專利名稱：聲音和振動傳遞墊以及系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于就座、倚靠或躺靠的墊子、座椅或類似身體的支承裝置。更具體地說，本發明涉及一種能夠將由聲源產生的放大的聲音和振動傳遞到使用者身體的墊子、座椅或類似裝置。
背景技術：
當觀看和收聽電視、電影、玩視頻游戲或聽音樂時也暴露于聲音和振動下。當人從事這些活動時，有非常小的聲能直接沖擊它們的身體或傳遞到它們的體內并因此存在很小的觸覺刺激。當參與者接收更多的觸覺刺激時，他們有可能更注意他們的身體以及引發聲音和振動的刺激源。因此，在觀看電視和/或聽音樂或音帶以及玩視頻游戲的過程中，另一感覺形態(觸覺)會在參與者身上得到刺激，由此加強所述感受。當觸覺提示提供額外的信息時采用本發明進一步加強了視覺游戲效果。這樣在振動刺激可以引發非常快的反射弧時向使用者提供更快的響應時間。
電影院通常采用高音量聲源部分地形成這一效果。所述聲音時常會超過85分貝的安全聲級(OSHA 3074)。電影觀眾的聽力因此會受到不利的影響。然而，人們常常享受電影院的經歷，一部分原因是更高音量的聲音通過聲音和振動形成更真實和動感的感覺，從而提高警惕性和注意力。更高等級的警惕性和注意力使電影觀眾更加投入電影中并且當電影觀眾離開影院時，他或她經常覺察到激勵和意識狀態的提高。
然而，不是所有人都喜歡經歷同樣音量級的聲音。一些人喜歡低音量，而其它人喜歡更高的音量。當多個人觀看和收聽電視或電影或聽音樂時，對于在共享環境中音量應該為多大聲經常有不同意見。因此，本領域中需要提供一種在不需要提高或降低聲音的可聽音量級的情況下使人能夠享受聲音的方法和裝置。
發明內容
本發明涉及一種能夠將由聲源產生的放大聲音和振動傳遞到使用者身體的墊子、座椅組件或其它類似的家具部件。在一種實施方式中，主題發明包括具有靠墊和座墊的座椅。每個墊子包括覆蓋層、周圍泡沫、以及揚聲器模塊。揚聲器模塊布置在墊子內并且由覆蓋層和周圍泡沫包圍。
在一種實施方式中，覆蓋層包括上層和下層。這兩層被設計成可高度壓縮以符合使用者的頭和背達到舒適的目的并且使聲音和振動能以最小的衰減和阻礙經過。上覆蓋層由高孔隙材料制成，聲音和振動可以很容易地穿過該材料。下覆蓋層位于上層正下方并由同樣具有有限聲音和振動過濾性能的纖維制成。
在一種實施方式中，揚聲器模塊包括多個層以繞揚聲器形成腔(共振腔)并提供對揚聲器的定向和支承。共振腔空間在揚聲器與共振層之間填充空氣。
在一種實施方式中，揚聲器與放大器相連。本發明的放大器可以接收來自聲源例如VCR、DVD、CD或MP3播放器、或者具有音頻輸出能力的其它電子裝置的音頻輸出。放大器的音頻輸出可以被傳送到代替墊子或在墊子之外的使用者的電視或立體聲接收器(與其它外部揚聲器相連)。該放大器包括對通過墊子(多個墊子)、座椅和空氣傳遞的聲音的音量進行調節的自動音量調節機構。
本發明形成不具有被認為是不安全的(OSHA 3074)音級的提高的激勵和意識狀態。正當聽到的音樂直接刺激聽覺皮層時，直接由人的身體感受更為強烈的振動的音樂和聲音刺激更大的軀體感覺皮層，由此同時沖擊更多的腦初級感覺皮層。當看電視或電影或者玩電子游戲時同時刺激兩個區域并與初級視覺皮層結合可以通過提高相關皮層區域以及整個腦的神經興奮級來在腦中形成級聯效應。因此，通過因更大的觸覺刺激獲得的更多腦活動產生更高的警惕性、意識性、注意力和刺激。
為了便于理解所要保護的主題，在附圖中示出了本發明的實施方式。通過結合以下描述考慮附圖，將會很容易理解和認識到所要保護的主題、其構造和操作、以及許多優點。
圖1是包含本發明特征的座椅的透視圖。
圖2是圖1所示座椅的部分拆開的靠墊的側視圖。
圖3是沿圖2所示線A-A截取的靠墊的橫截面圖。
圖4是包括圖2所示靠墊的揚聲器模塊的多個不同層的示意圖。
圖5是圖2所示靠墊的揚聲器模塊的示意圖，表示將揚聲器和共振腔放置在靠墊的揚聲器模塊內。
圖6是圖1所示座椅的部分拆開的座墊的頂視圖。
圖7是沿圖6所示線A-A截取的座墊的橫截面圖。
圖8是包括圖6所示座墊的揚聲器模塊的多個不同層的示意圖。
圖9是圖6所示座墊的揚聲器模塊的示意圖，表示將向下方向的揚聲器和共振腔放置在座墊的揚聲器模塊內。
圖10是包括圖6所示座墊的座位模塊的多個不同層的示意圖。
圖11是適用于圖1-10的座椅的電子封裝件方框圖。
具體實施例方式
本發明涉及一種能夠將由聲源產生的放大聲音和振動傳遞到使用者身體的墊子、座椅組件或其它類似的身體支承結構。如圖1所示，在一種實施方式中，主題發明包括具有靠墊10、座墊12和框架13的座椅。每個墊子10，12包括覆蓋層16、周圍泡沫18、以及揚聲器模塊14。揚聲器模塊14布置在墊子10，12內并由覆蓋層16和周圍泡沫18包圍。揚聲器模塊14各自包括一對揚聲器28。在本發明的優選實施方式中，使用者的大腿會大致位于座墊12的兩個揚聲器28的上方，并且使用者的下脊骨和上脊骨與靠墊10的兩個揚聲器28對準。底部19形成墊子10，12的下層。在所示實施方式中，底部19是膠合板構件。在所示實施方式中，墊子10，12適于采用已知的固定裝置例如與底部19接合的螺紋緊固件等固定在座椅框架13上。在備選實施方式中，墊子10，12可以簡單地壓靠在底層支承件上。
本發明的實施方式適用于包括一個或多個致動開關30、音量控制開關(例如電位器)31、以及放大器40的電子封裝件。放大器40和/或音量控制開關31可以內置在墊子10，12內或可以在墊子外部并與其電連接。本領域普通技術人員將會認識到用于驅動墊子10，12的揚聲器28的多種不同的電子封裝件。例如，可以采用無線遙控控制放大器40的操作。在另一實例中，放大器40可用來激勵墊子10，12外面的附加揚聲器驅動揚聲器28并與墊子10，12內的開關30，31連通所需的多種電纜的布線方法處于本領域普通技術人員掌握的技術范圍內。
靠墊10圖2-5表示根據本發明的靠墊10的優選實施方式的構件。圖2是部分拆開的靠墊10的側視圖。圖3是沿線A-A截取的圖2所示靠墊的橫截面圖。圖4表示圖2所示靠墊10的揚聲器模塊14的多種構造材料。圖5是通過圖2所示靠墊10的揚聲器模塊14截取的示意性橫截面圖。
參照圖3，在靠墊10的示意性實施方式中，覆蓋層16包括兩層20，22。這兩層20，22被設計成具有高可壓縮性以適應使用者的頭部和背部達到舒適性的目的并且使聲音和振動能以最小的過濾損失和阻礙經過。上覆蓋層20由高滲透材料制成，聲音和振動可以很容易地穿過所述材料。上覆蓋層20優選由網狀聚氨酯過濾泡沫制成。下覆蓋層22位于最上層正下方并由也具有有限聲音和振動過濾性能的3/4盎司的纖維制成。相比之下，座墊12具有包括單層的覆蓋層16。
參照圖2和3，靠墊10的周圍泡沫18具有三個構件，包括位于揚聲器模塊14的任意一側的兩個側向構件24以及基本上位于揚聲器模塊14上方的一個頂部構件26。側向構件24厚度大約為4英寸，大約等于揚聲器模塊14的厚度。頂部構件26厚度為大約3-5/8英寸、最大高度14.5英寸并且最大寬度23英寸。其厚度小于揚聲器模塊14，使得使用者的上背部和肩部可以更舒適地位于更自然的后部位置。優選地，周圍泡沫18中的泡沫和其它材料基本上不必阻擋使用者向后傾斜，使得其在就座或斜倚的同時可以提供更大的舒適性，因為人的肩部和肩胛區域自然地位于比許多人的腰部區域更后的位置。優選地，在周圍泡沫18中采用的泡沫不像揚聲器模塊14的構件那樣傳導聲音。周圍泡沫18的一種優選材料是密度大約為0.9-1.1lbs/ft3以及25％的壓痕力偏移大約為12-18的聚氨酯泡沫材料，采用ASTM D-3574-86測試方法測量所有屬性。用于本發明的合適的聚氨酯泡沫的示例是可以從Amcon/VAS，Minneapolis，MN得到的“1675”泡沫，盡管如此滿足這些特征的其它材料也適用于本發明。
在一種實施方式中，用于靠墊10的揚聲器模塊14包括支承和防護揚聲器28并使向使用者傳導的聲音和振動最大化的泡沫。另外，揚聲器模塊14的泡沫是比更軟的周圍泡沫18提供更多姿勢支承的更硬的防護泡沫。可以增加揚聲器模塊14和/或覆蓋層16的厚度，尤其是在靠近最下面的揚聲器的區域，以形成進一步的腰部支承。備選地，可以在該位置采用腰部支承枕。
圖4表示靠墊10的揚聲器模塊14的一種實施方式的逐層視圖。本發明的墊子的層可以具有適于舒適地支承使用者的任何厚度，并且聲音和振動可以穿過該厚度傳遞并由使用者感受。盡管所述層可以具有任何厚度，但優選地是使揚聲器與使用者身體之間的間隔最小以使傳遞到身體內的聲音和振動達到最大程度。層A，B，C，D，E和F有助于繞揚聲器形成腔并提供對揚聲器的定向和支承。揚聲器腔通過在覆蓋揚聲器的層上的孔形成向前的共振腔部分。共振腔在層A與層D水平面的揚聲器錐形振膜之間充有空氣。
參照圖2，4和5，層A和B還在使用者與層C的揚聲器和更硬泡沫之間提供緩沖，尤其是在層C后彎曲邊緣處，在此處層C插入大約1/2英寸以降低使用者感受硬邊緣的可能性。層B具有5英寸直徑的貫通厚度的圓孔，它們布置在共振腔的位置。層C是硬泡沫層，其具有2-1/2英寸直徑的貫通厚度的圓孔，它們布置在共振腔的位置。這些通孔有助于聲能的傳導并形成聲音和振動的共振空間。層D是具有通孔的更軟的泡沫，所述通孔在大致揚聲器紙盆的水平面處封裝揚聲器框架。層A不具有通孔，因為其不僅被設計成直接向使用者傳遞一些聲音和振動能，而且穿過層A傳播一些聲音和振動以更擴散地得到感受。層E是硬泡沫材料，揚聲器28的狹窄部分封裝在其中并且揚聲器腔的共振腔部分的后邊緣限定在其中。揚聲器封裝腔可以具有任何直徑。揚聲器封裝開口優選具有適于固定在墊子(多個墊子)和座椅中使用的揚聲器的直徑。層F由密度與層D類似的材料制成，并且揚聲器的后部固定在這里。層F還包括與層B，C，D和E上的揚聲器腔開口相對應的開口。層F上的開口優選一直穿過層F的厚度，但可行的備選實施方式是層F上的一些或全部開口不在層F的整個厚度上延伸而是形成一種井或空腔。優選地，層F的厚度大約等于定位在揚聲器腔中的揚聲器磁鐵的厚度。層F上容納揚聲器的開口優選具有比揚聲器磁鐵的直徑略小的直徑。在一種實施方式中，揚聲器28的磁鐵具有大約3英寸的直徑并且在層F上的相應揚聲器容納開口具有大約2.5英寸的直徑。在層F的后面或下面添加層G以在揚聲器磁鐵的后部附近提供緩沖效果并固定開關。開口位置和直徑的其它變化是本發明可以構想到的并且可以改變以獲得所需結果。
在一種實施方式中，所述層的厚度可以從1/4英寸變化到2英寸。優選地，層C和層E比層A，B，D和F更窄并且由更堅硬的材料制成以更有效地通過揚聲器模塊傳遞振動。還可以在層C和/或E的任意表面上放置或粘結聲反射薄膜以向身體傳導更多聲音和振動。在一種優選實施方式中，層A大約是1英寸厚，層B大約是3/4英寸厚，層C大約是3/8英寸厚，層D大約是3/4英寸厚，層E大約是3/8英寸厚，層F大約是1/2英寸厚并且層G大約是1/4英寸厚。
在一種實施方式中，層A由比層B，D和F更密的共振材料制成并作為傳播和傳遞從揚聲器發出的振動的共振層。這樣來自揚聲器模塊的振動通過整個墊子/座椅而不僅是一個點(揚聲器)源傳播。用于層A的一種優選材料是聚氨酯泡沫。在一種優選實施方式中，層A由具有大約2.75-2.95lbs/ft3的密度、25％下大約30-36的壓痕力偏移、大約10％的壓縮變形、大約10psi抗拉強度、大約1lbs/in的抗剪強度以及100％的延伸率的聚氨酯泡沫材料制成，采用ASTM D-3574-86測試方法測量所有屬性。用于本發明的合適的聚氨酯泡沫的示例是可以從Amcon/VAS，Minneapolis，MN得到的“9600”泡沫，盡管如此滿足這些特征的其它材料也適用于本發明。
在一種實施方式中，層B，D和F由密度范圍大約1.7-2.0lbs/ft3的柔韌性變化的聚氨酯泡沫制成。層B具有25％下大約27-35的壓痕力偏移，而層D的該值為大約30-38并且層F的該值為大約100-125，采用ASTM D-3574-86測試方法測量所有屬性。用于本發明層B的合適的聚氨酯泡沫的示例是可以從Amcon/VAS，Minneapolis，MN得到的“5250”泡沫，層D是“9525”泡沫并且層F是“8900”泡沫，盡管如此滿足這些特征的其它材料也適用于本發明。
在一種實施方式中，沿層布置電線和電纜以產生更小的彎曲和斷裂。還在這個水平面處實現開關連接。這樣限制了電線與揚聲器、配線與電纜之間的連接件的彎曲和可能的斷裂。本領域普通技術人員將會認識到有多種不同的電線成束和/或布線方法。
在一種實施方式中，層C，E和G由更硬或剛度更大的材料制成，該材料可以傳遞從揚聲器或者其它聲音或振動源發出的振動。用于層C，E和G的一種優選材料是聚氨酯泡沫。在優選實施方式中，層C，E和G由密度大約1.5lbs/ft3、25％下的抗壓強度大約11、50％的垂直方向大約20psi、壓縮變形大約16％、抗拉強度大約39psi、抗剪強度大約15lbs/in、孔度大約0.5微米、以及浮力大約60lbs/ft3的聚氨酯泡沫材料制成，采用ASTM D-3575測試方法測量所有屬性。用于本發明的合適的聚氨酯泡沫的示例是可以從Amcon/VAS，Minneapolis，MN得到的“Polyflex 15”泡沫，盡管如此滿足這些特征的其它材料也適用于本發明。
粘彈性聚氨酯泡沫也可以作為層A和/或層B的備選材料。粘彈性聚氨酯泡沫的特性除了可以產生更大的舒適性之外還可以傳導更多的聲音和振動。采用粘彈性聚氨酯泡沫或另外的傳導材料對來自揚聲器模塊整個表面的聲音和振動形成更均勻的感覺。然而，由于該材料在持續壓力下壓縮明顯，因此其提供的緩沖效果更小。
優選地，在本發明實施方式中采用的粘彈性聚氨酯泡沫具有大約3.5-4.5lbs/ft3的密度、25％下大約8-12的壓痕力偏移、大約10psi的抗拉強度、大約1.0lbs/線性英寸的抗剪強度并表現出100％的延伸率，采用ASTM D-3574-86測試方法測量所有屬性。用于本發明的合適的聚氨酯泡沫的示例是可以從Amcon/VAS，Minneapolis，MN得到的“SR38”泡沫，盡管如此滿足這些特征的其它材料也適用于本發明。
座墊12在一種實施方式中，如圖6-10所示，座墊12包括座位模塊29、揚聲器模塊14和周圍泡沫18。座位模塊29和揚聲器模塊14共用與靠墊10的層A類似的共同頂層。座位模塊29被構造成使得使用者的體重將會促使座位模塊29產生比揚聲器模塊14更大的壓縮。這樣提高了使用者的膝蓋并形成了向靠墊10的后向傾斜。
在一種實施方式中，用于座墊12的揚聲器模塊14大致17英寸寬、8英寸深和51/2英寸高。如圖8和9所示，座墊12的揚聲器模塊14包括層H，I，J，K，L和M。在底部通過層M并在頂部通過層J接界的空間限定了共振腔。共振腔空間在層M與處于層K水平面處的揚聲器紙盆之間充有空氣。
層M是不具有任何通孔的硬泡沫材料。層M被設計成傳導聲音和振動能。層L是在共振腔的位置具有直徑大約4英寸的通孔的硬泡沫材料。層L被設計成傳導聲音和振動能并且還在使用時向層M和膠合板層以及金屬框架傳遞聲能。層K是具有通孔的更軟的泡沫，所述通孔在大致揚聲器紙盆的水平面處封裝揚聲器框架。這些通孔有助于聲能的傳遞并形成聲音和振動的共振空間。
層J是硬泡沫材料，其中封裝揚聲器的窄部并限定揚聲器腔的共振腔部分的后邊緣。揚聲器封裝腔可以具有任何直徑。揚聲器封裝開口優選具有適于對在墊子(多個墊子)和座椅中采用的揚聲器進行固定的直徑。
層I由密度與層K類似的材料制成，并且揚聲器的后部固定在其上。層I還包括與層J，K和L上的揚聲器腔開口相對應的開口。層I上的開口優選一直延伸穿過層I的厚度，但可行的備選實施方式是層I上的一些或所有開口不會延伸穿過層I的整個厚度，而是形成一種井或空腔。優選地，層I的厚度大致等于揚聲器磁鐵的厚度以定位在揚聲器腔內。層I上容納揚聲器的開口優選具有略小于揚聲器磁鐵直徑的直徑。在一種實施方式中，例如揚聲器磁鐵具有大約3英寸的直徑，在層M上相應的揚聲器容納開口具有大約2.75英寸的直徑。
層H由比層I和K更密的材料制成并具有對從揚聲器或其它聲音或振動源進行傳播和傳遞的趨勢。這樣來自揚聲器模塊的振動變得更均勻。
通常，所述層的厚度從3/8英寸變化到3英寸。優選地，層J，L和M比層H，I和K更窄并由更堅硬材料制成以更有效地通過揚聲器模塊傳遞振動。還可以在層J，L和/或M的任意表面上放置或粘結聲音反射薄膜以傳導更多的聲音和振動。在一種優選實施方式中，層H大約為13/8英寸厚，層I大約為11/8英寸厚，層J大約為3/8英寸厚，層K大約為3/4英寸厚，層L大約為3/8英寸厚，并且層M大約為1/2英寸厚。
用于層H的一種優選材料是如上所述的“9600”聚氨酯泡沫。用于層I和K的一種優選材料是密度大約為1.8-2.0lbs/ft3并且25％下的壓痕力偏轉大約為50-60的聚氨酯泡沫材料，采用ASTM D-3574-86測試方法測量所有屬性。用于本發明的合適的聚氨酯泡沫的示例是可以從Amcon/VAS，Minneapolis，MN得到的“5350”泡沫，盡管如此滿足這些特征的其它材料也適用于本發明。用于層J，L和M的一種優選材料是如上所述標記為“Polyflex 15”的聚氨酯泡沫。
座位模塊29的組成層在圖10中示出并包括層H，N，O，P，Q。在一種實施方式中，座位模塊29大約17英寸寬，11英寸深和5.5英寸高。座位模塊29被構造成最大程度地實現舒適性和支承，同時向使用者傳遞聲音和振動能。聚氨酯泡沫被選定為提高從上表面(包括覆蓋層16)到硬泡沫層P正上方的層O的壓痕力偏轉以更大的舒適性靠近使用者身體并降低材料壓縮到底線值從而使使用者感受到層P的硬度的可能性。座位模塊29被構造成使得盡管使用者的體重得到舒適地支承，但與揚聲器模塊14相比存在更大的壓縮，使得使用者的膝蓋相對于他或她的臀部提高并且使用者處于后傾位置。該位置尤其在腰脊柱得到舒適支承時比筆直水平定位更舒適。
層P是揚聲器模塊14的層L的延伸部，使得電線和電纜連接可以布線在同一水平面以產生更小的彎曲和斷裂。還在該水平面上實現開關連接。同樣座位模塊29的層H延伸到成為揚聲器模塊14的層H。這些完整的泡沫層在粘結在它們的相鄰層時使揚聲器和座位模塊相連，形成交錯連接以將兩個模塊固定在一起，而不是在模塊之間存在凈間隔。這樣還限制了在電線與揚聲器、電線與電纜之間產生連接的彎曲以及潛在的斷裂。
通過在層P和Q上切割的孔支承開關。開關板位于層N與O之間并且是這兩層不被制成一體的原因。柱部分地伸入在層O上切割的相應孔內。層Q是可壓縮性選定為提高舒適性的軟泡沫。在另一實施方式中，尤其在不采用膠合板底部時，層Q可以是在揚聲器模塊14上連續的層M。
通常，所述層的厚度會從3/8英寸變化到3英寸。優選地，層P比層H，N和O更窄，并且由更堅硬的材料制成以更有效地通過揚聲器模塊傳遞振動。還在層P的任意表面上放置或粘結聲音反射薄膜以向身體傳導更多的聲音和振動。在一種優選實施方式中，層A大約為1.375英寸厚，層N大約為10.5英寸厚，層O大約為0.75英寸厚，層P大約為0.375英寸厚，并且層Q大約為0.5英寸厚。
用于層H的一種優選材料是在前所述的聚氨酯泡沫“9600”。用于N，O和Q的一種優選材料是密度大約為2.5-2.7lbs/ft3、25％下的壓痕力大約為59-71、壓縮變形大約為10％、抗拉強度大約為15psi、抗剪強度大約為1.5lbs/in、以及延伸率150％的聚氨酯泡沫材料，采用ASTM D-3574-86測試方法測量所有屬性。用于本發明的合適的聚氨酯泡沫的示例是可以從Amcon/VAS，Minneapolis，MN得到的“6600”泡沫，盡管如此滿足這些特征的其它材料也適用于本發明。用于層P的一種優選材料是如上所述標記為“Polyflex 15”的聚氨酯泡沫。
通過將揚聲器28定位在揚聲器模塊14的層J上并隨后連接層K，L和M而組裝座椅的下墊或座位部分12。揚聲器電纜與層J的上下表面相連并優選纏繞在一起以形成單一加強電纜。層I隨后定位在層J的頂部。座位模塊29的層Q隨后固定在層P(揚聲器模塊14的層L)的下面。座位模塊29的層O以及之后的N隨后相連。層H隨后加到兩個模塊14，29的頂部。粘合劑使所述層彼此相連，使周圍泡沫18與揚聲器和座位模塊14，29的兩側相連，并使覆蓋層16與層H的頂部和周圍泡沫18的相應側面相連。在一種實施方式中，揚聲器模塊14的層M、座位模塊29的層L以及周圍泡沫18的相應側面與3/8英寸的膠合板底部粘結在一起，用于將揚聲器模塊14、座位模塊29、周圍泡沫18以及覆蓋層固定在金屬框架上以形成座椅結構。揚聲器模塊14、座位模塊29和周圍泡沫18與膠合板底部一起優選都封裝在可拆除的外罩內。該外罩優選可清洗或可以得到清潔，并且如上所述由織物或在聲波從揚聲器傳遞到使用者身體時不會引起過度干涉的材料制成。在罩的橫向兩側布置開口，可以便于從其任意一側抽出墊的電纜。
座墊12的周圍泡沫18優選不像揚聲器模塊14的構件那樣傳遞聲音。用于周圍泡沫18的一種優選材料是密度大約為0.9-1.1lbs/ft3和25％下的壓痕力偏移大約為12-18的聚氨酯泡沫材料，采用ASTMD-3574-86測試方法測量所有屬性。用于本發明的合適的聚氨酯泡沫的示例是可以從Amcon/VAS，Minneapolis，MN得到的“1675”泡沫，盡管如此滿足這些特征的其它材料也適用于本發明。
框架如圖1所示，框架13是管狀金屬框架。在備選實施方式中，框架13可以由不同材料或材料的組合制成。剛性框架13進一步提高傳遞到使用者的振動量尤其是高頻聲音量。這樣有利于一定量的更高頻率的聲波通過揚聲器模塊、座位模塊或周圍泡沫的一種或多種材料濾出。本發明的放大器40優選具有用于使用者調節高頻成分以補償高頻衰減的高音調節或者具有固定的高音調節并由此不需要偏向更高頻的更加放大的調節。
在本發明的另一實施方式中，設置斜倚機構以調節靠墊10與座墊12之間的相對定向。另外，設置旋轉機構以使座椅的部分可以相對于地面作角旋轉。
靠墊和下墊或其部分可以定位在地板上或者靠在其它表面或家具上或者備選作為模塊結合成支承使用者的另一結構。當墊子定位在地板上或靠在其它表面上，可以減小振動，因為一些聲能可以由墊子壓靠的結構部分吸收。如果墊子放置在吸收性更好的物質例如被褥或地毯上，則會擴大所述效果。為了提高使用者經歷的振動，有效的是將墊子放置在使傳遞到使用者的聲音和總振動提高的結構上。因此所采用材料的密度越大，傳遞的聲音和振動的量越大，因為更小密度的材料吸收更多的聲能。
電路在本發明的示意性實施方式中，采用電子設備向揚聲器28和放大器40傳送信號。本領域的普通技術人員將會認識到可以采用多種不同的放大器和相關硬件提供對揚聲器28的控制功能。以下提供本發明優選實施方式的特征。
可以采用一個或多個開關30控制放大器40。還可以采用一個或多個手動調節的音量控制裝置。如圖11所示，在一種實施方式中，揚聲器28與從VCR、DVD、CD或MP3播放器或者具有音頻輸出能力的其它電子裝置接收音頻輸出的放大器40相連。放大器40的音頻輸出可以被傳送到代替墊子或墊子之外的使用者的電視或立體聲收音機(與其它外部揚聲器相連)。放大器40包括調節通過墊子(多個墊子)、座椅和空氣傳遞的聲音音量的自動音量調節機構。
在一種實施方式中，設置可變電阻網絡或電位器以控制揚聲器28產生的音量。電位器例如可以通過側板提供給使用者。備選地，可以采用另外的放大器放大一個或多個揚聲器28的信號以控制相應揚聲器28的音量。
在一種實施方式中，放大器40控制多個座椅產生的聲音。在這種情況下，放大器40可以包含對與其相連的每個座椅的獨立控制裝置。每個座椅的墊子10，12可以在音量，單元內的平衡方面得到獨立控制，因為座椅的每個墊子或部分都是獨立的通道、底部、高音、自動音量設定和輸入聲源。制造具有獨立控制裝置的放大器與采用獨立的放大器相比是具有更高成本效率和空間效率的方案，因為任何冗余的放大級和/或聲音監控電路都通過共用電源供電，通過共用控制機構控制并且通過共用外殼封裝。該放大器還可以用于獨立于墊子(多個墊子)和/或座椅(多個座椅)提供聲音信號以獨立于墊子(多個墊子)和/或座椅(多個座椅)控制那些揚聲器。
在一種實施方式中，壓力、光或熱感應致動開關30放置在墊子(多個墊子)上或座椅中。在本發明的一種實施方式中，開關30打開(聲源隨后不會傳遞聲音)直至壓力置于墊子(多個墊子)或座椅的一部分上由此關閉電路。開關可以在每個墊子或靠墊或者座椅的座位部分內插入每個聲源的電路內，使得僅有接收觸發信號的聲源會發出聲音。該方法起到用于整個墊子或座椅或者其部分的開/關機構的作用。這些使用方法在多個傳遞墊或座椅都與聲音或音樂源相連，但僅有一些墊或座椅在使用(由使用者接合)或部分使用時尤其有用。所述情形包括但不局限于存在多個使用者的電影院、汽車、辦公空間和家。還可以采用手動開關代替自動開關在墊子(多個墊子)或座椅上或中實現所述功能。
在一種實施方式中，壓力感應開關30放置在每個墊子或靠墊和座椅的座位部分上以獨立控制每個通道。觸發(關閉電路的)開關所需的壓力是567克并且開關壽命是200,000個周期。需要基本上更大的力以關閉電路的開關不太靈敏，尤其在靠墊(座椅的后部)上，因為它們將迫使使用者將它們自己笨拙地定位在墊子或座椅上以對開關施加足夠大的觸發壓力。太靈敏并且不具有足夠大彈簧力的開關在壓力解除時快速或可靠地打開電路。不應該采用在多于合理數量的周期內不能可靠執行的開關，因為它們必然需要修理或導致報廢。用于本發明的合適的開關的示例是可以從The Bergquist Company，Chanhassen，MN，得到的“C&K A系列一般用途的快動開關”，盡管如此滿足這些特征的其它裝置同樣適用于本發明。
在一種實施方式中，剛性平面結構例如板或薄膜放置在開關機構與使用者身體之間，使得來自使用者身體的壓力更容易觸發開關。直接在開關上方穿過泡沫層上的相應孔突出的柱(包括橡膠支腳)粘附在塑料盤(位于更靠近使用者身體的一層)上。在該實施方式中，柱的長大約為3/8英寸以及直徑為1/2英寸，同時盤的直徑大約為2英寸。可以采用不同尺寸的柱和板。在板(塑料盤)與開關之間的更大彈性的泡沫有助于開關在壓力解除時達到打開位置，因為開關與板之間的泡沫充當輔助彈簧。開關可以通過在層E和F上切割的孔支承。開關板位于層C和D之間，柱穿過在層D上切割的相應孔部分地突出。
除了優化傳遞到使用者身體但不是耳朵的聲音和振動之外，采用本發明的系統還要求使用者在看電視或電影或者玩電子游戲時能夠舒適地就座幾個小時。由于墊子(多個墊子)或座椅產生聲音和振動，因此使用者往往要在給定位置保持一段時間，該時間比在不產生聲音和振動的座位上從事這些活動的時間更長。這樣是因為使用者往往要找到產生他們喜愛的聲音和振動的位置。因此，由于使用者可能做出更小的身體調節以減輕由壓力或血流減小導致的不舒適，因此需要使墊子和座椅通過正確支承并緩沖使用者身體而提供最佳舒適性。這樣，座位和靠墊或座椅的部分的泡沫柔軟度、支承和彈性、以及形狀和輪廓對使用者的感受很關鍵。
揚聲器28可以是任何類型的常規立體聲揚聲器。備選地，可以采用其它聲音/振動發射裝置。在圖所示的實施方式中，可采用51/4英寸最外直徑的市場上可得到的立體聲揚聲器。通常可在本發明中采用在市場上可得到的任何揚聲器，并且優選可采用能夠傳遞大約20赫茲-20,000赫茲頻率范圍的揚聲器。在一種實施方式中，在靠墊或座椅后部增加兩個附加的揚聲器以傳遞來自提供環繞音的放大器的聲音。需要從提供環繞音的放大器引出獨立的電纜，所述放大器還可以包括調節這些揚聲器音量的裝置。備選地，可以在座椅的下墊或座位部分上包含具有環繞音連接件的附加揚聲器。
由于在揚聲器組件的前部施加壓力，因此采取防護措施以避免對揚聲器紙盆的損壞。為了防護揚聲器紙盆，在懸掛紙盆的橡膠材料與框架的外部前邊緣之間的框架上(5/16英寸厚-在內徑和外徑之間)粘附一圈更硬的材料(在一種實施方式中是1/4英寸高的硬泡沫)。在本發明的一種實施方式中，這一圈更硬的泡沫壓靠其前部(層C)的硬聚氨酯泡沫層，從而防止任何材料伸入并損壞揚聲器紙盆。
在一種實施方式中，每個揚聲器28的連接件(連接揚聲器的墊子電纜)相向定位。這樣上揚聲器面向成使得連接件面向下，同時下揚聲器的面向相反。連接件以這種方式定向以限制彎曲量并由此限制可能在這些連接件處發生以及對從這些連接件導出的電線的潛在損壞，這是因為在使用過程中更小的壓縮力施加在揚聲器之間的空間內的墊子上。重要的是優化聲刺激的強度，但還要避免耳朵遭受有害暴露。記錄在磁帶上的音樂、電視廣播和音帶以及DVD通常具有明顯的音量波動。因此，在采用這些媒介時單一音量設定導致刺激暴露的強度可變，分貝級有時遠遠超過所需量級并且有時太低而不能聽到。因此，具有根據分貝計或傳感器的輸出自動音量調節的放大控制系統使使用者能夠自動優化他或她的聲音感受，而無需手動調節音量設定。在聲源(多個聲源)接近使用者(多個使用者)時采用本發明可以更容易地實現這一點。
本發明的實施方式可以包括將分貝傳感器54放置在放大器內或使放大器遠離和更接近使用者。后一實施方式優選用于多個使用者。該傳感器將與分貝級相對應的信號傳遞到執行算法的微處理器，所述算法被設計成使刺激暴露的強度最大，但不超過使用者限定的量級。因此可以避免聽力損失/耳朵損壞，同時提供最大的使用者限定的強度。還可以規定最小量級，使得如果需要更難聽到的部分可以得到進一步放大。通過設定上限和下限分貝值或具有范圍值的一個分貝值(平均值)(當通過平均值加和減時與分別作為上限和下限值的平均值相差正和負)可以設定量級。微處理器的輸出傳遞到控制器，其自動調節放大級。使用者具有手動或遠程分離系統的能力。該系統在使用者接合(就座、躺靠或斜靠)墊子(多個墊子)或座椅以及需要快速音量調節時或者當在廣播、音帶、音樂等發生急劇變化時特別有效。在使用者利用手動音量級設定分離自動調節裝置的情況下，放大器和/或遠程單元還可以具有分貝級讀數器。
墊子構造方法使用時通過將揚聲器定位在層E并隨后使層F與層E的后部相連以及使層G與層F的后部相連來組裝靠墊10。揚聲器電纜與層E的前側相連并優選纏繞在一起以形成單一加強電纜。層D隨后定位在層E的頂部，層C定位在層D的頂部，層B定位在層C的頂部并且層A定位在層B的頂部。粘結劑使所述層相互連接，使周圍泡沫24與揚聲器模塊14相連，使覆蓋層16與層A的頂部以及周圍泡沫24的相應側面相連。在一種實施方式中，揚聲器模塊14的層G和周圍泡沫24的相應側面膠合在3/8英寸的膠合板底部上，該膠合板底部用于將揚聲器模塊14、周圍泡沫24和覆蓋層16固定在金屬框架上以形成座椅結構。整個泡沫和揚聲器組件以及所使用的膠合板底部優選封裝在可拆除的外罩內。這有助于制造過程，因為制造罩比更昂貴和耗時的裝飾過程更簡單并具有更大成本效率。外罩優選可清洗或者可以得到清潔，并且如上所述其由織物或在聲波從揚聲器傳遞到使用者身體時不會引起過度干涉的材料制成。在罩的側向兩側布置開口，使得墊子電纜便于從任意一側抽出。
下墊12或座椅的座位部分可以被構造成與靠墊或座椅的后部類似。另一實施方式包括覆蓋層16、周圍泡沫18以及在揚聲器模塊14內的向下定向的揚聲器28。在該實施方式中，揚聲器模塊14定向成使得揚聲器紙盆遠離使用者向下指向墊子12的底部。使用時穿過更密的泡沫層和膠合板以及金屬承載聲能和振動。
其它特征在另一實施方式中，在每個墊子10，12上的揚聲器28不包括獨立的左或右通道，而是被分配給任意左和右通道(每個通道分配一個或多個揚聲器)以將左通道保持在使用者的左側并將右通道保持在使用者的右側。在該實施方式中，可以采用共用開關控制兩個通道，或對每個通道采用單個開關或者對每個揚聲器采用獨立開關。控制整個系統或每個通道的開關可以布置在靠墊或下墊或者座椅的任意部分。
備選實施方式如在所示實施方式中所述那樣，墊子10，12與座椅結構相聯合。在備選實施方式中，墊子10，12可以共同或單獨與其它類型的身體支承結構例如沙發、躺椅、車輛座椅、長椅等相聯合。當不需要時，墊子10，12可以最佳地與相關身體支承結構的剛性框架相連。在備選實施方式中，墊子10，12可以是便攜的并可以相互分離。
本發明的多種變型對本領域技術人員是顯而易見的。因此，本發明的范圍僅由附加權利要求限制。盡管已經示出和描述了本發明的特定實施方式，但對本領域技術人員顯而易見的是在不脫離本發明的精神和范圍的前提下可以做出多種其它的變化和修改。因此其用于覆蓋附加權利要求，所有的所述變化和修改都處于本發明的范圍內。
盡管已經詳細描述了本發明及其優點，但應該認識到在不脫離由附加權利要求限定的本發明的精神和范圍的前提下可以在此做出多種變化、替換和變型。而且，本發明的范圍不是用于限制在說明書中描述的過程、機器、制造、物質成分、裝置、方法以及步驟。由于本領域技術人員將會很容易地認識到本發明的公開內容，因此根據本發明可以利用目前現有或以后改進的與在此描述的相應實施方式起到基本上相同功能或獲得基本上相同效果的過程、機器、制造、物質成分、裝置、方法或步驟。因而，附加權利要求被用于包含在它們范圍內的所述過程、機器、制造、物質成分、裝置、方法或步驟。
權利要求
1.一種墊子，包括包括聲學揚聲器以及具有不同聲導和壓縮率的多層材料的揚聲器模塊，所述揚聲器支承在多層材料內并由其封裝。
2.如權利要求1所述的墊子，其特征在于，所述多層材料包括多個不同的泡沫構件。
3.如權利要求1所述的墊子，其特征在于，所述揚聲器模塊通常居中定位在墊子內并且在墊子的橫向部分設置隔音材料。
4.如權利要求3所述的墊子，其特征在于，所述隔音材料包括多種不同的泡沫材料。
5.如權利要求1所述的墊子，其特征在于，其適用作座墊，其中所述揚聲器模塊包括一對聲學揚聲器，并且成對揚聲器中的每個與使用者大腿區域相關聯。
6.如權利要求1所述的墊子，其特征在于，其適用作靠墊，其中所述揚聲器模塊包括一對聲學揚聲器，并且成對揚聲器中的每個與使用者脊骨的部分相關聯。
7.如權利要求1所述的墊子，其特征在于，還包括座位模塊，其具有壓縮率不同的多層材料。
8.如權利要求7所述的墊子，其特征在于，座位模塊中的一層或多層延伸至揚聲器模塊內。
9.如權利要求1所述的墊子，其特征在于，在揚聲器模塊內靠近揚聲器限定填充空氣的共振腔，所述共振腔被限定為穿過多層材料中的一個或多個的孔。
10.一種座椅，包括座墊和靠墊，其中每個墊子包括具有聲學揚聲器，具有不同聲導和壓縮率的多層材料的揚聲器模塊，所述揚聲器支承在多層材料內并由其封裝。
11.如權利要求10所述的座椅，其特征在于，還包括圍繞揚聲器模塊的至少一部分的隔音材料。
12.如權利要求10所述的座椅，其特征在于，座墊的揚聲器模塊包括一對聲學揚聲器，并且成對揚聲器中的每個與使用者的大腿區域相關聯。
13.如權利要求10所述的座椅，其特征在于，靠墊的揚聲器模塊包括一對聲學揚聲器，并且成對揚聲器中的每個與使用者脊骨的不同部分相關聯。
14.如權利要求10所述的座椅，其特征在于，在揚聲器模塊內靠近揚聲器限定填充空氣的共振腔，所述共振腔被限定為穿過多層材料中的一個或多個的孔。
15.如權利要求10所述的座椅，其特征在于，還包括用于每個墊子揚聲器的音量控制裝置。
16.如權利要求10所述的座椅，其特征在于，還包括具有自動音量控制的放大聲源。
17.如權利要求16所述的座椅，其特征在于，還包括與自動音量控制裝置相連通的分貝傳感器。
18.如權利要求10所述的座椅，其特征在于，還包括位于靠墊、座墊、或二者內的一個或多個致動開關，所述致動開關與放大系統連通。
19.一種座椅，包括座墊；以及具有聲學揚聲器和多層不同材料的揚聲器模塊，其中所述揚聲器支承在多層材料內并由其封裝，并且所述揚聲器定位于就座在座墊上的使用者與座椅框架之間。
20.如權利要求19所述的座椅，其特征在于，揚聲器模塊包括一對聲學揚聲器，并且成對揚聲器中的每個與使用者的大腿區域相關聯。
21.如權利要求19所述的座椅，其特征在于，在揚聲器模塊內靠近揚聲器限定填充空氣的共振腔，所述共振腔限定為穿過多層材料中的一個或多個的孔。
22.如權利要求19所述的座椅，其特征在于，還包括用于揚聲器的音量控制裝置。
23.如權利要求19所述的座椅，其特征在于，還包括圍繞揚聲器模塊的至少一部分的隔音材料。
24.一種座椅，包括靠墊；以及具有聲學揚聲器和多層不同材料的揚聲器模塊，其中所述揚聲器支承在多層泡沫材料內并由其封裝，并且所述揚聲器定位于就座在座墊上的使用者與座椅框架的后支承部分之間。
25.如權利要求24所述的座椅，其特征在于，揚聲器模塊包括一對聲學揚聲器，并且成對揚聲器中的每個與使用者脊骨的不同部分相關聯。
26.如權利要求24所述的座椅，其特征在于，在揚聲器模塊內靠近揚聲器限定填充空氣的共振腔，所述共振腔限定為穿過多層材料中的一個或多個的孔。
27.如權利要求24所述的座椅，其特征在于，還包括用于揚聲器的音量控制裝置。
28.如權利要求24所述的座椅，其特征在于，還包括圍繞揚聲器模塊的至少一部分的隔音材料。
29.一種座椅，包括包括具有不同聲學傳遞屬性的多層泡沫材料的座墊，所述座墊限定揚聲器模塊和座位模塊，其中揚聲器模塊和座位模塊中的每個的一部分定位在使用者與座椅框架之間，所述揚聲器模塊具有定位在使用者與框架之間的聲學揚聲器，并且揚聲器模塊和座位模塊具有不同的抗壓縮量級。
30.如權利要求29所述的座椅，其特征在于，揚聲器模塊包括一對聲學揚聲器，并且成對揚聲器中的每個與使用者的大腿區域相關聯。
31.如權利要求29所述的座椅，其特征在于，在揚聲器模塊內靠近揚聲器限定填充空氣的共振腔，所述共振腔限定為穿過多層材料中的一個或多個的孔。
全文摘要
本發明涉及一種墊子以及適于將音頻聲波以高強度級直接傳遞到身體的聲音傳遞系統。在一種實施方式中，主題發明包括靠墊和座墊。每個墊子包括具有聲學揚聲器的揚聲器模塊，所述聲學揚聲器布置在墊子內并由多個不同層圍繞。
文檔編號H04R5/04GK101077040SQ200580035583
公開日2007年11月21日 申請日期2005年9月15日 優先權日2004年9月16日
發明者丹尼爾·E·科恩 申請人:丹尼爾·E·科恩