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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Kinematikvorrichtung zur Ausübung
einer Längsverschiebung, insbesondere für ein
Sitzelement.
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Stand der Technik
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Kinematikvorrichtung
sind dafür geeignet, die mit der Kinematikvorrichtung verbundenen
bzw. gekoppelten Elemente, wie beispielsweise Sitzelemente oder
Sitzschalen in unterschiedliche Positionen zu bringen. Insbesondere
bei Sitzelementen, die in der Regel aus einer Sitzschale bestehen,
die mit einer Kinematikvorrichtung koppelbar sind, sind Längsverschiebungen
und Querverschiebungen, als auch Drehbewegungen möglich.
Insbesondere im Bürostuhlbereich ist es ebenfalls möglich,
mittels der vorhandenen und bekannten Kinematikvorrichtungen entsprechende
Verstellungen auszuführen.
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Insbesondere
im Fahrzeugbereich oder aber auch im Flugzeugbereich sind hohe Anforderungen an
solche Kinematikvorrichtungen für Sitzelemente gestellt.
Zum einen müssen diese einfach bedienbar und zum anderen
müssen sie sehr hohen Lastwechseln aussetzbar sein und
weiter ist es notwendig, dass die Kinematikvorrichtung mit ihren
Sitzelementen crashsicher sind. Dies bedeutet, dass eine einmal eingenommene
Sitzposition derart fixiert sein muss, dass das Sitzelement, welches
mit der Kinematikvorrichtung verbunden ist, auch bei einem Aufprall,
bei dem ein Mehrfaches eines Körpergewichtes auf die Kinematikvorrichtung
wirkt, seine Funktion beibehalten muss.
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So
sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Ausführungsformen
von Kinematikvorrichtungen, insbesondere für Sitzelemente,
bekannt.
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Beispielsweise
ist eine solche in der Druckschrift
EP 1170167 B (SICMA AERO SEHT (FR)) 09.01.2002
beschrieben. Dieser hierin beschriebene Flugzeugsitz weist verstellbare
Bein- und Fussstützen auf. In der Regel sind bei einem
Sitz zwischen der Sitzfläche und der Beinstütze
ein Elektromotor angeordnet, um das Verschieben der Beinstütze
zu steuern.
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Die
Bein- und die Fussspitze sind über eine mechanische Verbindung
miteinander gekoppelt. Das eine Sitzfläche und eine Rückenlehnung
umfassende Sitzelement weist eine Beinstütze auf, die gelenkig
an der Struktur des Sitzelementes befestigt ist, um ihre Schrägstellung
zwischen einer etwa vertikalen und einer sich etwa in der Verlängerung
der Sitzfläche befindlichen Position einstellen zu können. Das
Sitzelement selbst ist fest über ein entsprechende Gestell
an einer entsprechenden Bodenschiene befestigt. Ein Verändern
der Sitzposition in Längs- oder in Querrichtung ist auf
dieser Art und Weise nicht möglich.
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Aus
der
EP 1228963 B (SICMA
AERO SEHT (FR)) 07.08.2002 ist ein Sitzelement bekannt, das eine
Ausbildung in der Form eines Flugzeugsitzes aufweist. Dieser Flugzeugsitz
zeigt eine neigungsverstellbare Sitzfläche, eine neigungsverstellbare Rücklehne
und eine neigungsverstellbare Beinstütze, eine entsprechende
Stützstruktur der Sitzfläche und der Rückenlehne
und eine feste Trennschale, welche hinter der Rückenlehne
des Sitzes angebracht ist, wobei die Stützstruktur oder
die Sitzfläche parallel verschiebbar ist in eine Richtung,
welche im Wesentlichen senkrecht zur Rückenlehne verläuft. Bei
diesem entsprechenden Flugzeugsitz sind die Bewegungen der entsprechenden
Elemente, nämlich der Sitzfläche, der Rückenlehne
und der Beinstütze unabhängig voneinander ausführbar.
Hierfür sind Steuerungsmittel vorgesehen, die über
eine komplexe Kinematikvorrichtung die einzelnen Elemente ansteuern.
Durch die entsprechenden Steuerungsmittel, beispielsweise Hydraulikzylinder,
auch federgestützt, können die einzelnen Positionen
verrastet und so gesichert werden.
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Ferner
ist aus dem Stand der Technik ein Sitzelement bekannt, das eine
Kinematikvorrichtung aufweist, die derart beschaffen ist, dass zwei
Linearführungen senkrecht zueinander unterhalb des Sitzelementes
angeordnet sind. Auf dieser Art und Weise können in einem
definierten Bereich beliebige Positionen angefahren werden und entsprechend
nach Erreichen der gewünschten Position gesichert werden.
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Nachteile des Standes der Technik
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Um
eine Längs- und Querverschiebung eines Sitzelementes ausführen
zu können, ist es notwendig, dass zum Einen das Gewicht
eines Sitzelementes zusammen mit dem auf dem Sitzelement sitzenden
Person sehr einfach und leicht ausführbar ist und zum Anderen
die gewünschte Position auf sehr einfache Art und Weise
arretierbar ist.
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Die
gemäss dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen weisen
jedoch alle den Nachteil auf, dass sie sehr komplex aufgebaut sind
und aus einer grossen Anzahl von Bauteilen bestehen. Diese Bauteile
sind ebenfalls komplex aufgebaut und damit störanfällig.
In der Regel bedarf es zusätzlicher mechanischer Elemente,
wie beispielsweise Federn, Hydraulikzylinder, Stellmotoren oder Ähnlichem,
um auf einfache Art und Weise die gewünschten Positionen
zu erreichen.
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Ein
weiterer wesentlicher Nachteil der bekannten Vorrichtung aus dem
Stand der Technik ist, dass die Kinematikvorrichtung, die es erlaubt,
entsprechende Positionen mit der Kinematikvorrichtung verbundenen
Sitzelement einzunehmen, nahe zu gleich gross ist wie der Verschiebebereich,
der mit dem Sitzelement positionsgemäss erreicht werden soll.
Dies bedeutet, dass die Kinematikvorrichtung für sich gesehen
sehr gross und damit auch ein sehr hohes Eigengewicht auf weist,
zumal die Kinematikvorrichtung für sich gesehen auch die
gesamten Kräfte, die durch die Bewegung und durch das Sitzen
der entsprechenden Personen, aber die auch in einem Crashfall entstehen,
aufnehmen muss.
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Aufgrund
der Komplexität der Kinematikvorrichtung ist der Kostenaufwand
zur Herstellung für eine solche Kinematikvorrichtung sehr
hoch.
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Da
in der Regel die Linearführung sehr genau parallel geführt
werden müssen, ist auch nun ein hoher Wartungsaufwand notwendig.
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Insbesondere
für solche Sitzelemente, die im allgemeinen täglichen
Gebrauch, beispielsweise in Zügen oder in Economy Classes
von Flugzeugen eingesetzt werden, eignen sich solche, an sich der variablen
Sitzelemente mit den entsprechenden Kinematikvorrichtungen nicht.
Aus diesen Gründen werden starre Systeme, in bankähnlicher
Form ausgewählt.
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Aufgabe der Erfindung
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kinematikvorrichtung insbesondere
für Sitzelemente bereit zu stellen, die mindestens einen
der genannten Nachteile vermeidet.
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Lösung der Aufgabe
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Der
Kerngedanke der Erfindung ist es, eine Kinematikvorrichtung vorzuschlagen,
die einen Fixkörper umfasst, an dem mindestens zwei Bewegungselemente
angeordnet sind. Ein Bewegungselement umfasst einen an einem drehgelenkigen
Fixkörper angeordneten ersten Hebelarm mit einem ersten Drehgelenk
und einen weiteren Hebelarm, mit dem ein entsprechendes weiteres
Drehgelenk mit dem ersten Hebelarm gekoppelt ist, wobei das freie
Ende des weiteren Hebelarms mit einem Aufnahmegelenk versehen ist.
Das Aufnahmegelenk ist dafür geeignet, beispielsweise einen
Sitzelement entweder starr oder zumindest teilweise drehbar aufzunehmen.
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Vorteile der Erfindung
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Eine
der wesentlichen Vorteile der Erfindung besteht nun darin, dass
auf eine sehr kompakte, einfache und kostengünstige Weise
eine Kinematikvorrichtung vorgeschlagen ist, mit der ein sehr weiter und
bisher aus dem Stand der Technik nicht bekannter Längsverschiebungsbereich
möglich ist, ohne den Fixkörper zu verschieben.
Die Kinematikvorrichtung selbst baut damit wesentlich kleiner und
ist in ihren Abmassen wesentlich geringer, als der tatsächliche
Verschiebeweg der erfindungsgemässen Kinematikvorrichtung
vorgibt.
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Dies
wird vorteilhafterweise dadurch gelöst, dass an dem Fixkörper,
mindestens ein Paar von Bewegungselementen angeordnet ist, die wiederum
es ermöglichen, die entsprechenden Verschiebungen auszuführen,
um die gewünschten Positionen zu erreichen.
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Die
entsprechenden weiteren Freiheitsgrade sind vorteilhafterweise durch
weitere Drehgelenke, die den einen Hebelarm mit dem weiteren Hebelarm des
entsprechenden Bewegungselementes verbinden, bzw. koppeln, vorgesehen.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Kinematikvorrichtung
zusätzlich mit einem Kopplungselement vorgesehen ist, dass
auf der einen Seite drehgelenkig mit dem Fixkörper verbunden ist
und auf der anderen Seite drehgelenkig mit dem Aufnahmeelement.
Weiterhin ist zwischen den beiden Drehgelenken, die senkrecht zu
den Drehgelenken angeordneten, die die Bewegungselemente umfassen,
ein weiteres Drehgelenk vorgesehen, das parallel zu den übrigen
Drehgelenken des Kopplungselements ausgeführt ist.
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Durch
dieses erfindungsgemässe Kopplungselement wird die Möglichkeit
bereitgestellt, dass nahezu unabhängig davon, wie die Kräfte
auf die Kinematikvorrichtung wirken, ausschliesslich ein Freiheitsgrad
vorhanden ist, der es erlaubt, eine entsprechend Längsverschiebung
auszuführen.
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In
einer Weiterbildung ist dann vorgesehen, den Fixkörper
auf einem Drehgelenk anzuordnen. Dadurch ist es möglich,
durch die Zwangsführung aufgrund des Kopplungselements
und durch den weiteren Freiheitsgrad, nämlich den weiteren
rotatorischen Freiheitsgrad, sehr viele gewünschte Positionen
innerhalb eines definierten Radius zu erreichen.
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Durch
Fixieren der entsprechenden Drehgelenke wird eine Arretierung auf
sehr einfache Art und Weise erreicht. Die Fixierung kann beispielsweise
auf mechanische oder aber auch auf hydraulische Art und Weise erfolgen.
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Die
von der Kinematikvorrichtung vorgegebenen Drehbewegungen können
derart ausgebildet sein, dass diese zusätzlich von entsprechenden
Hydraulikelementen unterstützt werden, sodass die zu bedienende
Person in der Ausführung ihrer entsprechenden Bewegungen
unterstützt werden.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung
und Zeichnung sowie den Ansprüchen hervor.
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Zeichnungen
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1 eine
schematische Draufsicht auf die erfindungsgemässe Kinematikvorrichtung gemäss einem
erstem Ausführungsbeispiel;
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2 eine
Seitenansicht auf das Ausführungsbeispiel der Kinematikvorrichtung
gemäss 1;
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3 eine
schematische Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemässen Kinematikvorrichtung;
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4A eine
Seitenansicht auf die Kinematikvorrichtung gemäss 3 in
einer ersten Stellung;
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4B eine
weitere Ansicht auf das Ausführungsbeispiel gemäss 3 in
einer zweiten Stellung;
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5 eine
schematische Draufsicht auf die Kinematikvorrichtung in unterschiedlichen
Stellungen;
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6 eine
schematische Draufsicht auf ein Anwendungsbeispiel einer weiteren
Kinematikvorrichtung;
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7 eine
Seitenansicht auf das Ausführungsbeispiel gemäss 6;
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8 Eine
Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen
Kinematikvorrichtung;
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist
der Kerngedanke der Erfindung dargestellt.
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Die
erfindungsgemässe Kinematikvorrichtung 1 dient
zur Ausübung insbesondere einer Längsverschiebung
in und gegen Pfeilrichtung 2 und einer Querrichtung, die
durch den Pfeil 3 in 1 angedeutet
ist. Dabei können ausgehend von einem zentrischen Punkt
Z alle Punkte erreicht werden, die in einem Abstand r vom zentrischen
Punkt Z beabstandet sind.
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Die
Kinematikvorrichtung 1 umfasst unter anderem eine Fixkörper 4.
Der Fixkörper 4 ist vorzugsweise plattenartig
ausgebildet und dient zur Aufnahme von Lagerpunkten.
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Mit
dem Fixkörper 4 gekoppelt sind Bewegungselemente 5,
die an irem von dem Fixkörper 4 abweisenden Ende
ein Aufnahmeelement 6 aufweisen. Dieses Aufnahmeelement 6 dient
dazu, ein in der Zeichnung nicht näher gestelltes Sitzelement, entweder
fix oder drehbeweglich, aufzunehmen.
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Das
jeweilige Bewegungselement 5 besteht aus zwei Hebelarmen 7, 8,
die über ein Drehgelenk 9 miteinander gekoppelt
sind. Das Drehgelenk 9 weist einen Freiheitsgrad auf, der
bei dem in der 1 dargestellten Ausführungsform
senkrecht in die Bildebene ausgerichtet ist.
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Die
Anlenkung des jeweiligen Bewegungselements 5 an den Fixkörper 4 erfolgt über
ein weiteres Drehgelenk 10, das den identischen Freiheitsgrad
aufweist, wie das Drehgelenk 9. Dieses weitere Drehgelenk 10 dient
dazu, die Bewegungselemente 5 über einen entsprechenden
Freiheitsgrad mit dem Fixkörper 4 zu koppeln.
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In 2 ist
die Ausführungsform der Kinematikvorrichtung 1 gemäss 1 in
Seitenansicht dargestellt. Der Fixkörper 4 dient
zur Fixierung an einem Element oder Boden, sodass die Kinematikvorrichtung 1 beispielsweise
zur Verwendung mit einem Sitzelement geeignet ist. Das Sitzelement
selbst ist mit dem Aufnahmeelement 6 koppelbar. Wie in 2 dargestellt
kann die Auslenkung des nicht mehr dargestellten Sitzelements bis
maximal zur zweifachen Strecke der Strecke r, ausgehend vom Drehgelenk 10,
erfolgen.
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In
den 3 und 4A–B wird ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Kinematikvorrichtung 100 gezeigt. Diese Kinematikvorrichtung 100 unterscheidet
sich von der Vorrichtung gemäss den 1 und 2 dadurch,
dass zusätzlich zu den an dem Fixkörper 4 angeordneten
Bewegungselementen ein Kopplungselement 102 vorgesehen
ist. Das Kopplungselement ist auf seiner einen Seite über
ein Gelenk 103 an dem Fixkörper 4 angeordnet
und auf seiner anderen Seite, nämlich auf der dem Aufnahmeelement 6 zugeordneten
Seite, über ein weiteres Gelenk 104, dass das
Kopplungselement 102 mit dem Aufnahmeelement 6,
koppelt. Die Gelenke weisen einen Freiheitsgrad auf, der rotatorisch
ist. Die Achse 103a bzw. 104a, ist vorzugsweise
senkrecht zu den Achsen der Drehgelenke 10 bzw. 9.
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Ferner
ist ein weiteres Gelenk zwischen den beiden Gelenken 103 und 104 angeordnet.
Dieses Gelenk wird mit den Bezugszeichen 105 gekennzeichnet.
Auch dieses weist eine Achse 105a aus, die senkrecht zu
den Achsen der Drehgelenke 10 bzw. 9, ausgebildet
ist und damit parallel zu den Achsen 103a bzw. 104a.
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Das
Kopplungselement 102 hat die Aufgabe, die translatorische
Bewegung des Aufnahmeelements in Bezug auf die Bewegungselemente 5 einzuschränken.
Grund dieses Kopplungselements ist ausschliesslich eine einzige
translatorische Bewegung in oder gegen Pfeilrichtung 2 möglich.
Beim Verschieben des Aufnahmeelements 6 in mögliche Pfeilrichtung 2 knickt
das Kopplungselement 102 gemäss den 4A oder 4B entsprechend
aus, so dass die translatorische Bewegung in Pfeilrichtung 2 und
dessen Gegenrichtung möglich ist.
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Das
Kopplungselement 102 dient somit dazu, die an sich von
den Bewegungselementen 5 vorgesehenen Bewegungsfreiheiten
entsprechend einzuschränken.
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Aus
diesem Grund kann auch das Kopplungselement 102 anders
ausgestaltet sein. Es soll ausschliesslich die Aufgabe haben, den
einen Freiheitsgrad der Kinematikvorrichtung 100 in bzw.
gegen Pfeilrichtung zuzulassen (translatorische Bewegung). Daher
ist es auch möglich, dass das Kopplungselement 102 als
teleskopartiges Element ausgebildet ist, das aus ein oder mehreren
Segmenten besteht, die entsprechende Freiheitsgradeinschränkungen
mit sich bringen. Eine alternative Ausführungsform ist
auch gestrichelt in der Figzur dargestellt.
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In 5 ist
schematisch die mögliche Positionierung des Aufnahmeelements 6 in
unterschiedlichen Stellungen dargestellt. Der Einfachheit halber ist
auf ein entsprechendes Kopplungselement verzichtet worden. Es ist
jedoch möglich, die in 5 dargestellte
Ausführungsform so auszubilden, wie sie in 1 bzw. 3 dargestellt
ist.
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In 6 und 7 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen
Kinematikvorrichtung 200 dargestellt. Ausgehend von dem
Fixkörper 4 erstrecken sich die entsprechenden
Bewegungselemente 5 hin zu einem Aufnahmeelement 6, wobei
die Bewegungselemente 5 über Drehgelenke 10 bzw. 9 gekoppelt
sind.
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Im
Gegensatz zu den 1–7,
zeigt 8 ein anderes Ausführungsbeispiel einer
Kinematikvorrichtung 300. Diese unterscheidet sich von den
vorherigen Figuren dadurch, dass neben den beiden Drehgelenken 9 und 10 im
Bereich des Bewegungselements 5 ein weiteres Drehgelenk 11 vorgesehen
ist. Dadurch ist es möglich, dass andere Bewegungsmuster
der Kinematikvorrichtung 300 und im Vergleich zu den vorherigen
ausgeübt werden kann.
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Somit
ist eine Kinematikvorrichtung in unterschiedlichen Ausführungsformen
bereit gestellt worden, die auf sehr einfache Art und Weise herstellbar ist,
kompakt aufgebaut ist und damit ein geringes Baumass aufweist. Sie
eignet sich insbesondere dafür, in Bereichen, in denen
grosse Fahrwege notwendig sind, einzusetzen. Als Beispiele können
daher Flugzeugsitze, Fahrzeugsitze im Camping- und Wohnwagenbereich,
Sitze in Wartehallen, in Zügen oder Ähnlichem
genannt werden.
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- 1,
100, 200, 300
- Kinematikvorrichtungen
- 2
- Pfeilrichtung
- 3
- Pfeil
- 4
- Fixkörper
- 5
- Bewegungselement
- 6
- Aufnahmelement
- 7
- Hebelarm
- 8
- Hebelarm
- 9
- Drehgelenk
- 10
- Drehgelenk
- 11
- Drehgelenk
- 102
- Kopplungselement
- 103
- Gelenk
- 104
- Gelenk
- 105
- Gelenk
- 102a
- Drehachse
- 103a
- Drehachse
- 104a
- Drehachse
- 105a
- Drehachse
- z
- zentrischer
Punkt
- r
- Strecke
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1170167
B [0005]
- - EP 1228963 B [0007]