Die Erfindung betrifft eine aktiv-dynamische Sitzvorrichtung
mit mindestens einem schwenkbaren Sitzteil, und ein Gelenk für
eine solches Sitzteil, insbesondere Auflageelemente für ein
allseitig schwenkbares Sitzteil, die ein Selbstrückstellgelenk
bilden.
Aktiv-dynamische Sitzvorrichtungen sind dazu eingerichtet, daß
eine sitzende Person muskulaturstärkende Bewegungen ausführen
kann. Hierzu ist bei herkömmlich bekannten aktiv-dynamischen
Sitzvorrichtungen ein Sitzteil allseitig neigbar oder schwenkbar
derart elastisch an einem Basisteil angebracht, daß die
sitzende Person bei Schwenkung des Sitzteils unter Einsatz von
Körperarbeit leicht wieder in den unverschwenkten Grundzustand
gelangt. Diese Rückstellung wird bei herkömmlichen Sitzvorrichtungen
durch Federeinrichtungen unterstützt, die der Sitzteilauslenkung
eine rückstellend wirkende Gegenkraft liefern.
Es ist beispielsweise allgemein bekannt, eine derartige Federeinrichtung
als Biegegelenk 710 an einem einsäuligen Hocker
bereitzustellen, der in Figur 7 illustriert ist. Ein Hauptnachteil
dieses Hockers ergibt sich aus dem instabilen Sitzen,
das unten näher erläutert wird. Der Hocker ist aber auch nachteilig,
da aufwendige Vorkehrungen zur Bereitstellung verschiedener
Sitzbedingungen erforderlich sind. So wäre beispielsweise
eine Höheneinstellung mit zusätzlichen Stabilitäts- und Sicherheitsproblemen verbunden. Ferner ist die Federkonstante
der Federeinrichtung an eine vorbestimmte, mittlere
Körpermasse der sitzenden Person angepaßt, so daß ein
Einsatz bei besonders geringen oder großen Körpermassen nur
eingeschränkt wirksam ist.
Weitere aktiv-dynamische Sitzvorrichtungen sind aus DE-OS
42 10 135 und DE-OS 42 44 656 bekannt. Die in DE-OS 42 10 135
beschriebene Sitzvorrichtung ist in Figur 8 dargestellt und
umfaßt ein Sitzteil 840, ein Fußteil 850 und ein Zwischenstück
810. Das Sitzteil ist mit dem Zwischenstück am Fußteil um Lagerpunkte
811 schwenkbar gelagert. Das Zwischenstück ist mit
einer Feder-Rückstelleinrichtung 812 im Fußteil verbunden, die
zur Vertikaleinstellung des Zwischenstücks mit dem Sitzteil
vorgesehen ist. Die Feder ist so dimensioniert, daß das unbelastete
Sitzteil sicher rückgestellt wird und das belastete
Sitzteil ein labiles Gleichgewicht einnimmt.
Der Nachteil dieser Sitzvorrichtungen besteht wie bei dem oben
genannten Hocker darin, daß die Schwenkung des Sitzteils immer
bedeutet, daß ein instabiler Zustand eingenommen wird. Die
herkömmliche Rückstelleinrichtung ist immer darauf gerichtet,
den Sitz rückzustellen, nicht jedoch die sitzende Person. Die
sitzende Person ist ständig gezwungen, sich mit den Füßen auf
dem Boden abzustützen oder in den Grundzustand zurückzuschieben.
Dies entspricht zwar dem Sinn einer aktiv-dynamischen
Sitzvorrichtung, ist aber für einen Dauereinsatz z. B. als
Büro- oder Schulstuhl unakzeptabel. Beim Sitzen müssen stets
die Beine aktiv eingesetzt werden, um das Gleichgewicht zu
halten bzw. um eine Rückstellung in die Ausgangslage mit normaler
Sitzhaltung zu erreichen. Ein kräftefreies Sitzen ist
nicht möglich, und längeres Sitzen führt rasch zur Ermüdung.
Die genannten Nachteile betreffen ein prinzipielles Stabilitätsproblem
herkömmlicher Sitzvorrichtungen, das nicht durch
zusätzliche Stützvorrichtungen (z.B. in Form von Abrollflächen)
gelöst werden kann. Derartige allgemein bekannte Stützvorrichtungen
dienen lediglich der Beeinflussung der
Schwenkrichtung oder der Dämpfung der Federwirkung beispielsweise
bei einem Hocker gemäß Figur. 7.
Aufgrund der genannten Nachteile haben sich herkömmliche aktiv-dynamische
Sitzvorrichtungen bisher nicht als Sitze für
den Dauer- oder Routinebetrieb geeignet. Sie sind insbesondere
in den Fällen nicht einsetzbar, in denen eine Person für längere
Zeit an einen Platz gebunden ist, aus Entspannungsgründen
jedoch auch im Sitzen Bewegung benötigen würde (Sitzen in Verkehrsmitteln,
Warteräume, Zuschauerräume).
In der bisher unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung
197 13 117 wird eine aktiv-dynamische Sitzvorrichtung (siehe
Figuren 9A, 9B) mit einem Basisteil 950 und mindestens einem
Sitzteil 940 beschrieben, das zur Aufnahme einer Gewichtsbelastung
eingerichtet und in Bezug auf das Basisteil aus einem
Grundzustand (Figur 9A) in einen verschwenkten Zustand (Figur
9B) beweglich ist. Das Sitzteil 940 ist mit einem Trägermittel
920 am Basisteil 950 angebracht, an dem im durch eine Gewichtsbelastung
verschwenkten Zustand ein Drehmoment gebildet
wird, das auf eine Rückstellung (Richtung R) des Sitzteils in
den Grundzustand gerichtet ist. Das Trägermittel besitzt mit
dem Basisteil eine Verbindung, die bei Auslenkung des Sitzteils
(Schwenkrichtung S) simultan eine Verschiebung der
Schwenkachse A -> A' bewirkt, wobei die Verschiebung größer
als die Auslenkung ist, so daß das gebildete Drehmoment eine
Rückstellkraft auf das Sitzteil bewirkt.
Die Verbindung des Trägermittels mit dem Basisteil weist jeweils
ein Auflageelementepaar mit einer Auskragung des Trägermittels
und einer Auflage des Basisteils auf, die durch ein
elastisches Verbindungselement verbunden sind.
Diese Sitzvorrichtung besitzt zwar den Vorteil einer Selbstrückstellung,
die eine Sitzteilrückstellung des belasteten
Sitzteils bewirkt. Beim Einsatz des Schwenksitzes ergibt sich
der folgende Nachteil. Die Auslenkung des Sitzteils aus dem
Grundzustand erfordert die Aufwendung von Arbeit gegen die
Wirkung der elastischen Verbindungselemente. Dies ist zwar bei
einer aktiv-dynamischen Sitzvorrichtung generell nicht unerwünscht,
kann aber auch in bestimmten Einsatzfällen zu Unbequemlichkeiten
führen. Außerdem ist der Aufbau wegen des Teileaufwandes,
der beschränkten Arretierbarkeit des Auflageelementepaares
und der Gefahr eines hohen Verschleißes nachteilig.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte selbstrückstellende,
aktiv-dynamische Sitzvorrichtung mit erweitertem
Einsatzbereich zu schaffen, die einen vereinfachten Aufbau und
eine erhöhte Stabilität und Zuverlässigkeit besitzt. Die Erfindung
ist insbesondere auf die Schaffung eines neuen Gelenks
gerichtet, das als Verbindung zwischen Sitzteil und Basisteil
an einer Sitzvorrichtung mit selbstrückstellendem, belastetem
Sitzteil geeignet ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Sitzvorrichtung bzw. ein Gelenk
mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 bzw. 10 gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den
abhängigen Ansprüchen.
Die Grundlage der Erfindung ist die Schaffung einer Sitzvorrichtung
mit einem schwenkbaren Sitzteil, das so an einem
Basis- oder Standteil angebracht ist, daß bei Ausübung einer
Auslenkkraft zur Bewegung des Sitzteils in einen verschwenkten
Zustand gleichzeitig auf das Sitzteil eine Rückstellkraft ausgeübt
wird, die der Auslenkkraft entgegengesetzt gerichtet
ist. Im Gegensatz zu herkömmlichen Sitzvorrichtungen, von
denen der Auslenkkraft ausschließlich die elastische Rückstellkraft
einer Federverbindung als Gegenkraft entgegengerichtet
wird, ist bei der erfindungsgemäßen Sitzvorrichtung
das Sitzteil so verschwenkbar am Basisteil angebracht, daß das
Sitzteil ggf. mit einem Trägermittel in Bezug auf die Verbindung
mit dem Basisteil einen Hebel bildet, der bei Belastung
des Sitzteils ein Rückstelldrehmoment auf das Sitzteil ausübt.
Das Sitzteil ist mit einer Höhe (H) über einer Gelenkverbindung
mit dem Basisteil angeordnet. Die Gelenkverbindung ist
dazu eingerichtet, daß sich bei Verschwenken des Sitzteils in
eine Schwenkrichtung um eine Schwenkachse (A) diese
Schwenkachse selbst in die Schwenkrichtung bewegt. Die
Schwenkachse besitzt eine Orientierung (Richtung), die je nach
Schwenkrichtung veränderlich ist, d. h. das Sitzteil ist allseits
schwenkbar. Wenn die Achsenverschiebung (r) zwischen der
Lage der Schwenkachse im unverschwenkten Zustand und der
aktuellen Lage der Schwenkachse größer als die horizontale
Auslenkung des Sitzteils ist, wird das Rückstelldrehmoment
direkt durch die Gewichtskraft der sitzenden Person gebildet.
Dadurch wird das Sitzen auf einer erfindungsgemäßen Sitzvorrichtung
dahingehend stabilisiert, daß zur Rückführung des
Sitzteils vom verschwenkten in einen unverschwenkten Zustand
(Grundzustand) von der sitzenden Person keine zusätzliche Muskelkraft
ausgeübt werden muß.
Eine erfindungsgemäße Sitzvorrichtung umfaßt insbesondere ein
Basisteil und mindestens ein Sitzteil, das über ein Gelenk mit
dem Basisteil verbunden und zur Aufnahme einer Gewichtsbelastung
eingerichtet und in Bezug auf das Basisteil durch eine
Schwenkbewegung von einem Grundzustand in einen verschwenkten
Zustand beweglich ist, wobei das Gelenk eine Auflage aus übereinander
angeordneten, nach unten gekrümmten Gelenkelementen
ist, die dazu ausgebildet sind, die Schwenkbarkeit des Sitzteils
in Bezug auf das Basisteil simultan um zwei zueinander
schräg oder senkrecht verlaufende Achsen bereitzustellen, wobei
im verschwenkten Zustand durch die Gewichtsbelastung am
Sitzteil das Drehmoment ausgebildet wird, durch das das Sitzteil
in Bezug auf eine Schwenkachse (A') der Schwenkbewegung
einen Hebel bildet, der auf eine Rückstellung des Sitzteils in
den Grundzustand gerichtet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das
Sitzteil an einem Trägermittel befestigt, daß derart mit einer
im wesentlichen horizontalen Schwenkachse verschwenkbar mit
dem Basisteil verbunden ist, daß im verschwenkten Zustand ein
rückstellendes Drehmoment in Bezug auf die Drehachse auf das
Sitzteil wirkt. Das Trägermittel kann beispielsweise durch
eine starre oder höhenverstellbare Säule gebildet werden, an
deren in Standposition oberen Ende das Sitzteil befestigt ist
und die darunter eine Auskragung aufweist, mit der die Säule
mit einem Gelenk verbunden ist, das auf dem Basisteil aufliegt.
Das Trägermittel kann unterhalb der Auskragung einen
herausragenden Teil aufweisen.
Die Sitzeigenschaften einer erfindungsgemäßen Sitzvorrichtung
werden entscheidend durch die Höhe (im folgenden: Schwenkhöhe
H) des Sitzteils über einer horizontalen Bezugsebene des Gelenks
und den radialen Abstand (im folgenden: Achsenverschiebung
r) der aktuellen Schwenkachse von der Symmetrieachse des
Gelenks (bzw. des Trägermittels), die von der Schwenkachse im
unverschwenkten Zustand geschnitten wird, bestimmt. Die horizontalen
Bezugsebene ist die Ebene, in der sich die aktuelle
Schwenkachse des Sitzteils bei der Schwenkbewegung in Bezug
auf das Basisteil befindet. Die Gesamtsitzhöhe der erfindungsgemäßen
Sitzvorrichtung setzt sich somit aus dem Abstand der
Bezugsebene über dem Untergrund (Boden) und der Schwenkhöhe
zusammen.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform besitzt eine erfindungsgemäße
Sitzvorrichtung eine Vielzahl von neigbaren Sitzteilen,
die beispielsweise zur Bildung einer sogenannten
Systembestuhlung reihen- oder matrixartig an einem gemeinsamen
Basisteil angebracht sind.
Erfindungsgemäße Sitzvorrichtungen besitzen die folgenden Vorteile.
Erstens sind sie selbststabilisierend. Durch das Gewicht
der sitzenden Person wird bei Verschwenken des Sitzteiles
der Betrag des rückstellenden Drehmoments bestimmt, so daß
die selbststabilisierende Wirkung bei beliebigen Massen auftritt
(Gewichtsunabhängigkeit). Zweitens läßt sich die erfindungsgemäße
Sitzvorrichtung mit geringem Aufwand höhenverstellbar
aufbauen. Der Aufbau ist so einfach, daß eine Kompatibilität
mit den Grundformen der Basisteile herkömmlicher
Bürostühle gegeben ist. Ferner wird erstmalig ein Sitzaufbau
beschrieben, der die Gestaltung einer aktiv-dynamischen
Systembestuhlung ermöglicht. Weitere Vorteile ergeben sich aus
der Möglichkeit, die aktiv-dynamische, allseitig neigbare
Sitzvorrichtung leicht in eine aktiv-dynamische Sitzvorrichtung,
die nur in eine vorbestimmte Richtung neigbar ist
(Schaukelzustand), oder in eine stabile, passive Sitzvorrichtung
umzuwandeln.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Gelenk für eine Sitzvorrichtung,
das vorzugsweise an der beschriebenen Sitzvorrichtung
als Verbindung zwischen dem Sitzteil (oder dem Trägermittel)
und dem Basisteil vorgesehen ist. Das Gelenk gemäß der
Erfindung kann aber auch in allen anderen aktiv-dynamischen
Stützvorrichtungen z. B. als Verbindung zwischen einem Trägerteil
und einem Basisteil vorgesehen sein.
Das Gelenk umfaßt insbesondere eine untere Kurvenplatte, die
mit einer gekrümmten unteren Mantelfläche in eine erste
Schwenkrichtung schwenkbar auf einer ebenen Auflage des
Basisteils aufliegt und eine ebene Oberseite besitzt, und eine
obere Kurvenplatte, die mit einer gekrümmten unteren Mantelfläche
in eine zweite Schwenkrichtung schwenkbar auf der Oberseite
aufliegt und direkt oder über ein Trägermittel mit dem
Sitzteil verbunden ist, wobei die erste und zweite
Schwenkrichtung schräg oder senkrecht zueinander verlaufen.
Es wird ein achsenfreies, selbstrückstellendes Gelenk geschaffen,
das eine Drehbarkeit (Schwenkbarkeit) des Sitzteils in
Bezug auf das Basisteil simultan um zwei schräg oder senkrecht
zueinander verlaufende, einen bestimmten Winkel (=0) bildende
Achsen durch Auflage des Sitzteils auf nach unten gekrümmten
Gelenkelementen bereitstellt, von denen ein unteres Gelenkelement
auf einer Auflagefläche des Basisteils und ein oberes Gelenkelement
auf einer Auflagefläche, die durch die Oberseite
des unteren Gelenkelements gebildet wird, abrollbar angeordnet
sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform stehen die Achsen
senkrecht zueinander, so daß das Gelenk wie ein achsenfreies,
kardanisches Gelenk wirkt. Es können aber auch andere Winkel
zwischen den Achsen zur Erzielung bestimmter Vorzugsschwenkrichtungen
vorgesehen sein. Die Auflageflächen sind vorzugsweise
eben, können aber zur Erzielung bestimmter Schwenkeigenschaften
auch gekrümmt sein. Die Gelenkelemente sind vorzugsweise
Kurvenplatten mit in Betriebsposition nach unten gekrümmten
Mantelflächen oder Stützkufen. Die Stützkufen (mindestens
zwei) stellen Teilbereiche von Mantelflächen (oder teilweise
geschlossene Mantelflächen) dar, die das jeweilige Abrollen
der Gelenkelemente auf den Auflageflächen sicherstellen.
Im folgenden wird ohne Beschränkung lediglich auf die geschlossenen
Mantelflächen Bezug genommen, wobei die jeweiligen
Merkmale des Gelenks entsprechend auch mit Stützkufen als nur
teilweise geschlossene Mantelflächen realisierbar sind.
Die Krümmung der Mantelflächen oder der Flächen, in denen die
Stützkufen liegen, entspricht der Form eines Ausschnitts einer
Zylinderoberfläche. Je nach den zu erzielenden Schwenkeigenschaften
ist der Zylinder ein Kreiszylinder oder ein elliptischer,
hyperbolischer oder parabolischer Zylinder oder ein Zylinder
mit einer anderweitigen Oberflächenkrümmung.
Das Gelenk besteht gemäß einer bevorzugten Ausführungsform aus
einem übereinander angeordneten Kurvenplattenpaar, von dem
eine untere Kurvenplatte eine gekrümmten untere Mantelfläche,
die auf einer horizontalen Auflage des Basisteils aufliegt,
und eine ebene, obere Mantelfläche besitzt, und eine obere
Kurvenplatte mit einer gekrümmten unteren Mantelfläche auf der
oberen Mantelfläche der unteren Kurvenplatte aufliegt und mit
dem Sitzteil (ggf. über das Trägermittel) in fester Verbindung
steht. Das Gelenk enthält ferner Ausrichtungsmittel, die zur
gegenseitigen Ausrichtung der Kurvenplatten vorgesehen sind.
Die Kurvenplatten sind so zueinander ausgerichtet, daß die
Achsen der (gedachten) Zylinder entsprechend den Zylinderoberflächen
einen vorbestimmten Winkel zueinander bilden, z. B.
senkrecht zueinander stehen.
Im unverschwenkten Grundzustand des Sitzteils berührt jede
untere Mantelfläche die jeweilige Auflagefläche entlang einer
Scheitellinie maximaler Decke der Kurvenplatte und in einem
verschwenkten Zustand berührt jede untere Mantelfläche die jeweilige
Auflagefläche entlang einer geraden Auflagelinie
parallel zu der Scheitellinie. Die Scheitellinie kann eine
Symmetrielinie der Kurvenplatte bilden oder außermittig verlaufen.
Weitere Berührungspunkte können sich durch die Ausrichtungsmittel
ergeben. Die Kurvenplatten sind somit gegenüber
der jeweiligen Auflagefläche um eine Auflagelinie
schwenkbar, die jeweils eine lokale, bewegliche Schwenkachse
bildet. Beide lokalen Schwenkachsen stehen schräg, vorzugsweise
senkrecht, zueinander. Das Sitzteil besitzt dann gegenüber
dem Basisteil eine mehrseitige, vorzugsweise allseitige, Verschwenkbarkeit
nach Art einer kardanischen Achsenaufhängung,
wobei die Lage der effektiven Sitzteilschwenkachse gegenüber
dem Basisteil von der Lage der lokalen Schwenkachsen abhängt.
Die Kurvenplatten sind so zueinander ausgerichtet, daß bei jedem
Verschwenken des Sitzteils dieses auf einer bestimmten
Kugel-, Ellipsoid-, Hyperboloid- oder Paraboloidoberfläche
oder anderweitig gekrümmten Oberfläche bewegt wird.
Es kann vorgesehen sein, daß die Krümmungsradien der Kurvenplatten
verschieden sind (z. B. Krümmungsradius oben < Krümmungsradius
unten).
Im Unterschied zur kardanischen Achsenaufhängung erlaubt es
die Erfindung, die Krümmungsradien und die Höhe des Sitzteils
über dem Basisteil derart auszuwählen, daß im durch eine Gewichtsbelastung
verschwenkten Zustand des Sitzteils das auf
eine Rückstellung in den Grundzustand gerichtetes Drehmoment
gebildet wird. Die Krümmungsradien und die Höhe des Sitzteils
werden vorzugsweise so ausgewählt, daß bei Auslenkung des
Sitzteils simultan eine Verschiebung der Schwenkachse des
Sitzteils in Bezug auf das Basisteil erfolgt, die größer als
die Auslenkung ist, so daß das gebildete Drehmoment eine Rückstellkraft
auf das Sitzteil bewirkt. Hierzu ist der effektive
Krümmungsradius der Oberfläche, auf der sich das Sitzteil bewegt,
größer oder gleich der senkrechten Höhe des Sitzteils
(Angriffspunkt der Gewichtskraft) über der Bezugsebene, in der
die effektiven Sitzteilschwenkachse liegt.
Die Kurvenplatten sind mit Ausrichtungsmitteln versehen, die
die Ausrichtung der Scheitellinien senkrecht oder anderweitig
schräg zueinander sicherstellen. Die Ausrichtungsmittel können
eine Zentrierungseinrichtung in der Mitte der oberen Kurvenplatte,
die mit einer Führungsausnehmung in der unteren Kurvenplatte
zusammenwirkt, und/oder Eingriffselemente auf den
Mantel- und/oder Auflageflächen umfassen. Um eine freie Verschwenkbarkeit
der oberen Kurvenplatte mit einer durch die
untere Kurvenplatte durchgehenden Zentrierungseinrichtung
(z. B. ein Zapfen) oder Trägermittel sicherzustellen, besitzt
die untere Kurvenplatte eine kanal- oder schlitzförmige Ausnehmung
der gekrümmten Mantelfläche.
Ein Vorteil des Gelenks besteht im vereinfachten Aufbau der
Verbindung zwischen Sitzteil und Basisteil. Es ist ein stetiges,
stufenfreies, gleichmäßiges, allseitiges Verschwenken des
Sitzteils ohne den Einsatz zusätzlicher elastischer Elemente
möglich. Die Gestalt der Auflageflächen ermöglicht ein Verschwenken,
das einem Abrollen auf einer ebenen Unterlage entspricht,
und stellt jedoch sicher, das in jeder verschwenkten
Position die Rückstellkraft entsprechend den oben erläuterten
Prinzipien erfolgt. Das Gelenk erlaubt eine einfache Arretierbarkeit
durch Festklammern der Zentrierungseinrichtung oder
seitliches Einfahren von Arretierungskeilen in die Zwischenräume
zwischen den gekrümmten Mantelflächen und den jeweiligen
Auflageflächen.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden
unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
- Fig. 1:
- eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform
einer Sitzvorrichtung gemäß der Erfindung;
- Fig. 2:
- eine schematische Seitenansicht eines Gelenks in
Verbindung mit einem Sitzteil und einem Basisteil
gemäß einer zweiten Ausführungsform einer Sitzvorrichtung
gemäß der Erfindung;
- Fig. 3:
- eine perspektivische Darstellung eines Gelenks gemäß
der Erfindung;
- Fig. 4:
- eine Explosionsdarstellung eines Gelenks gemäß
Figur 3;
- Fig. 5:
- eine Darstellung der oberen Kurvenplatte eines
Gelenks gemäß der Erfindung;
- Fig. 6:
- eine Darstellung der unteren Kurvenplatte eines
Gelenks gemäß der Erfindung;
- Fig. 7:
- eine herkömmliche aktiv-dynamische Sitzvorrichtung
mit beweglichem Sitzteil (Stand der Technik);
- Fig. 8:
- eine weitere herkömmliche aktiv-dynamische Sitzvorrichtung
mit beweglichem Sitzteil (Stand der
Technik); und
- Fign. 9A, 9B:
- schematische Seitenansichten einer weiteren
aktiv-dynamischen Sitzvorrichtung.
Die Erfindung wird im folgenden insbesondere in Bezug auf die
Verbindung zwischen einem Sitzteil und einem Basisteil beschrieben,
die an sich als weitere Komponenten alle üblichen
Teile einer herkömmlichen Sitzvorrichtung (Lehnen, Höhenverstellung
etc.) umfassen können.
Die erfindungsgemäße Sitzvorrichtung gemäß Fig. 1 umfaßt ein
Sitzteil 40 (aus Übersichtlichkeitsgründen verkleinert dargestellt),
das an einem Trägermittel 22 befestigt ist, das über
das Gelenk 10 mit dem Basisteil 50 verbunden ist. Die Sitzvorrichtung
steht fest oder rollend mit dem Basisteil 50 auf
einem Untergrund 80, so daß sich in Standposition das Sitzteil
40 am oberen Ende des Trägermittels 22 befindet. Das Sitzteil
40 umfaßt eine Sitzplatte 41, die an ihrer Oberseite je nach
Anwendungsfall mit einer passenden Formung oder Polsterung 42
versehen ist. Das Trägermittel 22 wird vorzugsweise durch eine
höhenverstellbare Gasfedersäule gebildet und besitzt am oberen
Ende eine seitliche Auskragung 221, die mit dem Gelenk 10 zusammenwirkt.
Das Gelenk 10 ist bei der dargestellten Ausführungsform
eine Kurvenplattenauflage, die axialsymmetrisch zum
Trägermittel 22 angeordnet ist. Die seitliche Auskragung 221
ist mit der oberen Kurvenplatte starr verbunden, durch die das
Trägermittel hindurchführt. Das Trägermittel kann simultan als
Führung des Gelenks in Bezug auf das Basisteil dienen. Die
Kurvenplattenauflage, deren Einzelheiten unten beschrieben
werden, wird von einer Auflage 52 des Basisteils 50 gehalten.
Die genannten Komponenten der Sitzvorrichtung wirken wie folgt
zusammen. Wenn sich eine Person auf das Sitzteil 40 setzt,
wird das Gelenk 10 einer Kraftwirkung ausgesetzt. Bildet die
sitzende Person bei ruhigem, im wesentlichen axialsymmetrischem
Sitz eine senkrecht nach unten gerichtete Gewichtskraft,
so ist das Gelenk eine gleichförmig Auflage, wie es bei einer
herkömmlichen passiven Sitzvorrichtung mit starrer, federnd
gelagerter Säule der Fall ist. Bewegt sich jedoch die Person
in eine horizontale Richtung (z. B. Schwenkrichtung S), so
wird zusätzlich eine Auslenkkraft ausgeübt, unter deren Wirkung
das Sitzteil 40 auf dem Basisteil 50 abrollt. Das Sitzteil
40 und das mit dem Sitzteil 40 fest verbundene Trägermittel
22 werden somit um eine Drehachse geschwenkt, die im wesentlichen
in einer horizontalen Bezugsebene zwischen der Auskragung
221 und der Auflage 52 liegt. Die Schwenkachse liegt
ferner im wesentlichen senkrecht zur horizontalen Bewegungsrichtung
und bewegt sich beispielsweise von A nach A'. Da das
Gelenk zwischen dem Trägermittel und dem Basisteil kein starres
Lager bildet, ist der Ort der Schwenkachse beim Verschwenken
nicht fest. Die horizontale Auslenkung des Sitzteils 40
erfolge in einer Richtung, die in der Zeichnungsebene liegt.
Die Schwenkachse A' steht somit senkrecht auf der Zeichnungsebene
und liegt in der Bezugsebene E (ebenfalls senkrecht auf
der Zeichnungsebene). In diesem Zustand wirkt über das Trägermittel
22 auf das Sitzteil 40 ein Drehmoment, das in Bezug auf
die Schwenkachse A' rückstellend in Richtung des Pfeiles R
wirkt. Entsprechend wirkt auf das Sitzteil 40 eine Rückstellkraft,
die eine Rückkehr in den unverschwenkten Zustand ohne
zusätzlichen Muskelkraftaufwand der sitzenden Person ermöglicht.
Die Größe des Drehmoments und somit die Sitzeigenschaften
der Sitzvorrichtung werden durch die Schwenkhöhe H (s.
Fig. 1) und die Achsenverschiebung r (= |AA'|) bestimmt. Wenn
das Lot vom Punkt 43 der Kraftübertragung vom Sitzteil auf das
Trägermittel die Bezugsebene E innerhalb des Abstandes A-A'
schneidet, so wird das Rückstelldrehmoment ausgebildet. Für
ein stabiles Sitzen muß gelten:
r < tan Φ · H
wobei Φ der Schwenkwinkel zwischen den Ausrichtungen des Sitzteils
(oder des Trägermittels) im Grundzustand und im verschwenkten
Zustand ist.
Bei der dargestellten Kurvenplattenauflage wird diese Bedingung
erfüllt, falls der durch die Auflagekrümmungen gebildete,
effektive Krümmungsradius des Gelenks größer als die Höhe H
des Sitzteils über der aktuellen Drehachse ist. Bei kreiszylindrischen
Kurvenplattenauflagen gleicher Krümmungsradien R
muß somit R < H gelten. Bei Kurvenplattenauflagen mit Krümmungen
gemäß anderer Kegelschnitte ist die Bedingung entsprechend
ableitbar. Die Stabilität des Sitzteiles ist somit gewährleistet,
solange der Ansatzpunkt 43 zwischen dem Sitzteil 40 und
dem Trägermittel 22 nicht weiter als die Achsenverschiebung r
von der vertikalen Symmetrieachse der Sitzvorrichtung abweicht.
Mit einem in Bezug auf die Verbindung zum Basisteil höhenveränderlichen
Sitzteil läßt sich die erfindungsgemäße Sitzvorrichtung
auch zum Sitzen im indifferenten oder labilen Gleichgewicht
einrichten. Hierzu wird H derart verändert, daß jeweils
r = tan Φ · H oder r > tan Φ · H gilt.
Die in den Fig. 1 dargestellte Sitzvorrichtung kann wie folgt
modifiziert werden. Anstelle des festen Ansatzpunktes 43 kann
ein Gelenk vorgesehen sein, wie es beispielsweise im deutschen
Gebrauchsmuster DE-GM 295 16 794 beschrieben ist. In diesem
Fall ist das Verschwenken des Sitzteils nicht wie bei einem
starren Ansatz mit einer Sitzteilneigung verbunden. Vielmehr
kann das Sitzteil horizontal ausgerichtet bleiben. Ferner kann
das Trägermittel 22 eine mechanische Federung oder eine Gasfeder
enthalten. Es kann ferner eine Höhenverstellvorrichtung am
Trägermittel 22 vorgesehen sein.
Die Auskragung 221, das Gelenk 10 und die Auflage 52 können
eine in Bezug auf das unverschwenkte Trägermittel axialsymmetrische
(z.B. kreisförmige) oder außermittig versetzte oder
auch eine anderweitige (z. B. rechteckige) Grundform besitzen.
Das Basisteil 50 kann statt der dargestellten Kegelstumpfgestalt
aus einzelnen Stützbeinen bestehen, die an ihren unteren
Enden mit einem Bodenkreuz (z.B. DIN-gerecht mit fünf Auflagepunkten)
angebracht sind. Ferner können zwischen dem Basisteil
50 und dem Untergrund 80 Trägerrollen oder -walzen angebracht
sein.
Weitere Einzelheiten des Gelenks 10 gemäß der Erfindung werden
anhand der in Figur 2 gezeigten Schnittansicht erläutert. Das
Gelenk 10 mit einer oberen Kurvenplatte 20 und einer unteren
Kurvenplatte 30 ist bei dieser Ausführungsform in Verbindung
mit dem Sitzteil 40 und dem Basisteil 50 mit einem Zapfen 22
dargestellt, der das Trägermittel gemäß Figur 1 ersetzt. Die
Einzelheiten des Gelenks sind in entsprechender Weise bei Anbringung
des Trägermittels 22 gemäß Figur 1 an der oberen Kurvenplatte
oder auch mit einer anderen als der beschriebenen
kreiszylinderförmigen Oberflächenkrümmung realisierbar.
Die obere Kurvenplatte 20 ist bei dieser Ausführungsform mittig
an der Unterseite des Sitzteils 40 befestigt. Die nach unten
weisende Mantelfläche 21, deren Einzelheiten unten beschrieben
werden, besitzt die Form einer Zylinderoberfläche
und als Teil der Ausrichtungsmittel den vorragenden Zapfen 22.
Der Zapfen 22 ist symmetrisch zur Mantelfläche und senkrecht
zur Bezugsebene ausgerichtet, die durch die Ebene des Sitzteils
gebildet wird (Horizontalebene im unverschwenkten Zustand),
und dient der Führung des Gelenks in Bezug auf das Basisteil.
Hierzu ist im Basisteil eine entsprechende Durchgangssaufnahme
51 vorgesehen, deren Durchmesser dem Zapfen soviel
Spiel bietet, das ein Verschwenken des Sitzteils nicht
behindert wird. Anstelle des zentralen Zapfens 22 kann als
Ausrichtungsmittel auch eine äußere Führung vorgesehen sein,
die die äußeren Umfangslinien der Kurvenplatten zueinander
wiederum mit einem genügend großen Spielraum ausrichtet. Die
untere Kurvenplatte 30 besitzt ebenfalls die Form einer Zylinderoberfläche
mit nach unten weisender Krümmung.
Im Grundzustand (unverschwenkt) liegt die obere Kurvenplatte
20 entlang der Scheitellinie 23 der Zylinder-Mantelfläche 21
auf der ebenen Oberseite der unteren Kurvenplatte 30. Die untere
Kurvenplatte 30 liegt wiederum auf einer oberen horizontalen
Auflage 52 des Basisteils 50. Die nach unten weisende
Auflagefläche 31, deren Einzelheiten unten beschrieben werden,
besitzt ebenfalls die Form einer Zylinderoberfläche.
Die obere und untere Kurvenplatte 20, 30 sind so zusammengesetzt,
daß die Scheitellinien senkrecht zueinander verlaufen.
Die Scheitellinie 33 der unteren Kurvenplatte 30 verläuft
niedriger als die Scheitellinie 23.
Die Figuren 3 und 4 zeigen eine Perspektivansicht der Kurvenplattenanordnung
des erfindungsgemäßen Gelenks in zusammengesetzter
bzw. getrennter Darstellung. Die Kurvenplatten 20, 30
besitzen eine quadratische Grundfläche. Es ist jedoch auch
eine beliebige rechteckige oder runde (siehe Fign. 5, 6)
Grundfläche möglich. Die gekrümmten Mantelflächen 21, 31 sind
bis an den Rand der Grundflächen geführt. Dies ist jedoch
nicht zwingend erforderlich. Der Zapfen 22 ist aus Übersichtlichkeitsgründen
nach oben und unten weit hinausragend gezeichnet.
Er kann durch eine höhenverstellbare Gasfeder (siehe
Figur 1) ersetzt sein, an deren Oberende das Sitzteil
befestigt ist. Es ist nicht zwingend erforderlich, das die Gelenkteile
mit dem Zapfen versehen sind.
An der unteren Kurvenplatte ist in den Figuren 3 und 4 eine
Ausnehmung 32 erkennbar, die kanal- oder schlitzförmig
parallel zur Scheitellinie der Zylinderfläche bzw. parallel
zur Schwenkrichtung der oberen Kurvenplatte verläuft und beim
Schwenken Platz für den durchgehenden Zapfen 22 schafft. Die
Länge der Ausnehmung 32 ist somit an die maximale Auslenkung
des Zapfens 22 angepaßt. Bei einer alternativen Gestaltung der
Ausnehmung (siehe Figur 6) ist diese ein Kanal 32 mit einem
kreisförmigem Querschnitt entsprechend der maximale Auslenkung
des Zapfens.
Figur 5 zeigt eine Draufsicht auf die untere Mantelfläche und
zwei Schnittansichten der oberen Kurvenplatte 20 gemäß der
oben gezeigten zweiten Ausführungsform mit dem Zapfen 22 an
der oberen Kurvenplatte. Bei der ersten Ausführungsform besitzt
die obere Kurvenplatte anstelle des Zapfens eine durchgehende
Ausnehmung, durch die das Trägermittel ragt und an
dessen oberen Rand die Auskragung 221 des Trägermittels
befestigt ist. Gemäß Figur 5A besitzt die erste Kurvenplatte
eine kreisrunde Gestalt (abweichend vom eckigen Grundriß gemäß
Fig. 2) mit einem Radius, der dem Radius der unteren Kurvenplatte
entspricht. Dies ist jedoch nicht zwingend. Es können
auch verschiedene Größen vorgesehen sein.
Die Auflagefläche 21 ist unter Bildung einer Scheitellinie 23
derart gekrümmt, daß ein Schnitt senkrecht zur Scheitellinie
23 (Figur 5B) eine kreisrunde Begrenzung und ein Schnitt
parallel zur Scheitellinie 23 (Figur 5C) eine gerade Begrenzung
ergibt. Die Auflagefläche 21 besitzt somit die Gestalt
eine Zylinderoberfläche. Die Scheitellinie 23 befindet sich
hier symmetrisch in der Mitte der Kurvenplatte (Figur 5A). Bei
anders gekrümmten Mantelflächen kann die Scheitellinie dem
Ausschnitt einer Hyperbel, Ellipse, Parabel oder anderen Kurvenform
folgen. Es kann vorgesehen sein, daß die Scheitellinie
keine Symmetrielinie bildet, sondern in Sitzrichtung vor oder
hinter dem Trägermittel angeordnet ist. Damit wird ein asymmetrisches
Sitzen zur Anpassung an bestimmte Sitzphysiologien
erzielt.
Die Figuren 5A - 5C zeigen ferner schematische Illustrationen
der Ausrichtungsmittel, die neben dem Zapfen 22 auch Verzahnungen
60 umfassen können, die mit entsprechenden Löchern 70
auf der Auflagefläche (Oberseite der unteren Kurvenplatte) zusammenwirken.
Die Zahl und Position der Verzahnungen ist vorzugsweise
so gewählt, daß in jeder Schwenkposition des Sitzteils
mindestens zwei Zahn-Loch-Paare ineinandergreifen und so
gemeinsam mit dem Zapfen die Ausrichtung der Auflageflächen
sicherstellen. Es können auf jeder Kurvenplatte Verzahnungen
und/oder Löcher vorgesehen sein. Die Verzahnungen 60 und
Löcher besitzen eine sich zum Ende bzw. zum Boden hin verjüngende
Form. Alternativ können anstelle der Verzahnungen/Löcher
auch ineinandergreifende Wellungen (Nuten und Schienen) auf
der unteren Mantelfläche der oberen Kurvenplatte bzw. oberen
Auflageseite der unteren Kurvenplatte vorgesehen sein.
Figur 6 zeigt eine Draufsicht auf die untere Mantelfläche und
zwei Schnittansichten der unteren Kurvenplatte. Gemäß Figur 6A
besitzt die untere Kurvenplatte eine kreisrunde Gestalt mit
einer mittigen Aussparung 35. Die untere Kurvenplatte ist einstückig
wie die erste Kurvenplatte mit anschließendem Einfräsen
der Aussparung 35 oder aus zwei Plattenteilen 30A, 30B auf
einem gemeinsamen Träger 34 gebildet. Die Plattenteilen 30A,
30B wirken wie Stützkufen. Am Boden der Aussparung 35 befindet
sich als Teil der Ausnehmung 32 eine Öffnung, die mit der
Durchgangsaufnahme 51 des Basisteils ausgerichtet ist. Die
kanalförmige Ausnehmung 32, die hier Teil der Aussparung 35
ist, bildet einen Spielraum für den Zapfen 22 (oder bei der
ersten Ausführungsform für das Trägermittel) bei Verschwenken
des Sitzteils. Im Unterschied zu der in den Figuren 3 und 4
gezeigten Ausführungsform besitzt die Ausnehmung 32 gemäß
Figur 6 jedoch ohne Vorzugsrichtung eine derartige Breite, daß
in der Schwenkrichtung der oberen Kurvenplatte (Beispiel:
parallel zur Scheitellinie 33) genügend Spielraum für die
Schwenkbewegung des durchragenden Trägermittels oder Zapfens
gebildet wird.
Die Mantelfläche 31A, 31B ist unter Bildung einer Scheitellinie
33 derart gekrümmt, daß ein Schnitt senkrecht zur Scheitellinie
33 (Figur 6B) eine kreisrunde Begrenzung und ein
Schnitt parallel zur Scheitellinie 33 (Figur 6C) eine gerade
Begrenzung ergibt. Die Mantelfläche 31A, 31B besitzt somit
ebenfalls die Gestalt eine Zylinderoberfläche. Die Scheitellinie
33 befindet sich vorzugsweise symmetrisch in der Mitte der
Kurvenplatte (Figur 6A).
Die Krümmungsradien der Mantelflächen 21 und 31A, 31B sind
gleich groß dargestellt. Die Grundrisse der Kurvenplatten (Gelenkflächen)
besitzen charakteristische Dimensionen, die vorzugsweise
derart ausgewählt sind, daß ein sicheres Verschwenken
des Sitzteils beispielsweise gemäß der DIN-Norm (Auslenkung
rund 10 cm aus dem Grundzustand) möglich ist. Die Gelenkflächen
können beispielsweise Seitenmaße von rd. 20 cm besitzen.
Die Krümmungsradien können dann beispielsweise im Bereich
von rd. 20 cm bis 30 cm liegen. Die Kurvenplatten bestehen
vorzugsweise aus Kunststoff-Spritzgußmaterial, welches vorteilhafterweise
ein geräuscharmes Verschwenken ermöglicht.
Die Figuren 6A - 6C zeigen entsprechend Illustrationen der
Ausrichtungsmittel, die durch den Verzahnungen 60 entsprechenden
Löchern 70 auf der ebenen Oberseite 36 gebildet werden.
Eine bevorzugte Anwendung der Erfindung ist der Einsatz des
Gelenks an einer Sitzvorrichtung, wie sie in den Figuren 9A,
9B gezeigt und deren Funktion oben erläutert ist, anstelle der
Verbindung mit elastischen Elementen.
Die dynamischen Eigenschaften des Gelenks zwischen dem Sitzteil
und dem Basisteil können durch zusätzliche (nicht dargestellte)
Bauteile zur Bildung eines asymmetrischen Verhaltens
verändert werden. Beispielsweise ist es möglich, das Gelenk so
einzurichten, daß das Trägermittel 22 mit dem Sitzteil 40 nur
um vorbestimmte Drehachsen verschwenkbar ist, die beispielsweise
parallel zu einer festen Bezugsrichtung verlaufen. In
diesem Fall ist lediglich eine Schaukelbewegung der Sitzvorrichtung
möglich, die aber auch unter der erfindungsgemäßen
Wirkung eines Rückstelldrehmoments steht. Es können ferner
Bauteile zur zeitweisen Verhinderung der Verschwenkbarkeit
vorgesehen sein. Ein Blockierungsmittel zur senkrechten Fixierung
des Trägermittels mit dem Sitzteil kann beispielsweise im
Bereich des Gelenks durch eine keilförmige Blockierung der
Kurvenplatten oder am unteren Ende des Trägermittels durch
eine Führungsaufnahme gebildet werden. Im letzteren Fall kann
beispielsweise ein am unteren Ende des Trägermittels 22 vorgesehener
Dorn mit einer einstellbaren Befestigungsöse zusammenwirken.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird eine
reihen- oder matrixartige Anordnung von Sitzteilen auf einem
gemeinsamen Basisteil in Form einer Systembestuhlung bereitgestellt.
Das Basisteil bildet für jedes Sitzteil eine Auflage
52 (siehe Figur 1 oder 2). Die Eigenschaften der Rückstellverbindung
und somit die dynamischen Eigenschaften der Sitzvorrichtung
lassen sich einfach an die jeweilige Anwendung anpassen.
Beispielsweise ist im Fall einer Zuschauerraumbestuhlung
die Verschwenkbarkeit auf geringe Auslenkungen eingerichtet
(kleine Schwenkhöhe H, kleine Achsenverschiebung r). Bei
Systembestuhlungen beispielsweise für Schul- oder Seminarräume
kann die Verschwenkbarkeit zu größeren Auslenkungen eingerichtet
sein.