專利名稱：用于人體部位的復(fù)合材料制成的人機(jī)學(xué)支撐結(jié)構(gòu)件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明應(yīng)用于特殊材料制成的機(jī)械結(jié)構(gòu)件領(lǐng)域，尤其涉及復(fù)合材 料制成的支撐結(jié)構(gòu)件。
此外，本發(fā)明涉及制造上述結(jié)構(gòu)件的方法。
背景技術(shù)：
泡沫材料的覆蓋襯墊公知用于提高剛性體的舒適度和人機(jī)學(xué)效 益，所述剛性體在使用期間與人體部位接觸，所述剛性體例如用于車 輛、自行車鞍座或類似物的復(fù)合材料的座椅。
然而，由于設(shè)計(jì)用來支撐襯墊的部分整個被襯墊蓋住，使得這種 解決方案提供的舒適度和便利性并不令人滿意，也不美觀。
在為克服上述缺陷而進(jìn)行的嘗試中，在承受最大的^f吏用者壓力的 區(qū)域越來越多地使用凝膠插入物，以提高最需要位置的舒適度。與泡 沫比較優(yōu)選凝膠，因此它的粘彈性特性可以改善響應(yīng)靜應(yīng)力的界面壓 力的分布，同時改進(jìn)響應(yīng)動應(yīng)力的振動阻尼以及響應(yīng)沖擊應(yīng)力的高彈 性后作用力。
US-A-6，050，964公開了 一種彈性織物結(jié)構(gòu)件，其上具有熱塑性凝 膠，以形成用于被凝膠覆蓋的部分的人機(jī)學(xué)支撐基座。
這種現(xiàn)有結(jié)構(gòu)件的一個缺陷是，盡管它無疑是舒適和有彈性的， 但是包覆凝膠的織物護(hù)套容易被割破和斷裂，凝膠容易從中漏出。此 外，本來美觀的凝膠插入物會由護(hù)套覆蓋。
由US-A-5904396、 EP-A2-1382520、 US-A-5330249已知與上述結(jié) 構(gòu)件等效的另一種技術(shù)配置。
US-B-6450572公開了 一種具有剛性支撐框架的鞍座，該框架覆蓋 由更具硬度的泡沫和更具彈性的泡沫組成的雙層墊，在墊上形成凝膠 部分，該凝膠部分設(shè)計(jì)成在它們接觸使用者的運(yùn)動部位時發(fā)生形狀的改變。
盡管這種解決方案舒適并且不會受到不希望的損壞，但是它具有 因結(jié)合了墊子而產(chǎn)生的缺陷，墊子會使結(jié)構(gòu)件更重且不美觀。
至今將一復(fù)合材料與凝膠插入物直接連接的問題還沒有得到解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的通過提供一種非常有效且相對節(jié)省成本的人機(jī)學(xué)支 撐結(jié)構(gòu)件，克服了上述缺陷。
一個具體目的是提供一種人機(jī)學(xué)支撐結(jié)構(gòu)件，它能夠定制，也就 是適合任何使用者的身體。
本發(fā)明的又一目的是提供一種視覺上美觀的人機(jī)學(xué)支撐結(jié)構(gòu)件。
本發(fā)明的另一目的是提供一種質(zhì)量輕且強(qiáng)度高的人機(jī)學(xué)支撐結(jié)構(gòu)件。
本發(fā)明的還一目的是提供一種制造本發(fā)明的人機(jī)學(xué)支撐結(jié)構(gòu)件的 實(shí)用且容易再現(xiàn)的方法。
這些目的以及在下文將更加顯而易見的其他目的，通過根據(jù)權(quán)利 要求1的復(fù)合材料制成的支撐結(jié)構(gòu)件實(shí)現(xiàn)，該支撐結(jié)構(gòu)件包括粘彈性 插入物永久固定在其上的主體，其中該主體具有至少一個增強(qiáng)部件
(reinforcement member),該增強(qiáng)部件由從密度相對小且機(jī)械強(qiáng)度相 對高的材料中選出的材料制成，所述增強(qiáng)部件與至少一個用于永久固 定所述至少 一個插入物的聚合物基體結(jié)合。
由于這種特殊構(gòu)造，本發(fā)明的人機(jī)學(xué)結(jié)構(gòu)件非常舒適，適合于大 量應(yīng)用，例如自行車鞍座、椅子、車輛座椅或類似物的制造。
此外，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)件可以避免使用在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)件中用作舒適元 件的墊子。這使得能夠制造出舒適且非常輕的結(jié)構(gòu)件。
復(fù)合材料和粘彈性材料之間的直接連接也提供了視覺上美觀的組 件，這在很受樣式和美學(xué)影響的運(yùn)動和休閑領(lǐng)域是不可忽略的優(yōu)點(diǎn)。
有利的是，該至少一個插入物可以放置在所述增強(qiáng)部件上方，以 限定對于使用者的容易受控變形的自由接觸表面。由于該技術(shù)特征，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)件滿足不同使用者的需要，而不 管與結(jié)構(gòu)件接觸的身體部位的特殊體型如何。粘彈性材料的固有人機(jī)
學(xué)性質(zhì)使得結(jié)構(gòu)件能夠容易且舒適地適應(yīng)任何人。
適當(dāng)?shù)氖?，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)件可以具有聚合物覆蓋層，該覆蓋層設(shè) 置在所述至少一個插入物和所述聚合物基體頂面上。
由于該特征，結(jié)構(gòu)件接觸起來非常舒適也很安全，因?yàn)樗Ｗo(hù)使 用者免受任何增強(qiáng)部件斷裂的影響，而如果增強(qiáng)部件斷裂則可能彈出 危險的碎片并傷害使用者。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種根據(jù)權(quán)利要求9的制造與上 面所公開結(jié)構(gòu)件類似的人機(jī)學(xué)支撐結(jié)構(gòu)件的方法，其包括下列步驟 提供至少一個增強(qiáng)部件，該增強(qiáng)部件由從密度相對小且機(jī)械強(qiáng)度相對 高的材料中選出的材料制成；提供具有內(nèi)腔的模具，該內(nèi)腔的預(yù)定形 狀與支撐結(jié)構(gòu)件主體的外部構(gòu)造相應(yīng)；打開所述模具，鋪設(shè)至少一個 增強(qiáng)部件；在所述至少一個增強(qiáng)部件上放置至少一個粘彈性材料制成 的插入物；密封所述模具，并將其加熱至預(yù)定工作溫度；冷卻所述模 具到預(yù)定最終溫度；以及打開所述模具，從其中取出完成的支撐結(jié)構(gòu) 件。
由于 上述技術(shù)特征，本發(fā)明的支撐結(jié)構(gòu)件可以以實(shí)用且容易再現(xiàn) 的方式制成。


發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將更加顯而易見，該實(shí)施例參考附圖描述為非
限制性例子，其中
圖l是根據(jù)本發(fā)明的支撐結(jié)構(gòu)件的立體投影圖2是圖1細(xì)部的立體投影圖3是沿平面III-III截取的本發(fā)明結(jié)構(gòu)件的剖視圖4是沿平面IV-IV截取的本發(fā)明結(jié)構(gòu)件的另一剖視圖5示出了制造本發(fā)明支撐結(jié)構(gòu)件的方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
參見上述附圖，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)件(整體用標(biāo)記l表示)可以是例 如車輛座椅、椅子或自行車鞍座的一部分，如圖1所示。
典型地，結(jié)構(gòu)件1包括主體2，主體2上固定有優(yōu)選由聚氨酯凝 膠制成的粘彈性插入物3。該插入物限定一個對于使用者的自由接觸 表面S，由于它固有的人機(jī)學(xué)性質(zhì)，它可以自由地放置在使用者和結(jié) 構(gòu)件l之間的接觸區(qū)域處，例如如果是自行車鞍座，則放置在坐骨或 前列腺部位。
主體2由復(fù)合材料制成，這種復(fù)合材料已知基本上由增強(qiáng)部件4 結(jié)合熱塑或熱固型聚合物基體5組成。
具體地，部件4的密度小且機(jī)械強(qiáng)度大，即抵抗壓縮和/或拉伸和 /或彎曲和/或扭曲和/或剪切應(yīng)力的能力強(qiáng)。此外，如所公知的，基體 5基本上由一個或多個可能增強(qiáng)的熱塑或熱固樹脂組成。
根據(jù)本發(fā)明，與基體5結(jié)合的增強(qiáng)部件4可以包括例如由碳纖維、 玻璃纖維或類似物制成的纖維膜6，具體如圖3所示，纖維膜6可以 嵌入基體5中。
在這種構(gòu)造中，插入物3將通過化學(xué)和/或機(jī)械結(jié)合而永久固定在 主體2上，插入物3將在結(jié)構(gòu)件的制造過程中形成，該制造過程如下 所述包括使聚合物基體5聚合的加熱步驟。這提供了整體式結(jié)構(gòu)件1， 插入物3在其中與主體2形成一體，具體如圖4所示。
方便的是，增強(qiáng)部件4和基體5均可以包含強(qiáng)化纖維、微粒或亳 微粒子。
如上所述，結(jié)構(gòu)件l可以包括具有保護(hù)作用的聚合物覆蓋層7。 有利的是，層7可以是透明的，以便可以看到主體2的復(fù)合材料 和插入物3的凝膠之間令人賞心悅目的連接。 制造結(jié)構(gòu)件1的方法包括以下步驟。
第一步驟是步驟a)，在該步驟中提供片狀的增強(qiáng)部件4，如上所 述增強(qiáng)部件4包括碳纖維、玻璃纖維或類似物制成的膜6。
適當(dāng)?shù)氖?，?可以用樹脂5預(yù)先浸漬，或可以是干片的形式。 在接下來的步驟b)中，提供具有主體2形狀的模具。如果上述膜6不預(yù)先浸漬，模具則可以具有一個或多個往里面注射聚合物基體 5用的孔，聚合物基體5隨后將加入干膜6。
然后，在步驟c)中，打開模具并鋪設(shè)增強(qiáng)部件4，在接下來的步 驟d)中，在增強(qiáng)部件4上進(jìn)一步放置一個或多個插入物3。
如所公知的，插入物3的凝膠的密度可以不同。如杲它是液體形 式，則可以將它灌入模具中。這種情況下，模具將適當(dāng)?shù)鼐哂幸粋€或 多個特殊成形的刻槽的(carved)外殼，用于容納凝膠。
有利的是，可以在模具中放置覆蓋層7，用于保護(hù)膜6和插入物3， 從而提供上述優(yōu)點(diǎn)。
在接下來的步驟e)中，密封模具，并將模具加熱到預(yù)定工作溫 度，如果如上所提出的已經(jīng)鋪設(shè)了干片形式的膜6，則可以在注入基 體5之后將模具加熱到預(yù)定工作溫度。該溫度可以是20。C至300。C ， 優(yōu)選為大約120°C。該溫度將典型地接近基體5的玻璃軟化溫度。在 該步驟中，將形成化學(xué)和/或機(jī)械結(jié)合，從而提供由主體2、插入物3 和可能的膜6形成的整體組件。
將模具冷卻到is。C至50°C，優(yōu)選為大約20。C的預(yù)定最終溫度的 步驟f)之后，將是最后的步驟g),在該步驟中打開模具，并取出完 成的支撐結(jié)構(gòu)件1。
上述公開內(nèi)容清楚地表明，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)件達(dá)到了擬定目的，尤 其滿足提供一種非常舒適且可定制的支撐結(jié)構(gòu)件的需求。
非常舒適的結(jié)構(gòu)件通過直接連接主體2的復(fù)合材料和插入物3的 凝膠得到，并且能夠適應(yīng)任何使用者的人體測量體型。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)件可以在所附權(quán)利要求公開的發(fā)明構(gòu)思的范圍內(nèi)， 進(jìn)行許多改變和變形。在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，它的所有元件 都可以用其他技術(shù)等價物替換，材料也可以根據(jù)不同的需求進(jìn)行變化。
盡管已經(jīng)具體參考附圖對結(jié)構(gòu)件進(jìn)行了描述，但是本公開內(nèi)容和 權(quán)利要求中引用的附圖標(biāo)記僅僅是用于更好地理解本發(fā)明，并不意在 以任何方式限制要求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種由復(fù)合材料制成的人機(jī)學(xué)支撐結(jié)構(gòu)件，尤其用于支撐人體部位，所述支撐結(jié)構(gòu)件包括粘彈性插入物(3)永久固定在其上的主體(2)，其中所述主體(2)具有至少一個增強(qiáng)部件(4)，所述增強(qiáng)部件(4)由從密度相對小且機(jī)械強(qiáng)度相對高的材料中選出的材料制成，所述增強(qiáng)部件(4)與至少一個用于永久固定所述至少一個插入物(3)的聚合物基體(5)結(jié)合。
2. 如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所述至少一個插入 物(3)放置在所述增強(qiáng)部件(4)上方，以限定對于使用者的容易受 控變形的自由接觸表面(S)。
3. 如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所述增強(qiáng)部件(4) 包括纖維膜(6 ),該纖維膜(6 )設(shè)計(jì)成嵌入所述聚合物基體(5 )中。
4. 如權(quán)利要求3所述的鞍狀結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所述纖維膜(6) 從下列物質(zhì)組成的組中選出碳纖維、玻璃纖維或類似物。
5. 如權(quán)利要求l所述的結(jié)構(gòu)件，其特征在于，它包括聚合物覆蓋 層(7)，該覆蓋層放置在所述至少一個插入物(3)和所述聚合物基體(5) 的頂面(S，)上。
6. 如權(quán)利要求5所述的結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所述覆蓋層(7) 是透明的。
7. 如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所述粘彈性材料是 凝膠材料。
8. 如權(quán)利要求7所述的結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所述凝膠從聚氨酯 凝膠的組中選出。
9. 一種制造如權(quán)利要求1至8中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的由復(fù)合材料制 成的人機(jī)學(xué)支撐結(jié)構(gòu)件的方法，所述支撐結(jié)構(gòu)件尤其用于支撐人體部 位，所述方法包括以下步驟a)提供至少一個增強(qiáng)部件(4)，該增強(qiáng)部件由從密度相對小且壓 縮和剪切應(yīng)力的機(jī)械抵抗力相對高的材料中選出的材料制成；b) 提供具有預(yù)定形狀內(nèi)腔的模具，該預(yù)定形狀與支撐結(jié)構(gòu)件主 體(2)的外部構(gòu)造相應(yīng)；c) 打開所述模具，在其中放入至少一個增強(qiáng)部件(4);d) 在所述至少一個增強(qiáng)部件(4)上放置至少一個粘彈性材料制 成的插入物(3);e) 密封所述模具，并將其加熱至預(yù)定工作溫度；f) 冷卻所述模具到預(yù)定最終溫度；g) 打開所述模具，從其中取出完成的支撐結(jié)構(gòu)件(2)。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，用聚合物基體(5) 浸漬所述至少一個增強(qiáng)層(4)。
11. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，它包括將聚合物覆 蓋層(7)放置在所述至少一個插入物(3)和所述增強(qiáng)部件(4)的頂 面(S，)上的步驟。
12. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述模具具有至少 一個往里面注入熱塑樹脂(5)或熱固樹脂用的孔。
13. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述模具具有至少 一個刻槽的外殼，用于容納所述至少一個粘彈性插入物(3)。
14. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定工作溫度 為20。C至300。C，優(yōu)選為大約120。C。
15. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定最終溫度 為18'C至50'C，優(yōu)選為大約2(TC。
全文摘要
一種復(fù)合材料制成的人機(jī)學(xué)支撐結(jié)構(gòu)件，該結(jié)構(gòu)件尤其用于支撐人體部位。該結(jié)構(gòu)件包括粘彈性插入物(3)永久固定在其上的主體(2)。主體(2)由復(fù)合材料制成并具有增強(qiáng)部件(4)和聚合物主體(5)，所述增強(qiáng)部件(4)從以下物質(zhì)組成的組中選出碳纖維、玻璃纖維或類似物。所述粘彈性插入物(3)是聚氨酯凝膠。所述主體(2)和所述粘彈性插入物(3)被透明的聚合物覆蓋層(7)覆蓋。一種在模具中制造上述結(jié)構(gòu)件的方法。
文檔編號B62J1/00GK101287642SQ200680003433
公開日2008年10月15日 申請日期2006年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月28日
發(fā)明者S·塞加托 申請人:塞萊皇家股份公司