WO2017029409A1 - Mehrdimensionale stuhlfederung - Google Patents

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WO2017029409A1
WO2017029409A1 PCT/EP2016/069755 EP2016069755W WO2017029409A1 WO 2017029409 A1 WO2017029409 A1 WO 2017029409A1 EP 2016069755 W EP2016069755 W EP 2016069755W WO 2017029409 A1 WO2017029409 A1 WO 2017029409A1
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WO
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suspension
dimensional
spring
movement
multidimensional
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Application number
PCT/EP2016/069755
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Inventor
Thomas Walser
Original Assignee
Inventor Group Gmbh
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Publication date
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    • A47C3/02—Rocking chairs
    • A47C3/025—Rocking chairs with seat, or seat and back-rest unit elastically or pivotally mounted in a rigid base frame
    • A47C3/0252—Rocking chairs with seat, or seat and back-rest unit elastically or pivotally mounted in a rigid base frame connected only by an elastic member positioned between seat and base frame
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    • A47C7/44—Support for the head or the back for the back with elastically-mounted back-rest or backrest-seat unit in the base frame
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00—Springs
    • F16F1/02—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
    • F16F1/025—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant characterised by having a particular shape
    • F16F1/027—Planar, e.g. in sheet form; leaf springs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16F3/00—Spring units consisting of several springs, e.g. for obtaining a desired spring characteristic
    • F16F3/02—Spring units consisting of several springs, e.g. for obtaining a desired spring characteristic with springs made of steel or of other material having low internal friction
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    • A47C3/0251—Rocking chairs with seat, or seat and back-rest unit elastically or pivotally mounted in a rigid base frame driven by electric motors

Definitions

  • This invention relates to springy chair movement devices that are movable to all sides and to a method of sizing and manufacturing feathered chair movement devices.
  • This chair moving device is intended for use in which a resilient and pivoting movement between two levels or components of a chair is required.
  • a tilting movement is generated by an elastic body.
  • a disadvantage of the known tilting devices is the costly, complex and complicated structure and is the production of a variety of different parts.
  • the elastic material used is, for example, plastic or rubber, which can lead to fatigue and risk of breakage over the service life and load frequency.
  • the known tilting devices can usually be separated by type only with great effort.
  • the movement or the deflection can not be limited or switched off or blocked.
  • known spring elements at least two spring elements between two attachment points or planes or plates are arranged. This spring geometry and arrangement resembles a stiffened or torsionally stiff coupling quadrilateral, in which only the steering arms are limitedly flexible.
  • Object of this invention is to allow using cost-effective spring-like components a multi-dimensional suspension, attachment, contact pressure and movement, in which the size of the movement space of the multi-dimensional chair suspension or chair movement device can be individually dimensioned, adjusted, limited and / or blocked.
  • the present invention solves this problem by a multi-dimensional chair suspension or chair top suspension according to the features of independent claim 1 and the independent method claim 25th
  • the inventive multi-dimensional chair suspension has at least one elastic element in order to ensure a feather-soft, multi-dimensional mobility, wherein between a lower plate over at least one point Fl, F2 and an upper plate over a point P at least one spring element is arranged such that the spring element a first component of movement and at least one second component of movement opposes a defined spring force, whereby a multi-dimensional suspension between two plates which are interconnected, is effected.
  • the spring element of the multi-dimensional suspension comprises the attachment in at least one of the attachment points Fl and F2, which together with a third virtual point F3 spanning a reference plane in space.
  • the reference plane extends in the installation room of the movement device in a defined position to the ground, on which a chair, to which the movement device can be attached, is fixedly mounted.
  • the spring element of the multi-dimensional suspension comprises at least the further attachment point P, via which the movable part of the movement device is connected to the spring element in the movement space of the movement device.
  • the attachment point P is movable in the movement space of the movement device relative to the reference plane and thus also relative to the ground, on which the chair, on which the movement device is mounted, is fixedly mounted.
  • the movement of the point P can take place, for example, in the degrees of freedom of the translational components x, y and z of a Cartesian coordinate system and in the degrees of freedom of the rotary components rx, ry and rz about these axes (see FIG.
  • a multi-dimensional movement in the sense of this invention relates to the movement of a point P of a spring element comprising at least two movement components of said six degrees of freedom.
  • the multi-dimensional movements therefore relate both to the laterally inclined movements and the vertical and / or diagonal or oblique movements or deflections.
  • the multi-dimensional movements can also be partially limited and / or blocked. This can be achieved via the shape / geometry of the spring element and / or via the shape / geometry of the adjustment mechanism for the movement space and / or via the material / material type of the spring element.
  • the spring force can also be determined by the shape / geometry of the spring element and / or by the shape / geometry of the adjustment mechanism for the movement space and / or by the material / material type.
  • the spring element has a defined modulus of elasticity.
  • the spring constants along the various components of movement of the spring element depend, in addition to the material constant for the modulus of elasticity of the selected material for the spring element on the shape and the cross-sectional profile of the spring element between the points Fl and / or F2 and P, at which force components which act on the tilting device, be introduced into the spring element.
  • Inventive embodiments consider this mutual dependence of the spring constant advantageous.
  • the cross section of the spring element for example, a range of material thickness of 0.5 mm to 10.0 mm, in particular a range of 1 mm to 8 mm, preferably a range of 4 mm to 7 mm.
  • the width of the spring element may be between 0.5 mm to 10.0 mm, preferably between 1 mm to 8 mm.
  • the diameter of the spring element may be between 0.5 mm to 5.0 mm, preferably between 1 mm to 3 mm.
  • the modulus of elasticity can have a value in the range between 0.5 ⁇ 10 ⁇ 10 N / m 2 and 25 ⁇ 10 ⁇ 10 N / m 2 , in particular in the range between 2.5 ⁇ 10 ⁇ 10 N / m 2 and 7 ⁇ 10 ⁇ 10 N / m 2 or between 11 x 10 ⁇ 10 N / m 2 and 21 x 10 ⁇ 10 N / m 2 .
  • materials for a spring element are preferably tough resilient materials preferably spring steel, spring bronze or composite material such as carbon fiber or glass fiber reinforced plastic used.
  • the spring element exerts a defined spring force against the force acting on a movement component generated by the action of force on the movement device along a movement component.
  • the combination of these parameters according to the invention achieves a respectively defined spring action along the intended movement components.
  • the desired parameters can be particularly well defined by the geometry of a single homogeneous spring wire and created inexpensively in one operation.
  • the shape and / or the cross-sectional profile and / or the spring contact which is effective via an adjustable support spacing, are adjustable and adjustable by the user in order to control the spring force, which is the spring element a first movement component and at least one second component of movement oppositely defined and individually adjustable and can be adjusted, whereby an adjustable multi-dimensional suspension between two plates which are connected to each other is effected.
  • the inventively provided length and angle compensation causes together with the spring dynamic properties of the selected spring material and the shape and cross-sectional parameters of the spring element a multi-dimensional spring action along at least two of the movement components.
  • a spring element optionally comprises a means for damping tendency to oscillate.
  • the means for damping comprises material which converts kinetic energy into heat and thereby removes vibration energy from the spring element.
  • additional elastic material components are mounted on the spring element, which in addition to the already absorbed by the spring element mechanical energy via friction mechanical energy into heat and thus increase the efficiency of the damping. Additional elastic material components include, for example, leather, rubber or plastic coating of the damping means.
  • a corresponding adaptation can be made by cascading several identical or different spring elements and / or damping means.
  • the means for adjusting the movement or tilting characteristic can advantageously have a linear characteristic and / or a non-linear characteristic.
  • the characteristic may be linear in the nominal range of motion or tilt, and may transition to a non-linear range at the limit where the spring force increases exponentially, for example, and thus the "motion" or “tilt” characteristic experiences a "soft" limit.
  • This characteristic can be achieved, for example, by at least one additional spring element, which successively touches down only at the limit and contributes with its spring force to the counter-torque against the movement or tilting moment.
  • the space between the seat board and the mechanism largely defines the possible range of movement.
  • the spring element can be made higher, whereby at a comparable weight of the user, the lateral movement angle range is increased; as long as the available suspension travel is not exhausted.
  • a contact point of the spring element can be adjusted on the lower mounting plate, whereby the force acting from the spring force and the distance between support point and point P spring moment and thus the movement or tilting characteristic can be adjusted.
  • a spring element is adapted by its shape to the requirements of the different spring constants along the movement components.
  • defined shape changes such as bends, spirals, beads, cuts or tapers or widenings such as meandering, partially circular and / or radially slotted disc springs or spring plates, etc. are provided.
  • the cross-section of the spring element is advantageously adaptable over a wide range to the available space conditions and to the required movement or tilting characteristic.
  • the different spring constants can be adjusted according to the available space, spatially different bending requirements, and inexpensive materials available for the spring element and for the damping.
  • This multi-dimensional suspension can be modularly installed or interposed as a compact module in different devices.
  • the multi-dimensional suspension can consist of only one or a few elementary structural parts, which are ideally made of a material, a pure sort of recycling is possible. When composites are used, care is taken to ensure the separability of these substances and their ability to be fed into specific recycling processes.
  • the movement device can be supplemented with a load limitation.
  • the multi-dimensional suspension can consist of at least one spring element, preferably of at least two spring elements.
  • the arrangement of the at least two spring elements is advantageously arranged mirror-symmetrically or in a star shape.
  • the multi-dimensional suspension is arranged between at least one of two attachment points Fl, F2 and an attachment point P, preferably between two attachment points Fl, F2 and an attachment point P.
  • a spring element for example, advantageously equipped with a bow.
  • This acts as a length and angle compensation.
  • the arc causes, under contracting load on the spring element, that the ends contract towards the center or, when extracting force, they are stretched against each other.
  • the arc of the meander spring bridges the increased or shortened length which the bend caused.
  • the length and diameter of the arc define the tension between the attachment points.
  • the restoring behavior with small meandering arc is continuously harder.
  • the meandering area is also suitable for deflection and torsion.
  • the straight leg of the spring element also has a certain ability to bridge the distance to the attachment points, or in an axis to bend laterally, at least in the transverse direction.
  • the conscious, precise and balanced interaction between diameters, radii, lengths, and, as a further factor, the rigidity of the connection to the attachment points taking into account the mass of the attachment points are an essential part of the present invention.
  • the simultaneous cross-linked load of the single component between torsion, bending and mounting bracket for the lead to a significant material reduction and high functionality.
  • the length and angle compensation allows a change in the distance between the attachment point P on the upper mounting plate and the attachment points Fl and F2 on the lower mounting plate.
  • This advantageous arcuate, optionally spirally shaped length and angle compensation allows, in addition to the bending movement of the spring element, a torsional movement of the spring element. This torsional motion complements or superimposes the bending movement of the spring element and increases the range of motion of the multi-dimensional suspension and results in terms of the movement components of the spring element a defined translational and rotational spring characteristic.
  • the position, shape and proportion of the bow determines, in addition to the basic spring shape, the mobility and stress distribution in the spring cross sections. It is advantageously provided in one embodiment, the position of the bow by the user make adjustable and lockable. This can be done for example by a telescopic design of a spring element.
  • a further spring element displaceable parallel and attachable and lockable by the user to install.
  • the means for adjusting and locking via a lever easily accessible to the user, a set screw, a cable or the like are operably attached to the device.
  • the shape and / or the cross-sectional profile of a spring element defined adjustable and adjustable to the Spring force which defines the spring element of a first movement component and at least one second movement component opposes and individually adjust and adjust, whereby a defined adjustable movement or tilting characteristic of the multi-dimensional suspension between two plates which are interconnected, is effected.
  • a length and angle compensation is z. B. also interposed in the Anschraub Symposiumen, rubber-like compensating elements possible. Fasteners that are slidably mounted in slot guides, also allow a length compensation. These and similar mechanisms are i.a. structurally complex, cost-intensive, prone to failure and restrict the function or restrict the agility of the suspension. In addition, the installation height is increased and the number of components increased.
  • the attachment points of the spring elements and consequently multi-dimensional suspension rigid and precise on the upper mounting plate and on the lower mounting plate or optionally on the seat plates, mechanisms or the like.
  • the simple method of manufacture allows a simple adaptation to existing hole and installation dimensions without the need for tools. This makes it easy to retrofit with the multi-dimensional suspension of existing chairs and other products.
  • the described high flexibility means that the multi-dimensional suspension can be installed precisely and in accordance with the application.
  • an elastic element is optionally mounted between the fastening element and the integrated arc of the spring elements, which reduces the mechanical pressure on the spring element and thereby extends the range of elasticity in which the spring element can act.
  • this measure increases the life of the spring element and dampens noise between the spring element and the mounting plates.
  • the elastic element comprises an elastic coating, which is applied to the spring element, for example by dipping or coating, at least in the region of the integrated arc.
  • a spring element may advantageously comprise a flat and / or wire-shaped and / or band-shaped spring material.
  • a spring element can be several parallel to each other arranged strands of different spring materials include. Several spring elements may comprise different materials.
  • a composite of several spring elements is provided to a larger spring module.
  • the spring elements with their arcuate length and angle compensation of the multi-dimensional suspension can be supported with additional resilient elements in their function.
  • the range of motion of the multi-dimensional suspension can be restricted and possibly blocked with an adjustable adjustment mechanism for the movement space. This allows e.g. Persons to adjust the range of motion and the spring force or the spring resistance in its sole discretion.
  • the multidimensional suspension with setting mechanism is combined in a module with an integrated cone seat for receiving elevators / chair columns.
  • a handle enables the triggering of a lift / gas lift.
  • the multi-dimensional suspension can be combined with adjustment mechanism with various commercially available chair mechanisms. This extends the agility of the chair mechanics used. The user also has an extended range of motion, which is complemented by the multi-dimensional suspension.
  • the multi-dimensional suspension with adjustment mechanism can advantageously be combined or supplemented with a rotary mechanism / device, so in addition to the freedom of movement of the seat or the seat plate seat shell can be rotated.
  • the multi-dimensional suspension can also be extended to other devices where multi-dimensional motion is required or desired.
  • the multi-dimensional suspension can also complement or be integrated into a balance board or bike seat to allow the user, depending on the design, a greater range of motion in all directions of movement and / or restricted, thus enabling more ergonomic cycling.
  • a vertical deflection is provided in addition to the all-round mobility.
  • Another embodiment has a modular arrangement of three spring elements, which are connected in a slim release mechanism, which serves the height adjustment.
  • a seat ring can be covered with a net or replaced by any seat cushion.
  • a multi-dimensional suspension is mounted under a foot plate to allow the user who balances on the foot plate, by the spring action a metered exercise training.
  • the cushioning of the lateral movement is a great help, since most of the existing balance devices there is a risk of abrupt kinking.
  • the multidimensional suspension is combined with a rotary module.
  • This module can be inexpensively prefabricated and installed in different chairs. Another advantage is the low installation height.
  • a method of manufacturing a multi-dimensional suspension involves the following steps:
  • the movement device according to the invention with multi-dimensional suspension avoids a stiffening of the suspension and ensures high flexibility of the suspension.
  • a multi-dimensional suspension By using inexpensive spring-like components, a multi-dimensional suspension, contact pressure and movement is made possible in which the size of the movement space of the multi-dimensional suspension or movement device can be individually dimensioned, adjusted, limited and / or blocked. Since the multi-dimensional suspension consists of only a few elementary construction parts, a sorted recycling is possible.
  • FIGS. 1 to 39 describe, by way of example and schematically, the basic mode of operation and various derivations and exemplary embodiments of the invention. Show it
  • Fig. 1 is a single spring element with reference plane and degrees of freedom
  • Fig. 2 four spring elements arranged side by side according to a prefer
  • 3 shows four spring elements combined to form a one-piece element according to a preferred embodiment of the present invention
  • 4 shows three spring elements arranged side by side, wherein a spring element is formed larger, according to a preferred embodiment of the present invention
  • Fig. 5 four spring elements arranged side by side according to a prefer
  • Fig. 6 four spring elements combined to an element combined with an additive oval and / or annular rubber-like spring element according to a preferred
  • Fig. 7 prefer four spring elements with fasteners according to a
  • Fig. 8 shows two individual band-shaped spring elements in half-section with
  • 11 is a multi-dimensional suspension with adjustment mechanism for the
  • Fig. 12 shows a further multi-dimensional suspension with adjustment mechanism for the
  • Fig. 13 shows a further multi-dimensional suspension with adjustment mechanism for the
  • 15 is a chair with seat shell in half section in the neutral position with a multi-dimensional suspension and adjustment mechanism according to a preferred embodiment of the present invention
  • 16 shows a chair with seat shell in half section in the forward inclined position with a multi-dimensional suspension and adjustment mechanism according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 17 shows a chair with seat shell in half section in the side inclined position with a multi-dimensional suspension and adjustment mechanism according to a preferred embodiment of the present invention
  • Fig. 19 a chair with seat in half-section with a multi-dimensional
  • Fig. 20 a chair with seat in half-section with a multi-dimensional
  • 21 is an oblique view from below of a bicycle seat with a multi-dimensional suspension without adjustment mechanism according to a preferred embodiment of the present invention
  • Fig. 22 is an oblique view of a bicycle seat with a multi-dimensional
  • Fig. 23 shows a module of a multi-dimensional suspension with adjustment mechanism according to a preferred embodiment of the present invention
  • Fig. 24 a chair with seat shell in half section with a multi-dimensional
  • FIG. 25 and FIG. 26 show a chair in which a multi-dimensional suspension is integrated under the seat shell and in the foot of the chair according to a preferred embodiment of the present invention
  • Fig. 27 and 28 is a view of a chair with seat shell with a multi-dimensional
  • 29 is a view of a "Wackelteller" with foot plate in H section according to a preferred embodiment of the present invention
  • Fig. 30 is a view in half section of a multi-dimensional suspension combined with a rotary module according to one preferred
  • Fig. 32 is a view of an embodiment of the operation of the multi-dimensional suspension with a spring overload protection in the unloaded
  • 34 is a view of a variant embodiment of the operation of the multi-dimensional suspension with a spring overload protection in one-sided loaded condition
  • Fig. 35 is a view of an embodiment of the multi-dimensional suspension in a double suspension.
  • Fig. 36 is a view of another embodiment of the multi-dimensional
  • Fig. 37 is a view in half section of a multi-dimensional suspension combined with a vertical suspension according to one preferred
  • Fig. 38 is a half-sectional view of a multi-dimensional suspension with the vertical suspension combined with movement limiters according to a preferred embodiment of the present invention
  • Fig. 39 is a half section view of a multi-dimensional suspension with
  • FIG. 1 shows a view of an embodiment of a spring element 1 with a multi-dimensional length and angle compensation 2 for the multidimensional suspension 3. Illustrated is a single spring element 1 with a reference plane Eref and the degrees of freedom of the movement components x, y, z, rx, ry and sp.
  • the wire-shaped spring element 1 of the multi-dimensional suspension 3 comprises a length and angle compensation 2 and integrated mounting arch via which at least one of the points Fl and / or F2 is connected to a lower mounting plate 70 and the point P with an upper mounting plate 60.
  • the length and angle compensation 2 together with the spring-dynamic properties of the selected spring material and the shape and cross-sectional parameters of the spring element causes a multi-dimensional spring action along at least two of the movement components.
  • the lower mounting plate 70 forms the reference plane Eref together with a virtual third point F3 lying within the plane of the disk.
  • the reference plane Eref runs in the installation room of the movement or tilting device in a defined position to the ground, on which a chair, to which the movement or tilting device can be attached, is fixedly mounted.
  • the upper mounting plate 60 represents the moving part of the moving or tilting device, which aligns with the movement space depending on the load.
  • the point P represents a part of the upper attachment plate 60, by means of which the movement of the upper attachment plate 60 in the movement space is described.
  • the point P is at the origin PO of a Cartesian coordinate system with the translatory coordinate axes x, y and z.
  • the translational motion components of the point P in the motion space are described by the components in the x, y and z directions.
  • the rotational motion components of the point P in the motion space are described by the rotation components about the coordinate axes x, y, and z in rx, ry, and rz directions.
  • the point P due to a force component in the z-direction describes a curve in the movement space, which are defined by the spring constant and the distance between Fl, and / or F2 and P of the spring element 1.
  • the coordinates change in the z and y directions and a rotational component of motion rx is added around the x axis.
  • the point P shifts according to the spring constant of the spring element 1 and the distance between Fl and / or F2 and P in its translational coordinates and there are both translational x- and / or y- and / or z-, as well as rotational motion components rx and / or ry and / or rz.
  • a torsional movement of the spring element in addition to the bending movement of the spring element, a torsional movement of the spring element.
  • This torsional motion supplements or superimposes the bending movement of the spring element and, in particular, together with an example arcuate multi-dimensional length and angle compensation, the movement space of the multi-dimensional suspension and results in terms of the movement components of the spring element a defined translational and rotational spring characteristic.
  • 2 shows a view of an embodiment of the multi-dimensional suspension 3 consisting of four individual wire-shaped spring elements 1 with a length and angle compensation 2 of the multi-dimensional suspension 3.
  • the multi-dimensional suspension 3 consists, for example, of at least two spring elements 1, as shown in the exemplary embodiment in FIGS. 2 to 14.
  • the arrangement of at least two spring elements 1 in these examples is advantageously mirror-symmetrical or star-shaped, as an exemplary embodiment in FIG. 11 shows.
  • the multi-dimensional suspension 3 is arranged between at least two attachment points or upper attachment plane 60 and the lower attachment plane 70.
  • This spring geometry and arrangement resembles a stiffened or torsionally stiff coupling quadrilateral, in which only the steering arms are limitedly flexible.
  • the freedom of movement of the springs are severely limited (virtually clamped on both spring ends) with a similar spring force and installation space, as shown by way of example in FIG.
  • the illustrated spring can still rotate in its longitudinal direction, but not compress. If this spring, as in FIG. 5, is arranged from a plurality of elements which are at 90 ° to one another, this mobility is stiffened.
  • the spring elements 1 are advantageously equipped with a sheet 2. This acts as a length and angle compensation 2 as shown in Fig. 1 or Fig. 6 by way of example.
  • the length and angle compensation 2 allows a change in the distance between the attachment points on the upper and lower mounting plate.
  • This advantageous arcuate, optionally spiral-shaped length and angle compensation 2 allows, in addition to the bending movement of the spring element 1, a torsional movement.
  • This torsional motion supplements or superimposes the bending movement of the spring element and increases the range of motion of the multi-dimensional suspension 3 and results in a more constant spring characteristic.
  • Fig. 9 shows an example of a situation in which the upper plate was loaded on one side and thus compresses this area.
  • a length and angle compensation is z. B. in the prior art also interposed in the Anschraub Symposiumen, rubber-like compensating elements possible.
  • These and similar mechanisms are i.a. structurally complex, cost-intensive, prone to failure and restrict the function or restrict the agility of the suspension.
  • the installation height is increased and the number of components increased.
  • the attachment points Fl; F2 and P of the spring elements 1 and consequently of the multi-dimensional suspension 3 rigid and precise on the upper and lower plates or on the seat plates, mechanisms or the like. be attached.
  • the simple method of manufacture allows a simple adaptation to existing hole and installation dimensions without the need for tools. This makes it easy to retrofit with the multi-dimensional suspension 3 in existing chairs.
  • the described high flexibility means that the multi-dimensional suspension 3 can be installed precisely and in accordance with the application.
  • the spring elements 1 may advantageously comprise a flat and / or wire-shaped spring steel.
  • the spring elements 1 can consist of identical shapes and materials, as shown by way of example in FIGS. 1 and 2.
  • Fig. 3 shows a view of an embodiment of the multi-dimensional suspension consisting of four wire-shaped spring elements 1, each with a double length and angle compensation 2, which are joined together to form a one-piece multi-dimensional suspension 3 and / or manufactured.
  • the spring elements 1 can have different shapes, as shown by way of example in FIG. 3. Thereby, the spring force of the spring elements 1 is different, with the result that the movement space of the multi-dimensional suspension 3 in the direction of the stiffer spring is lower.
  • a composite of several spring elements 1 to a larger spring module can be provided, as shown by way of example in Fig. 2.
  • the spring elements 1 with their arcuate length and angle compensation 2 of the multi-dimensional suspension 3 can be supported with additional spring elements in their function, as shown by way of example in Fig. 6.
  • the movement space of the multi-dimensional suspension can be restricted and possibly blocked with an adjustable setting mechanism for the movement space, as shown by way of example in FIG. 11. This allows e.g. Persons to set the range of motion and the effective spring force (spring constant) simple and defined.
  • the multi-dimensional suspension is summarized with adjustment mechanism in a module with an integrated cone seat 30 for receiving the cone-shaped elevators.
  • a chair frame handle 31 allows the triggering of a lift.
  • the multi-dimensional suspension can be combined with adjustment mechanism with various commercially available chair mechanisms. This extends the agility of the chair mechanics used. In addition, the user has an extended range of movement that the multi-dimensional suspension additionally allows.
  • the multi-dimensional suspension with setting mechanism can advantageously be combined or supplemented with a rotary mechanism / device 18, 40, 41, thus allowing freedom of movement of the seat or the seat plate the seat pan 9 are rotated.
  • the multi-dimensional suspension 1 can also be extended to other devices where multi-dimensional motion is required or desired. As shown in Fig. 22 Fig. 33 or Fig. 34, the multi-dimensional suspension 1 can also complement or be integrated into a bicycle seat to allow the user depending on the design a greater range of motion in all directions of movement and / or restricted and thus allowing a more ergonomic cycling. In Fig. 30, Fig. 33 or Fig. 34, a vertical deflection is possible in addition to the all-round mobility.
  • FIGS. 24 and 25 A further advantageous application is shown in FIGS. 24 and 25, in which a multi-dimensional suspension 3 under the seat and in the foot are each used in order to allow the user a large and ergonomic freedom of movement.
  • Fig. 26 or Fig. 27 shows another modular arrangement of three spring elements, which are connected in a slim release mechanism, which serves to adjust the height.
  • the illustrated seat ring can be covered with a net, or be replaced by any seat cushion.
  • FIG. 28 A further advantageous application is shown in Fig. 28, in which a multi-dimensional suspension 3 is mounted under the foot plate 39 to allow the user who balances on the foot plate 39, by the spring action a metered exercise training. Especially for older people, the cushioning of the lateral movement is a great help, since most of the existing balance devices there is a risk of abrupt kinking.
  • FIG. 29 Another advantageous application is shown in FIG. 29, in this embodiment the multi-dimensional suspension 3 is combined with a rotary module.
  • This module can be inexpensively prefabricated and installed in different chairs.
  • Another advantage is the low installation height.
  • the movement or tilting device can be supplemented with a load limitation.
  • Fig. 4 shows a view of an embodiment of the multi-dimensional suspension consisting of three individual spring elements 1, each with a double length and angle compensation 2 of the multi-dimensional suspension 3.
  • 5 shows a view and embodiment of the multi-dimensional suspension consisting of four individual band-shaped spring elements 1 with a multi-dimensional length and angle compensation 2 of the multi-dimensional suspension 3, wherein a spring element is formed larger.
  • 6 shows a view of an embodiment variant of the multidimensional suspension comprising four individual wire-shaped spring elements 1 with a multi-dimensional length and angle compensation 2 of the multidimensional suspension 3 and an additive oval and / or annular rubber-like spring element 11 which supports the spring action of the multi-dimensional suspension 3 by it is arranged completely or partially below the spring elements 1.
  • FIG. 7 shows a view of an embodiment of the multi-dimensional suspension consisting of four individual wire-shaped spring elements 1 with a double multi-dimensional length and angle compensation 2 of the multi-dimensional suspension 3 and the fastening elements 6.
  • FIG. 8 shows a view of a variant embodiment of the mode of operation of the multi-dimensional suspension consisting of two individual strip-shaped spring elements 1, each with a multi-dimensional length and angle compensation 2 of the multidimensional suspension 3.
  • Fig. 9 shows a view of a variant of the embodiment of the multi-dimensional suspension loaded on one side and thus inclined on the left side, lifted on the right side consisting of two individual band-shaped spring elements 1 with a multi-dimensional length and angle compensation 2 of the multi-dimensional suspension 3.
  • 10 shows a view of a variant embodiment of the functioning of a previous suspension, without a bow consisting of two individual spring elements 1 of the multidimensional suspension 3, an upper plate / plane 60 in half section and a lower plate / plane 70 in half section and fastening elements 6.
  • Fig. 11 shows a view of an embodiment of the multi-dimensional suspension with adjustment mechanism for the movement space and the suspension force.
  • the adjustment mechanism is drawn in a position in which the movement space of the multi-dimensional suspension is not limited consisting of four wire-shaped spring elements 1 with an arcuate length and angle compensation 2, which integrally form the multi-dimensional suspension 3, and fastening elements 6 for a top plate / level 60 and a lower plate / level 70, both not shown.
  • the multi-dimensional suspension 3 comprises an annular adjustment mechanism 7 with a handle 8.
  • Fig. 12 shows a view of an embodiment of the multi-dimensional suspension with adjustment mechanism for the movement space and the suspension force.
  • the adjustment mechanism is drawn in a position in which the movement space of the multi-dimensional suspension is limited consisting of four wire-shaped spring elements 1 with a multi-dimensional length and angle compensation 2, which integrally form the multi-dimensional suspension 3, and fastening elements 6 for a top plate / level 60th and a bottom plate / plane 70, both not shown.
  • the multi-dimensional suspension 3 comprises an annular adjustment mechanism 7 with a handle 8.
  • Fig. 13 shows a view of an embodiment of the multi-dimensional suspension with adjustment mechanism for the movement space and the suspension force.
  • the adjustment mechanism is drawn in a position in which the range of motion of the multi-dimensional suspension is partially limited consisting of four spring elements 1 with a multi-dimensional length and angle compensation 2, which together form the multi-dimensional suspension 3.
  • an annular adjustment mechanism 7 is formed with a handle 8, wherein the region 12 limits the spring element located above it when springs and / or blocked.
  • 14 shows a view of an embodiment variant of the multidimensional suspension with adjustment mechanism for the movement space and the suspension force.
  • the adjustment mechanism is drawn in a position in which the movement space of the multi-dimensional suspension is not limited consisting of four spring elements 1 with a multi-dimensional length and angle compensation 2, which together form the multi-dimensional suspension 3.
  • An annular adjustment mechanism 7 with a handle 8 is formed, in which the region 13 is step-shaped and recessed in order to restrict the spring element located above it after rotation of the adjustment mechanism 7 in stages and / or to block it in
  • Fig. 15 shows a view of a variant of a chair with seat shell in half section in the neutral position with a multi-dimensional suspension and adjustment mechanism consisting of a multi-dimensional suspension 3, an adjustment ring 7 with a handle 8, fasteners 6 for securing the seat 9 to the multi-dimensional suspension 3, fasteners 6 for attachment of the multi-dimensional suspension 3 to the chair frame 10th
  • Fig. 16 shows an oblique view of a chair with seat in half-section in the forward inclined position with a multi-dimensional suspension and adjustment mechanism consisting of a multi-dimensional suspension 3, an adjustment ring 7 with a handle 8, fasteners 6 for attaching the seat 9 to the Fig. 17 shows an oblique view of a chair with seat in half-section in the rearwardly inclined position with a multi-dimensional suspension and adjustment mechanism consisting of a multi-dimensional suspension 3, an adjustment ring 7 with a handle 8, fastening elements 6 for fastening the seat shell 9 to the multi-dimensional suspension 3, fastening elements 6 for fastening the multi-dimensional suspension 3 to the chair frame 10.
  • Fig. 18 shows an oblique view of a chair with seat in half-section in the tilted to the side position with a multi-dimensional suspension and adjustment mechanism consisting of a ehrdimensionalen suspension 3, a setting ring 7 with a Handle 8, fasteners 6 for attaching the seat 9 to the multi-dimensional suspension 3, fasteners 6 for attaching the multi-dimensional suspension 3 to the chair frame 10.
  • Fig. 19 shows a view of a chair with seat in half section with a multi-dimensional suspension, an adjustment mechanism and a rotating device consisting of a multi-dimensional suspension 3, an adjustment ring 7 with a handle 8, fasteners 6 for attaching a seat shell 9 to the multi-dimensional suspension 3, fasteners 6 for attachment of the multi-dimensional suspension 3 to a chair frame 10.
  • a rotating device 18 can be rotated by means of the seat 9 together with the multi-dimensional suspension 3, a setting ring 7 with a handle 8.
  • Fig. 20 shows a view of a chair with seat shell in half section with a multi-dimensional suspension, an adjustment mechanism and a chair mechanism consisting of a multi-dimensional suspension 3, an adjustment ring 7 with a handle 8, fasteners 6 for securing the seat 9 to the multi-dimensional suspension 3, fasteners 6 for attaching the multi-dimensional suspension 3 to the chair mechanism 19.
  • a base with a height lift 20 can be attached to the chair mechanism 19.
  • Fig. 21 shows an oblique view from below of a bicycle seat (14) with a variant of a multi-dimensional suspension without adjustment mechanism consisting of a multi-dimensional suspension 3, fasteners 6 for attachment to the seat shell ring 16 and fasteners 6 for attachment of the multi-dimensional suspension 3 to the Saddle tube ring 17 which is fixed to a seat tube 15.
  • FIG. 22 shows an oblique view of a bicycle seat (14) with a variant of a multi-dimensional suspension without adjustment mechanism consisting of a multi-dimensional suspension 3, fasteners 6 for attachment to the seat shell ring 16 and fasteners 6 for attachment of the multi-dimensional suspension 3 to the saddle tube ring 17, which is fixed to the seat tube 15.
  • Fig. 23 shows a view of an embodiment of a module of a multi-dimensional suspension with adjustment mechanism consisting of a multi-dimensional suspension 3, an adjustment ring 7 with a handle 8, fasteners 6 for attachment of the multi-dimensional suspension 3 to the upper mounting plate 60 and fasteners 6 for Attachment of the multi-dimensional suspension 3 to the lower mounting plate 70 with integrated cone seat 30 for receiving the cone-shaped height lifts.
  • a chair frame handle 31 provided for the triggering of a lift - the elevator is not shown in the figure.
  • Fig. 24 shows a view of a chair with seat shell in half section with a multi-dimensional suspension, adjustment mechanism for the freedom of movement and an adjustment mechanism for the spring tension consisting of a multi-dimensional suspension 3, an adjustment ring 7 with a handle 8, fasteners 6 for attachment of the upper
  • An adjustment mechanism for the spring tension is formed consisting of an upper ball joint 23, below a ball-jointed nut 24, a pull rod 26 with a thread ,
  • An angle gear 25 is formed for transmitting the rotational movement of a ball-jointed nut 24 on an adjustment handle 27.
  • Fig. 25 and 26 show a view of a chair in which under the seat and in the foot of the chair ever a multi-dimensional suspension is integrated consisting of a multi-dimensional suspension 3 with fasteners 6 for fastening the seat plate 33 and with fasteners 6 for attachment the multi-dimensional suspension 3 on a cone plate 36.
  • the second multi-dimensional suspension 3 is attached to a foot ring 32 and to a base plate 35.
  • the foot plate 35 is fixed to a standpipe 34.
  • FIG. 27 and 28 show a view of a chair with seat shell with a multi-dimensional suspension consisting of the multi-dimensional suspension 3, which is attached to a seat ring 36 and a conical sleeve 37.
  • a lever 39 is intergrated, with which a height lift 20 is operated.
  • Fig. 29 shows a view of a "Wackelteller" with foot plate in H section consisting of a multi-dimensional suspension 3 which is mounted in a base ring 45 and in a foot plate 39.
  • Fig. 30 is a half-sectional view of a multi-dimensional suspension 3 combined with a rotary module consisting of a multi-dimensional suspension 3, a pedestal cylinder 45, and a rotary sleeve 41.
  • Fig. 31 is a view of an embodiment of the multi-dimensional suspension consisting of four wire-shaped spring elements 1 with a double helical length compensation 2, which are assembled and / or made into a multi-dimensional suspension 3. For large changes in length and angle, the coil spring can be combined with an additional sheet 4.
  • FIG. 32 shows a view of a variant of the embodiment of the multi-dimensional suspension with a spring overload protection in the unloaded state consisting of a multi-dimensional suspension 3, an upper plate / plane 60 in half section and a lower plate / plane 70 in half section and fastening elements 6, a spacer 42nd and a traction cable safety 43.
  • FIG 33 shows a view of a variant embodiment of the mode of operation of the multi-dimensional suspension with a spring overload safety in the loaded state consisting of a multi-dimensional suspension 3, an upper plate / plane 60 in half section and a lower plate / plane 70 in half section and fastening elements 6, a spacer ring 42 and a traction cable safety 43.
  • Fig. 34 shows a view of a variant of the operation of the multi-dimensional suspension with a spring overload protection in one-sided loaded state consisting of a multi-dimensional suspension 3, an upper plate / plane 60 in half section and a lower plate / plane 70 in half section and fasteners 6, a spacer ring 42 and a traction cable 43.
  • 35 shows a view of an embodiment variant of the multi-dimensional suspension in a double suspension comprising a multi-dimensional suspension 3 and fastening elements 6.
  • FIG. 36 shows a view of an embodiment of the multi-dimensional suspension in a double suspension consisting of two coupled multi-dimensional suspensions 3 and fastening elements 6.
  • Fig. 37 is a half-sectional view of a multi-dimensional suspension combined with vertical suspension.
  • two spring elements 1, each with a multi-dimensional length and angle compensation 2 are arranged and fastened via fastening means 6.
  • an additional spring element 45 is arranged on a center pin 47, which additionally supports the multi-dimensional suspension along the central axis and acts as a movement limiter.
  • the center pin 47 comprises an elastic material in order to be able to absorb the boundary softly and without impact noise together with the additional spring element 45 and to at least partially convert the kinetic energy of the upper attachment plate 60 into thermal deformation energy in the center pin 47 and thus damp the movement.
  • Fig. 38 shows a half-section view of a multi-dimensional suspension, the vertical suspension being combined with movement limiters.
  • two spring elements 1 each with a multi-dimensional length and angle compensation 2 are arranged and fastened via fastening means 6.
  • an additional spring element 45 is arranged on a center pin 47, which additionally supports the multi-dimensional suspension along the central axis.
  • movement limiters 48 are mounted on the edge of the lower fastening plate 70, which delimit the region of the movement, in particular the tilting movement of the upper fastening plate 60.
  • a movement limiter 48 comprises elastic material to accommodate the boundary smoothly and without impact noise and to at least partially convert the kinetic energy of the upper attachment plate 60 into thermal strain energy and thereby damp the motion.
  • Fig. 39 shows a half-section view of a multi-dimensional suspension with movement limiters. Between an upper mounting plate 60 and a lower mounting plate 70, two spring elements 1, each with a multi-dimensional length and angle compensation 2 are arranged and fastened via fastening means 6. Furthermore, movement limiters 48 are mounted on the edge of the lower fastening plate 70, which delimit the region of the movement, in particular the tilting movement of the upper fastening plate 60.
  • a movement limiter 48 comprises elastic material to accommodate the boundary smoothly and without impact noise and to at least partially convert the kinetic energy of the upper attachment plate 60 into thermal strain energy and thereby damp the motion.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mehrdimensionale Stuhlfederung (3), welche mindestens ein elastisches Elementaufweist, um eine federweiche, mehrdimensionale Beweglichkeit zu gewährleisten, wobei zwischen einer unteren Platte (70) über wenigstens einen Punkt (F1, F1) und einer oberen Platte (60) über einen Punkt (P) wenigstens ein Federelement (1) derart angeordnet ist, dass das Federelement (1) einer ersten Bewegungskomponente und wenigstens einer zweiten Bewegungskomponente eine definierte Federkraft entgegensetzt, wodurch eine mehrdimensionale Federung zwischen zwei Platten, die miteinander verbunden sind, bewirkt wird.

Description

Mehrdimensionale Stuhlfederung
1. Technisches Gebiet Die Erfindung betrifft federweiche Stuhlbewegungsvorrichtungen, die zu allen Seiten beweglich sind, und ein Verfahren zur Dimensionierung und Herstellung von federweichen Stuhlbewegungsvorrichtungen. Diese Stuhlbewegungsvorrichtung ist für Einsatzzwecke gedacht, bei denen eine federnde und schwenkende Bewegung zwischen zwei Ebenen bzw. Bauteilen eines Stuhls gefordert wird.
2. Stand der Technik
Es sind Stühle aus ergonomischen Gründen in verschiedenen Ausführungsarten bekannt, bei denen zwischen Gestell und Sitzschale Gummielemente zwischengeschaltet sind, welche eine federnde Kippbewegung der Sitzschale und somit eine dynamische Beweglichkeit für den Benutzer ermöglichen.
Bei einer Ausführungsform, wie in der DE 10 2005 033 052 AI offengelegt ist, wird durch einen elastischen Körper eine Kippbewegung erzeugt.
Nachteilig bei den bekannten Kippvorrichtungen ist der kostenintensive, aufwendige und komplizierte Aufbau und ist die Herstellung mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Teilen. Bei bekannten Kippvorrichtungen wird als elastisches Material zum Beispiel Kunststoff oder Gummi eingesetzt, wobei es über die Nutzungsdauer und Belastungshäufigkeit zu Materialermüdung und zu Bruchgefahr kommen kann. Die bekannten Kippvorrichtungen lassen sich meist nur mit hohem Aufwand sortenrein trennen. Zudem lässt sich bei den bekannten Kippvorrichtungen die Bewegung bzw. die Auslenkung nicht begrenzen noch ausschalten oder blockieren. Bei bekannten Federelementen werden mindestens zwei Federelemente zwischen zwei Befestigungspunkten oder Ebenen bzw. Platten angeordnet. Diese Federgeometrie und Anordnung ähnelt einem versteiften bzw. drehsteifen Koppelviereck, bei dem nur die Lenkarme eingeschränkt biegsam sind. Dadurch sind bei ähnlicher Federkraft und Bauraum die Bewegungsfreiheiten der Federn stark eingeschränkt (quasi auf beiden Federenden fest eingespannt). Die Feder kann sich noch in ihrer Längsrichtung drehen, jedoch nicht einfedern. Wird diese Feder aus mehreren 90° zueinander stehenden Elementen angeordnet, so versteift sich diese Beweglichkeit. Aufgabe dieser Erfindung ist es unter Verwendung kostengünstiger federartiger Bauteile eine mehrdimensionale Federung, Befestigung, Anpressung und Bewegung zu ermöglichen, bei der die Größe des Bewegungsraums der mehrdimensionalen Stuhlfederung bzw. Stuhlbewegungsvorrichtung individuell dimensioniert, eingestellt, begrenzt und/oder blockiert werden kann.
3. Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch eine mehrdimensionale Stuhlfederung oder Stuhlaufsatzfederung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und des unabhängigen Verfahrensanspruchs 25.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung finden sich in den jeweils abhängigen Patentansprüchen. Die erfindungsgemäße mehrdimensionale Stuhlfederung weist mindestens ein elastisches Element auf, um eine federweiche, mehrdimensionale Beweglichkeit zu gewährleisten, wobei zwischen einer unteren Platte über wenigstens einen Punkt Fl, F2 und einer oberen Platte über einen Punkt P wenigstens ein Federelement derart angeordnet ist, dass das Federelement einer ersten Bewegungskomponente und wenigstens einer zweiten Bewegungskomponente eine definierte Federkraft entgegensetzt, wodurch eine mehrdimensionale Federung zwischen zwei Platten, die miteinander verbunden sind, bewirkt wird.
Das Federelement der mehrdimensionalen Federung umfasst dabei die Befestigung in wenigstens einem der Befestigungspunkte Fl und F2, welche zusammen mit einem dritten virtuellen Punkt F3 im Raum eine Referenzebene aufspannen. Die Referenzebene verläuft im Aufstellraum der Bewegungsvorrichtung in einer definierten Lage zum Untergrund, auf welchem ein Stuhl, an welchem die Bewegungsvorrichtung anbringbar ist, feststehend aufgestellt ist. Ferner umfasst das Federelement der mehrdimensionalen Federung wenigstens den weiteren Befestigungspunkt P, über welchen der bewegliche Teil der Bewegungsvorrichtung im Bewegungsraum der Bewegungsvorrichtung mit dem Federelement verbunden ist. Der Befestigungspunkt P ist im Bewegungsraum der Bewegungsvorrichtung relativ zur Referenzebene bewegbar und damit auch relativ zum Untergrund, auf welchem der Stuhl, an welchem die Bewegungsvorrichtung angebracht ist, feststehend aufgestellt ist.
Die Bewegung des Punktes P kann dabei beispielsweise in den Freiheitsgraden der translatorischen Bewegungskomponenten x, y und z eines kartesischen Koordinatensystems und in den Freiheitsgraden der rotatorischen Komponenten rx, ry und rz um diese Achsen erfolgen (vgl. Fig. 1).
Eine mehrdimensionale Bewegung im Sinne dieser Erfindung betrifft die Bewegung eines Punktes P eines Federelements umfassend wenigstens zwei Bewegungskomponenten der genannten sechs Freiheitsgrade.
Es sind auch andere mathematische Beschreibungsmodelle für die Bewegung des Punktes im Bewegungsraum der Bewegungsvorrichtung denkbar, beispielsweise ist eine geeignete Wahl von räumlichen Polarkoordinaten und/oder vektorielle Beschreibung möglich.
Die mehrdimensionalen Bewegungen betreffen demnach sowohl die seitlich neigenden Bewegungen als auch die senkrechten und/oder diagonalen bzw. schrägen Bewegungen bzw. Einfederungen. Die mehrdimensionalen Bewegungen können auch partiell begrenzt und/oder blockiert werden. Dies kann über die Form/Geometrie des Federelementes und/oder über die Form/Geometrie der Einstellungsmechanik für den Bewegungsraum und oder über das Material/Materialtyp des Federelementes bewerkstelligt werden. Die Federkraft kann ebenfalls über die Form/Geometrie des Federelementes und/oder über die Form/Geometrie der Einstellungsmechanik für den Bewegungsraum und oder über das Material/Materialtyp bestimmt werden.
Das Federelement weist je nach Wahl des Materials/Materialtyps einen definierten Elastizitätsmodul auf. Die Federkonstanten entlang der verschiedenen Bewegungskomponenten des Federelements hängen neben der Materialkonstante für den Elastizitätsmodul des gewählten Materials für das Federelement vom Formverlauf und dem Querschnittsverlauf des Federelements zwischen den Punkten Fl und/oder F2 und P ab, an denen Kraftkomponenten, welche auf die Kippeinrichtung wirken, in das Federelement eingeleitet werden. Erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele berücksichtigen diese gegenseitige Abhängigkeit der Federkonstanten vorteilhaft. So ist vorteilhaft vorgesehen, dass der Querschnitt des Federelements beispielsweise einen Bereich einer Materialstärke von 0,5 mm bis 10,0 mm, insbesondere einen Bereich von 1 mm bis 8 mm, vorzugsweise einen Bereich von 4 mm bis 7 mm umfasst. Die Breite des Federelements kann zwischen 0,5 mm bis 10,0 mm, vorzugsweise zwischen 1 mm bis 8 mm liegen. Der Durchmesser des Federelements kann zwischen 0,5 mm bis 5,0 mm vorzugsweise zwischen 1 mm bis 3 mm liegen. Der Elastizitätsmodul kann einen Wert im Bereich zwischen 0,5 x 10Λ10 N/m2 und 25 x 10Λ10 N/m2, insbesondere im Bereich zwischen 2,5 x 10Λ10 N/m2 und 7 x 10Λ10 N/m2 oder zwischen 11 x 10Λ10 N/m2 und 21 x 10Λ10 N/m2, umfassen. Als Materialien für ein Federelement kommen vorzugsweise zähe federnde Materialien vorzugsweise Federstahl, Federbronze oder Verbundwerkstoff wie kohlefaser- oder glasfaserverstärkter Kunststoff zum Einsatz.
Je nach Kombination dieser Parameter übt das Federelement bei einer durch Krafteinwirkung auf die Bewegungsvorrichtung erzeugten Bewegung entlang einer Bewegungskomponente eine definierte Federkraft entgegen der einwirkenden Kraft aus. Durch die erfindungsgemäße Kombination dieser Parameter wird eine jeweils definierte Federwirkung entlang der vorgesehenen Bewegungskomponenten erreicht.
Die gewünschten Parameter können besonders bevorzugt durch die Geometrie aus einem einzigen homogenen Federdraht genau definiert und in einem Arbeitsgang kostengünstig erstellt werden.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass durch den Benutzer die Form und/oder der Querschnittsverlauf und/oder das über einen verstellbaren Auflageabstand wirksame Federmoment definiert verstellbar und einstellbar ist, um die Federkraft, die das Federelement einer ersten Bewegungskomponente und wenigstens einer zweiten Bewegungskomponente entgegensetzt definiert und individuell verstellen und einstellen zu können, wodurch eine verstellbare mehrdimensionale Federung zwischen zwei Platten, die miteinander verbunden sind bewirkt wird.
Der erfindungsgemäß vorgesehene Längen- und Winkelausgleich bewirkt zusammen mit den federdynamischen Eigenschaften des gewählten Federmaterials und den Form- und Querschnittsparametern des Federelements eine mehrdimensionale Federwirkung entlang wenigstens zweier der Bewegungskomponenten.
Vorteilhaft umfasst ein Federelement optional ein Mittel zur Dämpfung von Schwingneigung. Das Mittel zur Dämpfung umfasst dabei Material, welches Bewegungsenergie in Wärme umsetzt und dem Federelement dadurch Schwingungsenergie entzieht. Zur Dämpfung sind vorteilhaft am Federelement zusätzliche elastische Materialkomponenten angebracht, welche zusätzlich zu der vom Federelement bereits absorbierten mechanischen Energie über Reibung mechanische Energie in Wärme umwandeln und damit die Effizienz der Dämpfung erhöhen. Zusätzliche elastische Materialkomponenten umfassen beispielsweise Leder-, Gummi- oder Kunststoffummantelung des Mittels zur Dämpfung. Zur Anpassung an verschiedene Gewichtsklassen und Belastungen der Bewegungsvorrichtung sind unterschiedliche Ausführungsbeispiele des Federelements und/oder des Mittels zur Dämpfung vorgesehen. Vorteilhaft kann durch Kaskadierung mehrerer gleicher oder unterschiedlicher Federelemente und/oder Mittel zur Dämpfung eine entsprechende Anpassung vorgenommen werden. So kann beispielsweise durch serielle und/oder parallele Anordnung mehrerer Federelemente mit jeweils definierter Form und definiertem Querschnitt der Gesamtquerschnitt und damit die elastische Eigenschaft des daraus resultierenden Federelements angepasst werden. Beispielsweise ist dadurch optional eine nichtlineare Bewegungs- oder Kippcharakteristik erzielbar, indem unterschiedliche gekoppelte Federelemente an unterschiedlichen Stellen entlang der Bewegungskomponenten kraftwirksam eingreifen. Beispielsweise ist auf diese Weise eine höhere Federkonstante bei höherem Bewegungs- oder Kippwinkel erzielbar.
Die Mittel zur Einstellung der Bewegungs- oder Kippcharakteristik können dabei vorteilhaft eine lineare Charakteristik und/oder eine nichtlineare Charakteristik aufweisen. Beispielhaft kann die Charakteristik im nominalen Bewegungs- oder Kippbereich linear ausgeführt sein und kann im Grenzbereich in einen nichtlinearen Bereich übergehen, bei welchem die Federkraft beispielsweise exponentiell zunimmt und dadurch die Bewegungs- oder Kippcharakteristik eine «weiche» Begrenzung erfährt. Diese Charakteristik ist beispielsweise durch wenigstens ein zusätzliches Federelement erzielbar, welches erst im Grenzbereich sukzessive aufsetzt und mit seiner Federkraft zum Gegenmoment gegen das Bewegungs- oder Kippmoment beiträgt.
Der Platz zwischen Sitzbrett und Mechanik definiert weitgehend den möglichen Bewegungsraum. Vorteilhaft kann das Federelement höher ausgeführt sein, wodurch bei vergleichbarem Gewicht des Nutzers der seitliche Bewegungswinkelbereich vergrößert wird; solange der verfügbare Federweg noch nicht ausgeschöpft ist.
Alternativ oder zusätzlich kann vorteilhaft ein Auflagepunkt des Federelements auf der unteren Befestigungsplatte verstellt werden, wodurch sich das aus der Federkraft und dem Abstand zwischen Auflagepunkt und Punkt P wirkende Federmoment und damit die Bewegungs- oder Kippcharakteristik verstellen lässt.
Mehrere Federelemente können vorteilhaft durch ein gemeinsames Mittel zur Dämpfung zur Mehrfachdämpfung überbrückt werden und mehrere Mittel zur Dämpfung können einzeln hintereinander oder parallel zueinander angeordnet werden.
Vorteilhaft wird ein Federelement durch seine Formgebung an die Anforderungen der unterschiedlichen Federkonstanten entlang der Bewegungskomponenten angepasst. Beispielsweise werden entlang des Federelements definierte Formänderungen wie beispielsweise Biegungen, Spiralen, Sicken, Einschnitte oder Verjüngungen beziehungsweise Verbreiterungen wie beispielsweise mäanderförmig, partiell kreisförmig und/oder radial geschlitzte Tellerfedern oder Federplatten etc. vorgesehen. Dadurch ist vorteilhaft der Querschnitt des Federelements in weiten Bereichen an die verfügbaren Platzverhältnisse und an die geforderte Bewegungs- oder Kippcharakteristik anpassbar. Durch die Formgebung können die unterschiedlichen Federkonstanten entsprechend an den verfügbaren Platz, räumlich unterschiedliche Biegeanforderungen und an kostengünstig verfügbare Materialien für das Federelement und für die Dämpfung angepasst werden. Diese mehrdimensionale Federung kann als kompakte Baugruppe in unterschiedlichen Geräten modular eingebaut bzw. zwischengeschaltet werden.
Da die mehrdimensionale Federung nur aus einem oder wenigen elementaren Konstruktionsteilen bestehen kann, die idealer Weise aus einem Material gefertigt sind, wird ein sortenreines Recycling ermöglicht. Bei der Verwendung von Verbundwerkstoffen wird bei der Fertigung auf eine Trennbarkeit dieser Stoffe und die Zuführbarkeit zu spezifischen Recyclingverfahren geachtet. Zudem kann die Bewegungsvorrichtung mit einer Belastungsbegrenzung ergänzt werden.
Dies bedeutet bei der Verwendung der mehrdimensionalen Federung mit Einstellungsmechanik für den Bewegungsraum und die Federungskraft, im folgenden Begrenzungsmechanik genannt, dass der Benutzer je nach Ausführungsvariante über die sich neigende Sitzschale eine ergonomische, dynamische Körperbewegung ausführen kann. Je nach Ausführungsvariante kann der Benutzer entsprechend seinen Bedürfnissen die Neigung und/oder die Neigungskraft einstellen und begrenzen.
Die mehrdimensionale Federung kann aus mindestens einem Federelement, vorzugsweise aus wenigstens zwei Federelementen, bestehen. Die Anordnung der wenigstens zwei Federelemente ist vorteilhaft spiegelsymmetrisch oder sternförmig angeordnet. Vorzugsweise ist die mehrdimensionale Federung zwischen wenigstens einem von zwei Befestigungspunkten Fl, F2 und einem Befestigungspunkt P, vorzugsweise zwischen zwei Befestigungspunkten Fl, F2 und einem Befestigungspunkt P, angeordnet.
Um eine Versteifung zu vermeiden und eine hohe Beweglichkeit der mehrdimensionalen Federung zu gewähren, wird ein Federelement beispielsweise vorteilhaft mit einem Bogen ausgestattet. Dieser wirkt als Längen- und Winkelausgleich. Der Bogen bewirkt unter kontrahierender Lasteinwirkung auf das Federelement, dass sich die Enden gegen die Mitte zusammenziehen oder bei extrahierender Krafteinwirkung, dass diese gegeneinander gestreckt werden. Bei der Bewegung der Befestigungspunkte Fl und/oder F2 an der unteren Befestigungsplatte gegenüber P an der oberen Befestigungsplatte überbrückt der Bogen der Mäanderfeder die erhöhte oder verkürzte Länge, welche die Biegung verursacht. Die Länge und der Durchmesser des Bogens definieren die Spannung zwischen den Befestigungspunkten. Damit wird zusätzlich zu dem spezifischen Biegeverhalten des Drahtes die Rückstellkraft beeinflusst. Dadurch wird bewirkt, dass, wenn der Mäanderbogen grösser ist, die seitliche Einfederung weicher und grösser ausgebildet ist. Vice versa wird das Rückstellverhalten mit kleinem Mäanderbogen kontinuierlich härter. Das gleiche gilt für die geraden Schenkel des Federelements, da die Freiheitsgrade der Rotationsbewegung mit längerem Schenkel des Federelements grösser werden. Bis zu einem gewissen Grad ist der Mäanderbereich gleichzeitig auch für eine Durchbiegung und Torsion geeignet. Der gerade Schenkel des Federelements hat ebenfalls eine gewisse Fähigkeit die Distanz zu den Befestigungspunkten zu überbrücken, respektive in einer Achse sich seitlich zu verbiegen, zumindest in Querrichtung.
Es kommt zu einer vorteilhaften Überlagerung von Biegung und Torsion, insbesondere im Bereich des mehrdimensionalen Längen- und Winkelausgleichs. Dadurch wird eine für den Benutzer ergonomische Einfederung und seitliche Bewegung bzw. Neigung ermöglicht, die unter anderem einer einseitigen und ungünstigen Rückenbelastung vorbeugt. Diese Anordnung der Federn sowie ihre Grundform mit den beispielsweise mänaderförmigen Bereichen der Federarme ermöglichen vorteilhaft diesen ergonomischen Bewegungsspielraum der Einfederung und der seitlichen Bewegung bzw. Neigung auf einem kleinen Bauraum. Das ermöglicht einen wenig auffällig bzw. kleine flache Mechanik in diversen Stuhltypen in diversen Bereichen z. B. Essstühle und Bürostühle. Die damit gefundene vorzugsweise verwendete erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine mehrdimensionale Federung unter einem kosten- und raumeffektiven Einsatz von äußerst wenig Material bei gleichzeitig hoher ergonomischer und technischer Wirkung.
Das bewusste, präzise und ausgewogene Zusammenspiel zwischen Durchmesser, Radien, Längen, und als weiterer Faktor die Steifheit der Anbindung an die Befestigungspunkte unter Berücksichtigung der Masse der Befestigungspunkte sind ein wesentlicher Bestandteil der vorliegenden Erfindung. Durch die gleichzeitige vernetzte Belastung des einzigen Bauteils zwischen Torsion, Biegung und Halterung für die Befestigung führen zu einer wesentlichen Materialreduktion und einer hohen Funktionalität. Damit lässt sich die mehrdimensionale Federung ökologisch und kosteneffizient herstellen. Der Längen- und Winkelausgleich ermöglicht eine Veränderung der Distanz zwischen dem Befestigungspunkt P an der oberen Befestigungsplatte und den Befestigungspunkten Fl und F2 an der unteren Befestigungsplatte. Dieser vorteilhaft bogenförmige, optional spiralförmig gestaltete Längen- und Winkelausgleich ermöglicht, ergänzend zu der Biegebewegung des Federelementes eine Torsionsbewegung des Federelements. Diese Torsionsbewegung ergänzt bzw. überlagert die Biegebewegung des Federelements und vergrößert den Bewegungsraum der mehrdimensionalen Federung und ergibt im Hinblick auf die Bewegungskomponenten des Federelements eine definierte translatorische und rotatorische Federkennlinie.
Die Lage, Form und Proportion des Bogens bestimmt neben der Federgrundform die Beweglichkeit und Spannungsverteilung in den Federquerschnitten. Vorteilhaft ist in einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, die Lage des Bogens durch den Benutzer verstellbar und feststellbar auszuführen. Dies kann beispielsweise durch eine teleskopartige Ausführung eines Federelements erfolgen.
Alternativ oder zusätzlich ist in einer vorteilhaften Ausführung vorgesehen, zusätzlich zu einem Federelement ein weiteres Federelement parallel verschiebbar und durch den Benutzer verstellbar und feststellbar anzubringen.
Alternativ und zusätzlich kann beispielsweise zwischen zwei parallelen Strängen eines Federelements, welche von den Punkten Fl und F2 auf den Punkt P zulaufen, ein durch den Benutzer verstellbarer Verbindungssteg vorgesehen werden.
Vorteilhaft sind die Mittel zum Verstellen und Feststellen über einen für den Benutzer leicht zugänglichen Hebel, eine Stellschraube, einen Seilzug oder dergleichen bedienbar an der Vorrichtung angebracht. Denkbar ist auch eine Verstellung über einen elektrischen, magnetischen, hydraulischen oder pneumatischen Aktuator, der die Bewegung der verstellbaren Komponenten vornimmt.
Durch die beispielhaft genannten Mittel ist durch den Benutzer die Form und/oder der Querschnittsverlauf eines Federelements definiert verstellbar und einstellbar, um die Federkraft, die das Federelement einer ersten Bewegungskomponente und wenigstens einer zweiten Bewegungskomponente entgegensetzt definiert und individuell verstellen und einstellen zu können, wodurch eine definiert verstellbare Bewegungs- oder Kippcharakteristik der mehrdimensionalen Federung zwischen zwei Platten, die miteinander verbunden sind, bewirkt wird.
Ein Längen- und Winkelausgleich ist z. B. auch über in den Anschraubbereichen zwischengeschaltete, gummiartige Ausgleichselemente möglich. Befestigungselemente, die in Langlochführungen gleitend beweglich gelagert sind, können ebenfalls einen Längenausgleich ermöglichen. Diese und ähnliche Mechanismen sind u.a. konstruktiv aufwendig, kostenintensiv, störanfällig und schränken die Funktion ein bzw. schränken die Agilität der Federung ein. Zudem wird die Einbauhöhe vergrößert und die Bauteilzahl erhöht.
Durch den in das Federelement integrierten Bogen können die Befestigungspunkte der Federelemente und folglich mehrdimensionalen Federung starr und präzise an der oberen Befestigungsplatte und an der unteren Befestigungsplatte oder optional auch an den Sitzplatten, Mechaniken o.ä. befestigt werden. Zudem erlaubt die einfache Herstellungsweise ohne Werkzeugaufwand eine einfache Anpassung an bestehende Loch- und Einbaumaße. Dadurch ist ein einfaches Nachrüsten mit der mehrdimensionalen Federung bestehender Stühle und anderer Produkte problemlos möglich. Die beschriebene hohe Flexibilität bewirkt, dass die mehrdimensionale Federung präzise und anwendungsgerecht verbaut werden kann.
Vorteilhaft wird dabei optional zwischen Befestigungselement und integriertem Bogen der Federelemente ein elastisches Element angebracht, welches den mechanischen Druck auf das Federelement reduziert und dadurch den Elastizitätsbereich, in welchem das Federelement wirken kann, erweitert. Außerdem erhöht diese Maßnahme die Lebensdauer des Federelements und dämpft Geräusche zwischen Federelement und den Befestigungsplatten.
Vorteilhaft umfasst das elastische Element eine elastische Beschichtung, welche beispielsweise durch Tauchen oder Beschichten zumindest im Bereich des integrierten Bogens auf das Federelement aufgebracht wird.
Ein Federelement kann vorteilhaft ein flächiges und/oder drahtförmiges und/oder bandförmiges Federmaterial umfassen. Ein Federelement kann mehrere parallel zueinander angeordnete Stränge unterschiedlicher Federmaterialien umfassen. Mehrere Federelemente können unterschiedliche Materialien umfassen.
Mehrere Federelemente können unterschiedliche Formen aufweisen. Dadurch ist die Federkraft von mindestens zwei der Federelemente unterschiedlich, was zur Folge hat, dass der Bewegungsraum der mehrdimensionalen Federung in der Richtung der steiferen Feder geringer ist.
Vorteilhaft ist ein Verbund mehrerer Federelemente zu einem größeren Federmodul vorgesehen.
Die Federelemente mit ihrem bogenförmigen Längen- und Winkelausgleich der mehrdimensionalen Federung können mit zusätzlichen federnden Elementen in ihrer Funktion unterstützt werden.
Der Bewegungsraum der mehrdimensionalen Federung kann mit einer verstellbaren Einstellungsmechanik für den Bewegungsraum eingeschränkt und ggf. blockiert werden. Das ermöglicht z.B. Personen den Bewegungsraum und die Federkraft beziehungsweise den Federwiderstand nach eigenem Ermessen einfach einzustellen.
In einer vorteilhaften Ausführung der mehrdimensionalen Federung mit Einstellungsmechanik ist die mehrdimensionale Federung mit Einstellungsmechanik in einem Modul mit einer integrierten Konusaufnahme für die Aufnahme von Höhenliften/Stuhlsäulen zusammengefasst. Ein Handgriff ermöglicht die Auslösung eines Höhenlifts/Gaslifts.
Vorteilhaft kann die mehrdimensionale Federung mit Einstellungsmechanik mit diversen handelsüblichen Stuhlmechaniken kombiniert werden. Das erweitert die Agilität der verwendeten Stuhlmechanik. Der Benutzer hat zusätzlich einen erweiterten Bewegungsraum, den die mehrdimensionale Federung ergänzend ermöglicht.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die mehrdimensionale Federung mit Einstellungsmechanik vorteilhaft mit einer Drehmechanik/Vorrichtung kombiniert bzw. ergänzt werden, so kann neben der Bewegungsfreiheit der Sitz bzw. die Sitzplatte Sitzschale gedreht werden. Die mehrdimensionale Federung kann erweitert auch an anderen Geräten eingesetzt werden, bei der eine mehrdimensionale Bewegung erfordert oder erwünscht ist. Beispielsweise kann die mehrdimensionale Federung auch ein Balance Board oder-einen Fahrradsitz ergänzen oder in ihn integriert werden, um den Benutzer je nach Ausführung einen größeren Bewegungsraum in allen Bewegungsrichtungen und/oder eingeschränkt zu ermöglichen und somit ein ergonomischeres Radeln ermöglicht.
Vorteilhaft ist zusätzlich zu der rundum Beweglichkeit eine vertikale Einfederung vorgesehen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird je eine mehrdimensionale Federung unter dem Sitz und im Standfuß eingesetzt, um dem Benutzer einen großen und ergonomischen Bewegungsfreiraum zu ermöglichen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel weist eine modulare Anordnung aus drei Federelementen, die in einer schlanken Auslösemechanik, die der Höhenverstellung dient, verbunden werden. Ein Sitz-Ring kann mit einem Netz bespannt werden oder durch ein beliebiges Sitzpolster ersetzt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Anwendung ist eine mehrdimensionale Federung unter einem Fußteller befestigt, um den Benutzer, der auf dem Fußteller balanciert, durch die Federwirkung ein dosiertes Bewegungstraining zu ermöglichen. Insbesondere für ältere Menschen ist die Abfederung der seitlichen Bewegung eine grosse Hilfe, da bei den meisten bestehenden Balance Geräten die Gefahr eines abrupten Wegknickens besteht.
In einer weiteren vorteilhaften Anwendung wird die mehrdimensionale Federung mit einem Drehmodul kombiniert. Dieses Modul kann kostengünstig vorgefertigt und in unterschiedliche Stühle eingebaut werden. Ein weiterer Vorteil ist die geringe Einbauhöhe.
Ein Herstellungsverfahren für eine mehrdimensionale Federung umfasst die folgenden Schritte:
Vorgabe definierter Kippcharakteristiken in wenigstens zwei Freiheitsgraden Auswahl geeigneter Federmaterialien
o empirisch aufgrund von Erfahrungswerten beispielsweise aus einer Tabelle o und/oder durch computergestützte (CAD) Entwicklungsmethoden wie beispielsweise die Finite Elemente Methode (FEM)
- Bestimmung von Form-und Querschnittsverlauf einzelner Federelemente
o empirisch aufgrund von Erfahrungswerten beispielsweise aus einer Tabelle o und/oder durch computergestützte (CAD) Entwicklungsmethoden wie beispielsweise die Finite Elemente Methode (FEM)
- Fertigung wenigstens einer Bewegungsvorrichtung unter Verwendung der nach diesem Verfahren bestimmten Parametern bestimmten Bewegungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 24.
Die erfindungsgemäße Bewegungsvorrichtung mit mehrdimensionaler Federung vermeidet eine Versteifung der Federung und gewährt eine hohe Beweglichkeit der Federung.
Unter Verwendung kostengünstiger federartiger Bauteile wird eine mehrdimensionale Federung, Anpressung und Bewegung ermöglicht, bei der die Größe des Bewegungsraums der mehrdimensionalen Federung bzw. Bewegungsvorrichtung individuell dimensioniert, eingestellt, begrenzt und/oder blockiert werden kann. Da die mehrdimensionale Federung nur aus wenigen elementaren Konstruktionsteilen besteht, wird ein sortenreines Recycling ermöglicht.
4. Kurze Beschreibung der begleitenden Figuren In den Figuren 1 bis 39 werden exemplarisch und schematisch die Grundunktionsweise und diverse Ableitungen und Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 ein einzelnes Federelement mit Referenzebene und Freiheitsgraden der
Bewegungskomponenten gemäß einem bevorzugen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 vier Federelemente nebeneinander angeordnet gemäß einem bevorzugen
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 3 vier Federelemente zu einem einstückigen Element kombiniert gemäß einem bevorzugen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, Fig. 4 drei Federelemente nebeneinander angeordnet, wobei ein Federelement größer ausgebildet ist, gemäß einem bevorzugen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 5 vier Federelemente nebeneinander angeordnet gemäß einem bevorzugen
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 6 vier Federelemente zu einem Element kombiniert mit einem additiven ovalen und/oder ringförmigen gummiartigen Federelement gemäß einem bevorzugen
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 7 vier Federelemente mit Befestigungselementen gemäß einem bevorzugen
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 8 zwei einzelne bandförmige Federelemente im Halbschnitt mit
Befestigungselementen gemäß einem bevorzugen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 9 zwei einzelne bandförmige Federelemente einseitig belastet gemäß einem bevorzugen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 10 zwei einzelne bandförmige Federelemente im Halbschnitt mit
Befestigungselementen gemäß einem bevorzugen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 11 eine mehrdimensionale Federung mit Einstellungsmechanik für den
Bewegungsraum und der Federungskraft gemäß einem bevorzugen
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 12 eine weitere mehrdimensionale Federung mit Einstellungsmechanik für den
Bewegungsraum und der Federungskraft gemäß einem bevorzugen
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 13 eine weitere mehrdimensionale Federung mit Einstellungsmechanik für den
Bewegungsraum und der Federungskraft gemäß einem bevorzugen
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 14 eine weitere mehrdimensionale Federung mit Einstellungsmechanik für den
Bewegungsraum und der Federungskraft, gemäß einem bevorzugen
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 15 einen Stuhl mit Sitzschale im Halbschnitt in der neutralen Position mit einer mehrdimensionalen Federung und Einstellungsmechanik gemäß einem bevorzugen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, Fig. 16 einen Stuhl mit Sitzschale im Halbschnitt in der nach vorne geneigten Position mit einer mehrdimensionalen Federung und Einstellungsmechanik gemäß einem bevorzugen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 17 einen Stuhl mit Sitzschale im Halbschnitt in der zur Seite geneigten Position mit einer mehrdimensionalen Federung und Einstellungsmechanik gemäß einem bevorzugen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 18 einen Stuhl mit Sitzschale im Halbschnitt in der nach hinten geneigten Position mit einer mehrdimensionalen Federung und Einstellungsmechanik gemäß einem bevorzugen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 19 einen Stuhl mit Sitzschale im Halbschnitt mit einer mehrdimensionalen
Federung und Einstellungsmechanik und einer Drehvorrichtung gemäß einem bevorzugen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 20 einen Stuhl mit Sitzschale im Halbschnitt mit einer mehrdimensionalen
Federung, Einstellungsmechanik und einer Stuhlmechanik gemäß einem bevorzugen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 21 eine Schrägansicht von unten auf einen Fahrradsitz mit einer mehrdimensionalen Federung ohne Einstellungsmechanik gemäß einem bevorzugen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 22. eine Schrägansicht auf einen Fahrradsitz mit einer mehrdimensionalen
Federung ohne Einstellungsmechanik gemäß einem bevorzugen
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 23 ein Modul einer mehrdimensionalen Federung mit Einstellungsmechanik gemäß einem bevorzugen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, Fig. 24 einen Stuhl mit Sitzschale im Halbschnitt mit einer mehrdimensionalen
Federung, Einstellungsmechanik für den Bewegungsfreiraum und einer
Einstellmechanik für die Federspannung gemäß einem bevorzugen
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 25 und Fig. 26 einen Stuhl, bei dem unter der Sitzschale und im Fuß des Stuhles je eine mehrdimensionale Federung integriert ist gemäß einem bevorzugen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 27 und 28 eine Ansicht auf einen Stuhl mit Sitzschale mit einer mehrdimensionalen
Federung gemäß einem bevorzugen Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung, Fig. 29 eine Ansicht auf einen „Wackelteller" mit Fußteller im Habschnitt gemäß einem bevorzugen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 30 eine Ansicht auf einen Halbschnitt auf eine mehrdimensionale Federung die mit einem Drehmodul kombiniert ist gemäß einem bevorzugen
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 31 eine Ansicht einer Ausführungsvariante der mehrdimensionalen Federung,
Fig. 32 eine Ansicht einer Ausführungsvariante der Funktionsweise der mehrdimensionalen Federung mit einer Federüberlastsicherung im unbelasteten
Zustand,
Fig. 33 eine Ansicht einer Ausführungsvariante der Funktionsweise der mehrdimensionalen Federung mit einer Federüberlastsicherung im belasteten Zustand,
Fig. 34 eine Ansicht einer Ausführungsvariante der Funktionsweise der mehrdimensionalen Federung mit einer Federüberlastsicherung im einseitig belasteten Zustand,
Fig. 35 eine Ansicht einer Ausführungsvariante der mehrdimensionalen Federung in einer doppelten Federung.
Fig. 36 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsvariante der mehrdimensionalen
Federung in einer doppelten Federung,
Fig. 37 eine Ansicht auf einen Halbschnitt auf eine mehrdimensionale Federung die mit einer vertikalen Federung kombiniert ist gemäß einem bevorzugen
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 38 eine Ansicht auf einen Halbschnitt auf eine mehrdimensionale Federung, wobei die vertikale Federung mit Bewegungsbegrenzern kombiniert ist gemäß einem bevorzugen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und Fig. 39 eine Ansicht auf einen Halbschnitt auf eine mehrdimensionale Federung mit
Bewegungsbegrenzern gemäß einem bevorzugen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
5. Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Im Folgenden werden gegenwärtig bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der begleitenden Figuren näher erläutert. Der Fachmann erkennt, dass die nachfolgend beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen auf andere mehrdimensionale Federungen angepasst werden können.
Fig. 1. zeigt eine Ansicht einer Ausführungsvariante eines Federelements 1 mit einem mehrdimensionalen Längen- und Winkelausgleich 2 für die mehrdimensionale Federung 3. Beispielhaft dargestellt ist ein einzelnes Federelement 1 mit einer Referenzebene Eref und den Freiheitsgraden der Bewegungskomponenten x, y, z, rx, ry und rz.
Das drahtförmige Federelement 1 der mehrdimensionalen Federung 3 umfasst einen Längen- und Winkelausgleich 2 und integrierte Befestigungsbogen über welche wenigstens einer der die Punkte Fl und/oder F2 mit einer unteren Befestigungsplatte 70 und über den Punkt P mit einer oberen Befestigungsplatte 60 verbunden ist. Der Längen-und Winkelausgleich 2 bewirkt zusammen mit den federdynamischen Eigenschaften des gewählten Federmaterials und den Form- und Querschnittsparametern des Federelements eine mehrdimensionale Federwirkung entlang wenigstens zweier der Bewegungskomponenten. Die untere Befestigungsplatte 70 bildet zusammen mit einem innerhalb der Plattenebene liegenden virtuellen dritten Punkt F3 die Referenzebene Eref.
Die Referenzebene Eref verläuft im Aufstellraum der Bewegungs- oder Kippvorrichtung in einer definierten Lage zum Untergrund, auf welchem ein Stuhl, an welchem die Bewegungsoder Kippvorrichtung anbringbar ist, feststehend aufgestellt ist. Die obere Befestigungsplatte 60 repräsentiert den beweglichen Teil der Bewegungs- oder Kippvorrichtung, der sich je nach Belastung im Bewegungsraum ausrichtet. Insofern repräsentiert der Punkt P einen Teil der oberen Befestigungsplatte 60 anhand dessen die Bewegung der oberen Befestigungsplatte 60 im Bewegungsraum beschrieben wird.
In Ruhe befindet sich beispielsweise der Punkt P im Ursprung PO eines kartesischen Koordinatensystems mit den translatorischen Koordinatenachsen x, y und z. Die translatorischen Bewegungskomponenten des Punkts P im Bewegungsraum werden durch die Komponenten in x, y und z-Richtung beschrieben. Die rotatorischen Bewegungskomponenten des Punkts P im Bewegungsraum werden durch die Rotationskomponenten um die Koordinatenachsen x, y und z in rx, ry und rz-Richtung beschrieben. Bereits bei beispielsweise rein vertikaler Belastung der oberen Befestigungsplatte 60 beschreibt der Punkt P aufgrund einer Kraftkomponente in z-Richtung eine Kurve im Bewegungsraum, welche durch die Federkonstante und den Abstand zwischen Fl, und/oder F2 und P des Federelements 1 definiert sind. Dabei verändern sich die Koordinaten in z- und y- Richtung und es kommt eine rotatorische Bewegungskomponente rx um die x-Achse hinzu.
Bei rein translatorischen Bewegungen in x- oder y- Richtung gelten die entsprechenden Betrachtungen in Bezug auf die anderen Bewegungskomponenten.
Es sind grundsätzlich auch rein rotatorische Belastungen der oberen Befestigungsplatte möglich. Dabei verlagert sich der Punkt P entsprechend der Federkonstante des Federelements 1 und des Abstands zwischen Fl und/oder F2 und P in seinen translatorischen Koordinaten und es treten sowohl translatorische x- und/oder y- und/oder z-, als auch rotatorische Bewegungskomponenten rx und/oder ry und/oder rz auf.
Praktisch treten in der Regel kombinierte translatorische und rotatorische Belastungen der oberen Befestigungsplatte 60 auf. Die sechs Freiheitsgrade der Bewegungskomponenten x, y, z, rx, ry und rz beschreiben sämtliche Bewegungssituationen des Punkts P im Bewegungsraum bezüglich der Referenzebene Eref.
Dabei erfolgt beispielsweise neben der Biegebewegung des Federelementes eine Torsionsbewegung des Federelements. Diese Torsionsbewegung ergänzt bzw. überlagert die Biegebewegung des Federelements und vergrößert insbesondere zusammen mit einem beispielsweise bogenförmigen mehrdimensionalem Längen- und Winkelausgleich den Bewegungsraum der mehrdimensionalen Federung und ergibt im Hinblick auf die Bewegungskomponenten des Federelements eine definierte translatorische und rotatorische Federkennlinie. Fig. 2. zeigt eine Ansicht einer Ausführungsvariante der mehrdimensionalen Federung 3 bestehend aus vier einzelnen drahtförmigen Federelementen 1 mit einem Längen- und Winkelausgleich 2 der mehrdimensionalen Federung 3. Die mehrdimensionale Federung 3 besteht beispielsweise aus mindestens zwei Federelementen 1, wie im Ausführungsbeispiel in Fig. 2 bis Fig. 14 gezeigt. Die Anordnung der in diesen Beispielen mindestens zwei Federelemente 1 ist vorteilhaft spiegelsymmetrisch oder sternförmig, wie ein Ausführungsbeispiel in Fig. 11 zeigt. Vorzugsweise ist die mehrdimensionale Federung 3 zwischen wenigstens zwei Befestigungspunkten oder oberen Befestigungsebene 60 und der unteren Befestigungsebene 70 angeordnet.
Bei bisherigen Federelementen des Stands der Technik werden ebenfalls mindestens zwei Federelemente zwischen zwei Befestigungspunkten oder Ebenen bzw. Platten angeordnet.
Diese Federgeometrie und Anordnung ähnelt einem versteiften bzw. drehsteifen Koppelviereck, bei dem nur die Lenkarme eingeschränkt biegsam sind. Dadurch sind bei ähnlicher Federkraft und Bauraum die Bewegungsfreiheiten der Federn stark eingeschränkt (quasi auf beiden Federenden fest eingespannt), wie in Fig. 10 exemplarisch gezeigt. Die dargestellte Feder kann sich noch in ihrer Längsrichtung drehen, jedoch nicht einfedern. Wird diese Feder wie bei Fig. 5 aus mehreren 90° zueinander stehenden Elementen angeordnet, so versteift sich diese Beweglichkeit.
Um diese Versteifung zu vermeiden und eine hohe Beweglichkeit der mehrdimensionalen Federung 3 zu gewähren, werden die Federelemente 1 vorteilhaft mit einem Bogen 2 ausgestattet. Dieser wirkt als Längen- und Winkelausgleich 2 wie in Fig. 1 oder Fig. 6 exemplarisch gezeigt.
Der Längen- und Winkelausgleich 2 ermöglicht eine Veränderung der Distanz zwischen den Befestigungspunkten an der oberen und unteren Befestigungsplatte.
Dieser vorteilhaft bogenförmige, optional spiralförmig gestaltete Längen- und Winkelausgleich 2 ermöglicht, ergänzend zu der Biegebewegung des Federelements 1, eine Torsionsbewegung. Diese Torsionsbewegung ergänzt bzw. überlagert die Biegebewegung des Federelements und vergrößert den Bewegungsraum der mehrdimensionalen Federung 3 und ergibt eine konstantere Federkennlinie.
Die Lage, Form und Proportion des Bogens 2 bestimmt neben der Federgrundform die Beweglichkeit und Spannungsverteilung in den Federquerschnitten. Die Fig. 9. zeigt exemplarisch eine Situation, in der die obere Platte einseitig belastet wurde und somit dieser Bereich einfedert.
Ein Längen- und Winkelausgleich ist z. B. beim Stand der Technik auch über in den Anschraubbereichen zwischengeschaltete, gummiartige Ausgleichselemente möglich. Befestigungselemente, die in Langlochführungen gleitend beweglich gelagert sind, können ebenfalls einen Längenausgleich ermöglichen. Diese und ähnliche Mechanismen sind u.a. konstruktiv aufwendig, kostenintensiv, störanfällig und schränken die Funktion ein bzw. schränken die Agilität der Federung ein. Zudem wird die Einbauhöhe vergrößert und die Bauteilzahl erhöht.
Durch den in das Federelement 1 integrierten Befestigungsbogen können die Befestigungspunkte Fl; F2 und P der Federelemente 1 und folglich der mehrdimensionalen Federung 3 starr und präzise an den oberen und unteren Platten oder auch an den Sitzplatten, Mechaniken o.ä. befestigt werden. Zudem erlaubt die einfache Herstellungsweise ohne Werkzeugaufwand eine einfache Anpassung an bestehende Loch- und Einbaumaße. Dadurch ist ein einfaches Nachrüsten mit der mehrdimensionalen Federung 3 in bestehende Stühle problemlos möglich. Die beschriebene hohe Flexibilität bewirkt, dass die mehrdimensionale Federung 3 präzise und anwendungsgerecht verbaut werden kann.
Die Federelemente 1 können vorteilhaft einen flächigen und/oder drahtförmigen Federstahl umfassen. Die Federelemente 1 können aus identischen Formen und Materialien bestehen, wie exemplarisch in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigt. Fig. 3 zeigt eine Ansicht einer Ausführungsvariante der mehrdimensionalen Federung bestehend aus vier drahtförmigen Federelementen 1 mit jeweils einem doppelten Längen- und Winkelausgleich 2, die zu einer einstückigen mehrdimensionalen Federung 3 zusammengefügt und/oder gefertigt sind. Die Federelemente 1 können unterschiedliche Formen haben, wie exemplarisch in Fig. 3 gezeigt. Dadurch ist die Federkraft der Federelemente 1 unterschiedlich, was zur Folge hat, dass der Bewegungsraum der mehrdimensionalen Federung 3 in der Richtung der steiferen Feder geringer ist. Vorteilhaft ist ein Verbund mehrerer Federelemente 1 zu einem größeren Federmodul bereitstellbar, wie exemplarisch in Fig. 2 gezeigt.
Die Federelemente 1 mit ihrem bogenförmigen Längen- und Winkelausgleich 2 der mehrdimensionalen Federung 3 können mit zusätzlichen Federelementen in ihrer Funktion unterstützt werden, wie exemplarisch in Fig. 6 gezeigt.
Der Bewegungsraum der mehrdimensionalen Federung kann mit einer verstellbaren Einstellungsmechanik für den Bewegungsraum eingeschränkt und ggf. blockiert werden, wie in Fig. 11 exemplarisch gezeigt. Das ermöglicht z.B. Personen den Bewegungsraum und die wirksame Federkraft (Federkonstante) einfach und definiert einzustellen.
Eine vorteilhafte Ausführung der mehrdimensionalen Federung mit Einstellungsmechanik zeigt Fig. 23. Hierbei ist die mehrdimensionale Federung mit Einstellungsmechanik in einem Modul mit einer integrierten Konusaufnahme 30 für die Aufnahme der konus förmigen Höhenlifte zusammengefasst. Ein Stuhlgestell-Handgriff 31 ermöglicht die Auslösung eines Höhenlifts.
Wie exemplarisch in Fig. 20 gezeigt kann die mehrdimensionale Federung mit Einstellungsmechanik mit diversen handelsüblichen Stuhlmechaniken kombiniert werden. Das erweitert die Agilität der verwendeten Stuhlmechanik. Der Benutzer hat zusätzlich einen erweiterten Bewegungsraum den die mehrdimensionale Federung ergänzend ermöglicht.
Wie exemplarisch in Fig. 19, Fig. 29 oder Fig. 30 gezeigt, kann die mehrdimensionale Federung mit Einstellungsmechanik vorteilhaft mit einer Drehmechanik/Vorrichtung 18, 40, 41 kombiniert bzw. ergänzt werden, so kann neben der Bewegungsfreiheit der Sitz bzw. die Sitzplatte der Sitzschale 9 gedreht werden.
Die mehrdimensionale Federung 1 kann erweitert auch an anderen Geräten eingesetzt werden, bei der eine mehrdimensionale Bewegung erfordert oder erwünscht ist. Wie in Fig. 22 Fig. 33 oder Fig. 34 gezeigt kann die mehrdimensionale Federung 1 auch einen Fahrradsitz ergänzen oder in ihn integriert werden, um den Benutzer je nach Ausführung einen größeren Bewegungsraum in allen Bewegungsrichtungen und/oder eingeschränkt zu ermöglichen und somit ein ergonomischeres Radeln ermöglicht. Bei Fig. 30, Fig. 33 oder Fig. 34 ist zusätzlich zu der rundum Beweglichkeit eine vertikale Einfederung möglich.
Eine weitere vorteilhafte Anwendung zeigen Fig. 24 und Fig. 25, bei der je eine mehrdimensionale Federung 3 unter dem Sitz und im Standfuß eingesetzt werden, um dem Benutzer einen großen und ergonomischen Bewegungsfreiraum zu ermöglichen.
Fig. 26 oder Fig. 27 zeigt eine weitere modulare Anordnung aus drei Federelementen, die in einer schlanken Auslösemechanik, die der Höhenverstellung dient, verbunden werden. Der dargestellte Sitz-Ring kann mit einem Netz bespannt werden, oder durch ein beliebiges Sitzpolster ersetzt werden.
Eine weitere vorteilhafte Anwendung zeigt Fig. 28, bei der eine mehrdimensionale Federung 3 unter dem Fußteller 39 befestigt ist, um den Benutzer, der auf dem Fußteller 39 balanciert, durch die Federwirkung ein dosiertes Bewegungstraining zu ermöglichen. Insbesondere für ältere Menschen ist die Abfederung der seitlichen Bewegung eine grosse Hilfe, da bei den meisten bestehenden Balance Geräten die Gefahr eines abrupten Wegknickens besteht.
Eine weitere vorteilhafte Anwendung zeigt Fig. 29, bei dieser Ausführungsform wird die mehrdimensionale Federung 3 mit einem Drehmodul kombiniert. Dieses Modul kann kostengünstig vorgefertigt und in unterschiedliche Stühle eingebaut werden. Ein weiterer Vorteil ist die geringe Einbauhöhe.
Zudem kann die Bewegungs- oder Kippvorrichtung mit einer Belastungsbegrenzung ergänzt werden.
Dies bedeutet bei der Verwendung der mehrdimensionalen Federung mit Einstellungsmechanik für den Bewegungsraum und Federungskraft, im folgenden Begrenzungsmechanik genannt, dass der Benutzer je nach Ausführungsvariante über die sich neigende Sitzschale eine ergonomische, dynamische Körperbewegung ausführen kann, wie in Fig. 15, 16, 17 und 18 exemplarisch gezeigt. Je nach Ausführungsvariante kann der Benutzer entsprechend seinen Bedürfnissen die Neigung und/oder die Neigungskraft einstellen und begrenzen. Fig. 4 zeigt eine Ansicht einer Ausführungsvariante der mehrdimensionalen Federung bestehend aus drei einzelnen Federelementen 1 mit je einem doppelten Längen- und Winkelausgleich 2 der mehrdimensionalen Federung 3. Fig. 5 zeigt eine Ansicht und Ausführungsvariante der mehrdimensionalen Federung bestehend aus vier einzelnen bandförmigen Federelementen 1 mit einem mehrdimensionalem Längen- und Winkelausgleich 2 der mehrdimensionalen Federung 3, wobei ein Federelement größer ausgebildet ist. Fig. 6 zeigt eine Ansicht einer Ausführungsvariante der mehrdimensionalen Federung bestehend aus vier einzelnen drahtförmigen Federelementen 1 mit einem mehrdimensionalen Längen- und Winkelausgleich 2 der mehrdimensionalen Federung 3 und einem additiven ovalen und oder ringförmigen gummiartigen Federelement 11 welches die Federwirkung der mehrdimensionalen Federung 3 unterstützt, indem es ganz oder teilweise unterhalb der Federelemente 1 angeordnet ist.
Fig. 7 zeigt eine Ansicht einer Ausführungsvariante der mehrdimensionalen Federung bestehend aus vier einzelnen drahtförmigen Federelementen 1 mit einem doppelten mehrdimensionalem Längen- und Winkelausgleich 2 der mehrdimensionalen Federung 3 und den Befestigungselementen 6.
Fig. 8 zeigt eine Ansicht einer Ausführungsvariante der Funktionsweise der mehrdimensionalen Federung bestehend aus zwei einzelnen bandförmigen Federelementen 1 mit je einem mehrdimensionalem Längen- und Winkelausgleich 2 der mehrdimensionalen Federung 3. Eine obere Platte/Ebene 60 im Halbschnitt und einer unteren Platte/Ebene 70 im Halbschnitt sowie Befestigungselemente 6.
Fig. 9 zeigt eine Ansicht einer Ausführungsvariante der Funktionsweise der mehrdimensionalen Federung einseitig belastet und somit auf der linken Seite geneigt, auf der rechten Seite gehoben bestehend aus zwei einzelnen bandförmigen Federelementen 1 mit einem mehrdimensionalem Längen- und Winkelausgleich 2 der mehrdimensionalen Federung 3. Eine obere Platte/Ebene 60 im Halbschnitt und einer unteren Platte/Ebene 70 im Halbschnitt sowie Befestigungselemente 6. Fig. 10 zeigt eine Ansicht einer Ausführungsvariante der Funktionsweise einer bisherigen Federung, ohne Bogen bestehend aus zwei einzelnen Federelementen 1 der mehrdimensionalen Federung 3, einer oberen Platte/Ebene 60 im Halbschnitt und einer unteren Platte/Ebene 70 im Halbschnitt sowie Befestigungselemente 6.
Fig. 11 zeigt eine Ansicht einer Ausführungsvariante der mehrdimensionalen Federung mit Einstellungsmechanik für den Bewegungsraum und der Federungskraft. Die Einstellungsmechanik ist in einer Position gezeichnet, bei der der Bewegungsraum der mehrdimensionalen Federung nicht eingeschränkt ist bestehend aus vier drahtförmigen Federelementen 1 mit einem bogenförmigen Längen- und Winkelausgleich 2, die einstückig die mehrdimensionale Federung 3 bilden, sowie Befestigungselemente 6 für eine obere Platte/Ebene 60 und einer unteren Platte/Ebene 70, beide nicht dargestellt. Die mehrdimensionale Federung 3 umfasst eine ringförmige Einstellungsmechanik 7 mit einem Handgriff 8.
Fig. 12 zeigt eine Ansicht einer Ausführungsvariante der mehrdimensionalen Federung mit Einstellungsmechanik für den Bewegungsraum und der Federungskraft. Die Einstellungsmechanik ist in einer Position gezeichnet, bei der der Bewegungsraum der mehrdimensionalen Federung eingeschränkt ist bestehend aus vier drahtförmigen Federelementen 1 mit einem mehrdimensionalen Längen- und Winkelausgleich 2, die einstückig die mehrdimensionale Federung 3 bilden, sowie Befestigungselementen 6 für eine obere Platte/Ebene 60 und einer unteren Platte/Ebene 70, beide nicht dargestellt. Die mehrdimensionale Federung 3 umfasst eine ringförmige Einstellungsmechanik 7 mit einem Handgriff 8.
Fig. 13 zeigt eine Ansicht einer Ausführungsvariante der mehrdimensionalen Federung mit Einstellungsmechanik für den Bewegungsraum und der Federungskraft. Die Einstellungsmechanik ist in einer Position gezeichnet, bei der der Bewegungsraum der mehrdimensionalen Federung partiell eingeschränkt ist bestehend aus vier Federelementen 1 mit einem mehrdimensionalen Längen- und Winkelausgleich 2, die gemeinsam die mehrdimensionale Federung 3 bilden. Ferner ist eine ringförmige Einstellungsmechanik 7 mit einem Handgriff 8 ausgebildet, bei dem der Bereich 12 das über ihm befindliche Federelement beim Federn einschränkt und/oder blockiert. Fig. 14 zeigt eine Ansicht einer Ausfuhrungsvariante der mehrdimensionalen Federung mit Einstellungsmechanik für den Bewegungsraum und der Federungskraft. Die Einstellungsmechanik ist in einer Position gezeichnet, bei der der Bewegungsraum der mehrdimensionalen Federung nicht eingeschränkt ist bestehend aus vier Federelementen 1 mit einem mehrdimensionalen Längen- und Winkelausgleich 2, die gemeinsam die mehrdimensionale Federung 3 bilden. Eine ringförmige Einstellungsmechanik 7 mit einem Handgriff 8 ist ausgebildet, bei dem der Bereich 13 stufenförmig und vertieft ist, um das nach dem Drehen der Einstellungsmechanik 7 über ihm befindliche Federelement beim Federn stufenweise einzuschränken und/oder formschlüssig zu blockieren.
Fig. 15 zeigt eine Ansicht einer Ausführungsvariante auf einen Stuhl mit Sitzschale im Halbschnitt in der neutralen Position mit einer mehrdimensionalen Federung und Einstellungsmechanik bestehend aus einer mehrdimensionalen Federung 3, einem Einstellungsring 7 mit einem Handgriff 8, Befestigungselementen 6 für die Befestigung der Sitzschale 9 an der mehrdimensionalen Federung 3, Befestigungselemente 6 für die Befestigung der mehrdimensionalen Federung 3 an dem Stuhlgestell 10.
Fig. 16 zeigt eine Schrägansicht auf einen Stuhl mit Sitzschale im Halbschnitt in der nach vorne geneigten Position mit einer mehrdimensionalen Federung und Einstellungsmechanik bestehend aus einer mehrdimensionalen Federung 3, einem Einstellungsring 7 mit einem Handgriff 8, Befestigungselementen 6 für die Befestigung der Sitzschale 9 an der mehrdimensionalen Federung 3, Befestigungselemente 6 für die Befestigung der mehrdimensionalen Federung 3 an dem Stuhlgestell 10. Fig. 17 zeigt eine Schrägansicht auf einen Stuhl mit Sitzschale im Halbschnitt in der nach hinten geneigten Position mit einer mehrdimensionalen Federung und Einstellungsmechanik bestehend aus einer mehrdimensionalen Federung 3, einem Einstellungsring 7 mit einem Handgriff 8, Befestigungselementen 6 für die Befestigung der Sitzschale 9 an der mehrdimensionalen Federung 3, Befestigungselementen 6 für die Befestigung der mehrdimensionalen Federung 3 an dem Stuhlgestell 10.
Fig. 18 zeigt eine Schrägansicht auf einen Stuhl mit Sitzschale im Halbschnitt in der zur Seite geneigten Position mit einer mehrdimensionalen Federung und Einstellungsmechanik bestehend aus einer ehrdimensionalen Federung 3, einem Einstellungsring 7 mit einem Handgriff 8, Befestigungselementen 6 für die Befestigung der Sitzschale 9 an der mehrdimensionalen Federung 3, Befestigungselementen 6 für die Befestigung der mehrdimensionalen Federung 3 an dem Stuhlgestell 10. Fig. 19. zeigt eine Ansicht auf einen Stuhl mit Sitzschale im Halbschnitt mit einer mehrdimensionalen Federung, einer Einstellungsmechanik und einer Drehvorrichtung bestehend aus einer mehrdimensionalen Federung 3, einem Einstellungsring 7 mit einem Handgriff 8, Befestigungselementen 6 für die Befestigung einer Sitzschale 9 an der mehrdimensionalen Federung 3, Befestigungselementen 6 für die Befestigung der mehrdimensionalen Federung 3 an einem Stuhlgestell 10. Eine Drehvorrichtung 18 kann mittels der die Sitzschale 9 gemeinsam mit der mehrdimensionalen Federung 3, einem Einstellungsring 7 mit einem Handgriff 8 gedreht werden.
Fig. 20 zeigt eine Ansicht auf einen Stuhl mit Sitzschale im Halbschnitt mit einer mehrdimensionalen Federung, einer Einstellungsmechanik und einer Stuhlmechanik bestehend aus einer mehrdimensionalen Federung 3, einem Einstellungsring 7 mit einem Handgriff 8, Befestigungselementen 6 für die Befestigung der Sitzschale 9 an der mehrdimensionalen Federung 3, Befestigungselementen 6 für die Befestigung der mehrdimensionalen Federung 3 an der Stuhlmechanik 19. Ein Fußkreuz mit einem Höhenlift 20 kann an der die Stuhlmechanik 19 befestigt werden.
Fig. 21 zeigt eine Schrägansicht von unten auf einen Fahrradsitz (14) mit einer Ausführungsvariante einer mehrdimensionalen Federung ohne Einstellungsmechanik bestehend aus einer mehrdimensionalen Federung 3, Befestigungselementen 6 für die Befestigung an dem Sitzschalenring 16 und Befestigungselementen 6 für die Befestigung der mehrdimensionalen Federung 3 an den Sattelrohrring 17, der an einem Sattelrohr 15 befestigt ist.
Fig. 22. zeigt eine Schrägansicht auf einen Fahrradsitz (14) mit einer Ausführungsvariante einer mehrdimensionalen Federung ohne Einstellungsmechanik bestehend aus einer mehrdimensionalen Federung 3, Befestigungselementen 6 für die Befestigung an dem Sitzschalenring 16 und Befestigungselementen 6 für die Befestigung der mehrdimensionalen Federung 3 an den Sattelrohrring 17, der an dem Sattelrohr 15 befestigt ist. Fig. 23 zeigt eine Ansicht auf eine Ausführungsvariante eines Moduls einer mehrdimensionalen Federung mit Einstellungsmechanik bestehend aus einer mehrdimensionalen Federung 3, einem Einstellungsring 7 mit einem Handgriff 8, Befestigungselementen 6 für die Befestigung der mehrdimensionalen Federung 3 an der oberen Befestigungsplatte 60 und Befestigungselementen 6 für die Befestigung der mehrdimensionalen Federung 3 an der unteren Befestigungsplatte 70 mit integrierter Konusaufnahme 30 für die Aufnahme der konusförmigen Höhenlifte. Ein Stuhlgestell- Handgriff 31 für die Auslösung eines Höhenlifts vorgesehen - der Höhenlift ist in der Abb. nicht dargestellt.
Fig. 24 zeigt eine Ansicht auf einen Stuhl mit Sitzschale im Halbschnitt mit einer mehrdimensionalen Federung, Einstellungsmechanik für den Bewegungsfreiraum und einer Einstellmechanik für die Federspannung bestehend aus einer mehrdimensionalen Federung 3, einem Einstellungsring 7 mit einem Handgriff 8, Befestigungselementen 6 für die Befestigung der oberen Befestigungsplatte 60 an der mehrdimensionalen Federung 3, Befestigungselementen 6 für die Befestigung der mehrdimensionalen Federung 3 an der Grundplatte 22. Es ist eine Einstellmechanik für die Federspannung ausgebildet bestehend aus einem oberen Kugelgelenk 23, unten einer kugelgelenkig gelagerten Mutter 24, einer Zugstange 26 mit einem Gewinde. Ein Winkelgetriebe 25 ist zur Übertragung der Drehbewegung einer kugelgelenkig gelagerten Mutter 24 an einem Einstellgriff 27 ausgebildet.
Fig. 25 und 26 zeigen eine Ansicht auf einen Stuhl, bei dem unter der Sitzschale und im Fuß des Stuhles je eine mehrdimensionale Federung integriert ist bestehend aus einer mehrdimensionalen Federung 3 mit Befestigungselementen 6 für die Befestigung der Sitzplatte 33 und mit Befestigungselementen 6 für die Befestigung der mehrdimensionalen Federung 3 an einer Konusplatte 36. Die zweite mehrdimensionale Federung 3 ist an einem Fußring 32 und an einer Fußplatte 35 befestigt. Die Fußplatte 35 ist an einem Standrohr 34 fixiert.
Fig. 27 und 28 zeigen eine Ansicht auf einen Stuhl mit Sitzschale mit einer mehrdimensionalen Federung bestehend aus der mehrdimensionalen Federung 3, die an einem Sitzring 36 und an einer Konushülse 37 befestigt ist. In der Konushülse 37 ist ein Hebel 39 intergiert, mit dem ein Höhenlift 20 bedient wird. Fig. 29 zeigt eine Ansicht auf einen„Wackelteller" mit Fußteller im Habschnitt bestehend aus einer mehrdimensionalen Federung 3 die in einem Standring 45 und in einem Fußteller 39 befestigt ist.
Fig. 30 zeigt eine Ansicht auf einen Halbschnitt auf eine mehrdimensionale Federung 3, die mit einem Drehmodul kombiniert ist bestehend aus einer mehrdimensionalen Federung 3, einem Standzylinder 45 und einer Drehhülse 41. Fig. 31 zeigt eine Ansicht einer Ausführungsvariante der mehrdimensionalen Federung bestehend aus vier drahtförmigen Federelementen 1 mit einem doppelten spiralförmigen Längenausgleich 2, die zu einer mehrdimensionalen Federung 3 zusammengefügt und/oder gefertigt sind. Bei großen Längen- und Winkelveränderungen lässt sich die Spiralfeder mit einem zusätzlichen Bogen 4 kombinieren.
Fig. 32 zeigt eine Ansicht einer Ausführungsvariante der Funktionsweise der mehrdimensionalen Federung mit einer Federüberlastsicherung im unbelasteten Zustand bestehend aus einer mehrdimensionale Federung 3, einer oberen Platte/Ebene 60 im Halbschnitt und einer unteren Platte/Ebene 70 im Halbschnitt sowie Befestigungselementen 6, einem Distanzring 42 und einer Zugseilsicherung 43.
Fig. 33 zeigt eine Ansicht einer Ausführungsvariante der Funktionsweise der mehrdimensionalen Federung mit einer Federüberlastsicherung im belasteten Zustand bestehend aus einer mehrdimensionalen Federung 3, einer oberen Platte/Ebene 60 im Halbschnitt und einer unteren Platte/Ebene 70 im Halbschnitt sowie Befestigungselementen 6, einem Distanzring 42 und einer Zugseilsicherung 43.
Fig. 34 zeigt eine Ansicht einer Ausführungsvariante der Funktionsweise der mehrdimensionalen Federung mit einer Federüberlastsicherung im einseitig belasteten Zustand bestehend aus einer mehrdimensionalen Federung 3, einer oberen Platte/Ebene 60 im Halbschnitt und einer unteren Platte/Ebene 70 im Halbschnitt sowie Befestigungselemente 6, einem Distanzring 42 und einer Zugseilsicherung 43. Fig. 35 zeigt eine Ansicht einer Ausführungsvariante der mehrdimensionalen Federung in einer doppelten Federung umfassend eine mehrdimensionale Federung 3 und Befestigungselemente 6. Fig. 36 zeigt eine Ansicht einer Ausführungsvariante der mehrdimensionalen Federung in einer doppelten Federung bestehend aus zwei gekoppelten mehrdimensionalen Federungen 3 und Befestigungselementen 6.
Fig. 37 zeigt eine Ansicht auf einen Halbschnitt auf eine mehrdimensionale Federung, die mit einer vertikalen Federung kombiniert ist. Zwischen einer oberen Befestigungsplatte 60 und einer unteren Befestigungsplatte 70 sind zwei Federelemente 1 mit jeweils einem mehrdimensionalen Längen- und Winkelausgleich 2 angeordnet und über Befestigungsmittel 6 befestigt. Zusätzlich zu den mehrdimensionalen Federelementen 1 ist ein zusätzliches Federelement 45 auf einem Mittelzapfen 47 angeordnet, welches die mehrdimensionale Federung entlang der Mittelachse zusätzlich unterstützt und als Bewegungsbegrenzer wirkt. Vorteilhaft umfasst der Mittelzapfen 47 ein elastisches Material, um zusammen mit dem zusätzlichen Federelement 45 die Begrenzung weich und ohne Anschlaggeräusch aufnehmen zu können und um im Mittelzapfen 47 die Bewegungsenergie der oberen Befestigungsplatte 60 wenigstens teilweise in thermische Verformungsenergie umzuwandeln und damit die Bewegung zu dämpfen.
Fig. 38 zeigt eine Ansicht auf einen Halbschnitt auf eine mehrdimensionale Federung, wobei die vertikale Federung mit Bewegungsbegrenzern kombiniert ist. Zwischen einer oberen Befestigungsplatte 60 und einer unteren Befestigungsplatte 70 sind zwei Federelemente 1 mit jeweils einem mehrdimensionalen Längen- und Winkelausgleich 2 angeordnet und über Befestigungsmittel 6 befestigt. Zusätzlich zu den mehrdimensionalen Federelementen 1 ist ein zusätzliches Federelement 45 auf einem Mittelzapfen 47 angeordnet, welches die mehrdimensionale Federung entlang der Mittelachse zusätzlich unterstützt. Ferner sind am Rand der unteren Befestigungsplatte 70 Bewegungsbegrenzer 48 angebracht, welche den Bereich der Bewegung, insbesondere der Kippbewegung der oberen Befestigungsplatte 60 begrenzen. Vorteilhaft umfasst ein Bewegungsbegrenzer 48 elastisches Material, um die Begrenzung weich und ohne Anschlaggeräusch aufnehmen zu können und um die Bewegungsenergie der oberen Befestigungsplatte 60 wenigstens teilweise in thermische Verformungsenergie umzuwandeln und damit die Bewegung zu dämpfen. Fig. 39 zeigt eine Ansicht auf einen Halbschnitt auf eine mehrdimensionale Federung mit Bewegungsbegrenzern. Zwischen einer oberen Befestigungsplatte 60 und einer unteren Befestigungsplatte 70 sind zwei Federelemente 1 mit jeweils einem mehrdimensionalen Längen- und Winkelausgleich 2 angeordnet und über Befestigungsmittel 6 befestigt. Ferner sind am Rand der unteren Befestigungsplatte 70 Bewegungsbegrenzer 48 angebracht, welche den Bereich der Bewegung, insbesondere der Kippbewegung der oberen Befestigungsplatte 60 begrenzen. Vorteilhaft umfasst ein Bewegungsbegrenzer 48 elastisches Material, um die Begrenzung weich und ohne Anschlaggeräusch aufnehmen zu können und um die Bewegungsenergie der oberen Befestigungsplatte 60 wenigstens teilweise in thermische Verformungsenergie umzuwandeln und damit die Bewegung zu dämpfen.
Der Fachmann erkennt, dass neben den in den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen auch andere Formen von Federn und Kombinationen verschiedener Ausführungsbeispiele von Federelementen mit den genannten Merkmalen der mehrdimensionalen Federung möglich sind.
Liste der verwendeten Bezugszeichen
1 Federelement
2 mehrdimensionaler Längen- und Winkelausgleich
3 mehrdimensionale Federung
4 zusätzlicher Bogen
6 Befestigungselemente
7 Einstellungsmechanik
8 Handgriff
9 Sitzschale
10 Stuhlgestell
11 ovales und oder ringförmiges gummiartiges Federelement
12 Bereich über dem Handgriff
14 Fahrradsitz
15 Sattelrohr
16 Sitzschalenring
17 Sattelrohrring 18 Drehvorrichtung
19 Stuhlmechanik
20 Höhenlift
22 Grundplatte
23 Kugelgelenk
24 kugelgelenkig gelagerten Mutter
25 Winkelgetriebe
26 Zugstange
27 Einstellgriff
30 Konusaufnahme
31 Stuhlgestell-Handgriff
32 Fußring
33 Sitzplatte
34 Standrohr
35 Fußplatte
36 Konusplatte
37 Konushülse
39 Fußteller
60 obere Befestigungsplatte
41 Drehhülse
42 Distanzring
43 Zugseilsicherung
45 zusätzliches Federelement
47 Mittelzapfen
48 Bewegungsbegrenzer
70 untere Befestigungsplatte

Claims

Patentansprüche
Mehrdimensionale Stuhlfederung (3), welche mindestens ein elastisches Element aufweist, um eine federweiche, mehrdimensionale Beweglichkeit zu gewährleisten, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer unteren Platte (70) über wenigstens einen Punkt (Fl, Fl) und einer oberen Platte (60) über einen Punkt (P) wenigstens ein Federelement (1) derart angeordnet ist, dass das Federelement (1) einer ersten Bewegungskomponente und wenigstens einer zweiten Bewegungskomponente eine definierte Federkraft entgegensetzt, wodurch eine mehrdimensionale Federung zwischen zwei Platten, die miteinander verbunden sind, bewirkt wird.
Mehrdimensionale Federung (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Federelement (1) durch seine Formgebung und Bauart mit mindestens einem mehrdimensionalen Längen- und Winkelausgleichselement (2) ausgestattet ist.
Mehrdimensionale Federung (3) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrdimensionale gefederte Bewegung mit einer Vorrichtung stufig oder stufenlos eingeschränkt und/oder blockiert werden kann.
Mehrdimensionale Federung (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Charakteristik und Schwingleistung der Federung durch die Formgebung und Bauart und seinem mehrdimensionalen Längen- und Winkelausgleich (2) genau bestimmbar ist.
Mehrdimensionale Federung (3) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement drahtförmigen Federstahl umfasst.
Mehrdimensionale Federung (3) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei und/oder mehrere Federelemente (1) einstückig ausbildbar sind.
Mehrdimensionale Federung (3) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei und/oder mehrere Federelemente (1) unterschiedliche Formen und/oder Querschnitte haben.
8. Mehrdimensionale Federung (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrdimensionale Federung zwischen einer Sitzplatte (33) und einem Stuhlgestell (10) befestigbar ist.
9. Mehrdimensionale Federung (3) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrdimensionale Federung (3) additiv ein elastisches Element umfasst.
10. Mehrdimensionale Federung (3) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrdimensionale Federung (3) eine Drehvorrichtung (18) umfasst.
11. Mehrdimensionale Federung (3) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrdimensionale Federung (3) eine handelsübliche Stuhlmechanik (19) umfasst.
12. Mehrdimensionale Federung (3) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrdimensionale Federung (3) mit diversen Sitzen kombinierbar ist.
13. Mehrdimensionale Federung (3) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (1) zu einem Modul, das eine obere Befestigungsplatte (60) und untere Befestigungsplatte (70) beinhaltet, zusammengefasst ausbildbar sind.
14. Mehrdimensionale Federung (3) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrdimensionale Federung (3) ein Modul umfasst, das eine obere Befestigungsplatte (60) und untere Befestigungsplatte (70) sowie eine Konusaufnahme (30), einen Auslösehebel für die Höhenverstellung und einen Bewegungsbegrenzer (48) mit einem Stuhlgestell-Handgriff (31) beinhaltet.
15. Mehrdimensionale Federung (3) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrdimensionale Federung (3) eine Einstellmechanik (7) zur Einstellung der Federspannung umfasst.
16. Mehrdimensionale Federung (3) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrdimensionale Federung (3) im Sitzbereich und/oder Fußbereich einer Sitzgelegenheit befestigbar ist.
17. Mehrdimensionale Federung (3) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (1) einen mit Glasfaser oder mit Kohlefaser verstärkten Kunststoff umfasst.
18. Mehrdimensionale Federung (3) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Federelement (1) optional ein Mittel zur Dämpfung von Schwingneigung umfasst.
19. Mehrdimensionale Federung (3) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Mittel zur Dämpfung einzeln hintereinander oder parallel zueinander anordenbar sind.
20. Mehrdimensionale Federung (3) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere gleiche oder unterschiedliche Federelemente (1) und/oder Mittel zur Dämpfung ausgebildet sind.
21. Mehrdimensionale Federung (3) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (1) einen zusätzlichen Bogen (4) umfasst.
22. Mehrdimensionale Federung (3) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Federelements (1) einen Bereich einer Materialstärke von 0,5 mm bis 10,0 mm, insbesondere einen Bereich von 1 mm bis 8 mm, vorzugsweise einen Bereich von 4 mm bis 7 mm umfasst.
23. Mehrdimensionale Federung (3) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (1) ein Elastizitätsmodul im Bereich zwischen 0,5 x 10A10 N/m2 und 25 x 10A10 N/m2, insbesondere im Bereich zwischen 2,5 x 10Λ10 N/m2 und 7 x 10Λ10 N/m2 oder zwischen 11 x 10Λ10 N/m2 und 21 x 10Λ10 N/m2 umfasst.
24. Mehrdimensionale Federung (3) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (1) zähe federnde Materialien, vorzugsweise Federstahl, Federbronze oder Verbundwerkstoff wie kohlefaser- oder glasfaserverstärkter Kunststoff umfasst. Herstellungsverfahren für eine mehrdimensionale Federung (3) umfassend die folgenden Schritte:
Vorgabe definierter Bewegungs- oder Kippcharakteristiken in wenigstens zwei Freiheitsgraden,
Auswahl geeigneter Federmaterialien
o empirisch aufgrund von Erfahrungswerten beispielsweise aus einer Tabelle o und/oder durch computergestützte (CAD) Entwicklungsmethoden wie beispielsweise die Finite Elemente Methode (FEM)
Bestimmung von Form-und Querschnittsverlauf einzelner Federelemente (3) o empirisch aufgrund von Erfahrungswerten beispielsweise aus einer Tabelle o und/oder durch computergestützte (CAD) Entwicklungsmethoden wie beispielsweise die Finite Elemente Methode (FEM)
Fertigung wenigstens einer Bewegungsvorrichtung unter Verwendung der nach diesem Verfahren bestimmten Parametern bestimmten Bewegungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 24.
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