DE69109129T2

DE69109129T2 - Ergonomischer stuhl.

Info

Publication number: DE69109129T2
Application number: DE69109129T
Authority: DE
Inventors: Benjamin Cowan; Marek Kmicikiewicz; Christopher Scrase; Bernard Shalinsky
Original assignee: CKE TECHNOLOGIES Inc
Current assignee: CKE TECHNOLOGIES Inc
Priority date: 1990-07-16
Filing date: 1991-07-11
Publication date: 1995-08-31
Anticipated expiration: 2011-07-12
Also published as: DE69109129D1; US5048893A; AU8093291A; ATE121279T1; EP0554253A1; WO1992001410A1; EP0554253B1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft einen Stuhl für einen Arbeitsplatz und insbesondere einen Stuhl mit einem Sitz, der sich als Reaktion auf verschiedene Positionen einer Person verstellen kann, die an einem Tisch oder einem ähnlichen Platz arbeitet, an welchem sich die Person normalerweise in der Arbeitshaltung nach vorne beugen und in der Ruheposition zurücklehnen muß.

TECHNISCHER HINTERGRUND

Es sind zahlreiche Versuche zur Verbesserung des Konzeptes der Sitzanordnung von Personen unternommen worden, die an einem Schreibtisch oder Computer-Terminal arbeiten. Beschreibungen derartiger ergonomischer Stühle finden sich beispielsweise in US-A-4 650 249 von Serber, erteilt am 17. März 1987, und US-A- 4 738 487 von Shalinsky et al., erteilt am 19. April 1988.
Das Patent von Serber zeigt ein kompliziertes Körper-Stützsystem, das u.a. ein bogenförmiges, konkaves Laufbahn-System aufweist, mittels dessen die Sitzwanne in einem konkaven Bogen gleiten kann. Das Laufbahn-System ist schwenkbar an einer Basis montiert, die, falls der Schwenkstift nicht verriegelt wird, die Sitzwanne in einem sehr instabilen Zustand beläßt.
Das Patent von Shalinsky et al. sieht eine schwenkbare Sitzwanne vor, die an einem Schaft montiert ist, der an seiner Basis verschwenkt werden kann und dabei einen konvexen Bogen für die vorwärtsgerichtete Kippbewegung der auf dem Sitz sitzenden Person schafft. Dieser Stuhl ist zufriedenstellend, jedoch ist der Radius des Bogens auf die Länge des Schaftes von der Basis zu dem Sitz beschränkt. Der Bogen der Bewegung oder des Kippens ist eine Funktion der Körpergröße der Person.
Bei dem Patent von Serber ist ersichtlich, daß sich bei einem Vorwärtsgleiten der Sitzwanne der Schwerpunkt der Person nach vorne über den Schwenk-Mittelpunkt hinausbewegt, so daß der Sitz dazu tendiert, nach vorne zu schwenken und die auf ihm befindliche Last abzukippen. Falls der Schwenkstift nicht verriegelt wird, muß die Person dieser Tendenz entgegenwirken.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Arbeitsstuhl des oben beschriebenen Typs zu schaffen, der frei von den vorstehend erläuterten Nachteilen ist.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, den Benutzer in die Lage zu versetzen, in der Sitzposition die natürlichen lordotischen Krümmungen und das damit zusammenhängende biomechanische Verhältnis zwischen Wirbelsäule, Becken und den unteren Gliedmaßen passiv in ausbalanciertem dynamischem Gleichgewicht zu halten.
Aufgrund der Anforderungen, die sich aus einer sitzenden Arbeitsposition ergeben, muß der Benutzer seine Körperhaltung in einem Bereich anpassen, der sich von der geringfügig zurückgelehnten Ruheposition bis hin zu der vorwärts geneigten (d.h. Rumpf-) Arbeits-Körperhaltung erstreckt. Eine passive automatische Anpassung oder Einstellung des Sitz-Stützsystems ist erforderlich, um die natürliche Balance und das Gleichgewicht der den Körper stützenden Skelettstruktur beizubehalten. Eine nicht erfolgte Beibehaltung des Gleichgewichts und der strukturellen Balance des Körpers führt zur Entstehung nachteiliger statischer Haltungsbelastungen und -kräfte, die die Ermüdung und die biomechanischen Funktionsstörungen verursachen, welche in der heutigen sitzenden Gesellschaft so weitverbreitet sind.
US-A-4 650 249, die dem Oberbegriff von Anspruch 1 entspricht, beschreibt ein ergonomisches Stützsystem für eine Person in sitzender Position, das einen Stuhl mit einer Basis, einem feststehenden vertikalen Schaft und einer bogenförmigen Laufbahn aufweist. Dieses System leidet jedoch unter dem Nachteil, daß die Sitzwanneneinstellung bei Benutzung in einer starren Position verriegelt ist und sich somit den Positionsänderungen des Benutzers nicht voll anpassen kann.
Die Erfindung soll dieses Problem beseitigen und schafft zu diesem Zweck einen Stuhl mit einer Basis, mindestens einem vertikal von der Basis abstehenden feststehenden Schaft, einer bogenförmigen Laufbahn, die am oberen Ende des Schaftes montiert ist und sich in vorderer und rückwärtiger Richtung erstreckt, einem Wagen, der derart an der Laufbahn montiert ist, daß er auf dieser eine Gleitbewegung in der Biegung der bogenförmigen Laufbahn ausführen kann, und einer an dem Wagen montierten Sitzwanne, wobei der Stuhl gekennzeichnet ist durch Einrichtungen zum Ermöglichen von Veränderung des Winkels der Sitzwanne zumindest nach vorne und nach hinten, um die Position und Stellung als Reaktion auf Schwerpunktverschiebung und Schenkel-Neigung des Benutzers zu verändern, und dadurch gekennzeichnet ist, daß der Winkel der Sitzwanne relativ zu dem Wagen mindestens in relativ zu dem Wagen vorderer und rückwärtiger Richtung verändert werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung definiert die Laufbahn einen konvexen Bogen, und an dem Wagen ist ein ortsfester Schwenkstift in einer Achse montiert, die parallel zu der Drehachse des Bogens verläuft, an dem die Sitzwanne schwenkbar montiert ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung definiert die Laufbahn einen ersten konkaven Bogen, und der Wagen definiert eine zweite konkave Laufbahn mit einem Bogen, dessen Radius kleiner als derjenige des ersten Bogens ist und dessen Mittelpunkt an dem "H"-Punkt des Körper-Mechanismus angeordnet ist, wodurch zusätzliche "Kopplung" zwischen dem H-Punkt und dem Sitzwannen-Schwenkpunkt beseitigt wird. Die Sitzwanne ist in der Lage, der an dem Wagen ausgebildeten zweiten Laufbahn zu folgen.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Sitzwanne ihre Stellung als Ergebnis eines unterschiedlichen Hüft-Winkels ändern kann, z.B. wenn der Wagen sich verschiebt, während der Benutzer in einer Arbeitshaltung ein vorwärtsgelehnte Position einnimmt.
Vorteilhafterweise befindet sich bei der ersten Ausführungsform der Schwenkpunkt über der konvexen Laufbahn statt - wie bei dem Patent von Serber - unter dieser. Somit bleibt die Laufbahn feststehend, die Sitzwanne wird jedoch relativ zu dem Wagen verschwenkt. Wenn der sich in eine Arbeitsstellung vorbewegende Benutzer den Wagen vorwärts zieht, kann die Sitzwanne sich somit dem sich verändernden Hüft-Winkel anpassen.
Wenn bei der zweiten Ausführungsform der Wagen entsprechend einer Verschiebung der Schwerpunktes bewegt wird, gleitet die Sitzwanne in ihrem kleinen Bogen, um sich an die sich verändernde Hüft-Neigung anzupassen, während der erste Bogen seine neue Position sucht, bis eine neue Balance erreicht ist. Die Hüfte, der Rumpf des Körpers und die Sitzwanne weisen den gleichen Dreh-Mittelpunkt auf, der der H-Punkt ist.
Weitere spezielle Ausführungsformen der Erfindung sind in den Ansprüchen 3 - 9 aufgeführt.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN

Nach der generellen Beschreibung der Natur der Erfindung werden im folgenden die Figuren erläutert, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen.
Fig. 1 zeigt eine teilweise in unterbrochenen Linien gehaltene perspektivische Ansicht eines Stuhls entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 zeigt einen vergrößerten ausschnittsweisen Querschnitt durch eine vertikale Längsebene des Stuhls gemäß Fig. 1;
Fig. 3 zeigt einen vergrößerten ausschnittsweisen Querschnitt in der gleichen Ebene wie Fig. 2, wobei die Elemente in einer unterschiedlichen Betriebsposition gezeigt sind;
Fig. 4 zeigt einen vergrößerten ausschnittsweisen vertikalen Querschnitt entlang der Linie 4-4 von Fig. 2;
Fig. 5 zeigt einen in einer vertikalen Querebene angesetzten vergrößerten ausschnittsweisen vertikalen Querschnitt eines Stuhls gemäß einer unterschiedlichen Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 6 zeigt einen vergrößerten ausschnittsweisen vertikalen Querschnitt entlang der Linie 6-6 von Fig. 5;
Fig. 7 zeigt einen vergrößerten ausschnittsweisen vertikalen Querschnitt in der gleichen Ebene wie in Fig. 6, jedoch in einer anderen Position; und
Fig. 8 zeigt eine teilweise schematische seitliche Teilansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 5 mit einem gestrichelt angedeuteten Benutzer, der auf dem Stuhl sitzt.

ARTEN DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Der Stuhl 10 gemäß den in Fign. 1 bis 4 gezeigten Ausführungsformen weist eine Basis 12 und einen Schaft 14 auf, der vertikal von der Basis 12 absteht und an dem eine an einem Wagen 16 angeordnete Sitzwanne 18 montiert ist. An dem Wagen 16 ist eine Rückenlehne 20 montiert.
Wie insbesondere in Fign. 2 bis 4 ersichtlich ist, ist am oberen Ende des Schaftes 14 ein Sitz-Montageteil 22 befestigt, an dem eine Laufbahn-Plattform 24 montiert ist. Der Wagen 16 weist Seitenwände 26 und 28 und eine Oberwand 34 auf. Die Laufbahn-Plattform 24 ist mit einer konvexen bogenförmigen Platte 32 versehen, die an einem Körper 33 montiert ist. An den Wänden 26 und 28 sind frei drehbare Rollen 30 angeordnet, die in der Lage sind, gemäß Fig. 4 an die Bodenfläche der Platte 32 in der Nähe von deren Kanten anzugreifen. Rollen 36 laufen auf der auf der Platte 32 ausgebildeten Spur und stützen die Oberwand 34 des Wagens 16. Ein Rollenkäfig 38 ist vorgesehen, um die frei laufenden Rollen 36 in korrekt beabstandeter Anordnung zu halten. Es können vier Rollen 36 und mindestens ein Paar Rollen 30 vorgesehen sein. Die Rollen 30 dienen dazu, ein zu leichtes Abnehmen des Wagens von der Laufbahn-Plattform 24 zu verhindern.
Die mit der Platte 32 versehene Laufbahn-Plattform 24 hat einen Krümmungsradius, der größer ist als die Höhe des Schaftes, wodurch die Laufbahn-Plattform 24 einen sanfter gekrümmten Bogen aufweist. Die Plattform 24 ist gemäß Fign. 2 und 3 von dem Plattform-Montageteil 22 aus nach vorne hin freischwebend angeordnet, um eine Vorwärtsbewegung des Wagens zu erlauben.
An der Oberwand 34 des Wagens 16 ist ein ortsfestes Schwenkgelenk montiert, das eine Schwenkstift-Halterung 40 aufweist, an der ein Schwenkstift 42 gehalten ist. Die Sitzwanne 18 weist ferner einen Bügel 46 auf, der an dem Schwenkstift 42 montiert ist. Der Schwenkstift 42 erlaubt eine Schwenkung der Sitzwanne relativ zu dem Wagen 16 um eine querverlaufende Achse, d.h. nach vorne und hinten. Eine Torsionsfeder 44 wirkt der Schwenkbewegung der Sitzwanne 18 entgegen. Vor dem Schwenkstift 42 kann eine Stange 47 vorgesehen sein, um die im Gegenuhrzeigersinn erfolgende Schwenkbewegung der Sitzwanne 18 zu begrenzen.
Eine Rückenlehne 20 ist durch einen Bügel 48 an dem Wagen 16 montiert.
Bei Betrieb ist der ergonomische Zweck der hier beschriebenen Struktur demjenigen der in US-Patent 4 738 487 beschriebenen Struktur ähnlich. Die Verwendung einer konvexen bogenförmigen Laufbahn, die eine Vor- und Rückbewegung der Sitzwanne zuläßt, ermöglicht jedoch eine größere Flexibilität bei der Wahl des korrekten Bogens. Während bei dem erwähnten US-Patent der Bogen auf die Länge des Schaftes von der Basis zu der Höhe der Sitzwanne beschränkt war und somit in Abhängigkeit von der Körpergröße des Benutzers variierte, erlaubt der hier beschriebene Stuhl einen größeren Radius und somit einen sanfteren Bogen auf sämtlichen Ebenen, und das Ausmaß der Bogen- "Kipp"-Bewegung ist für sämtliche Höhen gleich. Der Schaft 14 kann in bekannter Weise ausgefahren werden, um eine Anpassung an unterschiedliche Benutzer-Körpergrößen zu ermöglichen. Diese Aktion wird durch den Hebel 23 betätigt.
Bei der in Fign. 1 bis 4 gezeigten Ausführungsform ist die Laufbahn-Plattform 24 frei schwebend vor der Achse des Schaftes 14 derart befestigt, daß sich die Schwenkachse des Stiftes 42 relativ zu der Schaft-Achse um 3 bis 4 Inch in dem Bogen nach vorne bewegen kann. Vorzugsweise beträgt der Radius des Bogens 27 Inch oder mehr.
Die Sitzwanne 18 wird um eine Achse 42 verschwenkt, um sich an die verschiedenen Hüft-Neigungen des Benutzers anzupassen, die sich in Abhängigkeit davon ergeben, ob sich die Person vorwärts in eine Arbeits-Haltung bewegt oder sich gemäß Fig. 2 mittels eines über dem Schaft 14 angeordneten Schwenkstiftes nach hinten zurücklehnt. Die Vorwärts-Kippbewegung der Sitzwanne kann 150 betragen, während eine Rückwärts-Kippbewegung von nur 50 vorgesehen sein kann.
Fign. 5 bis 8 zeigen eine unterschiedliche Ausführungsform der Erfindung, bei der das Plattform-Montageteil 52 an einem Schaft 50 montiert ist. Die Laufbahn-Plattform 54 ist an dem Plattform-Montageteil 52 montiert, und ein Wagen 56 gleitet in einem an der Plattform 54 ausgebildeten konkaven Bogen, wie noch erläutert wird. Ferner kann eine Sitzwanne 58 relativ zu dem Wagen 56 eine konkave bogenförmige Gleitbewegung ausführen, wie noch zu erläutern ist.
Gemäß Fign. 5 bis 7 weist die Plattform 54 eine Laufbahn-Spur 60 auf, auf der Rollen 62 frei abrollen können. An jedem Rand der Plattform 54 sind Laufbahn-Seitenwände 66 vorgesehen, die mit Flanschen 68 versehen sind, die an jeder Seite des Wagens 56 in Nuten 64 eingreifen. Die Laufbahn-Spur 60 weist einen konkaven Bogen mit einer bestimmten Ausgestaltung auf. Tests haben erwiesen, daß der Radius dieses konkaven Bogens ungefähr 24 Inch betragen kann, wenn der Stuhl auf Laufrollen gestützt und auf Teppichboden benutzt werden soll. Der Radius des konkaven Bogens der Spur 60 ist eine Funktion des Laufwiderstandes zwischen der Oberfläche des Fußbodens und den Laufrollen. Falls der Laufwiderstand hoch ist, muß der Radius des Bogens klein sein. Falls die Laufrollen jedoch auf einem Fußboden mit niedrigem Widerstand laufen, muß der Radius des Bogens groß sein. In der Laufbahn-Spur 60 ist ein Rollen-Käfig 70 vorgesehen, um die Abstandslage der frei laufenden Rollen 62 beizubehalten.
Der Wagen 56 sitzt auf den Rollen 62 und ist seinerseits mit einer Laufbahn-Spur 72 versehen, auf der sich frei drehende Rollen 74 bewegen können. Die Rollen 74 stützen die Sitzwanne 58, d.h. die Sitzwannen-Plattform 84, die an der Sitzwanne 58 befestigt ist. Die Laufbahn-Seitenwände 76 greifen mittels Flanschen 78 mit Schultern 80 der Sitzwannen-Plattform 84 zusammen.
Der Radius des konkaven Bogens der Laufbahn 72 beträgt ungefähr 7 Inch, was mit dem als H-Punkt bezeichneten Mittelpunkt übereinstimmt, der ein natürlicher Schwenkpunkt der Torso- und Hüft-Linien ist, wie Fig. 8 zeigt. Der H-Punkt ist in der SAE- Norm J826 definiert. Der Radius des Bogens der Laufbahn-Spur 60 weist gemäß Fig. 8 einen Mittelpunkt P auf, der sich über dem Schwerpunkt G des Benutzers befindet. Die in Fig. 8 gezeigte Torso-Linie schneidet die Hüft-Linie an dem H-Punkt.
Wenn sich der Benutzer nach vorne in eine Arbeitsposition beugt, bewegt sich der Wagen 56 auf der Laufbahn-Plattform 54 in einem konkaven Bogen in ein natürliches Gleichgewicht, was als Ergebnis der Verschiebung des Schwerpunktes G und in Abhängigkeit davon geschieht, ob der Benutzer in seinem oberen Körperbereich teilweise abgestützt ist, d.h. ob er oder sie sich mit den Ellbogen auf der Arbeitsfläche abstützt. Die Sitzwanne 58 bewegt sich auf ihrer Laufbahn-Spur 72 in einem Bogen, dessen Mittelpunkt am H-Punkt liegt, wodurch sich die Sitzwanne 58 der Hüft-Neigung anpaßt. In ähnlicher Weise passen sich bei einer Zurückbewegung des Benutzers in die Ruheposition sowohl die Sitzwannen-Plattform 58 und der Wagen 56 an, was aufgrund der Verschiebung des G-Punktes bzw. der Hüft-Neigung geschieht.

Claims

1. Stuhl mit einer Basis (12), mindestens einem vertikal von der Basis (12) abstehenden feststehenden Schaft (14), einer bogenförmigen Laufbahn, die am oberen Ende des Schaftes (14) montiert ist und sich in vorderer und rückwärtiger Richtung erstreckt, einem Wagen (16), der derart an der Laufbahn montiert ist, daß er auf dieser eine Gleitbewegung in der Biegung der bogenförmigen Laufbahn ausführen kann, und einer an dem Wagen (16) montierten Sitzwanne (18), gekennzeichnet durch Einrichtungen (40,42), die eine Winkel-Veränderung der Sitzwanne (18) zumindest nach vorne und nach hinten ermöglichen, um die Position und Stellung als Reaktion auf Schwerpunktverschiebung und Schenkelneigung des Benutzers zu verändern, und ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Sitzwannenwinkel relativ zu dem Wagen mindestens in relativ zu dem Wagen vorderer und rückwärtiger Richtung verändert werden kann.

2. Stuhl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bogenförmige Laufbahn relativ zu dem Wagen einen konvexen Bogen definiert, und an dem Wagen ein ortsfester Schwenkstift (40,42) in einer Achse montiert ist, die parallel zu der Achse des Bogens verläuft, an dem die Sitzwanne schwenkbar montiert ist.

3. Stuhl nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbahn Teil einer Laufbahn-Plattform (24) ist, die an dem Schaft in fester Beziehung zu diesem montiert ist, und daß mindestens zwei Lager-Spuren in vorderer und rückwärtiger Richtung vorgesehen sind, wobei der Wagen aufweist: Lager (36), die in den an der Laufbahn-Plattform ausgebildeten Spuren abrollen können, mit der Laufbahn-Plattform und dem Wagen verbundene Spurhalteeinrichtungen (38) um den Wagen an der Laufbahn-Plattform zu halten, und mit der Sitzwanne verbundene elastische Einrichtungen (44), die der Schwenkbewegung der Sitzwanne entgegenwirken.

4. Stuhl nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbahn-Plattform (24) vor der Achse des Schaftes derart auskragt, daß der Bewegungsbogen der Schwenkachse der an dem Wagen angeordneten Sitzwanne hinter der Achse des Schaftes 5º und vor der Achse des Schaftes 150 beträgt.

5. Stuhl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbahn (60) einen ersten konkaven Bogen definiert, und der Wagen (56), der in der den ersten konkaven Bogen definierenden Laufbahn gleitet, seinerseits eine zweite konkave Laufbahn (72) mit einem Bogen definiert, dessen Radius kleiner als derjenige des ersten Bogens ist, und daß die Sitzwanne eine Laufbahnfolgereinrichtung (79) zum Nachfolgen in der an dem Wagen ausgebildeten zweiten Laufbahn (72) aufweist.

6. Stuhl nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

die Laufbahn eine Laufbahn-Plattform (54) aufweist, die fest am oberen Ende des Schaftes montiert ist, und daß in dem konkaven Bogen zwei Laufbahn-Spuren (60) in vorderer und rückwärtiger Richtung des Stuhls angeordnet sind,

daß ein mit Lagern versehener Wagen (56) auf der Laufbahn fährt, wobei sich die Lager in den Laufbahn-Spuren befinden, und Spurhalteeinrichtungen an der Laufbahn-Plattform montiert und mit dem Wagen verbunden sind, um den Wagen derart an der Laufbahn-Plattform zu halten, daß er frei nach vorne und nach und nach hinten gleiten kann, wobei die Sitzwanne (58) eine Sitz-Plattform und der Wagen in dem auf ihm angeordneten konkaven Bogen zwei Laufbahn- Spuren (72) aufweist, und

daß die Sitz-Plattform Lager (74), die in den Laufbahn- Spuren laufen können, und Spurhalteeinrichtungen (76) aufweist, die an dem Wagen montiert und mit der Sitz-Plattform verbunden sind, um die Sitz-Plattform und die Sitzwanne derart an dem Wagen zu halten, daß sie sich frei konkavförmig vorwärts und rückwärts bewegen können.

7. Stuhl nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius des konkaven Bogens der ersten bogenförmigen Laufbahn-Spur (60) als Funktion des Reibungskoeffizienten zwischen dem Stuhl und der den Stuhl tragenden Fläche gewählt ist, wobei der Radius eine Funktion des Rollwiderstandes ist, und wobei der Radius des Bogens der zweiten Laufbahn (72) ausgehend von dem H-Punkt gebildet ist.

8. Stuhl nach Anspruch 1, 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückenlehne (20) fest an der Rückseite des Wagens montiert ist.

9. Stuhl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wagen derart angeordnet ist, daß er in der Laufbahn gleitet und die Sitzwanne relativ zu dem Wagen vorwärts und rückwärts derart winklig bewegbar ist, daß sie sich als Reaktion auf eine Verschiebung des Schwerpunktes des Benutzers und auf die Neigung der Schenke 1 passiv und automatisch anpaßt, wodurch eine Torsionskraft im Rücken des Benutzers in verschiedenen Sitzpositionen ausgeschlossen wird.