專利名稱：射流脈沖發(fā)生器和按摩器及方法
相關(guān)申請的引用本申請基于以下臨時(shí)申請1．由S.拉古、S.伯恩斯和D.史里納斯于1999年5月11日提交的、名為“射流脈沖發(fā)生器/按摩器”的60/133,676號申請。
2．由S.拉古于1999年6月25日提交的、名為“按摩作用的射流囊的支承方法和裝置”的60/140,744號申請。
3．由S.伯恩斯于1999年11月2日提交的、名為“座位按摩系統(tǒng)的背載荷射流切換回路中的切換延遲機(jī)構(gòu)的描述”的60/163,154號申請。
用于產(chǎn)生脈沖的射流振動(dòng)器可以在現(xiàn)有技術(shù)中的按摩噴淋頭中找到，并可用來為可膨脹褥墊提供脈沖(見Jones的專利No.3,390,674)。
還有人提出過正互作用區(qū)交叉式射流開關(guān)。正互作用區(qū)交叉式裝置通過提高振動(dòng)頻率而響應(yīng)于負(fù)載。這可以通過在未負(fù)載(例如1.4到1.5赫茲)和受負(fù)載(例如2.2赫茲)情況下測量充氣/放氣頻率來證實(shí)。
相反，本發(fā)明具有一負(fù)互作用區(qū)射流開關(guān)裝置。在未負(fù)載情況下的脈沖頻率例如為2.2赫茲，并在受負(fù)載時(shí)減慢到1.6赫茲。雖然這些數(shù)值的測量并不是非常精確，但加快和減慢卻不會(huì)有錯(cuò)。
該系統(tǒng)的操作特性是，若沒有背載荷，它就不會(huì)產(chǎn)生脈沖。在將出口鉤接于可膨脹室或囊(彈性膜)、擠瓶(半剛性)和實(shí)驗(yàn)室長頸瓶(完全剛性)時(shí)，操作頻率隨每次變化(從彈性向剛性變化)而提高，這表明背載荷將產(chǎn)生振動(dòng)。
在采用正互作用區(qū)(自持式)振動(dòng)器時(shí)，很難產(chǎn)生按摩所需范圍(小于10赫茲)的低頻振動(dòng)。必須抑制內(nèi)在的振動(dòng)機(jī)理并疊加外部信號來產(chǎn)生低頻。這已經(jīng)由本發(fā)明的負(fù)互作用區(qū)射流開關(guān)結(jié)構(gòu)成功地實(shí)現(xiàn)。
雖然使系統(tǒng)保持簡單和經(jīng)濟(jì)是確實(shí)有益的，但如果需要的話，人們可以對這些裝置實(shí)施控制以控制頻率和振幅。這可以通過通風(fēng)口、供給壓力的變化、控制口或它們的組合來實(shí)現(xiàn)。
在較佳的實(shí)施例中，按摩中并不需要脈沖有規(guī)律或有可預(yù)見的順序。而且，可將射流裝置連接成使氣袋不按特殊順序充氣。然而，裝置可以設(shè)計(jì)成可產(chǎn)生有順序的或不可識別的脈動(dòng)圖案形式。對背載荷的依賴性也會(huì)造成乘客每次移動(dòng)或改換重量都有不同的按摩感覺。雖然不直接相關(guān)，但仍可引用名為“負(fù)載支承表面的反饋系統(tǒng)”的美國專利No.5,170,364，以表明對補(bǔ)償載荷變化所作的努力。
目前所用的市場上最普通的座位按摩系統(tǒng)是帶機(jī)電控制器的氣動(dòng)系統(tǒng)。這些結(jié)合機(jī)械構(gòu)件用來產(chǎn)生脈沖的控制器通常用于復(fù)雜的系統(tǒng)。
按照本發(fā)明，其頻率應(yīng)為約0.5-2赫茲。在諸如10赫茲的較大頻率時(shí)，它就屬于振動(dòng)器的范疇，通常不如低頻按摩器那樣可接受。而且，其振幅應(yīng)較大，約為0.5英寸到1英寸，而振動(dòng)器則相反，頻率約為其十分之一。此外，對于較佳的實(shí)施例，氣囊或可膨脹室的升降不應(yīng)是可識別的圖案形式。
本發(fā)明提供一種射流按摩器和方法，它可實(shí)現(xiàn)上述所有特性，尤其是在一較佳實(shí)施例中以不重復(fù)的、不可識別的圖案形式來實(shí)現(xiàn)這些特性。這通過三種方式實(shí)現(xiàn)在許多實(shí)施例中，囊或可膨脹室的出口是成對地設(shè)置，其中一股氣流在一個(gè)出口通道和另一個(gè)出口通道之間交替地切換。受相同的負(fù)載，兩個(gè)囊將處于相反的相位，且為可識別的圖案形式。然而，當(dāng)一個(gè)囊的負(fù)載變動(dòng)較大時(shí)，則該囊花較長時(shí)間切換。這就是圖案形式的變化，它很象占空率變化。利用本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)用來獲得有順序和不可識別的圖案形式的裝置和結(jié)構(gòu)。
即使沒有負(fù)載變化，射流元件也可自由工作。也就是說，它們沒有相位互連，因而成對當(dāng)中的圖案形式始終在變化。
最后，可膨脹室或囊可以設(shè)置成使一對中的雙方不位于彼此有規(guī)則地相關(guān)的位置。這樣，本發(fā)明就可提供一種按摩系統(tǒng)，它具有至少一對可充氣的室和一交替地將囊連接于一壓力流體源的射流開關(guān)，其改進(jìn)在于，該射流開關(guān)具有一負(fù)壓互作用區(qū)，并且是一個(gè)對于來自囊上的背載荷敏感的射流開關(guān)，該射流開關(guān)通過一對出口通道連接于囊，該出口通道通向至少一個(gè)連接于出口通道的通風(fēng)口。
本發(fā)明的一個(gè)目的在于使用射流回路，該回路可分成各部分，因而可經(jīng)濟(jì)地制造，從而不用任何活動(dòng)部件就能提供按摩功能。在較佳的實(shí)施例中，使用負(fù)互作用區(qū)射流開關(guān)來形成脈沖，該脈沖由出口射流在行進(jìn)中充入一用來按摩的流體(空氣或液體)室和一大氣通風(fēng)口(用于空氣)時(shí)遇到的阻力所造成。換句話說，背載荷造成切換。而且，在使用者對空氣室施加載荷時(shí)該脈沖頻率降低，進(jìn)而改變按摩感覺強(qiáng)度。
因此，本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種改進(jìn)的按摩系統(tǒng)，它與現(xiàn)有的機(jī)械和氣動(dòng)按摩系統(tǒng)相比可降低總的系統(tǒng)成本、提高按摩質(zhì)量、減少系統(tǒng)保養(yǎng)并且有非常簡單的結(jié)構(gòu)。
優(yōu)點(diǎn)概述與傳統(tǒng)的氣動(dòng)或機(jī)械按摩系統(tǒng)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)成本較低；系統(tǒng)復(fù)雜性大幅降低；功耗減??；沒有活動(dòng)部件；重量較輕；連接點(diǎn)較少；更為堅(jiān)固；包裝/安裝更為方便；密封泡沫上不會(huì)因機(jī)械輥按摩接觸而有磨損點(diǎn)；對不同的汽車成本有效；在中/短程汽車上可實(shí)現(xiàn)豪華的功能；能以最低的附加成本對已有的單獨(dú)腰部支承系統(tǒng)增加按摩功能；通用于各種汽車。
附圖描述在考慮了下面的描述以及附圖后，本發(fā)明的上述和其它的目的、優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)將更為明了，附圖中

圖1是通過一對通風(fēng)通道和一背載荷響應(yīng)負(fù)互作用區(qū)射流開關(guān)連接于一壓力流體源的一對可膨脹室的示意圖；圖2是通過通風(fēng)通道連接于一對交叉式射流開關(guān)并連接于一壓力空氣源的一對可膨脹室的示意圖；圖3表示圖1的射流開關(guān)加裝有穩(wěn)定反饋通道；圖4是多個(gè)射流開關(guān)的示意圖，它們具有對背載荷敏感的負(fù)壓互作用區(qū)；圖5是一用于產(chǎn)生有次序的囊膨脹和收縮的射流回路的示意圖；圖6A是另一實(shí)施例的平面圖，圖6B是其中一部分的放大圖；以及圖7是裝有本發(fā)明的一汽車座位的示意圖。
發(fā)明的詳細(xì)描述下面參見圖1，射流回路10具有一負(fù)互作用區(qū)切換室11，該切換室具有一上游端動(dòng)力噴嘴12，該噴嘴具有發(fā)散側(cè)壁13和匯聚側(cè)壁14，它們通到一出口道15，該出口道已被放寬或張開以使互作用區(qū)能成為負(fù)壓式的，并能響應(yīng)于背載荷而切換。動(dòng)力噴嘴12通過一連接通道18連接于諸如空氣泵17之類的一壓力流體源。雖然所討論的流體最好是空氣，但可以理解，本發(fā)明的其它實(shí)施例可以使用諸如水或油之類的液體。
出口15連接于一對出口通道19和20，它們分別通到可膨脹室或囊21和22。通道19和20分別具有通風(fēng)孔23、24?？勺⒁獾?，可膨脹室或囊21和22具有不同的形狀或結(jié)構(gòu)，但它們也可以具有相同的形狀或結(jié)構(gòu)。而且，如果需要的話，它們可以有不同的體積，對開關(guān)操作起不同的背載荷效果。在某些情況下，可以僅使用單個(gè)囊。在操作中，來自壓力空氣源17的空氣由動(dòng)力噴嘴12導(dǎo)入互作用室或區(qū)11，并由于某些異常而將會(huì)連接于一側(cè)或另一側(cè)的側(cè)壁13和流過出口15和通道20，使通道20增壓和使囊22膨脹。同時(shí)，在互作用室11中于與壓力流沿著流動(dòng)一側(cè)相對的左側(cè)形成一渦流。此時(shí)，通道19和囊21未被增壓。一旦囊22充分膨脹，它就通過通道20對開關(guān)施加背載荷和使開關(guān)操作，流體流從沿側(cè)壁13流動(dòng)變換到沿側(cè)壁14流動(dòng)，從而在側(cè)壁室側(cè)13中形成渦流，使通道19和囊21增壓。同時(shí)，由于通道20不再被增壓，因而囊22中的空氣通過通風(fēng)孔24排出。隨著空氣從囊22排出，囊21被來自增壓的通道19的空氣充脹，使囊21膨脹和增壓。這樣，在囊21因通道19的增壓而被充脹的同時(shí)，囊22讓空氣通過通風(fēng)孔24流出而收縮。可以將通道設(shè)計(jì)成使氣流從“排氣”通道帶走空氣。在囊21充分排氣收縮后，它將一背載荷信號通過通道19發(fā)送到交叉開關(guān)，使開關(guān)發(fā)生切換作用而使壓力沿側(cè)壁13流動(dòng)，并流出和進(jìn)入通道20，從而使通道20和囊22增壓，上述過程不斷反復(fù)。由于互作用區(qū)和交叉式開關(guān)是一能響應(yīng)于載荷的負(fù)互作用區(qū)，因此，當(dāng)囊21和/或22上有重量時(shí)，對載荷的依賴性將造成乘客每次移動(dòng)或改換重量時(shí)都會(huì)有不同的按摩感覺。而且，當(dāng)使用者在氣囊上施加載荷時(shí)，脈沖或切換的頻率降低，進(jìn)而改變按摩感覺強(qiáng)度。
下面參見圖2，一對背載荷交叉式射流開關(guān)具有負(fù)互作用區(qū)30和31，它們具有各自的分離的通風(fēng)通道32、33，這些通道分別連接于四個(gè)囊B1、B2、B3和B4，它們通過管道或歧管34連接于一共用的空氣源35。在該實(shí)施例中，囊的出口成對設(shè)置，其中一股氣流交替地從一個(gè)出口通道切換到另一出口通道。在載荷下，這兩個(gè)囊將處于相反的相位和具有可識別的圖案。然而，當(dāng)對一個(gè)囊的載荷變動(dòng)大于另一個(gè)囊的載荷時(shí)，便要花較長時(shí)間來切換。可膨脹室或囊B1、B2、B3和B4可以設(shè)置成一對中的雙方不處于彼此有規(guī)則地相關(guān)的位置(見圖4)。這樣，本發(fā)明就可提供一按摩系統(tǒng)，它具有一個(gè)或多個(gè)可充氣的室和一個(gè)通過負(fù)互作用交替地將囊連接于一壓力流體源的射流開關(guān)，背載荷射流開關(guān)是對囊上的背載荷敏感的，該射流開關(guān)通過一對通風(fēng)出口通道連接于囊。
下面參見圖3，射流開關(guān)36具有一對通風(fēng)出口通道37、38，它們通到一對可膨脹室或囊38和40，這對囊也表示為具有不同的形狀或結(jié)構(gòu)。換句話說，這樣表示是為了表明囊的形狀并不重要。在該例中，射流開關(guān)36具有一對通過一對穩(wěn)定反饋43、44連接的控制口41、42，這對反饋在通風(fēng)孔V1、V2之前連接于出口通道37、38。這些反饋通道可穩(wěn)定變換和減慢切換操作。注意，當(dāng)通道38增壓時(shí)，控制流體通過控制口42而經(jīng)過通道44，以保持與其相對的側(cè)壁上的流體流動(dòng)。當(dāng)可膨脹室40充分充脹并通過通道38發(fā)回一信號而造成氣流或射流36切換時(shí)，通道38開始減壓，并且開關(guān)工作而使通道37和囊38增壓。同時(shí)，通道38中的壓力通過通過通風(fēng)孔42而降低，囊40排氣收縮，同時(shí)囊39充氣膨脹。這造成通過通道43的反饋，以將該條件維持到囊39充分膨脹，并且開關(guān)34通過通道37檢測到一背載荷信號，以產(chǎn)生切換作用和使循環(huán)重復(fù)。
圖4表示具有不同射流開關(guān)的可膨脹室的切換，并表示可因此而調(diào)節(jié)不同圖案形式的膨脹和收縮。在圖4中，囊B5和B7連接于射流開關(guān)4-1，囊B6和B8連接于開關(guān)4-2。各開關(guān)的操作與前面所描述的一樣。
為了使用僅一個(gè)射流元件實(shí)現(xiàn)一組四個(gè)囊的有序的按摩作用，可參見圖5。在圖5中，通過背載荷在一個(gè)出口與另一出口之間交替切換的典型的射流元件50連接于成對的囊B9、B10和B11、B12。這樣，一對囊通過其中的一個(gè)連接于各出口通道。各對中的兩個(gè)囊通過一固定阻尼器/或圓盤流動(dòng)通道(R/D)51、52彼此連接。如果連接阻尼器和低阻尼器，則囊B9、B10將一起膨脹，并且在發(fā)生切換后，交替的組B11、B12將在囊B9和B10收縮的同時(shí)一起膨脹。然而，如果阻尼器51或52的阻力增大，則囊9將先膨脹，隨后囊10被阻尼器的阻抗延遲而后膨脹。當(dāng)囊9達(dá)到其最大值時(shí)，射流元件開關(guān)將在使囊B9和B10排氣的同時(shí)使囊B11充氣膨脹，其中囊B9先排氣收縮。由于連接阻尼器，囊B10的收縮落后于囊B9。囊按照它們的數(shù)字順序幾何地設(shè)置于座位上，使囊B9、B10、B11、B12依此順序發(fā)生膨脹。因?yàn)槟褺9和B11雖可達(dá)到最大膨脹值，而囊B10和B12卻因在成對的各囊之間提供順序效果所必需的阻尼器引起的延遲而達(dá)不到最大值，故充氣膨脹和隨后的排氣收縮的方式并不完美無缺。這一缺陷并沒有害處，因?yàn)閷\(yùn)動(dòng)的膨脹速率的感覺要強(qiáng)于對相對膨脹幅度的感覺。
波浪作用的強(qiáng)度取決于膨脹相對于收縮壓力速率的相對幅度。因此，膨脹的相對變化可以通過用一流體二極管來替代阻尼器、而不是使用如前面所述的固定通道阻尼器來得以提高。流體二極管在充氣膨脹方向具有較高的阻力，而在排氣收縮方向具有較低的阻力?？梢允褂靡粶u流室二極管。
如圖6A和6B中所示，在射流開關(guān)63的兩個(gè)出口通道61、62之間設(shè)置一單個(gè)的通風(fēng)孔60。該單個(gè)的通風(fēng)孔60的面積與前面使用的兩個(gè)通風(fēng)孔的面積總和相同，因此其直徑更大，且不太可能被碎屑等阻塞。另外，該單個(gè)通風(fēng)孔消除了座位按摩器因在一條回路中的各通風(fēng)孔尺寸略微不同(因制造過程、阻塞等造成)而引起性能不一致的可能性。
圖7是裝有本發(fā)明的一汽車座位的示意圖。在這種情況下，射流開關(guān)的數(shù)量可以是四組或更多組，該實(shí)施例中每個(gè)開關(guān)使兩個(gè)囊驅(qū)動(dòng)或充氣膨脹，這兩個(gè)囊示意性地表示為具有不同的形狀和位于不同的座位部分，囊B7中的一些設(shè)置在靠背中，一些設(shè)置在座墊中，一些設(shè)置在翼板中，一些設(shè)置在座墊上的翼板中。如果需要的話，可以安裝不同的開關(guān)以使某些射流開關(guān)和選定的囊不工作。
雖然以上已針對本發(fā)明的較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但可以理解，本發(fā)明的其它的實(shí)施例、改造和變化對本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。
權(quán)利要求
1．一種按摩系統(tǒng)，它具有至少一對可膨脹囊和交替地將所述囊連接于一壓力流體源的一交叉式射流開關(guān)和一對通道，其改進(jìn)在于，所述交叉式射流開關(guān)是一負(fù)壓互作用區(qū)開關(guān)，它取決于來自囊的背載荷。
2．如權(quán)利要求1所述的按摩系統(tǒng)，其特征在于，所述流體是空氣，流體源是空氣泵。
3．如權(quán)利要求2所述的按摩系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)囊通過一通風(fēng)通道連接于所述受背載荷的開關(guān)。
4．如權(quán)利要求3所述的按摩系統(tǒng)，其特征在于，在每個(gè)所述通道中一單個(gè)的通風(fēng)孔由各通道共用。
5．如權(quán)利要求1所述的按摩系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)射流開關(guān)包括一對控制口和一分別從所述各通道到所述控制口的穩(wěn)定流體反饋通路。
6．如權(quán)利要求1所述的按摩系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)可膨脹囊由至少兩個(gè)室構(gòu)成，這些室由一流體通路連接成使所述至少兩個(gè)室各在不同的時(shí)間膨脹和收縮。
7．如權(quán)利要求6所述的按摩系統(tǒng)，其特征在于，所述流體通路包括流體阻尼器和流體二極管中選定的一個(gè)。
8．在一種按摩系統(tǒng)中，該系統(tǒng)具有至少一對可充流體的室和一交替地將所述至少一對可充流體的室連接于一壓力流體源的射流開關(guān)，所述射流開關(guān)是一具有一切換室的交叉式流體開關(guān)，該切換室具有兩個(gè)側(cè)壁，來自所述流體源的流體在其中從所述切換室的一個(gè)側(cè)壁切換到該室的另一側(cè)，并分別對來自所述可充流體的室的背載荷敏感。
9．在一種按摩系統(tǒng)中，該系統(tǒng)具有至少一對可膨脹室和一交替地將所述至少一對可膨脹室連接于一壓力流體源的射流開關(guān)，該射流開關(guān)具有一切換室，在其中來自一動(dòng)力噴嘴的壓力流體導(dǎo)入一個(gè)室，在該室中側(cè)壁從動(dòng)力噴嘴發(fā)散，然后匯聚到一共用的出口，流體沿一個(gè)壁或另一個(gè)壁流動(dòng)，并前后切換到一對通向所述至少一對可充流體的室的出口通道，并有至少一個(gè)通風(fēng)孔連接于所述出口通道。
10．在一種按摩方法中，該方法采用至少一對可充流體的室和一交替地將所述至少一對可充流體的室中的一個(gè)連接于一壓力流體源的射流開關(guān)，其改進(jìn)在于，所述射流開關(guān)是一具有一切換室的交叉式流體開關(guān)，該切換室具有兩個(gè)側(cè)壁，在其中來自所述流體源的流體從所述切換室的一個(gè)側(cè)壁切換到該室的另一側(cè)，并分別對來自所述可充流體的室的背載荷敏感。
11．一種按摩系統(tǒng)，它具有可增壓室，其中至少一個(gè)是可充流體的囊，并具有交替地將所述可增壓室連接于一壓力流體源的一交叉式射流開關(guān)和一對通風(fēng)通道，所述交叉式射流開關(guān)是一負(fù)壓互作用式開關(guān)，它取決于來自所述可增壓室的背載荷。
全文摘要
本發(fā)明是一種按摩系統(tǒng),它具有至少一對可充流體的室(21,22)和交替地將該至少一對可充流體的室(21,22)連接于一壓力流體源(17)的一射流開關(guān)(10)。該射流開關(guān)(10)是一具有一切換室(11)的交叉式射流開關(guān),該切換室具有兩個(gè)側(cè)壁(13,14),來自流體源(17)的流體從切換室的一個(gè)側(cè)壁切換到切換室的另一側(cè),并分別對可充流體的室(21,22)上的載荷敏感,并有通風(fēng)通道(19,20)將可充流體的室(21,22)連接于該開關(guān)。
文檔編號A61H7/00GK1302196SQ00800758
公開日2001年7月4日 申請日期2000年5月11日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月11日
發(fā)明者S·T·伯恩斯, D·N·史里納斯, R·D·斯托弗爾, S·拉古 申請人:鮑爾斯應(yīng)用流體力學(xué)公司