CN111200955A - 具有自调整接头的椅子 - Google Patents

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Abstract

一种自调整接头(11)，形成为用于容置主动式动态椅的椅腿的末端，所述接头包括空心的内圆柱体(12)、从外部围绕所述内圆柱体(12)布置的空心外圆柱体(13)、第一压缩弹簧部分(11a)以及沿轴向(A)与所述第一压缩弹簧部分间隔开的第二压缩弹簧部分(11b)，所述内圆柱体具有上端侧边缘和下端侧边缘(12o、12u)，所述外圆柱体具有分别相对于所述内圆柱体(12)的所述上端侧边缘和所述下端侧边缘(12o、12u)沿轴向(A)错开的上端侧边缘和下端侧边缘(13o、13u)，所述第一压缩弹簧部分由数个包围所述内圆柱体(12)的圆柱体(15a)组成，在所述圆柱体之间分别布置有将所述圆柱体连接起来的弹性体部分(14a)，所述第二压缩弹簧部分由数个包围所述内圆柱体(12)的圆柱体(15b)组成，在所述圆柱体之间分别布置有将所述圆柱体连接起来的弹性体部分(14b)。

Description

具有自调整接头的椅子
技术领域
本发明涉及一种具有自调整弹性接头的椅子。
背景技术
有各种不同的座椅系统可划分为三个部分：基座部分(基座或支柱)、中间部分(例如数条腿)和上部(座椅或座椅部件)。
传统上，大多数椅子、凳子或座椅的基座、中间部分和座椅之间的两个接口为刚性连接。近期的研发则为这些接口中的至少一个提供了具有附属复位机构的柔性连接。
这样的活动椅或主动式动态椅与静态椅之间的区别在于，坐在椅子上的椅子使用者的躯干或身体能够与座椅部件一起运动，这对于静态椅来说是不可能的。
人类生理学认为，坐着时做一些动态运动，这相较于静态休息为更优之选。椅子还同时承载着腿部重量，不仅应帮助实现动态运动，也应为座椅使用者提供人体工学支持。
大多数坐具配设有采用相应设计的座面以及位姿尽可能有利于人体构造的靠背，从而使身体特别是背部得到支撑。这类坐具通常能令人感到舒适，但存在重大缺陷，即：身体只是被动地坐着，也就是说，背部肌肉没什么负担，而椎间盘受到持久的压力负荷。长期使用这些座椅装置，会导致背部肌肉退化和椎间盘磨损。静态坐姿或被动坐姿往往会造成健康损害并引起背部和髋部区域的疼痛。
出于上述原因，人们研发出了能实现所谓的主动式动态坐姿的主动式动态座椅装置，使得背部肌肉和椎间盘始终处于轻微的运动中。这种主动式动态坐姿实际上无外乎通过以下方式而实现：座椅装置的座椅保持不稳定的位姿，座椅使用者可以使其在静止位姿与横向偏移位姿之间来回摆动。
这样一种主动式动态摆椅例如披露于DE 42 44 657 02。该案所描述的同类型座椅装置由底座部件、与底座部件连接的中间件以及与中间件刚性连接的座椅部件组成，其中，中间件借助于可弹性变形的连接元件以能够往每个侧向倾斜的方式保持在底座部件的开口中，并且在未受力状态下返回其中性位置(非使用位置)。
US 5921926披露一种同样基于反向摆动原理的主动式动态摆椅。这样的椅子具有明确的运动路径和结构性复位机构，同时具有能防止椅子翻倒的保护装置。然而，椅子向后摆动时会从水平位置翻转成背离身体中心的倾斜位姿。
这样的摆椅能使座椅在无偏移的初始位置与各种偏移位置之间来回摆动，使得座面从水平位置翻转成倾斜的斜置位置。其中，倾斜角度与偏移方向和偏移程度有关。以水平安装的座椅与可来回运动的摆柱固定连接的摆椅为例，当柱子相对于座椅的水平位置的偏移程度增加时，座椅会倾斜成明显的倾斜位姿。
EP 0 808 116 B1中记载一种布置在柱子与底座部件之间的摆动轴承。该摆动轴承形成为橡胶金属板(Schwingmetall)并且由基本呈管形的顶部、底部和布置在顶部与底部之间的弹性材料组成，顶部的上端用于楔式连接，底部牢固地固定在底座部件的臂上。摆动轴承能使座椅部件来回摆动。人坐着时绕一个点摆动(倾斜)，就能侧着朝任何方向运动。这样一个系统所受到的轴向负荷(轴承负荷)与坐着的人的重量有关并且对侧向运动偏移(倾斜负荷)有影响。因此，这种方案可用来调节柔性连接的刚度。这个用来解决弹簧刚度可调性的方案在单用户环境中可能够用了，但与此同时，有必要找到一种适用于多用户环境的更佳解决方案。
理想情况下，柔性接头的刚度(特别是对于倾斜负荷而言)是使用者的座椅重量的动态自调节函数。
因此，DE 10 2009 019 880 A1揭示一种坐具，具有座椅和用于施加座椅的摆动运动的摆动装置，该摆动装置具有用于根据使用该座椅的人的重量来自行调节摆动复位力的装置。这种坐具具有座椅、弹簧支柱、底座、摆动装置以及用于自行调节摆动复位力的装置。这种坐具采用如下设计：托举座椅的弹簧支柱在使用者体重变大时下沉更深，借此延长中心柱的下轴承中的杠杆臂，从而使得侧向偏移的阻力随着座椅使用者体重的增加而增加。
由DE 10 2009 019 880 A1进一步得知，上述装置构造复杂。为了向外封闭装置，使用了轴承箱、数个布置在保持件中的橡胶轴承、可沿着橡胶轴承运动的控制元件以及沿径向环周延伸的上部橡胶密封件。该装置还具有螺旋弹簧，控制元件支撑在该螺旋弹簧上。因此，根据座椅使用者的体重和螺旋弹簧的弹簧常数得出控制元件在轴承箱中的伸入深度(Eindringtiefe)。
这种复位装置的缺点在于，其使用螺旋(压缩)弹簧作为用于调节伸入深度的构件，而该螺旋(压缩)弹簧主要产生的是轴向复位力。根据伸入深度产生不同的弯矩，应当沿轴向被操作的螺旋弹簧也会扭转。另外，该复位装置构造复杂且其特性取决于各种不同的相对可动的部件的相互配合。控制元件与橡胶轴承之间的相对运动也会造成机械磨损。
针对上述装置，本发明的目的是提出一种用于自行调节复位力的替代性复位装置，这种复位装置的构造不那么复杂，不存在上述缺点并且允许座椅部件具有复杂的运动动力学特性。
具体而言，当坐着的人做动态运动时，所希望的是这个人进一步地全身都动起来，包括躯干在内，像在用“呼啦圈”做运动那样，在此过程中既能做摆动运动，又能使骨盆发生“横向”偏移(即水平平移运动)，以便补偿上部区域如臂部和头部的重心转移并且让这些部位动起来。同时也希望前座椅部件在向前运动的过程中不会像平常那样向下降低，后座椅部件在向后运动的过程中不会像平常那样向下降低，而是形成像秋千座椅运动那样的运动曲线。
发明内容
因此，针对现有技术，本发明的目的是克服前述缺点并提供一种主动式动态椅，座椅使用者能够使该椅子的座椅部件在明确的运动空间中进行安全的、多种多样的运动。同时，椅子使用者也能有利地使座椅区域进行水平平移运动并且按照座椅使用者的人体工学需求来改变座椅倾斜度。
据此，本发明的基本理念涉及一种自调整接头，包括内圆柱体、从外部围绕所述内圆柱体布置的外圆柱体(具有更大的直径)、第一(可弹性变形的)压缩弹簧部分以及与所述第一压缩弹簧部分轴向间隔开的第二压缩弹簧部分，所述内圆柱体具有上端侧边缘和下端侧边缘，所述外圆柱体同样具有上端侧边缘和下端侧边缘，其中所述这些边缘分别相对于所述内圆柱体的所述上端侧边缘和所述下端侧边缘沿轴向错开，所述第一压缩弹簧部分由数个包围所述内圆柱体的圆柱体组成，在所述圆柱体之间分别布置有将所述圆柱体连接起来的弹性体部分，所述第二压缩弹簧部分由数个同样包围所述内圆柱体的圆柱体组成，在所述圆柱体之间分别布置有将所述圆柱体连接起来的弹性体部分。
此外，本发明的数个并列目的和优点在于，提供一种活动接头，且特别是提供一种具有这样一个接头的椅子：
(a)该椅子提供足够的轴向(竖向)挠度以实现“减振”
(b)该椅子允许倾斜运动，
(c)该椅子提供提高的倾斜刚度以作为提高的轴向负荷的函数
(d)该椅子允许有限扭转
(e)该椅子提供用于倾斜、扭转和轴向负荷的复位机构
(f)能实现均匀运动
(g)该椅子易用且安全。
这些目的通过并列的独立权利要求中所记载的措施而达成。据此，本发明的有利技术方案记载于相应的从属权利要求中。
因此，在本发明的一个特殊技术方案中，如下设置：所述第一圆柱体之间的所述第一弹性体部分形成为与所述第二圆柱体的所述第二弹性体部分分离，并且在所述弹性体部分之间(沿轴向看)形成有空腔。
有利地，所述数个圆柱体分别如洋葱皮般相对布置并且位于相应的圆柱体(所述弹性体)之间。
进一步有利地，相对更靠外的所述圆柱体的端侧边缘相对于相对更靠内的所述圆柱体的位于同一侧的端侧边缘沿轴向错开布置。
进一步有利地，所述第一压缩弹簧部分的所述圆柱体形成为与所述第二压缩弹簧部分的所述圆柱体分离。
以下设计同样有利：所述第一压缩弹簧部分的所述圆柱体与所述第二压缩弹簧部分的所述圆柱体连接或者一体形成为共同的圆柱体。
在有利的技术方案中如下设置：所述上弹性体部分与所述下弹性体部分之间形成有空腔，所述空腔中填充气态介质、空气或肖氏硬度明显低于所述弹性体部分中的弹性体的肖氏硬度的弹性体。
本发明的另一个方面涉及一种主动式动态椅，具有基座、至少一条椅腿以及安装在所述椅腿上端的座椅，其中至少所述椅腿的下端固定在如上所述的自调整接头中，所述接头位于所述基座上。
进一步的目的和优点将通过以下说明和附图而变得清楚。
附图说明
图1a是已知的弹性圆锥形压缩接头的透视图。
图1b是图1a的透视性剖面图。
图1c是1a的正交前视截面图。
图2a是根据本发明理念的自调节活动接头的第一实施方式的透视图。
图2b是图2a的正交剖面图。
图2c是2a的连接的前视剖面图，该连接与椅子的支撑元件相连。
图3a是图2a的透视性剖面图。
图3b是第二实施方式中图2a的透视性剖面图。
图3c是第三实施方式中图2a的透视性剖面图。
图3d是第四实施方式中图2a的透视性剖面图。
图4是使用六个自调节接头的主动式动态椅的透视图。
图5是在基座处使用单一的自调整活动接头的主动式动态椅或主动式动态凳的透视图。
具体实施方式
下面参考图2至图5对本发明进行详细说明，其中相同的附图标记在各图中指向相同的结构特征和/或功能特征。
图1a-1c示出由现有技术已知的弹性体接头1。该接头具有空心的、也就是管形的内圆柱体2以及外圆柱体3。内圆柱体2提供容置空间6。外圆柱体3通常与图中未详细示出的支撑基座连接。两个圆柱体2和3通过弹性体部分4以及可选数量的刚性圆柱体5彼此连接。
图1c清楚图示了数个弹性区域4的圆锥形分级。当有轴向负荷(参见轴向箭头)被连接元件带入空腔6中时，圆锥角8减小，弹性体部分4压缩以及部分地被剪断。
图2a-2c示出根据本发明理念的自调整接头11。图2b和图2c示出一种包含两个呈圆锥形分级的压缩弹簧部分11a和11b(此处为简单起见而呈现为一模一样的)的两分式结构。
管形内圆柱体12(具有圆形横截面的空心圆柱体)提供用于椅腿的容置空间并且具有基本呈圆柱形的内壁，该内壁具有在上压缩弹簧部分11a与下压缩弹簧部分11b之间恒定的内径。
从图中可清楚看到，内圆柱体12具有壁厚不一的壁部，其中在根据图2B、图2C、图3A和图3B的实施中，壁厚首先从上端12o处减小，直至上压缩弹簧部分11a沿高度方向终止于与内圆柱体12接合的区域中。
上压缩弹簧部分11a与下压缩弹簧部分11b之间设有空腔25，该空腔中不是填充像空气这样的介质就是如图3B所示填充弹性体27。
自调整弹性接头11还具有(由刚性材料形成的)外圆柱体13。刚性内圆柱体11和刚性外圆柱体13通过两分式的、也就是空间上彼此分离的上弹性体部分和下弹性体部分14a和14b而彼此连接。
弹性体部分14a和14b分别进一步被刚性的空心管形圆柱体15a和15b划分，这些圆柱体如洋葱皮般相对布置。如此一来，相对更靠内的圆柱体15a、15b的直径小于相对更靠外的圆柱体15a、15b的直径。在本发明的优选技术方案中，如下设置：空心圆柱体15a之间或者说空心圆柱体15b之间的径向距离大致上同等大小，因此从径向看，形成了大致等距的圆柱体布局。相邻圆柱体15a或15b之间分别呈环形地各设有一个弹性体。从径向看，以内圆柱体11的中心轴为参照，相对更靠外的圆柱体15a或15b的上缘和下缘R在图中沿高度方向相对于相对更靠内的圆柱体15a或15b向下错开布置，从而形成接头11的呈圆锥形向外下降的盖状结构，该盖状结构在正常状态下(也就是在未受到椅腿21施力的情况下)拓张出一个穿过圆柱体15a或15b的上缘的切平面，该切平面相对于水平面倾斜了一个切角20。
圆锥形的压缩弹簧部分11a和11b分别具有高度17a和17b(这两个高度视想要的弹簧特性而定可以是相同或不同的)、宽度19和直径22。
从图中还可清楚看到，内圆柱体12具有一壁部，该壁部的壁厚在上、下压缩弹簧部分11a、11b之间，也就是在与内圆柱体12接合的区域中沿轴向渐增。
该壁厚随后在下压缩弹簧部分11b的区域内再度减小。
图2c示出带有长条形支撑元件21(在此为椅腿)的接头11，该支撑元件通过其接合区域21a以形状配合和压紧配合的方式容置在容置空间16中。如双向箭头23所示，当有横向力被施加于支撑元件21的上部时，会形成(被定义在上、下弹簧部分11a和11b之间的)支点24，并且支撑元件21进行倾斜运动。
由于支撑元件21支承在两个支承区域上(亦即，一方面支承在上弹簧部分11a之间的区域中，另一方面支承在下弹簧部分11b之间的区域中)，因此，支撑元件21能够倾斜。
当有额外的轴向负荷22作用于支撑元件21时，压缩弹簧部分11a和11b部分地下降，由此而侧向压缩并且垂直于彼此地受到剪力，借此自动提高支撑元件21的倾斜刚度，而不需要座椅使用者通过手动调整来使特性与他的体重相匹配。
可以使用所有特定的尺寸参数和材料参数来调整自调节活动接头11的特性。因此，可以使用硬度更高的弹性体来总体上提高接头的刚度。
同样地，可以通过增加刚性圆柱体15a、15b的数量来提高倾斜刚度而不损害轴向阻尼。增加每个弹簧部分的高度，既能加大倾斜度，又能提高轴向刚度。加大每个弹簧部分的宽度则会降低轴向刚度。加大弹簧部分之间的距离能够提高倾斜刚度，但不会损害轴向刚度。
最后一点提供了自调节活动接头为何采用两分式设计的原因：弹簧部分的高度既能加大倾斜度，又能提高轴向刚度，而弹簧部分之间的距离只能加大斜率的倾斜度，却不能提高轴向刚度。
图3a是接头11的透视性剖面图，此处所示出的接头作参考用以说明替代性实施方式。上、下压缩弹簧部分之间的空间25中填充空气。
图3b示出一种相似的自调节活动接头11，其中该活动接头的上、下压缩弹簧部分之间的空间中填充低硬度弹性体27。
图3c示出另一种自调节接头11，其具有一组统一的刚性管形空心圆柱体29，这些圆柱体分别将上、下压缩弹簧部分连接起来。上、下压缩弹簧部分11a、11b之间的空间30形成为空腔。在这个实施例中，圆柱体29的高度从内向外减小。
在图3d中，这些空腔30中填充硬度足够低的弹性体32。
图4示出具有基座34和座椅35的主动式动态椅33，所述基座和座椅在使用六个(如前所述的)自调节接头11的情况下通过三条腿36彼此连接。每个自调节接头37(根据座椅使用者的重量而)实现相应的倾斜度、扭转和轴向负荷。图5示出具有基座39和座椅40的摆凳38，所述基座和座椅通过单条腿41彼此连接。座椅40与椅腿41之间为刚性连接42。基座39配设有自调整弹性接头11，以便实现腿41和座椅40的摆动运动。
如图4和图5所示，接头11以其外圆柱体13的下缘R支承并固定在基座34或39上。也可以采用如下实施方式：外圆柱体13的下缘13u形成为与下压缩弹簧部分15b的接合部分轴向相对，使得当座椅使用者的体重较大时，接头11的中心能够在内圆柱体的下缘112u抵靠基座34或39之前进一步下降。
为此也可以使用圆柱形的适配器元件，将该适配器元件作为间隔元件安装在接头11的底面上。
附图标记说明
1 现有技术中的弹性体接头
2 内圆柱体(形成为空心圆柱体)
3 外圆柱体(形成为空心圆柱体)
4 弹性体中间区域
5 刚性的中间圆柱体
6 容置空间
7 由弹性体中间区域所形成的弹性区域的宽度
8 圆锥角
9 弹性体接头的直径
10 弹性体接头在外凸缘的区域内的高度
11 包含呈圆锥形错开的压缩弹簧部分11a和11b的自调整接头
12 内圆柱体
12o 内圆柱体的上缘
12u 内圆柱体的下缘
13 外圆柱体
13o 内圆柱体的上缘
13u 内圆柱体的下缘
14a 弹性体部分
14b 弹性体部分
17a、17b 呈圆锥形延伸的压缩弹簧部分11a、11b的高度
18 直径
19 宽度
20 圆锥角
21 椅子的长条形支撑元件
22 通过支撑元件21施加在接头11上的轴向负荷
23 施加在支撑元件21上的扭矩
24 支撑元件21的倾斜运动的支点
25 上、下压缩弹簧部分11a和11b之间的空腔/间隙
27 弹性体
29 圆柱体
30 空腔
32 填充弹性体的空腔
33 主动式动态椅
34 椅子的基座
35 椅子的座椅
36 椅子的腿
38 摆凳
39 凳子的基座
40 凳子的座椅
41 凳子的腿
42 连接。

Claims (11)

1.一种自调整接头(11)，形成为用于容置主动式动态椅的椅腿的末端，所述接头包括空心的内圆柱体(12)、从外部围绕所述内圆柱体(12)布置的空心外圆柱体(13)、第一压缩弹簧部分(11a)以及沿轴向(A)与所述第一压缩弹簧部分间隔开的第二压缩弹簧部分(11b)，所述内圆柱体具有上端侧边缘和下端侧边缘(12o、12u)，所述外圆柱体具有分别相对于所述内圆柱体(12)的所述上端侧边缘和所述下端侧边缘(12o、12u)沿轴向(A)错开的上端侧边缘和下端侧边缘(13o、13u)，所述第一压缩弹簧部分由数个包围所述内圆柱体(12)的圆柱体(15a)组成，在所述圆柱体之间分别布置有将所述圆柱体连接起来的弹性体部分(14a)，所述第二压缩弹簧部分由数个包围所述内圆柱体(12)的圆柱体(15b)组成，在所述圆柱体之间分别布置有将所述圆柱体连接起来的弹性体部分(14b)。
2.根据权利要求1所述的自调整接头(11)，其特征在于，所述第一圆柱体(15a)之间的所述第一弹性体部分(14a)形成为与所述第二圆柱体(15b)的所述第二弹性体部分(14b)分离，并且在所述弹性体部分之间(14a、14b)形成有空腔。
3.根据权利要求1或2所述的自调整接头(11)，其特征在于，所述数个圆柱体(15a、15b)分别如洋葱皮般相对布置。
4.根据权利要求3所述的自调整接头(11)，其特征在于，相对更靠外的所述圆柱体(15a、15b)的其中一个端侧边缘(R)相对于相对更靠内的所述圆柱体(15a、15b)的位于同一侧的端侧边缘(R)沿轴向(A)错开布置。
5.根据上述权利要求中任一项所述的自调整接头(11)，其特征在于，所述第一压缩弹簧部分(11a)的所述圆柱体(15a)形成为与所述第二压缩弹簧部分(11b)的所述圆柱体(15b)分离。
6.根据上述权利要求1至4中任一项所述的自调整接头(11)，其特征在于，所述第一压缩弹簧部分(11a)的所述圆柱体(15a)与所述第二压缩弹簧部分(11b)的所述圆柱体(15b)连接或者一体形成为共同的圆柱体(15a、15b)。
7.根据上述权利要求中任一项所述的自调整接头(11)，其特征在于，所述内圆柱体(12)具有从轴向(A)看壁厚不一的壁部。
8.根据上述权利要求中任一项所述的自调整接头(11)，其特征在于，所述上弹性体部分与所述下弹性体部分(14a、14b)之间形成有空腔，所述空腔中填充气态介质、空气或肖氏硬度明显低于所述弹性体部分(14a、14b)中的弹性体的肖氏硬度的弹性体。
9.根据上述权利要求中任一项所述的自调整接头(11)，其特征在于，所述内圆柱体(12)具有容置空间(16)以容置椅腿(21)的容置部分(21a)。
10.一种主动式动态椅(33)，具有基座(34、39)、至少一条椅腿(36、41)以及安装在所述椅腿上端的座椅(35、40)，其中所述椅腿的下端固定在根据上述权利要求中任一项所述的自调整接头(11)中，所述接头位于所述基座(34、39)上。
11.根据权利要求10所述的主动式动态椅(33)，其特征在于，在所述基座(34)与所述座椅部件(25)之间设有三条椅腿(36)，并且所述椅腿的下端分别在设置于所述基座(34)上的根据上述权利要求中任一项所述的自调整接头(11)上与所述基座(34)连接。
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