IPC分类号：
A47C7/28 | A47C7/00 | A47C7/02 | A47C7/14 | A47C7/35
国民经济行业分类号：
C2190 | C2110 | C2120 | C2042 | C2130 | C2140
发明人：
尼古拉斯·威廉·查尔斯·迪弗斯 | 卡尔·V·福斯隆德 | 约翰·理查德·汉密尔顿 | 库尔特·R·海德曼 | 詹姆斯·路德维希 | 布鲁斯·史密斯 | 亚伦·迈克尔·波特菲尔德
代理机构：
深圳市威世博知识产权代理事务所(普通合伙)
摘要：
一种身体支撑结构，包括具有第一刚度的结构性格架构造、以及由所述结构性格架构造支撑，并具有小于所述第一刚度的第二刚度的压缩格架构造。蒙皮格架构造由所述压缩格架构造支撑，其中所述蒙皮格架构造对于响应于法向力的剪切变形具有抵抗力，并且在垂直于法向力的方向上是可扩张的。
技术问题语段：
传统的座椅结构存在刚性限制，无法在移动时进行弯曲和支撑使用者身体，同时边缘具有硬质接触点或者缺乏柔韧性，影响座椅结构的舒适性和人体工学响应能力。此外，传统的椅子通常包括多个组件和部件，制造和组装过程复杂且昂贵，难以适应其他组件。
技术功效语段：
本发明提供了一种身体支撑结构及其制造方法，该结构包括多个间隔开的支撑构件和基座构件，它们通过连接器连接在一起。该结构具有开放的空间，可以提供舒适的支撑和减震效果。此外，该发明还提供了一种具有压缩格架构造的身体支撑结构，可以响应于施加到其上的法向力而压缩。该发明的技术效果在于提供一种身体支撑结构，其具有良好的刚度和减震效果，可以提供舒适的支撑和减震效果。
权利要求：
1.一种身体支撑结构，包括：多个间隔开的支撑构件，其限定了相对的第一和第二表面，其中相邻的支撑构件限定了相邻支撑构件的侧面之间的开口；多个间隔开的基座构件，其限定了相对的第一和第二表面，其中基座构件的第一表面朝向支撑构件的第二表面并且与支撑构件的第二表面间隔开，使得多个支撑构件和多个基座构件限定其间的空间；每个基座构件位于由至少两个相邻支撑构件限定的开口中的至少部分的下方，并且相邻的基座构件限定相邻基座构件的侧面之间的开口；多个连接器穿过所述空间延伸并将每个基座构件与至少两个相邻的支撑构件连接；每个连接器限定了相对于相应的支撑构件的第二表面的第一锐角和相对于基座构件的第一表面的第二锐角。
2.如权利要求1所述的身体支撑结构，其中至少一些基座构件位于由至少四个相邻的支撑构件限定的开口中的至少部分的下方。
3.如权利要求2所述的身体支撑结构，其中所述开口中的至少一部分具有十字形的形状。
4.如权利要求2所述的身体支撑结构，其中所述多个支撑构件中的至少一些是矩形的。
5.如权利要求4所述的身体支撑结构，其中所述多个基座构件中的至少一些是矩形的。
6.如权利要求1所述的身体支撑结构，其中至少一些基座构件具有位于由至少两个相邻的支撑构件限定的开口中的至少部分的下方的通孔。
7.如权利要求1所述的身体支撑结构，其中所述支撑构件的第一表面和所述基座构件的第二表面彼此相背。
8.如权利要求1所述的身体支撑结构，其中所述连接器中的至少一些包括直线形的腿。
9.如权利要求1所述的身体支撑结构，其中所述第一和第二表面的至少一些部分为平面。
10.如权利要求1所述的身体支撑结构，其中所述第一和第二表面是弯曲的。
11.一种座位，包括如权利要求1所述的身体支撑结构。
12.一种靠背，包括如权利要求1所述的身体支撑结构。
13.一种身体支撑结构，包括：方面阵列，其具有布置成多行和多列的多个间隔开的支撑构件，其中每一行具有相同数量(n1)的支撑构件，每一列具有相同数量(n2)的支撑构件；至少一个行具有第一宽度，至少另一个行具有第二宽度，其中第一和第二宽度不同；至少一个列具有第一长度，至少另一个列具有第二长度，其中第一和第二长度不同；周边阵列限定了围绕方面阵列的闭合环，其中所述周边阵列包括连接到方面阵列的相对的最外端行的第一和第二行间隔开的支撑构件、以及连接到方面阵列的相对的最外端列的第一和第二列；周边阵列的第一和第二行以及第一和第二列是相连的，并且其中周边阵列的第一和第二行包括n1个支撑构件，周边阵列的第一和第二列包括n2个支撑构件；方面阵列和周边阵列中的支撑构件是相连的。
14.如权利要求13所述的身体支撑结构，其中周边阵列至少包括周边阵列的第一行和第二行中的每一个中的一对以及周边阵列的第一列和第二列中的每一个中的一对，其中周边阵列的第一行和第二行中的每一个包括n1个支撑构件，周边阵列的第一列和第二列中的每一个包括n2个支撑构件。
15.如权利要求13所述的身体支撑结构，其中所述方面阵列是非平面的。
16.如权利要求13所述的身体支撑结构，其中所述行中的至少一些和所述列中的至少一些是非直线形的。
17.一种身体支撑结构，包括：方面阵列，其具有布置成多行和多列的多个间隔开的支撑构件，其中每一行具有nl个支撑构件，每一列具有n2个支撑构件；方面阵列的最外围具有n3个支撑构件，其中n3＝2*n1+(2*(n2-2))；至少一个行具有第一宽度，至少另一个行具有第二宽度，其中第一和第二宽度不同；至少一个列具有第一长度，至少另一个列具有第二长度，其中第一和第二长度不同；周边阵列限定了围绕并连接方面阵列的闭合环，其中所述周边阵列包括连接到方面阵列的相对的最外端行的第一和第二行间隔开的支撑构件、以及连接到方面阵列的相对的最外端列的第一和第二列；周边阵列的第一行和第二行以及第一列和第二列具有n4个支撑构件，其中n4＝(2*n2)+(2*n1)；方面阵列和周边阵列中的支撑构件是相连的。
18.如权利要求17所述的身体支撑结构，其中所述闭合环包括第一环，所述周边阵列包括至少一个围绕并连接第一环的第二环，第二环具有n5个支撑构件，其中n5＝n4。
19.如权利要求1y所述的身体支撑结构，其中所述周边阵列包括多个同心的闭合环。
20.如权利要求17所述的身体支撑结构，其中相邻的支撑构件在相邻支撑构件的侧面之间限定开口，并且还包括：多个间隔开的基座构件，其与支撑构件间隔开而使得多个支撑构件和多个基座构件限定其间的空间，其中每个基座构件的至少一部分位于由至少两个相邻支撑构件限定的开口中的至少部分的下方，并且相邻的基部构件限定了相邻基部的侧面之间的开口；多个连接器在每个基座构件与至少两个相邻的支撑构件之间延伸并将所述基座构件与支撑构件连接。
21.如权利要求20所述的身体支撑结构，其中每个连接器限定了相对于相应支撑构件的第一锐角和相对于基座构件的第二锐角。
22.如权利要求20所述的身体支撑结构，其中至少一些基座构件位于由至少四个相邻的支撑构件限定的开口中的至少部分的下方。
23.如权利要求20所述的身体支撑结构，其中至少一些基座构件具有位于由至少两个相邻的支撑构件限定的开口中的至少部分的下方的通孔。
24.一种身体支撑结构，包括：具有第一刚度的结构性格架构造；由所述结构性格架构造支撑的压缩格架构造，其中所述压缩格架构造具有小于第一刚度的第二刚度，所述压缩格架构造可以响应于施加到其上的第一法向力而压缩；以及由所述压缩格架构造支撑的蒙皮格架构造，其中所述蒙皮格架构造对于响应于施加到其上的第二法向力的剪切变形具有抵抗力，并且其中蒙皮格架构造在垂直于施加到其上的第二法向力的方向上可以响应于施加到其上的第二法向力而扩张。
25.如权利要求24所述的身体支撑结构，其中压缩格架构造结构包括一对间隔开的梁，在它们之间限定了开口，其中蒙皮格架构造耦合到压缩格架构造并跨越所述开口。
26.如权利要求25所述的身体支撑结构，其中覆盖开口的蒙皮格架构造的至少一部分未被任何其他结构支撑。
27.如权利要求24所述的身体支撑结构，其中压缩格架构造包括单元矩阵，所述矩
技术领域：
[0003]本申请大体上涉及诸如椅子的身体支撑结构，并且更具体地涉及包括一个或多个格架构造的身体支撑结构。
背景技术：
[0004]身体支撑结构，包括例如办公椅、车辆和飞机座椅、沙发、床和其他家具，通常配置有具有硬质接触点的内部或外部支撑框架。例如，座椅和靠背可以由有弹性的膜或壳结构制成，它们通常由围绕所述膜或壳结构的刚性的外围框架支撑。所述框架具有硬接触点，防止靠背或座椅在其周边弯曲，并且还可以防止围绕靠背或座椅的纵向轴线的扭曲或扭转运动。在其他椅子中，靠背或座椅可以配置有刚性的中央脊柱，允许围绕纵向轴线进行一定的扭转，但是通过所述脊柱与身体支撑构件的连接来提供硬质的接触点。在又一种类型的椅子中，靠背或座椅可以配置有刚性外壳，其支撑垫子或其他有弹性的身体支撑构件。
[0005]在许多这些传统的座椅结构中，框架或外壳的刚性限制了身体支撑结构当使用者在座椅结构内移动时进行弯曲和支撑使用者身体的能力。此外，座椅结构边缘具有硬质接触点或者缺乏柔韧性，加上框架、脊柱和/或刚性外壳施加的限制，限制了座椅结构的舒适性和人体工学响应能力。
[0006]此外，传统的椅子通常包括多个组件和部件，其包括例如一个或多个靠背、座椅、倾斜控制装置、扶手、气压柱/弹簧等等，它们之中的每一个都必须单独组装，然后集合装配成最终的产品结构。通常，子组件是在较远地点或者由外部供应商制造的，这需要额外的航运、库存和运输成本，而相对较重的金属部件还可能会加大这些成本。例如，传统的倾斜控制装置可能包含几十个零件，其中包括多种必须冲压或铸造，然后使用多种机械紧固件或焊接进行组装的金属零件。所述制造和组装过程可能涉及复杂且昂贵的工具，它们难以调整和适应于其他组件。
发明内容：
[0007]本发明由以下权利要求限定，且本节中的任何内容均不应被视为对这些权利要求的限制。
[0008]一方面，身体支撑结构的一个实施方式包括多个间隔开的支撑构件，其限定了相对的第一和第二表面，其中相邻的支撑构件限定了相邻支撑构件的侧面之间的开口。多个间隔开的基座构件，其限定了相对的第一和第二表面，其中基座构件的第一表面朝向支撑构件的第二表面并且与支撑构件的第二表面间隔开，使得多个支撑构件和多个基座构件限定其间的空间。每个基座构件位于由至少两个相邻支撑构件限定的开口中的至少部分的下方，并且相邻的基座构件限定相邻基座构件的侧面之间的开口。多个连接器穿过该空间延伸并将每个基座构件与至少两个相邻的支撑构件连接。每个连接器限定了相对于相应的支撑构件的第二表面的第一锐角和相对于基座构件的第一表面的第二锐角。
[0009]在又一方面，身体支撑结构的一个实施方式包括方面阵列，其具有布置成多行和多列的多个间隔开的支撑构件。每一行具有相同数量(n1)的支撑构件，每一列具有相同数量(n2)的支撑构件。至少一个行具有第一宽度，至少另一个行具有第二宽度，其中第一和第二宽度不同。至少一个列具有第一长度，至少另一个列具有第二长度，其中第一和第二长度不同。周边阵列限定了围绕方面阵列的闭合环。周边阵列包括连接到方面阵列的相对的最外端行的第一和第二行间隔开的支撑构件、以及连接到方面阵列的相对的最外端列的第一和第二列。周边阵列的第一和第二行以及第一和第二列是相连的，并且其中周边阵列的第一和第二行包括n1个支撑构件，其中周边阵列的第一和第二列包括n2个支撑构件。方面阵列和周边阵列中的支撑构件是相连的。
[0010]在又一方面，身体支撑结构的一个实施方式包括方面阵列，其具有布置成多行和多列的多个间隔开的支撑构件，其中每一行具有nl个支撑构件，同时其中每一列有n2个支撑构件。方面阵列的最外围具有n3个支撑构件，其中n3＝2*n1+(2*(n2-2))。至少一个行具有第一宽度，至少另一个行具有第二宽度，其中第一和第二宽度不同。至少一个列具有第一长度，至少另一个列具有第二长度，其中第一和第二长度不同。周边阵列限定了一个围绕并连接方面阵列的闭合环。周边阵列包括连接到方面阵列的相对的最外端行的第一和第二行间隔开的支撑构件、以及连接到方面阵列的相对的最外端列的第一和第二列。周边阵列的第一行和第二行以及第一列和第二列具有n4个支撑构件，其中n4＝(2*n2)+(2*n1)。方面阵列和周边阵列中的支撑构件是相连的。
[0011]在又一方面，身体支
具体实施方式：
[0070]应当理解，本文使用的术语“多个”指的是两个或更多个。如图1所示，本文使用的术语“纵向”指的是，或者涉及，长度或纵向的方向2，例如靠背8的从顶部到底部或者座位6的从前到后的方向，反之亦可(从底到顶、以及从后到前)。本文使用的术语“横向”指的是位于靠背或座位的从一侧到另一侧的方向4上、或者指向该方向、或者沿该方向延伸。术语“耦合”指的是例如通过中间构件的直接或间接地连接或接合，并且不要求接合是固定的或永久的，尽管它也可以是固定的或永久的。本文使用的术语“第一”、“第二”等等并非指分配给这类指定术语的特定组件或特征，而是指依照所提及的数字顺序的这类组件和特征，这意味着被指定为“第一”的组件或特征也可以处于“第二”个这样的组件或特征之后，这取决于它被引用的顺序。还应该理解的是，“第一”和“第二”的指定并不一定指这样指定的两个组件、特征或数值不同，这意味着例如第一方向可以与第二方向相同，分别单纯地应用于不同的组件或功能。术语“上”、“下”、“背面”、“正面”、“前”、“后”、“垂直”、“水平”及其变体或派生词指的是如图1和2所示的示例性的身体支撑结构的方向。短语“身体支撑结构”指的是支撑身体的结构，包括但不限于办公家具、家用家具、户外家具和车辆座椅，包括汽车、航空、舰船和旅客列车的座椅，并且可以包括但不限于床、椅子、沙发、凳子、以及其他家具组件或其他类型的座椅结构。方向X、Y和Z被定义成如图1所示：Z方向垂直于座位和靠背，X方向与座位和靠背的横向4重合，Y方向与座位和靠背的纵向2重合。
[0071]格架构造：
[0072]术语“格架”指的是具有由节点16组成的矩阵和在节点16之间延伸并连接节点16的支柱/梁/腿18的三维结构(参见图30)，节点和支柱被布置为提供高强度和低重量的机械性能，其提供了显著的减重，同时保持必要的整体结构完整性。格架构造提供了出色的通风和空气流通性能。身体支撑结构32的各种部件可以包括格架区域、以及可以保持实心或非格状的其他区域，如下文进一步所述。
[0073]格架的核心单位12，或者说单元，例如图19所示，可以不断重复而限定出整体的格架构造。一些示例性的单元结构是立方体、星形、八角形、六角形、菱形和四面体。所述单元结构可以单独改变或调整、以及一体化或混合，以实现格架构造所需的响应、形状和整体性能。一些单元结构可能具有更高的刚度重量比，而另一些可能提供其他特性，例如吸收或抑制能量的能力。单元的大小和密度指的是单个单元的大小以及在一个空间内重复多少个单元格。单元的大小是节点和梁/腿的尺寸(例如，厚度和长度)的函数。格架构造的材料和密度、以及单元和结构的取向，可能对格架的性质产生影响。格架的内在结构特性取决于单位单元的构型，其包括腿的尺寸和形状、单元的整体尺寸和单元的密度。在优选实施方式中，格架构造服从于结构的形状，这意味着单元的朝向可以被改变以适应预期的特性。例如，压缩格架构造在座位区域中被定向用来提供在垂直方向上的可压缩性，但在靠背方向上被定向用来提供在水平方向上的可压缩性，使得载荷在座位和靠背的Z方向上被吸收。这样，格架构造的朝向符合座位/靠背的形状，并随着格架构造填充任意几何形状而变化。格架因此而与负载/应力方向对齐，这提高了该结构的整体结构性能。
[0074]格架固有的复杂性质使其非常适合增材制造，其可以例如通过3D打印来实现。一些示例性的3D打印技术包括熔融沉积建模(FDM)、立体光刻(SLA)、数字光处理(DLP)、选择性激光烧结(SLS)、选择性激光熔化(SLM)、电子束熔化(EMB)、层压物体制造(LOM)、粘合剂喷射(BJ)、数字光合成(DLS)、多喷射融合(MJF)、数字光合成(DLS)、多喷射融合(MJF)和材料喷射/蜡铸。
[0075]如图30所示，例如，压缩格架构造可以包含三个相交和正交的矩形16、18、20，它们在第一个矩形18的四个角处定义节点22，在其他两个矩形16、20的交叉处定义一对节点26，还具有在每个角节点22和节点对26之间延伸的一对梁24。如图20所示，具有面的核心单元还包括沿其他矩形16之一的两个角布置的一对节点28，梁30在角节点22、28之间延伸。
[0076]身体支撑结构
[0077]参考附图，图1-17和29显示了一种身体支撑结构32的一个实施方式，其被配置为一种具有基座34、座位6和靠背8的椅子。基座34包括具有与地板40接合的底部平台38的底座36、以及从平台38向上延伸的立柱42。平台38具有大致水平的方向，且具有从中心线顶点46向后逐渐变细的前边缘44。在一个实施方式中，前边缘限定了身体支撑结构的最前部的边界或表面，而在另一个实施方式中，座椅6的前边缘48限定了身体支撑结构的最前部边界。立柱42包括从前边缘44向后和向上延伸的下部50和从下部50向前和向上延伸的上部52。下部具有与前边缘相邻的第一宽度(W1)以及与连接有上部的接合部54相邻的第二宽度(W2)，第二宽度(W2)小于第一宽度(W1)。下部和上部都具有从前中心线YZ所在的平面101向后逐渐变细的前表面，这样使得上部和下部具有大致三角形的横截面形状。下部50的前表面和前边缘44的逐渐变细为使用者的脚和腿提供了更多的接触。同时，具有突出的中心线顶点58的立柱横截面形状对于围绕水平、横向延伸的X轴的弯曲提供了更多的阻力。从侧视图看，立柱和基座限定了一个大致的L形，这在座位6下方形成了一个开放空间。
[0078]座位支架60沿着立柱42的上部52的顶端68连接到基座。座位支撑件包括一对间隔开的梁62，在它们之间限定了开口148、以及一对U形或V形连接器的64，它们将每个梁的前部66与上部52连接起来。连接器64可以向外张开并限定出第一弯曲区域210或柔性接头，从而允许刚性且抗弯曲的梁62相对于基座34(尤其是立柱42)围绕着水平的、横向延伸的X轴进行枢转。座位支架的梁62从连接器64和弯曲区域210向后形成悬臂。
[0079]靠背框架70沿着梁62的后部72连接到座位支架并从座位支架60向上延伸，靠背框架70具有一对横向隔开的立柱74，在它们之间限定出开口150，还具有连接立柱74上端的上横向构件76。立柱74通过弯曲的过渡区域78连接到梁的后部72，该过渡区域78限定了第二弯曲区域212或柔性接头，以允许靠背框架70相对于座位支架60进行枢转。如图2、4、8和10所示，立柱的上部80和横向构件76具有更大的宽度和厚度，使得这些部分比立柱的下部82更硬。上部和下部之间的界面限定了具有深度(D1)的凹部84，该凹部84填充有与立柱74的前部表面齐平布置的压缩层，如下文进一步所述。
[0080]参考图1-4、8、9、16、17和36，支柱86被设置或延伸到基座34和座位支架60和/或靠背框架70之一之间，且包括所述过渡区域78。支柱包括下部88和上部90。如图3所示，支柱的下端92或其下部在立柱的上部和下部之间的接合部54处连接到立柱上，支柱86以角度α倾斜，该角度通常是与下部50相对于平台38的方向相同的方向，或由地板限定的水平面，使得由支柱86施加的轴向载荷有效地传递到下部50，然后传递到平台38。支柱或其上部连接到座位支架60，特别是连接到过渡区域78前面的间隔开的梁62。支柱通常是一体化的并且沿着身体支撑结构的中心线延伸，尽管应当理解的是，它也可以被配置为分别连接到梁上的两个或更多个横向间隔的支柱。支柱86跨越梁62之间的距离，从而为梁提供横向的稳定性，同时还支撑梁62的后部区域，该后部区域与由连接器64限定的弯曲区域210纵向地向后隔开。支柱的上部和下部88、90是间隔开的，其中上部和下部中的一个具有延伸到开设在上部和下部中的另一个中的通道或轨道98中的柱体或引导构件96。彼此面对的上部和下部的相应端部可以配置有盖或其他支承表面104、106。
[0081]使用接口构件144跨过在限定在座位支架的梁62和靠背框架的立柱74之间的开口148、150而被固定，以限定座位6和靠背8的就座表面。
[0082]结构性格架构造
[0083]基座34、支柱86、座位支架60和靠背框架70中的每一个可以完全或至少部分地由结构性格架构造108形成。结构性格架构造是相对坚硬的抗弯曲结构，而压缩格架构造是一种非抗弯结构，具有柔顺性，虽然不硬，但在压缩时能很好地吸收能量。结构性格架构造具有第一刚度，它是响应于施加的力而沿着自由度(平移或弯曲)测得的位移。刚度由格架构型和材料，例如组件或其横截面的总惯性矩、以及与材料相关的杨氏弹性模量决定或限定。当格架构造有负载时，无论是在压缩还是弯曲时，结构性格架构造可能会经受一些弹性变形，但在预设的弯曲区域之外都保持着相对的刚性，这些弯曲区域是有目的地被设计用来允许弯曲和伸展的。结构性格架构造也是符合要求的，这指的是单元和格架的构型和朝向遵循或符合组件的任意外部几何形状，并经过优化以便与施加到结构上的应力和载荷对准。
[0084]如图1-6所示，限定了平台的结构性格架构造108以及下部和上部立柱50、52的一些部分在横向方向2上遵循横向梯度，其中格架构造非常开放，沿着立柱和平台的中心线平面101在节点之间具有较大的空间；而更封闭的构型，沿着平台的侧边缘103和后边缘105，以及沿着立柱42的侧边缘107，在节点之间具有较小的空间，其单元的尺寸沿着梯度逐渐减小。实心(非格架)部分也可以和格架部分互连，实心(非格架)部分的位置提供额外的强度，或者被定位成使得各种组件可以分别制造的，例如通过3D打印，然后进行组装和连接。实心(非格架)部分可以包含连接几何结构，并且可以配置有被实心外壁包围的内部格架构造。
[0085]在一个实施方式中，如图1-5、8-10和13-15所示，非格架构造64、100、102位于结构性格架构造的各部分之间，使得结构性格架构造是不连续的，例如非格架构造100设置在立柱的上部和下部50、52的结构性格架构造的各部分之间，尽管该部件是单个同质的、一体形成的单元。具体地，底部平台38和立柱的下部和上部50、52的一些部分由结构性格架构造制成，而非格架构造100限定了立柱的上部和下部之间、还有立柱和支柱的下端以及支承表面104、106、引导件96和轨道98之间的过渡区域。同样地，连接器64可以由非格架构造制成，而支柱的上端和座位支撑梁之间、以及梁62的各部分的接头或过渡部分102亦然。非格架构造比结构性格架构造更坚固，并且非常适合部件之间的各种接头接口可能遇到的因弯曲所致的高载荷和应力。非格架构造可以包括实心的或管状的结构，其包括例如一个或多个具有环绕的外周壁的中心开口。在一个实施方式中，结构性格架构造和非格架构造具有相同的最外部轮廓，其最外部表面齐平。结构性格架构造和非格架构造可以由相同的材料制成并且用作单一的、一体的同质部件，例如通过增材制造，包括如下文进一步解释的3-D打印方式来制造。在一个实施方式中，结构性格架构造由聚乙烯或其他相对较硬的材料例如金属制成。其他材料包括热塑性弹性体，例如TPE和TPU。在一个实施方式中，结构性格架构造由30％GF尼龙制成，杨氏模量为700ksi或更高。结构性格架构造和/或非格架构造提供独立的柔顺性，或被配置用于提供特定的弯曲区域/柔顺性接头以允许部件之间的移动，例如座位和底座之间、或者靠背和座位之间的移动，同时在其他区域和范围内保持刚性和硬度。结构性格架构造可以包括核心单元和具有沿着其最外表面形成的面的核心单元，如图30和31所示，核心单元的取向被布置成使得结构性格架构造是刚性的并且定向为承载施加到其上的载荷，例如具有类似于注塑成型部件的性质。
[0086]压缩格架构造
[0087]参考图1-12和16，座位6和靠背8还包括第一压缩构件110，第一压缩构件110具有：一对横向间隔开的梁114，其覆盖座位支撑梁62并由座位支撑梁62支撑；一对横向间隔开的立柱116，其横向延伸到梁114并且沿着后背框架立柱74的前部表面向上延伸；以及前横梁118，其在靠近座位前部的横梁114的前端之间横向延伸。这样，压缩构件具有下部的U形部分，一对立柱从下部向上延伸并限定出大致的叉车车架形状，其具有由立柱116限定的尖齿。立柱116填满由后背框架立柱形成的凹部84并提供与后面框架70的上部80齐平的表面。
[0088]参考图1-4、16-19和36，第二压缩构件120设置在支柱的上部和下部88、90之间，并且具有和支承表面104、106邻接的上下表面122、124。第二压缩构件层具有中央通孔126，引导件96穿过该通孔设置。、
[0089]第一压缩层和第二压缩层由压缩格架构造112制成，压缩格架构造112由如上所述的结构性格架构造和/或实心构造支撑(或位于它们之间)。压缩层具有小于第一刚度的第二刚度，这意味着压缩层响应于在至少一个方向上施加到相同尺寸的材料样品上的相同的力，将会在至少一个方向上经受或承受更大程度的位移或偏转。在一些实施方式中，第一刚度比第二刚度大许多倍。在一些实施方式中，第二刚度是第一刚度的50％或更少。例如，所述刚度是可变的，例如所述格架构造的可压缩性可以更高，其方法是通过改变格架构造的取向使得菱形单元结构(图30)的长边垂直于负载FN，该负载垂直于表面。换言之，刚度是载荷方向和格架方向、格架构造尺寸(例如梁的直径)、体素密度(节点密度)以及与构成格架构造的材料相关的杨氏弹性模量的函数。一些示例性的材料是热塑性聚氨酯(TPU)，并且可以具有200ksi或更小的杨氏模量，而且在一个实施方式中为100ksi或更小，同时具有压缩特性与一些泡沫类似的压缩格架构造。压缩格架构造提供分布式的顺应性。压缩格架构造是可以响应于施加到其上的法向力FN而被压缩的，所述法向力是例如由支柱的上支承面104和下支承面106施加的，或者由坐在如图4、8和16所示的座位上的使用者施加的。如图1-12和16所示，压缩格架构造，例如梁，包括具有第一部分126和第二部分128的单元矩阵，第一部分126具有一层或多层单位单元，第二部分128具有多层单位单元，其中第二部分具有比第一部分更多的单位单元层，并且包括位于第一和第二部分之间的过渡区130。例如，梁的前部和横梁件具有很多的层数，从而响应于施加到其上的法向载荷提供更大程度的压缩位移。
[0090]参考图1-4、16-19和36，第二压缩构件120用作弹簧，当使用者坐在椅子上和斜靠在椅子上时，该弹簧被压缩，其由结构性格架构造和/或实心部件构成的上、下支柱部分88、90当导轨96在轨道98内移动时会压缩轴承表面之间的弹簧。第二压缩构件提供偏置力以抵抗座位的倾斜，并将支柱的上部和下部向远离彼此的方向偏置，以在无载荷时将座位返回到标准位置。特别地，由中间压缩格架构造限定的第二压缩构件连接到支柱的相对刚性的上部和下部88、90的第一和第二端部，第一和第二端部可在标准位置和压缩位置之间移动。中间压缩格架构造在对应于标准和压缩位置的标准构型和压缩构型之间是可压缩的，其中中间压缩格架构造在处于压缩构型时向第一和第二端部施加偏置力。当第二压缩构件达到最大压缩程度并在支承表面104、106之间触底时，支柱还将提供最大的倚靠/后仰的倾斜位置。
[0091]这样，包括第二压缩构件129的支柱86就具有了集成的运动学特性，该运动学特性被定义为影响或控制身体或身体系统的运动的特征，包括例如但不限于将两个或多个主体朝彼此靠近或远离的方向进行偏置、限制两个或多个主体之间的移动、和/或将两个主体锁定在一个或多个相对位置。应当理解，集成的运动学特性可以包括下面讨论的结构性格架构造、实心构造、压缩格架构造和/或蒙皮格架构造中的一种或两种，或者由它们中的一种或多种组成。
[0092]格架构造可以包括各种集成的运动学特性，例如用作偏置构件的第二压缩构件120。或者，参考图33和34，集成运动学特性可以包括运动限制器，例如倾斜限制器，其具有压缩构件134(格架构造)；当相邻的格架构造136、138邻接(图34)时，或当可延伸的格架构造(与压缩格架构造相同，但响应于拉伸力而膨胀)达到最大延伸度时，所述运动限制器触底。这种集成的运动学特性可以是任何格架构造，包括本文定义的结构性和压缩格架构造。
[0093]所述压缩格架构造可以包括核心单位以及具有沿着如图30及31所示的其最外侧表面的面的核心单位。
[0094]蒙皮格架构造
[0095]参考图1-7、20-29和37-49，用户界面构件144、344，或者称为蒙皮构件，被连接到压缩构件110的上部和前部表面、以及背框的上部80的前部表面。应当理解，在替代实施方式中，覆盖物可以位于在用户界面层上，例如装饰织物，并且可以包括设置在覆盖物和用户界面构件之间的泡沫层。蒙皮构件144、344跨越梁之间和立柱之间的开口148、150并形成座位构件201和靠背构件203，在它们之间具有凹形过渡区域205，其限定了就座表面。如图37所示，蒙皮构件344可以耦合到非格架的框架，例如座位框架360或靠背框架362，它们中的任一者可以包括横向隔开的相对侧构件364(靠背上的立柱366)和纵向隔开的前部和后部构件(靠背上的顶部和底部构件)，且侧面/直立、前部/底部和后部/顶部构件构成一个环形。蒙皮构件344可以备选地仅固定到侧面(直立)构件、仅固定到前部(底部)和后部(顶部)构件、以及侧面/直立、前部/底部和后部/顶部构件，或这些构件的任意组合。在所示实施方式中，单独的座位和靠背蒙皮构件分别附接到座位和靠背框架。蒙皮构件144、344由蒙皮格架构造146制成，该蒙皮格架构造146响应于施加到其上的法向载荷FN而抵抗剪切变形。因此，蒙皮格架构造可以吸收使用者的重量并将其通过开口148、150传输到间隔开的梁构件62、114、364和/或间隔开的立柱74、116、366。同时，蒙皮格架构造在垂直于在Z方向上施加的第二法向力的横向X和纵向Y方向上是可扩张的，这样蒙皮格架构造可以在传输由用户施加到梁和立柱上的载荷的同时发生偏转。覆盖横向隔开的梁之间的开口148和横向隔开的立柱之间的开口150的至少一部分蒙皮格架构造没有被任何其他结构支撑。
[0096]参考图20-29和37-49，蒙皮格架构造包括与多个连接器156连接的第一和第二层152、154。在一个实施方式中，蒙皮格架构造包括面向使用者的身体的多个间隔开的支撑构件158、以及背向使用者的多个间隔开的基座构件160，且所述多个连接器156或腿连接支撑构件与基座构件。第一层152包括多个支撑构件158，其限定了朝向和背离用户身体的相对的第一和第二表面162、164。相邻支撑构件在相邻支撑构件的侧面之间限定了开口166。
[0097]第二层154包括多个间隔开的基座构件160，其限定了朝向和背向用户身体的相对的第一和第二表面168、170。基座构件的第一表面168朝向支撑构件的第二表面164并且与该第二表面164间隔开，使得多个支撑构件和多个基座部分在它们之间限定出空间174。每个基座构件160位于由至少两个(优选3或4个)相邻的支撑构件158限定的开口166中的至少部分的下方，并且还位于相邻的支撑构件158中的一部分的下方。相邻的基座构件在相邻基座构件的侧面之间限定开口176。一部分开口176位于一部分开口166下方，在基座构件的侧面和支撑构件的侧面之间提供了穿过整个蒙皮格架构造延伸的贯穿开口181。多个连接器156穿过该空间并将每个基座构件160延伸并与至少两个相邻的支撑构件158连接，例如在每个支撑构件和基座构件的相应角部连接。支撑构件和基座构件在X和Y方向上都相互偏移1/2个单位。在一个实施方式中，每个连接器156限定了相对于相应支撑构件的第二表面的第一锐角Θ1和相对于基座部分的第一表面的第二锐角Θ2，在一个实施方式中Θ1和Θ2相等。连接器沿着远离角部并朝向它们所附接的相应支撑构件和基座构件的中心线的方向张开角度，与支撑构件和/或基座构件的侧面边缘形成角度β(例如，45或135度)。通过将连接器定向到朝向中心线的角度，支撑构件之间的空间或开口166的宽度、以及基座构件之间的空间或开口176的宽度可以达到最小，这样就在允许碎屑通过开口166、176的同时提供了尽可能连续的表面168。例如，开口166和176的宽度可以等于或大于0.5mm。此外，连接器156在张开角度时比垂直于基座延伸的连接器更长，并且以特定的间隔支撑构件。较长的连接器156与其角度相结合，可以提供更高的连接器柔韧性，并使得蒙皮构件144、344产生柔韧性/可扩展性。具有张开角度的连接器的蒙皮构件可以通过增材制造技术形成。相反，当连接器156基本上沿法向相对于(例如，垂直于)基座和支撑构件延伸时，如图39所示，蒙皮构件344可以更容易地通过常规模制技术，例如注模进行制造。
[0098]蒙皮格架构造146提供了分布式的顺应性。连接器156是弹性的并且可以弹性变形以允许连接的支撑构件158和基座构件160之间的相对运动。例如，蒙皮格架构造可以响应于平移力(由施加法向力产生的)在表面(例如平面)内压缩和膨胀，使得座椅结构在阵列平面内表现出柔韧性；但应理解，该表面可以例如在两个方向上弯曲为马鞍形，或在一个方向上弯曲为弓形，使得平移力在任何特定位置都与表面相切。特别地，连接器156弹性变形以提供相对的膨胀/压缩。压缩或膨胀可以在纵向和/或横向，或者其他方向上同时发生，这取决于包括连接器的阵列的布置方式。连接器的变形可以通过连接器的几何形状和/或材料中的一方面或两方面来实现。
[0099]蒙皮格架构造146也可以是柔性的，或者响应于弯曲力和扭转力而经受弯曲和/或扭转/扭曲变形。弯曲和扭曲可以围绕各个纵向和/或横向的轴线(位于弯曲表面内或与其相切)或围绕其他切向轴线同时发生，这取决于包括连接器的阵列的布置方式。相比之下，蒙皮格架构造相对较硬，并且响应于例如沿法向或垂直于弯曲表面施加的剪切力FN而抵抗变形。蒙皮格架构造146可以由比压缩格架构造更硬的材料制成，例如由聚丙烯或刚性TPU制成，在一个实施方式中具有200-300ksi的杨氏模量，或者其模量大于压缩格架构造的模量而小于结构性格架构造的模量。
[0100]用语“弹性的”或“可弹性变形的”及其变体或派生词是指主体例如连接器抵抗扭曲影响或应力、以及在应力消除时恢复其原始尺寸和形状的能力。这样，连接器156优选地不经受任何塑性(例如，永久的)变形。支撑构件和基座构件也可能经受一些弹性变形，尽管主要的变形或偏转，无论是平移还是枢转/弯曲/扭转，都是通过连接器156的变形来实现的。
[0101]支撑构件158的外表面162是齐平的，虽然蒙皮格架构造的整个表面可能限定出弯曲的、非平面的外表面。这样，尽管在支撑构件之间形成开口166，外部(朝向身体的)表面162也会向使用者呈现出视觉和触觉上的光滑表面。如图所示，蒙皮格架构造的外表面具有凸形的前沉降部分180、凸出的靠背上边缘部分182、凹陷的过渡部分184以及凹陷的座位和靠背构件部分。
[0102]参考图26A-29和39，连接器156为细长形状，显示为直线形的腿，其连接支撑构件的内部部分例如第二表面和基座构件的内部部分例如第一表面。例如，每个基座构件160可以位于相邻支撑构件158的四个角部下方，每个基座构件的角部连接到相邻支撑构件的角部。在本实施方式中，四个相邻的支撑构件限定了开口166，所述开口166被限定在它们的侧面之间，具有十字或X形的形状，并覆盖连接到其上的基座构件160。在一个实施方式中，至少一些支撑构件和/或基座构件具有四边形形状；并且在一个实施方式中，所有的支撑构件和基座构件都具有四边形形状。在一个实施方式中，至少一些