DE202020006068U1

DE202020006068U1 - Federmechanismus für eine Sitzeinrichtung

Info

Publication number: DE202020006068U1
Application number: DE202020006068.2U
Authority: DE
Original assignee: INVENTOR GROUP GmbH
Current assignee: INVENTOR GROUP GmbH
Priority date: 2019-12-30
Filing date: 2020-12-30
Publication date: 2024-09-19
Anticipated expiration: 2030-12-31
Also published as: EP4084761A4; WO2021137162A1; US20230042761A1; EP4084761A1

Abstract

Ein Bürostuhl oder Hocker mit einem Federmechanismus (100), umfassend
eine Basis (101,);
einen Sitz (150);
eine mit der Basis (101) verbundene Basishalterung (102);
eine Sitzhalterung (151), die mit dem Sitz (150) verbunden ist
zwei übereinander angeordnete Schwenkarme, wobei die beiden Schwenkarme einen unteren Schwenkarm (120) und
einen oberen Schwenkarm (130) umfassen,
wobei jeder der beiden Schwenkarme (120, 130) schwenkbar mit der Sitzhalterung (151) verbunden ist und schwenkbar mit der Basishalterung (102) verbunden ist; und
eine Feder (140), die so angeordnet ist, dass sie eine nach oben gerichtete Kraft auf den Sitz erzeugt.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/955,329 , eingereicht am 30.12.2019, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf einen Federmechanismus für eine Sitzeinrichtung.
HINTERGRUND
Mechanismen, die eine axiale und möglicherweise seitliche Bewegung eines Sitzes ermöglichen, sind traditionell komplex und erfordern viele verschiedene Teile. Solche Mechanismen sind anfällig für Reibung, was zu Geräuschen führen kann, wenn sich der Sitz bewegt. Die bekannten Mechanismen waren aufgrund ihrer Komplexität relativ teuer.
Bei höhenverstellbaren Stühlen kann es beim Verstellen der Höhe zu Geräuschen kommen, was aber akzeptabel ist, da die Verstellung nur vorübergehend ist. Bei vertikal schwingenden Sitzen ist die vertikale Bewegung beim Sitzen praktisch permanent. Ein geräuschloser Betrieb ist daher sehr wichtig.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Federmechanismus für eine Sitzeinrichtung, z. B. einen Stuhl oder einen Hocker, umfasst eine Basishalterung, die mit einer Basis verbunden ist, und eine Sitzhalterung, die mit einem Sitz verbunden ist. Zwei Schwenkarme sind übereinander angeordnet. Zu den beiden Schwenkarmen gehören ein unterer Schwenkarm und ein oberer Schwenkarm. Jeder der beiden Schwenkarme ist schwenkbar mit der Sitzhalterung und schwenkbar mit der Basishalterung verbunden. Eine Feder ist so angeordnet, dass sie eine nach oben gerichtete Kraft auf den Sitz erzeugt.
Der untere Schwenkarm kann über eine untere Sitzhalterung schwenkbar mit der Sitzhalterung verbunden sein. Der obere Schwenkarm kann über eine obere Sitzhalterung schwenkbar mit der Sitzhalterung verbunden sein. Der untere Schwenkarm kann durch ein unteres Basislager schwenkbar mit der Basishalterung verbunden sein, und der obere Schwenkarm kann durch ein oberes Basislager schwenkbar mit der Basishalterung verbunden sein. Die untere Sitzhalterung und die obere Sitzhalterung können in einer ersten Ebene angeordnet sein, die vertikal sein kann. Das untere Basislager und das obere Basislager können in einer zweiten Ebene angeordnet sein, die ebenfalls vertikal sein kann
Der untere Schwingarm kann ein linkes unteres Schwingarmelement und ein rechtes unteres Schwingarmelement umfassen. Der obere Schwingarm kann ein linkes oberes Schwingarmelement und ein rechtes oberes Schwingarmelement umfassen. Das linke untere Schwingarmelement und das linke obere Schwingarmelement können direkt übereinander angeordnet sein. In ähnlicher Weise können das rechte untere Schwingarmelement und das rechte obere Schwingarmelement direkt übereinander angeordnet sein. Alternativ können das linke untere Schwingarmelement und das linke obere Schwingarmelement links seitlich versetzt zueinander angeordnet sein, und das rechte untere Schwingarmelement und das rechte obere Schwingarmelement können rechts seitlich versetzt zueinander angeordnet sein.
Bei der Feder kann es sich um eine Druckfeder handeln. Ein unteres Ende der Druckfeder kann an der Basis abgestützt sein, und ein oberes Ende der Druckfeder kann mit dem unteren Schwenkarm oder dem oberen Schwenkarm verbunden und daran abgestützt sein. Alternativ kann die Feder auch eine Zugfeder sein. Ein erstes Ende der Zugfeder kann operativ mit der Basis verbunden sein, beispielsweise mit der Basishalterung. Ein zweites Ende der Zugfeder kann mit dem Sitz, z. B. der Sitzhalterung, verbunden sein.
Handelt es sich bei der Feder um eine Zugfeder, kann ein erstes Ende der Zugfeder auf der Basis oberhalb des oberen Basislagers und ein zweites Ende der Zugfeder auf dem Sitz unterhalb der unteren Sitzhalterung abgestützt werden.
Es kann ein Einstellmechanismus verwendet werden, mit dem eine vertikale Position des ersten Endes der Zugfeder relativ zur Basis oder eine vertikale Position des zweiten Endes der Zugfeder relativ zum Sitz eingestellt werden kann.
Der obere Schwenkarm oder der untere Schwenkarm kann bogenförmig ausgebildet sein. Der untere Schwenkarm oder der obere Schwenkarm kann einstückig als Gehäuse des Federmechanismus ausgebildet sein.
Der obere Schwenkarm und der untere Schwenkarm können einander berühren, wenn sich der Sitz in der obersten oder in der untersten Position befindet.
Der obere Schwenkarm oder der untere Schwenkarm kann im Allgemeinen U-förmig sein.
Die Feder kann eine Federkraft mit einer horizontalen Komponente und einer vertikalen Komponente erzeugen. Das Verhältnis der vertikalen Komponente zur horizontalen Komponente kann zunehmen, wenn der Sitz nach unten gedrückt wird.
Die untere Sitzhalterung kann senkrecht über dem unteren Basislager angeordnet sein, wenn sich der Sitz in der obersten Position befindet. Die untere Sitzhalterung kann vertikal unterhalb des unteren Basislagers angeordnet sein, wenn sich der Sitz in einer untersten Position befindet.
Die Sitzhalterung kann seitlich von der Mitte des Sitzes versetzt sein. Die Halterung der Basis kann seitlich von der Mitte der Basis versetzt sein. Die Basis kann hufeisenförmig sein.
Ein Abstand zwischen dem oberen Basislager und dem oberen Sitzlager und ein Abstand zwischen dem unteren Basislager und der unteren Sitzhalterung kann unterschiedlich sein. Ein Abstand zwischen dem unteren Basislager und dem oberen Basislager und ein Abstand zwischen der unteren Sitzhalterung und der oberen Sitzhalterung können unterschiedlich sein.
Der obere Schwenkarm oder der untere Schwenkarm kann einen inneren Abschnitt des Hebels zwischen seinem Sitzlager und seinem Basislager und einen äußeren Abschnitt des Hebels aufweisen, der sich nach außen über sein Sitzlager oder sein Basislager hinaus erstreckt. In Kombination mit einer Zugfeder kann ein Ende der Zugfeder dann von einer Federhalteleiste getragen werden, die am äußeren Abschnitt des Hebels untergebracht ist. Der Federmechanismus kann eine Vielzahl von weiteren Zugfedern umfassen, die neben der Zugfeder angeordnet sind. Die Feder kann im Gehäuse angeordnet sein.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1A zeigt einen Hocker mit einer federvorgespannten Sitzfläche, der in einer Zwischenstellung teilweise belastet ist.
1B zeigt den Hocker gemäß 1A unbelastet in einer oberen Position.
1C zeigt den Hocker aus 1A voll belastet in einer unteren Position.
2A zeigt eine Basis und einen Federmechanismus für einen Hocker oder einen Stuhl in einer oberen Position.
2B zeigt die Basis und den Federmechanismus wie in 2A in einer Zwischenstellung.
3A ist eine Seitenansicht der in 1A gezeigten Konfiguration.
3B ist eine Seitenansicht der in 1B gezeigten Konfiguration.
3C ist eine Seitenansicht der Konfiguration aus 1C.
4 ist eine perspektivische Ansicht einer alternativen Basis mit einem Federmechanismus.
5 ist eine Seitenansicht der Basis und des Federmechanismus wie in 4.
6A ist eine Seitenansicht eines alternativen Federmechanismus zur Verwendung mit einem Stuhl oder einem Hocker in einer oberen Position.
6B ist eine Seitenansicht des Mechanismus wie in 6A in einer Zwischenstellung.
6C ist eine Seitenansicht des Mechanismus aus 6A in einer unteren Position.
7 ist eine Seitenansicht einer Basis und eines Federmechanismus, die die seitliche Bewegung einer Säule veranschaulicht, die den Sitz eines Stuhls in verschiedenen Federverschiebungspositionen trägt.
8 ist eine perspektivische Ansicht eines Hockers mit einem Federmechanismus
9 ist eine perspektivische Ansicht eines Bürostuhls mit Federmechanismus.
10 ist eine Seitenansicht eines Bürostuhls mit einem an der Basis montierten Federmechanismus.
11 ist eine Seitenansicht eines Bürostuhls mit einem am Sitz befestigten Federmechanismus.
12 ist eine perspektivische Ansicht eines Bürostuhls mit einem alternativen an der Basis montierten Federmechanismus.
13A ist eine Seitenansicht eines Bürostuhls mit einem am Sitz montierten alternativen Federmechanismus in einer voll belasteten Konfiguration.
13B ist eine Seitenansicht wie in 13A in einer unbelasteten Konfiguration.
14A ist eine Detailansicht eines Federmechanismus unter Last, der für eine minimale Vorspannung konfiguriert ist.
14B ist eine Detailansicht des Federmechanismus wie in 14A ohne Last, konfiguriert für minimale Vorspannung.
14C ist eine Detailansicht des Federmechanismus aus 14A unter Last, konfiguriert für eine maximale Vorspannung.
14D ist eine Detailansicht des Federmechanismus aus 14A ohne Last, konfiguriert für eine maximale Vorspannung.
15A ist eine schematische Darstellung einer ersten Konfiguration eines Federmechanismus unter Last.
15B ist eine schematische Darstellung der Konfiguration aus 15A ohne Last.
16A ist eine schematische Darstellung einer zweiten Konfiguration eines Federmechanismus unter Last.
16B ist eine schematische Darstellung der zweiten Konfiguration wie in 16A ohne Last.
17A ist eine Seitenansicht eines Bürostuhls mit einem an der Basis montierten alternativen Federmechanismus in einer unbelasteten Konfiguration.
17B ist eine Seitenansicht wie in 17A in einer voll belasteten Konfiguration.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In 1A, 1B und 1C sowie 3A, 3B und 3C ist ein Hocker in drei verschiedenen Konfigurationen dargestellt. 1A und 3A zeigen den Hocker in einer Gebrauchskonfiguration, wenn ein Gewicht auf den Sitz 150 gelegt wird. 1B und 3B zeigen den Hocker in einer unbelasteten Konfiguration, wenn kein Gewicht auf den Sitz 150 gelegt wird. Wie in 1B und 3B gezeigt, befindet sich der Sitz 150 in seiner obersten Position. 1C und 3C zeigen den Hocker in einer voll belasteten Konfiguration, wenn ein großes Gewicht auf den Sitz 150 gelegt wird. Wie in 1C und 3C gezeigt, befindet sich der Sitz 150 in der untersten Position.
Der Hocker besteht aus einem Sitz 150 und einer Basis 101. Im Allgemeinen wird in dieser Anmeldung von Sitzeinrichtungen als Stuhl gesprochen, wenn die Sitzeinrichtung eine Rückenlehne aufweist, und als Hocker, wenn die Sitzeinrichtung keine Rückenlehne aufweist. Der Hocker umfasst einen Federmechanismus 100, der eine nach oben gerichtete Vorspannkraft auf den Sitz 150 ausübt.
Der Federmechanismus 100 umfasst eine Basishalterung 102, die fest mit der Basis 101 verbunden ist, und eine Sitzhalterung 151, die fest mit dem Sitz 150 verbunden ist. Eine längliche Sitzsäule 152 erstreckt sich vom Sitz 150 aus nach unten. Ein oberes Ende der Sitzsäule 152 ist fest mit dem Sitz 150 verbunden. Ein unteres Ende der Sitzsäule 152 ist fest mit der Sitzhalterung 151 des Federmechanismus 100 verbunden.
Der Federmechanismus 100 umfasst zwei Schwenkarme 120, 130, die übereinander angeordnet sind. Zu den beiden Schwenkarmen gehören ein unterer Schwenkarm 120 und ein oberer Schwenkarm 130. Jeder der beiden Schwenkarme 120, 130 ist an einem ersten Ende schwenkbar mit der Sitzhalterung 151 und an einem zweiten Ende schwenkbar mit der Basishalterung verbunden. Eine Feder 140 ist so angeordnet, dass sie eine nach oben gerichtete Kraft auf die Sitzhalterung 151 ausübt.
Im Einzelnen ist der untere Schwenkarm 120 über eine untere Sitzhalterung 121 schwenkbar mit der Sitzhalterung 151 und über ein unteres Basislager 122 mit der Basishalterung 102 verbunden. Analog dazu ist der obere Schwenkarm 130 über eine obere Sitzhalterung 131 schwenkbar mit der Sitzhalterung 151 und über ein oberes Basislager 132 mit der Basishalterung 102 verbunden.
Wie in 2B dargestellt, sind die untere Sitzhalterung 221 und die obere Sitzhalterung 231 in einer ersten Vertikalebene 201 angeordnet. Im dargestellten Beispiel ist die Sitzsäule 252 ebenfalls in der ersten Vertikalebene angeordnet, ebenso wie eine Mitte des Sitzes. Auf einer gegenüberliegenden Seite des Federmechanismus 100 sind das untere Basislager 222 und das obere Basislager 232 in einer zweiten Vertikalebene 202 angeordnet. Die erste Vertikalebene 201 und die zweite Vertikalebene 202 sind seitlich versetzt zueinander angeordnet. Die erste Vertikalebene 201 ist im Allgemeinen mittig zur Basis 101 angeordnet, während die zweite Vertikalebene 202 an einem äußeren Abschnitt der Basis 101 angeordnet ist.
Zurückgehend auf die 1A-1C umfasst der untere Schwingarm 120 ein linkes unteres Schwingarmelement 123 und ein rechtes unteres Schwingarmelement 124. Der obere Schwingarm 130 umfasst ein linkes oberes Schwingarmelement 133 und ein rechtes oberes Schwingarmelement 134. Das linke untere Schwingarmelement 123 und das rechte untere Schwingarmelement 124 sind parallel und beabstandet zueinander angeordnet. Das linke obere Schwingarmelement 133 und das rechte obere Schwingarmelement 134 sind ebenfalls parallel und voneinander beabstandet angeordnet.
Das linke obere Schwingarmelement 133 und das rechte obere Schwingarmelement 134 sind auf gegenüberliegenden Seiten an der Sitzhalterung 151 befestigt. Die obere Sitzhalterung 131 kann eine obere Sitzhalterungsstange umfassen, die sich vom linken oberen Schwingarmelement 133 durch die Sitzhalterung 151 bis zum rechten oberen Schwingarmelement 134 erstreckt. Die gleiche Konfiguration gilt für das linke untere Schwingarmelement 123 und das rechte untere Schwingarmelement 124. Die untere Sitzhalterung 121 kann eine untere Sitzhalterungsstange umfassen, die sich von dem linken unteren Schwingarmelement 123 durch die Sitzhalterung 151 zum rechten unteren Schwingarmelement 124 erstreckt.
Die Basisbefestigung 102 kann ein linkes Basisbefestigungselement 103 und ein rechtes Basisbefestigungselement 104 umfassen. Sowohl das linke als auch das rechte Basisbefestigungselement kann eine längliche Struktur sein, die sich im Allgemeinen vertikal von der Basis 101 erstreckt. Das obere linke Schwingarmelement 133 und das untere linke Schwingarmelement 123 sind schwenkbar in der Nähe des linken Basisbefestigungselements 103 angeordnet. Das obere rechte Schwingarmelement 134 und das untere rechte Schwingarmelement 124 sind schwenkbar in der Nähe des rechten Basis-Halteelements 104 angeordnet. Insbesondere können das obere linke Schwingarmelement 133 und das obere rechte Schwingarmelement 134 schwenkbar an einer oberen Basislagerstange gelagert sein, die sich durch das linke Basisbefestigungselement 103 und das rechte Basisbefestigungselement 104 erstreckt. Das untere linke Schwingarmelement 123 und das untere rechte Schwingarmelement 124 können durch eine untere Basislagerstange, die sich durch das linke Basisbefestigungselement 103 und das rechte Basisbefestigungselement 104 erstreckt, schwenkbar gelagert sein.
Vorzugsweise sind die Schwenkarmelemente innerhalb der Basis-Halterungselemente angeordnet. Das heißt, der Abstand zwischen dem linken und dem rechten Schwingarmelement ist vorzugsweise kürzer als der Abstand zwischen dem linken und dem rechten Basis-Halterungselement. Die Anordnung kann jedoch auch umgekehrt sein, wobei die Schwenkarmelemente an einer Außenseite der Basishalterung 102 angebracht sind.
Das linke untere Schwingarmelement 123 und das linke obere Schwingarmelement 133 können direkt übereinander angeordnet sein. Dasselbe gilt für das rechte untere Schwingarmelement 124 und das rechte obere Schwingarmelement 134, die direkt übereinander angeordnet sein können. In einigen Konfigurationen kann es jedoch bevorzugt sein, die oberen und unteren Schwingarmelemente versetzt zueinander anzuordnen. Insbesondere können das linke untere Schwingarmelement 123 und das linke obere Schwingarmelement 133 links seitlich versetzt zueinander angeordnet sein, und das rechte untere Schwingarmelement 124 und das rechte obere Schwingarmelement 134 können rechts seitlich versetzt zueinander angeordnet sein.
Bei der Feder 140 kann es sich um eine Druckfeder handeln. Genauer gesagt kann es sich bei der Feder 140 um eine konische Druckfeder handeln, die ein breites Spektrum an Gewichten aufnehmen kann, die auf den Sitz 150 gelegt werden. Ein unteres Ende der Druckfeder 140 stützt sich auf der Basis 101 ab. Ein oberes Ende der Druckfeder ist mit dem unteren Schwenkarm 120 oder dem oberen Schwenkarm 130 verbunden. Das obere Ende der Druckfeder 140 kann von einer Federstange getragen werden, die sich durch das linke obere Schwingarmelement 133 und das rechte obere Schwingarmelement 134 erstreckt. Die Federstange kann sich alternativ auch durch das linke untere Schwingarmelement 123 und das rechte untere Schwingarmelement 124 erstrecken.
Wie in 2A und 2B dargestellt, können der obere Schwenkarm 230 und der untere Schwenkarm 220 bogenförmig, insbesondere gekrümmt, d. h. nach oben gebogen sein. Jeder Schwenkarm 220, 230 kann aus separaten linken und rechten Schwenkarmelementen bestehen oder ein einstückig ausgebildetes Element sein. Der Schwenkarm 220, 230 kann insbesondere ein allgemein U-förmiges Element sein, bei dem sich ein abgerundeter Abschnitt des U-förmigen Elements um die Sitzhalterung 151 wickelt. Die offenen Schenkel des U-förmigen Elements können dann schwenkbar mit der Basishalterung 102 verbunden sein.
Wie in 2A dargestellt, können der untere Schwenkarm 220 und der obere Schwenkarm aneinanderstoßen, wenn sich der Sitz in der obersten Position befindet. Dieses Aufeinandertreffen kann einen oberen Anschlag für den Federmechanismus 100 bilden. Der untere Schwenkarm 220 und der obere Schwenkarm können auch aneinanderstoßen, wenn sich der Sitz in einer untersten Position befindet, und dadurch einen unteren Anschlag für den Federmechanismus 100 bilden.
Wie in den 3A, 3B und 3C dargestellt, können der untere Schwenkarm 120 und der obere Schwenkarm 130 so angeordnet sein, dass sie immer parallel zueinander sind. In dieser Konfiguration befinden sich die obere Sitzhalterung und die untere Sitzhalterung immer direkt übereinander. Dies gilt auch für das obere Basislager und das untere Basislager. Der untere Schwenkarm 120 und der obere Schwenkarm 130 sind geometrisch Teil eines Parallelogramms.
4 und 5 zeigen, dass der obere Schwenkarm 430 und der untere Schwenkarm 420 keine identischen Teile sein müssen. Wie dargestellt, ist der obere Schwenkarm 430 ein einstückig geformtes Element, das eine Öffnung 431 aufweist, durch die sich die Sitzhalterung 451 erstreckt und in der die Sitzhalterung 451 schwenkbar gelagert ist. Im Gegensatz dazu ist der untere Schwenkarm 420 ein allgemein U-förmiges Element, das einen unteren Abschnitt der Sitzhalterung 451 umschließt und schwenkbar abstützt. Die Basis 401 ist hufeisenförmig und auf Lenkrädern gelagert.
Wie in 6A - 6C dargestellt, kann das untere Ende der Druckfeder 140 auf einer Federstützplatte 605 abgestützt werden. Die Federstützplatte 605 erstreckt sich von der Basishalterung 102 in Richtung der Sitzhalterung. Die Federstützplatte 605 ist fest mit der Basis verbunden. Die Federstützplatte 605 schränkt die Sitzhalterung 151 nicht nach unten ein. Wie in 6C dargestellt, kann das untere Ende der Sitzhalterung 151 in der untersten Stellung bis unter die Federstützplatte 605 reichen. Wie dargestellt, kann das untere Basislager 122 in einer gemeinsamen horizontalen Ebene mit der Federstützplatte 605 angeordnet sein.
7 zeigt beispielhafte Abmessungen und Proportionen eines Federmechanismus 100.
8 zeigt eine beispielhafte Ausführung eines Hockers mit einem Federmechanismus wie beschrieben auf einer runden Basis. 9 zeigt eine beispielhafte Ausführung eines Stuhls mit einem Federmechanismus wie beschrieben. Der Stuhl verwendet eine im Allgemeinen U-förmige Basis, wobei ein offenes Ende der U-förmigen Basis zur Vorderseite des Stuhls zeigt.
10 zeigt einen anders gestalteten Federmechanismus 1000. Anstelle einer Druckfeder verwendet der Federmechanismus 1000 eine Zugfeder 1040. Ein erstes Ende 1041 der Zugfeder wird an einer Basis-Federhalterung 1020 gehalten. Ein zweites Ende 1042 der Feder ist an einem Sitz-Federträger 1030 befestigt. Die Basis-Federhalterung 1020 ist höhenverstellbar. 10 zeigt den höhenverstellbaren Basis-Federträger in einer unteren Stellung 1021 und in einer oberen Stellung 1022 übereinanderliegend. Die Höhenverstellung der Basis-Federstütze 1020 erfolgt durch Drehen eines Einstellknopfes 1024, der mit einer Gewindespindel 1023 verbunden ist. Ein Außengewinde der Gewindespindel 1023 greift in ein Innengewinde der Basis-Federstütze 1020 ein. Die Basis-Federstütze wird von der Basis-Halterung gehalten und geführt.
An einem unteren Ende der Sitzhalterung 1051 ist ein elastischer Stopper 1053 angeordnet. Der elastische Stopper 1053 stellt eine Sicherheitseinrichtung für den Fall dar, dass der Stuhl gegenüber der Vorspannung der Zugfeder 1040 überlastet ist. In diesem Fall kann der elastische Stopper 1053 beim Besetzen des Sitzes gegen die Basis oder den Boden stoßen, aber aufgrund seiner Elastizität Schäden und Verletzungen verhindern.
11 zeigt eine Konfiguration, bei der der Federmechanismus 1100 direkt unter dem Sitz eines Stuhls und nicht an der Basis montiert ist. Der am Sitz montierte Federmechanismus 1100 entspricht dem in 10 gezeigten, an der Basis montierten Federmechanismus 1000. Hier ist die Feder des Sitzes 1130 einstellbar und sowohl in einer oberen Position 1131 als auch in einer unteren Position 1132 überlagert dargestellt.
Mit dem Einstellmechanismus der Feder kann die Zugfeder 1140 vorgespannt und die nach oben gerichtete Kraft auf den Sitz eingestellt werden. Der Einstellmechanismus macht sich zwei Effekte zunutze. Erstens verlängert sich eine Länge der Zugfeder 1140, wenn sich die Sitz-Federhalterung 1030 von ihrer oberen Position 1131 in ihre untere Position 1132 bewegt. Allein dadurch erhöht sich die von der Zugfeder 1140 ausgeübte Vorspannungskraft. Zweitens ändert sich die Richtung der von der Zugfeder 1140 ausgeübten Kraft, wenn sich der Sitzfederträger 1030 nach unten bewegt, und eine vertikale Komponente der Kraft nimmt zu. Wenn der Stuhl unbelastet ist und die Feder 1140 minimal vorgespannt ist, wobei sich die Sitzfederhalterung 1130 in der oberen Position 1131 befindet, hat die Feder einen Aufwärtswinkel von der Horizontalen von ungefähr 10 Grad. Die auf den Sitz wirkende Aufwärtskraft ist dann F_Seat = F_{Spring_relaxed} × sin (10°) = F_{Spring_relaxed} × 0.17. Wenn der Stuhl unbelastet ist und die Feder 1140 maximal vorgespannt ist, wobei sich die Sitzfederhalterung 1130 in der unteren Position 1132 befindet, hat die Feder einen Aufwärtswinkel zur Horizontalen von etwa 32 Grad. Die auf den Sitz wirkende Aufwärtskraft ist dann F_Seat = F_{Spring_pretensioned} × sin (32°) = F_{Spring_pretensioned} × 0.53.
Die Ausrichtungsänderung der Feder 1140 in Richtung einer eher vertikalen Ausrichtung nimmt zu, wenn der Stuhl belastet wird. In diesem Fall bewegt sich die Sitzhalterung relativ zur Basishalterung nach unten. Die Feder wird dadurch weiter gedehnt, und die Komponente der Federkraft, die eine nach oben gerichtete Kraft auf den Sitz ausübt, nimmt zu. Durch die Richtungsänderung der Feder wird die vertikale Kraft, die bei der Abwärtsbewegung auf den Sitz ausgeübt wird, wirksam verstärkt, so dass eine steile Kraft-Weg-Kurve entsteht, die es Benutzern mit sehr unterschiedlichem Gewicht ermöglicht, den Stuhl zu benutzen. Anders ausgedrückt: Das Verhältnis der vertikalen Komponente zur horizontalen Komponente der Federkraft nimmt zu, wenn der Sitz nach unten gedrückt wird.
An einem oberen Ende der Basishalterung 1120 ist ein elastischer Stopper 1153 angeordnet. Der elastische Stopper 1153 stellt eine Sicherheitseinrichtung für den Fall dar, dass der Stuhl gegenüber der Vorspannung der Zugfeder 1140 überlastet ist. In diesem Fall kann der Sitz gegen den elastischen Stopper 1153 stoßen, aber aufgrund der Elastizität des Stoppers 1153 werden Schäden und Verletzungen verhindert.
Wie in 10 und 11 dargestellt, kann die Zugfeder 1040, 1140 zwischen der Sitzhalterung und der Basishalterung angeordnet sein. Insbesondere kann die Zugfeder 1040, 1140 mittig zwischen dem linken und rechten Armelement angeordnet sein. Wie dargestellt, sind die oberen und unteren Sitzlagerungen in diesem Fall an einem Ende der jeweiligen Arme angeordnet. Das obere und das untere Basislager sind an einem gegenüberliegenden zweiten Ende der jeweiligen Arme angeordnet.
Ein anders konfigurierter Federmechanismus ist in 12 dargestellt. Der Federmechanismus 1200 umfasst einen oberen Arm 1230 und einen unteren Arm 1220. Sowohl der obere Arm 1230 als auch der untere Arm 1220 sind schwenkbar mit einer Sitzhalterung 1251 verbunden. Eine obere Sitzhalterung 1231 und eine untere Sitzhalterung 1221 sind jeweils an den ersten Enden des oberen Arms 1230 und des unteren Arms 1220 angeordnet.
Der obere Arm 1230 und der untere Arm 1220 sind außerdem schwenkbar mit einem Basislager 1202 verbunden. Das obere Basislager 1232 ist abgebildet. Der untere Arm 1220 ist über ein unteres Basislager (nicht dargestellt), das direkt unterhalb des oberen Basislagers 1232 angeordnet ist, mit der Basishalterung 1202 verbunden.
In dieser Konfiguration erstreckt sich der obere Arm 1230 nach außen über das obere Basislager 1232 hinaus. Der obere Arm 1230 bildet effektiv einen Hebel mit einem inneren Hebelabschnitt 1235 und einem äußeren Hebelabschnitt 1236. An einem zweiten Ende des oberen Arms 1230, das dem ersten Ende, an dem der obere Arm 1230 mit der Sitzhalterung 1251 verbunden ist, gegenüberliegt, ist eine Feder-Haltestange 1237 angeordnet. Mehrere Zugfedern 1240 stützen sich an der Federhaltestange 1237 ab und üben eine teilweise nach unten gerichtete Kraft auf das zweite Ende des oberen Arms 1230 aus. Diese teilweise nach unten gerichtete Kraft auf den äußeren Abschnitt des Hebels 1236 wird in eine nach oben gerichtete Kraft auf den Sitz 1250 umgesetzt.
Ein auf einem Hebel basierender Federmechanismus kann im Allgemeinen an der Basis montiert werden, wie in 12 dargestellt. Er kann auch unter dem Sitz montiert werden, wie in 13A und 13B dargestellt. Wie in 13A und 13B dargestellt, ist der obere Arm 1330 als langgestreckte Stange ausgebildet, während der untere Arm als Teil eines Gehäuses 1320 integriert ist. Das Gehäuse 1320 ist durch ein unteres Basislager 1322 schwenkbar mit der Basishalterung verbunden und durch eine untere Sitzhalterung 1321 schwenkbar mit der Sitzhalterung. Das Gehäuse 1320 umfasst auch eine Feder-Halteleiste 1337, an der eine Vielzahl von Zugfedern befestigt ist. Das Gehäuse 1320 erfüllt somit alle kinematischen Anforderungen, um als unterer Arm zu funktionieren. Das Gehäuse 1320 deckt zusätzlich den Federmechanismus 1300 vor Blicken und ungewolltem Zugriff ab. Das Gehäuse bietet auch eine inhärente Torsionssteifigkeit, die verhindert, dass sich der Sitz seitwärts bewegt.
17A und 17B zeigen eine Anwendung des auf einem Hebel basierenden Federmechanismus, der an der Basis eines Stuhls montiert ist. Bei dieser Ausführung wird ein Gehäuse 1730 verwendet, das einen oberen Schwenkarm bildet. Das Gehäuse 1730 kapselt den unteren Schwenkarm 1720 und die Feder 1740 vollständig ein. Das Gehäuse 1730 kapselt zumindest teilweise die Basishalterung 1702 und die Sitzhalterung 1751 ein.
14A-D zeigen eine beispielhafte Konfiguration eines auf einem Hebel basierenden Federmechanismus im Detail. Wie in 12, 13A und 13B gezeigt, kann der auf einem Hebel basierende Federmechanismus entweder unter dem Sitz oder an der Basis montiert werden. Der Mechanismus kann nicht nur für Sitzeinrichtungen zu Hause oder im Büro verwendet werden, sondern beispielsweise auch für Fahrzeugsitze. Der Federmechanismus kann zum Beispiel bei Motorrädern oder Fahrrädern verwendet werden, um einen Sattel mit einem Rahmen zu verbinden. Der Federmechanismus kann auch bei Sitzen für Lastwagen, Baumaschinen, landwirtschaftliche Geräte und dergleichen verwendet werden. Verschiedene weitere Anwendungen sind denkbar. Aus diesem Grund können die Begriffe „Sitzhalterung“ und „Basishalterung“ auch allgemeiner als „erste Halterung“ und „zweite Halterung“ bezeichnet werden. Alle anderen Elemente können mutatis mutandis auch mit den allgemeinen Begriffen „erste“ und „zweite“ bezeichnet werden.
Der Federmechanismus 1400 umfasst eine Sitzhalterung 1451 und eine Basishalterung 1402. Ein oberer Arm 1430 ist über ein oberes Basislager 1432 schwenkbar mit der Basishalterung 1402 und über eine obere Sitzhalterung 1431 schwenkbar mit der Sitzhalterung 1451 verbunden. Ein unterer Arm 1420 ist durch ein unteres Basislager 1422 schwenkbar mit der Basishalterung 1402 verbunden und durch eine untere Sitzhalterung 1421 schwenkbar mit der Sitzhalterung 1451.
Der untere Arm 1420 hat einen inneren Abschnitt des Hebels 1435, der sich zwischen dem unteren Basislager 1422 und der unteren Sitzhalterung 1421 erstreckt. Ein äußerer Abschnitt des Hebels 1436 erstreckt sich auf einer gegenüberliegenden Seite der Sitzhalterung 1421 und umfasst eine Federhalteleiste 1437. Eine Vielzahl von Zugfedern 1440 erstreckt sich zwischen der Federhalteleiste 1437 und der Sitzhalterung 1451.
Die Sitzhalterung 1451 umfasst einen Einstellmechanismus zum Vorspannen der Zugfedern 1440. Zu diesem Zweck ist eine Federhalterung 1455 gleitend an der Sitzhalterung 1451 angeordnet und geführt. Der Federträger 1455 hält die inneren Enden der Zugfedern 1440, deren äußere Enden von der Federhalteleiste 1437 des unteren Arms 1420 gehalten werden. Die Federhalterung 1455 kann sich innerhalb der Sitzhalterung 1451 vertikal bewegen. Die vertikale Position der Federhalterung ist durch Drehen einer Gewindespindel 1456 einstellbar. Die Gewindespindel 1456 ragt in einen Einstellknopf 1457 hinein und ist mit diesem fest verbunden.
Wie bereits gezeigt und beschrieben, sind die Zugfedern 1440 so angeordnet, dass sie sich ausdehnen und eine vertikalere Ausrichtung annehmen, wenn der Stuhl belastet wird oder wenn die Vorspannung des Stuhls angezogen wird. Die zunehmend vertikale Ausrichtung der Zugfedern 1440 erhöht eine vertikale Komponente der Federkraft, die den Sitz vertikal abstützt.
Der untere Arm 1420 und der obere Arm 1430 sind verwindungssteife Bauteile, deren Breite größer als ihre Höhe ist. Diese Torsionssteifigkeit verhindert, dass sich der Sitz seitwärts bewegt. Der untere Arm und der obere Arm sind im Allgemeinen trapezförmig und erstrecken sich nach außen um die Basis- und die Sitzhalterung, um ihre Torsionssteifigkeit weiter zu unterstützen.
In den 15A und 15B ist eine symmetrische Konfiguration dargestellt, bei der der obere Arm 1530 und der untere Arm 1520 immer parallel zueinander sind. In dieser „Parallelogramm-Konfiguration“ sind die obere und die untere Sitzhalterung um denselben Abstand d_s voneinander beabstandet wie die obere und die untere Basishalterung, die um einen Abstand d_b voneinander beabstandet sind. Das obere Sitzlager und das obere Basislager sind entlang des oberen Arms um den gleichen Abstand d_u voneinander entfernt wie das untere Sitzlager vom unteren Basislager entlang des unteren Arms. Diese symmetrische Anordnung ermöglicht es dem Sitz 1550, unabhängig von seiner vertikalen Position eine horizontale Ausrichtung beizubehalten. Die Abstände sind durch die Ausdehnung senkrecht zu den Mittelachsen der jeweiligen Lager definiert.
Bei einigen Anwendungen kann es wünschenswert sein, den Sitz in seiner oberen Position nach vorne zu schwenken. Dies ermöglicht dem Benutzer ein leichteres Hinsetzen, insbesondere bei Stühlen und Hockern, die eine relativ hohe obere Position haben. Dazu gehören z. B. Sitzeinrichtungen, bei denen der Sitz eine unbesetzte obere Position von mehr als 75 cm über dem Boden einnimmt.
Kinematisch kann dies durch einen asymmetrischen Federmechanismus 1600 erreicht werden, wie in 16A und 16B schematisch dargestellt. In dieser Konfiguration werden die oberen Arme und unteren Arme wie in 15A verwendet. Der Abstand d_u zwischen der oberen Sitzhalterung und der oberen Basishalterung und der Abstand d_l zwischen der unteren Sitzhalterung und der unteren Basishalterung sind identisch. Der Abstand d_b zwischen dem oberen Basislager und dem unteren Basislager ist jedoch größer als der Abstand d_s zwischen dem oberen Sitzlager und dem unteren Sitzlager. Der Sitz 1650 ist in einem Winkel an der Sitzhalterung 1651 befestigt, so dass der Sitz 1650 in der in 16A gezeigten Gebrauchsposition ungefähr horizontal ausgerichtet ist. In der unbelasteten oberen Position, wie in 16B dargestellt, ist der Sitz 1650 nun deutlich nach vorne geschwenkt. Eine nach vorne geschwenkte obere Position eines Sitzes ist auch in 13B dargestellt.
Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird es für den Fachmann leicht ersichtlich sein, dass die Erfindung nicht auf die offengelegten oder abgebildeten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegenteil dazu bestimmt ist, zahlreiche andere Modifikationen, Substitutionen, Variationen und weitgehend äquivalente Anordnungen abzudecken, die im Rahmen des Geistes und des Umfangs der folgenden Ansprüche enthalten sind.
Die verschiedenen in dieser Beschreibung vorgestellten und in den Zeichnungen dargestellten Merkmale schließen sich nicht gegenseitig aus und können frei kombiniert werden. Zum Beispiel schließt die Verwendung einer Zugfeder nicht aus, dass der Federmechanismus gleichzeitig eine Druckfeder enthält, auch wenn eine Kombination aus Zug- und Druckfeder nicht ausdrücklich dargestellt ist.
Die hier verwendeten Begriffe „Beispiel“ und „exemplarisch“ bedeuten, dass sie als Beispiel oder Illustration dienen. Jede hier als „Beispiel“ oder „exemplarisch“ beschriebene Ausführungsform oder Gestaltung ist nicht unbedingt als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Ausführungsformen oder Gestaltungen zu verstehen. Die Verwendung des Wortes „Beispiel“ oder „exemplarisch“ soll vielmehr dazu dienen, Konzepte in einer konkreten Weise darzustellen. Wie in dieser Anmeldung verwendet, soll der Begriff „oder“ eher ein einschließendes „oder“ bedeuten als ein ausschließendes „oder“. Das heißt, sofern nicht anders angegeben oder aus dem Kontext ersichtlich, ist mit „X verwendet A oder B“ jede der natürlichen, einschließenden Permutationen gemeint. Das heißt, wenn X A verwendet, X B verwendet oder X sowohl A als auch B verwendet, dann ist „X verwendet A oder B ein“ in jedem der vorgenannten Fälle erfüllt. Darüber hinaus sollten die Artikel „ein“ und „eine“, wie sie in dieser Anmeldung und den beigefügten Ansprüchen verwendet werden, im Allgemeinen so ausgelegt werden, dass sie „eine oder mehrere“ bedeuten, sofern nicht anders angegeben oder aus dem Kontext klar hervorgeht, dass sie auf eine Singularform bezogen sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62955329 [0001]

Claims

Ein Bürostuhl oder Hocker mit einem Federmechanismus (100), umfassend eine Basis (101,); einen Sitz (150); eine mit der Basis (101) verbundene Basishalterung (102); eine Sitzhalterung (151), die mit dem Sitz (150) verbunden ist zwei übereinander angeordnete Schwenkarme, wobei die beiden Schwenkarme einen unteren Schwenkarm (120) und einen oberen Schwenkarm (130) umfassen, wobei jeder der beiden Schwenkarme (120, 130) schwenkbar mit der Sitzhalterung (151) verbunden ist und schwenkbar mit der Basishalterung (102) verbunden ist; und eine Feder (140), die so angeordnet ist, dass sie eine nach oben gerichtete Kraft auf den Sitz erzeugt.
Bürostuhl oder Hocker nach Anspruch 1, wobei der untere Schwenkarm (120) über eine untere Sitzhalterung (121) schwenkbar mit der Sitzhalterung (151) verbunden ist, und wobei der obere Schwenkarm (130) über eine obere Sitzhalterung (131) schwenkbar mit der Sitzhalterung (151) verbunden ist, und wobei der untere Schwenkarm (120) über ein unteres Basislager (122) schwenkbar mit der Basishalterung (102) verbunden ist, und wobei der obere Schwenkarm (130) über ein oberes Basislager (132) schwenkbar mit der Basishalterung (102) verbunden ist.
Bürostuhl oder Hocker nach Anspruch 2, wobei das untere Sitzlager (121) und das obere Sitzlager (131) in einer ersten Vertikalebene (201) angeordnet sind, und wobei das untere Basislager (122) und das obere Basislager (132) in einer zweiten Vertikalebene (202) angeordnet sind.
Bürostuhl oder Hocker nach Anspruch 1, wobei der untere Schwenkarm (120) ein linkes unteres Schwenkarmelement (123) und ein rechtes unteres Schwenkarmelement (124) umfasst, und wobei der obere Schwenkarm (130) ein linkes oberes Schwenkarmelement (133) und ein rechtes oberes Schwenkarmelement (134) umfasst.
Bürostuhl oder Hocker nach Anspruch 1, wobei die Feder (140) eine Druckfeder ist, wobei ein unteres Ende der Druckfeder an der Basis (101) abgestützt ist, und wobei ein oberes Ende der Druckfeder mit dem unteren Schwenkarm (120) oder dem oberen Schwenkarm (130) verbunden ist.
Bürostuhl oder Hocker nach Anspruch 1, wobei die Feder (140) eine Zugfeder ist, wobei ein erstes Ende der Zugfeder an der Basishalterung (102) abgestützt ist, und wobei ein zweites Ende der Zugfeder an der Sitzhalterung (151) abgestützt ist.
Bürostuhl oder Hocker nach Anspruch 2, wobei die Feder (140) eine Zugfeder ist, wobei ein erstes Ende der Zugfeder an der Basis oberhalb des oberen Basislagers (132) abgestützt ist, und wobei ein zweites Ende der Zugfeder am Sitz unterhalb der unteren Sitzhalterung (121) abgestützt ist.
Bürostuhl oder Hocker nach Anspruch 1, wobei die Feder (140) eine Zugfeder ist, die ein erstes Ende hat, das funktionell mit der Basis verbunden ist, und ein zweites Ende, das funktionell mit dem Sitz verbunden ist, ferner umfassend einen Einstellmechanismus, durch den eine vertikale Position des ersten Endes relativ zu der Basis oder eine vertikale Position des zweiten Endes relativ zu dem Sitz eingestellt werden kann.
Bürostuhl oder Hocker nach Anspruch 1, wobei der obere Schwenkarm (130) oder der untere Schwenkarm (120) bogenförmig ausgebildet ist.
Bürostuhl oder Hocker nach Anspruch 1, wobei der obere Schwenkarm (130) oder der untere Schwenkarm (120) allgemein U-förmig ausgebildet ist.
Bürostuhl oder Hocker nach Anspruch 1, wobei die Feder (140) eine Federkraft mit einer horizontalen Komponente und einer vertikalen Komponente erzeugt, und wobei ein Verhältnis der vertikalen Komponente zu der horizontalen Komponente zunimmt, wenn der Sitz nach unten gedrückt wird.
Bürostuhl oder Hocker nach Anspruch 11, wobei die Feder eine Druckfeder ist.
Bürostuhl oder Hocker nach Anspruch 11, wobei die Feder eine Zugfeder ist.
Bürostuhl- oder Hocker-Federmechanismus (100) nach Anspruch 1, wobei der untere Schwenkarm oder der obere Schwenkarm einstückig als Gehäuse des Federmechanismus ausgebildet ist.
Bürostuhl oder Hocker nach Anspruch 2, wobei ein Abstand (du) zwischen dem oberen Basislager und dem oberen Sitzlager und ein Abstand (dl) zwischen dem unteren Basislager und der unteren Sitzhalterung unterschiedlich sind, oder wobei ein Abstand (db) zwischen dem unteren Basislager und dem oberen Basislager und ein Abstand (ds) zwischen der unteren Sitzhalterung und der oberen Sitzhalterung unterschiedlich sind.