用于座椅的按摩系统.pdf

一种用于交通工具座椅的转动按摩系统，包括：矩形框架(10)，所述矩形框架具有可滑动地设置在其中以在所述框架(12)的端部之间行进的托架机构(14)；用于调节所述托架机构(14)在矩形框架(12)中的位置的调节单元(40，42，44，66，68，70)；和安装在所述托架机构(14)上的按摩单元(20)。

1.  一种用于座椅的转动按摩系统，包括：
框架(12)，所述框架具有托架机构(14)，所述托架机构可滑动地设置在所述框架(12)中以在所述框架(12)的端部之间行进；
调节单元(40，42，44，66，68，70)，所述调节单元用于调节所述托架机构(14)在所述框架中的位置；和
按摩单元(20)，所述按摩单元安装在所述托架机构(14)上，所述按摩单元(20)包括：
驱动单元(22)；
齿轮箱(24)，所述齿轮箱可操作地联接到所述驱动单元(22)；
多个第一按摩指(26)，所述多个第一按摩指可转动地附装在第一转动臂(28)上，并且由所述齿轮箱(24)联接到所述驱动单元(22)；以及
多个第二圆形按摩指(30)，所述多个第二圆形按摩指可转动地附装在第二转动臂(32)上，并且由所述齿轮箱(24)联接到所述驱动单元(22)。

2.  根据权利要求1所述的转动按摩系统，其特征在于，所述多个第一按摩指(26)顺时针转动，所述多个第二按摩指(32)逆时针转动。

3.  根据权利要求1所述的转动按摩系统，其特征在于，所述调节单元(40，42，44，66，68，70)包括：
牵拉缆索(40，106)，所述牵拉缆索具有附接到所述托架机构(14)的上部的第一端部和附接到所述托架机构(14)的下部的第二端部；
滑轮(42)，其中所述牵拉缆索(40，106)的第一中部绕所述滑轮缠绕，联接到所述驱动单元(22)。

4.  根据权利要求3所述的转动按摩系统，其特征在于，还包括介于所述牵拉缆索(40，106)的第一和第二部段之间的弹簧(46)。

5.  根据权利要求1所述的转动按摩系统，其特征在于，还包括用于调节所述按摩指(26，30)的位置的内-外调节机构(66，68，70)。

6.  根据权利要求5所述的转动按摩系统，其特征在于，所述内-外调节机构(66，68，70)包括：
带(50)；
固定在所述带上的固定托座(52)；
致动器；
张拉线丝，所述张拉线丝具有固定在所述固定托座上的第一端部和与所述致动器操作联接的第二端部；
可转动地与所述带(50)接合的第一和第二滚子(54，56)；
联接到所述第一滚子(54)的第一杆(58)和联接到所述第二滚子(56)的第二杆(60)，其中所述托架机构(14)的位置由所述第一和第二杆(58，60)的位置来确定；
第一对转动托座(62)，所述第一对转到托座联接到所述第一杆(58)并且可转动地附装在所述框架(12)上；和
第二对转动托座(64)，所述第二对转动托座联接到所述第二杆(60)并且可转动地附装在所述框架(12)上；
其中所述第一对和第二对转动托座(62，64)的转动分别使所述第一和第二杆(58，60)以圆周运动移位。

7.  根据权利要求1所述的转动按摩系统，其特征在于，还包括在利于所述托架机构(14)沿向内和向外的方向运动的同时提供向外方向上的恒定力的恒力装置(80)。

8.  根据权利要求7所述的转动按摩系统，其特征在于，所述恒力装置包括：
内杆和外杆(84，86)；
上杆和下杆(88，90)，其中所述内杆、外杆、上杆和下杆(84，86，88，90)铰接地连接；
具有第一和第二端部的弹簧(92)，其中所述第一端部相对于所述下杆(90)和所述内杆(84)的铰接连接处固定；
具有第一和第二端部的缆索(96)，其中所述缆索的第一端部附接到所述弹簧(92)的第二端部；
滑轮(94)，其中所述缆索(96)在所述滑轮(94)处改变方向；
其中所述缆索(96)的第二端部在所述内杆(84)和所述外杆(86)之间的一点处附接到所述上杆(88)。

9.  根据权利要求8所述的转动按摩系统，其特征在于，所述内杆和外杆(84，46)基本上平行，并且所述上杆和下杆(88，90)基本上平行。

10.  根据权利要求7所述的转动按摩系统，其特征在于，还包括：
内杆和外杆(84，86)；
上杆和下杆(88，90)，其中所述内杆、外杆、上杆和下杆(84，86，88，90)铰接地连接；
具有第一和第二端部的弹簧(92)，其中所述第一端部相对于所述下杆(90)和所述内杆(84)的铰接连接处固定；
具有第一和第二端部的缆索(96)，其中所述缆索的第一端部附接到所述弹簧(92)的第二端部；
滑轮(94)，其中所述缆索(96)在所述滑轮(94)处改变方向；
其中所述缆索(96)的第二端部在所述内杆(84)和所述外杆(86)之间的一点处附接到所述上杆(88)；
固定在所述下杆(90)上的第一齿轮(100)；
固定在所述框架(12)的下部上的第二齿轮(102)；
其中当所述托架机构(14)处于靠近所述框架(12)的下部的位置时，所述第二齿轮(102)与所述第一齿轮(100)啮合；
其中所述第一和第二齿轮(100，102)的啮合使得所述外杆(86)随着所述托架机构(14)移动靠近所述框架(12)的下部而沿向内的方向运动。

11.  根据权利要求7所述的转动按摩系统，其特征在于，还包括：
内杆和外杆(84，86)；
上杆和下杆(88，90)，其中所述内杆、外杆、上杆和下杆(84，86，88，90)铰接地连接；
具有第一和第二端部的弹簧(92)，其中所述第一端部相对于所述下杆(90)和所述内杆(84)的铰接连接处固定；
具有第一和第二端部的缆索(96)，其中所述缆索的第一端部附接到所述弹簧(92)的第二端部；
滑轮(94)，其中所述缆索(96)在所述滑轮(94)处改变方向；
其中所述缆索(96)的第二端部在所述内杆(84)和所述外杆(86)之间的一点处附接到所述上杆(88)；
杠杆(104)，所述杠杆具有第一端部、中间点和第二端部，其中所述滑轮(94)附接到所述杠杆(104)的第一端部，并且所述杠杆(104)的中间点可转动地附接到所述内杆(84)；
力调节致动器(108)；和
具有第一和第二端部的力调节张拉缆索(106)，其中所述力调节张拉缆索(106)的第一端部附接到所述杠杆(104)的第二端部，并且所述力调节张拉缆索(106)的第二端部与所述力调节致动器(108)操作联接。

12.  根据权利要求1所述的转动按摩系统，其特征在于，
其中所述托架机构(14)与所述矩形框架(12)的右部和左部可滑动地接合；
其中所述矩形框架(12)的右部和左部铰接地连接到所述矩形框架(12)的上部；并且所述转到按摩系统还包括：
弹簧(114)，所述弹簧具有附接到所述矩形框架(12)的底部上的第一端部，其中所述弹簧(114)沿向内的方向在所述矩形框架(12)的底部上施加力；
第一和第二内外导轨(112)，其中所述托架机构(14)与所述第一和第二内外导轨(112)可滑动地接合；
其中所述第一和第二内外导轨(112)包括直的部分(118)和凹陷部分(120)；以及
其中在所述托架机构(14)与所述凹陷部分(120)接合时所述托架机构(14)的位置相对于在所述托架机构(14)与所述直的部分(118)接合时所述托架机构(14)的位置是向内的。

13.  一种用于交通工具的座椅，包括：
座椅靠背框架(10)；
被拉伸跨过所述座椅靠背框架(10)的柔性的座椅支撑材料的板片(130)；
根据权利要求1所述的、在所述柔性的座椅支撑材料的板片(130)的后面设置在所述座椅靠背框架(10)中的转动按摩系统(20)。

14.  根据权利要求13所述的用于交通工具的座椅，其特征在于，还包括附装在所述座椅靠背框架上的腰靠装置(134)，所述腰靠装置设置在所述柔性支撑材料的板片(130)与所述转动按摩系统(20)之间。

15.  根据权利要求13所述的用于交通工具的座椅，其特征在于，还包括：
附装在所述座椅靠背框架(10)上的腰靠装置(134)，所述腰靠装置设置在所述柔性支撑材料的板片(130)与所述转动按摩系统(20)之间，其中所述腰靠装置(134)为带式腰靠。

用于座椅的按摩系统
相关申请的交叉引用
本申请要求所提交的美国临时专利申请No.60/787,853的优先权。
技术领域
本发明涉及按摩系统，特别是可用在座椅中的按摩系统。
背景技术
座椅舒适性系统、例如汽车和航天航空工业中的按摩系统是日益流行的选择。在降低这类系统的安装成本的同时仍能用主动式按摩部件提供高质量的按摩是有利的。
发明内容
本发明的一个方面是一种用于交通工具座椅的转动按摩系统，其包括：框架，所述框架具有可滑动地设置在其中以在框架的端部之间行进的托架(滑架)机构；调节单元，所述调节单元用于调节所述托架机构在所述框架中的位置；以及安装在所述托架机构上的按摩单元。所述按摩单元包括：驱动单元；可操作地联接到所述驱动单元的齿轮箱；多个第一按摩指，它们可转动地附装在第一转动臂上，并且由所述齿轮箱联接到所述驱动单元；以及多个第二按摩指，它们可转动地附装在第二转动臂上，并且由所述齿轮箱联接到所述驱动单元。
从下文中给出的详细说明可清楚看到本发明的其它应用领域。应当理解，所述详细说明及具体示例尽管示出了本发明的优选实施例，但仅用于例述的目的而非限制本发明的范围。
附图说明
通过详细的说明和附图可更全面地理解本发明，其中：
图1示出安装有按摩系统的一个实施例的交通工具座椅的透视图；
图2示出在框架中处于升高和降低状态的按摩系统的一个实施例的透视图；
图3示出座椅支撑材料连同与其结合的两个带式腰靠的实施例的透视图；
图4示出沿所述托架行进的转动按摩单元的详细视图；
图5示出使托架竖直移动的致动器系统(即上-下致动器)的详细视图；以及
图6示出所述托架机构的详细视图；
图7示出在框架中处于升高和降低状态的按摩系统的一个实施例的透视图；
图8示出按摩系统的一个实施例的详细透视图；
图9示出在关于按摩系统所使用的恒压装置中所涉及的力的示意图；
图10示出安装在框架中的按摩系统的一个实施例的详细透视图；
图11示出安装在框架中的按摩系统的一个实施例的透视图；
图12示出安装在框架中的按摩系统的一个实施例的详细透视图。
具体实施方式
下面对优选实施例的说明实际上仅仅是示例性的，而绝非用于限制本发明及其应用或使用。
具有舒适性系统的座椅靠背10的一个实施例在图1-2和4-6中示出，所述舒适性系统包括矩形框架12、可滑动地设置在矩形框架12中的托架14、用于调节托架机构的竖直位置的竖直调节系统，以及安装在托架14上的两个按摩单元20。优选地，座椅靠背10为交通工具座椅即轿车、卡车、公共汽车、轮船或飞机座椅的靠背，尽管将其用于办公室座椅也是可能的。
按摩单元20包括驱动单元22、齿轮箱24、附装在第一转动臂28上的第一组多个按摩指26以及附装在第二转动臂32上的第二组多个按摩指30。齿轮箱24将动力从驱动单元22传递到第一和第二转动臂28、32两者，使得这两个转动臂28、32转动。在本发明的一个实施例中，驱动单元22被示出为电动机，并且第一臂28以与第二转动臂32相反的方向转动。举例来说，当在该实施例中转动臂28顺时针转动时，第二转动臂32逆时针转动。此外还可包括一控制装置，其允许交通工具座椅靠背10的用户选择转动臂28、32的转动方向，这也在本发明的范围内。
在本发明的一些实施例中，按摩指26、30是在与座椅靠背10的平面垂直的平面内在转动臂28、32的端部自由转动的滚子(如图7、8、11和12中最佳地示出)。在一个替换实施例中，按摩指26、30为圆状的、半球形的鼓突(knob)(如图4和6中最佳地示出)，所述鼓突在平行于座椅靠背10的平面内在转动臂28、32的端部自由转动。按摩指26、30可相对于转动臂28、32安装在不同的高度上，而每个臂优选地具有较低的指和较高的指。
按摩单元20附装在托架14上，托架14可滑动地安装在矩形框架12中。在一个优选实施例中，矩形框架12设置在交通工具座椅10的背部内。在替换实施例中，矩形框架12可安装在家用座椅、床或独立的垫中。
托架14在矩形框架12中安装成可上下移动。在本发明一实施例中，竖直调节缆索40的第一端部连接到托架14的上端部，竖直调节缆索40的第二端部连接到托架14的下端部。竖直调节缆索40的端部可直接连接到托架14的端部，或通过附接到托架14的滑轮42(图1)连接到托架14的端部。竖直调节缆索40的中部绕由竖直调节致动器44驱动的竖直调节滑轮42缠绕一次。竖直调节滑轮42利用橡胶表面来增大滑轮42与缆索40之间的摩擦。所述橡胶还用作摩擦离合器并且允许打滑以防托架14停止工作(stall)。当致动器44转动时，托架14根据致动器44的运动方向在矩形框架12内向上或向下滑动。竖直调节缆索40优选地为缆索和导管系统，通常已知为鲍顿缆索(Bowden cable)，其中缆索40被置于相对不可压缩但是柔性的导管48中并且在导管48中沿轴向滑动。该缆索40和导管48的系统允许动力沿非线性路径传递。
托架14的最大竖直行程范围优选地为330mm。当竖直调节致动器44为4转(4圈，4-turn)致动器时，竖直调节缆索40绕致动器滑轮42缠绕一圈。
在缆索40的中间部段设有弹簧46以保持缆索40上的张力。此外，弹簧46有助于缆索44的缓冲运动，从而使托架14的移动平稳并减小致动器44上的磨损。为了便于将弹簧46设置在缆索44的中间部段，导管可在各个点处中断并且由托座49支承，而轴向缆索44在它们之间伸展。
按摩单元相对于座椅10背面的深度可通过使按摩单元20向内或向外(即沿垂直于矩形框架12的方向)移动来改变，以调节按摩的强度。
在本发明的另一个实施例中(如图6所示)，按摩单元20的向内和向外运动可由深度调节系统来控制，该深度调节系统包括：带50，其优选地由橡胶制成；固定在带50上的托座52；与带50啮合的第一和第二滚子54、56；联接到滚子54、56的第一和第二杆58、60；附装在杆58、60的端部上的第一对和第二对长圆形(oblong)转动托座62、64；深度调节缆索66；深度调节滑轮68，其与竖直调节滑轮42相似；以及深度调节致动器70。深度调节致动器70优选地为具有某种记忆功能的致动器。所述向内和向外的运动调节按摩的强度。向外运动增大按摩的强度，而向内运动减小按摩的强度或完全停止按摩。
根据图5，深度调节致动器70示出为电动机，并且安装在矩形框架12的侧面，优选地靠近中央。深度调节缆索66绕深度调节滑轮68缠绕一次，并且随着滑轮68的转动而移动。深度调节滑轮68由深度调节致动器70驱动。深度调节缆索66的两个端部锚固在托座52上，托座52固定在带50上(图6)。优选地，带50在内侧形成有齿并且该带的齿与带50所绕的第一和第二滚子54、56上的互补齿啮合。如图6所示，当带50由深度调节缆索66移动时，带50使滚子54、56转动，这使得杆58、60也转动。因此，附装在杆58、60的端部上的成对的长圆形转动托座62、64随着杆58、60的转动而转动。成对的转动托座62、64可转动地附装在矩形框架12的侧部上。
这样，当成对的转动托座62、64转动时，杆58、60相对于矩形框架12以圆周运动(circular motion)移位。按摩单元20可转动地连接到第一和第二杆58、60上，因而按摩单元20同样相对于座椅乘员背部向内和向外移动。如本文所用，“内”和“向内”是指离开乘员背部的方向，而“外”和“向外”是指朝向乘员背部的方向。由于按摩单元20经托架14附装在两个杆58、60上，所以按摩单元20在杆58、60的整个运动范围内保持与矩形框架12的平面平行。优选地，杆58、60并不通过整个运动范围，而是仅从杆58、60处于最靠外位置的点向最靠内位置转动半圈。杆58、60的行程范围由带50的范围来限制，而带50的范围由托座52在撞到第二组托座之前所移动的距离来确定，在所述第二组托座处供深度调节缆索66从中穿行的导管在所述带的两侧终止。
在图7-10所示的本发明的另一个实施例中，第一和第二恒力装置80、82使按摩单元20在按摩单元20的向内和向外运动范围内施加恒定的力。恒力装置80、82分别包括基本上平行的内杆和外杆84、86；基本上平行的上杆和下杆88、90；弹簧92、滑轮94和缆索96。内杆84、外杆86、上杆88和下杆90铰接地连接，从而形成在四个边之间不具有固定角度的平行四边形。这些部件的布置如图7和8所示。如在这些图中所示，弹簧92的第一端部相对于连接下杆90和内杆84的接合点固定。弹簧92的第二端部附接到缆索96的第一端部。
如图8和9所示，缆索96在滑轮94处改变方向。缆索96的第二端部在内杆84和外杆86之间的一个点处附接到上杆88。
第一恒力装置80可滑动地连接到矩形框架12的右部，并且固定到托架14的右部上。第二恒力装置82可滑动地连接到矩形框架12的左部，并且固定到托架14的左部上。当有力施加到按摩指26、30上时，该力被依次传递至按摩单元20、托架14及然后第一和第二恒力装置80、82的相应外杆86。如在图9中示意性地示出，所施加的力使恒力装置80、82变扁，即，使内杆84和外杆86更加彼此靠近，这允许按摩单元20沿离开座椅乘员背部的方向移动。此外，由于弹簧92、滑轮94和缆索96的构造，尽管恒力装置80、82被压扁，但是由外杆86向按摩单元20施加的力仍保持恒定。这在数学上表示为对于任意的alpha都有K＝Fl/ab。这允许按摩单元20在顺应乘员背部轮廓的同时向他/她的背部施加恒定的力。
此外，如图7、8和10中最佳地示出，第一对齿轮100设置成固定在两个恒力装置80、82的相应下杆90上，而第二对齿轮102设置成固定在矩形框架12的下部上。所述第一和第二对齿轮100、102被设置成使得当托架14接近完全下降位置即托架14靠近矩形框架12的下部时，两对齿轮100、102啮合。随着第一和第二对齿轮100、102啮合并且托架14向完全下降位置移动，第二对齿轮102迫使第一对齿轮100转动，并且因此迫使两个下杆90转动。下杆90的转动使外杆86大致沿向上和向内的方向平移。结果是恒力装置80、82变扁，且由此使按摩单元20向内运动。这样，无需额外的致动器就可提供一“初始(home)”位置。
在图11所示的本发明的另一个实施例中，在前面公开的实施例中(图7-10)所述的恒力装置被修改成允许对由外杆86施加的恒力进行调节。这是通过将各个恒力装置的滑轮94分别附接到杠杆104的第一端部来实现的。杠杆104绕着可转动地连接到内杆82上的中点转动。杠杆104的第二端部附接到拉索106(如鲍顿缆索)的第一端部。连接到第一和第二恒力装置80、82的杠杆104上的拉索106与驱动两条缆索106的单个致动器108操作地联接。致动器108可增大或减小施加到缆索106上的力并由此改变滑轮94的位置。通过改变滑轮94的位置，可调节由外杆86提供并最终由乘员所感知的恒力的大小。
进一步如图11和12所示，托架14由两对导轨引导，即上下导轨110和内外导轨112。托架14可滑动地连接到基本上直的上下导轨100。上下导轨110提供矩形框架12的左部和右部，并且上下导轨110的下端部刚性地连接到矩形框架12的下部。矩形框架12的下部连接到一对弹簧114，所述弹簧在矩形框架12的下部上施加作用力，并且趋于向内、即离开座椅乘员背部地牵拉矩形框架12的下部。上下导轨110的上端部铰接地连接到矩形框架12的上部，从而允许托架14、上下导轨110和矩形框架12的下部绕矩形框架12的上部枢转。
此外，托架14附装在多个滚子116上，滚子116在内外导轨112上自由滚动。滚子116在内外导轨112的向外部分上滚动。这样，在操作过程中，内外导轨112限制各个部件(也就是托架14、上下导轨110及矩形框架12的下部)在弹簧114的作用力下枢转。因此，由弹簧114施加的力确保了滚子116与内外导轨112之间的持续接触。内外导轨112优选地由靠近矩形框架12上部的基本上直的部分118和靠近矩形框架12底部的凹陷部分120构成。所述基本上直的部分118优选地大大长于凹陷部分120。
在操作过程中，随着托架14被向下拉，滚子116到达凹陷部分120，滚子116在此处向内滚动，即离开座椅乘员背部地滚动，并且因此托架14和附接的按摩单元20由于弹簧114施加在矩形框架12下部上的力而向内枢转。当托架14处于凹陷区域120中并且靠近矩形框架12的下部时，优选地，所述系统被认为是处于“初始”位置，并且当按摩单元20未被使用时，按摩单元20返回到“初始”位置。
各项按摩功能都可由用户控制。因此，用户可控制按摩指26、30的转动方向、按摩的强度及按摩的位置。按摩的上下运动还可以是自动的，从而根据需要按摩指在座椅乘员的背部上向上和向下行进。
用于具有所述按摩系统的座椅的腰靠装置也包括在本发明的范围内。所述腰靠装置可动态地与转动按摩器合作以提供额外的舒适性。
在图3所示的本发明的实施例中，优选地在按摩单元20上安置一层柔性的座椅支撑材料130，使得支撑材料130置于按摩单元20和座垫泡沫背面之间。柔性的座椅支撑材料130可由SYTEX牌材料构成。柔性的座椅支撑材料130为座椅乘员提供基本的支撑，此外其具有额外的优点，即保护保护座椅泡沫不会由于按摩单元20的运动而产生与压力和摩擦有关的性能退化，这是因为它能减小摩擦。
在一个实施例中，一片柔性座椅支撑材料130被竖直地拉伸，并且利用经弹簧附接到座椅框架上的水平设置的杆132在顶部和底部附装到座椅框架上。根据该实施例，在竖直片体的两侧悬吊一个或多个由类似材料制成的水平片134，以形成带式腰靠。具体地，水平片134被附装到拉索136上，拉索136可操作地连接到致动器138上。致动器138可弯曲并放松水平片134，以通过带式腰靠的重复运动提供额外的按摩作用。
在本发明一实施例的操作过程中，座椅乘员可选择“全背部按摩”，其中托架14在竖直方向上在其整个行程范围内移动；“下背部按摩”，其中托架14在竖直方向上仅在下背部区域内移动；“肩部按摩”，其中托架14在竖直方向上仅在上背部区域内移动；“中背部按摩”，其中托架14的竖直运动限制在中背部区域；以及“定制按摩”，其中乘员手动地使托架14在竖直方向上定位以接受局部按摩。
其它用户可选的特征包括使转动臂28、32的运动方向反转、调节托架14的竖直速度，并且可记忆或存储内外位置。
如上面参照相应图示所述，可在不脱离本发明范围的情况下对示例性实施例做出各种修改，前述说明书中包含的以及附图中所示的所有内容都应当被解释为例述性而非限制性的。因此，本发明的广度和范围不应被上述任意示例性实施例所限制，而应当仅仅根据所附的权利要求及其等同物来限定。