專利名稱：具有網(wǎng)狀表面的墊子和座位的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有網(wǎng)狀表面的一墊子，該墊子具有極佳的透氣性且可以應用在座位、床等物品中，還涉及應用了這樣的墊子的一種座位。
背景技術：
傳統(tǒng)的汽車座位一般包括彈性件例如螺旋彈簧、S形彈簧、或安裝在一座位框架上的成型的金屬絲彈簧；放置在其上的一墊子材料例如泡沫材料、搖擺(rocking)材料或棉花，以及罩在上面的一表面例如乙烯人造革、織造布或皮革。
為了提高彈性或振動吸收性能，已經(jīng)提出在墊子材料中嵌入粘彈性材料的那些結構。
而且，當使用者持續(xù)數(shù)小時坐在一座位上，使用者與坐墊和靠背保持接觸的那些部分變得多汗潮濕，因此，增加了不適感覺。為了克服該問題，已經(jīng)提出通過強制使空氣從坐墊和靠背中流出而提高透氣性的座位。
另一方面，除了汽車座位的座位和床一般包括放置在框架上且罩有一表面的墊子材料，它們中的一些也包括用以提高緩沖性能的彈性件。
盡管彈性件或墊子材料起到提供所需緩沖性能的作用，以上的某些傳統(tǒng)座位或床不能夠消除底端沖擊，此類座位或床通常較重，且成本較高。
在具有嵌入在墊子材料中的粘彈性材料的摩托車中，如果在加油時泄漏出的汽油或水例如雨水濺在其上且與粘彈性材料接觸時，有時就改變了其特性。在汽車座位中，存在起煙霧的可能性，其中容納在粘彈性材料中的易揮發(fā)成份使車窗玻璃表面有一層霧氣。
盡管強制使空氣從坐墊和靠背中流出的座位具有極佳的透氣性，但因為它們需要強制送氣的裝置或形成在墊子材料中的空氣通道，所以它們成本較高。
研制了本發(fā)明，能克服以上缺點。因此本發(fā)明的一個目的是提供一相對輕全天候的具有網(wǎng)狀表面的墊子或座位，該網(wǎng)狀表面具有極佳的透氣性和散熱性能，同時保持所需的緩沖性能且能消除底端沖擊。
本發(fā)明的公開為了完成上述目的，按照本發(fā)明具有網(wǎng)狀表面的一墊子包括一框架和張緊在所述框架上的一網(wǎng)狀表面，所述網(wǎng)狀表面包括一上網(wǎng)格層、一下網(wǎng)格層和具有大量毛圈的一毛圈層，所述毛圈層用以連接所述上下網(wǎng)格層，每個所述毛圈是用單根繩制造的。
框架和網(wǎng)狀表面較佳地都用熱塑樹脂制造，兩者通過振動焊接連接在一起。
或者，框架是用金屬制造，而網(wǎng)狀表面是用熱塑樹脂制造，在網(wǎng)狀表面連接到至少一個熱塑樹脂制造的夾持件后，該夾持件固定于所述框架。
或者，在網(wǎng)狀表面通過一根線在其周緣固定于一夾持件后，該夾持件固定于該框架。
也可以通過鑲嵌造型在網(wǎng)狀表面的周緣處形成一樹脂質(zhì)的框架，且將樹脂質(zhì)的框架固定于該框架。
按照本發(fā)明具有網(wǎng)狀表面的一種座位的特征在于一坐墊、一靠背和一頭枕中的至少一個包括一框架和和張緊在框架上的一網(wǎng)狀表面，其中網(wǎng)狀表面包括一上網(wǎng)格層、一下網(wǎng)格層和具有大量毛圈的一毛圈層，毛圈層用以連接上下網(wǎng)格層，每個毛圈是用單根繩制造的。
而且，按照本發(fā)明具有網(wǎng)狀表面的一種墊子的特征在于網(wǎng)狀表面是一個三層結構，該結構包括一上網(wǎng)格層、一下網(wǎng)格層和具有大量毛圈的一毛圈層，毛圈層用以連接上下網(wǎng)格層，每個毛圈是用單根繩制造的，以預定的方向觀察，毛圈層呈現(xiàn)出一交叉結構。
該墊子具有非線性靜態(tài)的負荷-撓度特性，并且還具有位于一通常使用區(qū)域、比通常使用區(qū)域承受較小負荷的一區(qū)域、比通常使用區(qū)域承受較大負荷的一區(qū)域中的至少三個彈性常數(shù)，其中位于通常使用區(qū)域中的彈性常數(shù)設定為最小。
較佳地，剛性件或彈性件以預定間隔設置在至少一個方向中，由此提高上網(wǎng)格層的表面剛度或彈性。
而且，嚙合件可通過縫紉和振動焊接安裝在網(wǎng)狀表面的周緣處，其中該嚙合件安裝在座位的一部分上。
或者，嚙合件安裝在下網(wǎng)格層的周緣上，其中在毛圈層未被壓縮的條件下，該嚙合件安裝在座位的一部分上。
該嚙合件可通過擠壓成型安裝在下網(wǎng)格層的周緣上。
按照本發(fā)明的一種座位的特征在于多層網(wǎng)狀表面疊層，其中每一層網(wǎng)狀表面是一個三層結構，該結構包括一上網(wǎng)格層、一下網(wǎng)格層和具有大量毛圈的一毛圈層，毛圈層用以連接上下網(wǎng)格層，每個毛圈是用單根繩制造的，以預定的方向觀察，毛圈層呈現(xiàn)出一交叉結構。
可將多個卷形的網(wǎng)狀表面設置成并排方式，來替換疊層的多個網(wǎng)狀表面。
附圖的簡要描述

圖1是具有按照本發(fā)明帶一網(wǎng)狀表面的墊子的一座位的立體圖。
圖2是構成圖1所示座位的一靠背的分解立體圖。
圖3是圖1所示座位的帶部分剖視的側視圖。
圖4是網(wǎng)狀表面放大比例的部分主視圖。
圖5是網(wǎng)狀表面的部分側視圖。
圖6是靠背的一改型的分解立體圖。
圖7是描述怎樣將網(wǎng)狀表面連接到一夾持件上的部分立體圖。
圖8是連接后圖7所示網(wǎng)狀表面和夾持件的部分主視圖。
圖9是當網(wǎng)狀表面和夾持件已固定在框架后靠背的部分剖視圖。
圖10是通過另一連接方法連接在一起的網(wǎng)狀表面和夾持件的立體圖。
圖11是當圖10所示的網(wǎng)狀表面和夾持件固定在框架后靠背的部分剖視圖。
圖12是示出應用在網(wǎng)狀表面中的立體網(wǎng)格針織物的負荷-撓度曲線的一曲線圖。
圖13是示出當37kg重的人坐在一傳統(tǒng)坐墊上時身體壓力分布的曲線圖。
圖14是示出當37kg重的人坐在按照本發(fā)明的坐墊上時身體壓力分布的曲線圖。
圖15是示出當93kg重的人坐在一傳統(tǒng)坐墊上時身體壓力分布的曲線圖。
圖16是示出當93kg重的人坐在按照本發(fā)明的坐墊上時身體壓力分布的曲線圖。
圖17是簡要示出了用于上下網(wǎng)格層的幾種織物的基布結構，(a)示出了圖4所示的蜂窩狀(六邊形)網(wǎng)格，(b)示出了菱形的網(wǎng)格，(c)示出了鏈插入式的結構。
圖18簡要示出了連接上下網(wǎng)格層的毛圈結構，(a)示出了對應圖5的一基本直的結構，(b)示出了“8”字形形式的一基本直的結構，(c)示出了一交叉結構，以及(d)示出了“8”字形形式的一交叉結構。
圖19是當對著按照本發(fā)明的一墊子推壓一圓盤時的靜態(tài)特性曲線圖。
圖20是當對著按照本發(fā)明的另一墊子推壓一圓盤時的靜態(tài)特性曲線圖。
圖21是示出具有圖19所示靜態(tài)特性的墊子和圖20所示靜態(tài)特性的墊子的一疊層結構的靜態(tài)特性的一曲線圖。
圖22示出了一線性彈性系統(tǒng)的幾種性能，(a)示出了負荷-撓度特性，(b)示出了瞬態(tài)響應性能，以及(c)示出了頻率響應性能。
圖23示出了一非線性彈性系統(tǒng)的幾種性能，(a)示出了負荷-撓度特性，(b)示出了瞬態(tài)響應特性，以及(c)示出了頻率響應特性。
圖24示出了另一非線性彈性系統(tǒng)的幾種性能，(a)示出了負荷-撓度特性，(b)示出了瞬態(tài)響應特性，以及(c)示出了頻率響應特性。
圖25示出了當一隨機波施加到具有按照本發(fā)明的網(wǎng)狀表面的座位上和施加到應用了氨基甲酸乙酯的傳統(tǒng)座位上時的動態(tài)特性的曲線圖。
圖26示出了一網(wǎng)狀表面，剛性件例如金屬絲已插入到其中以形成一矩形，(a)是其立體示意圖，(b)是其豎剖示意圖。
圖27是當對著表2所示的09001D型的網(wǎng)狀表面推壓一圓盤時示出靜態(tài)特性的曲線圖。
圖28是當金屬絲以大間隔插入到09001D型的網(wǎng)狀表面中時示出靜態(tài)特性的曲線圖。
圖29是當金屬絲以小間隔插入到09001D型的網(wǎng)狀表面中時示出靜態(tài)特性的曲線圖。
圖30示出了具有網(wǎng)狀表面的一墊子，樹脂質(zhì)的零件以預定間隔已振動焊接在該網(wǎng)狀表面上，(a)是其立體示意圖，(b)是其俯視示意圖。
圖31是對著圖30的墊子推壓一圓盤時示出靜態(tài)特性的曲線圖。
圖32是應用了按照本發(fā)明的網(wǎng)狀表面的一座位的立體圖。
圖33是沿圖32中ⅩⅩⅩⅢ-ⅩⅩⅩⅢ線的剖視圖。
圖34是連接在一起的網(wǎng)狀表面和座位框架的剖視圖。
圖35是以一不同方式連接在一起的網(wǎng)狀表面和座位框架的剖視圖。
圖36是以另一不同方式連接在一起的網(wǎng)狀表面和座位框架的剖視圖。
圖37是當毛圈層未被壓縮時網(wǎng)狀表面的周邊部分的部分立體圖。
圖38是圖37所示的網(wǎng)狀表面和座位框架連接在一起的剖視圖。
圖39是具有通過擠壓成型或注模固定在其上的一鉤子件的網(wǎng)狀表面的剖視圖。
圖40是具有一靠背的一座位的主視圖，在該靠背中層壓了多層網(wǎng)狀表面。
圖41是圖40所示座位的俯視圖，特別示出了其內(nèi)層壓了網(wǎng)狀表面的一墊子。
圖42是圖40所示座位局部剖視的側視圖，，其中一粘彈性氨基甲酸乙酯已和網(wǎng)狀表面合并在一起。
圖43是沿圖42中ⅩLⅢ-ⅩLⅢ線的剖視圖。
圖44是當多個卷形的網(wǎng)狀表面并排方式設置時沿圖42中ⅩLⅢ-ⅩLⅢ線的剖視圖。
圖45是當一人坐在具有蜂窩狀層的網(wǎng)狀表面上時示出身體壓力分布的曲線圖，其中金屬絲沒有插入到該網(wǎng)狀表面中。
圖46是當該人坐在具有蜂窩狀層的網(wǎng)狀表面上時示出身體壓力分布的曲線圖，其中金屬絲已插入到該網(wǎng)狀表面中。
圖47是當該人坐在具有蜂窩狀層的相對較小的網(wǎng)狀表面上時示出身體壓力分布的曲線圖，其中金屬絲沒有插入到該網(wǎng)狀表面中。
圖48是當該人坐在具有蜂窩狀層的相對較小的網(wǎng)狀表面上時示出身體壓力分布的曲線圖，其中金屬絲已插入到該網(wǎng)狀表面中。
圖49是當該人坐在具有圖19的靜態(tài)特性的網(wǎng)狀表面和具有圖20的靜態(tài)特性的網(wǎng)狀表面的疊層結構上時示出身體壓力分布的曲線圖。
圖50是當該人坐在具有圖19的靜態(tài)特性的網(wǎng)狀表面和具有圖20的靜態(tài)特性的網(wǎng)狀表面的疊層結構上時示出身體壓力分布的曲線圖，樹脂質(zhì)零件已振動焊接在疊層結構的一部分上。
圖51是當該人坐在應用氨基甲酸乙酯作為緩沖材料的一傳統(tǒng)座位上時示出身體壓力分布的曲線圖。
圖52是當該人坐在應用了圖43所示疊層結構的一輪椅上時示出身體壓力分布的曲線圖。
圖53是當不同體重的另一人坐在一傳統(tǒng)輪椅上時示出身體壓力分布的曲線圖。
圖54是當圖53的人坐在應用了圖43所示疊層結構的輪椅上時示出身體壓力分布的曲線圖。
圖55是具有幾個檢測點的一座位的立體示意圖，在這幾個檢測點已對傳統(tǒng)的輪椅和按照本發(fā)明的輪椅檢測了溫度和濕度特性。
圖56是當該人是出汗較多者時示出在坐墊-A點的溫度特性的曲線圖。
圖57是當該人是出汗較多者時示出了在圖55中的坐墊-A點的濕度特性的曲線圖。
圖58是當該人是一普通人時示出了在圖55中的靠背-A點的溫度特性的曲線圖。
圖59是當該人是一普通人時示出了在圖55中的靠背-A點的濕度特性的曲線圖。
較佳實施例的詳盡描述參考附圖，以下描述本發(fā)明的實施例。
圖1所示的是應用了按照本發(fā)明的具有網(wǎng)狀表面的一緩沖件的座位S，該座位S具有一靠背2和借助于鉸鏈4可轉動地連接在靠背2上的一坐墊6。
在圖1所示的座位S中，靠背2和坐墊6都是按照本發(fā)明具有網(wǎng)狀表面的緩沖件。
如圖2所示，靠背2具有一靠背框架8、張緊在靠背框架8上的一網(wǎng)狀表面10和將網(wǎng)狀表面夾持在靠背框架8上的一夾持件12?？勘晨蚣?具有界定在其兩側上的諸帶孔8a、8a(只有一個示出在圖2中)，通過帶孔8a，以下描述的帶子伸進靠背框架8中。
象靠背2一樣，坐墊6具有一坐墊框架14、張緊在坐墊框架14上的一網(wǎng)狀表面16和用以將網(wǎng)狀表面16夾持在坐墊框架14上的一夾持件18。
座位S還具有張緊在其兩側的帶子20、20，每個帶子20具有與一帶子固定件22嚙合的一端，帶子固定件22可轉動地安裝在坐墊框架14的一側上。帶子20通過形成在靠背框架8中的帶孔8a伸進靠背框架8的內(nèi)部。
如圖3所示，縮回器22、22設置在靠背框架8的內(nèi)部其兩側下端的附近，帶子20、20的另一端分別與縮回器22、22相嚙合。圖1和圖3描述的是一個人坐在座位上、并且?guī)ё?0、20分別完全從縮回器22、22處抽出時的狀態(tài)。該座位是這樣一種結構，施加到靠背2上的座位乘坐者的負荷被帶子20、20支承。
當儲藏該座位且向上推坐墊6時，帶子20、20縮入縮回器22、22中，以向著靠背2折疊坐墊6。
圖4和圖5描述的是形成網(wǎng)狀表面10、16的一立體網(wǎng)格針織物。一織物基部形成蜂窩狀(六邊形)的網(wǎng)格。網(wǎng)格針織物是一個三層牢固的構架結構，其中一上網(wǎng)格層24和一下網(wǎng)格層26通過具有大量毛圈28的一毛圈層彼此連接在一起。
上網(wǎng)格層24和下網(wǎng)格層26的每根紗線是通過加捻一定數(shù)量的細絲來形成的，同時每個毛圈28是用單根較粗的線形成，以提供具有剛度的立體網(wǎng)格針織物。
表1所示的是用于上網(wǎng)格層24、下網(wǎng)格層26和形成毛圈層的毛圈28的材料的物理特征。
表1 在表1中，“*A”表示材料已被染成黑色。字符d表示一但尼爾，1d是當1克的細絲被拉至9000米時的一厚度單位。210d是當1克的細絲被拉至9000／210=42．9米時的厚度。字符f代表指示形成一紗線的細絲數(shù)目的一細絲單位，60f意味著紗線由60根細絲組成。拉力強度“kg／5cm”是當具有5cm寬度的一網(wǎng)格沿縱向被拉伸時的一作用力。而且，在毛圈結構中“直”表示當從上面觀察時上網(wǎng)格層24的六邊形和下網(wǎng)格層26的六邊形完全相互重疊，而“交叉”表示它們相對彼此偏離。
較佳地使用熱塑樹脂作為立體網(wǎng)格針織物的材料，如果材料可以形成纖維，它是足夠的。當使用該材料制造織物時，如果它能提供薄板品種所需的強度時，它是足夠的。具體例子是諸如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等熱塑聚酯、諸如尼龍6、尼龍66等聚酰胺樹脂、諸如聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴樹脂、以及兩種以上的此類樹脂混合在一起的樹脂。
每個毛圈28的纖維厚度比380d大，并且較佳地大于600d，所以座位乘坐者施加到立體網(wǎng)格針織物上的負荷可通過六邊形網(wǎng)格的變形和通過毛圈的彎曲被支承住，由此提供不會產(chǎn)生應力集中的一柔軟結構。
以下解釋構成靠背2的靠背框架8和網(wǎng)狀表面相連接的方法。
在第一方法中，在用熱塑樹脂制造好靠背框架8和夾持件12后，將網(wǎng)狀表面10放置在靠背框架8和夾持件12之間，且通過振動焊接連接在那兒。
但是，并不總是需要夾持件12，靠背框架8和網(wǎng)狀表面10可通過振動焊接直接連接在一起。
振動焊接利用摩擦熱量來熔化熱塑樹脂。通過加壓需要焊接的兩部分且同時使焊接表面產(chǎn)生幾毫米寬度的振動來產(chǎn)生摩擦熱量。總之，當兩三秒后停止振動時，這兩部分沒有任何位置偏離地返回到其初始位置，接下來大約1秒的冷卻將導致高強度的焊接。
振動焊接具有周期短、耗能少、及無味的優(yōu)點，并且可應用于復雜或不規(guī)則的結構。此外，兩部分之間的定位是可行的，并且也可容易地同時焊接一定數(shù)量的零件。而且，振動焊接能夠焊接不同的材料，并且還具有與水吸收性能和剛度無關的高強度焊接的特征。
振動焊接一般用來將平板狀的零件連接在一起，但在本發(fā)明的實際操作中通過使纖維熔化成平板狀的零件來利用該方法進行焊接。
在圖6中，一對夾持件12a、12b都是用熱塑樹脂制造的，靠背框架8是用金屬例如鐵制造的。網(wǎng)狀表面10放置在夾持件12a、12b之間，且通過振動焊接連接在那兒，并且接著用螺釘連接在金屬靠背框架8上。
金屬靠背框架8的使用增加了靠背的剛度，因此它適用于施加有沖擊負荷的汽車座位或其他座位。如果網(wǎng)狀表面10變得不能使用時，其優(yōu)點是可以一起替換夾持件12a、12b和網(wǎng)狀表面10。
應注意到，在網(wǎng)狀表面10已通過振動焊接連接在其中一個夾持件12a、12b上后，它可以用螺釘連接在金屬靠背框架8上。在該情況下，可以拆卸還沒有連接網(wǎng)狀表面10的其中一個夾持件12a、12b。
圖7至圖9描述的是第二連接方法。
如圖7和圖8所示，進行了一邊緣處理，使一根繩(或一根線)以預定的間隔穿過網(wǎng)狀表面10的上網(wǎng)格層24和下網(wǎng)格層26的邊緣部分，以將網(wǎng)狀表面10固定在夾持件12上。此后，如圖9所示，夾持件12通過螺栓32和螺母34固定在靠背框架8上。螺栓32的頭部被例如一樹脂質(zhì)的蓋子36罩住。
應注意到，繩30并不總是穿過上網(wǎng)格層24和下網(wǎng)格層26兩者，它可以僅穿過它們其中的一個。
圖10和圖11所示的是第三連接方法。
按照該方法，一樹脂質(zhì)的框架12c通過鑲嵌造型形成在網(wǎng)狀表面10的周緣，且接著通過螺釘固定在靠背框架上。
因為用以連接坐墊6的各部分的方法與用以連接靠背2的方法相同，所以省略其描述。
圖12所示的是應用在網(wǎng)狀表面10、16中的立體網(wǎng)格針織物的負荷撓度曲線。
該曲線是通過切割立體網(wǎng)格針織物以具有653mm的圓周長度且通過對著它加壓一φ76-板得到的曲線。與彈性材料例如氨基甲酸乙酯的曲線相比，該曲線是一平滑的非線性曲線。因為立體網(wǎng)格針織物具有較大的遲滯性，當它應用在一汽車座位中時，它可以有效吸收外部振動能量。
圖13至16所示的是當一人乘坐在傳統(tǒng)的坐墊上和應用了按照本發(fā)明的一墊子的坐墊上時的身體壓力分布。圖13和圖14分別示出了當一37kg重的人乘坐在傳統(tǒng)的坐墊和應用了按照本發(fā)明的墊子的坐墊上時的身體壓力分布，而圖15和圖16分別示出了當一93kg重的人乘坐在傳統(tǒng)的坐墊和應用了按照本發(fā)明的墊子的坐墊上時的身體壓力分布。
在傳統(tǒng)的坐墊中，氨基甲酸乙酯墊子以帶子的形式局部地固定在經(jīng)緯編織物中感覺到外來物質(zhì)或支承壓力改變了的位置。
如圖13和圖14所示，當一37kg重的人乘坐在坐墊上時，與施加到傳統(tǒng)坐墊上的一負荷的峰值(箭頭)相比，施加到應用了本發(fā)明的墊子的坐墊上的一負荷的峰值(箭頭)大大減小了。實際的測量表明峰值減小了大約三分之一。
如圖15和圖16所示，當一93kg重的人乘坐在坐墊上時，與施加到傳統(tǒng)坐墊上的一負荷的峰值(箭頭)相比，施加到應用了本發(fā)明的墊子的坐墊上的一負荷的峰值(箭頭)大大減小了。實際的測量表明峰值減小了大約三分之一。
而且，因為應用了立體網(wǎng)格針織物作為網(wǎng)狀表面的本發(fā)明的墊子包括蜂窩狀的上下網(wǎng)格層24、26和由單根粗繩制造的大量的毛圈28，并且它是一構架結構，它具有以下優(yōu)點(1)因為每個毛圈是彈性的，所以可通過改變材料的質(zhì)量、纖維厚度、其結構或物理特性來控制剛度、彈性或適應性。
(2)通過利用蜂窩狀的形狀記憶功能，可同時提高復原能力和抗變形性能。
(3)構架結構使得可提供一較薄的且難以變形的彈性結構，該結構具有良好的壓力分散和緩和性能及改進的適應性。
(4)因為墊子是一致的蜂窩狀構架結構，其中每個部分是獨立的，這在身體壓力分散中是極佳的(較低且均勻的身體壓力分布)，且能適應身體差異。對于較瘦的人，通過以低壓將身體壓力集中在相對不易感到疲勞的座骨突出部，該墊子可防止向前滑動。而且，該墊子在體重移動方面是極佳的，且容易改變姿勢，并且減小了摩擦剪切力。
(5)蜂窩狀的構架結構沒有造成類似吊床的狀態(tài)(在該狀態(tài)中壓力局部集中，且承受了較強的邊側壓力)，使得使用者可采取一自然姿勢，并通過彈性蜂窩結構的效果減小了外來物的感覺。
(6)蜂窩狀的構架結構提供了具有極佳透氣性和透濕性的多孔結構。
(7)蜂窩狀的構架結構擴大了支承(接觸)面積。盡管使用者被支承在整個支承區(qū)域之上，他局部地被形成蜂窩狀的每根紗線支承。因此蜂窩狀的結構不會變得悶氣。
(8)沒有表面的最外層且沒有任何墊件，通過構成的較薄且具有高彈性的零件減小了外來物的感覺。
(9)蜂窩狀的構架結構增加了強度。因為按照本發(fā)明具有網(wǎng)狀表面的墊子具有上述的特征，當它應用在例如一座位中時，它可以防止對股骨區(qū)域周圍的血液循環(huán)、神經(jīng)、腰的損害等等，最有利于排汗或皮膚溫度，并能保護肌肉組織。
盡管在上述的實施例中，按照本發(fā)明帶有網(wǎng)狀表面的墊子應用在坐墊和靠背中，它也可以僅應用在它們的其中一個之中。按照本發(fā)明的墊子還可以應用在安裝在靠背、床或類似物體上的頭枕中。
而且，因為本發(fā)明的墊子乘坐柔軟且在通常使用的區(qū)域具有一柔軟的彈性常數(shù)，即使它較薄且具有較高的剛度，它也不會輕易地傳遞振動。因此，本發(fā)明的墊子可以應用在汽車座位中，也可以應用在摩托車座位中，這是因為它是全天候的。
因為本發(fā)明的墊子包括各種改型，以下描述這些改型。
圖17示意地示出了用于上下網(wǎng)格層24、26的幾種基布結構，(a)示出了圖4中的蜂窩狀網(wǎng)格(六邊形)，(b)示出了菱形的網(wǎng)格，以及(c)示出了一種鏈插入結構。
圖18示意地示出了用以連接上下網(wǎng)格層24、26的毛圈結構，(a)示出了對應圖5的一基本直的結構，(b)示出了“8”字形的一基本直的結構，(c)示出了一交叉結構，以及(d)示出了“8”字形的一交叉結構。
圖19和圖20所示的是當對著按照本發(fā)明具有網(wǎng)狀表面的墊子推壓一平板(φ200)時的靜態(tài)特性曲線圖。圖17(a)所示的蜂窩狀網(wǎng)格的基布結構應用在上網(wǎng)格層24中，同時圖17(c)所示的鏈插入式結構的基布結構應用在下網(wǎng)格層26中。毛圈結構包括沿一個方向觀察如圖18(a)所示的基本直的結構和沿垂直于所說的一個方向觀察如圖18(c)所示的交叉結構。09002D和D90028-5型(以下描述其細節(jié))用于網(wǎng)狀表面。
從圖19和圖20中可以看出，成立以下關系K3＞K1＞K2式中K1是小負荷區(qū)域的彈性常數(shù)，K2是圍繞平衡點一通常使用區(qū)域中的彈性彈性常數(shù)，K3是大負荷區(qū)域的彈性常數(shù)。通常使用區(qū)域中的彈性常數(shù)可以設定為最小。
在上述的關系式中，當施加到網(wǎng)狀表面的負荷較小時，上網(wǎng)格層24的基布結構的變形對靜態(tài)特性有較大的影響，上網(wǎng)格層對彈性常數(shù)K1有較大影響。在通常使用區(qū)域或大負荷區(qū)域，因為上網(wǎng)格層24的變形，毛圈層對彈性常數(shù)K2和K3有較大影響。特別是，當對其施加一預定負荷時，形成在毛圈結構中沿特定方向的交叉結構提供了足夠的剛度，以確保上下網(wǎng)格層之間的空間。
表2所示的是用于上網(wǎng)格層24、下網(wǎng)格層26和形成毛圈層的毛圈28的材料及其他各種材料的物理特性。
表2 附注(*1)樣品尺寸50×50mm荷重時間10分鐘閑置時間10分鐘圖21示出了當具有圖19的靜態(tài)特性的網(wǎng)狀表面和具有圖20的靜態(tài)特性的網(wǎng)狀表面被疊層后的靜態(tài)特性。疊層減小了作為一整體的彈性常數(shù)，所以可通過增加疊層的數(shù)目來自由控制彈性常數(shù)。而且，至底端的沖擊有所增加，并減小了施加到每個毛圈的負荷，由此減小了底端沖擊。
示出在圖22至24中的曲線圖表示負荷-撓度特性、瞬態(tài)響應特性和頻率響應特性之間的關系。與圖22所示的線性彈性系統(tǒng)相比，圖23和24所示的非線性彈性系統(tǒng)的瞬態(tài)響應和頻率響應有所改善。
更具體而言，與線性彈性系統(tǒng)相比，在圍繞平衡點具有較小彈性常數(shù)的非線性彈性系統(tǒng)中，依據(jù)輸入的變化，加速度和撓度快速衰減，并且到達穩(wěn)定狀態(tài)的時間較短。減小圍繞平衡點的彈性常數(shù)，該趨勢將變得較顯著。因為共振頻率可由以下公式得到f0=12πkm]]>當圍繞平衡點的彈性常數(shù)減小時，共振頻率移動至低頻側。即，通過軟化彈性常數(shù)就減小了共振頻率，加速度和撓度幾乎沒有任何阻尼地被衰減。當彈性常數(shù)為零時，共振點完全消失，并且開始衰減。
圖25所示的是當一隨機波施加到具有按照本發(fā)明的網(wǎng)狀表面的一座位和應用了氨基甲酸乙酯(厚度50mm)的一傳統(tǒng)座位時的動態(tài)特性。在動態(tài)特性中作為一整體幾乎沒有差別。
在圖26所示的網(wǎng)狀表面中，插入了剛性件40例如金屬絲，以形成一矩形來提高彈性作用。通過焊接位于剛性件40兩側上的毛圈，可防止剛性件40的脫離。
如圖26(b)所示，當一負荷m施加到網(wǎng)狀表面時，其軸向分量作用在X形毛圈(彼此交叉的毛圈)上，同時其水平分量作用在上網(wǎng)格層24上。通過網(wǎng)狀表面的增加的表面剛度，可影響作用在上網(wǎng)格層24上的水平分量，導致底端沖擊的減小。
圖27是當對著表2示出的09001D型網(wǎng)狀表面推壓一平板(φ200)時的靜態(tài)特性圖，而圖28和圖29是當金屬絲(φ6)作為剛性件被插入時的靜態(tài)特性圖。詞語“大”和“小”表示被插入的金屬絲的間隔，如圖26(a)所示。
從圖27至29可以看出，彈性常數(shù)從整體上變大，增加的表面剛度增加了抵抗負荷的區(qū)域且減小了底端沖擊。如果使用彈性件來替換剛性件，可以利用其彈性。
圖30所示的是具有網(wǎng)狀表面的一墊子，樹脂質(zhì)的彈性件42例如PBT(聚對苯二甲酸丁二醇酯)以預定的間隔在兩個位置振動焊接到該墊子上。圖31是當對著這樣一墊子推壓一平板(φ200)時的靜態(tài)特性圖。
通過比較圖31的曲線圖和圖20的曲線圖可以看出，在剛性件以矩形的形式被插入后，樹脂質(zhì)部件的振動焊接增加了通常使用區(qū)域中的彈性常數(shù)，擴大了通常使用區(qū)域的范圍，且減小了底端沖擊。
圖32示出了一個座位S1，其中按照本發(fā)明的網(wǎng)狀表面應用在坐墊44和靠背46中。
如圖32和33所示，網(wǎng)狀表面48在其周緣被焊接在彈性件50上，網(wǎng)狀表面48和彈性件50的周緣都通過縫紉連接在片材52上。片材52又通過縫紉連接在邊側表面54上。聚丙烯或類似物的樹脂、填料(硬質(zhì)墊片)、基布等等可較佳地用作彈性件50。
如圖34所示，在網(wǎng)狀表面48相對嚙合件56例如夾子通過縫紉(粗縫)適當定位后，網(wǎng)狀表面48在其周緣通過振動焊接連接在嚙合件56上，以將其固定在框架的一部分58上。這樣的結構可使振動焊接部分支承住施加到網(wǎng)狀表面48上的較大負荷。
而且，如圖35所示，嚙合件56可與框架的一固定件62相嚙合。另外，在固定件62安裝到框架上之前，可將振動焊接在網(wǎng)狀表面周緣的剛性件50首先插入到固定件62中，固定件62本身又固定在框架上，如圖36所示，由此沒有使用任何張緊夾具，就將所需張力施加到了網(wǎng)狀表面上。
如圖37和38所示，嚙合件56可以被縫制且振動焊接在僅僅是網(wǎng)狀表面的下網(wǎng)格層26上，在該狀態(tài)下，只有連接上下網(wǎng)格層24、26的毛圈層28的縫紉部分被壓縮，網(wǎng)狀表面的周緣通過縫紉可以連接在側表面60的一端。在該情況下，側表面60的另一端被縫制且振動焊接在剛性件50上，而剛性件50又與嚙合件56一起與框架的固定件62相連接。
因為該結構可使毛圈層28除被縫制部分以外處在未被壓縮的狀態(tài)，所以避免了網(wǎng)的張力對毛圈的壓縮。因此，當一使用者坐在網(wǎng)狀表面上時，毛圈的彎曲分散了它的負荷，而且他不會感覺到來自框架或類似物的外來物的感受。
如圖39所示，通過將嚙合件56擠壓成型或注模在下網(wǎng)格層26的端部，可將下網(wǎng)格層26和嚙合件56連接在一起。
參照附圖40至43，以下討論一種座位，在該座位中層疊了本發(fā)明的多個網(wǎng)狀表面。
示出在圖40至42中的一座位S2包括具有在管狀框架64上疊層的多個網(wǎng)狀表面的一坐墊66和相似地具有多個疊層的網(wǎng)狀表面的一靠背68。
如圖43所示，坐墊66和靠背68都應用了多層網(wǎng)狀表面，如第一層70、第二層72、第三層74、第四層76、第五層78和第六層80，所有這些層以該次序一層疊置在另一層之上。圖26所示的剛性件40被插入到第六層的網(wǎng)狀表面80中。第二至第六層72-80中的任何一層都可以是氨基甲酸乙酯層。
一般，較薄的氨基甲酸乙酯導致了底端的沖擊，因此，通常在那兒會設置一彈性結構，或者在那兒結合一高彈性氨基甲酸乙酯。盡管這樣的結構使墊子在整體上較厚，但網(wǎng)狀物和氨基甲酸乙酯的結合使得墊子比傳統(tǒng)的要薄，并且可以對付底端沖擊。
如圖44所示，多個(在圖42中為五個)卷狀的網(wǎng)狀表面82可并排方式設置，來替換圖43所示的第二至第五層72-78。
多個網(wǎng)狀表面如圖43所示進行疊層的結構或卷形的網(wǎng)狀表面如圖44所示的并列結構都能減小座位上的使用者感受到的底端沖擊，并且能減小彈性常數(shù)，由此改進共振點周圍的振動性能?？赏ㄟ^結合不同的材料例如衰減材料、粘彈性氨基甲酸乙酯、高彈性氨基甲酸乙酯、低排斥氨基甲酸乙酯或類似材料進一步改進共振點周圍的振動特性。也可以使座位更為舒適和柔軟，且具有相當大的沖程，由此提高初始的感覺。
以下描述當一個人乘坐在具有按照本發(fā)明網(wǎng)狀表面的座位上時的身體壓力分布。
圖45和46分別示出了當沒有金屬絲插入到蜂窩狀的上下網(wǎng)格層24、26中時和當如圖26所示(金屬絲間隔大)插入金屬絲時的身體壓力分布(體重50kg)。圖47和48相似地分別示出了當沒有金屬絲插入到蜂窩狀的上下網(wǎng)格層24、26中時和當如圖26所示(金屬絲間隔小)插入金屬絲時的身體壓力分布(體重50kg)。從圖45至48中可以看出，具有網(wǎng)狀表面的墊子的表面剛度通過插入金屬絲有所增加，并且增加的表面剛度分散了身體壓力，由此減小了局部壓力。
圖49和50分別示出了當一個人坐在具有圖19所示靜態(tài)特性的網(wǎng)狀表面和具有圖20所示靜態(tài)特性的網(wǎng)狀表面且沒有振動焊接樹脂質(zhì)構件的疊層結構上時和當該人坐在如圖30所示已振動焊接了樹脂質(zhì)構件(只在下層)的另一疊層結構上時的身體壓力分布(體重50kg)。如圖所示，樹脂質(zhì)構件的振動焊接使得形成毛圈層的每個毛圈可抵抗彎曲，這分散了身體壓力，由此減小了局部壓力。而且通過利用樹脂質(zhì)構件的彈性，從總體上可改進墊子的彈性，這有助于減輕底端沖擊。
圖51和52分別示出了當該人坐在應用氨基甲酸乙酯作為墊子材料的一傳統(tǒng)座位上時和當他坐在應用了圖43所示疊層結構的輪椅上時的身體壓力分布(體重50kg)。按照本發(fā)明的墊子的疊層結構有效分散了身體壓力，且減小了局部壓力。
圖53和54分布示出了當另一人坐在傳統(tǒng)的輪椅上和當他坐在應用了圖43所示疊層結構的輪椅上時的身體壓力分布(體重74kg)。按照本發(fā)明的墊子的疊層結構有效地分散了身體壓力，不管體重大小都減小了局部壓力。
以下討論當一個人坐在傳統(tǒng)的輪椅上和當他坐在具有按照本發(fā)明的墊子疊層結構的輪椅上時的溫度和濕度特性。
圖55示出了檢驗了溫度和濕度特性的幾個檢測點。圖56和57所示的是當該人具有較多汗時在坐墊-A點的特性，而圖58和59所示的是當該人是普通人(不是出汗較多的人)時在靠背-A點的特性?？諝獾臏囟群蜐穸确謩e是35℃和65％。
從圖56和57的曲線圖中可以看出，因為按照本發(fā)明的輪椅在透氣性和散熱性方面是極佳的，所以與傳統(tǒng)輪椅相比，溫度特性和濕度特性都提高了。
除了坐墊-A點和靠背-A點，在坐墊-B點或靠背-B點也發(fā)現(xiàn)了類似的趨勢，與不管試驗者的情況怎樣，在所有點的溫度和濕度特性都提高了。特別是，當被試驗者是出汗較多的人時，通過蒸發(fā)汗液來取得體溫的下降，因此，他感到非常涼爽和舒適。
對于上述結構，本發(fā)明提供了以下效果。
因為按照本發(fā)明的墊子包括張緊在一框架上的網(wǎng)狀表面，提高了透氣性，一座位或床通過采用該墊子可減輕其重量。而且，因為網(wǎng)狀表面是三層的結構，該結構包括一上網(wǎng)格層、一下網(wǎng)格層和具有大量毛圈用以連接上下網(wǎng)格層的一毛圈層，因為每個毛圈是用單根繩制造的，該墊子通過每個毛圈的彈性作用具有需要的緩沖性能。
當框架和網(wǎng)狀表面都用熱塑樹脂制造且通過振動焊接連接在一起時，它們可以在較短的時間容易和牢固地進行連接，而沒有降低網(wǎng)狀表面的線或繩的物理性能。而且，因為框架和網(wǎng)狀表面都是用熱塑樹脂制造的，所以可以制造全天候的座位，該座位可以應用在暴露于雨水等環(huán)境的摩托車中。
而且，當網(wǎng)狀表面用熱塑樹脂制造且通過振動焊接連接在至少一個用熱塑樹脂制造的夾持件時，該夾持件可以固定于金屬框架，該框架可結合在可能承受沖擊負荷的一汽車座位中。如果網(wǎng)狀表面被損壞，可以一起替換該表面和夾持件。
而且，如果網(wǎng)狀表面通過一根線在其周緣固定在夾持件之后，再將夾持件固定在框架上，可采用任選的材料用于夾持件或框架。
如果一樹脂質(zhì)的框架件通過鑲嵌造型形成在網(wǎng)狀表面的周緣且固定在上述框架上，可以應用能夠結合在汽車座位中的一金屬框架。在該情況下，如果網(wǎng)狀表面被損壞，可以一起替換該表面和該樹脂質(zhì)的框架件。
而且，當以特定的方向觀察，該毛圈層具有一交叉結構時，毛圈的傾斜不存在方向性，這提高了剛度且允許縫紉。
因為網(wǎng)狀表面具有非線性的靜態(tài)的負荷-撓度特性且還在包括一平衡點的通常使用區(qū)域中具有最小的彈性常數(shù)，所以瞬態(tài)響應性能和頻率響應性能都得到了改進。即，加速度和撓度相對輸入的變化被快速衰減，因此可以縮短到達穩(wěn)定狀態(tài)的時間。
如果以預定的間隔設置剛性件和彈性件，可以增加網(wǎng)狀表面的表面剛度和整個剛度，由此降低底端沖擊。
當通過縫紉和振動焊接連接在網(wǎng)狀表面周緣的嚙合件與座位的一部分相結合時，不僅可通過縫紉使該嚙合件相對網(wǎng)狀表面定位，而且施加到座位的負荷可被振動焊接部分接收。
另外，在除了縫制部分之外的毛圈層部分沒有被壓縮的條件下，當該嚙合件連接在下網(wǎng)格層的周緣處且與座位的一部分相嚙合時，在網(wǎng)狀表面的周緣處感受不到外來物的感覺。在該情況下，該嚙合件通過擠壓成型或注?？扇菀椎剡B接在下網(wǎng)格層的周緣處。
此外，當疊層的多層網(wǎng)狀表面或并排方式設置的多個卷形網(wǎng)狀表面結合到一座位中時，與傳統(tǒng)結構相比，該座位可以制造得較薄，減小了底端沖擊，且改進了平衡點周圍的振動特性。
權利要求
1．一種具有網(wǎng)狀表面的墊子，它包括一框架和張緊在所述框架上的一網(wǎng)狀表面，所述網(wǎng)狀表面包括一上網(wǎng)格層、一下網(wǎng)格層和具有大量毛圈的一毛圈層，所述毛圈層用以連接所述上下網(wǎng)格層，每個所述毛圈是用單根繩制造的。
2．如權利要求1所述的具有網(wǎng)狀表面的墊子，其特征在于所述框架和所述網(wǎng)狀表面都是用熱塑樹脂制造的，且通過振動焊接連接在一起。
3．如權利要求1所述的具有網(wǎng)狀表面的墊子，其特征在于所述框架是用金屬制造的，而所述網(wǎng)狀表面是用熱塑樹脂制造的，在所述網(wǎng)狀表面連接到至少一個熱塑樹脂制造的夾持件后，所述夾持件固定于所述框架。
4．如權利要求1所述的具有網(wǎng)狀表面的墊子，其特征在于在所述網(wǎng)狀表面通過一根線在其周緣固定于一夾持件后，所述夾持件固定于所述框架。
5．如權利要求1所述的具有網(wǎng)狀表面的墊子，其特征在于一樹脂質(zhì)的框架通過鑲嵌造型形成在所述網(wǎng)狀表面的周緣處，所述樹脂質(zhì)的框架固定于所述框架。
6．一種具有坐墊和靠背的座位，至少所述坐墊和靠背中的一個包括一框架和張緊在所述框架上的一網(wǎng)狀表面，所述網(wǎng)狀表面包括一上網(wǎng)格層、一下網(wǎng)格層和具有大量毛圈的一毛圈層，所述毛圈層用以連接所述上下網(wǎng)格層，每個所述毛圈是用單根繩制造的。
7．如權利要求6所述的具有網(wǎng)狀表面的座位，其特征在于所述框架和所述網(wǎng)狀表面都是用熱塑樹脂制造的，且通過振動焊接連接在一起。
8．如權利要求6所述的具有網(wǎng)狀表面的座位，其特征在于所述框架是用金屬制造的，而所述網(wǎng)狀表面是用熱塑樹脂制造的，在所述網(wǎng)狀表面連接到至少一個熱塑樹脂制造的夾持件后，所述夾持件固定于所述框架。
9．如權利要求6所述的具有網(wǎng)狀表面的座位，其特征在于在所述網(wǎng)狀表面通過一根線在其周緣固定于一夾持件后，所述夾持件固定于所述框架。
10．如權利要求6所述的具有網(wǎng)狀表面的座位，其特征在于一樹脂質(zhì)的框架通過鑲嵌造型形成在所述網(wǎng)狀表面的周緣處，所述樹脂質(zhì)的框架固定于所述框架。
11．一種具有坐墊、靠背和頭枕的座位，至少所述坐墊、所述靠背和所述頭枕中的一個包括一框架和張緊在所述框架上的一網(wǎng)狀表面，所述網(wǎng)狀表面包括一上網(wǎng)格層、一下網(wǎng)格層和具有大量毛圈的一毛圈層，所述毛圈層用以連接所述上下網(wǎng)格層，每個所述毛圈是用單根繩制造的。
12．一種具有網(wǎng)狀表面的墊子，其中所述網(wǎng)狀表面是一個三層結構，該結構包括一上網(wǎng)格層、一下網(wǎng)格層和具有大量毛圈的一毛圈層，所述毛圈層用以連接所述上下網(wǎng)格層，每個所述毛圈是用單根繩制造的，以預定的方向觀察，所述毛圈層呈現(xiàn)出一交叉結構。
13．如權利要求12所述的一種墊子，其特征在于所述網(wǎng)狀表面具有非線性靜態(tài)的負荷-撓度特性，并且還具有位于通常使用區(qū)域、比所述通常使用區(qū)域承受較小負荷的一區(qū)域、比所述通常使用區(qū)域承受較大負荷的一區(qū)域中的至少三個彈性常數(shù)，其中位于所述通常使用區(qū)域中的彈性常數(shù)設定為最小。
14．如權利要求12所述的一種墊子，其特征在于還包括以預定間隔至少沿一個方向設置的剛性件或彈性件，由此提高所述上網(wǎng)格層的表面剛度或彈性。
15．如權利要求12所述的一種墊子，其特征在于還包括通過振動焊接安裝在所述網(wǎng)狀表面的周緣上的嚙合件，其中所述嚙合件安裝在座位的一部分之上。
16．如權利要求12所述的一種墊子，其特征在于還包括安裝在所述下網(wǎng)格層的周緣上的嚙合件，其中所述嚙合件安裝在座位的一部分之上，同時所述毛圈層沒有被壓縮。
17．如權利要求16所述的一種墊子，其特征在于所述嚙合件通過擠壓成型安裝在所述下網(wǎng)格層的周緣上。
18．一種具有疊層的多層網(wǎng)狀表面的座位，其中所述網(wǎng)狀表面的每一層是一個三層結構，該三層結構包括一上網(wǎng)格層、一下網(wǎng)格層和具有大量毛圈的一毛圈層，所述毛圈層用以連接所述上下網(wǎng)格層，每個所述毛圈是用單根繩制造的，以預定的方向觀察，所述毛圈層呈現(xiàn)出一交叉結構。
19．一種具有多個以并排方式設置的卷形網(wǎng)狀表面的座位，其中所述網(wǎng)狀表面的每一個是一個三層結構，該三層結構包括一上網(wǎng)格層、一下網(wǎng)格層和具有大量毛圈的一毛圈層，所述毛圈層用以連接所述上下網(wǎng)格層，每個所述毛圈是用單根繩制造的，以預定的方向觀察，所述毛圈層呈現(xiàn)出一交叉結構。
全文摘要
一座位或床局部地包括框架8、14和在張力之下分別被框架8、14夾持住的網(wǎng)狀表面10、16。每個網(wǎng)狀表面10、16是由上網(wǎng)格層24、下網(wǎng)格層26和具有大量毛圈28的一毛圈層組成,毛圈層將上下網(wǎng)格層24、26連接在一起。每個毛圈是用單根繩制造的。
文檔編號A47C7/24GK1280467SQ98810329
公開日2001年1月17日 申請日期1998年10月21日 優(yōu)先權日1997年10月21日
發(fā)明者藤田悅則, 大下裕樹, 我田茂樹, 西野正樹, 小倉由美, 千抦一義, 小島重行, 中田泰三, 小田英宏, 小山榮一, 長江芳章, 上田和宏 申請人:株式會社三角工具加工, 住江織物株式會社