CN1514697A

CN1514697A - 改进的人体工学座椅

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Publication number: CN1514697A
Application number: CNA028117603A
Authority: CN
Inventors: 马库斯・C・克普克; 马库斯·C·克普克; 克鲁尔; 杰米·克鲁尔; R・马克尔; 杰伊·R·马克尔; 科菲尔德; 蒂姆·科菲尔德; L・戴维斯; 基恩·L·戴维斯; K・哈伯布; 阿明·K·哈伯布; J・菲利普斯; 马修·J·菲利普斯; 斯・A・施罗德; 道格拉斯·A·施罗德
Original assignee: HNI Technologies Inc
Current assignee: HNI Technologies Inc
Priority date: 2001-06-15
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2004-07-21
Anticipated expiration: 2022-06-14
Also published as: GB2392613B; CN100401945C; US20020190553A1; MXPA03011406A; KR20040023620A; CA2450042C; KR100683984B1; US20030001420A1; GB0328535D0; US6609755B2; WO2002102199A1; GB2392613A; CA2450042A1; US6669292B2; WO2002102199B1

Abstract

一种人体工学座椅(10)，包括四杆连接布置，所述下框架元件(100)配备有刚性前支柱(130)和刚性后支柱(120)，椅座元件(30)被铰接到所述前支柱(130)上。靠背(20，200)具有被铰接到下框架的后支柱(120)的上端的上支柱。连接元件的第一端与椅座元件的后支柱(120)相连，第二端与靠背的下支柱相连。这种新颖布置允许靠背相对于下框架的向后倾斜运动导致椅座元件的后部升高，允许用户脚部保持与地面接触，并缓和用户大腿上的压力，同时转动围绕用户的髋部的转动轴线进行，同时保持基本一致的凝视视线。

Description

改进的人体工学座椅

技术领域

本发明涉及一种适用于在办公环境下使用的座椅，具体地说，涉及一种具有几种结构和操作性能的活动靠背扶手办公椅，与现有技术相比，其提供若干人体工学和其它方面的优势。

背景技术

多年来一直试图制造一种适合于在办公环境下使用的座椅，其使用舒适并避免用户在长期使用时疲劳。在一种简单形式中，所述座椅可以配备有能够轻易转动的转座，并包括一种允许座椅摇动的控制机械。这种相对简单座椅的缺点是椅座和椅背结合的摆动自然地使用户的脚离开地面，从而产生稳定方面的问题，并在用户大腿的前部施加一向上力，从而减少用户腿部内的血液(流体)循环。

为了改善前述座椅结构，座椅控制是公知的，其使椅座和椅背同步运动。当涉及办公座椅时，“同步控制”意味着椅座调整和椅背调整的相联或相关的构造，也就是说，椅背倾斜度的调整也导致椅座表面的调整。美国专利US5,318,345介绍了这样一种同步座椅控制，该专利的发明人是Olson，并被转让给本专利申请的申请人。利用这种Olson控制结构，椅背以一预定向后靠速率倾斜，而椅座以一更低速率同步倾斜，结果当椅背倾斜时，用户的脚没有离开地面。同样，用户腿部内的血液循环没有被座椅前端的大幅度向上运动而打断。这种控制的另一种优点是利用倾斜轴线的战略配置，从而不希望的“衬衫拉动”被降低到最小程度。美国专利US5,336,274和5,860,701介绍了另一种同步椅子控制示例。

在美国专利US6,125,521中，提供一种具有大致围绕用户的髋部关节(hip joint)轴线转动的椅座和椅背的座椅。这种座椅的一种缺点是随着椅背的倾斜，椅座后部也向下倾斜，从而具有改变用户凝视角度的效果。此外，在这种座椅中，手臂也随椅背一起倾斜，使用户的手臂向离开工作表面的方向移动。在美国专利US5,979,984中，随着椅背的倾斜，座椅既向前滑动，椅座后部又向下运动。

最近所设计的提供可观的人体工学优点的另一种办公座椅是一种具有椅背倾斜限制器的座椅。利用这种设置在座椅控制装置内的机构，用户可以选择地将椅背倾斜程度设置在预定角度，从而当所述座椅被使用时，增加了舒适程度。发明人为Kurtz并被转让给本专利申请的申请人的美国专利US6,102,477介绍了这样一种倾斜限制器。这种特定机构显示其能够在预定范围内提供极大的可变角度。这种机构同时制造成本低。

另一种最近的人体工学座椅的特点在于设置高度和转动可调的手臂垫。该特征提供给用户手臂、前臂、手腕和肩部一额外的支承，从而当用户坐在所述座椅上进行键盘操作时，减少重复应力伤害。发明人为Neil的美国专利US5,908,221介绍了使用气筒的可调整手臂垫的一种示例。

另一种最近的人体工学座椅包括一可调整的腰部支承机械，在用户的后背下部区域提供预选的椅背张力。一种可调整的腰部支承机械允许用户根据正在执行的具体办公业务在下背部选择舒适的压力级别。例如美国专利US5,797,652介绍了这样一种机械。

另一种最近的人体工学座椅的特征是将织物网(fabric mesh)组合到椅座和/或椅背的结构内。这些材料显然能增强空气循环从而传递用户体的热量，因此提高座椅的舒适性。发明人为Stumpf等人的上述美国专利US6,125,521介绍了在办公座椅内使用这种织物网的一个示例。

另一种最近流行的人体工学座椅的特点是提供这样一种座垫，该座垫在提供给用户乘坐舒适性以及适合支承的同时具有从用户屁股转移热量的能力。具有这种能力的公知座垫可以具有美国专利US6,179,706所介绍类型的被动或主动空气流动循环特征。

发明内容

本发明提供一种被全部重新设计的人体工学座椅，其包含标准座椅结构所有方面的简单但改进的功能性和美学方面的特征，包括椅座和椅背同步倾斜、倾斜限制、单独调整、椅臂调整、可调整的腰部支承、座垫气流、织物网和模块底座框架组件。

这些不同元件的不同特征是下述单独申请的主题，所有这些专利申请都被转让给本专利申请人，所有对其进行介绍的说明内容都被结合在本发明申请中：

申请日为2001年6月15日、申请号为No.09/882,550、发明名称为“多位置倾斜限制机械”的美国专利申请；

申请日为2001年6月15日、申请号为No.09/881,896、发明名称为“座椅水平调整机械的锁紧装置”的美国专利申请，以及申请日为2002年2月15日、申请号为No.10/077,313、发明名称为“可调整的座椅锁紧机构”的继续美国专利申请；

申请日为2001年6月15日、申请号为No.09/881,818、发明名称为“高度和转动可调的座椅臂”的美国专利申请，以及申请日为2002年2月15日、申请号为No.10/077,073、发明名称为“垂直和水平可调的座椅扶手”的继续美国专利申请；

申请日为2001年6月15日、申请号为No.09/881,795、发明名称为“座椅的腰部支承”的美国专利申请；

申请日为2001年6月15日、申请号为No.09/882,503、发明名称为“身体支承元件”的美国专利申请；

申请日为2001年6月15日、申请号为No.09/882,140、发明名称为“椅背结构”的美国专利申请以及申请日为2002年2月15日、申请号为No.10/077,540、发明名称为“椅背结构”的继续美国专利申请；

申请日为2001年6月15日、申请号为No.09/881,897、发明名称为“座椅模块结构”的美国专利申请。

对上述专利申请的各种特征进行组合，从而提供一种比现有技术显著改进的座椅。

例如，本发明提供一种具有四杆机构的向后靠座椅，在向后靠期间，随着椅背向后倾斜，所述四杆机构导致椅座后部升高，给予特殊的和舒适的平衡。通过人工操纵杠杆运动，一种简单和经济的倾斜限制控制结构通常有效并方便地将椅背倾斜限制在几种向后靠位置中的一种位置。使用简单但是有效的允许用户选择最佳水平座垫位置的锁紧装置，可以实现椅子座垫的水平定位。通过推动按钮或简单转动，高度和转动可调的座椅臂被简单和有效地驱动，从而可以方便地调整以适应特定的工作。通过提供张力给椅背框架，腰部支承的高度很容易被调整，并且在其调整机构内无需螺钉或调节旋钮，通过避免所述腰部支承直接接触用户背部，也可以实现这项任务。一种模块化座垫包括舒适的热气流动层和凝胶层(gellayer)，所述凝胶层是独特通风的，用于空气循环和应力及压力控制。椅背是织物网结构，并包括用于更为优异舒适的新颖连接系统。椅座和椅背是模块化结构，便于组装，并给予座椅结构刚度，其中，敞开骨架框架结构在使得座椅结构简单的同时，还增添了其美感。

本发明的主要目的是提供一种可倾座椅，在任何选择的向后靠位置，所有重量和体型的用户在座椅内都可以始终平衡，从而增强“适合”和“舒适”。通过提供一种具有四杆机构布置的人体工学座椅，本发明改进了现有技术，其中下框架元件配备有刚性前支柱和刚性后支柱，椅座元件被铰接到所述前支柱上。靠背具有第一枢轴端，它与所述下框架元件的后支柱的上端相连。连接元件在第一端与椅座元件的后支柱铰接，在第二端与靠背元件上的第二下枢轴端铰接。这种新颖布置允许靠背相对于下框架元件向后倾斜运动，同时导致椅座元件的后部升高，从而允许用户脚部保持与地面接触，并缓和对用户大腿上的压力。利用一种产生椅座和椅背的瞬时转动中心的连接装置实现这一点，所述瞬时转动中心大约在用户的髋部，从而椅座和椅背的运动减少了不希望的“衬衫拉”。这种布置也更适应用户，并在整个倾斜期间，提供正确的背部支承。

附图说明

通过结合附图详细阅读下文的说明，本发明的上述和其它新颖特征和优点将被更好地理解。

图1是一个显示符合本发明原理并组合所有改进模块部件的人体工学座椅的左前透视图；

图2是一个分解透视图；

图3是一个更详细地显示本发明的中央支承模块的分解透视图；

图4a是一个图1所示组装座椅的左侧视图；

图4b是一个图1所示组装座椅的右侧视图；

图5是一个前视图；

图6是一个后视图；

图7是一个俯视图；

图7a是一个将座垫部件拆除后的椅座的部分俯视图；

图8是一个图1所示组装座椅的仰视图；

图9是一个椅底座被拆除后的仰视图；

图10是一个显示座椅处于完全竖立位置的局部左侧视图；

图10a是一个侧视图，示意性显示椅背处于完全竖立位置的座椅元件之间的最佳尺寸关系；

图11是一个部分左侧视图，显示座椅处于部分倾斜位置；

图12是一个部分左侧视图，显示座椅处于完全倾斜位置；

图12a是一个侧视图，示意性显示当椅背处于完全倾斜位置时座椅元件之间的最佳尺寸关系；

图13是一个示意性显示座椅联接布置的侧视图；

图14是一个示意性显示座椅运动学的侧视图；

图15是一个本发明最佳椅背部件的透视图；

图16a是一个本发明最佳椅背部件的分解透视图；

图16b是一个没有靠背(backrest)的组合背框架的透视图；

图17是一个椅背组件的透视图，显示可调腰部支承的最佳模式的可调整性；

图18是一个基本上沿图15中18-18线所做的横截面视图；

图19是图18内圆圈部分的一个放大视图；

图20是一个沿图15中20-20线所做的部分横截面视图，显示网携带体的腰部元件之间的关系；

图21a是一个本发明中所使用一种形式网布置的放大视图；

图21b是一个本发明中所使用的网结构的第二最佳实施例的放大前视图；

图21c是图21b所示网的放大后视图；

图22是一个放大的分解视图，显示一种形式的网和载体的组件；

图23是一个类似于图22的视图，显示一种将网紧固到载体上的粘接结合方法；

图24是一个放大的局部剖视图，显示被安装在椅背框架顶部上的载体；

图25是一个放大的局部剖视图，显示被安装在椅背框架底部上的载体；

图26是一个显示倾斜限制机械的一些细节的放大的局部仰视图，其中为了便于理解，将底座、椅臂和椅座拆除；

图26a是一个沿图26的26a-26a线所做的横截面视图，更清楚地显示了连接和倾斜限制机械的细节；

图27是一个更详细显示倾斜限制机械的仰视分解透视图；

图28是所述倾斜限制机械的止动板的放大透视图；

图29是座板的俯视透视图；

图30是沿图29的30-30线所做的座板的横截面视图

图31a是向上看到的组装的座板和座盘形物的分解透视图；

图31b是向下看到的组装的座板和座盘形物的分解透视图；

图32是一个本发明最佳座垫组件的分解透视图；

图33是一个本发明所使用的最佳臂组件形式的前视图；

图34是一个沿图33的34-34线所做的最佳臂组件形式的横截面视图；

图35是一个分解断面图，显示了图34内虚线圆部分的臂组件部分，扶手处于锁定位置；

图36是一个导向管的正视图；

图37是一个沿图36的线37-37所做的平面断面图；

图38是一个沿图36的线38-38所做的正视断面图；

图39是一个沿图36的线39-39所做的平面断面图；

图40是一个导向管顶部和激励螺母(activator nut)的放大分解轴测图；

图41是一个杆的放大正视图；

图42是扶手底座的俯视轴测图；

图43是扶手底座的仰视轴测图；

图44是一个沿图42的44-44线所做的断面正视图；

图45是一个盖的俯视平面图；

图46是所述盖的正视图；

图47是所述盖的仰视图；

图48是一个杠杆的放大轴测图；

图49是一个沿图33的49-49线所做的平面断面图，显示处于闭锁状态的扶手；

图50是一个类似于图49的视图，除了扶手处于非闭锁位置；

图51是另一种符合本发明原理且包含有所有改进的模块化组件的人体工学座椅的左前透视图；

图52是一个图51所示座椅的右前透视图；

图53是一个图51所示座椅的分解透视图；

图54是一个图51所示座椅的右侧视图；

图55是一个图51所示座椅的左侧视图；

图56是一个图51所示座椅的前视图；

图57是一个图51所示座椅的后视图；

图58是一个图51所示座椅的俯视图；

图59是一个图51所示座椅的仰视图；

图60是一个图59所示座椅的仰视图，其中椅底座被拆除；

图61是一个图51所示座椅的椅座的局部俯视图，其中座垫已被拆卸；

图62是一个局部左侧视图，显示图51所示座椅处于完全竖立状态；

图63是一个图51所示座椅的侧示意图，显示椅背处于完全竖立状态时座椅元件之间的最佳尺寸关系；

图64是一个显示图51所示座椅处于部分倾斜位置的局部左侧视图；

图65是一个显示图51所示座椅处于完全倾斜位置的局部左侧视图；

图66是一个图51所示座椅的侧示意图，显示椅背处于完全倾斜状态时座椅元件之间的最佳尺寸关系；

图67是一个图51内所示座椅的侧示意图，显示座椅的连接布置；

图68是一个图51所示座椅的侧示意图，显示座椅的运动学。

具体实施方式

参考附图，首先参考图1和2，图1和2显示了符合本发明众多原理的改进的人体工学座椅10。座椅10包括作为其主要部件的椅背20和椅座30。可以设置具有上扶手垫(armrest pad)408的适合的扶手部件40。座椅10可以采用通用方式被支承在可在小脚轮16上运动的十字叉底座(spider base)15上。

如图10～12所示，座椅10也被如此构造，从而椅背20和椅座30可以同步运动。在前述申请号为No.09/881,897的申请中对标准座椅结构进行了详细介绍，所述内容被结合在本专利申请中。座椅10中容纳气筒17的上端。气筒17最好是德国Stabilus股份公司生产的两级气筒。这种气筒17通过可转动杠杆臂18人力操纵，所述杠杆臂18采用本领域公知方式驱动气筒17以改变高度和调节座椅10，这里的优点是臂18的向上或向下运动引起气筒沿不同方向运动。

为了便于描述，座椅10的上、下、左、右、前和后方向以用户坐在座椅上所感觉的方向为准，但是这并不能限制权利要求。此外，由于许多元件是相同的但是镜像对称分布，所以用同一附图标记表示相同的元件，但是仅在需要时用“L”或“R”表示左右侧。

座椅10由模块化结构组成。它具有中央底座或支承模块100(图3)。模块100具有横向延伸的安装部分101。安装部分101形成一种安置细长椅座和椅背框架支承元件110的支柱。利用螺栓和隐藏螺母(未示)，将扶手模块或部件40连接到中央底座元件100的端部。每个扶手模块40的下曲线端部402位于安装部分101上并延伸经过第一和第二细长椅座和椅背支承模块110的每一端。

扶手模块40具有上端部分401，如下文所述，扶手408将安装在上端部分401上。

图3是一个中央底座模块100的前视图，显示了顶部102和底部103以及两个相对端104。在底壁103上具有毂(hub)105，用于将中央底座紧固在活塞/气筒装置17的毂的顶部。

每个细长椅座和椅背框架支承元件110具有一前座元件支承端130和一后靠背框架支承端120。如图所示，后端120之间的横向距离比前端130之间的横向距离大。每个前端130和后端120分别具有开口131和121，用于容纳适合的枢销(未示)。

如图2a、6、10和16a最佳显示，靠背模块或组件200是一种骨架框架构造，包括由一对间隔立柱201组成的大致向外张开的U形框架，它具有下连接曲线部分206(图9)。上横向元件207和下横向元件208都与立柱201固定相连，以提供刚性。利用适合的C形元件209使下元件208与每个立柱201相连，利用进入每个立柱201上的带螺纹的凸台203内的螺纹紧固件202，将元件209保持在所需位置。出于显然的原因，元件209使下横向元件208与立柱201的前部间隔开来。下横向元件208和立柱201的上端组件205容纳和支承载体(carrier)220，网形织物290被设置在载体220上。立柱201也被构造以支承一可调的腰部元件250，将在下文对此进行介绍。

通过枢销以及穿过支承元件110上的开口121和端部210上的开口211的轴承座套，靠背部件200的下横向元件208上的右和左外端210向第一和第二细长椅座和椅背支承模块110中对应的一个的后端120提供铰接连接。

中央设置的下曲线部分206在其前端具有由向前延伸的托架212a确定的一U形夹212，在所述托架212a上形成一对间隔键形物(tab)213，其上具有容纳枢销的开口214。托架212a的前端具有一止动板啮合元件或突起215，其与将在下文介绍的倾斜限制机械(参考图15和26)配合。

图29、30、31a和31b详细显示了椅座元件组件或模块300，所述模块300通常包括座板330、座盘状物(seat pan)301和紧固件303。所述模块300的细节在下文以及发明名称为“具有锁定机构的可调椅座”的申请号为No.10/077,313的美国专利申请中被详细介绍。

简单而言，组件300包括具有前端331和袋式或壳式后端333的座板330，所述前端333上具有枢销开口332。诸如枢销(未示)的销连接装置通过椅座支柱110上的开口132并进入开口332，用于将座板330的前端331连接到各自细长椅座的前端130和椅背框架支承元件110。

一壳形结构被设置在座板330的后端333，并具有相关外壁346，所述外壁346包括延伸穿过座板330宽度的下底壁部分347，用于确定所述壳形结构的底部。从外壁346向内间隔的是一对内壁348，内壁348上具有容置枢销(未示)的开口349。一用于容纳U形夹和突起元件的大开口345被设置在所述内壁348之间。在座板330靠后部分的顶部是具有开口351的键形物突起350，将在下文介绍原因。位于座板330后端333的壳形结构的一部分中的是一对间隔的枢轴连杆(pivot link)216，利用开口349内的销，每个连杆216的下端217被铰接到后座板的下部，每个连杆216的上端218被连接到靠背框架模块200上的U形夹212的一个键形物213上，将在下文对此进行详细介绍(参考图7a、10和26a)。

座板330的壳体部分的后端333被构造的与U形夹212铰接。这种铰接包括一对横向间隔的连杆元件216，每个连杆元件216的第一下端217被铰接到内侧间隔内壁348上的壳体结构346相应侧面上，第二上端218被铰接到U形夹的开口/键形物213的相应侧上。

枢销219(参考图7a)延伸穿过U形夹的键形物213上的开口214，并穿过每个连杆元件216的第二端218上的开口。销219延伸进入内壁348上的间隔的确定表面区域352，用于确定连杆的运动。如图9A所示，每个内壁的上表面352支承销219的端部，并提供用于连杆216运动的导向路径和限位挡块。利用穿过靠近每个间隔内壁348的底壁的开口349的销(未示)，每个连杆216的第一或下端217被铰接到内壁348的底部。当用户没有坐在座椅上时(或用户坐在座椅上但是没有向后靠时)，连杆216的上端218将位于表面351的上端。随着椅背20向后靠或向后倾斜，销219沿表面352向其底部运动。由于连杆也在开口349处被钉在座330上，将导致座板330的后部333升高，并围绕前端331转动。

在椅背20向后靠期间，如侧视图10～12所示，可以看到座椅10的椅座30和椅背20的相对位置。如这些视图所示，座板330通过销135在铰点P₃₀被铰接到支承元件110的前端130(仅看到一个)，并在后铰点P₃₂被铰接到开口349内的连杆216的下端217(仅看到一个)。每个连杆216的上端218在点P₃₄处又被铰接到椅背框架组件200的U形夹212上。椅背框架组件200还通过元件208在点P₂₀处被铰接到支承元件110的两个横向间隔端部120上。

如图10a所示的尺寸关系，当椅背20处于完全竖立位置时，在一种最佳形式下，座板330(因此座)向后倾斜，并与水平面形成大约15.7度的夹角，虽然这种角度可以在10～20度范围内。铰点P₃₀和P₃₁之间的最佳距离大约是12.889英寸，连杆42的铰点P₃₁和P₃₄之间的距离大约是2.01英寸，虽然这些距离可以分别在10～15英寸和1.5～2.5英寸范围内。此外铰点P₂₀和P₃₄之间的最佳距离大约是4.71英寸，同时铰点P₃₀和P₂₀之间的水平距离大约是14.5英寸。铰点P₂₀和P₃₄之间的距离可以在3～6英寸范围内，同时铰点P₃₀和P₂₀之间的距离可以在12～17英寸范围内。

如图10～12所示的椅背倾斜三个阶段，随着椅背20向后倾斜，连杆216沿逆时针转动方向运动，导致座板的后端部位333围绕销135转动，并相对于前部331升高。当椅背20处于图12a示意性所示的完全倾斜位置时，座板330(和座垫)最好将其与水平方向的倾角从大约15.7度(图10a)减少到大约8.7度，同时上述所有铰点之间的距离保持不变。上述减少的倾角可以在6～10度范围内。座板330以及相应的座30与椅背20的这种同步运动提供给用户一种特别舒适的向后靠运动，以便有助于避免用户在执行不同工作时所产生的疲劳。利用这种简单的座背-座靠(seatback-seatrest)四杆机构，可以实现这种坐乘运动，所述四杆机构立即响应用户所施加的后靠力和/或自重。在向后靠期间，利用这种同步运动类型，用户所施加的后靠力引起椅座后部的升高。

通过改变座椅连接机构内的后靠力反应，座椅连接机构恢复坐乘稳定性，并实现所希望的座乘质量，并且对于各种使用者而言都适合。后靠力反应是由于用户将其自己的后靠力和/或自重施加在座椅机械上而引起的。通过使连杆长度成比例，并选择自由转动铰链也就是转动的位置，使后靠力反应变化，以便实现平衡。这种在所有位置的坐乘运动过程中所具有的连续力平衡过程，能够建立并维持一个平衡的坐乘。因此，用户有意识地调整后靠倾斜张力按钮以便当倾斜时感觉舒适平衡的需要，被这种更适应和动态的特征所取代。通过这种操作，在用户不需要进行有意识的调整工作的前提下，座椅的结构使所有用户更加舒适。

该机械结构确定座椅瞬时转动中心的位置。随着所述结构由于坐姿和位置的变换而改变，座椅的设计允许在所有坐乘范围内的位置其瞬时转动中心的轨迹通常与用户的转动中心也就是髋部关节重合(图13)。该特征被校准，使其对许多用户的性能相同，座椅的瞬时转动中心被设定得沿轨迹也就是轨道移动。通过维持这种坐乘质量，腹部、背部和其它肌肉骨骼(muscuoleskeletal)应力在所有坐乘范围内被消除。在坐乘时，更均匀的脚部反应被维持，从而进一步增强了坐乘质量。驱干-腿的敞开角度增强了流体循环和其它人体工学因素。

图13和14示意性显示了使用四杆机构的椅座和椅背的同步倾斜特征，允许椅座30的后部随着靠背20的向后靠而升高。该种机构被设计得对用户的重量进行立即反应，并且在整个靠后期间，提供正确的背部支承。该功能允许座椅10围绕瞬时转动中心C向后靠，如上所述，所述瞬时转动中心C几乎与用户髋部的转动轴线重合，并避免不希望的用户“衬衫拉”。同时，由于在后靠期间椅座30的前部没有升高，所以没有额外的压力被施加到用户的大腿前下侧，并在后靠期间，维持相对恒定的凝视视线。

为了实现上述优点，座椅10示意性包括四个基本元件和四个自由转动枢轴。所述基本元件包括地面支承元件60、椅座62(seatrest)、连接元件64和靠背66。地面支承元件60具有指向上方部分68，其终止于一个端部确定铰点P₃₀，椅座62的前部被铰接到铰点P₃₀。地面支承元件60具有指向上方的部分70，其终止于一个端部确定铰点P₂₀，靠背66被铰接到铰点P₂₀。靠背66的下部72在铰点P₃₄被铰接到连接元件64的上端，椅座62的向下延伸部分74在铰点P₃₂被铰接到连接元件64的另一端。

座椅10的运动如图14所示。随着力F被施加到靠背66，椅背倾角β增大。眼睛位置向后移动△H1，眼睛高度下降△V3。分别利用上、下铰点P₂₀和P₃₄，将椅背倾角β的变化转换成连接元件64的运动。由于连接元件64的运动设置，后座铰点P₃₂的运动在一合成的转动和平移运动中与铰点P₃₄的运动配合。随着椅座62围绕铰点P₃₀转动，椅座62的后部升高△V2，前部升高△V1，椅座62的后部相对于前部升高△V2-△V1，从而导致椅座的倾角是α。在后靠期间，座椅所支承的用户重量的增加部分从座支柱(seat support)被转移到椅背支柱(back support)，同时，用于提升座支柱的机构的机械优势下降。因此用户将在任何后靠位置检测静态平衡位置，并且只需极小的努力就能移动到一个新的位置。

随着用户坐在座椅上，后靠力F和/或重量W被施加到座椅机构上，因此建立一种具有预先设计的坐乘质量的自身平衡运动。通过适当的后靠反应、通过座椅将其几何形状重新构成为所施加力所需的水平，这些力就可以被平衡。据此，图13和14所示的运动响应参数采用公知比例和速率变化，从而实现坐乘质量。所设计的坐乘范围对应于90～120°的后靠角。

为了微调坐乘质量，提供静态整体刚度，所述机构可以配备有外部元件，包括弹簧。这些外部设备的添加进一步将坐乘质量向所希望的预先设计的特性调整，同时保持其它功能的质量完整。因而，当用户不使用座椅10时，为了帮助座椅连接机构允许靠背元件20维持在完全竖立位置，如图7a所示，一个或多个拉簧75被连接在座板330的铰轴219和后边缘部分350之间。铰轴219也基本确定了铰点P₃₄并导致由拉簧75向椅背框架组件200施加复原力。

为了叙述图10a、12a、13和14所示的示意性连接，座椅上不同元件对应于示意性连接上的数字：

座椅	示意性连接
座椅	示意性连接		110	60	地板支承元件
330	62	椅座	110	60	地板支承元件
330	62	椅座	216	64	连接元件
201	66	靠背	216	64	连接元件
201	66	靠背	130	68	60上的前竖立元件
120	70	60上的后竖立元件	130	68	60上的前竖立元件
120	70	60上的后竖立元件	212	72	靠背66的下部
346，348，349	74	椅座62的底部	212	72	靠背66的下部

在图26～28中，一非常简单和经济的椅背倾斜限制控制模块150与使用被连接到倾斜限制模块的杠杆155的椅座组件300相连，用于调整椅背20的允许倾斜量。如图27所示，座板330在其底侧335具有螺纹短管(threaded stub)152，利用带肩螺栓和垫圈156，止动板154和杠杆柄155可以被连接到螺纹短管152，所述带肩螺栓很容易通过所述柄、止动板和短管上对齐的开口157螺纹拧入所述短管152。杠杆柄155可以从座椅10的任一侧连接到止动板154上，本申请所示的是在左侧连接。将要指出的是，止动板154具有外边缘158，如图16更清楚地显示所示，所述外边缘158具有一系列不同半径的台阶，用于与被U形夹212所携带的啮合元件215在靠背框架200的底部相互作用。在优选实施例中，啮合元件215采用鼻状凸起。

如图28更清楚地显示所示，止动板154的外边缘158具有特殊台阶159、160和161，每个距开口157所确定的中心轴线的距离不同。弹簧偏压柱塞形式的紧固装置163被安装在座板330的底部的凸起164上并与形成在止动板154上部的棘爪165、166和167啮合。应该指出的是，止动板154的外边缘158可以是平滑的具有连续变化半径的边缘的凸轮。棘爪数量确定固定的座椅倾斜位置的数量。

分度棘爪165、166和167是凹入形状的并彼此邻近。由于承受弹簧负载的柱塞采用承受弹簧负载的球163的形式，通过压缩弹簧并使杠杆转动，确保柱塞自由地从一个凹入棘爪移动到另一个凹入棘爪，从而止动板154允许柱塞被设置在任何选择的棘爪上，通过松开所述柱塞，导致止动板154在任何所选择的倾斜位置保持椅背框架。

由于凸起215位于端部120和210上的铰轴P₂₀的下方，随着椅背框架200围绕铰轴P₂₀转动，凸起215向内向着椅座止动板154运动，从而通过移动柄或杠杆155，允许倾斜机械调整。通过一些与柄上的凹槽啮合的匹配的弹簧指168，柄155被固定，阻止其相对于止动板154转动。当杠杆155和止动板154转动时，导致止动板154的外边缘158上的不同台阶159、160和161有选择地与凸起215啮合。在申请日为2001年6月15日、申请号为09/882,500、发明名称为“多位置倾斜限制机械”的一起被转让的未审结的同族专利申请中对倾斜限制模块的细节进行了介绍，该专利文献的内容被完全结合到本发明专利申请中。

图15、16a、16b和17以透视图详细显示了座椅10的完整靠背组件200，并显示了新颖的腰部支承结构和载体组件，在下文将对此进行详细地介绍。

与现有技术相比，座椅10显示人体工学优点的另一种新颖和功能特征是椅背20的结构。如上所述，椅背20包括织物网板(panel offabric mesh)290，其最好采用公知的稀松编织类型。织物网290的结构可以具有多种编织结构。图21a显示了一种已经证实是优越的结构，其包括复丝纱线的垂直股291和水平单丝292。该结构中的单丝292可以被看作穿过股29l，并彼此交叉，从而将股291固定在合适的位置。

一种最佳的网编织形式在图21b和21c的前视图和后视图中分别被显示。在这种形式中，水平复丝或纬线材料295与垂直单丝经线296简单地互织。在所示示例中，在每个相邻位置，经线并不穿过纬线。在经线穿过纬线的图案中，在重复之前在穿过同一纬线的经线之间有七根经线。因而经线“0”和“8”穿过纬线C，同时经线“1”和“9”穿过纬线D。经线材料最好是由Hytrel^公司730但尼尔纤度的单丝制造。这提供了这样一种结构，椅背看起来比较“发光”。纬线295是复丝，其包括聚合物纱线和一定数量的Hytrel^。所述复丝是一种适合的合成树脂，给椅背前表面提供一种相对柔软和舒适的感觉。由于这种图案，与具有不同图案的网眼结构相比，提供一种更精细和令人愉快的富有美感的视觉。

为了在边缘周围支承所述网290，使用上述载体220。载体220与网290的物理连接可以采用多种方式实现。然而在申请日为2000年9月6日、申请号为No.09/656,491、申请人为TimothyP.Coffield、发明名称为“承载织物的结合带”的美国未审结专利申请中介绍了一种更可靠的连接。图15、20、22和23显示了一种载体220，其包括被设置在网290边缘部分的两侧上的两个二等分部分221和222。这两个二等分部分221和222在一种形式下可以被形成的具有内槽224。用粘结剂将所述二等分部分设置在夹具225上。所述粘结剂延伸穿过织物290的经线和纬线并进入所述内槽224所形成的空穴内，一旦硬化后，产生一种具有高强度和高寿命的机械相互连接，帮助将载体220的所述两个二等分部分221/222保持在一起。也可以使用诸如螺钉等(未示)，以确保元件不分开。在最佳形式中，两个二等分部分221、222被显示的具有大致相等的尺寸，如图24和25所示，一侧的二等分部分可以比另一侧的二等分部分大，从而给被安装的载体提供一种更令人愉快的富有美感的视觉图象。

载体220通常由弹性可拉伸材料制成的矩形半刚性元件组成。为了支承具有网290的载体，根据本发明，再次参考图2、6、20、16a和24，主椅背框架立柱201的每个均具有球形端组装部分205，其被“搭扣配合”在圆形开口227内，所述开口227被形成在载体220的上右和上左角部。这些接点允许载体220的上边缘231弯曲，以允许椅背20舒适地与用户肩部位置相符。利用形成在横向元件208底部的5个外凸的相关键形物238，使背部可以沿底边缘232被固定在下横向框架元件208上，所述键形物238被装配到形成在下表面232上的互补凹槽223内。参考横截面视图24，可以理解上球和承窝连接的详细情况，图25详细显示了下连接结构。在装配时，下边缘232首先被装配到键形物上，应力被施加到载体220上以及搭扣配合在立柱201的球形端205内的开口227上。

可以理解的是，上述椅背结构具有可观的人体工学优点。网眼结构290的使用不仅允许椅背20接触空气，而且弯曲以适应用户的背部。从成本上考虑，椅背20也适于制造和装配。此外，背部元件采用这种方式被设置在框架组件200上，也就是保持载体和网处于张紧状态，使椅背表面具有扰性，但是载体也具有足够的保持其形状的刚度。由于下横向元件208弯曲，并位于立柱201前部(通过C形元件209)，载体的下端232采用一种弯曲结构，其向前与立柱201间隔，从而用户感觉不到椅背框架。

可以观察到，载体220从顶部到底部具有稍微曲线形状，从而对网形织物施加压缩应力。当用户的后背在不同位置以及椅子的随意运动期间接触织物时，如图4a和4b所示，所述曲线形状也对腰部区域提供支承。

此外，这种张紧结构的主要优点是提供独特可调的腰部支承能力。椅背组件200包括横向腰部支承管250，在所述支承管250的两个相对端的每端具有一夹持装置251，以及一对间隔的滑动元件253。图20是一个显示所述夹持装置252的横截面视图，载体220配备有一对相对的凹槽254，所述夹持装置252上的一对相反的凸起255被滑动地安置在所述凹槽254内，而载体被限制在所述凸起255之间。从而腰部支承管251可以在载体220的两相反边缘上滑动。

图18是一个大致沿图15的18-18线所作的所述支承管的横截面视图。从图中可以看到，滑动元件253与垂直支柱201结合。如图16b和19所示，滑动元件253的啮合装置包括形成在支柱201上的简单的垂直槽256，该槽256与该滑动元件上的中央棱257啮合。可以理解的是，尤其是参考图17，当通过夹持装置252在载体220的边缘上滑动，并通过滑动元件253在垂直支柱201上滑动时，腰部支承管251可在上部位置和下部位置之间垂直运动。这种运动的结果是允许座椅用户通过简单的手工操作就能调整腰部支承管251的垂直高度。利用载体220和网290的张力，无需使用螺钉、调节旋钮等，就可以保持腰部管251和立柱201的适合连接。在这种张力模式下，腰部管251导致载体220和网290在用户腰部区域强迫向前拉座椅竖立，同时避免腰部支承管251与用户背部直接接触。申请日为2001年6月15日、申请号为No.09/881,795的上述未审结申请对这种部件进行了深入的说明。该专利申请的内容被结合在本发明专利申请中。

随着管251在载体220和立柱201之间上下滑动，可垂直调整腰部支承元件250能够改变载体220的线性曲率。通过改变载体结构，在用户背部不出现高压力接触点，拉紧的但是柔性的网被适合地设置，即使在座椅后靠时，也能提供适合的支承和舒适。

下文介绍被研制用于人体工学座椅的优选椅座30，下文将结合图29～31介绍水平椅座调整和独特座垫布置的各个方面。上文已经介绍了座板330，座板330与座垫组件500被固定在其上的座盘形物301配合。

座盘形物301由任何适合的材料制成，例如可以是整体模制的合成树脂。座盘形物301包括上部304和下部305。上部304被将在下文介绍的座垫组件500覆盖，形成座椅10的座表面。座盘形物301也包括从下部305下垂的四个间隔的L形指306、307、308和309；以及紧固件容置开口310、围绕该紧固件容置开口的缘边318和两个邻接元件312、313。座盘形物301也包括前部314和后部315。一大开口316位于座盘形物301的后部315，以便容纳连杆216的运动。设置诸如开口和凸起部的周边紧固件开口317，用于将座垫组件500紧固在座盘形物301上。座盘形物301还包括一些加强筋，诸如在所述上部的筋318。与紧固件容置开口310侧接的是两个下垂凸起319、320。紧固件容置开口310和两个凸起319、320被形成在梁321上。由于座盘形物301由合成树脂制成，梁321是弹性的，所以响应所施加的任何力，能够弯曲。所述力可以来自被容置在所述紧固件容置开口内的紧固件303以及与座板330接触而产生的力，所述座板对两个凸起319和320施加力。邻接元件312和313也被形成在不同梁322、323的端部，以增加扰性。

座板330可以由诸如铝的任何坚固材料形成一整体。如上所述，座板330包括前部331、后部333、顶部334和底部335。座板包括四个导向槽336、337、338和339。每个导向槽具有一大头部开口和一狭窄体部开口(图29)，分别与座盘形物301的L形指306、307、308和309配合，约束和引导座盘形物301在水平方向上相对于固定的座板330的运动。

座盘形物301也包括一细长紧固件容置开口340和两个邻接限制槽341、342。通过限制邻接元件312、313的运动，限制座盘形物301的水平运动。在座板的后部是一个容置U形夹212和连杆216的大开口345。在细长紧固件容置开口340的任一侧是在所述顶部的一组凹槽336、337。一组凹槽与座盘形物的下部上的下垂凸起319和320形成棘爪。限制槽341、342分别容置邻接元件312、313并限制座垫的运动，从而L形指不与导向槽啮合。为了椅座调整，设置扭矩限制紧固件303。这样设计紧固件303，从而一旦被插入，不能轻易地被拆除。申请号为No.10/077313、发明名称为“具有锁定机械的可调椅座”的未审结申请对这种紧固件进行了说明。该专利申请的内容被结合在本发明专利申请中。

在操作中，使用公知技术形成座盘形物301、座板330和紧固件303。组装是简单和容易的。座盘形物301和座板330对齐，以允许L形指306～309在导向槽336～339的端部穿过所述大开口，并允许邻接元件312、313被压入限制槽341、342。然后，紧固件303螺纹拧入座盘形物301上的紧固件容置开口310，将座板330夹在中间。一旦座垫和紧固件结合，它们将不分离。然而，只通过顺时针或逆时针转动手柄，紧固件303就可以被松开或拧紧。当松开紧固件时，座盘形物301可以通常水平地相对于座板进行调整，以便使用户舒适。由于凸起319、320和凹槽336、337，棘爪被形成，用户能轻易地听到和感觉到所述棘爪，这有助于进行调整。当完成调整时，紧固件反向转动，以便将座板和座盘形物挤压在一起。

人体工学座椅的另一种改进是高效座垫组件。

图32是一个座垫组件500的实施例的分解视图。座垫组件500包括可以由通常在这种座垫中被使用的材料制成的泡沫体512，例如敞开式(open-celled)或封闭式(closed-celled)泡沫聚氨酯。泡沫体512具有上表面513和多个基本上被设置在泡沫体512中央的垂直柱515。在所示实施例中，柱515向上延伸，从而柱515的顶表面确定一基本上平行于上表面513的曲面。在图32所示实施例中，柱515与泡沫体512整体制成。制成泡沫体512和柱515的泡沫材料将可弹性变形到一定程度。两个柱515被这样构成，从而当缺乏座垫组件500的其它结构元件时，响应于座椅用户所施加的压缩力，每个柱515能够基本上独立于其它柱515而挠曲。

垂直柱575被这样构成，从而彼此之间确定多个空气空间516，这些空间共同确定一压力通风系统(plenum)或空气容器518。多条通道520被设置在泡沫体512内，并从空气容器518通向泡沫体512的周边。在所示座垫的最佳实施例中，通道520被引导到泡沫体512的前侧和横侧。

垂直柱515的设计参数包括它们的数量、平面间距、深度、深宽比、材料密度和刚度。根据它们的尺寸和形状，垂直柱的数量最好是大约40～80。柱下端的直径最好是大约1.0～2.0英寸。柱上端的直径最好是大约0.9～2.0英寸。垂直柱的高度可以高达约4英寸，最好是大约0.5～1.5英寸。座垫512内的柱515可以具有不同尺寸和形状。空气通道520的数量将取决于它们的尺寸。通道520的总容量将是空气容器518容积的函数。

座垫组件500还包括覆盖向上延伸的柱或立管(riser)515的弹性层530。在所示实施例中，弹性层530的周边531位于泡沫体512的上表面513的装配边缘514内。弹性层530包括上表面532和底表面534。弹性层530的底表面534确定了空气容器518的頂表面。弹性层530包括具有显著弹性和流动特性的材料。适于弹性层530的材料包括例如凝胶状板材和高分子膜或具有不同粘弹性的凝胶状材料。一种适合的材料包括意大利的Royal Medica公司所生产的商标名为LEVAGEL的凝胶。通过互联网查找域名www.royalmedica.it就可获知这种材料的有关信息。弹性层530和向上延伸立管或柱515的特征在于弹性刚度值和损耗刚度值。在一个优选实施例中，垂直柱515的弹性刚度值和损耗刚度值的比值比弹性层530的弹性刚度值和损耗刚度值的比值大。

根据所希望座垫所选择的材料和特性，弹性层530的厚度最好是约0.2～0.4英寸。弹性层530的面积可以小于顶表面513的面积，最好是顶表面513的面积的约30～55％。在一个实施例中，弹性层530的厚度大约是0.25英寸，面积大约是210平方英寸(sq.in)，顶表面513的总面积是392平方英寸。

在使用时，座垫组件500的泡沫体512被刚性固定在椅座系统组件300上的刚性座盘形物301支承。座盘形物301包括被固定在座盘形物301上的内盘形物526。

当用户坐在本发明的座垫上时，用户的重量以垂直压缩力和横向剪切力的形式被传送到用户/座垫界面。这些力通过弹性层530被传送到垂直柱515上。弹性层530和垂直柱515彼此配合，从而实现自限制机械响应，以获得所需要的机械质量。

利用设置在弹性层530上方的可渗气层535，所施加力的重新分布可以被进一步增强。可渗气层535可以包括具有特定厚度和粘弹性特性的开放式单元或非编织粘弹性材料。在所施加的力到达弹性层530之前，可渗气层535可以进一步消耗所施加的这些力。选择地，一中间泡沫层531可以被设置在可渗气层535和弹性层530之间。一种覆盖织物(未示)可以覆盖整个椅座结构。层512、530、535和所述盖织物可以利用诸如粘结剂被预先彼此结合。或者，这些层可以简单地彼此重叠，在此情况下，在这些层之间应当具有足够量的摩擦，以便在使用期间，阻止由于所述剪切力的影响而引起的这些层彼此相对的滑动。

本发明的结构传送所述剪切力，在用户/椅座界面发出，穿过所述各层之间，直到弹性层530为止。响应于所施加的剪切力，弹性层530将粘性变形，利用消耗装置，对抗由用户重量引起的剪切力成分，从而用户的皮肤将不承受该剪切力。因而用户的组织将仅经受垂直方向的压缩力。所述剪切应力的减少可以降低压力溃疡的发生，并减少对在这些组织附近的血管活动的不希望的干扰。此外，独特的布置和空气压力有助于避免在座椅上经常出现的热量积聚，与网椅座相比，具有感觉凉爽和通风的优点。

当用户离开本发明的座垫时，泡沫体512、垂直柱515和弹性层530的弹性允许座垫上的剪切和压缩变形机械完全复原。被动气泵减压，如果使用开放式单元泡沫，允许外部空气通过外部盖、空气可渗层和任选中间泡沫层，进入所述空气容器和通道以及泡沫体512上的开放式单元。弹性层530也将返回用户施加压缩和剪切力之前的状态。

申请日为2001年6月15日、申请号为No.09/882,503、发明名称为“椅座水平调整机械的锁紧装置”的未审结专利申请对所述优选座垫组件和其优点进行了详尽的介绍，其内容被完全结合在此以作参考。

如上所述，改进的人体工学座椅的另一方面包括改进的扶手组件40，所述扶手组件可以被垂直调整，其中，扶手408通常可在水平平面内转动。

所述介绍集中在可以被简单构成、可靠且允许垂直和水平调整的扶手组件上。参考图33～37，扶手组件40包括竖立支柱400，所述支柱400具有敞开的上端401、弯曲的下端402和从上端向下延伸的纵向延伸开口403。在所述支承开口403内，安装有相对设置的直线齿条404、405，每个齿条具有多个纵向延伸的凹口，如图34所示，所述纵向通常就是垂直方向。

导向管407被设置在支承开口403内，从而该导向管通常相对于所述支柱可垂直运动。扶手408被安装在该导向管上，从而导向管的相对运动导致扶手的垂直调整。

在可运动导向管内的是杆形的细长元件409，被安装在导向管内的所述杆仅能转动。将在下文对此进行详细介绍。相对于导向管407，杆409不垂直或纵向滑动。闭锁元件410被安装在细长杆409上，其可以与杆409一起转动，以便有选择地与直线齿条405、405的相对的凹口406啮合和脱离啮合。激励螺母412被安装在杆的上端部位411，所述螺母412与杆啮合，并导致所述杆转动，螺母的啮合表面在所述升高和下降位置(在图35内被升高)之间运动。弹簧413被安装在激励螺母和所述导向管之间，并将所述螺母压向所述升高位置，从而所述杆转动到并被保持在一锁紧位置。利用被铰接安装在扶手底座415上而与立柱可操作相连的杠杆414，使所述激励螺母运动。盖416也被安装在导向管上并可操作地与扶手底座相连，从而允许所述底座相对于所述盖沿大致水平方向转动。

立柱400具有大致沿垂直方向延伸的圆柱形。立柱的下端402弯曲到一大致水平方向，以允许其与座椅10的中央底座元件100相连。该支柱由任何适合材料制成，例如铝。

围绕所述立柱形成的第二圆柱形元件417经常被称作外壳。该外壳沿所述立柱的外表面滑动，并给扶手组件提供令人愉快的富有美感的外观。外壳417的上端418包括第一水平环形支承表面419、垂直环形支承表面420和第二水平环形支承表面421。这些支承表面与扶手底座415的相应支承表面结合。所述外壳也包括具有紧固件容置开口423、424的顶部法兰422。

如上所述，在立柱400内有两个相对布置的直线齿条404、405，每个齿条包括多个凹口406。这些齿条具有与所述立柱上的开口427、428结合的小键形物425、426。除了凹口之外，所述齿条还包括用于垂直滑动导向管407的支承表面429、430。

导向管通常是圆柱形的，并包括一中心开口431，如图36～40所示。导向管包括一上端部分432，其具有两个紧固件开口433、434、一用于容置弹簧413的环形槽435、两个相对布置的键436、437。例如槽439、440的槽沿导向管的外表面438分布，用于限制该导向管的向上运动。两个周向延伸槽442、443趋向该导向管的下部441。所述槽442、443中的每个围绕弧延伸大约45度。正如将在下文进行介绍的，闭锁元件410延伸穿过所述槽以与凹口406啮合。当进行所述啮合时，导向管407和被连接的扶手408相对于支柱400被固定。槽442、443还确保该闭锁元件转动45度弧，与所述凹口脱离啮合，从而使所述导向管与所述支柱脱离结合，允许该导向管在支柱开口403内垂直运动。采用这种方式，可以垂直地调整扶手。

激励螺母412被安装在导向管407内，如图33、34、36、38和40所示。该激励螺母包括环形凸缘444，其具有弹簧保持表面445和多个键槽，如图10所示，一个键槽446容置该导向管的键436、437。激励螺母也包括与杠杆414和中央带螺纹开口448啮合的顶部表面447。该带螺纹开口与杆409啮合，导致杆409转动。

如图38、39和41所示，细长杆409被安装在该导向管内。该杆被安装的仅能转动，且不能相对于导向管纵向滑动。在该杆的上端411具有外螺纹449，其与所述激励螺母的内螺纹448啮合。在杆409的下部具有搭扣配合连接器450，用于与闭锁元件410结合。该闭锁元件具有相对的延伸臂和一中央开口453。闭锁元件的中央开口容纳所述杆的搭扣配合连接器，所述搭扣配合连接器变形，然后快回到位进行连接。

弹簧413被安装在导向管407上端的环形槽435内。弹簧上端抵靠着环形法兰444的表面445。由于键和键槽，如图35所示，激励螺母采用线性方式在升高和降低位置之间运动。当激励螺母运动到较低位置时，该弹簧被压缩并形成偏压力，所述偏压力被施加给所述激励螺母，迫使其趋向返回所述升高位置。

图42～44详细地显示了扶手底座415。所述底座是一个整体元件，在其延伸端部分具有一个大的椭圆形开口454，用于容置图33和48所示的操纵杆414的接触垫455。在扶手底座的两端是杯形结构，其包括底部支承表面456和形成垂直支承表面458的向下凸起法兰457，用于围绕所述外壳转动。该扶手底座也包括杯形上表面459。该上表面459包括两组凹槽460，461，每个采用弯曲形式。这些凹槽与杯416形成将在下文介绍的棘爪。所述杯底也包括一具有中央部位462和两个端部463、464的开口。该端部是曲线槽，用于容置两个紧固件465、466。图4允许底座转动，直到槽的端部邻接紧固件。中央部分462允许杠杆与激励螺母412的顶部表面447啮合。

如图45～47所示，杯416包括两个用于接收紧固件465、466的侧开口467、468以及一用于杠杆通过的中央开口469。所述侧开口与端部槽463、464对齐。该杯也包括两组弹性安装键470、471。所述键与所述扶手底座上的两组弯曲槽460、461对齐并啮合，以形成一系列棘爪。在被端部槽463、464的弧以及围绕每个开口467、468的下垂肩部472、473所确定的大约45度弧的范围内，允许扶手底座从一个棘爪向另一个棘爪水平运动。

杠杆414被安装在扶手底座415上，其从扶手底座一端的椭圆形开口454向扶手底座另一端的中央开口462延伸。在杠杆的延伸端具有接触垫455，如图48所示，同时在另一端具有下垂凸起474，如图35和48所示，其与激励螺母412的上表面447接触。所述杠杆被安装的围绕铰点475转动，从而接触垫455上的向上力导致凸起474向下运动。杠杆凸起的向下运动导致激励螺母从其升高位置向下降位置运动，从而导致杆409转动，使闭锁元件410从凹口406脱离结合。

图49和50清晰地显示了闭锁元件410的转动。在图49中，通过闭锁元件与凹口406啮合，扶手被闭锁。当杠杆被激励时，如图50所示，闭锁元件转动而脱离与凹口啮合状态。

可以理解的是，扶手组件结构简单、容易构成、容易使用。在操作时，扶手、导向管、被连接的外壳与立柱、具有凹口的直线齿条的相对垂直定位确定了扶手相对于椅座的高度。通常由与一对凹口啮合的闭锁元件对扶手进行锁定。杠杆接触垫的压下导致突起端重压在激励螺母的顶表面上。由于螺母不能转动，其被压下，导致被螺纹啮合的杆转动。所述杆的转动导致闭锁元件转动45度，与所述一对凹口脱离啮合。然后可以人工向上、向下调节扶手。一旦作用在杠杆上的力被释放，安装在导向管上的弹簧导致激励螺母返回其升高位置。这种激励螺母的直线运动导致杆和闭锁元件的反向转动，并导致闭锁元件与一对新的凹口啮合。当出现这种情况时，扶手被锁定在其新的位置上。

在水平方向上调整扶手仅仅需要扶手在45度弧内向外或向内转动。盖的弹性安装键形物从扶手底座上的一对凹槽运动到另一对凹槽。这种棘爪机构允许扶手在六个分离位置之间转动。当作用在扶手上的力足以使弹性键形物与所述一对凹槽脱离结合时，产生运动。

已经介绍了一种简单和可靠的在水平和垂直方向都可调整的扶手组件。通过简单地操纵扶手组件的一部分，可以轻易地进行所述调整。

图51、52和53显示了符合本发明众多原理的另一种人体工学座椅610。座椅610包括其主要元件椅座612和椅背614。也可以设置具有上垫618的适合的椅臂616。采用一种通用方式，座椅610可以被支承在可在小脚轮622上运动的十字叉架底座620上。

如图54～60所示，座椅610被这样构造，从而椅座612和椅背614具有同步运动。为了实现这一点，一对主椅座和椅背支柱624被刚性地连接到中央支承模块625上，所述模块625上具有用于摩擦地接收气筒628上端的箍盘(hub)626。气筒628最好是从德国Stablis公司购买的两级气筒。这种气筒可以被人工转动杆630驱动，其启动气筒628，以便采用公知方式调整座椅610的高度。座椅臂616被刚性连接到支柱624上。座盘632在其前端被铰接到支柱624的前端。椅背框架组件634也被铰接到支柱624的上后部分。在优选实施例中，椅背614是一种织物网636结构，围绕其周边，所述织物网被载体638支承。一种可调的腰部支承元件640滑动地连接到载体638上并抵靠着椅背框架组件634。

在椅背614后靠期间，图62～65显示了座椅610的椅座612和椅背614的相对位置。如上述视图所示，椅座盘形物632在铰点P₁₂被铰接到支柱624上(仅看到一个)，并在后铰点P₃₂被铰接到一对连杆642(仅看到一个)上。每个连杆642在铰点P₃₄又被铰接到椅背框架组件634的向前延伸部分上。椅背框架组件634在铰点P₁₄又被铰接到两个支柱624上。如图63示意性显示的尺寸所示，当椅背614处于完全竖立状态时，最佳形式的一种椅座盘形物632向后倾斜，并与水平面之间的夹角大约是15.7度，虽然该角度可以在10～20度之间。铰点P₁₂和铰点P₃₂之间的距离大约是12.889英寸，连杆642的铰点P₃₂和铰点P₃₄之间的距离大约是2.01英寸，虽然这些距离可以分别是10～15英寸以及1.5～2.5英寸。此外，铰点P₁₄和铰点P₃₄之间的距离大约是4.71英寸，同时铰点P₁₂和铰点P₁₄之间的水平距离大约是14.5英寸。铰点P₄₁和铰点P₃₄之间的距离可以在3～6英寸范围内，同时铰点P₁₂和铰点P₁₄之间的距离可以在12～17英寸范围内。如图62～65所示的三个后靠倾斜阶段，随着椅背614后靠，连杆642沿逆时针转动方向运动，导致椅座盘形物632的后部相对于其前部升高。在图66所示的椅背614处于完全后靠状态，所述椅座盘形物最好将其与水平面的夹角从15.7度(图63)降低到8.7度，同时上述所有铰点之间的距离保持不变。所述减少的倾角可以在6～10度范围内。椅座盘形物632和椅背614的这种同步运动给座椅610的用户提供非常舒适的后靠运动，避免用户在进行各种工作时疲劳。

图67和68示意性显示了使用四杆机构的同步椅座和椅背倾斜特性，所述四杆机构允许椅座的后部随着椅背的后靠而升高。这种机构被设计的对用户施加在座椅上的后靠力和/或自重立即作出反应。这种功能允许座椅610围绕转动点C后靠，所述转动点C与用户髋部的转动轴线几乎重合，并避免用户不希望的“衬衫拉”。由于在后靠期间椅座的后部升高，用户大腿的前下侧上的过度压力被消除，并且在后靠期间，保持一相对恒定的凝视角度。这有助于用户腿部的充分的血液循环，并避免肿胀。为了实现上述优点，座椅610包括四个基本元件和四个自由转动枢轴。所述基本元件包括地板支承元件660、椅座662、连接元件664和靠背666。地板支承元件660具有指向上方部分668，其终止于确定铰点P₁₂的一端，椅座62的前部被铰接到铰点P₁₂。元件660也具有指向上方部分670，其终止于确定铰点P₁₄的一端，靠背666被铰接到铰点P₁₄。靠背666的下部672在铰点P₃₄被铰接到连接元件664，椅座662的向下延伸部分674在铰点P₃₂被铰接到连接元件664的另一端。

座椅610的运动如图68所示。随着力F被施加到靠背666上，椅背倾角β增大。眼睛位置向后移动△H1，眼睛高度下降△V3。分别利用上和下铰点P₁₄和P₃₄，将椅背倾角β的变化转换成连接元件664的运动。由于连接元件664的运动，后座铰点P₃₂的运动在一合成的转动和平移运动中与铰点P₃₄的运动配合。随着椅座662围绕铰点P₁₂转动，椅座662的后部升高△V2，前部升高△V1，椅座662的后部相对于前部升高△V2-△V1，从而导致椅座的倾角是α。由于所述升高，坐在所述座椅上的用户将感到重量减轻的效果。明显的重量减轻将使人感觉轻快和舒适。

当不使用座椅610时，为了有助于帮助连接机械允许椅背614维持完全竖立状态，如图61所示，一个或多个拉簧680可以被连接到枢轴682和座盘形物632的后边缘部分684之间。所述枢轴基本上确定了铰点P₃₄，并将导致弹簧680的回复力施加到椅背框架组件634上。

可以理解的是，符合本发明的座椅10和610利用它们的同步联结结构提供给用户很大的舒适性，尤其是在座椅被长时间使用时。座椅的制造和组装成本低廉。

以上已对本发明作了十分详细的描述，所以阅读和理解了本说明书后，对本领域技术人员来说，本发明的各种改变和修改将变得明显。所以一切如此改动和修正也包括在此发明中，因此它们在权利要求书的保护范围内。

Claims

1、一种座椅，包括：

具有前第一支承部分和后第二支承部分的支承框架装置；

在其前端被铰接地连接到所述框架装置的前第一支承部分的椅座元件，其具有一后支承部分；

具有第一和第二铰接位置的靠背元件，所述靠背元件的第一铰接位置被铰接地连接到所述框架装置的后第二支承部分；

铰接地连接所述椅座元件的后支承部位和铰接地连接所述靠背元件的第二铰接位置的连接元件；

其特征在于：当座椅用户的重量转移时，所述靠背元件向后相对于所述框架装置的倾斜运动导致所述椅座元件的后部升起，所述椅座元件和靠背元件具有一相对转动中心，该中心大致与用户的髋部关节的转动中心重合。

2、如权利要求1所述座椅，其特征在于：所述支承框架装置、所述椅座元件、所述靠背元件和所述连接元件之间的铰接连接被如此构造和设置，从而在所述靠背元件倾斜期间，被所述座椅支承的用户重量的增加部分从所述椅座支承部分转移到靠背元件上，同时提升所述椅座元件的连杆的机械优点下降。

3、如权利要求1所述座椅，其特征在于：在所述连接元件和所述靠背元件的第二铰接位置的连接高度的下方高度，所述连接元件被连接到所述椅座元件的后支承部分。

4、如权利要求1所述座椅，其特征在于：所述框架装置的前第一支承部分大致从所述框架装置向上延伸。

5、如权利要求1所述座椅，其特征在于：所述框架装置的后第二支承部分大致从所述框架装置向上延伸。

6、如权利要求1所述座椅，其特征在于：所述框架装置包括被连接到中央底座模块两相对侧上的一对间隔分布的细长刚性支承元件，它们确定所述前支承部位和后支承部位。

7、如权利要求6所述座椅，其特征在于：所述中央底座模块包括与所述座椅的底座部件相连的装置。

8、如权利要求6所述座椅，其特征在于：所述靠背元件包括一骨架框架，其具有一对间隔立柱、具有两个相对端的下横向元件，每个所述第二支承部位的后端被铰接地连接到所述横向框架元件上。

9、如权利要求8所述座椅，其特征在于：一载体被连接到所述间隔立柱和所述横向元件上，所述载体包括被连接到其上的织物靠背。

10、如权利要求9所述座椅，其特征在于还包括被设置在所述骨架框架上的腰部元件，所述腰部元件被设置的水平穿过大致在用户后背的腰部区域的所述载体的背面，所述腰部元件被设置的提供所希望的压力位置，以帮助支承用户的背部。

11、如权利要求10所述座椅，其特征在于：不管所述椅背的倾斜情况，所述腰部元件的高度都可调节。

12、如权利要求1所述座椅，其特征在于：所述靠背元件包括被设置在载体内的弹性材料的织物，所述载体被安装在骨架背部部件上，以便提供一种支承，当座椅在任何倾斜位置时，该支承大致与用户的背部相符合。

13、如权利要求1所述座椅，其特征在于：所述椅座元件包括软垫部分，其可相对于所述靠背元件在相对水平方向独立运动，从而为了更加舒适，用户可以使所述椅座元件相对于所述椅背元件处于所希望的位置。

14、如权利要求1所述座椅，其特征在于：所述支承框架装置包括一横向中央支承模块、一对被所述中央模块携带的间隔向前延伸的椅座支承装置、以及一对被所述模块携带的间隔向后延伸的靠背支承装置。

15、如权利要求14所述座椅，其特征在于：所述一对椅座支承装置和椅背支承装置中的每个包括一被固定连接到所述中央支承模块上的单一元件。

16、如权利要求1所述座椅，其特征在于：所述座椅还包括一对在适当侧上的扶手，所述扶手的高度可调。

17、如权利要求1所述座椅，其特征在于：所述椅座元件在静止时向下朝着所述座椅的后部倾斜。

18、如权利要求17所述座椅，其特征在于：在所述靠背元件的完全竖立位置，所述椅座元件以下述角度朝着所述座椅后部倾斜，即与水平方向的夹角为10°～20°之间。

19、如权利要求17所述座椅，其特征在于：在所述靠背元件的完全竖立位置，所述椅座元件朝着所述座椅后部以下述角度倾斜，即与水平方向的夹角为大约15.7°之间。

20、如权利要求17所述座椅，其特征在于：在靠背元件的完全倾斜位置，所述椅座元件朝着所述座椅后部倾斜约6°～10°。

21、如权利要求17所述座椅，其特征在于：在靠背元件的完全倾斜位置，所述椅座元件朝着所述座椅后部以下述角度倾斜，即与水平方向的夹角为约8.7°之间。

22、如权利要求1所述座椅，其特征在于：所述椅座元件和所述第一支承部分的可转动连接与所述连接元件和所述椅座元件的后支承部分之间的可转动连接之间的距离为10～15英寸。

23、如权利要求22所述座椅，其特征在于：所述椅座元件和所述第一支承部分的可转动连接与所述连接元件和所述椅座元件的后支承部分之间的可转动连接之间的距离大约是12.889英寸。

24、如权利要求1所述座椅，其特征在于：所述框件装置的第一支承部分和所述框件装置的第二后支承部分的上端之间的水平距离是约12～17英寸。

25、如权利要求24所述座椅，其特征在于：所述框件装置的第一支承部分和所述框件装置的第二后支承部分的上端之间的水平距离大约是14.5英寸。

26、如权利要求1所述座椅，其特征在于：所述连接元件的可转动连接之间的距离是大约1.5～2.5英寸。

27、如权利要求26所述座椅，其特征在于：所述连接元件的可转动连接之间的距离是大约2.01英寸。

28、如权利要求1所述座椅，其特征在于：所述靠背元件的第二铰接位置和所述连接元件的可转动连接之间的距离是大约3～6英寸。

29、如权利要求28所述座椅，其特征在于：所述靠背元件的第二铰接位置和所述连接元件的可转动连接之间的距离大约是4.7英寸。

30、如权利要求1所述座椅，其特征在于：至少包括一个在所述椅座元件的后支承部分与所述靠背元件之间连接的拉簧，从而迫使所述靠背趋向一个竖立位置。

31、一种可倾斜座椅，包括：

一底座元件；

一椅座元件；

一靠背元件；

一连接装置，用于连接所述底座元件、所述椅座元件和所述靠背元件，通过所述椅座元件相对于所述靠背元件围绕基本上与用户髋部关节对齐的转动轴线转动，所述连接装置被构造和布置的允许所述椅座的后部升高，同时所述靠背元件向下和向后倾斜。

32、如权利要求31所述座椅，其特征在于：所述底座元件包括一与所述椅座元件的前部铰接的向前延伸部分、一被设置在所述椅座元件上方的后端向上延伸部分、以及将所述靠背元件的下部与椅座元件的后部铰接相连的至少一个连杆，大约在用户髋部转动轴线处，所述向上延伸部分与所述靠背元件的一部分铰接，用户向后倾斜导致所述椅座围绕髋部转动轴线转动，还导致所述连杆相对于所述底座元件倾斜运动，从而所述椅座向上倾斜，同时所述椅背向下和向后倾斜。

33、如权利要求1或31所述座椅，其特征在于：所述椅座元件包括一软垫，所述软垫包括刚性座盘、泡沫塑料层、确定送气通风的多个间隔的泡沫材料立管、覆盖所述立管的弹性元件、覆盖所述弹性层的气体可透气层以及覆盖所述这些层的织物。

34、如权利要求1或31所述座椅，其特征在于：还包括一对被设置在所述椅座元件两侧的所述底座元件上的扶手组件，在所述座椅倾斜期间，无论所述椅背元件或所述椅座元件的倾斜角度大小，所述扶手组件基本保持相同高度。

35、如权利要求34所述座椅，其特征在于：所述每个扶手可围绕邻近所述椅背相应侧边缘部位的轴线转动，所述轴线被设置的与将其前臂靠在所述扶手上的用户的肘大致对齐。

36、如权利要求31所述座椅，其特征在于：所述靠背元件包括骨架框架，载体被连接到所述骨架框架上，所述载体内具有织物，用于与用户后背接触。

37、如权利要求1或31所述座椅，其特征在于：还包括高度可调的腰部元件，其被设置的大约在用户背部的腰部区域水平穿过所述椅背元件，用户可以调整所述腰部元件的高度。

38、如权利要求34所述座椅，其特征在于：还包括一对高度可调的扶手，其适于在基本水平平面内横向转动，以适应用户前臂所处的角度。

39、如权利要求1或31所述座椅，其特征在于：还包括可调倾斜限制装置，从而用户可以预选所述椅背的最大倾斜量。

40、一种可倾斜座椅，包括：

一中央支承底座元件；

一对被安装在所述底座元件上的间隔的椅座支承元件和椅背支承元件；

椅座元件，它包括被铰接到所述椅座支承元件前端的座板；

座盘形物，它可在一大致水平平面内相对于所述座板可滑动地被调整；

靠背元件，它包括一对间隔的立柱，其具有至少一个横向元件，所述横向元件被铰接到所述靠背支承元件的后端；

至少一个具有第一和第二枢轴端的连接元件，其中一个枢轴端与所述靠背立柱上的转动点相连，其相反端与所述座板的后部相连，在所述立柱上，所述第二枢轴端比所述横向元件低，所述第一连接端的枢轴被设置的围绕所述第二连接端的枢轴，从而当所述靠背元件向后倾斜时，所述后座部分升高。