EP3574805B1

EP3574805B1 - Sitzvorrichtung mit einer federvorrichtung

Info

Publication number: EP3574805B1
Application number: EP19020351.3A
Authority: EP
Inventors: Thomas Walser
Original assignee: Inventor Group GmbH
Current assignee: Inventor Group GmbH
Priority date: 2017-06-02
Filing date: 2019-05-28
Publication date: 2021-06-23
Anticipated expiration: 2039-05-28
Also published as: US10765214B2; US20180344033A1; CA3006737A1; EP3574805A1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung und auf eine gefederte Sitzvorrichtung, die eine oder mehrere Führungsfedern umfasst.

HINTERGRUND

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.

ZUSAMMENFASSUNG

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.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

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 in Fig. 15,
Fig. 17 eine perspektivische Ansicht der Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung wie in Fig. 16,
Fig. 18 die Sitzvorrichtung mit Federvorrichtung wie in Fig. 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 in Abb. 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 in Fig. 29.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

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 in Fig. 7 dargestellt. Die Führungsfedern 100, 101, 102, 103, 104 können normalerweise flach sein, wie in Abb. 3, Abb. 5 und Abb. 6 dargestellt. Alternativ können Führungsfedern 100, 101,102, 103, 104 eine normal konische Form aufweisen, wie in Abb. 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 in Fig. 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 in Fig. 12, Fig. 13 und Fig. 14 dargestellt. Die Sitzvorrichtung 300 wie in Fig. 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 in Fig. 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 in Fig. 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 in Fig. 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 in Abb. 20 und Abb. 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. In Fig. 20 ist eine Ausführungsform mit der Führungsfeder dargestellt, wie in Fig. 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 in Fig. 20 und Führungsfedern mit einem allgemein rechteckigen Querschnitt wie in Fig. 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 in Fig. 21 dargestellt, erfordert typischerweise eine gewisse Übung und/oder Schulung, damit ein Benutzer ihn bequem bedienen kann.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 16 und 17 ist eine Sitzvorrichtung 300 in einer Seitenansicht und einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Eine Draufsicht auf die Basis 310 der Sitzvorrichtung 300 ist in Abb. 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 in Abb. 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 und Fig. 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 und Fig. 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 und Fig. 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 in Fig. 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 gemäß Fig. 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 in Fig.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 in Abb. 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 in Abb. 7 nur die Öffnungen 122 zur Befestigung von Stabilisierungsstäben dargestellt, nicht aber die Stabilisierungsstäbe selbst. Dennoch kann die in Abb. 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 im US-Patent 9,894,998 offenbart ist, das hiermit durch Verweis aufgenommen wird. Die Basis 310 ermöglicht eine Kippbewegung der Sitzvorrichtung 300. Ein im Allgemeinen zylindrischer Grundkörper 320 sichert die Außenteile einer unteren Führungsfeder 101 und einer oberen Führungsfeder 102. Die obere und untere Führungsfeder sorgen für die axiale Bewegung einer Sitzstange 200. Das Verhältnis von Breite zu Höhe des spiralförmig gewickelten Teils der Führungsfedern beträgt ca. 20mm bis 3mm. In diesem Verhältnis sind die Führungsfedern in Bezug auf die Querbewegung sehr unelastisch und fungieren als reibungslose Axiallager. Im Gebrauch wird die Kraft des Benutzergewichts vom Sitz 350 über die Sitzstange 200 und eine Lastfeder 370 in eine Grundplatte 316 der Basis 310 übertragen. Der Grundkörper 320 ist innerhalb eines balgförmigen Außenkörpers 327 vor der Außenansicht verborgen.
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 in Abb. 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 in Abb. 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 in Fig. 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

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; und

eine 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.