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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Kinematikvorrichtung zum Verstellen
von Bein- und/oder Fußelementen eines Sitzes, wobei der
Sitz eine verstellbare Rückenlehne aufweist.
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Stand der Technik
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Sitze
der vorstehenden Art, die Bein- und/oder Fußelemente aufweisen,
die insbesondere bei geneigter Rückenlehne, d. h. beim
Zurücklehnen des Benutzers in den Sitz, ausschwenken, sind
bekannt. Die Bein- und/oder Fußelemente dienen dazu, Bein-
und Fußteile der auf dem Sitz sitzender Person aufzunehmen
und in eine entspannte Lage zu bringen.
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Insbesondere
bei Flugzeugsitzen sind Steuerungselemente bekannt, die die Bewegung
der Bein- und der Fußstütze durchführen.
In der Regel werden Bein- und Fußstütze gleichzeitig
gesteuert.
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Unter
dem Begriff „Goldwing-Sitz” ist ein Flugzeugsitz
bekannt, der Steuermittel umfasst, um die Beinstütze zwischen
den Positionen Sitz- bzw. Liegestellung zu drehen und gleichzeitig
das Ausfahren der Fußstütze nach einer vorgegebenen
Kinematik zu steuern, so dass die Fußstütze beim
Ausschwenken nicht den Boden berührt.
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Die
mechanische Verbindung zwischen der Bein- und der Fußstütze
ist derart beschaffen, dass sich die Fußstütze
beim Verschwenken der Beinstütze zwischen einer eingefahrenen
Position und eine in der Verlängerung der Beinstütze
liegenden ausgefahrenen Positionen bewegt, wobei das progressive Ausfahren
der Fußstütze nach einer vorgegebenen Kinematik
erfolgt, so dass eben die Fußstütze beim Ausschwenkvorgang
den Boden nicht berührt.
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So
sind beispielsweise aus der Patentschrift
US 5352020 (WEBER AIRCRAFT INC (US)) 04.10.1994
Flugzeugsitze bekannt, bei denen Bein- und Fußstütze
unabhängig voneinander gesteuert werden kann.
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Auch
aus der
US 5887949 (PORTER
CO PL (US)) 30.03.1999 und der
EP 774913 A sind Sitze bekannt, die eine Bein-
und Fußstütze aufweisen, wobei nur das Element
Fußstütze unabhängig von der Position
der Beinstütze eingestellt werden kann.
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In
der Regel sind zum Verstellen der Bein- und/oder Fußelemente
eines solchen Sitzes sind komplexe Vorgänge notwendig,
um entsprechende Kollisionen, beispielsweise mit dem Boden oder
dem Vordersitz zu vermeiden. In der Regel werden diese Kollisionen
durch Verwendung entsprechender Sensoren vermieden. Alternativ hierzu
werden in einer bestimmten Schaltreihenfolge Elektromotoren aktiviert,
die nach einem vorgegebenen Schema Fuß- bzw. Beinstütze
ausfahren, so dass von vorn hinein Kollisionen vermieden werden.
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Nachteile des Standes der Technik
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Alle
genannten Vorrichtungen weisen jedoch den Nachteil aus, dass diese
sehr komplex aufgebaut sind, in der Regel eine eigene Stromversorgung
benötigen und zusätzlich Aktivierungsmittel aufweisen müssen,
damit der Benutzer beispielsweise durch Knopfdrücken die
entsprechende kinematische Bewegung, die von ihm gewünscht
ist, in Gang gebracht werden kann.
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Bei
der Verwendung von Sitzen, insbesondere bei Flugzeugsitzen, ist
es jedoch das Ziel, so wenig wie möglich Gewicht zu verwenden,
um die gewünschten Eigenschaften eines solchen Sitzes durchführen
zu können. Die gemäss dem Stand der Technik bekannten
Sitze weisen sehr viele Bauelemente auf, die sehr kompakt und schwer
sind, so dass diese Ziele mit den gewünschten Eigenschaften nicht
zufriedenstellend erreicht werden können.
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Aufgabe der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Kinematikvorrichtung für einen
Sitz bereit zu stellen, mittels dem auf einfache Art und Weise entweder
ein Fußelement oder ein Fuß- und Beinelement zusammen auf
einfacher Weise nicht Elektronik gestützt bewegt werden
kann.
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Lösung der Aufgabe
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Die
Lösung der Aufgabe besteht darin, dass als Kinematikvorrichtung
zur Bewegung eines Beinelements oder eines Fußelements
oder eines Bein- und Fußelements ein System bestehend aus
zwei miteinander kommunizierenden Zylindern vorgesehen ist, das
in sich geschlossen ist, derart, dass ein erster Zylinder an einer
verstellbaren Rückenlehne eines Sitzes angeordnet ist und
der zweite Zylinder zum Verstellen des weiteren Elements, nämlich
dem Fußelement, dem Beinelement oder dem kommunierten Bein-
und Fußelement mit diesem gekoppelt ist. Die beiden Zylinder
sind derart miteinander gekoppelt, dass beim Komprimieren des ersten
Zylinders beispielsweise durch Verstellen der Rückenlehne
der zweite Zylinder ausfährt und damit das Beinelement
bzw. Fußelement bzw. das kombinierte Bein- und Fußelement
steuert. Die Beinstütze bzw. Fußstütze
ist ebenfalls gelenkig an der Sitzstruktur angeordnet, sodass die
einen Enden der Zylinder an der Sitzstruktur und die jeweils freien
Enden der Zylinder an der Rückenlehne bzw. an dem Beinstütz-
bzw. Fußstützelement anordbar sind.
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Durch
Drücken der auf der Sitzstruktur sitzenden Person in die
Rückenlehne hinein, wird die Rückenlehne nach
hinten bewegt. Dadurch wird der erste Zylinder komprimiert und aufgrund
der Kommunikation mit dem zweiten Zylinder dieser entsprechend ausgefahren.
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Das
Verhältnis des Ausfahrens des zweiten Zylinders zum Einfahren
des ersten Zylinders wird in der Regel durch die Verhältnisse
der Querschnitte bzw. der verdrängten Volumina in den Zylindern
hergestellt.
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Auf
diese Art und Weise kann ein geschlossenes System auch nachträglich
adaptiv an die mechanischen Begebenheiten eines Sitzelementes angepasst
werden.
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Ein
weiteres Vorteil des Systems ist es, dass keine weiteren Steuerfunktionselemente,
beispielsweise Knöpfe zum Drücken und Auslösen
der entsprechenden Bewegung, Stellmotoren, Stromleitung oder Ähnliches
benötigt werden.
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Vorzugsweise
weist das geschlossene System noch einen entsprechenden Ausgleichsbehälter auf.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass neben dem zweiten Zylinder
noch weitere Zylinder angeordnet sind, die zusätzlich Stellfunktionen ausüben
können. So kann beispielsweise eine Bewegungsreihenfolge
derart ausgeführt werden, dass zunächst beim Drücken
der Rückenlehne der erste Zylinder komprimiert wird und
der zweite Zylinder, der die Beinstütze ausfährt,
aktiviert wird. In einem dritten Schritt wird dann entweder durch
das Komprimieren des ersten Zylinders oder durch das Ausfahren des zweiten
Zylinders der dritte Zylinder aktiviert, der dann die entsprechende
Fußstütze ausführt. Auch dies kann in
einem geschlossenen System realisiert werden.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform sieht vor, um zu vermeiden,
dass die Fußstütze, sowie es auch bereits aus
dem Stand der Technik erkannt worden ist, gegen den Boden stößt,
dass eine zusätzliche Kinematik vorgesehen ist, die die
Bein- bzw. Fußstütze verzögert ausfährt.
Dies wird dadurch realisiert, dass die Bein- bzw. Fußstütze
an einer zusätzlichen Kinematikvorrichtung angeordnet ist,
die derart ausgebildet ist, dass zunächst von dem zweiten
ausfahrenden Zylinder die Fuß- bzw. die Beinstütze
in ihrer ursprünglichen Lage (nicht aktiviert) parallel
verfährt und zwar aus der Ebene der Sitzfläche
heraus. Hierzu ist die Kinematikvorrichtung an einem Längsverschiebungssystem
angeordnet, das es ermöglicht, die Fuß- bzw. Beinstütze
in Ruhestellung parallel zu verfahren. Ist ein definierter Punkt
erreicht (Anschlag), wird durch das weitere Herausfahren des Zylinders
die erforderliche Schwenkbewegung eingeleitet.
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Wird
die Rückenlehne wieder entlastet, so wird eine umgedrehte
Bewegung, wie sie vorher beschrieben worden ist, ausgeführt.
Dies bedeutet, dass die Fuß- bzw. Beinstütze zunächst
verschwenkt wird in ihre nahezu ursprüngliche Lage und
dann parallel zu dieser Lage wieder unterhalb der Sitzfläche verschoben,
bis die Sitzlehne wieder die gewünschte ursprüngliche
Position erreicht hat.
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Zeichnungen
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Es
zeigen:
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1 Darstellung
der erfindungsgemässen Kinematikvorrichtung in der Ausbildung
eines geschlossenen Kreises mit zwei Zylindern, wobei der erste
Zylinder ausgefahren und der zweite Zylinder eingefahren ist;
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2 eine
Kinematikvorrichtung gemäss 1, jedoch
mit dem Unterschied, dass der erste Zylinder eingefahren und der
zweite Zylinder ausgefahren ist;
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3 eine
schematische Darstellung der erfindungsgemässen Kinematikvorrichtung
an einem Sitz in Sitzstellung;
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4 eine
schematische Darstellung der erfindungsgemässen Kinematikvorrichtung
an einem Sitz in Liegestellung;
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5 eine
schematische Darstellung der Anwendung der erfindungsgemässen
Kinematikvorrichtung mit zwei Zylindern an einem Flugzeugsitz, wobei
der Sitz in Sitzposition ausgerichtet ist;
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6 eine
schematische Darstellung der Anwendung der erfindungsgemässen
Kinematikvorrichtung mit zwei Zylindern an einem Flugzeugsitz, wobei
der Sitz in Liegeposition ausgerichtet ist;
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7 eine
weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen
Vorrichtung gemäss 1 wiederum
im Unterschied, dass an Stelle von zwei Zylindern, drei Zylinder
verwendet werden und mit dem dritten Zylinder das Fußelement
betätigt wird; der Sitz ist in Sitzstellung dargestellt;
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8 eine
weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen
Vorrichtung gemäss 1 wiederum
im Unterschied, dass an Stelle von zwei Zylindern, drei Zylinder
verwendet werden und mit dem dritten Zylinder das Fußelement
betätigt wird; der Sitz ist in Liegestellung dargestellt;
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9–12 Darstellung
der Funktionsweise des Bein- bzw. Fußelements durch Betätigung
des zweiten Zylinders in unterschiedlichen Stellungen.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist
die erfindungsgemässe Kinematikvorrichtung 1 dargestellt.
Sie besteht aus einem ersten Zylinder 2 und aus einem zweiten
Zylinder 3. Die aus dem Stand der Technik bekannten Zylinder sind über
eine Steuerleitung 4 hydraulisch miteinander gekoppelt.
Um die Bewegung der Zylinder 2, 3 zu arretieren,
ist in der Steuerleitung 4 ein Sperrelement 5 vorgesehen.
Dieses Sperrelement 5 unterbricht die Kommunikation zwischen
den beiden Zylindern 2, 3 und unterbindet so jegliche
Bewegung der entsprechenden Zylinderkolben der Zylinder.
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3 und 4 zeigen
schematisch das Anwendungsbeispiel der erfindungsgemässen
Kinematikvorrichtung 1.
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Die
erfindungsgemässe Kinematikvorrichtung 1 ist an
einem Sitz 6 angeordnet, wobei der Sitz 6 aus
einer Sitzstruktur 7 eine an die Sitzstruktur 7 angelenkte
Rückenlehne 8 und ein wiederum an der Sitzstruktur 7 angelenktes
Bein- bzw. Fußelement 9. Bei den 3 und 4 dargestelltem
Beispiel handelt es sich um ein Beinelement. Der erste Zylinder der
Kinematikvorrichtung 1 und der erste Zylinder 2 ist
auf der einen Seite an der Sitzstruktur 7 fest angeordnet
und mit seinem freien Ende, nämlich dem entsprechenden
Zylinderkolben an der Rückenlehne 8 des Sitzes 6,
gekoppelt. Die an der Sitzstruktur 7 drehgelenkig angeordnete
Rückenlehne 8 kann somit um einen Drehpunkt 10 verschränkt
werden, sofern oberhalb des Drehpunktes 10 eine Kraft F
wirkt, so verschwenkt die Rückenlehne 8 des Sitzes
von einer Position wie sie in der 3 dargestellt
ist in eine Position wie sie in 4 dargestellt
ist. Der Zylinder 2 wird daher entsprechend komprimiert.
Aufgrund der Komprimierung und der Kommunikation mit dem zweiten
Zylinder 3 wird dieser entsprechend ausgefahren und das
Bein- und Fußelement 9 fährt in Pfeilrichtung 11 aus.
Somit ist ohne jegliche weitere elektrische Unterstützung
oder irgendwelche Betätigungselemente wie Knöpfe,
Schalter oder Ähnliches mittels einer sehr einfachen Kinematikvorrichtung
bewirkt worden, dass das Bein- und Fußelement 9 auf sehr
einfache Art und Weise zusammen mit der erreichten Liegestellung
der Rückenlehne 8 bewegt wird.
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In 5 und 6 ist
das Prinzip, welches in 3 und 4 dargestellt
ist, nochmals verdeutlicht. Der Sitz 6 weist ebenfalls
eine Rückenlehne 8 auf, die drehgelenkig an der
Sitzstruktur 7 gekoppelt ist. Ferner ist in der Sitzstruktur 7 das
Bein- und Fußelement 9 angeordnet.
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Die übrigen
Teile, die unterhalb der Sitzstruktur angeordnet sind, dienen dazu,
den Sitz entsprechend zu verschwenken oder in Links- und Querrichtung
zu verschieben bzw. zu verdrehen.
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Ist
es nun gewollt, die in 6 dargestellte Position zu erreichen,
so drückt der Benutzer mit seinem Rücken oberhalb
eines entsprechenden Drehpunkes 10 mit der Kraft F gegen
die Rückenlehne 8, der erste Zylinder 2 wird
entsprechend komprimiert und aufgrund der Kommunikation mit dem
weiteren zweiten Zylinder 3 wird dieser entsprechend ausgefahren.
Dessen Zylinderkolbenstange ist mit dem Bein- und Fußelement 9 gekoppelt.
Aufgrund dieser Kupplung wird dieser entsprechend in Pfeilrichtung 11 verschwenkt.
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Eine
besondere Ausführungsform des Sitzes bzw. Anwendung der
erfindungsgemässen Kinematikvorrichtung 1 sieht
vor, dass neben dem ersten Zylinder 2 und dem weiteren
zweiten Zylinder 3 ein weiterer dritter Zylinder 12 vorgesehen
ist. Dieser Zylinder 12, wie auch in den 7 und 8 dargestellt ist,
ist wie die ersten beiden Zylinder 2, 3 über
eine Steuerleitung mit diesem gekoppelt. Somit kann gleichzeitig
oder aber auch nachgeschaltet je nach entsprechender Ausführungsform
des Bein- und Fußelement 9 gleichzeitig mit der
Verschwenkung des Rückenteils 8 des Sitzes 6 ausgeführt
werden.
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In
den 9 bis 12 ist eine besondere Ausführungsform
einer erfindungsgemässen Kinematikvorrichtung 1 der
vorstehenden Art gezeigt.
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Dieser
besonderen Ausführungsform liegt die Problematik zu Grunde,
dass in der Regel zunächst, um auch den entsprechenden
Freiraum zu haben, um eine Fuß- bzw. Beinstütze 9 ausfahren
zu können, die Rückenlehne 8 zusammen
mit der Sitzstruktur 7 gekippt sein muss. Sind die beiden
Zylinder 2, 3 wie sie zuvor beschrieben sind,
unmittelbar und direkt kommunikativ miteinander gekoppelt, so wird die
Kippbewegung der Rückenlehne gleichzeitig mit der Ausschwenkbewegung
des Bein- und Fußelements 9 ausgeführt.
Dies kann in der Regel, so wie es auch aus dem Stand der Technik
bekannt ist, zu entsprechenden Kollisionen führen, insbesondere dann
wenn zusätzlich zu dem Beinelement auch noch ein Fußelement
in Längserstreckung des Beinelements ausgefahren wird.
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Erfindungsgemäss
wird deshalb vorgeschlagen, zunächst eine transversale
Verschiebung mit dem weiteren Zylinder zu bewirken, bevor dann die entsprechende
Verschwenkbewegung des Bein- bzw. Fußelements 9 erfolgt.
Dies wird konstruktiv derart gelöst, dass der eigentliche
Drehpunkt des Bein- und Fußelements 9 auf einer
längsverschieblichen Achse angeordnet ist, derart dass
beim Ausfahren des weiteren Zylinders zunächst diese Längsverschiebung
ausgeführt wird (es findet in dieser Zeit keine Verschwenkbewegung
statt) bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Längsverschiebung
an einen Anschlag gelangt. Aufgrund der Arretierung des entsprechenden
Drehgelenks in transversaler Richtung wird bei weiterem Ausführen
des Zylinders die entsprechende Verschwenkbewegung des Bein- und Fußelements
anschließend ausgelöst. Somit ist eine zeitliche
Verzögerung der Verschwenkbewegung der Rückenlehne 8 im
Hinblick auf die Verschwenkbewegung des Bein- bzw. Fußelement 9 realisiert.
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Die
erfindungsgemässe Kinematikvorrichtung 1 mit mindestens
zwei über Steuerleitungen 4 gekoppelten Zylindern
lässt die Möglichkeit zu, auf sehr einfache und
kostengünstige Weise, (insbesondere auch wartungsfrei)
dass entweder gleichzeitig oder verzögert durch Drücken
der Rückenlehne durch die entsprechende Person die auf
dem Sitz sitzt, die Bein- oder/und Fußelemente ohne weiter mechanische
oder elektrische Stellantriebe herausgefahren werden.
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- 1
- Kinematikvorrichtung
- 2
- Erster
Zylinder
- 3
- Zweiter
Zylinder
- 4
- Steuerleitung
- 5
- Sperrelement
- 6
- Sitz
- 7
- Sitzstruktur
- 8
- Rückenlehne
- 9
- Bein-
und Fußelement
- 10
- Drehpunkt
- 11
- Pfeilrichtung
- 12
- Dritter
Zylinder
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 5352020 [0006]
- - US 5887949 [0007]
- - EP 774913 A [0007]