腰部支撑装置 【技术领域】
本发明总的涉及腰部支撑装置。更具体地，本发明涉及能够改变形状，特别是在腰部区域的曲率的腰部支撑装置。
背景技术
腰部支撑装置已经被整合成基座以便改变其形状，从而允许每位使用者去调节由基座提供的支撑。这些装置的曲率通常是可调节的因此使用者可以操纵该装置以便推基座向前朝向使用者的在腰部区域的脊柱。通常已知使用一移动支撑结构的致动器组件来改变腰部支撑装置的曲率。众所周知，提供一种既可以使用手柄或按钮的人工操作的，也可以使用驱动电机和控制开关的动力操作的致动器组件。通常通过移动支撑结构向前到腰部区域以实现增加的曲率，即旋转支撑结构的各部分进入腰部区域或者弯曲支撑结构进入腰部区域。
【发明内容】
本发明的第一方面涉及一种腰部支撑装置，具有底座框架、一对连接到底座框架上的支架、一弹簧组件，该弹簧组件以这样一种方式连接到一对支架上地即以形成横过底座框架以及在中央部分的相对二侧的一对悬臂端的中央部分方式，该腰部支撑装置还具有一可操作地连接到一对悬臂端的致动器组件。该对支架分别提供一对二悬臂端可绕其旋转的转轴。
在优选实施例中，该弹簧组件具有二个整体形成的由连接器连接的二正弦弹簧元件，和该弹簧组件的中央部分具有一凹下部分。在本发明的其它实施例中，单一的正弦弹簧具有仅仅一个绕支架旋转的悬臂端，以及一片簧相对一对螺旋弹簧被悬臂。该腰部支撑装置在底座框架中可以水平或垂直定位，同时悬臂端的方位可以反向。
在工作中，转轴允许悬臂端起杠杆的作用。致动器组件移动绕转轴旋转的杠杆并弯曲中部分。该转轴被置于杠杆的远端与弹簧的中央部分之间以阻止在支架中央的滑动并迫使杠杆绕支架转动。
本发明的另一方面提供包括第一和第二支柱、一主体，和一致动器组件的腰部支撑装置。该二支柱彼此分隔开，和该主体具有分别可操作地连接到二支柱上的二相对端边。该主体主要包括线材，还进一步包括沿主体的纵向轨迹在第一和第二立柱之间延伸的一中间部分。沿纵向轨迹的一点限定中间部分的第一和第二子部分同时这样来形成和定形线材即第一子部分具有小于第二子部分的平均弯曲刚度。此外，主体的第一端边包括一以悬臂的方式延伸的杠杆臂，和一致动器组件可操作地通过杠杆臂连接到主体上。形成致动器组件并适于降低主体的第一端边通过杠杆臂的弯矩，使得主体的纵向轨迹有选择地在第一和第二部分之间是可弯曲的。至少部分地由于第一子部分的平均弯曲刚度与第二子部分的平均弯曲刚度之间的差别，纵向轨迹沿第一子部分的曲率变化率要大于纵向轨迹沿第二子部分的曲率变化率。转而导致第一子部分的曲率增加基本上比第二子部分的要大以响应由致动器组件提供的弯矩。因此，主体的第一子部分当主体的纵向轨迹被选择在第一与第二位置之间弯曲时比第二子部分更趋于凸出，因而以一种有效的方式使主体具有所希望的形态。此外，主体具有这种性质，且还基本上包括线材的事实就允许以低成本制造该腰部支撑装置，并简化腰部支撑装置的装配。
按照本发明的另一方面，提供一种腰部支撑装置，包括第一和第二立柱、一主体、和一致动器组件。该二立柱被彼此分隔开同时该主体具有被可操作地连接到立柱上的二相对端边。该第一端边包括由构成主体的线材形的一杠杆臂。该杠杆臂以悬臂的方式延伸，和该致动器组件以一种方式通过杠杆臂可操作地连接到主体上，使得该驱动器组件能够包括一个对第一端边的增加的弯矩。通过形成来自也构成主体的线材的杠杆臂，该腰部支撑装置的装配过程被简化，和该腰部支撑装置的成本显著地降低。
按照本发明的另一方面，公开了一种调节底座组件的靠背轮廓的方法。该方法包括提供一底座组件，该组件具有一刚性底座框架和靠背并且可操作地以一种方式将第一和第二立柱连接到底座框架上这样第一和第二立柱彼此分隔开邻近靠背。该方法还包括提供一主体，该主体主要由线材构成以便支撑靠背和使靠背具有一定轮廓。该主体具有第一和第二端边和成形并构形该线材使得沿主体纵向轨迹的二邻近半个之一延伸的主体的第一部分具有基本上小于沿二个半个的另一半延伸的主体部分的第二部分的弯曲刚度的弯曲刚度。该方法还进一步包括以一种方式可操作地将主体的第一端边连接到第一立柱上，以及将第二端边连接到第二立柱上，使得主体支撑靠背并可操作地将致动器组件连接到主体上。构形致动器组件并适合于选择地对至少主体的二端边之一引起一个增加的弯矩，这样主体的纵向轨迹增加曲率以响应增加的弯矩。该方法还进一步包括通过对主体的第一和第二端边的至少一个使用致动器组件引起一增加的弯矩从第一位置到第二位置调节主体的曲率。该主体曲率的调节导致主体的第一部分比主体的第二部分一个较大的曲率增加因为主体的第一部分的刚度基本上小于主体的第二部分的刚度。这就导致靠背的轮廓以所要求的方式被调节。
本发明的目的是提供一种简单且制造成本低的腰部支撑装置。
本发明还有一个目的是提供一种当变平时具有薄的轮廓的腰部支撑装置。
本发明的另外的优点从以下参照附图的描述将显而易见，在图中相同标号代表相同的元件。
【附图说明】
图1说明安装在一框架上的腰部支撑装置的优选实施例。
图2说明腰部支撑装置优选实施例的正视图。
图3说明腰部支撑装置优选实施例的仰视图。
图4说明根据本发明的腰部支撑装置的第一可选实施例的正视图。
图5说明如图4所视的腰部支撑装置的第一可选实施例的仰视图。
图6说明根据本发明的腰部支撑装置的第二可选实施例。
图7说明根据本发明的腰部支撑装置的第三可选实施例。
图8说明安装在框架上的腰部支撑装置的第四可选实施例。
图9表示如图8所示的腰部支撑装置的第四可选实施例的侧视图。
图10说明根据本发明的腰部支撑装置的第五可选实施例。
图11说明根据本发明的腰部支撑装置的第六可选实施例。
【具体实施方式】
如图1、2和3所示，腰部支撑装置10的优选实施例通常包括一底座框架12，该底座框架12具有一第一侧边14和一第二侧边16、分别固定在第一和第二侧边14、16上的第一支架18和第二支架20、以这样一种方式连接到一对支架18、20上的一弹簧组件22，即以分别在中央部分28的相对两边上形成第一和第二悬臂末端24、26的方式，以及可操作地连接悬臂末端24、26的一个致动器组件。第一和第二支架分别具有第一和第二转轴32、34。该第一转轴32置于靠近第一侧边14并置于远离第二侧边16，同时第二转轴34被置于靠近第二侧边16并置于远离第一侧边14。
在优选实施例中，弹簧组件22的中央部分28与第一和第二悬臂末端24、26整体地形成。该第一和第二悬臂末端24、26分别可旋转地连接到并分别绕第一和第二支架18、20悬伸，同时中央部分28横过第一和第二支架18、20之间的底座框架。该第一和第二悬臂末端24、26分别具有第一和第二远端36、38，这样该第一和第二悬臂末端24、26分别限定第一和第二杆40、42。该第一杆40从第一转轴32延伸到第一远端36，同时第二杆42从第二转轴34延伸到第二远端38。致动器组件30连接第一和第二远端36、38并操作以迫使相应的杆40、42的远端36、38彼此相向，因而分别地绕第一和第二转轴32、34旋转杆40、42，并弯曲中央部分28。在图中虚线表示作用的位置。
中央部分28具有一凹下的部分44，当不弯曲时它减小中央部分28的厚度。支架18、20刚性地连接到底座12上，而悬臂端24、26被连接到各自的转轴18、20上使它们仅能旋转。转轴18、20阻止各个悬臂端24、26滑动。没有凹下部分44，直的中央部分(见图5和6)将具有与在支架18、20之间直线的相同长度并且在直的中央部分中的受迫曲率将弯曲中央部分，要求中央部分延伸并要求致动器组件提供附加的力以产生曲率与延伸二者。具有凹下部分44，则中央部分28具有比二支架之间直线大的长度。因此，凹下部分44减小由致动器组件30弯曲中央部分28所需的力，因为如果需要的话，延伸中央部分28需要较小的力。
致动器组件30优选地包括弯曲的缆绳组件46和一个致动器48。该弯曲的缆绳组件46具有一铠装部分50、一基座52、一杆54和一无罩的部分56。该杆54和该无罩部分56分别连结杠杆40、42的远端36、38。该基座52夹持杆54和铠装部分50的一端，而铠装部分50的另一端与致动器48连接。为迫使各杠杆40、42的远端36、38彼此相向，致动器48通过弯曲的缆绳组46传递一牵引力到两远端36、38。虽然优选实施例使用牵引的致动器组件30，但是也可以使用其它形式的致动器组件，包括那些施加的脉冲力。例如，作为脉冲致动器组件的一种，螺旋致动器(未示出)可以与有螺纹的杆(未表示)接合以推动各个杆40、42的远端36、38彼此相向。
弹簧组件22优选地由一对同样连接到支架18、20上的正弦弹簧58、60构成。对该正弦弹簧58、60的每一个，中央部分28从弯曲成正弦形状的单一线材与二悬臂末端24、26设成整体的。二弹簧58、60由一对连接器62、64夹持在一起，但根据本发明，一对的任意一个，正弦弹簧58或正弦弹簧60，都可以单独使用(如图4-5和6所示)。在优选实施例中，第一环66可旋转地连接到并绕第一支架18悬伸，因而限定了第一悬臂末端24，同时最后环68则可旋转地连接到并绕第二支架20悬伸，因而限定了第二悬臂末端26。中央部分28具有许多在支架18、20对之间的环70，包括与第一环66成整体的第二环72和与最后环68成整体的第二到最后环74。
如在优选实施例中说明的，通常第一侧边14对着第二侧边16，该第一侧边14在底座框架12的右侧边而第二侧边在底座框架12的左侧边。该底座框架12也具有一分别可选择用作第一侧边14和第二侧边16的顶边76和底边78。本发明也可以以相反的方位安装，同时本发明也可以连接到底座框架12的底部80上。
如图1、2和3所示，第一和第二支架18、20被直接地和刚性地分别连接到第一和第二侧边14、16上。这样一种固定的连接可以用将支架焊接到底座框架上来做出，可以用以金属构件来安装支架，可以用在底座框架上整体形成支架，或用其它方法制造一个直接的、刚性的连接。此外，支架18、20与底座框架12之间的连接不是必要需要是直接的或刚性的。一个非直接的连接的例子将是在那里一个附加的结构元件被置于二支架18、20与底座框架12之间的地方，诸如螺旋弹簧(未表示)，在该例子中连接既不是直接的也不是刚性的。或者，该支架18、20可直接地连接到底座框架12上同时螺旋弹簧可以置于二转轴32、34与相应的杠杆40、42之间。非刚性的直接连接的一个例子可以是一个具有可旋转地连接到底座框架上的环(未表示)的杆，如支架18、20的转轴32、34，或者在一端连接到底座框架上的和在其相对端连接到杠杆上的螺旋弹簧(见图7)。最后，二支架可以在基本垂直中央部分28的方向上横过底座框架12的同时仍提供第一和第二转轴32、34，该二转轴接近和远离相应的侧边14、16。例如，在中央部分28水平地横过(在左边和右边之间)底座框架12的构形中，二支架通常可以是一对在框架的相对侧边的平行的二杆(未表示)，该二平行杆为在顶边和底边连接到框架上。使用这样一种构形，在左侧边横过框架的杆可以提供一接近左侧边的转轴，而在右侧边横过框架的杆可以提供一接近右侧边的转轴。
腰部支撑装置10的一可选实施例如图4和5所示。一个正弦弹簧100类似于在优选实施例中描述的弹簧组件22，但是中央部分102直接地横过跨越底座框架12没有任何凹下部分。弹簧100仅在底座框架12的第一侧边14具有一杠杆104，而弯曲的缆绳组件106将杠杆104与一致动器108相连接。支架110在第一侧边14刚性地连接到底座框架12上。该支架110具有一钩子112以夹持杠杆104，因而允许杆104像在钩子112中旋转一样稍微滑动。在底座框架12的第二侧边16中构成一个整体的支架114，而弹簧100的第二末端116可旋转地连接到整体支架114上。
如以上讨论的，没有任何凹下部分，中央部分102具有与二支架110、116之间的直线相同的长度。具有钩子112的支架110允许致动器108以小于如果杠杆104只允许旋转的情况下所必需的力来弯曲中央部分102。例如，用一个带环的支架代替支架110，如在优选实施例中所示，将避免杠杆104的任何滑动或平移，而致动器108将迫使在中央部分102中的弯曲和延伸。虽然杠杆104被允在支架114中滑动，由于支架114具有阻止杠杆104滑动并迫使杠杆104转动的转轴118，所以滑动是受限制的。
图6和7表示本发明的腰部支撑装置10的另一可选实施例。图6表示方位与另一实施例相对的杠杆120。对于任何实施例，如果弹簧以弯曲的形状构成，可以反过来使用杠杆以便压平弹簧，在这种情况中可以用脉冲致动器组件代替牵引致动器组件，反之亦然。图7表示通过一对用作支架的螺旋弹簧124、126连接到底座框架12上的片簧122。虽然在图1、2和3中表示的优选实施例具有使用一对正弦弹簧58、60和一对悬臂末端24、26的弹簧组件22，但是从其它的实施例证明腰部支撑装置10可以具有单一弹簧和单一悬臂末端，和不同型式的弹簧可工作。在以上讨论的每一个腰部支撑装置的实施例中，包括优选实施例，每个转轴最好位于杆的远端和弹簧的中央部分之间。
图8和9表示本发明的腰部支撑装置200的第四可选实施例。该第四实施例的腰部支撑装置200包括类似于以上描述的弹簧组件的一主体202、而立柱204、206，和一致动器组件208。该主体202具有第一端边210和第二端边212，并主要由线材构成。该线材最好是行业中已知的用于底座组件的型式的金属弹簧线材。该主体的第一端边210最好连接到第一立柱204，而第二端边212最好连接到第二立柱206，使主体的一中间部分213在其间沿纵向延伸。如图8所示，腰部支撑装置200的二立柱204、206最好以一定方式连接到底座框架214上，使得它们将彼此垂直地分隔开和它们将把主体202放置在邻近底座的靠背(未表示)的地方，腰部支撑装置安装在该底座中。因而，腰部支撑装置200的主体202的纵向尺寸通常平行于底座框架214的侧边216延伸。
第四实施例的腰部支撑装置200的第一立柱204最好包括一单根线材立柱218，该立柱横过底座框架214的宽度从底座框架侧边216的一边到另一边。该第一立柱204最好也包括由玻璃加强尼龙构成的连接器220。该连接器220可枢转地连接到线材立柱218上并以一定方式连接到主体202的第一端边210上，使主体的第一端边可以绕一通常平行于线材立柱218并垂直于主体202的纵向方向的轴枢转。腰部支撑装置200的第二立柱206最好包括一对支架222，该对支架将主体202的第二端边212的相对侧边部分224连接到底座框架214的侧边216或者顶部。这种支架222的每一个类似于以上讨论的如图4所示的腰部支撑装置10的可选实施例的支架110，类似地，每个支架包括一钩子226。如图4所示的腰部支撑装置10的可选实施例的支架110一样，该钩子226以一种方式夹持主体202的第二端边212的各侧边部分224，即允许第二端边相对于支架向着第一端边210滑动一给定距离而后只允许转动。
主体202最好由单一正弦线材228构成，该线材最好沿纵向从主体的第一端边210延伸到主体的第二端边212，并以一定方式回到第一端边，使得横过主体202的中间部分213构成两个波浪形的弹簧230。该两个波浪形弹簧230通常可以看成主体202的中间部分。当线材环向着第一端边210返回，一杠杆臂232由正弦线材228在主体202的第二端边212构成。如图9最佳表示的，该杠杆臂232在主体202的第二端边212从主体202悬伸并产生绕一轴的弯矩臂，该轴通过第二立柱206的支架222的每个钩子226延伸。在类似的情况中，正弦线材228的相对二端234在主体202的第一端边210处突然地转弯并一起形成一对从那里悬伸的杠杆臂236，这样所述杠杆臂的每一个构成一个相对于第一立柱204的线材立柱218的中心轴的弯矩臂。第一端边210的杠杆臂236最好由第一立柱204的连接器220连接并夹持成分隔开。如图示，第一端边210处的杠杆臂236最好尺寸定得比主体202的第二端边212处的杠杆臂稍长一点。
腰部支撑装置200第四实施例的主体202的一个重要方面在于波浪形弹簧230的构形。不像以上讨论的实施例，第四实施例的每根波浪形弹簧230的轨迹的正弦形态不是均匀的，因为每根这种弹簧230纵向地横过主体202的中间部分213。特别是，该主体202的中间部分213理论上是沿其纵向轨迹进入在纵向延伸的第一子部分238和第二子部分240的可分割的某一点，该二子部分具有不同的弯曲刚度。弯曲刚度的差别最好是通过改变每根波浪形弹簧230的正弦形态来实现，因为它纵向横过主体的中间部分213。特别是，在第一子部分238内的每一根正弦弹簧230的型态最好具有比对整个第二子部分240的平均的要大的平均频率和平均幅值。作为这种情况的一个直接结果，技术人员应该意识到中间部分213的第一子部分238具有基本上小于第二子部分240的弯曲刚度，因而使第一子部分比第二子部分更容易弯曲。这一柔性的差别当遇到弯曲应力时要影响主体202的纵向轨迹的形状，同时，如下面讨论的，利用这一差别，以最佳方式非对称地弯曲主体。
第四实施例的腰部支撑装置200的致动器组件208最好类似于图1-3所示的最佳实施例，但是对此实施例致动器组件的特定型式和安置不是特别的重要。应该意识到致动器组件208最好包括一根被构形成并适合于在目标物之间有选择地产生牵引力的弯曲的缆绳242。如图9中最清楚表示的，致动器组件208可操作地在主体202的每个端边210、212处连接到杠杆臂232、236上，当致动时，在该处致动器组件将起作用以便迫使杠杆彼此相向。
在工作中，第四实施例的腰部支撑装置通常以类似于图4和5所示腰部支撑装置的方式起作用。在第一位置，如图9中实线所示，主体构架202的中间部分213的纵向轨迹基本上伸直。此外，当在第一位置时，主体202的第二端边212自由地在向着第一端边210的方向，由于如以上参考图4和5所述的钩子226的构形，而相对于第二立柱206的支架222滑动一给定距离，当要求时，致动器组件208可被致动以便在主体202的端边210、212的杠杆臂232、236之间产生一牵引力。与以上讨论的其它实施例类似，该作用在杠杆臂232、236上的牵引力在每个端边210、212中引起一弯矩，依次，该弯矩又导致中间部分213的纵向轨迹弯曲到第二位置，在该位置中它相对于其横向宽度垂直向外弯曲，如图9中虚线所示。
不像以前所描述的腰部支撑装置的实施例，第四实施例的腰部支撑装置200的主体202以非对称的方式弯曲。这一非对称弯曲至少部分地由于如上所述的中间部分213构形，它导致其第一子部分的弯曲刚度基本上小于其第二子部分240的。应该意识到，由于这一刚度的结果，对任何给定的引起的弯矩，主体202的中间部分213的纵向轨迹遍及其第一子部分238的将以大于第二子部分240的平均曲率而增加。因此，第一子部分213的纵向轨迹与第二子部分240相比将因此趋于进一步向外凸出遍及第一子部分238。虽然遍及主体202通过致动器组件208而引起的弯矩不一定为常数，但是应该理解第一与第二子部分238、240之间弯曲刚度上的差别至少部分地对任何这种凸出有影响。还应意识到主体最好以一定方式定向，使其第一纵向一半238相对于底座框架214被置于其第二一半240之下这样主体的第一一半当人坐在底座上时置于靠近人的腰部。因此当需要时，主体202的中间部分213的第一子部分238的不均匀凸出或弯曲与第二子部分240相比较对提供附加的腰部支撑是合要求的。
图10所示第五实施例的腰部支撑装置300与第四实施例的腰部支撑装置200是基本上相同的并使用一相同的主体302、第一立柱304和致动器组件306。但是，第5实施例的腰部支撑装置300的第二立柱308包括一对螺旋拉伸弹簧310以便可操作地将主体302的第二端边314的相对侧边部分312连接到该装置所置于其中的底座框架318的侧边316上。
在工作中，该螺旋弹簧310以类似于第四实施例的腰部支撑装置200的支架222的方式操纵，因为它们允许主体302的第二端边314当主体通过致动器组件306弯曲时向着主体的第一端边320平移。然而，不像第四实施例的腰部支撑装置200的支架222，该螺旋弹簧310允许由弹性伸展造成的这一运动，和因此在螺旋拉伸弹簧与主体302之间没有相对滑动出现。因此，第5实施例的腰部支撑装置302在使用过程中具有较小的磨损或粘结的倾向并且与以上讨论的第四实施例的腰部支撑装置202相比较被简化了。
图11还说明腰部支撑装置400的另一实施例。此腰部支撑装置的第六实施例被构造成且适合于实现以上讨论的与第四和第五实施例的相同的结果，但却使用不同构形的主体402。像第四和第五实施例的主体202、302，第六实施例的腰部支撑装置400的主体402包括一对波浪形弹簧404，该对弹簧纵向横过主体的第一和第二端边406、408之间的主体的中间部分405。但是，不像第四和第五实施的腰部支撑装置200、300，构成每个波浪形弹簧404的线材410当它以一定方式纵向延伸时要改变规格，这样遍及中间部分405的第一子部分412的线材的平均直径要小于遍及中间部分的第二子部分414的线材的平均直径。如图11所示，这一点可以通过环形箍420卷曲较大直径线材部分416到较小直径线材部分418来完成。另一种选择，可以端头对端头对焊不同规格线材部分以形成连续的不同规格的线材(未表示)，或者利用行业中已知的其它适当技术以实现相同的结果，诸如初始形成沿其纵向轨迹不同规格的线材或者通过使用具有不同材料性质的线材部分。
由于如以上讨论的包括多于一种规格的线材，主体402的中间部分405的第一子部分412具有明显比第二子部分414小的弯曲刚度，没有必要具有不同的正弦型态。因此，应该理解主体402的中间部分405的第一子部分412将具有一种倾向，当主体承受弯矩时，曲率的增加比第二子部分414的大。
在与第四和第五实施例的腰部支撑装置200、300相比较时，第六实施例的腰部支撑装置400的其它不同是第二立柱422。该第六实施例的腰部支撑装置400的第二立柱422包括一对具有封闭环末端426的支架424，该封闭环末端仅允许主体402的第二端边408与此支架之间的枢转运动，类似于以上讨论的图1-3所示的支架。
除去以上讨论的不同外，第六实施例的腰部支撑装置400与第四和第五实施例的腰部支撑装置200、300相同，因此应该理解此第六实施例的腰部支撑装置的主体402的操纵很像第四和第五实施例的主体202、302，和当致动时实现类似要求的不均匀的弯曲。
由于在不偏离本发明的范围的条件下对此处描述并说明的结构和方法可以作各种修改，因此试图包含在以前描述中或表示在附图中的所有内容仅作为说明而不是限制。例如，尽管以正弦弹簧和片簧特别用来说明本发明，但对技术人员来说很显然其它整体形成的弹簧的型式或者弹簧的组合，诸如用一片簧和一正弦弹簧制成的复合弹簧，或者用一螺旋弹簧的组合，可以与说明的弹簧互换。因此，本发明的广度和范围不应被任何上述举例的实施例限制，但仅应该根据以下在此所附的权利要求及其等效件来限定。