借助于轂體的第一傾斜表面和第二傾斜表面的布置以及第一軸承裝置和第二軸承裝置可以相對于第一表面和第二表面移動的方式，使得轂體的所述表面以類似凸輪的方式有效地起到作用，座椅后傾機構(gòu)可被用于提供一定范圍的后傾姿勢并且容易進行姿勢之間的轉(zhuǎn)換。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，座椅后傾機構(gòu)還包括：用于附接至第一組件的第三軸承裝置，轂體包括第三表面，并且在使用中，第三軸承裝置布置為作用在第三表面上，并且第三軸承裝置相對于第三表面的相對位置是可移動的(即，在第一組件相對于第二組件的運動期間)。借助于該第三軸承裝置，全部軸承裝置可以保持在轂體上，從而可以防止在使用期間第一組件與第二組件可分開。

轂體的第三表面可以大致位于轂體的底部。

轂體的第三表面可以包含用于限制第三軸承裝置相對于第三表面的相對移動程度的止擋裝置，從而限制第一組件可以相對于第二組件移動的總量。在實施例中，轂體的第三表面成形為包含該止擋裝置。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，轂體的第一表面和第二表面大致為直線形的，一同形成反向的“V”形。

轂體的第一表面和/或第二表面可以包含諸如凹槽、凹陷或凸起等表面細節(jié)，從而例如使第一組件相對于第二組件能夠可逆地保持在一個或多個預(yù)定位置中，和/或給予使用者觸覺反饋(例如，當(dāng)接近可能移動的程度的末端時通過振動來指示)。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述表面形成在轂體的周部周圍。然而，在可選實施例中，所述表面形成在轂體的周部內(nèi)側(cè)。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，轂體形成為單一結(jié)構(gòu)(例如，由鋼或一些其它合適的材料機加工而成)。

然而，在其它實施例中，轂體可以包括多個轂體構(gòu)件(例如，不連續(xù)的、空間上分離的構(gòu)件)，使得由一個轂體構(gòu)件提供所述表面中的一個或多個表面，并且由一個或多個其它轂體構(gòu)件提供所述表面中的一個或多個其它表面。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種座椅組件，該座椅組件包括一個或多個根據(jù)本發(fā)明的第一方面的座椅后傾機構(gòu)。對于所述或每個座椅后傾機構(gòu)，第一軸承裝置布置為作用在第一傾斜表面上，第一軸承裝置相對于第一傾斜表面的相對位置是可調(diào)節(jié)的，并且第二軸承裝置布置為作用在第二傾斜表面上，第二軸承裝置相對于第二傾斜表面的相對位置是可調(diào)節(jié)的。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，座椅組件包含兩個所述座椅后傾機構(gòu)，兩個所述座椅后傾機構(gòu)分別位于座椅組件的每一側(cè)上。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，對于所述或每個座椅后傾機構(gòu)：附接至第一軸承裝置和第二軸承裝置的第一組件為可后傾座椅結(jié)構(gòu)；附接至轂體的第二組件為用于可后傾座椅結(jié)構(gòu)的支撐結(jié)構(gòu)；并且通過所述軸承裝置沿所述表面的移動，可后傾座椅結(jié)構(gòu)能夠相對于支撐結(jié)構(gòu)以傾斜的方式移動。

然而，在可選的實施例中，對于所述或每個座椅后傾機構(gòu)：附接至轂體的第二組件為可后傾座椅結(jié)構(gòu)；附接至第一軸承裝置和第二軸承裝置的第一組件為用于可后傾座椅結(jié)構(gòu)的支撐結(jié)構(gòu)；并且通過轂體相對于軸承裝置的位置的轉(zhuǎn)動，可后傾座椅結(jié)構(gòu)能夠相對于所述支撐結(jié)構(gòu)以傾斜的方式移動。

座椅組件還可以包括用于將所述可后傾座椅結(jié)構(gòu)相對于所述支撐結(jié)構(gòu)的角度可逆地固定住的裝置，例如，諸如一個或多個彈簧銷等直接鎖定設(shè)備，或諸如具有遠程致動的釋放部的氣體彈簧等遠程鎖定設(shè)備。

關(guān)于可后傾座椅結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，該構(gòu)造包括背部和座部，并且可選地包括腿支托部。背部和座部可以在結(jié)構(gòu)上彼此固定，或可以是相對于彼此可調(diào)節(jié)的。類似地，腿支托部(如果存在)可以在結(jié)構(gòu)上固定至座部，或可以處于可調(diào)節(jié)的角度。

關(guān)于支撐結(jié)構(gòu)，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，支撐結(jié)構(gòu)設(shè)置有托架底座(pedestal base)并且可選地還設(shè)置有樞轉(zhuǎn)裝置(例如，記憶返回心軸)。

座椅組件還可以包括構(gòu)造為根據(jù)所述座椅后傾機構(gòu)的操作而移動的一個或多個可移動部分，所述可移動部分例如為可伸縮的腿支托、后傾靠背(相對于座椅可后傾)、頭枕/靠背關(guān)節(jié)和折疊扶手中的一個或多個。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種用于控制座椅組件內(nèi)第一組件相對于第二組件的運動的方法，該方法包括：將第一軸承裝置和第二軸承裝置附接至第一組件；將轂體附接至第二組件，其中，轂體包括第一傾斜表面和第二傾斜表面，第二傾斜表面相對于第一傾斜表面朝向相反；將第一軸承裝置布置為作用在轂體的第一傾斜表面上；將第二軸承裝置布置為作用在轂體的第二傾斜表面上；允許調(diào)節(jié)第一軸承裝置相對于轂體的第一傾斜表面的相對位置；以及允許調(diào)節(jié)第二軸承裝置相對于轂體的第二傾斜表面的相對位置。

轂體還可以包括第三表面，并且該方法還可以包括：將第三軸承裝置附接至第一組件；將第三軸承裝置布置為作用在轂體的第三表面上；以及允許改變第三軸承裝置相對于轂體的第三表面的相對位置(即，在第一組件相對于第二組件的運動期間)。此外，該方法可以包括限制第三軸承裝置相對于第三表面的相對移動程度。

該方法還可以包括使轂體的第一表面和/或第二表面包含諸如凹槽、凹陷或凸起等表面細節(jié)，從而使第一組件能夠相對于第二組件保持在一個或多個預(yù)定位置，和/或給予使用者觸覺反饋。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，第一組件為可后傾座椅結(jié)構(gòu)，第二組件為用于可后傾座椅結(jié)構(gòu)的支撐結(jié)構(gòu)，并且該方法還包括：通過所述軸承裝置沿所述表面的移動使可后傾座椅結(jié)構(gòu)相對于支撐結(jié)構(gòu)以傾斜的方式移動。

然而，在可選實施例中，第二組件為可后傾座椅組件，第一組件為用于可后傾座椅組件的支撐結(jié)構(gòu)，并且該方法還包括：通過轂體相對于所述軸承裝置的位置的轉(zhuǎn)動使可后傾座椅結(jié)構(gòu)相對于支撐結(jié)構(gòu)以傾斜的方式移動。

該方法還可以包括可逆地固定可后傾座椅結(jié)構(gòu)相對于支撐結(jié)構(gòu)的角度。

在本發(fā)明的上述座椅后傾機構(gòu)、座椅組件或方法的優(yōu)選實施例中，軸承裝置和轂體優(yōu)選地構(gòu)造為根據(jù)圖8或圖9中所示的幾何形狀而相對于彼此移動。

附圖說明

現(xiàn)在，將僅通過舉例并且參考以下附圖對本發(fā)明的實施例進行說明：

圖1示出了美國專利No.4，790，599(“Goldman”)中所披露的躺椅的基本構(gòu)造；

圖2示出了美國專利No.4，790，599(“Goldman”)中所披露的座椅后傾機構(gòu)，該座椅后傾機構(gòu)示出了用于可后傾座椅結(jié)構(gòu)的樞軸位置以及擺轉(zhuǎn)臂；

圖3示出了美國專利No.6，012，774(“Potter”)中所披露的躺椅的基本構(gòu)造；

圖4是美國專利No.6，012，774(“Potter”)中所披露的躺椅的示意圖，該示意圖示出了用于可后傾座椅結(jié)構(gòu)的虛擬樞軸點、可后傾座椅結(jié)構(gòu)和乘坐者的組合質(zhì)心以及質(zhì)心的運動路徑；

圖5示出了歐洲專利No.0，918，480B1(“Samson”)中所披露的躺椅，該躺椅示出了座椅后傾機構(gòu)的基本構(gòu)造和擺動樞軸；

圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施例的具有座椅后傾機構(gòu)的椅子設(shè)計的實例的透視圖；

圖7是包含根據(jù)本發(fā)明的實施例的座椅后傾機構(gòu)的圖6的椅子設(shè)計的側(cè)視圖，并且還示出了可鎖定的氣體彈簧和按鈕釋放部；

圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的座椅后傾機構(gòu)的截面幾何形狀，從左到右，在(a)中間后傾位置；(b)向前位置；以及(c)最大后傾位置中，示出了質(zhì)心的水平運動路徑；

圖9示出圖8中的幾何形狀的發(fā)展，并且由已變型的最低軸承所限定的彎曲部來限制座椅后傾機構(gòu)的移動范圍；

圖10(a)至圖10(d)示出用于座椅后傾機構(gòu)的轂體的一些可選的截面幾何形狀—在每種情況中示出了一對滾柱軸承(通過兩個圓來表示)以及轂體幾何形狀(通過其它形狀來表示)；并且

圖11(a)至圖11(b)示出用于座椅后傾機構(gòu)的轂體的另一些可選的截面幾何形狀—在每種情況中示出了三個滾柱軸承(通過三個圓表示)以及轂體幾何形狀(通過其它形狀表示)。

具體實施方式

本發(fā)明的實施例表示將本發(fā)明投入實踐的申請人所知的最佳方式。然而，這些實施例不是能實現(xiàn)本發(fā)明的僅有方式。

本實施例被開發(fā)為用于這樣的可調(diào)節(jié)椅：旨在改進乘坐生物力學(xué)和運動控制，同時使座椅后傾機構(gòu)所需的空間保持最小。優(yōu)選的實施例提供這樣的座椅后傾機構(gòu)：該座椅后傾機構(gòu)包括圍繞中央轂體的周部平移的三個滾柱軸承。滾柱軸承可以相對于可后傾座椅結(jié)構(gòu)固定并且轂體可以相對于支撐結(jié)構(gòu)固定。轂體周部的形狀以及轂體周部相對于可后傾座椅結(jié)構(gòu)的位置限定了椅子的運動路徑和椅子的平衡。

以下的椅子設(shè)計通過實例而非限制的方式給出。在該實例中椅子的基本構(gòu)造遵循由Goldman、Potter和Samson所披露的構(gòu)造：背部、座部和腿支托部具有固定的結(jié)構(gòu)關(guān)系。

圖6示出了體現(xiàn)本發(fā)明的躺椅10。該椅子包括背部12、座部14和腿支托部16。背部12、座部14和腿支托部16一起形成可后傾座椅結(jié)構(gòu)18?？珊髢A座椅結(jié)構(gòu)18可在支撐結(jié)構(gòu)20(在這種情況下，為外部底座框架)內(nèi)移動。根據(jù)本發(fā)明的實施例的一對座椅后傾機構(gòu)30設(shè)置在可后傾座椅結(jié)構(gòu)18與支撐結(jié)構(gòu)20之間的交界處，基本上位于椅子的每一側(cè)的扶手22的下方。也就是說，一個座椅后傾機構(gòu)30設(shè)置在椅子的一側(cè)，并且另一個座椅后傾機構(gòu)30設(shè)置在椅子的另一側(cè)。應(yīng)注意，在圖6中，以部分透明的方式顯示椅子的兩側(cè)，使得支撐結(jié)構(gòu)20不會遮擋讀者對座椅后傾機構(gòu)30的觀察。

在該實例中，使椅子10的基本構(gòu)造模塊化，從而可以以多種方式生產(chǎn)可后傾座椅結(jié)構(gòu)18來實現(xiàn)一系列產(chǎn)品。實例包括軟墊形式、CNC框形支架形式、壓層膠合板形式以及冷成型聚碳酸酯形式。

在本實例中，支撐結(jié)構(gòu)20由扁鋼制成并形成為“U”形，并且坐落在記憶返回心軸24上，記憶返回心軸24位于起旋轉(zhuǎn)作用的星形底座26上。支撐結(jié)構(gòu)20可以是涵蓋一系列椅子模型的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件。類似地，心軸24和星形底座26也可以是涵蓋一系列椅子模型的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，心軸和托架底座的其它形狀和構(gòu)造也是可行的，支撐結(jié)構(gòu)20的其它半徑和總體比例也是可行的。

如圖7所示，可以采用市售的具有遠程壓力按鈕釋放部29的可鎖定氣體彈簧28以可釋放方式鎖定椅子(即，可釋放地鎖定可后傾座椅結(jié)構(gòu)18相對于底座的角度)并且在可后傾座椅結(jié)構(gòu)18移動時抑制可后傾座椅結(jié)構(gòu)18的加速。在某些實施例中，還可以優(yōu)選地在椅子的另一側(cè)上設(shè)有可鎖定的或其它方式的第二氣體彈簧。盡管建議在一個構(gòu)件中提供鎖定和抑制加速兩個作用，但這兩個作用也可以分解到兩個構(gòu)件中，例如在椅子的一側(cè)上設(shè)置專門的阻尼器，并且在椅子的另一側(cè)上設(shè)置僅用于鎖定的氣體彈簧。在任何方面中，可鎖定的氣體彈簧容許兩種使用模式：(1)主動后傾模式，其中必須手動地保持按鈕29的按下來移動可后傾座椅結(jié)構(gòu)18，并且按鈕29的快速釋放會將椅子牢固地鎖定；以及(2)被動后傾模式，其用于在未按壓按鈕的情況下的連續(xù)運動。可以以多種方式實現(xiàn)這兩種使用模式。例如，釋放按鈕29可以具有這樣的裝有彈簧的機構(gòu)：在向下按壓按鈕的行程的大致一半時容許氣體彈簧的激活，但在按鈕釋放時氣體彈簧回彈至鎖定。這將實現(xiàn)主動使用模式。對于被動使用模式，當(dāng)將按鈕按壓到一定程度時按鈕可卡合到位而在被釋放時不回彈，并且將氣體彈簧鎖定。然后，這種按鈕機構(gòu)可能需要第二次施力來使按鈕回復(fù)到按鈕的伸出位置。液壓型按鈕釋放機構(gòu)和線纜型按鈕釋放機構(gòu)對于容許用多個按鈕控制一個或多個氣彈簧的連接部件來說是可行的。利用這種機構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)按鈕釋放件可以用于主動后傾模式，并且在椅子上的更分散的位置處可設(shè)置上述當(dāng)被按壓到一定程度時卡合到固定位置的第二按鈕。使用用于鎖定椅子的氣體彈簧28的額外好處在于對放置按鈕29的位置實際上沒有限制。(事實上，Potter解釋了：部分地由于Goldman中的用于制動組件的操縱桿在椅子上的位置，因此該操縱桿難以使用。)

現(xiàn)在，將更加詳細地對座椅后傾機構(gòu)30及其操作進行說明。

座椅后傾機構(gòu)

座椅后傾機構(gòu)30的設(shè)計目標(biāo)在于實現(xiàn)：在使用中(例如，在后傾移動或豎起移動期間)，可后傾座椅結(jié)構(gòu)18的運動路徑導(dǎo)致任何乘坐者的質(zhì)心(COM)的大致水平運動路徑。該目標(biāo)與Samson中的目標(biāo)類似。通過在使用期間COM的水平運動路徑，椅子使使用者感覺到良好的平衡，并且對使用者而言可以以最小的努力簡單地使用椅子。COM包括可后傾座椅結(jié)構(gòu)18的質(zhì)量和使用者的質(zhì)量，并且已使用由本申請發(fā)明人發(fā)布的生物力學(xué)模型開發(fā)(Wickett,D.H.2013,Development,Validation and Application of a Biomechanical Model of Reclined Sitting Posture,Ph.D.Thesis,Anglia Ruskin University,Cambridge,UK)模擬COM的運動。將生物力學(xué)模型應(yīng)用于本座椅后傾機構(gòu)的優(yōu)選實施例，發(fā)現(xiàn)處于50百分位的女性人體測量模型的COM運動路徑在座椅移動期間保持完全水平，并且處于5百分位和95百分位的包括額外胸部負荷的男性模型具有最小的相對于水平的變化。

參考圖6至圖9，每個座椅后傾機構(gòu)30包括中央轂體31和能夠圍繞轂體31的周部平移的至少兩個軸承構(gòu)件32(在本實例中，為滾柱軸承)。在本優(yōu)選的實施例中，滾柱軸承32具有螺柱，螺柱能夠旋入可后傾座椅結(jié)構(gòu)18的外表面處的配合構(gòu)件(例如，具有用于接納軸承螺柱的螺紋孔的機加工的鋼軸套)中。轂體31(在本實例中為機加工的鋼構(gòu)件)固定在支撐結(jié)構(gòu)20的面向內(nèi)側(cè)的表面上。

如將從圖6至圖9了解到的，轂體31的周部的截面形狀為非圓形。在圖6至圖9所示的本優(yōu)選實施例中，轂體31的周部的截面形狀相對于豎直軸線鏡面對稱，盡管在其它實施例中并不一定是這種情況。例如，參考圖9，轂體31的周部具有兩個朝向相反、朝上、傾斜(例如，斜對地取向)的表面31a、31b，兩個承載負荷的上滾柱軸承32b、32c分別作用在表面31a、31b上(在每一個傾斜的上表面上作用有一個滾柱軸承)。這樣一來，兩個上滾柱軸承32b、32c將可后傾座椅結(jié)構(gòu)18(和使用者)的重量經(jīng)由轂體31向下傳遞給底座20。

如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所了解到的，轂體31有效地用作凸輪，并且滾柱軸承32b、32c作用在凸輪的傾斜表面上。

在本實施例中，轂體31的周部的傾斜上表面31a、31b大致形成反向的“V”形，并且傾斜上表面31a、31b在尖端或圓頂處匯合。然而，在可選的實施例中，一個或多個其它表面可以置于傾斜上表面31a與傾斜上表面31b之間。圖10(a)和圖10(b)中示出了這種可選的幾何形狀的一些實例。在這些示意圖中的每一個中，通過圓表示軸承并且通過其它形狀表示轂體。圖10(a)示出了置于作用有軸承的兩個傾斜上表面之間的平坦表面，并且圖10(b)示出了置于作用有軸承的兩個傾斜上表面之間的曲面。

在本實施例中，轂體31形成為單一結(jié)構(gòu)(例如，由鋼或一些其它合適的材料機加工而成)。然而，在其它實施例中，轂體31可以包括多個轂體構(gòu)件(例如，不連續(xù)的、空間上分離的構(gòu)件)，使得一個轂體構(gòu)件提供一個或多個軸承面，并且一個或多個其它轂體構(gòu)件提供一個或多個其它軸承面。

圖10(c)和圖10(d)以及圖11(a)和圖11(b)中示出了這種布置的一些實例。圖10(c)示出了包括兩個空間上分離的轂體構(gòu)件的轂體。兩個軸承(通過圓表示)作用在轂體上，并且每個軸承作用在相應(yīng)的轂體構(gòu)件(通過其它形狀表示)的傾斜上表面上。圖10(d)示出了不同的布置，轂體也包括兩個空間上分離的轂體構(gòu)件，并且兩個軸承(通過圓表示)作用在轂體上，但每個軸承作用在相應(yīng)的轂體構(gòu)件(通過其它形狀表示)的傾斜內(nèi)表面上。

在圖11(a)中，轂體包括三個空間上分離的轂體構(gòu)件。三個軸承(通過圓表示)作用在轂體上，并且每個軸承作用在相應(yīng)轂體構(gòu)件(通過其它形狀表示)的外表面上。圖11(b)示出了不同的布置，轂體也包括三個空間上分離的轂體構(gòu)件，并且三個軸承(通過圓表示)作用在轂體上，但每個軸承作用在相應(yīng)轂體構(gòu)件(通過其它形狀表示)的內(nèi)表面上。

在本優(yōu)選實施例(例如，如圖6至圖9所示)中，承載負荷的滾柱軸承32b、32c中的每一個在使用中能夠沿轂體31的周部的相應(yīng)的傾斜上表面31a、31b的大致整個長度移動。然而，其它實施例可以構(gòu)思為不是這種情況。

在本優(yōu)選實施例中，轂體31的周部的傾斜上表面31a、31b中的每一個具有光滑的單調(diào)幾何形狀(例如，線性輪廓，或作為選擇，光滑的單調(diào)曲線)，以便能夠使?jié)L柱軸承平穩(wěn)地平移，從而平穩(wěn)地調(diào)節(jié)座椅的角度。然而，在可選實施例中，轂體31的周部的傾斜上表面31a、31b可以例如設(shè)置有一個或多個凹部(detent)或其它不規(guī)則部，以便在使用中限制軸承32b、32c的平移移動。例如，這種凹部可以將座椅角度限定在后傾運動之前、期間或之后停留的一個或多個位置。當(dāng)在這種位置停留時，使用者的重量的重新分布或一些其它力的施加(實踐中，相對較輕微的力)將需要克服凹部的影響以容許座椅角度的進一步調(diào)節(jié)。

可選地，例如如圖6至圖9中所示，可以在轂體31的周部的下表面31c上設(shè)置第三滾柱軸承32d，以便將全部軸承32b、32c、32d保持在轂體31上(從而防止在使用期間可后傾座椅結(jié)構(gòu)18與支撐結(jié)構(gòu)20可分開)和/或限制座椅的角度的調(diào)節(jié)范圍。為了組裝，第三(即，最低)滾柱軸承32d具有調(diào)節(jié)件，以減小滾柱軸承32與轂體31之間的公差。

轂體31的作用有第三滾柱軸承32d的下表面31c的輪廓可以如圖6、圖7和圖9所示的那樣在每一端有效地包含止擋部33a、33b，從而限制座椅的角度的整體調(diào)節(jié)范圍。

圖8示出了從中派生出本實施例派的幾何形狀。在側(cè)視圖中，該幾何形狀基于具有水平底邊以及位于預(yù)計的COM位置處的上頂點的等腰三角形。頂點A、B、C、D與可后傾座椅結(jié)構(gòu)具有固定的幾何關(guān)系。頂點B、C、D表示滾柱軸承(32b、32c、32d)的位置并且頂點A表示COM的位置。頂點B和頂點C被約束為沿等腰三角形的腰行進，該等腰三角形限定了可傾斜座椅結(jié)構(gòu)18和乘坐者的運動路徑。頂點D受由B和C限定的軌跡約束。頂點D處的滾柱軸承(32d)的目的在于將全部滾柱軸承(32b、32c、32d)以及可后傾座椅結(jié)構(gòu)18鎖定到轂體31；滾柱軸承(32d)到B和C的距離是任意的。

圖9擴展了圖8中所示的幾何形狀，以便限制運動的范圍。這里，使位于轂體31的底邊處的約束頂點D的彎曲部變型，以便將軸承32d止擋在椅子的期望的終點位置。

假設(shè)三角形ABC的比例與圖8所示的構(gòu)造三角形(construction triangle)相同，預(yù)計的COM(頂點A)將完全水平地平移。構(gòu)造等腰三角形的形狀和三角形ABC的尺寸將受諸如扶手的存在、軸承的尺寸以及審美要求等椅子物理約束的影響。增加頂點A處的角度和三角形ABC的高度將會增加COM行進的距離，并且這可能影響椅子的穩(wěn)定性。

因此，在圖8所示的實例中，頂點B和C被約束為沿構(gòu)造等腰三角形的腰移動。只要三角形ABC的比例與構(gòu)造三角形相同，頂點A將總是水平地平移。頂點D的軌跡由頂點B和C限定。頂點D與頂點B和C之間的距離是任意的。頂點B、C和D限定軸承(32b、32c、32d)的位置，并且頂點A表示可后傾座椅結(jié)構(gòu)和乘坐者的組合質(zhì)心。轂體31的幾何形狀可以根據(jù)軸承的軌跡來限定。

圖8和圖9中所示的幾何形狀是以使預(yù)計的COM水平地平移為目標(biāo)的實例。在其它設(shè)計中，可能期望的是不具有水平的COM運動路徑。由于轂體是自由形式的，因此可以限定幾乎任何軌跡。例如，可能期望的是使COM運動路徑朝向其中點或其終點位置傾斜。

如圖6、圖7和圖8(a)所示，優(yōu)選地，當(dāng)椅子處于中間后傾位置時，兩個上滾柱軸承(32b、32c)在轂體31上呈大致水平關(guān)系。當(dāng)椅子從該位置移動到如圖8(b)所示的豎起或向前位置時，最前面的上滾柱軸承(32c)沿輪轂31的相應(yīng)傾斜表面(31b)向下移動，并且最后面的上滾柱軸承(32b)沿輪轂31的相應(yīng)傾斜表面(31a)向上移動。相反地，從圖8(a)的中間后傾位置開始，當(dāng)椅子移動到如圖8(c)所示的最大后傾位置時，最前面的上滾柱軸承(32c)沿輪轂31的相應(yīng)傾斜表面(31b)向上移動，并且最后面的上滾柱軸承(32b)沿輪轂31的相應(yīng)傾斜表面(31a)向下移動。如圖所示，在后傾操作和豎起操作期間，COM大致水平地移動，因此椅子使使用者感覺到良好的平衡，并且對使用者而言可以以最小的力簡單地使用椅子。

使用方法

返回來參考圖6和圖7，在使用中，使用者坐在椅子10的可后傾座椅結(jié)構(gòu)18上，他們的臀部位于座部14上，他們的背部靠在背部12上，并且他們的小腿靠在腿支托部16上。如果包括頭枕，他們還可以將頭靠在頭枕上。

在任何鎖定機構(gòu)(例如，上述可鎖定氣體彈簧28)被脫開的情況下，通過用戶簡單地向后移動他們的COM(例如，通過推擠扶手，改變姿勢和/或改變肌肉張力)，可后傾座椅結(jié)構(gòu)18將向后傾斜。相反地，同樣在任何鎖定機構(gòu)脫開的情況下，當(dāng)可后傾座椅結(jié)構(gòu)18處于后傾位置時，簡單地向前移動COM(例如，拉動扶手，改變姿勢和/或改變肌肉張力)將導(dǎo)致可后傾座椅結(jié)構(gòu)18朝向豎起位置返回。

在任何點處，使用者可以使用可鎖定氣體彈簧28或其它鎖定機構(gòu)以可釋放方式鎖定可后傾座椅結(jié)構(gòu)18的傾斜角度。作為選擇，為了完全自由移動，鎖定機構(gòu)可以整個脫離，或者不設(shè)置在第一位置中。

在本優(yōu)選實施例中，借助于如上所述的水平的COM運動路徑，在使用中椅子和用戶具有良好的平衡，并且對使用者而言可以最小的努力簡單地實現(xiàn)傾斜(或直立)操作。

可行的修改和可選的實施例

上文已描述了詳細的實施例，連同一些可能的修改和替代。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，可以對上述實施例進行許多額外的修改和替代，同時仍然能受益于體現(xiàn)在這些修改和替代中的本發(fā)明。

例如，可期望對轂體進行進一步的修改，諸如軸承面中的凹槽或凸起等，以將可后傾座椅結(jié)構(gòu)保持在預(yù)定位置(例如，在豎起姿勢、中間后傾姿勢和完全后傾姿勢中)和/或給予觸覺反饋以用于改進位置感覺(例如，朝向終點位置逐漸靠近在一起的凸起)。也可以在座椅后傾機構(gòu)中直接包含可選的鎖定系統(tǒng)(諸如具有遠程釋放部的彈簧銷等)以固定軸承位置。

在給定的實例中，可后傾座體結(jié)構(gòu)18具有背部12、座部14和腿支托部16，背部12、座部14和腿支托部16具有固定的結(jié)構(gòu)關(guān)系。然而，如果在可后傾座椅結(jié)構(gòu)18中存在關(guān)節(jié)，諸如可伸縮的腿支托、可調(diào)節(jié)的座椅-靠背角度以及靠背中的調(diào)節(jié)器(例如用于頭部支撐件)等，則也可以使用本發(fā)明的座椅后傾機構(gòu)30。這種關(guān)節(jié)可以在子組件中被手動調(diào)節(jié)或者經(jīng)由連桿與座椅后傾機構(gòu)同步。

事實上，可以設(shè)想將座椅的各種移動部分構(gòu)造成根據(jù)座椅后傾機構(gòu)的操作而移動。移動部分例如可以包括可伸縮的腿支托、后傾靠背(相對于座椅可后傾)、頭枕/靠背關(guān)節(jié)或折疊扶手中的一個或多個。在所有這些情況下，機械連桿可以布置為使得在座椅后傾機構(gòu)操作時調(diào)節(jié)這些移動部分。

上述實施例已經(jīng)描述了用作軸承裝置的滾柱軸承32。然而，作為選擇，座椅后傾機構(gòu)可以采用將圍繞轂體的周部平移的其它軸承構(gòu)件或軸承裝置。在本文中，應(yīng)當(dāng)寬泛地解釋如這里所使用的術(shù)語“軸承”，使之包含齒狀或輪牙狀構(gòu)件；在這種情況下，轂體的周部表面(例如，表面31a和表面31b)可以包含用于嚙合輪牙狀構(gòu)件的齒的一系列缺口、凹陷或間隙。相反地，轂體的周部表面可以包含齒，并且軸承可以包含用于嚙合所述齒的缺口、凹陷或間隙。

每個轂體上的軸承構(gòu)件的數(shù)量不限于三個；每個轂體上可以使用多于三個軸承或少于三個軸承。還可以設(shè)置多個轂體。在各種可選實施例中，軸承構(gòu)件可以沿轂體周部的外側(cè)或轂體周部的內(nèi)側(cè)或者沿兩者行進。

座椅后傾機構(gòu)還可以在概念上顛倒，使得軸承固定而轂體在軸承內(nèi)可移動。例如，軸承可以固定至支撐結(jié)構(gòu)20，同時轂體(相對于軸承可移動)可以附接至可后傾座椅結(jié)構(gòu)18。

本實施例已經(jīng)被描述為用于控制可后傾座椅結(jié)構(gòu)18的移動的座椅后傾機構(gòu)。然而，可以使用其它實施例來控制其它子組件(諸如座椅靠背關(guān)節(jié)等)的運動路徑。

最后，基于上述實施例的原理，可以提供在除座椅之外的工業(yè)領(lǐng)域中用于控制關(guān)節(jié)組件的運動的機構(gòu)。因此，在一般意義上，該機構(gòu)可供用于控制第一組件相對于第二組件的運動，該機構(gòu)包括：用于附接至第一組件的第一軸承裝置和第二軸承裝置；以及用于附接至第二組件的轂體；其中，轂體包括第一傾斜表面和第二傾斜表面，第二傾斜表面相對于第一傾斜表面朝向相反；并且其中，在使用中，第一軸承裝置布置為作用在第一傾斜表面上，第一軸承裝置相對于第一傾斜表面的相對位置是可調(diào)節(jié)的，并且第二軸承裝置布置為作用在第二傾斜表面上，第二軸承裝置相對于第二傾斜表面的相對位置是可調(diào)節(jié)的。該機構(gòu)可以變型為包括上述任何特征。還可以提供包括一個或多個這種機構(gòu)的關(guān)節(jié)組件。