DE10030022A1 - Kopplung eines Ausleger-Fußes und der Drehmöglichkeit mit der Neigung der zum horizontalen Vorschieben der Sitzfläche synchronisierten Rückenlehne - Google Patents

Abstract

Ein erkannter Vorzug der verschiedenen dynamischen Sitz-Positionen auf einem Stuhl ist durch neue Kombination mehrerer bekannter Teile, die aber durch eine logische Kopplung in ihrer Bewegungsfähigkeit voneinander abhängig werden, hinreichend erreicht. Die Position der ausgestreckten Hand zum Tisch hin wird wenig verändert, während der Sitz auf dem Stuhl hin und her fährt und sich die Rückenlehne neigt. Der Stuhl behält seine normale Funktion, wenn keine starke Neigung der Lehne eingestellt ist. Wenn die Kopplung sogar vollkommen entkoppelbar ist und sich die Lehne ohne Sitzbewegung neigt, benimmt sich der Stuhl wie ein normaler Stuhl.

Description

Einleitung

Die im Titel angesprochene Kopplung soll an einem Stuhl eingebaut werden. Dieser (Büro-)Stuhl bzw. Sitzmöbel soll das Neigen der Rückenlehne mit dem Vorrücken der Sitzfläche so synchronisieren, daß der Benutzer immer fast genau den gleichen Abstand bezgl. der Hände zu den Arbeitsgeräten auf der Tischfläche hat.

Stand der Technik

Die Ergonomie des längerfristigen Sitzen erfordert eine wechselnde Körperhaltung. Die Gummibälle und Schwingfeder-Sitze geben dem Körper aber keine Ruhemöglichkeiten und müssen immer ausbalanciert werden.

Es gibt Erfindungen für Stühle, die das Neigen der Rückenlehne nach hinten mit dem Vorrücken der Sitzfläche koppeln. Die Bewegung der Sitzfläche erfolgt bei den bekannten Erfindungen in der Regel vor allem mit komplizierten Hebeln, die aber zu wenig horizontale Bewegung des Sitzes erlauben.

Mängel der bekannten Technik

Allerdings ist die horizontale Bewegung der Sitzfläche in diesen Stühlen bewußt nur so gering gewählt, da sonst diese Stühle im nach vorne ausgefahrenen Zustand der Sitzfläche mit dem Benutzer nach vorne umkippen könnten. So haben die Erfinder auf eine durchgreifende Konstruktion mit dem wirklichen Erreichen des oben genannten Zieles wohl noch verzichtet. Oder man müßte man eine riesige Unterstützung-Fläche am Boden für die Füße des Stuhles reservieren, was man natürlich nicht vorgenommen hat. Ebensowenig verankert man Bürostühle nicht am Boden. Eine magnetische einschaltbare Haftung wäre noch das beste dafür.

So wird aber der eigentliche Zweck nicht erreicht, da die horizontales Bewegung für den Ausgleich etwa 30 bis 35 cm betragen muß bei einem Neigungs-Unterschied der Rücken-Lehne von ca. 30 bis 40 Grad.

Die Sitz-Gummibälle etc. sind nur Behelfe, da diese das Abstandsproblem nicht lösen und bei dem ewigen Balancieren das Herunterfallen begünstigen. Sie geben aber der Wirbelsäule bei zwar verschiedene Sitzpositionen keine Rückenlehne.

Technische Aufgabe

Ohne störenden Geräusche und Anstrengungen soll die horizontale Bewegung des Sitzes funktionieren. Aber die Vorteile und Abmessungen eines normales Dreh-Bürostuhles sollen möglichst erhalten bleiben, wenigstens in der normalen Sitzposition.

Lösung

Es können verschieden Ansätze für die Lösung dieser Aufgabe gemacht werden. Das Untergestell des (Büro-)Dreh-Stuhles besteht in der Regel aus 5 Füßen mit der bekannten Gas-Feder- Mechanik zur senkrechten Höhenverstellung.

Der bekannte Ansatz für die technische Aufgabe bezgl. der Sitzfläche und Rückenlehne geht von Hebelmechaniken aus, die gekoppelt sind mit einer (zu) geringen Gleitbewegung, so daß auf jeden Fall der Schwerpunkt nicht zu weit nach vorne gerät.

In dem neuen Design-Ansatz wird vor allem auf die hinreichende Gleitbewegung gesetzt, die durch evtl. kleine Hebelbewegungen für eine gewünschte Neigung der Sitzfläche unterstützt werden könnten. Dabei wird der Schwerpunkt wesentlich nach vorne verlagert, so daß eigentlich die Gefahr des Umstürzen des Sitzes nach vorne besteht, wenn nicht zusätzliche Konstruktionselemente dagegen wirken würden. Die Möglichkeit einer riesigen Unterstützungsfläche auf dem Boden kann man nicht einbeziehen, da der Benutzer solche Geräte nicht kaufen wird.

Das Umfallen kann man auch verhindern durch schwere Gewichte, die beweglich oder unbeweglich am Stuhl angebracht werden, mit großen z. B. halbmondförmigen Gewichten, die nach hinten, unten an dem unteren Drehpunkt des Lehnen-Hebels oder der Basis dort anhängen, z. B. zwischen allen oder einem Teil der Fußsegmente. Das ist auch nicht sehr beliebt, da es die Kosten für den Transport und die Herstellung hoch treibt und der Stuhl dann für den Benutzer evtl. ein monströses Stuhl-Ungetüm ist. Wenn man dazu auch die Rückpositionierung der Sitzfläche durch das Gewicht bewerkstelligt, hat man eine gleichbleibende Rückstellkraft entgegen der Kraft bei Federzügen. (Fig. 5)

Die Lösung ist sinngemäß durch einen oder mehrere zusätzliche Ausleger-Füße zu erreichen, die nach vorne ausfahren oder ausklappen. Ein zusätzlicher Fuß wird vor der Bewegung etwa in die Position zwischen die Füße/Beine des Benutzers gebracht. Das Klappen eines Ausleger-Fußes (Fig. 6) (Fig. 5) hat den Vorteil, geringere Problem bei der Bedienung und Lebensdauer dieser Mechanik zu machen; es sieht aber beim unbenutzten Stuhl nicht ganz so gut aus. Die Klapp- Bewegung nach unten kann senkrecht oder sogar schräg erfolgen, was einen etwas längeren Ausleger unter dem Stuhl möglich macht. An dem Ausleger-Klapp-Fuß ist seitlich eine Trittfläche angebracht, die eine Fußbedienung zum Ausfahren möglich macht; ebenso ein Hebel zum Lösen dieses ausgeklappten Ausleger-Fußes. Der Ausleger-Fuß kann dort einrasten oder durch eine Kupplung dort niedergehalten werden.

Das (teleskopische) Ausfahren bietet sich vor allem an bei motorischen ausgestatteten Stühlen. Dabei gibt es 2 Möglichkeiten: Ein vorhandener Fuß wird zu einem Teleskop-Fuß umgestaltet. Der Ausleger-Fuß bleibt dabei immer im Fuß-Bereich des Menschen.

Oder direkt unter dem Sitz wird von dort oben aus ein Stütz-Teleskop schräg nach vorne unten auf den Boden gefahren; im Folgenden wird dieser Ausleger-Fuß Stütz-Teleskop genannt, der ca. 20-35 cm vor dem Stuhl auf den Fußboden den Stuhl wie ein 6. Bein abstützt, bevor der Stuhl aus der Normalstellung in die stark geneigte Stellung der Rückenlehne bewegt werden kann. Das Ausfahren des Stütz-Teleskops wird evtl. auch mit dem Fuß bedient und arretiert oder durch Handkurbel ausgefahren. In ganz teuren Versionen des Stuhles könnte man dies auch elektrisch oder pneumatisch, hydraulisch machen, ebenso wie die Teleskope für die Sitz-Flächen- Bewegung. Das Stütz-Teleskop (Ausleger-Fuß) ist im ausgefahrenen Zustand schräg von oben, vorne unter der Sitzfläche nach unten gerichtet auf den Boden abgesenkt; es liegt dann also im ausgefahrenen Zustand schräg zwischen den Beinen des Benutzers, was nicht als optimal empfunden wird. Eine Sicherung bezgl. Kopplung bewirkt, daß die Rücklehnen-Neigung und Sitzflächen-Positionen nur dann verändert werden kann, wenn dieses Stütz-Teleskop Druck auf den Boden ausübt; auch die Drehbewegung ist dann blockiert.

Es scheint aber der Ausklapp-Fuß, der nur unten im Fußbereich liegt, für den Benutzer eher akzeptierbar zu sein.

Nun kann man aber bei dieser Umfall-Problematik für verschiebbare Sitzflächen 3 Sachlagen unterscheiden, wobei C als die günstigste Lösung erscheint:

A: Die Rückenlehne (und damit auch der Sitz) ist in jeder Neigungs-Stellung fixierbar. Das erfordert die größte Unterstützungsfläche am Boden. Denn der Benutzer kann auch auf dem veränderten Sitz seinen Körper und damit den Schwerpunkt nach vorne neigen. Der Ausleger-Fuß muß etwa 35 cm nach vorne aufsetzen. Bei nicht motorisch betriebenen Stühlen ist der Ausleger-Klapp-Fuß eine einfache Möglichkeit.

Die nächsten Lösungen B und C erfordern eine kleinere Unterstützungsfläche, also nur kürzere Ausleger-Füße. Der Ausleger-Fuß muß dann nur etwa 20 cm nach vorne aufsetzen.

B: Die Rückenlehne ist nicht fixierbar und mit einer Rückstellkraft, die nach vorne drückt, gefedert. Diese Lösung hat den Nachteil, daß die Federkraft genau (für jedes noch so großes Benutzergewicht) genau geregelt sein muß. Der Benutzer muß andauernd mit der potentiellen Bewegung kämpfen und hat keine eigentliche Rückenlehne sondern nur eine federnde Unterstützung.

C: Die Rückenlehne ist bezgl. der Bewegung nach vorne nicht fixierbar - daß heißt die Lehne kommt mit nach vorne, sobald sich der Benutzer nach vorne beugt - und zwar mit einer so geringen Rückstellkraft gefedert, die gerade nur den Sitz mit dem Benutzer wieder zurückbewegen kann, und die Rückenlehne ist nur gegen das Zurücklehnen mit einen zusätzlichen Hebel fixierbar. Damit kann sich der Benutzer entspannt zurücklehnen, aber das Risiko nach vorne mit dem gesamten Stuhl umzukippen, ist geringer, da der Stuhl sofort den Sitz nach hinten fährt, wenn der Benutzer sich nach vorne beugt und den Schwerpunkt verlegt. Sobald also der Benutzer die Lehne nach hinten stellen will, muß er einen Hebel etc. bedienen, um die Arretierung zu lockern. Ein Freilauf mit einer handbedienten Kupplung kann z. B. dazu führen, diese einseitige Frei-Bewegung zu ermöglichen. Eine Zahn-Ratschenkupplung tut es auch, ist aber nicht stufen- und geräuschlos. Dieser Hebel könnte auch als Fußschaltung gesteuert sein. ebenso kann man diesen in die Rückenlehne integrieren und mit dem Kopf oder einem speziellen Rückendruck oder Armdruck bedienen.

Ein weitere Betrachtung ist erforderlich für die Kopplung zwischen dem Auslegerfuß am Unter- Gestell, der Drehbewegung des Stuhles und der Neige-Möglichkeit der Rückenlehne; denn sonst müßte man in alle Richtungen einen Ausleger-Fuß haben, so aber nur nach vorne. Wenn unten der (zusätzliche) Ausleger-Fuß vorne ausgeklappt worden ist, dann ist die Drehbewegung des Stuhles blockiert und erst dann wird das starke horizontale Verschieben der Sitzfläche und das starke Neigen der Rückenlehne freigegeben und ermöglicht.

Die Kopplung kann leicht durch zwei Seilzüge mit Sperrbolzen bei der Drehung und Verschiebung erreicht werden. Oder einen Seilzug vom Ausleger-Fuß bis unter den Sitz und dort eine evtl. knickbare Hebel-Mechanik für den, weiteren Zweck, denn dabei muß die Höhenverstellbarkeit des Unter-Gestells berücksichtigt werden. Bei motorischen ausgestatteten Stühlen kann das durch eine simple Steuerungs-Logik bewirkt werden. Allerdings kann der Ausleger-Fuß mit einer Verlängerung nach unten auch drehbar am Obergestell/Sitz befestigt sein; dann muß das Untergestell nicht vor dem Ausklappen positioniert werden. Das ist wegen der Höhenverstellbarkeit aber komplizierter zu konstruieren. (Fig. 11) Der Seilzug kann auch durch eine Hebelmechanik, evtl. mit Kardangelenken ersetzt werden; nur muß eben die Höhenverstellbarkeit des Gerätes gegeben bleiben.

Die Rückenlehne selber kann aber aus 2 Teilen bestehen: Die Rückenlehne selber kann nach der Seite zum Benutzer hin noch eine weitere Auflage sein, die parallel zur "Rückenlehnenparallele" durch Gleitlager oder kleine Hebel etwas beweglich ist; selber wird dann die eigentliche Rückenlehne durch schwach Federn nach oben gehalten. Die Konstruktion der Rückenlehnen- Parallele kann man in allen folgenden Stühlen anwenden. Der Sinn ist während der Neigung der Ausgleich der Stauch-Bewegung am Körper des Benutzers.

Der Sitz sollte leicht beweglich sein. Diese Eigenschaften erreicht man durch die Lagerung auf 1 oder 2 parallelen Teleskopen mit Doppelauszügen, die der Sitzfläche eine weit vorgreifende horizontale Bewegung zulassen, während am hinteren Ende der Sitzfläche die Rückenlehne(nparallele) unten mit einem Drehgelenk(en) am Sitz befestigt ist. Innerhalb dieser Teleskope sorgt eine lange Feder für ein Zurückstellen des Sitzes in Normalhaltung. Alternativ kann auch eine oder mehrere Federn in einem der (3) Drehgelenke für die Rückstellung sorgen. Selbst ein Gewicht ist für diesen Zweck denkbar, das an Seilzügen am Sitz nach hinten zieht.

Nun kann man dabei 4 verschieden Mechaniken der Verbindung von Sitz und Rückenlehne(nparallele) und optionalem Lehnen-Hebel mit dem Unter-Gestell unterscheiden. Allen gemeinsam ist, daß der Sitz hinten mit der Rückenlehne(nparallele) (Fig. 10) unten durch ein Drehgelenk verbunden ist, wodurch eben ein verstellbarer Sitz gegeben ist. Natürlich kann man auch dieses Drehgelenk zusätzlich mit einer Kupplung ausbilden, um dem Stuhl die Alternative eines vollkommen normalen Stuhles zu geben; das heißt, die Lehne neigt sich, aber der Sitz fährt nicht nach vorne. Verschieden bei a) bis d) ist die Führung des oberen Punktes der Rückenlehne(nparallele). Trivialerweise kann man die Längen, Neigungen der nachfolgend beschriebenen Hebel/Teleskope einstellbar machen, um dem Benutzer verschiedene Einstellungen zu ermöglichen.

a) (Fig. 1), (Fig. 9)

Eine weitere Hebelmechanik - im Folgenden Lehnen-Hebel genannt - ist oben an der Rückenlehne(nparallele) wieder mit einem Drehgelenk befestigt und wird nach unten in der etwa gleichen Länge wie die Rückenlehne an das Basisteil - gemeint ist hier der oberen Teil über der senkrechten Gasfeder - des Stuhles geführt und dort daran wieder mit einem Drehgelenk fixiert. Die Sitzfläche läuft also mit dem Teleskop hin und her. Diese Konstruktion besteht also aus 3 System-Teilen, einer horizontalen Sitzfläche auf den Teleskopen - und einer Rückenlehne(nparallele) - die kann auch nur aus einer oder 2 Stangen bestehen - und einer oder 2 weiteren vertikal drehbaren Stangen oder Flächen, der Lehnenhebel, als Abstützung dagegen; in der Realität können jeweils für die 3 Drehpunkte nach dem Schanierprinzip natürlich mehrere Gelenke nebeneinander vorhanden sein. Die Bewegung des ganzen Gebildes ähnelt der Bewegung der Pleuelstange beim Motor, nur daß hier keine vollständige Kreisbewegung benutzt wird, sondern nur weniger als eine halbe.

Der Lehnenhebel wird z. B. auch durch einen verstellbaren Ankopplungspunkt an die Rückenlehnen-Parallele etwas an die verschiedenen Ansprüche der Menschen anpaßbar gemacht.

Die Mechanik im hinteren Teil des Stuhl wird aus Sicherheitsgründen mit einem Balg gegen Verletzungsgefahren verborgen. Außerdem sieht der Stuhl damit homogener aus. Daher ist es auch besser, nur eine Stange für den Lehnen-Hebel zu verwenden.

Die Teleskope mit Doppelauszügen sollten aus Geräuschgründen evtl. mit Plastikkugeln kugelgelagert sein. Evtl. reichen auch einfache Gleitlager; allerdings kann dann die Haft-Reibung zu Problemen führen.

Die Bewegung des Sitzes ist auch mit einer Hand arretierbar.

b) (Fig. 2), (Fig. 8)

Die Rückenlehne hat nach oben hin an jeder Seite einen kleineren Hebel mit einem Drehgelenk verbunden, der seinerseits mit einem Drehgelenk verbunden an einer senkrechten Verlängerung des Untergestells hängt. Das erfordert aber sehr hohe Stühle.

c) (Fig. 3)

Die Rückenlehne hat nach unten hin an jeder Seite oder in der Mitte einen kleineren Hebel mit einem Drehgelenk verbunden, der seinerseits mit einem Drehgelenk verbunden an einer senkrechten Verlängerung des Untergestells hängt.

d) (Fig. 4)

Die Rückenlehne hat nach oben hin an jeder Seite oder in der Mitte einen kürzeren (doppelläufigen) Teleskopauszug, der schräg nach hinten oben läuft und der an einer senkrechten Verlängerung des Untergestells hängt. Die Neigung dieses Teleskops kann evtl. eingestellt werden.

Vorteile

Der Mensch kann seinen Körper ergonomisch in wechselnd steiler oder geneigter Stellung der Rückenlehne auf dem Stuhl halten, damit Rückenleiden nicht so schnell auftreten können. Der Stuhl bietet aber trotzdem entlastende Ruhelagen für den Benutzer. Die Position der ausgestreckten Hand zum Tisch hin ist wenig verändert, während der Sitz auf dem Stuhl hin und her fährt, wenn sich die Neigung der Rückenlehne ändert.

Weiterbildungen der Erfindungen

Der elektrische betriebene Stuhl ist evtl. optisch schöner und komfortabler. Je nach Motorenanzahl kann man die verschieden Teile unabhängig voneinander steuern; allerdings steigt der Aufwand an und die Betriebs-Zuverlässigkeit nimmt entsprechend ab. Und der Stuhl hat den Nachteil der Abhängigkeit von Kabel oder Akku. Aber die Sitz-Parameter könnten auf Wunsch des Benutzers in einem einstellbaren Bereich extrem langsam und stetig verändert werden. Außerdem können natürlich alle diese Systeme mit den üblichen Verstellmöglichkeiten für Schwingen, Neigen, Rückenlehnenverstellungen etc. zusätzlich ausgerüstet werden.

Bei der Grundversion wird auf Armlehnen verzichten, da sich die patentierten beweglichen, vom Stuhl unabhängigen Armlehnen aus DP 197 09 481 sehr gut eignen, mit diesem beweglichen Stuhl zusammen zu arbeiten, da deren Bewegung bis zu 1 m möglich ist, die 35 cm hier also ohne Probleme zu erreichen sind.

Ansonst muß die Armlehne am Sitz befestigt werden, damit die Position zum Mensch etwa erhalten bleibt. Durch kleine Hebel kann man das noch an die Körperbewegung des Benutzers anpassen.

Standardmäßig sind auch evtl. an etwa der Stelle der Armlehnen (Fig. 7) etwas tiefer Abstützungspunkte denkbar, die dem Benutzer das nach hinten Neigen durch dagegen Abstützen leichter ermöglichen; diese können dann aufgerüstet, aufgesteckt werden zu Armlehnen, wenn es gewünscht wird.

Claims (8)

1. Ein Sitzmöbel, das in der Regel dreh- und höhenverstellbar ist, dessen Sitzfläche horizontal nach vorne und hinten beweglich ist und dessen Sitzflächen-Bewegung mit der Neigung der Rückenlehne synchronisiert ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Sitzfläche frei nach hinten fährt, während sich die Rückenlehne evtl. frei nach vorne durch Feder oder anderen Druck oder Kraft bewegt neigt, die Bewegung die Rückenlehne nach hinten aber automatisch gesperrt ist, und diese Neige-Bewegung nach hinten durch eine logische Kopplung nur dann vom Benutzer freizugeben möglich ist, wenn ein Ausleger-Fuß vorne ausgeklappt oder ein Teleskop-Fuß ausgefahren wurde und auch die Stuhl-Drehung schon in der richtigen Position unterbunden wurde, wobei die Fixierung der Drehung auch allein schon durch das Aufsetzen des Ausleger-Fußes erreicht werden kann.

2. Ein Sitzmöbel wie unter 1., wobei die Sitzfläche gleitet und evtl. auf Teleskopschienen oder T.-Doppelauszügen fährt.

3. Ein Sitzmöbel wie unter 1. oder 2., wobei die Rückenlehne gegen eine Rückenlehnenparallele verschiebbar gemacht wird.

4. Ein Sitzmöbel wie unter 1. bis 3., wobei die Bewegung des Sitzes und die Rückenlehne(nparallele) mit der Mechanik nach der Methode

• a) - Eine weitere Hebelmechanik, der Lehnen-Hebel, ist oben an der Rückenlehne(nparallele) wieder mit einem Drehgelenk befestigt und wird nach unten in der etwa gleichen Länge wie die Rückenlehne an das Basisteil - gemeint ist hier der oberen Teil über der senkrechten Gasfeder - des Stuhles geführt und dort daran wieder mit einem Drehgelenk fixiert. -
• b) oder b) - Die Rückenlehne hat nach oben hin an jeder Seite einen kleineren Hebel mit einem Drehgelenk verbunden, der seinerseits mit einem Drehgelenk verbunden an einer senkrechten Verlängerung des Untergestells hängt. -
• c) oder c) - Die Rückenlehne hat nach unten hin an jeder Seite oder in der Mitte einen kleineren Hebel mit einem Drehgelenk verbunden, der seinerseits mit einem Drehgelenk verbunden an einer senkrechten Verlängerung des Untergestells hängt. -
• d) oder d) - Die Rückenlehne hat nach oben hin an jeder Seite oder in der Mitte einen kürzeren (doppelläufigen) Teleskopauszug, der schräg nach hinten oben läuft und der an einer senkrechten Verlängerung des Untergestells hängt. -

mit dem Untergestell verbunden sind und/oder durch evtl. motorische Steuerungen gekoppelt sind.

5. Ein Sitzmöbel wie unter 1. bis 4., wobei die Bewegung der Rückenlehne gegen die Rückenlehnenparallele durch Gleiten und/oder durch kleine Drehhebel zwischen den beiden erfolgen kann und die Rückenlehne nach oben durch Federn gezogen wird.

6. Ein Sitzmöbel wie unter 1. bis 5., bei dem die logische Kopplung der Drehbewegung, des Ausleger-Fußes und der Horizontal-Bewegung des Sitzes durch Seilzüge und/oder Hebelmechaniken oder eine Kombination davon oder elektrisch oder pneumatisch oder hydraulisch in Verbindung mit Sperrbolzen oder einrastenden Kupplungen bewirkt wird.

7. Ein Sitzmöbel wie unter 1. bis 6., wobei die Rückführung des Sitzes durch lange Federn/­ elastische Elemente in oder parallel zu den Teleskopen oder durch Federn in den Drehgelenken bewirkt wird.

8. Ein Sitzmöbel wie unter 1. bis 6., wobei die Rückführung des Sitzes durch Gewichte hinten am Sitz bewirkt wird.