EP3574805B1 - Sitzvorrichtung mit einer federvorrichtung - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to a seat device with a spring device and to a spring-loaded seat device that includes one or more guide springs.
- Suspension seat devices such as rocking chairs, ideally ensure the axial movement of a seat.
- a seat device is for example from DE202016000382U known. In some cases an additional lateral shift of the seat is desirable.
- Mechanisms that allow axial and possibly lateral movement of a seat have traditionally been complex and require many different parts. Such mechanisms are prone to friction, which can cause noise as the seat moves. Because of their complexity, known mechanisms have been relatively expensive.
- a seat device with a spring device for an improved seat device is based on a seat post that can move axially relative to a base body.
- Two guide springs are provided to secure the perch so that it can move in the base body.
- a lower guide spring has a first inner section which is fixedly connected to the seat post and a second outer section which is fixedly connected to the base body. The first inner section is connected to the second outer section by a spirally wound section.
- An upper guide spring also has a first inner section which is fixedly connected to the seat post and a second outer section which is fixedly connected to the base body.
- the first inner section is connected to the second outer section by means of a spirally wound section.
- the seat device with spring device further comprises a plurality of stabilizing bars which are arranged in the circumferential direction around the seat post and connect the spiral-wound portion of the lower guide spring with the spiral-wound portion of the upper guide spring.
- the stabilizing bars can be arranged parallel to the perch.
- the stabilizing bars can be connected through openings in the spirally wound sections of the lower guide spring and the upper guide spring.
- the seat device with spring device can furthermore have a lower intermediate guide spring with a first inner section which is fixedly connected to the seat post and a second outer section which is fixedly connected to the base body.
- the inner section is preferably connected to the outer section by a spirally wound section which rotates in the opposite direction to the spirally wound section of the lower guide spring.
- an upper intermediate guide spring can be provided with a first inner section, which is firmly connected to the seat post, and a second outer section, which is firmly connected to the base body, the first inner section being connected to the second outer section by a spirally wound section, which rotates in the opposite direction to the helically wound portion of the upper guide spring.
- the perch moves axially to the base so that the guide springs deform from a flat spiral shape to a conical spiral shape with axial movement of the perch to the base.
- the guide springs can be arranged to be normally flat or normally conical.
- a normally flat guide spring can be placed within the tapered seat assembly.
- the guide springs can be made of steel, fiber-reinforced plastic or another similar elastic material.
- the guide springs can have a cross-section at their spirally wound sections with a ratio of width to height of more than 2: 1. Width to height ratios of up to 5: 1 or even 10: 1 can be used.
- the guide springs can be cut or punched from a steel sheet, in particular from a spring sheet.
- gaps in the turns of the spirally wound part of the lower guide spring and / or the upper guide spring there are gaps in the turns of the spirally wound part of the lower guide spring and / or the upper guide spring. These gaps can be filled with an elastomer.
- the seat device with the spring device further includes a load spring which counteracts the axial movement of the seat post relative to the base body.
- the load spring can be a compression spring or a tension spring.
- An improved seat device includes a base with a body, a seat, a seat post fixedly connected to the seat, a lower guide spring and an upper guide spring.
- the lower guide spring has a first inner section that is fixed to the seat post and a second outer section that is fixed to the base body.
- the first inner section of the lower guide spring is connected to its second outer section by a spirally wound section.
- the upper guide spring has a first inner section that is firmly connected to the seat post and a second outer section that is firmly connected to the base body.
- the first inner section of the upper guide spring is connected to its second outer section by a spiral-shaped section.
- the spirally wound sections can have two or more turns.
- An elastomer which fills a gap between the two spiral folds, can be arranged between the two or more turns.
- the seat assembly with spring assembly may use a load spring to counteract the axial movement of the seat post with respect to the base.
- the load spring can be a compression spring, a tension spring or a combined compression and tension spring.
- the use of compression springs is preferred because they provide an inherent stop at full pressure and cannot be overloaded.
- the load spring may be a compression spring disposed between a lower end of the seat post and the base.
- the load spring can also be a compression spring which is arranged around the perch between the seat and the base.
- the seat device with spring device may have a plurality of stabilizing bars which are arranged in the circumferential direction around the seat post and connect the spiral-wound portion of the lower guide spring with the spiral-wound portion of the upper guide spring.
- connection of the stabilizing rods in the openings of the spirally wound sections is advantageously carried out via elastic compensating elements, for example made of natural or synthetic rubber, an elastomer, a plastic bushing or a metallic spring element, which are fastened between a stabilizing rod and a spirally wound section of the lower and / or the upper guide spring is arranged.
- elastic compensating elements for example made of natural or synthetic rubber, an elastomer, a plastic bushing or a metallic spring element, which are fastened between a stabilizing rod and a spirally wound section of the lower and / or the upper guide spring is arranged.
- an optional connection of the lower guide spring and / or the upper guide spring via elastic compensating elements for example made of natural or synthetic rubber, an elastomer, a plastic bushing or a metallic spring element, is provided, which via fastening means between the perch or a hollow cylindrical spacer element and an inner section of the lower and / or the upper guide spring is arranged.
- the seat device according to the invention with spring device advantageously has an inexpensive, stable maximum vertical mobility, without friction arising from roller or ball bearings and a slippstick effect, i.e. jerking during the up and down movement associated with an unpleasant noise.
- the main body of the seat device with the spring device can be formed by a plurality of arms which each extend from a lower end to an upper end.
- the upper guide spring can sit on the upper ends of the arms forming the base body.
- An improved seat device 300 with a spring device and its spring mechanism are based on one or more guide springs 100, 101, 102, examples of which in FIGS. 1 to 6 are shown. Additional intermediate guide springs 103 and 104 are shown, for example, in FIG Fig. 7 shown.
- the guide springs 100, 101, 102, 103, 104 can normally be flat, such as in Fig. 3, Fig. 5 and Fig. 6 shown.
- guide springs 100, 101, 102, 103, 104 can have a normal conical shape, as in FIG Fig. 1 and Fig. 2 shown.
- the guide springs 100, 101, 102, 103, 104 extend from a first inner section 110 to a second outer section 130.
- a spirally wound section 120 connects the first inner section 110 with the second outer section 130.
- the first inner section 110 can be axially opposite the second outer section 130 move and provides an axial force that counteracts an axial deflection.
- the first inner section 110 can also move laterally (radially) with respect to the second outer section 130.
- the first inner section 110 can be arranged concentrically with the second outer section 130.
- the guide spring 100 generates a lateral (radial) force which counteracts a lateral (radial) deflection of the first inner section 110 with respect to the second outer section 130.
- the guide spring 100, 101, 102, 103, 104 can be configured to enable axial movement of the first inner portion 110 with respect to the second outer portion 130.
- the maximum axial displacement of the first inner section from its normal position can be up to 10 cm to 13 cm, or even up to 15 cm. Side movement (maximum side shift) can be limited to 1 cm or less.
- the guide spring 100, 101, 102, 103, 104 has an outer diameter of approximately 200 mm on its second outer section 130.
- the outside diameter is (preferably between 100 mm and 300 mm, more preferably between 150 mm and 250 mm).
- the inner diameter of the first inner section 110 is approximately 40 mm.
- the inner diameter is preferably between 20 mm and 60 mm and more preferably between 30 mm and 50 mm).
- the behavior of the guide spring 100, 101, 102, 103, 104 in terms of transverse and axial deflection can be adjusted using different design parameters.
- the guide spring 100, 101, 102, 103, 104 can consist of different materials.
- the guide spring 100, 101, 102, 103, 104 can normally be flat and of a flat one Sheet steel to be cut.
- An essential feature of the guide spring 100, 101, 102, 103, 104 is the cross-sectional shape of the guide spring 100, 101, 102, 103, 104 on its spiral-wound section 120.
- the cross-sectional shape of the guide spring 100, 101, 102, 103, 104 at its spirally wound section 120 can have a maximum height and a maximum width with a ratio of width to height of more than two.
- the cross-sectional shape of the guide spring 100, 101, 102, 103, 104 can be generally rectangular with a width to height ratio between 2: 1 and 5: 1. A width to height ratio of up to 10: 1 or more is possible.
- a guide spring 100, 101, 102, 103, 104 with a width to height ratio of 10: 1 or more is practically immovable laterally.
- a first exemplary guide spring 100, 101, 102, 103, 104 is formed by a conical compression spring section 140, the inner end of which extends into a cylindrical tension spring section 150.
- the guide spring 100, 101, 102, 103, 104 extends between a second outer section 130 at an upper end of the conical spring section 140 and a first inner section 110 at a lower end of the cylindrical tension spring section 150.
- the first inner section 110 of the guide spring 100, 101, 102, 103, 104 and the second outer section 130 of the guide spring 100, 101, 102, 103, 104 are connected by a spiral-wound section 120.
- the guide spring 100, 101, 102, 103, 104 can be used for lateral guidance and an axial loading force at the same time.
- Exemplary seat devices 300 incorporating guide spring 100 as shown in FIG Fig. 1 are shown as guide spring 101, 102 in Fig. 12 , Figures 13 and 14 shown.
- the Seat device 300 as in Fig. 12 includes a base 310 having a generally cylindrical body 320.
- the base 310 includes a plurality of arms 312 that protrude outwardly from a lower end of the cylindrical body 320.
- Castors or wheeled supports 314 are attached to the distal ends of the arms 312 to support the base 310 and allow rolling movement of the base 310 on a support surface (eg, the floor).
- a seat 350 is attached to a perch 200.
- the perch 200 is held coaxially within the cylindrical base body 320 by a lower guide spring 101 and an upper guide spring 102.
- the lower guide spring 101 and the upper guide spring 102 are from in Fig. 1 shown type.
- the lower guide spring 101 is aligned such that the conical compression spring section 140 is supported on the lower end of the cylindrical base body 320.
- the upper guide spring 102 is arranged oppositely.
- the conical compression spring section 140 of the upper guide spring 102 is attached to an upper end of the cylindrical base body 320.
- the first inner section 110 of the lower guide spring 101 is attached to the seat post 200 in an axially immovable manner in the form of a threaded connection.
- an outer surface of the perch 200 includes a thread 201 into which the cylindrical compression spring portion 150 extends.
- the first inner section 110 of the upper guide spring 102 is fastened axially immovably to the perch 200 in the same way.
- the lower guide spring 101 and the upper guide spring 102 fulfill two different functions: On the one hand, the guide springs act as compression springs against a weight applied to the seat 350 and thus form a sprung seat arrangement. When a weight is placed on the seat 350, the lower guide spring 101 is compressed, resulting in a thrust force that opposes the weight. The upper guide spring 102 is extended, creating a tensile force that counteracts the weight. Second, the guide springs 101, 102 ensure that the perch 200 is laterally guided within the base body 320.
- the lower guide spring 101 and the upper guide spring 102 are elastically deformable both in the axial and in the radial direction.
- a configuration with a coiled round wire spring element, as in Fig. 1 shown, is preferably used in seating devices 300 where lateral movement of the seat 350 is desirable.
- Such an active seating configuration can mimic the benefits of sitting on an exercise ball.
- Lateral movement of the seat 350 causes the inner portion of the upper guide spring 102 to deflect in the same direction as the seat 350.
- the first inner section 110 of the lower guide spring 101 is deflected in the opposite direction.
- the lateral deflection of the inner parts of the guide springs 101, 102 causes a stabilizing force which acts to return the inclined seat post 200 to an upright orientation and thereby press the seat 350 into its normal position.
- a generally conically shaped body 324 allows increased transverse movement of the seat 350 or greater angles of inclination of the seat bar 200.
- the base body 324 can be placed directly on a floor without mobile supports and thus prevents movement of the base, even if the seat 350 is deflected to the side.
- the lower guide spring 101 and the upper guide spring 102 may be of the same type or of different types.
- the lower guide spring 101 can be selected so that it has a larger outer diameter than the upper guide spring 102.
- the height of the seat 350 is adjustable by rotating the seat rod 200 with a thread within the inner compression spring sections of the guide springs. A standard, unthreaded perch can be used to build a non-reclining seat.
- Fig. 14 shows a construction similar to that in Fig. 12 with another base 310. As shown, the cylindrical base body 320 is placed on the arms 312. The seat 350 can be adjusted in height relative to the guide springs 101, 102 by rotating the threaded seat post 200.
- FIG. 13 shows a configuration of a seat device 300 having a height-adjustable seat post 205 supported by a lower guide spring 101 and an upper guide spring 102, as in FIG Fig. 2 shown.
- the height-adjustable perch 205 consists of a hollow cylindrical rod 203 which receives a coaxial inner rod 202.
- the inner rod 202 can move axially within the hollow cylindrical rod 203 when a release lever 220 is pulled.
- the hollow cylindrical rod 203 is held in the cylindrical base body 320 of the seat device 300.
- the inner section of the lower conical guide spring 101 is firmly connected to a lower end of the hollow cylindrical rod 203.
- the outer section of the lower conical guide spring 101 rests on or is attached to a lower end of the cylindrical base body 320.
- the lower inner end of the upper guide spring 102 is secured in an upper region of the hollow cylindrical rod 203 with a holder 230.
- the upper outer part of the upper guide spring 102 is fastened to an upper end of the cylindrical base body 320.
- the inner rod 202 extends upwards through an opening 321 of the cylindrical base body 320.
- the size of the opening 321 in relation to the outer diameter of the inner rod 202 and the outer diameter of the hollow cylindrical rod 203 in relation to the inner diameter of the cylindrical base body 320 determine a maximum transverse deflection of the Seat 350.
- the maximum lateral deflection of the seat 350 can be further controlled by an adjustment mechanism (not shown) for controlling the diameter of the openings 321.
- the conical guide spring 102 as shown in FIG Fig. 2 and in the in Fig. 11
- the seat assembly 300 illustrated has a generally rectangular cross-section with a width and a height.
- the ratio of width to height of the spirally wound section of the lower guide spring 101 and the upper guide spring 102 determines the behavior of the guide spring 101, 102 to transverse and axial forces.
- a guide spring 101, 102 with a larger width / height ratio is easier to deflect axially and is more resistant to transverse deflection than a guide spring with the same cross-sectional area but a smaller width / height ratio.
- the seat post 200 is firmly connected to the seat 350 and moves axially and laterally within a base body 320, 324.
- the base body 320, 324 in these embodiments is firmly connected to a base.
- the base can be equipped with wheels to enable movement with respect to a floor.
- An alternative configuration is in Fig. 20 and Fig. 21 shown.
- a base rod 206 is firmly connected to a base 310.
- the seat 350 in this configuration comprises a hollow conical seat body 351 in which a lower guide spring 101 and an upper guide spring 102 are arranged.
- Fig. 20 an embodiment with the guide spring is shown as in Fig. 1 shown.
- a threaded outer surface of the base rod 206 engages the interior of the lower guide spring 101 and the upper guide spring 102.
- the outer portion of the upper guide spring 102 is attached to an upper end of the seat body 351.
- the outer portion of the lower guide spring 101 is fixed around an opening at the lower end of the seat body 351.
- the seat 350 can be adjusted in height relative to the base rod 206 by rotating the seat 350 and thus the lower and upper guide springs 101, 102.
- the conical shape of the seat body 351 provides a large range of tilting movement of the seat 350.
- the lower guide spring 101 and the upper guide spring 102 absorb axial forces acting on the seat 350 by compressing the lower guide spring 101 and extending the upper guide spring 102.
- the guide springs also serve to guide the seat body 351 laterally and generate a restoring force which, when deflected sideways, presses the seat 350 into a normal position coaxial with the base rod 206.
- the exemplary seat assembly 300 illustrated uses the same conical seat body 351 as in FIG Fig. 20 and guide springs having a generally rectangular cross-section as in FIG Fig. 2 shown.
- the lower part of the base, which rests on the floor, is designed as a spherical cap 311.
- the base 310 and thus the base rod 206 can thus be pivoted about the lower base section.
- the seat 350 can move axially and pivot with respect to the base rod 206.
- the use of normally conical guide springs enables a large vertical displacement.
- the high degree of Mobility of seat 350, as in Fig. 21 typically requires some practice and / or training in order for a user to be able to operate it comfortably.
- a seat device 300 is shown in a side view and a perspective view.
- a top view of the base 310 of the seating device 300 is shown in FIG Fig. 15 shown.
- the base 310 comprises a plurality of five arms 312 which are connected to one another at their upper ends. More precisely, the upper ends of the arms 312 are fixedly connected to an outer section 130 of an upper guide spring 102.
- the guide spring 102 is of the normally flat type, as in FIG Fig. 6 shown.
- the outer section 130 of the guide spring 102 has radial extensions 131 with a central bore 132.
- the upper end of the arms 312 can be attached to the guide spring 102 with screws that extend through the bores 132 to engage a corresponding thread in the upper part of the arms 312.
- the guide spring 100 as shown in FIG Fig. 15 and Fig. 6 shown, consists of an outer section 130 which is shaped as a closed ring and from which the radial extensions 131 protrude outward.
- An inner section 110 is also shaped as a closed ring concentrically to the outer section 130.
- a spirally wound section 120 extends between the inner section 110 and the outer section 130 in approximately 11 ⁇ 4 turns.
- the guide spring 100 is made of an elastic material.
- the guide spring 100 can, for example, be cut out of a flat sheet of spring steel.
- the guide spring 100 can be cut from a steel sheet or punched from a steel sheet with a laser or a water jet.
- the guide spring 100 can be overmolded, e.g. from plastic with a large fiber content.
- a lower guide spring 101 is arranged axially spaced apart.
- the lower guide spring is fixedly connected to the arms 312.
- the radial extensions 131 of the lower guide spring 101 can be screwed into a lateral fastening extension 315 which is formed on the arms 312.
- a perch 200 is firmly connected to a seat 350.
- the perch 200 is fixedly connected to the inner parts 110 of the lower guide spring 101 and the upper guide spring 102.
- lower guide spring 101 and upper guide spring 102 maintain their generally flat normal orientation.
- the inner portion 110, the outer portion 130, and the helically wound portion 120 are generally disposed within a common plane.
- the inner section 110 of the guide spring is concentric with the outer section.
- the helically wound portion of 120 of the guide springs 101, 102 is wider than it is high.
- the height of the spirally wound portion 120 is determined by the thickness of the sheet metal from which it is cut.
- the width of the spiral section is determined by the design of the shape that will be cut from the steel. Due to its ratio of width to height, the guide spring 100 resists the lateral deflection of its inner section 110 more than the axial deflection of its inner section 110.
- a preferably width-to-height ratio of the coiled section of the guide spring 100 in this configuration is 3: 1.
- the lower and upper guide springs 101, 102 in the seat device 300, as in FIG Fig. 17 shown, must be strong enough to support the weight of a user with a maximum weight, for example 200 kg. Therefore, the height of the guide spring must be selected accordingly.
- the guide springs 101, 102 are primarily provided for laterally guiding the perch 200.
- the weight of a user is borne by a separate load 370, which can be of conventional coiled wire design.
- a lower end of the load spring 370 rests on a base plate 316 which is arranged above the lower guide spring 101.
- the base plate 316 is attached to the base 310 together with the lower guide spring 101.
- An upper end of the load spring 370 is arranged below the upper guide spring 102.
- FIG Figures 9 and 10 Another improved embodiment of a seating device 300 is shown in FIG Figures 9 and 10 shown.
- the seat device 300 consists of a base plate 313 with three vertical arms 318.
- the base plate 313 and the vertical arms 318 form a base body 320.
- the outer region 130 of an upper guide spring 102 is located on an upper end of the vertical arms 318.
- the outer section 130 of the guide spring 102 may have fastening holes through which the guide spring 102 is screwed to the arms 312.
- a parallel lower guide spring 101 is arranged axially below the upper guide spring 102.
- An outer section 130 of the lower guide spring 101 is fixedly connected to the vertical arms 318.
- the lower guide spring 101 and the upper guide spring 102 are arranged coaxially.
- a perch 200 is fixedly connected to the inner parts 110 of the lower guide spring 101 and the upper guide spring 102.
- a seat 350 is fixedly attached to an upper end of the perch 200.
- a plurality of stabilizing rods 400 are spaced in the circumferential direction around the perch 200 and connect the spiral-wound section 120 of the lower guide spring 101 to the spiral-wound section 120 of the upper guide spring 102.
- FIG. 10 shows the arrangement of a plurality of stabilizing rods 400, which are spaced apart in the circumferential direction around the perch 200.
- first elastic compensating elements 410, 410 ' for example made of natural or synthetic rubber, an elastomer, a plastic bushing or a metallic spring element, which are fastened via first fastening means 401, 402 ( shown in Figure 9b ) is arranged between a stabilizing rod 400 and a spirally wound section 120 of the lower and / or the upper guide spring 101, 102 within an opening for fastening a stabilizing rod 122.
- At least one of the stabilizing rods 400 is arranged via at least one first elastic compensating element 410, 410 'between the spirally wound section 120 of the lower guide spring 101, 103 and the spirally wound section 120 of the upper guide spring 102, 104.
- FIG. 9a an optional connection of the lower guide spring 101 and / or the upper guide spring 102 via second elastic compensating elements 420, 420 ', for example made of natural or synthetic rubber, an elastomer, a plastic bushing or a metallic spring element, which is mounted between the perch 200 via second fastening means 403, 404 or a hollow cylindrical spacer element 210 and an inner section 110 of the lower and / or the upper guide spring 101, 102 is arranged.
- second elastic compensating elements 420, 420 ' for example made of natural or synthetic rubber, an elastomer, a plastic bushing or a metallic spring element, which is mounted between the perch 200 via second fastening means 403, 404 or a hollow cylindrical spacer element 210 and an inner section 110 of the lower and / or the upper guide spring 101, 102 is arranged.
- This arrangement is also shown in the exemplary embodiment Fig. 7 in the version with a second upper guide spring 104 and a second lower guide spring 103 possible.
- At least one second elastic compensating element 420, 420 ' is optionally arranged in the seat device 300 with spring device between the seat post 200 and the inner section 120 of at least one guide spring 101, 102, 103, 104.
- Figure 9a shows as a sectional view the detail A of the connection of a stabilizing rod 400 to a spiral-wound section 120 of a guide spring 101, 102, 103 or 104 via a first elastic compensating element 410, 410 '.
- the first elastic compensating element 410, 410 ′ is connected via first connecting means 401, 402 within an opening 122 for fastening the stabilizing rod (for example shown in FIG Fig.
- Figure 9c shows as a sectional view the detail B of the connection of the perch 200 or a hollow cylindrical spacer element 210 with an inner section 110 of a guide spring 101, 102, 103 or 104 via a second elastic compensating element 420, 420 '.
- the second elastic compensating element 420, 420 ' is arranged via second connecting means 403, 404 between the seat post 200 or the hollow cylindrical spacer element 210 and the inner section 110 of a guide spring 101, 102, 103, 104 that the inner section 110 of a guide spring 101, 102, 103, 104 can be moved relative to the perch 200 or to the hollow cylindrical spacer element 210 within the framework of a defined modulus of elasticity of the second elastic compensating element 420, 420 ′.
- a conical load spring 370 is arranged between a lower end of the perch 200 and the base plate 313. In use, the conical load spring 370 creates a counterforce to any weight placed on the seat 350. The weight is indicated by a bold arrow in Fig. 10 displayed.
- the upper and lower guide springs are primarily configured in such a way that they laterally guide the perch 200 within the base body 320 and introduce little axial force.
- circumferentially arranged stabilizing rods 400 are provided.
- the stabilizing bars 400 are arranged symmetrically along the spiral-wound portion of the lower and upper guide springs, which ensures that the lower and upper guide springs must deflect symmetrically.
- three stabilizing bars 400 can be used. However, two or more than three stabilizing bars 400 can also be provided.
- stabilizing bars 400 has proven itself in tests and reduces the transverse deflection of the guide springs 100, 101, 102, 103, 104 with the same transverse force to less than 25% of the deflection without stabilizing bars.
- the additional stabilizing bars 400 can quadruple the transverse stiffness of the guide spring arrangement.
- the stabilizing rods 400 extend parallel to the perch 200.
- the stabilizing rods 400 can be designed as threaded rods which extend through openings in the spirally wound sections of the lower and upper guide springs. In such a configuration, the spirally wound sections can be attached to the stabilizing bars between two nuts.
- the stabilizing bars 400 prevent the spirally wound portion from twisting in sections when it is bent from a flat shape to a conical shape, whereby the rigidity is increased.
- a mechanism for a seat device 300 can be used.
- the individual upper guide spring 101 is replaced by a pair of oppositely arranged upper guide springs 102, 104.
- the single lower guide spring 101 is replaced with a pair of oppositely arranged lower guide springs 101, 103.
- a guide spring is arranged with its helically wound portion 120 in the clockwise direction, the adjacent guide spring having a helical helix portion in the counterclockwise direction.
- Fig. 7 only the openings 122 for attaching stabilizing rods are shown, but not the stabilizing rods themselves Fig. 7 Use the four-spring configuration shown between the individual guide springs 101,103,102,102,104 stabilizing rods.
- the central rod can consist of a solid inner seat rod 200 and outer hollow cylindrical spacer elements 210.
- the inner sections of the guide springs can be clamped between two outer hollow cylindrical spacer elements 210, whereby the axial alignment of the inner section of the guide spring is ensured.
- a seat device 300 is shown in a perspective cross-section.
- the seat assembly 300 uses a base 310 as shown in FIG U.S. Patent 9,894,998 which is hereby incorporated by reference.
- the base 310 enables a tilting movement of the seat device 300.
- a generally cylindrical base body 320 secures the outer parts of a lower guide spring 101 and an upper guide spring 102.
- the upper and lower guide springs provide for the axial movement of a perch 200.
- the ratio of width to height of the The spirally wound part of the guide springs is approx. 20mm to 3mm. In this ratio, the guide springs are very inelastic in terms of transverse movement and act as frictionless thrust bearings.
- the force of the user's weight is measured from the seat 350 via the seat post 200 and a load spring 370 in a baseplate 316 of the base 310 is transferred.
- the main body 320 is hidden from the outside view within a bellows-shaped outer body 327.
- a base body 320 in the form of a spherical segment 322 is provided.
- An outer section 130 of an upper guide spring 102 rests on an upper opening of the spherical section 322.
- a lower guide spring 101 is arranged in the base body and is securely held in the base body by the inner fastening arms 323.
- FIG Fig. 23 An embodiment based on two oppositely pretensioned guide springs 101, 102 is shown in FIG Fig. 23 shown.
- the outer section 130 of both the lower guide spring 101 and the upper guide spring 102 is fixedly connected to an annular locking ring 380 which is arranged at an upper end of a generally cylindrical base body 320.
- the upper guide spring 102 is a normally flat spring that is biased into a conical shape.
- the inner portion 110 of the upper guide spring 102 is disposed over its outer portion 130.
- the lower guide spring 101 is biased in the opposite direction, with its outer section 130 being arranged above its inner section 110.
- the lower guide spring 101 and the upper guide spring 102 thus form two coaxial cones with near bases and distant nodes. This arrangement differs significantly from that in Fig. 13 and Fig. 14 illustrated arrangement in which two conical guide springs are arranged coaxially with their vertices facing each other.
- Fig. 4 shows a spiral spring with a rectangular profile in a normal conical arrangement.
- the spring increases in circumference.
- the upper end leads to the middle and serves to accommodate the perch. This has the advantage that a free space is created and the active part of the spring (the spring oscillates with its main weight on its outer diameter) can be covered in order to avoid injuries.
- Fig. 5 shows a spiral spring in a normal flat arrangement made of round steel wire. It serves as a tension spring / compression spring and at the same time as a lateral guide spring.
- the use of spring wire is inexpensive, but requires a larger vertical distance between the springs so that the lateral recovery takes place with sufficient strength.
- a stool is shown in which the lower guide spring 101 is integrally formed in a base body.
- the base body 320 can be produced by injection molding and consists of glass fiber reinforced plastic.
- the upper guide spring is a normally conical spiral spring, the upper outer part of which is screwed directly onto an underside of the seat 350.
- the base body 320 also includes an integrated lower guide spring that includes a helically wound portion 120 that extends more than one turn between an inner portion and an outer portion.
- the spirally wound section is made of an elastic material, for example (spring) steel or glass fiber reinforced plastic.
- the spirally wound portion can elastically deform under the action of an external force.
- a gap is formed between the turns of the spirally wound portion 120.
- this gap is filled with an elastic material 124.
- the elastic material can be an elastomer, in particular rubber.
- the guide spring is made of steel or fiber-reinforced plastic (a first material) and the gaps between the turns of the spiral-wound part of the guide spring are filled with rubber (a second material) which is bonded to the steel or plastic by vulcanization.
- the elastomer-filled guide spring offers an aesthetic design when no visible openings are desired.
- a possible accumulation of dirt which penetrates into the floor through the lower guide spring, as well as a possible impairment of the seat device 300 by jamming of external objects within the lower guide spring are prevented.
- a gap-free guide spring can prevent crushing accidents and may be necessary to comply with the safety guidelines if the guide spring is accessible from the outside.
- the guide spring filled with elastomer can be formed by overmolding or vulcanizing an elastomer around a previously formed guide spring.
- an elastomer layer can be clamped between two guide springs, for example between an upper guide spring and a lower intermediate guide spring, as in FIG Fig. 7 shown.
- the elastomer is chosen to be highly elastic so that the deformation of the guide spring between a flat and a conical shape is not affected. In use, the elastomer that fills the gaps in the helical section of the guide spring deforms along with the steel section of the guide spring.
- FIG Fig. 28 Another alternative seating device 300 is shown in FIG Fig. 28 shown.
- the load spring 370 is above the upper guide spring 102 between the seat 350 and the base body 320 arranged.
- the guide springs 101, 102 are invisible inside the base body 320, while the load spring 370 is visible from the outside.
- both the guide springs and the tension spring are hidden in a base (see e.g. Fig. 8 ) or all feathers are visible (see e.g. Fig. 18 ).
- Figs. 29 and 30 show an arrangement of a seat device 300 with a lower guide spring 101 and an upper guide spring 102 within a generally cylindrical base body without the use of a separate tension spring.
Landscapes
- Springs (AREA)
Description
- Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung und auf eine gefederte Sitzvorrichtung, die eine oder mehrere Führungsfedern umfasst.
- Gefederte Sitzvorrichtungen, wie z.B. Schaukelstühle, sorgen idealerweise für die axiale Bewegung eines Sitzes. Eine solche Sitzvorrichtung ist zum Beispiel vom
DE202016000382U bekannt. In einigen Fällen ist eine zusätzliche seitliche Verschiebung des Sitzes erwünscht. - Mechanismen, die eine axiale und möglicherweise seitliche Bewegung eines Sitzes ermöglichen, sind traditionell komplex und erfordern viele verschiedene Teile. Solche Mechanismen sind anfällig für Reibung, die bei der Bewegung des Sitzes Geräusche verursachen kann. Aufgrund ihrer Komplexität waren bekannte Mechanismen relativ teuer.
- Die geräuschlose, gefederte und vertikale Bewegung eines Sitzes war ein besonders schwer zu lösendes Problem. Höhenverstellbare Stühle können bei der Höhenverstellung Geräusche verursachen, was akzeptabel ist, da die Verstellung nur vorübergehend erfolgt. Bei gefederten Sitzvorrichtungen fällt die vertikale Bewegung des Sitzes mit schon geringen Haltungsänderungen des Benutzers zusammen und ist daher ein häufiges Phänomen. Ein störungsfreier Betrieb ist daher sehr wichtig.
- Es ist Gegenstand der vorliegenden Offenbarung, eine verbesserte gefederte Sitzvorrichtung bereitzustellen, zum Beispiel einen Hocker, der relativ kostengünstig herzustellen ist, Reibung eliminiert oder zumindest stark reduziert, leise ist und keinem Verschleiß unterliegt.
- Eine Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung für eine verbesserte Sitzvorrichtung basiert auf einer Sitzstange, die sich axial relativ zu einem Grundkörper bewegen kann. Zwei Führungsfedern sind vorgesehen, um die Sitzstange beweglich im Grundkörper zu sichern. Eine untere Führungsfeder hat einen ersten Innenabschnitt, der fest mit der Sitzstange und einen zweiten Außenabschnitt, der fest mit dem Grundkörper verbunden ist. Der erste Innenabschnitt ist mit dem zweiten Außenabschnitt durch einen spiralförmig gewickelten Abschnitt verbunden. Eine obere Führungsfeder weist ebenfalls einen ersten Innenabschnitt auf, der fest mit der Sitzstange und einen zweiten Außenabschnitt, der fest mit dem Grundkörper verbunden ist. Auch hier ist der erste Innenabschnitt mit dem zweiten Außenabschnitt durch einen spiralförmig gewickelten Abschnitt verbunden.
- Die Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung weist ferner eine Vielzahl von Stabilisierungsstäben auf, die in Umfangsrichtung um die Sitzstange herum angeordnet sind und den spiralgewickelten Abschnitt der unteren Führungsfeder mit dem spiralgewickelten Abschnitt der oberen Führungsfeder verbinden. Die Stabilisierungsstäbe können parallel zur Sitzstange angeordnet werden. Die Stabilisierungsstäbe können durch Öffnungen in den spiralförmig gewickelten Abschnitten der unteren Führungsfeder und der oberen Führungsfeder verbunden sein.
- Die Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung kann ferner eine untere Zwischenführungsfeder mit einem ersten Innenabschnitt, der fest mit der Sitzstange verbunden ist, und einem zweiten Außenabschnitt, der fest mit dem Grundkörper verbunden ist, aufweisen. Der Innenabschnitt ist vorzugsweise mit dem Außenabschnitt durch einen spiralförmig gewickelten Abschnitt verbunden, der sich in entgegengesetzter Richtung zum spiralförmig gewickelten Abschnitt der unteren Führungsfeder dreht. Ebenso kann eine obere Zwischenführungsfeder mit einem ersten Innenabschnitt, der fest mit der Sitzstange verbunden ist, und einem zweiten Außenabschnitt, der fest mit dem Grundkörper verbunden ist, versehen werden, wobei der erste Innenabschnitt mit dem zweiten Außenabschnitt durch einen spiralförmig gewickelten Abschnitt verbunden ist, der sich in entgegengesetzter Richtung zu dem spiralförmig gewickelten Abschnitt der oberen Führungsfeder dreht.
- Im Gebrauch bewegt sich die Sitzstange axial zum Grundkörper, wenn eine Last auf die Sitzvorrichtung aufgebracht wird, so dass sich die Führungsfedern von einer flachen Spiralform zu einer konischen Spiralform mit axialer Bewegung der Sitzstange zum Grundkörper verformen. Die Führungsfedern können so angeordnet sein, dass sie normal flach oder normal konisch sind. Eine normalerweise flache Führungsfeder kann innerhalb der konisch vorgespannten Sitzvorrichtung angeordnet werden.
- Die Führungsfedern können aus Stahl, faserverstärktem Kunststoff oder einem anderen ähnlich elastischen Material bestehen. Die Führungsfedern können an ihren spiralgewickelten Abschnitten einen Querschnitt mit einem Verhältnis von Breite zu Höhe von mehr als 2:1 aufweisen. Es können Breiten- zu Höhenverhältnisse von bis zu 5:1 oder sogar 10:1 verwendet werden. Die Führungsfedern können aus einem Stahlblech, insbesondere aus einem Federblech, geschnitten oder gestanzt werden.
- Zwangsläufig entstehen Lücken in den Windungen des spiralförmig gewickelten Teils der unteren Führungsfeder und/oder der oberen Führungsfeder. Diese Lücken können mit einem Elastomer gefüllt werden.
- Während die Führungsfedern in der Lage sein können, eine Axialkraft aufzunehmen, ist es vorteilhafter, wenn die Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung weiterhin eine Lastfeder beinhaltet, die der axialen Bewegung der Sitzstange gegenüber dem Grundkörper entgegenwirkt. Die Lastfeder kann eine Druckfeder oder eine Zugfeder sein.
- Eine verbesserte Sitzvorrichtung beinhaltet eine Basis mit einem Grundkörper, einen Sitz, eine mit dem Sitz fest verbundene Sitzstange, eine untere Führungsfeder und eine obere Führungsfeder. Die untere Führungsfeder hat einen ersten Innenabschnitt, der fest mit der Sitzstange und einen zweiten Außenabschnitt, der fest mit dem Grundkörper verbunden ist. Der erste Innenabschnitt der unteren Führungsfeder ist mit seinem zweiten Außenabschnitt durch einen spiralförmig gewickelten Abschnitt verbunden. Ebenso hat die obere Führungsfeder einen ersten Innenabschnitt, der fest mit der Sitzstange und einen zweiten Außenabschnitt, der fest mit dem Grundkörper verbunden ist. Auch hier ist der erste Innenabschnitt der oberen Führungsfeder durch einen spiralförmig gewickelten Abschnitt mit seinem zweiten Außenabschnitt verbunden. Die spiralförmig gewickelten Abschnitte können zwei oder mehr Windungen aufweisen. Zwischen den beiden oder mehreren Windungen kann ein Elastomer angeordnet werden, das einen Spalt zwischen den beiden Spiralfaltungen füllt.
- Die Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung kann eine Lastfeder verwenden, um der axialen Bewegung der Sitzstange in Bezug auf die Basis entgegenzuwirken. Die Lastfeder kann eine Druckfeder, eine Zugfeder oder eine kombinierte Druck- und Zugfeder sein. Die Verwendung von Druckfedern wird bevorzugt, da sie bei vollem Druck einen inhärenten Anschlag bieten und nicht überlastet werden können. Die Lastfeder kann eine Druckfeder sein, die zwischen einem unteren Ende der Sitzstange und der Basis angeordnet ist. Die Lastfeder kann auch eine Druckfeder sein, die um die Sitzstange zwischen Sitz und Basis angeordnet ist.
- Die Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung kann eine Vielzahl von Stabilisierungsstäben aufweisen, die in Umfangsrichtung um die Sitzstange herum angeordnet sind und den spiralgewickelten Abschnitt der unteren Führungsfeder mit dem spiralgewickelten Abschnitt der oberen Führungsfeder verbinden.
- Die Verbindung der Stabilisierungsstäbe in den Öffnungen der spiralförmig gewickelten Abschnitte erfolgt vorteilhaft über elastische Ausgleichselemente, beispielsweise aus natürlichem oder synthetischem Gummi, einem Elastomer, einer Kunststoffbuchse oder einem metallischen Federelement, welche über Befestigungsmittel zwischen einem Stabilisierungsstab und einem spiralförmig gewickelten Abschnitt der unteren und/oder der oberen Führungsfeder angeordnet ist.
- Ferner ist eine optionale Verbindung der unteren Führungsfeder und/oder der oberen Führungsfeder über elastische Ausgleichselemente beispielsweise aus natürlichem oder synthetischem Gummi, einem Elastomer, einer Kunststoffbuchse oder einem metallischen Federelement vorgesehen, welche über Befestigungsmittel zwischen der Sitzstange oder einem hohlzylindrischen Distanzelement und einem Innenabschnitt der unteren und/oder der oberen Führungsfeder angeordnet ist.
- Die erfindungsgemäße Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung weist vorteilhaft eine kostengünstige stabile maximale vertikale Beweglichkeit auf, ohne dass dabei Reibung durch Rollen- oder Kugellager entsteht und ein Slippstick Effekt, das heißt ein Rucken während der Auf- und Abwärtsbewegung verbunden mit einem unangenehmen Geräusch entsteht.
- Der Fachmann erkennt, dass diese Art der Stabilisierung auch bei Höhenverstellungen von Tischen vorteilhaft einsetzbar ist.
- Der Grundkörper der Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung kann durch eine Vielzahl von Armen gebildet werden, die sich jeweils von einem unteren Ende bis zu einem oberen Ende erstrecken. Die obere Führungsfeder kann auf den oberen Enden der den Grundkörper bildenden Arme sitzen.
- Die folgende detaillierte Beschreibung der Erfindung ist nur beispielhafter Natur und soll weder die Erfindung noch die Anwendung und Verwendung der Erfindung einschränken. Darüber hinaus besteht keine Absicht, an eine Theorie gebunden zu sein, die im vorhergehenden Hintergrund der Erfindung oder in der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung dargestellt wird.
- Es zeigen
-
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Führungsfeder aus Runddraht mit einem konischen Druckfederabschnitt und einem zylindrischen inneren Federgewindeabschnitt, -
Fig. 2 eine Seitenansicht einer normal konischen Führungsfeder aus Draht mit allgemein rechteckigem Querschnitt, -
Fig. 3 zeigt eine normal flache Spiralfeder mit einem Verhältnis von Breite zu Höhe von 3:1, um eine verbesserte Seitenführung zu ermöglichen. -
Fig. 4 eine alternative Führungsfeder, -
Fig. 5 eine weitere normalerweise flache Führungsfeder, -
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der normalerweise flachen Führungsfeder, die aus Federstahl lasergeschnitten oder aus glasfaserverstärktem Kunststoff geformt werden kann, - wobei die Führungsfeder radial vorstehende Befestigungsverlängerungen beinhaltet,
-
Fig. 7 eine Führungsfeder für eine Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung . -
Fig. 8 einen perspektivischen Querschnitt durch eine Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung, -
Fig. 9 eine Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung im Normalzustand, -
Fig. 9a die Anordnung einer Vielzahl von Stabilisierungsstäben, die in Umfangrichtung um die Sitzstange herum beabstandet sind mit ersten und zweiten elastischen Ausgleichselementen, -
Fig. 9b als Schnittbild die Einzelheit B der Verbindung der Sitzstange oder eines hohlzylindrischen Distanzelements mit einem Innenabschnitt einer Führungsfeder über ein erstes elastisches Ausgleichselement, -
Fig. 9c als Schnittbild die Einzelheit B der Verbindung der Sitzstange oder eines hohlzylindrischen Distanzelements mit einem Innenabschnitt einer Führungsfeder über ein zweites elastisches Ausgleichselement, -
Fig. 10 eine Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung in einem belasteten Zustand, -
Fig. 11 eine Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung mit höhenverstellbarer Sitzstange, -
Fig. 12 eine Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung mit Gewindesitzstange, -
Fig. 13 eine Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung mit konischem Grundkörper, -
Fig. 14 eine Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung mit zylindrischem Grundkörper, -
Fig. 15 eine Draufsicht auf eine Basis einer Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung, -
Fig. 16 eine Seitenansicht der Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung mit der Basis wie inFig. 15 , -
Fig. 17 eine perspektivische Ansicht der Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung wie inFig. 16 , -
Fig. 18 die Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung wie inFig. 17 mit einer zusätzlichen Druckfeder, -
Fig. 19 eine Seitenansicht einer Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung mit Rollen, -
Fig. 20 einen Querschnitt durch eine Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung mit einem konischen Sitzkörper, -
Fig. 21 einen Querschnitt durch eine hochdynamische Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung, -
Fig. 22 einen Querschnitt durch eine alternative Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung, -
Fig. 23 eine teilweise geschnittene Ansicht einer weiteren Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung, -
Fig. 24 eine perspektivische Ansicht einer Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung mit einer unteren Führungsfeder, die integral in einer Basis ausgebildet ist, -
Fig. 25 eine perspektivische Ansicht einer Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung mit einer oberen Führungsfeder, die an einem Boden eines Sitzes befestigt ist, -
Fig. 26 eine perspektivische Ansicht einer Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung mit einer unteren Führungsfeder, die integral in einer Basis ohne sichtbare Spalten ausgebildet ist, -
Fig. 27 einen Querschnitt durch die Führungsfeder wie inAbb. 26 mit elastomergefülltem Spiralabschnitt, -
Fig. 28 eine teilweise aufgeschnittene Ansicht einer Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung mit zwei verdeckten Führungsfedern und einer sichtbaren Lastfeder, -
Fig. 29 eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht einer anderen Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung, -
Fig. 30 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht der Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung wie inFig. 29 . - Eine verbesserte Sitzvorrichtung 300 mit Federvorrichtung und ihr Federmechanismus basieren auf einer oder mehreren Führungsfedern 100, 101, 102 von denen Beispiele in
Fig. 1 bis Fig. 6 dargestellt sind. Zusätzliche Zwischenführungsfedern 103 und 104 sind beispielsweise inFig. 7 dargestellt. Die Führungsfedern 100, 101, 102, 103, 104 können normalerweise flach sein, wie inAbb. 3, Abb. 5 und Abb. 6 dargestellt. Alternativ können Führungsfedern 100, 101,102, 103, 104 eine normal konische Form aufweisen, wie inAbb. 1 und Abb. 2 dargestellt. - Die Führungsfedern 100, 101, 102, 103, 104 erstrecken sich von einem ersten Innenabschnitt 110 zu einem zweiten Außenabschnitt 130. Ein spiralförmig gewickelter Abschnitt 120 verbindet den ersten Innenabschnitt 110 mit dem zweiten Außenabschnitt 130 Der erste Innenabschnitt 110 kann sich axial gegenüber dem zweiten Außenabschnitt 130 bewegen und stellt eine Axialkraft bereit, die einer axialen Auslenkung entgegenwirkt. Der erste Innenabschnitt 110 kann sich auch seitlich (radial) in Bezug auf den zweiten Außenabschnitt 130 bewegen. Normalerweise kann der erste Innenabschnitt 110 konzentrisch zum zweiten Außenabschnitt 130 angeordnet sein. Die Führungsfeder 100 erzeugt eine laterale (radiale) Kraft, die einer lateralen (radialen) Auslenkung des ersten Innenabschnitts 110 gegenüber dem zweiten Außenabschnitt 130 entgegenwirkt.
- Zur Verwendung in Sitzanwendungen kann die Führungsfeder 100, 101, 102, 103, 104 konfiguriert werden, um eine axiale Bewegung des ersten Innenabschnitts 110 in Bezug auf den zweiten Außenabschnitt 130 zu ermöglichen. Die maximale axiale Verschiebung des ersten Innenabschnitts aus seiner normalen Position kann bis zu 10 cm bis 13 cm, oder sogar bis zu 15 cm betragen. Die Seitenbewegung (maximale Seitenverschiebung) kann auf 1 cm oder weniger begrenzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Führungsfeder 100, 101, 102, 103, 104 an ihrem zweiten Außenabschnitt 130 einen Außendurchmesser von etwa 200 mm auf. Der Außendurchmesser beträgt (vorzugsweise zwischen 100 mm und 300 mm, noch bevorzugter zwischen 150 mm und 250 mm). Der Innendurchmesser am ersten Innenabschnitt 110 beträgt ca. 40 mm. Der Innendurchmesser liegt vorzugsweise zwischen 20 mm und 60 mm und noch bevorzugter zwischen 30 mm und 50 mm).
- Das Verhalten der Führungsfeder 100, 101, 102, 103, 104 auf Quer- und Axialausschlag kann durch unterschiedliche Konstruktionsparameter eingestellt werden. So kann beispielsweise die Führungsfeder 100, 101, 102, 103, 104 aus verschiedenen Materialien bestehen. Die Führungsfeder 100,101, 102, 103, 104 kann normalerweise flach sein und aus einem flachen Stahlblech geschnitten werden. Ein wesentliches Merkmal der Führungsfeder 100, 101, 102, 103, 104 ist die Querschnittsform der Führungsfeder 100, 101, 102, 103, 104 an ihrem spiralgewickelten Abschnitt 120.
- Vorteilhaft ist, dass die Querschnittsform der Führungsfeder 100, 101, 102, 103, 104 an ihrem spiralförmig gewickelten Abschnitt 120 eine maximale Höhe und eine maximale Breite mit einem Verhältnis von Breite zu Höhe von mehr als zwei aufweisen kann. Die Querschnittsform der Führungsfeder 100, 101, 102, 103, 104 kann im Allgemeinen rechteckig sein mit einem Verhältnis von Breite zu Höhe zwischen 2:1 und 5:1. Ein Verhältnis von Breite zu Höhe von bis zu 10:1 oder mehr ist möglich. Eine Führungsfeder 100, 101, 102, 103, 104 mit einem Verhältnis von Breite zu Höhe von 10:1 oder mehr ist praktisch seitlich unbeweglich. Durch die Auswahl dieser Konstruktionsparameter kann die allgemeine Benutzerfreundlichkeit und das "Gefühl" einer Sitzvorrichtung 300, in der die Führungsfeder 100, 101, 102, 103, 104 eingesetzt wird, gewählt werden.
- Unter Bezugnahme auf
Fig. 1 wird eine erste beispielhafte Führungsfeder 100, 101, 102, 103, 104 durch einen konischen Druckfederabschnitt 140 gebildet, dessen inneres Ende sich in einen zylindrischen Zugfederabschnitt 150 erstreckt. Die Führungsfeder 100, 101, 102, 103, 104 erstreckt sich zwischen einem zweiten Außenabschnitt 130 an einem oberen Ende des konischen Federabschnitts 140 und einem ersten Innenabschnitt 110 an einem unteren Ende des zylindrischen Zugfederabschnitts 150. Der erste Innenabschnitt 110 der Führungsfeder 100, 101, 102, 103, 104 und der zweite Außenabschnitt 130 der Führungsfeder 100, 101, 102 , 103, 104 sind durch einen spiralgewickelten Abschnitt 120 verbunden. Die Führungsfeder 100, 101, 102, 103, 104, wie inFig. 1 dargestellt, kann aus gewickeltem Federstahldraht mit rundem Querschnitt bestehen. Der zylindrische Zugfederabschnitt 150 kann zum Einrasten der Gewinde einer Sitzstange verwendet werden. Die Führungsfeder 100, 101, 102, 103, 104 kann gleichzeitig zur seitlichen Führung und einer axialen Belastungskraft verwendet werden. - Beispielhafte Sitzvorrichtungen 300, die die Führungsfeder 100 wie in
Fig. 1 dargestellt verwenden, sind als Führungsfeder 101, 102 inFig. 12 ,Fig. 13 und Fig. 14 dargestellt. Die Sitzvorrichtung 300 wie inFig. 12 dargestellt, umfasst eine Basis 310 mit einem im Allgemeinen zylindrischen Grundkörper 320. Die Basis 310 umfasst eine Vielzahl von Armen 312, die von einem unteren Ende des zylindrischen Grundkörpers 320 nach außen ragen. Rollen oder fahrbare Stützen 314 sind an den distalen Enden der Arme 312 befestigt, um die Basis 310 zu stützen und eine Rollbewegung der Basis 310 auf einer Auflagefläche (z.B. Boden) zu ermöglichen. - Ein Sitz 350 ist an einer Sitzstange 200 befestigt. Die Sitzstange 200 wird koaxial innerhalb des zylindrischen Grundkörpers 320 durch eine untere Führungsfeder 101 und eine obere Führungsfeder 102 gehalten. Die untere Führungsfeder 101 und die obere Führungsfeder 102 sind vom in
Fig. 1 dargestellten Typ. Die untere Führungsfeder 101 ist so ausgerichtet, dass der konische Druckfederabschnitt 140 am unteren Ende des zylindrischen Grundkörpers 320 abgestützt ist. Die obere Führungsfeder 102 ist entgegengesetzt angeordnet. Der konische Druckfederabschnitt 140 der oberen Führungsfeder 102 ist an einem oberen Ende des zylindrischen Grundkörpers 320 befestigt. - Der erste Innenabschnitt 110 der unteren Führungsfeder 101 ist axial unbeweglich an der Sitzstange 200 in Form einer Gewindeverbindung befestigt. Wie dargestellt, enthält eine Außenfläche der Sitzstange 200 ein Gewinde 201, in die der zylindrische Druckfederabschnitt 150 hineinreicht. Der erste Innenabschnitt 110 der oberen Führungsfeder 102 ist in gleicher Weise axial unbeweglich an der Sitzstange 200 befestigt.
- Die untere Führungsfeder 101 und die obere Führungsfeder 102 erfüllen zwei verschiedene Funktionen: Zum einen wirken die Führungsfedern als Druckfedern einem auf den Sitz 350 aufgebrachten Gewicht entgegen und bilden so eine gefederte Sitzanordnung. Wenn ein Gewicht auf den Sitz 350 gelegt wird, wird die untere Führungsfeder 101 zusammengedrückt, was zu einer Schubkraft führt, die dem Gewicht entgegenwirkt. Die obere Führungsfeder 102 wird ausgefahren, was zu einer Zugkraft führt, die dem Gewicht entgegenwirkt. Zweitens sorgen die Führungsfedern 101, 102 für eine seitliche Führung der Sitzstange 200 innerhalb des Grundkörpers 320.
- Die untere Führungsfeder 101 und die obere Führungsfeder 102 sind sowohl in axialer als auch in radialer Richtung elastisch verformbar. Eine Konfiguration mit einem gewickelten Runddraht-Federelement, wie in
Fig. 1 dargestellt, wird vorzugsweise in Sitzvorrichtungen 300 verwendet, bei denen eine seitliche Bewegung des Sitzes 350 wünschenswert ist. Eine so aktive Sitzkonfiguration kann die Vorteile des Sitzens auf einem Trainingsball nachahmen. Eine seitliche Bewegung des Sitzes 350 bewirkt, dass der Innenabschnitt der oberen Führungsfeder 102 in die gleiche Richtung wie der Sitz 350 abgelenkt wird. Der erste Innenabschnitt 110 der unteren Führungsfeder 101 wird in entgegengesetzter Richtung ausgelenkt. Die seitliche Auslenkung der Innenteile der Führungsfedern 101, 102 bewirkt eine Stabilisierungskraft, die so wirkt, dass sie die geneigte Sitzstange 200 in eine aufrechte Ausrichtung zurückführt und dadurch den Sitz 350 in seine Normalposition drückt. - Ein im Allgemeinen konisch geformter Grundkörper 324, wie in
Fig. 13 dargestellt, ermöglicht eine erhöhte Querbewegung des Sitzes 350 bzw. größere Neigungswinkel der Sitzstange 200. Der Grundkörper 324 kann ohne fahrbare Stützen direkt auf einen Boden gestellt werden und verhindert so eine Bewegung der Basis, auch wenn der Sitz 350 seitlich ausgelenkt ist. Die untere Führungsfeder 101 und die obere Führungsfeder 102 können vom gleichen Typ oder von verschiedenen Typen sein. So kann beispielsweise die untere Führungsfeder 101 so gewählt werden, dass sie einen größeren Außendurchmesser aufweist als die obere Führungsfeder 102. Der Sitz 350 ist durch Drehen der Sitzstange 200 mit Gewinde innerhalb der inneren Druckfederabschnitte der Führungsfedern höhenverstellbar. Um einen nicht verstellbaren Sitz zu bauen, kann eine normale, nicht mit Gewinde versehene Sitzstange verwendet werden. -
Fig. 14 zeigt eine ähnliche Konstruktion wie inFig. 12 mit einer anderen Basis 310. Wie dargestellt, wird der zylindrische Grundkörper 320 auf die Arme 312 aufgesetzt. Der Sitz 350 ist durch Drehen der Sitzstange 200 mit Gewinde gegenüber den Führungsfedern 101, 102 höhenverstellbar. -
Fig. 11 zeigt eine Konfiguration einer Sitzvorrichtung 300 mit einer höhenverstellbaren Sitzstange 205, die von einer unteren Führungsfeder 101 und einer oberen Führungsfeder 102 getragen wird, wie inFig. 2 dargestellt. Die höhenverstellbare Sitzstange 205 besteht aus einer hohlzylindrischen Stange 203, die eine koaxiale Innenstange 202 aufnimmt. Die Innenstange 202 kann sich axial innerhalb der hohlzylindrischen Stange 203 bewegen, wenn ein Entriegelungshebel 220 gezogen wird. Die hohlzylindrische Stange 203 ist im zylindrischen Grundkörper 320 der Sitzvorrichtung 300 gehalten. Der Innenabschnitt der unteren konischen Führungsfeder 101 ist fest mit einem unteren Ende der hohlzylindrischen Stange 203 verbunden. Der Außenabschnitt der unteren konischen Führungsfeder 101 ruht auf oder ist an einem unteren Ende des zylindrischen Grundkörpers 320 befestigt. Das untere innere Ende der oberen Führungsfeder 102 ist in einem oberen Bereich der hohlzylindrischen Stange 203 mit einer Halterung 230 gesichert. Der obere Außenteil der oberen Führungsfeder 102 ist an einem oberen Ende des zylindrischen Grundkörpers 320 befestigt. - Die Innenstange 202 erstreckt sich nach oben durch eine Öffnung 321 des zylindrischen Grundkörpers 320. Die Größe der Öffnung 321 in Bezug auf den Außendurchmesser der Innenstange 202 und den Außendurchmesser der hohlzylindrischen Stange 203 in Bezug auf den Innendurchmesser des zylindrischen Grundkörpers 320 bestimmen eine maximale Querauslenkung des Sitzes 350. Die maximale seitliche Auslenkung des Sitzes 350 kann durch einen Verstellmechanismus (nicht dargestellt) zum Steuern des Durchmessers der Öffnungen 321 weiter gesteuert werden.
- Die konische Führungsfeder 102, wie in
Fig. 2 dargestellt und in der inFig. 11 dargestellten Sitzvorrichtung 300 verwendet, weist einen im Allgemeinen rechteckigen Querschnitt mit einer Breite und einer Höhe auf. Das Verhältnis von Breite zu Höhe des spiralförmig gewickelten Abschnitts der unteren Führungsfeder 101 und der oberen Führungsfeder 102 bestimmt das Verhalten der Führungsfeder 101, 102 auf Quer- und Axialkräfte. Eine Führungsfeder 101, 102 mit einem größeren Breiten-/Höhenverhältnis ist leichter axial auslenkbar und widerstandsfähiger gegen Querauslenkung als eine Führungsfeder mit gleicher Querschnittsfläche, aber einem geringeren Breiten-/Höhenverhältnis. - In den in
Fig. 11 - 14 dargestellten Sitzvorrichtungen 300 ist die Sitzstange 200 fest mit dem Sitz 350 verbunden und bewegt sich axial und seitlich innerhalb eines Grundkörpers 320, 324. Der Grundkörper 320, 324 in diesen Ausführungsformen ist fest mit einer Basis verbunden. Die Basis kann mit Rädern ausgestattet sein, um eine Bewegung in Bezug auf einen Boden zu ermöglichen. Eine alternative Konfiguration ist inAbb. 20 undAbb. 21 dargestellt. Hier ist eine Basisstange 206 fest mit einer Basis 310 verbunden. Der Sitz 350 in dieser Konfiguration umfasst einen hohlen konischen Sitzkörper 351, in dem eine untere Führungsfeder 101 und eine obere Führungsfeder 102 angeordnet sind. InFig. 20 ist eine Ausführungsform mit der Führungsfeder dargestellt, wie inFig. 1 dargestellt. Eine mit einem Gewinde versehene Außenfläche der Basisstange 206 greift in den Innenbereich der unteren Führungsfeder 101 und der oberen Führungsfeder 102 ein. Der äußere Abschnitt der oberen Führungsfeder 102 ist an einem oberen Ende des Sitzkörpers 351 befestigt. Der Außenbereich der unteren Führungsfeder 101 ist um eine Öffnung am unteren Ende des Sitzkörpers 351 befestigt. Der Sitz 350 ist durch Drehen des Sitzes 350 und damit der unteren und oberen Führungsfedern 101, 102 gegenüber der Basisstange 206 höhenverstellbar. Die konische Form des Sitzkörpers 351 bietet einen großen Bereich der Kippbewegung des Sitzes 350. Die untere Führungsfeder 101 und die obere Führungsfeder 102 nehmen Axialkräfte auf, die auf den Sitz 350 wirken, durch Zusammendrücken der unteren Führungsfeder 101 und der Verlängerung der oberen Führungsfeder 102. Die Führungsfedern dienen auch zur seitlichen Führung des Sitzkörpers 351 und erzeugen eine Rückstellkraft, die den Sitz 350 bei seitlicher Auslenkung in eine zur Basisstange 206 koaxiale Normalposition drückt. - Die in
Fig. 21 dargestellte beispielhafte Sitzvorrichtung 300 verwendet den gleichen konischen Sitzkörper 351 wie inFig. 20 und Führungsfedern mit einem allgemein rechteckigen Querschnitt wie inFig. 2 dargestellt. Der untere Teil der Basis, der auf dem Boden ruht, ist als Kugelkappe 311 ausgebildet. Die Basis 310 und damit die Basisstange 206 kann somit um den unteren Basisabschnitt geschwenkt werden. Außerdem kann sich der Sitz 350 axial bewegen und in Bezug auf die Basisstange 206 schwenken. Der Einsatz von normal konischen Führungsfedern ermöglicht eine große vertikale Verschiebung. Der hohe Grad der Beweglichkeit des Sitzes 350, wie inFig. 21 dargestellt, erfordert typischerweise eine gewisse Übung und/oder Schulung, damit ein Benutzer ihn bequem bedienen kann. - Unter Bezugnahme auf die
Fig. 16 und17 ist eine Sitzvorrichtung 300 in einer Seitenansicht und einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Eine Draufsicht auf die Basis 310 der Sitzvorrichtung 300 ist inAbb. 15 dargestellt. Die Basis 310 umfasst eine Vielzahl von fünf Armen 312, die an ihren oberen Enden miteinander verbunden sind. Genauer gesagt, sind die oberen Enden der Arme 312 fest mit einem äußeren Abschnitt 130 einer oberen Führungsfeder 102 verbunden. Die Führungsfeder 102 ist vom normalerweise flachen Typ, wie inAbb. 6 dargestellt. Der Außenabschnitt 130 der Führungsfeder 102 weist radiale Verlängerungen 131 mit einer zentralen Bohrung 132 auf. Das obere Ende der Arme 312 kann an der Führungsfeder 102 mit Schrauben befestigt werden, die durch die Bohrungen 132 reichen, um ein entsprechendes Gewinde im oberen Teil der Arme 312 einzugreifen. - Die Führungsfeder 100, wie in
Fig. 15 undFig. 6 dargestellt, besteht aus einem Außenabschnitt 130, der als geschlossener Ring geformt ist und aus dem die radialen Verlängerungen 131 nach außen ragen. Ein Innenabschnitt 110 ist ebenfalls als geschlossener Ring konzentrisch zum Außenabschnitt 130 geformt. Ein spiralförmig gewickelter Abschnitt 120 erstreckt sich zwischen dem Innenabschnitt 110 und dem Außenabschnitt 130 in etwa 1¼ Windungen. - Die Führungsfeder 100 ist aus einem elastischen Material gefertigt. Die Führungsfeder 100 kann z.B. aus einem ebenen Federstahlblech ausgeschnitten werden. Die Führungsfeder 100 kann mit einem Laser oder einem Wasserstrahl aus einem Stahlblech geschnitten oder aus einem Stahlblech gestanzt werden. Alternativ kann die Führungsfeder 100 umspritzt werden, z.B. aus Kunststoff mit großem Faseranteil.
- Unterhalb der oberen Führungsfeder 102 ist eine untere Führungsfeder 101 axial beabstandet angeordnet. Die untere Führungsfeder ist fest mit den Armen 312 verbunden. Insbesondere können die radialen Verlängerungen 131 der unteren Führungsfeder 101 in eine seitliche Befestigungsverlängerung 315 eingeschraubt werden, die an den Armen 312 ausgebildet ist. Eine Sitzstange 200 ist fest mit einem Sitz 350 verbunden. Die Sitzstange 200 ist fest mit den Innenteilen 110 der unteren Führungsfeder 101 und der oberen Führungsfeder 102 verbunden.
- Wenn kein Gewicht auf den Sitz 350 gelegt wird, behalten die untere Führungsfeder 101 und die obere Führungsfeder 102 ihre im Allgemeinen flache normale Ausrichtung bei. In dieser Ausrichtung sind der Innenabschnitt 110, der Außenabschnitt 130 und der spiralförmig gewickelte Abschnitt 120 im Allgemeinen innerhalb einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Der Innenabschnitt 110 der Führungsfeder ist konzentrisch zum Außenabschnitt.
- Wenn ein Gewicht auf den Sitz 350 gelegt wird, wie durch einen fetten Pfeil in
Abb. 10 angezeigt, verformen sich die untere Führungsfeder 101 und die obere Führungsfeder 102. Der Innenabschnitt 110 der Federn bewegt sich nach unten unter dem Außenabschnitt 130. Die flache Spiralform des spiralgewickelten Abschnitts 120 wird zu einer konischen Spiralform. - Der spiralförmig gewickelte Abschnitt von 120 der Führungsfedern 101, 102 ist breiter als hoch. Die Höhe des spiralgewickelten Abschnitts 120 wird durch die Dicke des Blechs bestimmt, aus dem er geschnitten wird. Die Breite des spiralförmigen Abschnitts wird durch die Gestaltung der Form bestimmt, die aus dem Stahl ausgeschnitten wird. Aufgrund ihres Verhältnisses von Breite zu Höhe widersteht die Führungsfeder 100 der seitlichen Auslenkung ihres Innenabschnitts 110 mehr als der axialen Auslenkung ihres Innenabschnitts 110. Ein vorzugsweise Breite-zu-Höhen-Verhältnis des gewickelten Abschnitts der Führungsfeder 100 in dieser Konfiguration ist 3:1.
- Die unteren und oberen Führungsfedern 101, 102 in der Sitzvorrichtung 300, wie in
Abb. 17 dargestellt, müssen ausreichend stark sein, um das Gewicht eines Benutzers mit maximalem Gewicht, z.B. 200 kg, aufzunehmen. Daher muss die Höhe der Führungsfeder entsprechend gewählt werden. - Unter Bezugnahme auf die
Fig. 18 undFig. 19 ist nun eine alternative Konstruktion dargestellt, die deutlich dünnere Führungsfedern 101, 102 ermöglicht. Hier sind die Führungsfedern 101, 102 in erster Linie zur seitlichen Führung der Sitzstange 200 vorgesehen. Das Gewicht eines Benutzers wird durch eine separate Last 370 aufgenommen, die in konventioneller gewickelter Drahtausführung ausgeführt sein kann. Ein unteres Ende der Lastfeder 370 liegt auf einer Grundplatte 316 auf, die über der unteren Führungsfeder 101 angeordnet ist. Die Grundplatte 316 ist zusammen mit der unteren Führungsfeder 101 an der Basis 310 befestigt. Ein oberes Ende der Lastfeder 370 ist unterhalb der oberen Führungsfeder 102 angeordnet. Wenn ein Gewicht auf den Sitz gelegt wird, wird der Innenabschnitt 110 der oberen Führungsfeder 102 nun vom oberen Ende der Lastfeder 370 getragen, die die Druckkraft durch die Grundplatte 316 auf die Basis 310 überträgt. - Eine weitere verbesserte Ausführungsform einer Sitzvorrichtung 300 ist in
Fig. 9 und Fig. 10 dargestellt. Die Sitzvorrichtung 300 besteht aus einer Grundplatte 313 mit drei vertikalen Armen 318. Die Grundplatte 313 und die vertikalen Arme 318 bilden einen Grundkörper 320. Auf einem oberen Ende der Vertikalarme 318 befindet sich der Außenbereich 130 einer oberen Führungsfeder 102. Der äußere Abschnitt 130 der Führungsfeder 102 kann Befestigungslöcher aufweisen, durch die die Führungsfeder 102 mit den Armen 312 verschraubt ist. - Unterhalb der oberen Führungsfeder 102 ist axial eine parallele untere Führungsfeder 101 angeordnet. Ein Außenabschnitt 130 der unteren Führungsfeder 101 ist fest mit den vertikalen Armen 318 verbunden. Die untere Führungsfeder 101 und die obere Führungsfeder 102 sind koaxial angeordnet. Eine Sitzstange 200 ist fest mit den Innenteilen 110 der unteren Führungsfeder 101 und der oberen Führungsfeder 102 verbunden. An einem oberen Ende der Sitzstange 200 ist ein Sitz 350 fest angebracht. Zwischen der unteren Führungsfeder 101 und der oberen Führungsfeder 102 ist eine Vielzahl von Stabilisierungsstäben 400 in Umfangsrichtung um die Sitzstange 200 herum beabstandet und verbindet den spiralgewickelten Abschnitt 120 der unteren Führungsfeder 101 mit dem spiralgewickelten Abschnitt 120 der oberen Führungsfeder 102.
-
Fig. 9a zeigt die Anordnung einer Vielzahl von Stabilisierungsstäben 400, die in Umfangrichtung um die Sitzstange 200 herum beabstandet sind. - Die Verbindung der Stabilisierungsstäbe 400 in den Öffnungen 122 (dargestellt in
Fig. 7 undFig. 9b ) der spiralförmig gewickelten Abschnitte 120 der oberen Führungsfeder 102 und der unteren Führungsfeder 101 erfolgt dabei über erste elastische Ausgleichselemente 410, 410' beispielsweise aus natürlichem oder synthetischem Gummi, einem Elastomer, einer Kunststoffbuchse oder einem metallischen Federelement, welche über erste Befestigungsmittel 401, 402 (dargestellt inFig. 9b ) zwischen einem Stabilisierungsstab 400 und einem spiralförmig gewickelten Abschnitt 120 der unteren und/oder der oberen Führungsfeder 101, 102 innerhalb einer Öffnung zur Befestigung eines Stabilisierungsstabes 122 angeordnet ist. - Diese Anordnung ist auch im Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 7 in der Ausführung mit einer zweiten oberen Führungsfeder 104 und einer zweiten unteren Führungsfeder 103 möglich. - Dadurch ist in der Sitzvorrichtung 300 mit Federvorrichtung wenigstens einer der Stabilisierungsstäbe 400 über wenigstens ein erstes elastisches Ausgleichselement 410, 410' zwischen dem spiralförmig gewickelten Abschnitt 120 der unteren Führungsfeder 101, 103 und dem spiralförmig gewickelten Abschnitt 120 der oberen Führungsfeder 102, 104 angeordnet.
- Ferner zeigt
Fig. 9a eine optionale Verbindung der unteren Führungsfeder 101 und/oder der oberen Führungsfeder 102 über zweite elastische Ausgleichselemente 420, 420' beispielsweise aus natürlichem oder synthetischem Gummi, einem Elastomer, einer Kunststoffbuchse oder einem metallischen Federelement, welche über zweite Befestigungsmittel 403, 404 zwischen der Sitzstange 200 oder einem hohlzylindrischen Distanzelement 210 und einem Innenabschnitt 110 der unteren und/oder der oberen Führungsfeder 101, 102 angeordnet ist. Diese Anordnung ist auch im Ausführungsbeispiel gemäßFig. 7 in der Ausführung mit einer zweiten oberen Führungsfeder 104 und einer zweiten unteren Führungsfeder 103 möglich. - Dadurch ist optional in der Sitzvorrichtung 300 mit Federvorrichtung zwischen der Sitzstange 200 und dem Innenabschnitt 120 wenigstens einer Führungsfeder 101, 102, 103, 104 wenigstens ein zweites elastisches Ausgleichselement 420, 420' angeordnet.
-
Fig. 9a zeigt als Schnittbild die Einzelheit A der Verbindung eines Stabilisierungsstabes 400 mit einem spiralgewickelten Abschnitt 120 einer Führungsfeder 101, 102, 103 oder 104 über ein erstes elastisches Ausgleichselement 410, 410'. Das erste elastische Ausgleichselement 410, 410' ist über erste Verbindungsmittel 401, 402 innerhalb einer Öffnung 122 zur Befestigung des Stabilisierungsstabes (beispielsweise dargestellt inFig.7 ) derart zwischen dem Stabilisierungsstab 400 und einer Führungsfeder 101, 102, 103, 104 angeordnet, dass der Stabilisierungsstab 400 im Rahmen eines definierten Elastizitätsmoduls des ersten elastischen Ausgleichselements 410, 410' relativ zum spiralgewickelten Abschnitt 120 einer Führungsfeder 101, 102, 103, 104 bewegbar ist. -
Fig. 9c zeigt als Schnittbild die Einzelheit B der Verbindung der Sitzstange 200 oder eines hohlzylindrischen Distanzelements 210 mit einem Innenabschnitt 110 einer Führungsfeder 101, 102, 103 oder 104 über ein zweites elastisches Ausgleichselement 420, 420'. Das zweite elastische Ausgleichselement 420, 420' ist über zweite Verbindungsmittel 403, 404 derart zwischen der Sitzstange 200 oder dem hohlzylindrischen Distanzelement 210 und dem Innenabschnitt 110 einer Führungsfeder 101, 102, 103, 104 angeordnet, dass der Innenabschnitt 110 einer Führungsfeder 101, 102, 103, 104 im Rahmen eines definierten Elastizitätsmoduls des zweiten elastischen Ausgleichselements 420, 420' relativ zur Sitzstange 200 oder zum hohlzylindrischen Distanzelement 210 bewegbar ist. - Zwischen einem unteren Ende der Sitzstange 200 und der Grundplatte 313 ist eine konische Lastfeder 370 angeordnet. Im Gebrauch erzeugt die konische Lastfeder 370 eine Gegenkraft zu jedem Gewicht, das auf den Sitz 350 aufgebracht wird. Das Gewicht wird durch einen fetten Pfeil in
Fig. 10 angezeigt. - Die oberen und unteren Führungsfedern sind in erster Linie so konfiguriert, dass sie die Sitzstange 200 innerhalb des Grundkörpers 320 seitlich führen und wenig Axialkraft einbringen. Um die Steifigkeit der Führungsfeder gegen seitliche Durchbiegung auch bei axialer Durchbiegung der Führungsfeder, wie in
Abb. 10 dargestellt, zu verstärken, sind umlaufend angeordnete Stabilisierungsstäbe 400 vorgesehen. Die Stabilisierungsstäbe 400 sind symmetrisch entlang des spiralgewickelten Abschnitts der unteren und oberen Führungsfedern angeordnet, wodurch sichergestellt ist, dass die untere und obere Führungsfeder symmetrisch auslenken müssen. Wie inAbb. 9 dargestellt, können drei Stabilisierungsstäbe 400 verwendet werden. Es können jedoch auch zwei oder mehr als drei Stabilisierungsstäbe 400 vorgesehen werden. Der Einsatz von Stabilisierungsstäben 400 hat sich in Versuchen bewährt und reduziert die Querauslenkung der Führungsfedern 100, 101, 102, 103, 104 bei gleicher Querkraft auf weniger als 25% der Auslenkung ohne Stabilisierungsstäbe. Die zusätzlichen Stabilisierungsstäbe 400 können die Quersteifigkeit der Führungsfederanordnung vervierfachen. - Die Stabilisierungsstäbe 400 erstrecken sich parallel zur Sitzstange 200. Die Stabilisierungsstäbe 400 können als Gewindestangen ausgebildet sein, die sich durch Öffnungen in den spiralgewickelten Abschnitten der unteren und oberen Führungsfeder erstrecken. In einer solchen Konfiguration können die spiralförmig gewickelten Abschnitte zwischen zwei Muttern an den Stabilisierungsstangen befestigt werden. Ein Fachmann wird erkennen, dass es alternative Befestigungskonfigurationen gibt. Die Stabilisierungsstäbe 400 verhindern abschnittsweise ein Verdrehen des spiralgewickelten Abschnitts, wenn er von einer flachen Form in eine konische Form gebogen wird, wodurch die Steifigkeit erhöht wird.
- Aufgrund der unvermeidlich asymmetrischen Natur einer Spirale kann die Verwendung einer einzigen oberen Führungsfeder 102 und einer einzigen unteren Führungsfeder 101 zu asymmetrischen Kräften führen und den Sitz 350 in eine Richtung vorspannen, wenn ein Gewicht darauf gelegt wird.
- Um einer solchen Asymmetrie entgegenzuwirken, kann ein Mechanismus für eine Sitzvorrichtung 300, wie in
Fig. 7 dargestellt, verwendet werden. Dabei wird die einzelne obere Führungsfeder 101 durch ein Paar entgegengesetzt angeordneter oberer Führungsfedern 102, 104 ersetzt. Die einzelne untere Führungsfeder 101 wird durch ein Paar entgegengesetzt angeordneter unterer Führungsfedern 101, 103 ersetzt. Innerhalb jedes Paares von entgegengesetzt angeordneten Führungsfedern ist eine Führungsfeder mit ihrem spiralförmig gewickelten Abschnitt 120 im Uhrzeigersinn angeordnet, wobei die benachbarte Führungsfeder einen Spiralwendelabschnitt im Gegenuhrzeigersinn aufweist. Zur Vereinfachung der Darstellung sind inAbb. 7 nur die Öffnungen 122 zur Befestigung von Stabilisierungsstäben dargestellt, nicht aber die Stabilisierungsstäbe selbst. Dennoch kann die inAbb. 7 dargestellte Vierfeder-Konfiguration zwischen den einzelnen Führungsfedern 101,103,102,102,104 Stabilisierungsstäbe verwenden. - Wie in
Fig. 7 dargestellt, kann die Mittelstange aus einer massiven innenliegenden Sitzstange 200 und äußeren hohlzylindrischen Distanzelementen 210 bestehen. Die Innenabschnitte der Führungsfedern können zwischen zwei äußeren hohlzylindrischen Distanzelementen 210 eingespannt werden, wodurch die axiale Ausrichtung des Innenabschnitts der Führungsfeder gesichert ist. - Unter Bezugnahme auf
Fig. 8 ist eine Sitzvorrichtung 300 in einem perspektivischen Querschnitt dargestellt. Die Sitzvorrichtung 300 verwendet eine Basis 310, wie sie imUS-Patent 9,894,998 - Unter Bezugnahme nun auf
Fig. 22 ist ein Grundkörper 320 in Form eines Kugelabschnitts 322 vorgesehen. Ein Außenabschnitt 130 einer oberen Führungsfeder 102 ruht auf einer oberen Öffnung des Kugelabschnitts 322. Eine untere Führungsfeder 101 ist im Grundkörper angeordnet und wird durch die inneren Befestigungsarme 323 sicher im Grundkörper gehalten. - Eine Ausführungsform basierend auf zwei gegenläufig vorgespannten Führungsfedern 101, 102 ist in
Fig. 23 dargestellt. Dabei ist der Außenabschnitt 130 einer sowohl der unteren Führungsfeder 101 als auch der oberen Führungsfeder 102 fest mit einem ringförmigen Sicherungsring 380 verbunden, der an einem oberen Ende eines im Allgemeinen zylindrischen Grundkörpers 320 angeordnet ist. Die obere Führungsfeder 102 ist eine normalerweise flache Feder, die in eine konische Form vorgespannt ist. Der Innenabschnitt 110 der oberen Führungsfeder 102 ist über ihrem Außenabschnitt 130 angeordnet. Die untere Führungsfeder 101 ist in entgegengesetzter Richtung vorgespannt, wobei ihr Außenabschnitt 130 über ihrem Innenabschnitt 110 angeordnet ist. Die untere Führungsfeder 101 und die obere Führungsfeder 102 bilden somit zwei koaxiale Kegel mit nahen Basen und entfernten Knoten. Diese Anordnung unterscheidet sich deutlich von der inAbb. 13 und Abb. 14 dargestellten Anordnung, bei der zwei konische Führungsfedern koaxial angeordnet sind, wobei ihre Scheitelpunkte aufeinander gerichtet sind. - Das dynamische Verhalten eines Sitzes, insbesondere sein Widerstand gegen Querbewegungen, kann durch mehrere Faktoren beeinflusst werden:
- 1) Der vertikale Abstand zwischen der oberen Führungsfeder 102, 104 und der unteren Führungsfeder 101, 103. Je weiter auseinander die Führungsfedern 101, 102, 103, 104 angeordnet sind, desto besser widerstehen sie Querkräften.
- 2) Der vertikale Abstand des äußeren Abschnitts 130 der Führungsfeder 100, 101, 102, 103, 104. zum inneren Abschnitt 110 der Führungsfeder 100,101, 102, 103, 104. Je näher der Innen- und Außenbereich einer Führungsfeder 100, 101, 102, 103, 104 an einer gemeinsamen Ebene liegen, desto besser widersteht sie Querkräften.
- 3) Die Konstruktion der Führungsfeder 100, 101, 102, 103, 104, insbesondere das Verhältnis von Breite zu Höhe ihres spiralgewickelten Abschnitts. Je größer das Verhältnis von Breite zu Höhe, desto besser widersteht die Führungsfeder Querkräften.
- Unter Bezugnahme auf
Fig. 4 ist eine Spiralfeder mit rechteckigem Profil in einer normal konischen Anordnung dargestellt. Die Feder steigt an ihrem Umfang an. Das obere Ende führt zur Mitte und dient zur Aufnahme der Sitzstange. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass ein freier Zwischenraum entsteht und der aktive Teil der Feder (die Feder schwingt mit ihrem Hauptgewicht auf ihrem Außendurchmesser) abgedeckt werden kann, um Verletzungen zu vermeiden. - Unter Bezugnahme auf
Fig. 5 ist eine Spiralfeder in normal flacher Anordnung aus Rundstahldraht dargestellt. Sie dient als Zugfeder / Druckfeder und gleichzeitig als Seitenleitfeder. Die Verwendung von Federdraht ist kostengünstig, erfordert aber einen größeren vertikalen Abstand zwischen den Federn, so dass die seitliche Rückstellung mit ausreichender Festigkeit erfolgt. - Unter Bezugnahme auf
Fig. 24 und Fig. 25 ist ein Hocker dargestellt, bei dem die untere Führungsfeder 101 integral in einem Grundkörper ausgebildet ist. Der Grundkörper 320 kann im Spritzgussverfahren hergestellt werden und besteht aus glasfaserverstärktem Kunststoff. Die obere Führungsfeder ist hier eine normal kegelige Spiralfeder, deren oberer Außenteil direkt auf eine Unterseite des Sitzes 350 geschraubt ist. - Eine weitere vorteilhafte Verbesserung des Stuhls wie in
Abb. 24 und Abb. 25 ist inAbb. 26 und Abb. 27 dargestellt. Hier beinhaltet der Grundkörper 320 auch eine integrierte untere Führungsfeder, die einen spiralförmig gewickelten Abschnitt 120 beinhaltet, der sich mehr als eine Windung zwischen einem Innenabschnitt und einem Außenabschnitt erstreckt. Der spiralförmig gewickelte Abschnitt ist aus einem elastischen Material gefertigt, z.B. aus (Feder)Stahl oder glasfaserverstärktem Kunststoff. Der spiralförmig gewickelte Abschnitt kann sich unter Einwirkung einer äußeren Kraft elastisch verformen. In den zuvor besprochenen Ausführungsformen wird ein Spalt zwischen den Windungen des spiralgewickelten Abschnitts 120 gebildet. In der inFig. 26 und Fig. 27 dargestellten Ausführungsform ist dieser Spalt mit einem elastischen Material 124 gefüllt. Das elastische Material kann ein Elastomer, insbesondere Gummi, sein. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht die Führungsfeder aus Stahl oder faserverstärktem Kunststoff (ein erstes Material) und die Lücken zwischen den Windungen des spiralgewickelten Teils der Führungsfeder sind mit Gummi (ein zweites Material) gefüllt, das durch Vulkanisation mit dem Stahl oder Kunststoff verbunden ist. Die elastomergefüllte Führungsfeder bietet ein ästhetisches Design, wenn keine sichtbaren Öffnungen gewünscht werden. Außerdem wird eine mögliche Ansammlung von Schmutz, der durch die untere Führungsfeder in den Boden eindringt, sowie eine mögliche Beeinträchtigung der Sitzvorrichtung 300 durch Verklemmung externer Gegenstände innerhalb der unteren Führungsfeder verhindert. Eine spaltfreie Führungsfeder kann Quetschunfälle verhindern und kann zur Einhaltung der Sicherheitsrichtlinien erforderlich sein, wenn die Führungsfeder von außen zugänglich ist. - Die mit Elastomer gefüllte Führungsfeder kann durch Überformen oder Vulkanisieren eines Elastomers um eine zuvor gebildete Führungsfeder gebildet werden. Alternativ kann eine Elastomerschicht zwischen zwei Führungsfedern eingeklemmt werden, z.B. zwischen einer jeweils oberen Führungsfeder und einer unteren Zwischenführungsfeder, wie in
Fig. 7 dargestellt. - Das Elastomer ist so gewählt, dass es hochelastisch ist, so dass die Verformung der Führungsfeder zwischen einer flachen und einer konischen Form nicht beeinträchtigt wird. Im Einsatz verformt sich das Elastomer, das die Lücken des spiralförmigen Abschnitts der Führungsfeder füllt, zusammen mit dem Stahlabschnitt der Führungsfeder.
- Eine weitere alternative Sitzvorrichtung 300 ist in
Abb. 28 dargestellt. Hier ist die Lastfeder 370 oberhalb der oberen Führungsfeder 102 zwischen dem Sitz 350 und dem Grundkörper 320 angeordnet. Die Führungsfedern 101, 102 sind im Inneren des Grundkörpers 320 unsichtbar, während die Lastfeder 370 von außen sichtbar ist. In weiteren Ausführungsformen sind sowohl die Führungsfedern als auch die Zugfeder in einer Basis verborgen (siehe z.B.Abb. 8 ) oder alle Federn sind sichtbar (siehe z.B.Abb. 18 ). -
Fig. 29 und Fig. 30 zeigen eine Anordnung einer Sitzvorrichtung 300 mit unterer Führungsfeder 101 und oberer Führungsfeder 102 innerhalb eines im Allgemeinen zylindrischen Grundkörpers ohne Verwendung einer separaten Zugfeder. - Obwohl sich die vorliegende Offenbarung auf Sitzvorrichtungen 300 bezieht, wird darauf hingewiesen, dass die offenbarten Führungsfedern in vielen verschiedenen Anwendungen über Sitzvorrichtungen 300 hinaus vorteilhaft eingesetzt werden können, in denen eine reibungslose Axialbewegung eines Objekts in einem Bereich der axialen Verschiebung wünschenswert ist. Obwohl die vorliegende Erfindung daher mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird es für den Fachmann leicht ersichtlich sein, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten oder veranschaulichten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegenteil zahlreiche andere Modifikationen, Substitutionen, Variationen und breit angelegte gleichwertige Regelungen abdecken soll, die in den Umfang der folgenden Ansprüche fallen.
Claims (15)
- Sitzvorrichtung (300) mit Federvorrichtung, umfassend:eine Sitzstange (200), die axial relativ zu einem Grundkörper (320, 324) beweglich ist, eine untere Führungsfeder (101) mit einem ersten Innenabschnitt (110), der fest mit der Sitzstange (200) verbunden ist und einem zweiten Außenabschnitt (130), der fest mit dem Grundkörper (320, 324) verbunden ist, wobei der erste Innenabschnitt (110) mit dem zweiten Außenabschnitt (130) durch einen spiralförmig gewickelten Abschnitt (120) verbunden ist;und eine obere Führungsfeder (102) mit einem ersten Innenabschnitt (110), der fest mit der Sitzstange (200) verbunden ist und einem zweiten Außenabschnitt (130), der fest mit dem Grundkörper (320, 324) verbunden ist, wobei der erste Innenabschnitt (110) mit dem zweiten Außenabschnitt (130) durch einen spiralförmig gewickelten Abschnitt (120) verbunden ist,und eine Vielzahl von Stabilisierungsstäben (400), die in Umfangsrichtung um die Sitzstange (200) herum beabstandet sind und den spiralgewickelten Abschnitt (120) der unteren Führungsfeder (101) mit dem spiralgewickelten Abschnitt (120) der oberen Führungsfeder (102) verbinden.
- Sitzvorrichtung (300) mit Federvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Stabilisierungsstäbe (400) parallel zur Sitzstange (200) angeordnet sind.
- Sitzvorrichtung (300) mit Federvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Stabilisierungsstäbe (400) durch Öffnungen (122) in den spiralförmig gewickelten Abschnitten (120) der unteren Führungsfeder (101) und der oberen Führungsfeder (102) verbunden sind.
- Sitzvorrichtung (300) mit Federvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei wenigstens einer der Stabilisierungsstäbe (400) über wenigstens ein erstes elastisches Ausgleichselement (410, 410') zwischen dem spiralförmig gewickelten Abschnitt (120) der unteren Führungsfeder (101, 103) und dem spiralförmig gewickelten Abschnitt 120 der oberen Führungsfeder (102, 104) angeordnet ist.
- Sitzvorrichtung (300) mit Federvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen der Sitzstange (200) und dem Innenabschnitt (120) und wenigstens einer Führungsfeder (101, 102, 103, 104) wenigstens ein zweites elastisches Ausgleichselement (420, 420') angeordnet ist.
- Sitzvorrichtung (300) mit Federvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend:eine untere Zwischenführungsfeder (103) mit einem ersten Innenabschnitt (110), der fest mit der Sitzstange (200) verbunden ist, und einem zweiten Außenabschnitt (130) , der fest mit dem Grundkörper (320, 324) verbunden ist, wobei der erste Innenabschnitt (110) mit dem zweiten Außenabschnitt (130) durch einen spiralförmig gewickelten Abschnitt (120) verbunden ist, der sich in entgegengesetzter Richtung zu dem spiralförmig gewickelten Abschnitt (120) der unteren Führungsfeder (101) dreht; undeine obere Zwischenführungsfeder (104) mit einem ersten Innenabschnitt (110), der fest mit der Sitzstange (200) verbunden ist, und einem zweiten Außenabschnitt (130), der fest mit dem Grundkörper (320, 324) verbunden ist, wobei der erste Innenabschnitt (110) mit dem zweiten Außenabschnitt (130) durch einen spiralförmig gewickelten Abschnitt (120) verbunden ist, der sich in entgegengesetzter Richtung zu dem spiralförmig gewickelten Abschnitt (120) der oberen Führungsfeder (102) dreht.
- Sitzvorrichtung (300) mit Federvorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich die Sitzstange (200) axial relativ zum Grundkörper (320, 324) bewegt, wenn eine Last auf die Sitzvorrichtung aufgebracht wird, und wobei sich die Führungsfedern (101, 102) von einer flachen Spiralform zu einer konischen Spiralform mit axialer Bewegung der Sitzstange (200) relativ zum Grundkörper (320, 324) verformen.
- Sitzvorrichtung (300) mit Federvorrichtung nach Anspruch 1, wobei Lücken, die zwischen den Windungen des spiralförmig gewickelten Abschnitts (120) der unteren Führungsfeder (101) und/oder der oberen Führungsfeder (102) gebildet sind, mit einem Elastomer gefüllt sind.
- Sitzvorrichtung (300) mit Federvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Lastfeder (370), die einer axialen Bewegung der Sitzstange (200) in Bezug auf den Grundkörper (320, 324) entgegenwirkt.
- Sitzvorrichtung (300) mit Federvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Lastfeder (370), die eine axiale Bewegung der Stange relativ zur Basis entgegenwirkt.
- Sitzvorrichtung (300) mit Federvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Lastfeder (370) eine Druckfeder ist, die zwischen einem unteren Ende der Sitzstange (200) und der Basis (310) angeordnet ist.
- Sitzvorrichtung (300) mit Federvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Lastfeder (370) eine Druckfeder ist, die um die Sitzstange (200) zwischen dem Sitz (350) und der Basis (310) angeordnet ist.
- Sitzvorrichtung (300) mit Federvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Grundkörper (320, 324) durch eine Vielzahl von Armen (312) gebildet ist, die sich jeweils von einem unteren Ende zu einem oberen Ende erstrecken, und wobei die obere Führungsfeder (102, 104) auf den oberen Enden der den Grundkörper (320, 324) bildenden Arme sitzt.
- Sitzvorrichtung (300) mit Federvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die untere Führungsfeder (101, 103) integral in der Basis (310) ausgebildet ist.
- Sitzvorrichtung (300) mit Federvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verbindung der Stabilisierungsstäbe (400) in den Öffnungen der spiralförmig gewickelten Abschnitte (120) über elastische Ausgleichselemente (410, 420), welche über Befestigungsmittel zwischen einem Stabilisierungsstab und einem spiralförmig gewickelten Abschnitt der unteren Führungsfeder (101) und/oder der oberen Führungsfeder (102) angeordnet ist, ausgebildet ist.
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