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Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrisch verstellbaren Bürostuhl mit einer elektrischen Antriebseinheit sowie eine elektrischen Antriebseinheit.
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Um die Arbeit bei einer sitzenden Tätigkeit angenehm zu gestalten, ist es wichtig, einen Bürostuhl für eine gesunde Körperhaltung einzustellen. Hierzu werden insbesondere eine Sitzhöhe, eine Neigung einer Sitzfläche, eine Lehnenposition relativ zur Sitzfläche sowie eine Neigung einer Bürostuhllehne eingestellt. Diese Einstellungen werden jedoch überwiegend mittels Rast- bzw. Klemmmechanismen oder gegen eine Kraft einer vorgespannten Feder oder eines druckbelasteten Zylinders vorgenommen, wodurch die Einstellungen häufig nicht fein genug vorgenommen werden können. Ebenso kann auch ein Wippen der Rückenlehne und/oder der Sitzfläche gegen eine vorgespannte Feder/Gasfeder möglich sein, jedoch kann die Federkonstante nicht an die Bedürfnisse des Benutzers angepasst werden. Ferner sind die Bedienelemente der Stuhlverstellung in der Nähe der Mechanik angeordnet, wodurch sie häufig für eine sitzende Person schwer erreichbar sind.
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Des Weiteren ist beispielsweise aus der
JP H11-42 137 A die Verwendung von elektrischen Antriebseinheiten in Autositzen bekannt.
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Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Bürostuhl bereitzustellen, welcher sich komfortabel und genau einstellen lässt und welcher vorzugsweise kostengünstig herzustellen ist. Ebenso ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mittel bereitzustellen, um die erste Aufgabe zu erreichen.
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Nach einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch einen Bürostuhl, umfassend einen Fuß, einen Sitz, eine Stuhlsäule, welche sich in vertikaler Richtung zwischen dem Fuß und dem Sitz erstreckt, sowie eine Rückenlehne, und ferner umfassend eine elektrische Antriebseinheit, welche einen Elektromotor und ein Umschaltgetriebe umfasst, wobei das Umschaltgetriebe dafür eingerichtet ist, die Drehkraft des Elektromotors in eine erste Verstelleinrichtung zur Verstellung einer Sitzhöhe des Sitzes einzugeben und in eine zweite Verstelleinrichtung zur Verstellung einer Neigung des Sitzes oder der Rückenlehne umzusetzen. Der Bürostuhl lässt sich besonders komfortabel und genau einstellen, da einerseits elektrische Bedienelemente nicht an die Positionierung der Antriebsmechanik gekoppelt sind und andererseits ein elektrischer Antrieb sich genauer als eine Rast-/Klemmmechanik einstellen lässt.
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Unter einer antriebsfreien Aktuatoreinheit kann ein Mechanismus verstanden werden, um eine Position eines Bürostuhlelements (Sitz, Lehne, Armstütze, etc.), eine Ausrichtung eines Bürostuhlelements (Neigung eines Sitzes, einer Lehne, einer Armstütze, etc.) zu verändern oder eine Vorspannung einer Feder durch deren Kompression bzw. Entlastung zu verändern (z.B. mittels eines Spindeltriebs).
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Es kann daran gedacht werden, dass das Umschaltgetriebe einen mit dem Elektromotor verbundenen Antriebseingang sowie mindestens zwei Rotationsantriebsausgänge aufweist, wobei ein erster Rotationsantriebsausgang die erste Verstelleinrichtung antreibt und ein zweiter Rotationsantriebsausgang die zweite Verstelleinrichtung antreibt. Hierdurch kann ein einzelner Elektromotor zwei Verstelleinrichtungen antreiben, was die Herstellungskosten reduziert.
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Es ist ferner möglich, dass das Umschaltgetriebe eine zwischen mindestens zwei Übertragungspositionen verlagerbare Übertragungswelle aufweist, wobei die Übertragungswelle in einer ersten Übertragungsposition den Antriebseingang mit einem der beiden Rotationsantriebsausgänge koppelt und in einer zweiten Übertragungsposition den Antriebseingang mit dem anderen der beiden Rotationsantriebsausgänge koppelt. Eine verlagerbare Übertragungswelle stellt ein besonders einfaches und zuverlässiges umschaltbares Kraftübertragungselement zwischen dem Antriebseingang und dem jeweiligen Rotationsantriebsausgang dar.
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Vorzugsweise ist die elektrische Antriebseinheit unterhalb einer Sitzfläche des Sitzes, vorzugsweise innerhalb einer Sitzunterschale, angeordnet. Hierdurch kann die elektrische Antriebseinheit in einem geräumigen Bürostuhlbereich angeordnet werden, sodass auch große und leistungsstarke elektrische Antriebseinheiten verwendet werden können.
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Wird daran gedacht, den Elektromotor, sowie vorzugsweise ferner das Umschaltgetriebe, in der Stuhlsäule anzuordnen, so kann der Antrieb der Sitzhöhenverstellung möglichst direkt ohne unnötige Reibungsverluste erfolgen.
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Es wird bevorzugt, dass der Bürostuhl mindestens eine weitere Verstelleinrichtung zur Verstellung mindestens eines weiteren Parameters umfasst, wobei der Parameter ausgewählt ist aus:
- Rückenlehnenhöhe, Sitzneigung, Rückenlehnenneigung, Armlehnenneigung, Sitzkontur, Rückenlehnenkontur. Dies erlaubt eine besonders komfortable Einstellung des Bürostuhls. Insbesondere kann eine Vorspannung eines eine Rückenlehne, einen Sitz oder eine Armstütze federnden Elements (Feder/Gasfeder) als ein Parameter durch eine Verstelleinrichtung verstellt werden.
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Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine elektrische Antriebseinheit bereitgestellt, vorzugsweise zur Verwendung in einem Bürostuhl nach dem ersten Aspekt der Erfindung, umfassend einen Elektromotor und ein Umschaltgetriebe mit einem mit dem Elektromotor verbunden Antriebseingang und mindestens zwei Rotationsantriebsausgängen, wobei das Umschaltgetriebe eine zwischen mindestens zwei Übertragungspositionen verlagerbare Übertragungswelle aufweist, wobei die Übertragungswelle in einer ersten Übertragungsposition den Antriebseingang mit einem der beiden Rotationsantriebsausgänge koppelt und in einer zweiten Übertragungsposition den Antriebseingang mit dem anderen der beiden Rotationsantriebsausgänge koppelt.
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Hierdurch kann eine kostengünstige und genau einstellbare elektrische Antriebseinheit bereitgestellt werden.
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Weiterhin ist es möglich, dass bei einem Übergang zwischen der ersten Übertragungsposition und der zweiten Übertragungsposition die Übertragungswelle durch eine Schwenkbewegung und/oder eine Translation bezüglich mindestens eines der Rotationsantriebsausgänge verlagert wird., Hierdurch kann die das Umschaltgetriebe platzsparend ausgebildet sein, wodurch es ohne kostenverursachende Änderungen in Elemente des Bürostuhls mit entsprechenden Abmessungen integriert werden kann.
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Bei einem Übergang zwischen der ersten Übertragungsposition und der zweiten Übertragungsposition kann die Übertragungswelle zumindest abschnittsweise im Wesentlichen in axialer Richtung der Übertragungswelle oder in einer Richtung quer zur Achse der Übertragungswelle verlagert werden. Dies erlaubt eine Anpassung des Aufbaus des Umschaltgetriebes an die räumlichen Gegebenheiten des Einbauortes in dem Bürostuhl.
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Erfindungsgemäß wird bei einem Übergang zwischen der ersten Übertragungsposition und der zweiten Übertragungsposition die Übertragungswelle zusammen mit dem Elektromotor bezüglich mindestens eines der Rotationsantriebsausgänge verlagert. Hierdurch kann eine kostengünstige und zuverlässige Verbindung der Antriebseinheit und der Übertragungswelle bereitgestellt werden.
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Ferner wird daran gedacht, dass die Übertragungswelle die Motorwelle des Elektromotors bildet oder an der Motorwelle des Elektromotors koaxial und drehfest angebracht ist. Dies erlaubt eine besonders einfache Verbindung der Motorwelle mit der Übertragungswelle.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann jeder der Rotationsantriebsausgänge jeweils exklusiv durch den Elektromotor angetrieben werden. Dies erlaubt der elektrischen Antriebseinheit, mehrere Ausgänge unabhängig voneinander anzutreiben.
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Ferner können mindestens zwei Antriebswellen der Rotationsantriebsausgänge koaxial angeordnet sein. Dies erlaubt, die elektrische Antriebseinheit besonders klein in einer Dimension quer zur den koaxialen Antriebswellen auszubauen, wodurch sie in ein längliches Element, z.B. eine Stuhlsäule, eingebaut werden kann.
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Hierbei kann das Umschaltgetriebe zwei Kupplungen, welche vorzugsweise jeweils an einem Ende der Übertragungswelle angreifen, umfassen, wobei bei einem Übergang zwischen der ersten Übertragungsposition und der zweiten Übertragungsposition die Übertragungswelle durch eine Translation im Wesentlichen entlang der Übertragungswelle bezüglich mindestens eines der Rotationsantriebsausgänge versetzt wird, und wobei bei diesem Übergang eine der Kupplungen eingekoppelt und die andere der Kupplungen ausgekoppelt wird. Dies erlaubt Rotationsantriebsausgänge besonders zuverlässig anzutreiben.
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Ebenso wird daran gedacht, mindestens zwei Antriebswellen der Rotationsantriebsausgänge versetzt anzuordnen, vorzugsweise parallelversetzt anzuordnen und/oder gegeneinander verkippt anzuordnen. Dies erlaubt, die elektrische Antriebseinheit besonders klein in einer Dimension in Längserstreckungsrichtung auszubauen, wodurch sie in flache Elemente, z.B. eines Möbels eingebaut werden kann.
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Hierbei kann das Umschaltgetriebe ferner eine an der Übertragungswelle angeordnete Schnecke sowie mindestens zwei ausgangsseitige Schneckenräder umfassen, wobei die Schnecke dafür eingerichtet ist, in der ersten Übertragungsposition eines der Schneckenräder, vorzugsweise exklusiv, anzutreiben und in der zweiten Übertragungsposition ein anderes der Schneckenräder, vorzugsweise exklusiv, anzutreiben. Hierdurch lässt sich eine besonders große Kraft auf die Schneckenräder übertragen, von welchen jedes vorzugsweise mit einem Rotationsausgang gekoppelt ist.
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Weiterhin wird daran gedacht, dass die elektrische Antriebseinheit ferner mindestens eine Bremsvorrichtung umfasst, wobei die Bremsvorrichtung in mindestens einer aus der ersten und zweiten Übertragungsposition der Übertragungswelle bei einem Antreiben eines der Schneckenräder eine Bewegung des anderen Schneckenrads blockiert. Dies erlaubt, bei nicht selbstsperrenden, an den Schneckenrädern angeschlossenen Mechanismen, eine Sperrung dieser bereitzustellen.
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Es wird darauf aufmerksam gemacht, dass sowohl der erste Aspekt der Erfindung mit Elementen des zweiten Aspekts kombiniert werden kann als auch, dass Elemente von elektrische Antriebseinheiten des ersten Aspekts in elektrische Antriebseinheiten des zweiten Aspekt der Erfindung verwendet werden können.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen und zugehörenden Zeichnungen der Erfindung beschrieben. Es zeigen
- 1 eine Skizze eines Stuhls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine Skizze einer elektrischen Antriebseinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 3 eine Skizze einer weiteren elektrischen Antriebseinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 4 eine Skizze einer Neigungsverstellung;
- 5a und 5b Skizze von Ansichten einer Bremse;
- 6 eine Skizze einer alternativen Ausführungsform einer elektrischen Antriebseinheit angelehnt an die Ausführungsform der 2.
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Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden am Beispiel von Stühlen erläutert, es ist jedoch zu beachten, dass die elektrischen Antriebseinheiten nicht auf diese Ausführungsform beschränkt sind, sondern auch einen eigenständigen Erfindungsgedanken widerspiegeln.
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Erste Ausführungsform
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1 zeigt einen Bürostuhl 2 nach dem ersten Aspekt der Erfindung. Der Bürostuhl 2 umfasst einen Fuß 8, einen Sitz 4 mit einer Sitzfläche, eine Stuhlsäule 6, welche sich in vertikaler Richtung zwischen dem Fuß 8 und dem Sitz 4 erstreckt, sowie eine Rückenlehne 12. Ebenso kann Bürostuhl 2 mindestens eine Armlehne aufweisen (nicht gezeigt). Am Fuß 8 können Rollen 10 angeordnet sein.
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Ebenso kann Bürostuhl 2 mindestens eine Armlehne aufweisen (nicht gezeigt). Der Bürostuhl 2 kann bezüglich einer Vielzahl von Parametern einstellbar sein, so kann beispielsweise die Sitzhöhe H1 verändert werden, indem die Länge der Stuhlsäule 6 verändert wird. Ferner kann eine Neigung der Sitzfläche des Sitzes 4, angedeutet durch den Neigungswinkel a1 (Sitzneigung), eingestellt werden. Ferner wird bevorzugt, wenn die Höhe H2 (Rückenlehnenhöhe) der Rückenlehne 12 gegenüber dem Sitz 4, und/oder deren Abstand X im Wesentlichen entlang der Sitzfläche des Sitzes 4, eingestellt werden kann. Besonders bevorzugt wird ferner, dass eine Neigung (Rückenlehnenneigung) der Rückenlehne 12, angedeutet durch den Neigungswinkel a2, eingestellt werden kann.
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Für die Verstellung der Höhen H1, H2 und des Abstandes X können beispielsweise Spindelantriebe verwendet werden. Diese können in der in der Stuhlsäule 6 für die Veränderung von H1, parallel zur Sitzfläche für die Veränderung von X oder in einer Lehnenstütze 15 zur Veränderung von H2 angeordnet sein. Für die Verstellung der Neigungungswinkel a1,a2 können Schneckengetriebe verwendet werden. Hierbei ist vorzugsweise an der Schwenkwelle, an welchem die Sitzfläche des Sitzes 4 bzw. die Rückenlehne 12 schwenkt, ein Schneckenrad, oder dessen Segment, angeordnet, sodass das Getriebe in dem Sinn selbstsperrend ist, dass eine Kippbelastung der Rückenlehne 12 bzw. der Sitzfläche des Sitzes 4 nicht zu einer Neigungsänderung dieses Elements führt. Ebenso können Zahnstangen oder Schubketten verwendet werden
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Die nicht dargestellten Armlehnen können ebenso vorzugsweise in ihrer Höhe gegenüber der Sitzfläche des Sitzes 4 und/oder in ihrer Neigung (Armlehnenneigung) eingestellt werden. Weiterhin ist es möglich, eine Sitzkontur und/oder Rückenlehnenkontur des Bürostuhls 2 einzustellen, beispielsweise indem Polsterelemente innerhalb des Sitzes 4 oder der Rückenlehne 12 gegeneinander Verschoben und/oder verdreht werden.
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Der Bürostuhl 2 umfasst ferner eine elektrische Antriebseinheit, welche einen Elektromotor 18 und ein Umschaltgetriebe 14 umfasst, wobei das Umschaltgetriebe dafür eingerichtet ist, die Drehkraft des Elektromotors 18 in eine erste Verstelleinrichtung zur Verstellung einer Sitzhöhe des Sitzes 4 einzugeben und in eine zweite Verstelleinrichtung zur Verstellung einer Neigung des Sitzes 4 oder der Rückenlehne 12 umzusetzen.
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Die Verstelleinrichtung zur Verstellung einer Sitzhöhe des Sitzes 4 kann eine Spindelanordnung sein, welche in der Stuhlsäule angeordnet ist.
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Unter einer Verstelleinrichtung wird im Rahmen dieser Anmeldung eine mechanische Anordnung verstanden, welche keinen elekrischen, pneumatischen oder hydraulischen Antrieb aufweist, jedoch dazu eingerichtet ist, eine Drehkraft eines Elektromotors in eine Verstellung eines Elements, wie beispielsweise eine Höhenverstellung des Sitzes 4, eine Verstellung seine Neigung a1, eine Verstellung einer Vorspannung einer Feder usw. umzusetzen.
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Die Verstelleinrichtungen können über einen Kraftübertragungsmechanismus, welcher Gestänge, Ketten, Kegelradgetriebe (z.B. um ein 90° Winkel in der Kraftübertragung bereitzustellen), Taumelgetriebe, Hypoidantriebe umfassen kann, mit der elektrischen Antriebseinheit verbunden sein. Derartige Kraftübertragungsmechanismen können an Rotationsantriebsausgänge 20a, 20b von der elektrische Antriebseinheit angekoppeln, sodass die elektrische Antriebseinheit die einzelnen Verstelleinrichtungen antreiben kann.
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Es ist möglich, den Kraftübertragungsmechanismus hydraulisch oder pneumatisch auszugestalten, wobei dann eine Pumpe an einem der Rotationsantriebsausgänge 20a, 20b der elektrische Antriebseinheit ankoppeln kann und die Pumpe kann über eine Druckverbindung mit einer als Zylinder ausgebildeten Verstelleinrichtung verbunden sein.
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Das oben erwähnte Konzept erlaubt, einen, insbesondere einen einzelnen, Elektromotor in der elektrische Antriebseinheit vorzusehen, welche für den Antrieb mindestens von zwei, vorzugsweise aller, Verstelleinrichtungen verwendet wird, wodurch Kosten und Gewicht eingespart werden. Ebenso besteht die Möglichkeit die elektrische Antriebseinheit über ein am Bürostuhl angebrachtes Bedienelement 13, eine Fernsteuerung oder ein Programm anzusteuern, wobei entsprechende dem Fachmann bekannte Ansteuerungs- und/oder Empfangselemente an der elektrischen Antriebseinheit vorgesehen sein können. Hierdurch können die Bedienelemente gut erreichbar angeordnet sein, ebenso werden für deren Benutzung nur geringe Kräfte benötigt. Höhen- und Neigungspositionen von Bürostuhlelementen können, abgesehen von einem Tastendruck, ohne ein körperliches einwirken eines Benutzers bewerkstelligt werden. Ist die elektrische Antriebseinheit entsprechend ausgelegt, kann dies geschehen, während der Benutzer auf dem Bürostuhl sitzt, sodass eine optimale Sitzposition eingestellt werden kann.
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Verstelleinrichtungen können eine Einstellungsmessvorrichtung, z.B. zur Messung eines Hubs, einer Winkelposition oder einer ähnlichen Größe, aufweisen, sodass eine gewünschte Position oder mehrere gewünschte gegenwärtige Positionen einer Verstelleinrichtung in einem elektronischen Modul gespeichert werden kann/können, wobei Entsprechendes für eine Mehrzahl von Verstelleinrichtungen oder für alle Verstelleinrichtungen gilt.
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Auf Basis der gespeicherten Positionen und der entsprechenden Ausgabe/- n der eine Einstellungsmessvorrichtung/-en können durch eine dem Fachmann geläufige Steuer- oder Regelanordnung die entsprechenden Positionen über die elektrische Antriebseinheit angefahren werden. Insbesondere können angefahrene Positionen von Verstelleinrichtungen gespeichert werden, welche einer Sitzhöhe und/oder einer Lehnenneigung entsprechen.
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Die elektrische Antriebseinheit kann über eine Batterie, einen Akkumulator oder eine Kabel mit elektrischer Energie versorgt werden.
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Ein Prinzip einer Verstelleinrichtung 202 zur Verstellung einer Neigung des Sitzes 4 oder der Rückenlehne 12 ist in 4 anhand einer Neigungsverstellung 200 einer Neigung einer Rückenlehne 204 gezeigt, wobei die Elemente 222 bis 224 nicht zur Verstelleinrichtung gehören gehören. In dieser Ausführungsform kann eine Rückenlehne 204 gegenüber einer Sitzfläche 206 geneigt werden. Die Rückenlehne 204 kann insbesondere an einer Schwenkwelle 208 gegenüber der Sitzfläche 206 verschwenkt werden. Vorzugsweise ist an der Rückenlehne 204 ein Schneckenradsegment 210, vorzugsweise verdrehfest, derart angeordnet, dass ein Schwenkpunkt 212 der Rückenlehne 204 und der Drehpunkt 214 des Schneckenradsegments 210 zusammenfallen. Es kann daran gedacht werden, das Schneckenradsegment 210 über eine Schnecke 216 anzutreiben, welche an einer Welle 218 angeordnet sein kann. Die Welle 218 kann über ein Lager 220 in der Verstelleinrichtung 202 getragen sein. Die Welle 218 kann über ein Kegelgetriebe beispielsweise mit einer in der Stuhlsäule 6 angeordneten elektrischen Antriebseinheit verbunden sein. Ebenso ist es jedoch möglich, wie in 4 gezeigt, insbesondere wenn eine Neigung der Sitzfläche durch die elektrischen Antriebseinheit bewirkt wird, ein eigenes Getriebe 222 mit einem eigenen Elektromotor 224 und einer Motorsteuerung 226 zum Antrieb der Welle 218 vorzusehen.
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Im Folgenden wird auf die elektrische Antriebseinheit gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung eingegangen, welche in dem oben beschriebenem Bürostuhl 2 vorgesehen ist
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Die elektrische Antriebseinheit umfasst ein Umschaltgetriebe 14, einen Antriebseingang 16 und einen mit dem Antriebseingang 16 verbundenen Elektromotor 18. Ferner kann das Umschaltgetriebe 14 zwei jeweils als eine Ausgangswelle 20i, 20r ausgebildeten Rotationsantriebsausgänge aufweisen, von welchen einer die Verstelleinrichtung zur Verstellung einer Sitzhöhe des Sitzes 4 antreiben kann und ein weiterer davon die Verstelleinrichtung zur Verstellung einer Neigung des Sitzes 4 oder der Rückenlehne 12 im Bürostuhl 2 antreiben kann.
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Das Umschaltgetriebe 14 kann eine Übertragungswelle 22 aufweisen, welche in der in 2 gezeigten ersten Übertragungsposition den Antriebseingang 16, vorzugsweise über ein Schneckenrad 24l und eine an der Übertragungswelle 22 angeordnete Schnecke 26, mit der Ausgangswelle 20l koppelt. Der Elektromotor 18 kann an einem Vesatzträger 28, welcher um eine Drehwelle 30 schwenken kann, angeordnet sein.
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Die Übertragungswelle 22 kann die Motorwelle 23 des Elektromotors 18 bilden oder an der Motorwelle 23 des Elektromotors 18 koaxial und drehfest angebracht sein.
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Um in eine zweite, nicht gezeigte Übertragungsposition der Übertragungswelle 22 zu gelangen, in welcher der Antriebseingang 16 an die Ausgangangswelle 20r koppelt, kann der Vesatzträger 28 um die Drehwelle 30 in Richtung W schwenken. Dann kann die Schnecke 26 an dem zweiten Schneckenrad 24r angreifen. In diesem Fall wird die Übertragungswelle 22 zusammen mit dem Elektromotor 18 bei einem Übergang zwischen der ersten und der zweiten Übertragungsposition verlagert, wobei die Übertragungswelle 22 im Wesentlichen quer zu ihrer Erstreckung bzw. ihrer Achse bei diesem Übergang durch eine Schwenkbewegung verlagert wird. Diese Verlagerung findet bezüglich beider Ausgangswellen 20l, 20r statt. Durch eine Drehung entgegengesetzt der Richtung W gelangt die Übertragungswelle 22 wieder in die erste Übertragungsposition. In den einzelnen Übertragungspositionen können die einzelnen Ausgangswellen 20l, 20r somit exklusiv, d.h. jeweils nur einzeln und unabhängig voneinander, angetrieben werden.
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Vorzugsweise ist die Ausgangswelle 20l mit dem Schneckenrad 24l drehfest verbunden und vorzugsweise ist die Rotationsantriebswelle 20r mit dem Schneckenrad 20r drehfest verbunden.
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Der Übergang des Elektromotors 18 zu der Übertragungswelle 22 kann als der Antriebseingang 16 des Umschaltgetriebes 14 angesehen werden. Vorzugsweise ist die Schnecke 26 zusammen mit der Übertragungswelle 22 auf einem Vesatzträger 28 angeordnet. Der Versatzträger 28 kann über einen Versatzmechanismus 32 um die Drehachse 30 verschwenkt werden.
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Es ist auch möglich, den Versatzträger nicht zu verschwenken sondern diesen, beispielsweise auf Schienen geführt, einer Translation zu unterwerfen, sodass die Schnecke entweder mit dem einen Schneckenrad oder mit dem anderen Schneckenrad in Kontakt ist, und somit das jeweilige Schneckenrad exklusiv antreibt.
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Die Schneckenräder 24l, 24r können im Wesentlichen in der Versatzebene der Schnecke 26 angeordnet sein. Sie können jedoch auch im Wesentlichen senkrecht dazu angeordnet werden, insbesondere können sich die Rotationsebenen der Scheckenräder in einer Drehachse einer Verschwenkung des Versatzträgers schneiden, und die Schnecke, deren Längsachse vorzugsweise durch diese Drehachse verläuft, kann dann durch eine Schwenkbewegung zur Kopplung zwischen den beiden Schneckenrädern bewegt werden. In dieser nicht gezeigten Ausführungsform stehen die Wellen der Schneckenräder unter einem Winkel zueinander verkippt und sind somit auch zueinander versetzt angeordnet.
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In der in 2 gezeigten Ausführungsform sind die Ausgangswellen 20l, 20r vorzugsweise parallel versetzt zueinander angeordnet.
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Der Versatzmechanismus 32 umfasst vorzugsweise einen weiteren Elektromotor 34, welcher eine Stellschnecke 36 eines Schneckengetriebes antreibt, wobei das entsprechende Schneckenrad 38, oder nur ein Segment davon, mit dem Versatzträger 28 drehfest verbunden oder sogar integral ausgebildet sein kann. Da in den meisten Fällen die Schwenkbewegung des Versatzträgers 28 nur einen kleinen Winkelbereich umfasst, kann das Segment des Schneckenrads 38 durch eine Zahnstange ersetzt werden, sofern genügend Toleranzen beim Eingriff der Zähne in die Stellschnecke 36 vorgesehen sind. Ein derartiger Antrieb kann bei einer geeigneten Führung (siehe oben) auch für einen Translationsversatz des Versatzträgers 28 verwendet werden. Soll der Versatzträger eine kompliziertere Bewegung durchführen, beispielsweise eine Kombination aus einer Schwenkbewegung und einer Translationsbewegung, so kann dies über eine entsprechende Überlagerung eines Translationsantriebs oder eines Schwenkantriebs erreicht werden.
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Durch das Vorsehen des Schneckengetriebes in dem Versatzmechanismus 32 kann der Versatzmechanismus 32 die Position des Versatzträgers 28 auch Stromlos halten.
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Vorzugsweise wird die Position des Versatzträgers 28 durch einen Positionssensor überwacht, sodass ein Anfahren der ersten und/oder zweiten Übertragungsposition durch den Versatzmechanismus 32 über eine nicht gezeigte Steuer- oder Regeleinheit gesteuert oder geregelt werden kann.
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Neben der ersten und/oder zweiten Übertragungsposition kann der Versatzmechanismus 32 eine dazwischenliegende Neutralposition (siehe 6) der Übertragungswelle 22 anfahren, in welcher die an der Übertragungswelle 22 angeordnete Schnecke 26 an keinem der Schnenckenräder 24l, 24r angreift. Für ein Anfahren der Neutralposition wird ein Vorsehen des oben erwähnten Positionssensors ggf. in Verbindung mit einer Steuer- oder Regeleinheit besonders bevorzugt.
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Vorzugsweise ist an dem Versatzträger 28 eine erste Bremse 40a vorgesehen, welche beispielsweise in der ersten Übertragungsposition dafür eingerichtet ist, das zweite Schneckenrad 24r zu blockieren. Dies kann durch eine Ausgestaltung geschehen, welche in die Zahnräder des Schneckenrads 24r eingreift. Eine entsprechende zweite Bremse 40b ist in 2 angedeutet, welche in der zweiten Übertragungsposition dafür eingerichtet, eine Rotation des ersten Schneckenrads 24l zu unterbinden. Die Position der zweiten Bremse 40b relativ zu dem Versatzträger 28 ist nur angedeutet und kann vom Fachmann durch Versuche bestimmt werden.
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Auf das Vorsehen derartiger Bremsen kann jedoch verzichtet werden. Die Bremsen können ferner auch als Endanschläge der Versatzbewegung des Versatzträgers 28 fungieren. Ist jedoch nur eine einzelne Bremse vorgesehen, so kann ferner ein Anschlag 42 vorgesehen werden, um den Versatz des Versatzträgers, hier durch den Anschlag an dem mit dem Versatzträgers 28 fest verbundenem Elektromotor 18, in einer Versatzrichtung zu begrenzen.
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Auf Bremsen der Art 40a, 40b kann insbesondere verzichtet werden, wenn die elektrische Antriebseinheit an Verstelleinrichtungen angreift, welche in dem Sinne selbstsperrend sind, dass ein Veränderung der Einstellung eines Elements des Bürostuhl nicht durch eine Krafteinwirkung an dem Element selbst, sondern nur durch die Eingabe einer Antriebskraft in die Verstelleinrichtung möglich ist.
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Die oben beschriebene elektrische Antriebseinheit ist flächig ausgearbeitet, so dass sie eine geringe Höhe (Dimension aus der Zeichenebene heraus) aufweist. Deswegen eignet sie sich besonders gut dazu, unter einer Fläche eines Bürostuhls, beispielsweise der Sitzfläche 4 angeordnet zu werden. Insbesondere wird hier an den Raum zwischen der Sitzfläche und der Sitzunterschale 44 des Bürostuhls 2, somit an eine Anordnung innerhalb der Sitzunterschale 44, gedacht. Hierbei kann insbesondere die Rotationsantriebsausgangswelle 20r zum Antrieb einer Spindelanordnung bzw. eines Spindeltriebs verwendet werden, welche/welcher vorzugsweise innerhalb der Sitzsäule 6 angeordnet ist, wodurch die Sitzhöhe der Sitzfläche eingestellt werden kann. Die zweite Rotationsantriebsausgangswelle 20r kann dafür verwendet werden, z.B. in Verbindung mit einem Kegelgetriebe und/oder einem Schneckengetriebe, den Neigungswinkel der Sitzfläche bzw. der Rückenlehne 12 zu verändern.
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Alternativ zu den oben genannten Bremsen 40a, 40b, welche über eine Verzahnung mit Schneckenrädern in Eingriff treten können, kann eine Bremse dadurch ausgebildet sein, dass an einer zu bremsenden Welle 300 eine mit einem Elektromagneten 302 versehene Klammer 304 vorgesehen ist, welche neben dem Elektromagneten 302 ein Scharnier 306 aufweisen kann. Ferner sind vorzugsweise an der Innenseite dieser Klammern 304, welche insbesondere nicht mit der Welle 300 mitrotieren kann, mindestens ein Bremsbelag 308, vorzugsweise mehrere Bremsbeläge 308, vorgesehen. Je nachdem, ob die Bremse in einem stromlosen Zustand bremsen oder nicht bremsen sollen, kann am Scharnier 306 die Bremse über eine Feder oder ein anderes Lastelement derart vorgespannt sein, dass ein Bremsbelag 308 an der Welle 300 angreift, wenn im stromlosen Zustand des Elektromagneten 302 eine Bremswirkung gewünscht ist, oder dass keiner der Bremsbeläge 308 an der Welle 300 angreift, wenn der Elektromagnet 302 stromfrei ist.
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Im erst genannten Fall können Spulen 302a, 302b des Elektromagneten 300 derart ausgerichtet sein, dass sie sich im Falle einer Bestromung abstoßen, wobei im zweit genannten Fall die Spulen 302a, 302b des Elektromagneten 302 derart ausgerichtet sein können, dass sich bei einer Bestromung anziehen.
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Auf diese Art und Weise kann eine Bremse vorgesehen werden, welche entweder im stromlosen Zustand bremst und im bestromten Zustand nicht bremst oder alternativ im stromlosen Zustand nicht bremst und im bestromten Zustand bremst.
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Ferner ist in 2 eine weitere mögliche Bremsanordnung gestrichelt dargestellt: Hierbei kann der Elektromotor 34 in axialer Richtung seiner Abtriebswelle 35 verschiebbar gelagert sein und durch eine relativ starke Feder a gegen einen Anschlag b vorgespannt sein. Bei normaler Drehung des Umschaltmotors 34 in beide Richtungen zum Verlagern der Übertragungswelle 22 bleibt der Umschaltmotor 34 vorzugsweise stets in Anlage am Anschlag b. Die Abschaltung des Umschaltmotors 34 kann beim Erreichen der ersten und/oder zweiten Übertragungsposition automatisch durch eine Strombegrenzung des Motorstroms erfolgen. Wird jedoch in dem in der Abbildung gezeigten Schaltzustand der Umschaltmotor 34 mit einem erhöhten Motorstrom weitergedreht, zum Beispiel durch Drücken eines Bremsknopfs oder auch aufgrund eines vorbestimmten Betriebsmodus, so verschiebt die Stellschnecke 36 über die Motorwelle 35 den Umschaltmotor 34 gegen die Kraft der Feder a vom Anschlag b weg. Hierauf bewegt der Umschaltmotor 34 über Anschlag c einen Bremshebel d, der bei e drehbar gelagert sein kann. An dem Bremshebel d ist vorzugsweise ein Bremselement f vorgesehen, welches dann in Kontakt mit dem Schneckenrad 24r gerät und dieses dann, vorzugsweise über einen Bremsbelag oder eine Bremsverzahnung, bremsen kann. Zu beachten ist, dass diese Bremsstellung aufgrund der Ausgestaltung des Schneckengetriebes 36, 38 in dem Bremszustand verbleibt, ohne, dass dem Versatzmechanismus 32 elektrische Leistung zugeführt werden muss.
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In einer alternativen Ausführungsform, welche auf der Ausführungsform der 1 aufbaut und deren wesentlichen Abweichungen von der Ausführungsform der 1 in 6 skizziert sind, kann die Schnecke 26' über den Versatzträger 28' hinausreichen, und die Übertragungswelle 22' kann sich mit einer Drehachse 30' eines Versatzmechanismus 32' schneiden. Ein Schneckenradsegment 38' kann gegenüber der Schnecke 26' angeordnet sein. Der Versatzmechanismus 32' kann entsprechend dem Versatzmechanismus 32 ausgebildet sein. In einer alternativen Ausführungsform kann der Versatzträger 28' in der ersten Übertragungsposition an einem ersten Anschlag 42`a anschlagen und in der zweiten Übertragungsposition an einen weiteren Anschlag 42`b anschlagen. Anschläge an den Anschlägen 42'a, 42'b sowie an dem Anschlag 42 in der Ausführungsform der 1 können zur Steuerung des jeweiligen Versatzmechanismus 32' bzw. 32 verwendet werden.
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Es ist zu beachten, dass die Schneckenräder 24'l, 24`r unterschiedliche Größen und somit eine unterschiedliche Anzahl an Zähnen aufweisen können, um die die gewünschte Übersetzung zwischen einer Rotation der Versetzwelle 22' zu den Ausgangswellen 20'l bzw. 20'r zu erreichen.
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Zweite Ausführungsform
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Bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in dem Bürostuhl 2 der ersten Ausführungsform eine unterschiedliche elektrische Antriebseinheit eingebaut, wobei der Fachmann in der Lage ist, die Kraftübertragungsmechanismen an die Lage der Roatationsausgänge anzupassen.
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In einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die elektrische Antriebseinheit ein Umschaltgetriebe 114, einen als Motorwelle ausgebildeten Antriebseingang 116 und einen mit dem Antriebseingang 116 verbundene Elektromotor 118. Ferner weist das Umschaltgetriebe 114 zwei jeweils als eine Ausgangswelle 120a, 120b ausgebildeten Rotationsantriebsausgänge auf, von welchen einer die Verstelleinrichtung zur Verstellung einer Sitzhöhe des Sitzes 4 und ein weiterer davon die Verstelleinrichtung zur Verstellung einer Neigung des Sitzes 4 oder der Rückenlehne 12 im Bürostuhl 2 antreibt. Das Umschaltgetriebe 114 weist eine Übertragungswelle 122 auf, welche hier mit der Motorwelle zusammenfallen kann. Die Ausgangswellen 120a, 120b sind vorzugsweise koaxial ausgerichtet
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In einer besonders einfachen Ausführungsform kann der Elektromotor 118 auf einer nicht gezeigten Führung gegenüber einem Basiselement 148 (beispielsweise einer Schienenvorrichtung) in Richtung +/- Z durch eine Spindelanordnung oder ähnliches verschoben werden. Hierdurch wird die Übertragungswelle 122 bei einem Übergang zwischen der in 3 gezeigten ersten Übertragungsposition und der zweiten Übertragungsposition durch eine Translation im Wesentlichen entlang der Übertragungswelle 122 (in axialer Richtung der Übertragungswelle 122) bezüglich mindestens eines der Rotationsantriebsausgänge versetzt.
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An jeweils einem Ende der Übertragungswelle 112 ist vorzugsweise eine Hälfte eine Klauenkupplung 144a, 144b angeordnet. Jeweils zugehörige Klauenkupplungshälften 146a, 146b sind an entsprechenden Enden der Ausgangswellen 120a, 120b angeordnet, wobei diese Wellen vorzugsweise jeweils ortsfest bezüglich des Verschiebemechanismus des Elektromotors angeordnet sind. In der in 3 gezeigten ersten Übertragungsposition der Übertragungswelle 122 greifen die beiden Klauenkupplungshälften 144a, 146a ineinander und die Ausgangswelle 120a wird angetrieben. Gleichzeitig sind die Klauenkupplungshälften 144b, 146b soweit voneinander entfernt, dass keine Kupplung zwischen diesen beiden Kupplungshälften vorliegt, so dass in diesem Fall die Ausgangswelle 120a exklusiv angetrieben wird (die Kupplung 144a, 146a koppelt und die die Kupplung 144b, 146b ist ausgekoppelt). Um in eine nicht gezeigte zweiten Übertragungsposition zu gelangen wird der Elektromotor 118 zusammen mit der Übertragungswelle 122 und den antriebsseitigen Klauenkupplungshälften 144a, 144b in Richtung -Z bewegt, so dass entsprechend dem vorangehend beschriebenen die Klauenkupplungshälften 144b, 146b ineinandergreifen, während die Klauenkupplungshälften 144a, 146a einen so großen Abstand aufweisen, dass keine Kupplung zwischen diesen Elementen zustande kommt. In der zweiten Übertragungsposition wird somit die Ausgangswelle 120b exklusiv angetrieben.
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Wie in 3 gezeigt, kann das Basiselement 148 als ein Element einer Stuhlsäule 6 ausgebildet sein und die Rotationsausgangswelle 120a kann in den Bereich unterhalb der Sitzfläche 4 des Bürostuhls 2 reichen. Somit kann bereitgestellte Antriebskraft wie in der ersten Ausführungsform beschrieben, weiterverteilt werden. Insbesondere kann die gesamte elektrische Antriebseinheit innerhalb der Stuhlsäule 6 ausgebildet sein, es kann jedoch auch nur das Umschaltgetriebe und/oder der Elektromotor in der Stuhlsäule 6 ausgebildet sein.
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Die andere Rotationsausgangswelle 120b kann über ein Getriebe 150 eine Spindelanordnung antreiben. Die Spindelanordnung kann ein Außenrohr 152, welches ein Innengewinde aufweist, und einen Innenläufer 154, welcher ein Außengewinde aufweist, umfassen, wobei verhindert wird, dass das Außenrohr 152 sich gegen den Elektromotor 118 verdrehen kann. Dies kann beispielsweise über eine Verbindung von Nuten 156 in dem Außenrohr 152 und von Nutensteinen 158, welche im Wesentlichen orstfest bezüglich des Elektromotors 118 angeordnet sein können, erreicht werden. Diese Anordnung stellt insbesondere eine selbsthemmende Spindelanordnung bereit.
