Sitz mit Sitzelement
Die Erfindung betrifft einen Sitz mit einem Sitzelement.
Ergonomische Sitze zur optimalen Entlastung, vor allem der Wirbelsäule sind in vielfachen Ausführungsformen für den privaten und beruflichen Bereich bekannt. Dabei werden jedoch meistens nur einzelne Körperteile dynamisch unterstützt.
So sind Bürostühle bekannt, deren Sitzelement um eine vertikale Achse quer zum Sitzelement drehbar und um eine horizontale Achse unterhalb des Sitzelementes schwenkbar gelagert ist. Von derartigen Bürostühlen ist auch bekannt, Rückenelemente federnd zu lagern, so das auf den Rücken eines Benutzers ein Gegendruck ausgeübt wird.
Aus der DE 195 47 964 A1 ist ein Bürostuhl bekannt, bei dem die Sitzfläche um eine Kippachse schwenkbar gelagert ist, die sich horizontal in Längsrichtung des Sitzelementes durch das Sitzelement selbst hindurch erstreckt. Hierdurch sind lumbale Bewegungssegmente der Wirbelsäule während des Sitzens in Bewegung, so dass ein aktives gesundes Sitzen ermöglicht wird. Es ist wesentlich, die Kippachse möglichst nah an den Sitzbeinhöckern einer auf dem Sitzelement sitzenden Person anzuordnen.
In der DE 42 10 097 A1 ist eine aktiv dynamische Sitzvorrichtung beschrieben, bei der ein Sitzelement um einen Drehpunkt taumelt.
Aufgabe der Erfindung war es, einen verbesserten aktiv dynamischen Sitz zu schaffen, bei dem nicht nur eine aktive Sitzposition gewährleistet wird, sondern zusätzlich eine dynamische Unterstützung möglichst vieler Bewegungen eines Benutzers erfolgt. Die Unterstützungswirkung sollte daher abhängig von den Kipp- und Drehbewegungen des Benutzers sein.
Die Aufgabe wird durch den Sitz mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 dadurch gelöst, dass sich die Kippachse für das schwenkbar gelagerte Sitzelement quer zur Wirbelsäule im Bereich der Lendenwirbel eines auf dem Sitzelement sitzenden Benutzers erstreckt.
Im Unterschied zu dem aus der DE 195 47 964 A1 bekannten Sitzelement erstreckt sich die Kippachse nicht durch das Sitzelement selbst hindurch, sondern parallel hierzu oberhalb des Sitzelementes. Es schwenkt daher nicht um seine eigene Mittelachse, sondern um eine parallel hierzu sich erstreckende Kippachse. Das Sitzelement wird hierdurch nicht nur verschwenkt, sondern bei der Schwenkbewegung seitlich verlagert und führt zu einer vollkommen anderen Unterstützungswirkung. Damit wird vorteilhafterweise bei einer seitlichen Gewichtsverlagerung des Benutzers, insbesondere beim Drehen um seine Wirbelsäule eine seitliche Neigung des Sitzelementes ermöglicht. Es wurde nämlich erkannt, dass ein dynamischer Sitz die biomechanische Gesetzmäßigkeit unterstützen muss, dass die Wirbelsäule Drehbewegungen immer mit einem Seitneigeverhalten kombiniert.
Zur Unterstützung der Drehbewegung des Rückens um die Achse der
Wirbelsäule des Benutzers ist ein Rückenelement zum Abstützen des Rückens
eines Benutzers vorteilhafterweise um eine Schwenkachse parallel zur Wirbelsäule des Benutzers herum schwenkbar gelagert.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Koppelelement zwischen dem
Rückenelement und dem Sitzelement vorgesehen ist, wobei das Koppelelement so angeordnet ist, dass eine Drehbewegung der Rückenlehne in eine seitliche Kippbewegung des Sitzelementes um die Kippachse proportional übertragen wird und umgekehrt. Bei einer Drehbewegung um die Wirbelsäule des Benutzers wird somit über die Schwenkbewegung des Rückenelementes eine seitliche Neigung des Sitzelementes bewirkt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Koppelelement ein Feder- oder Torsionsstab ist, um einen dynamischen Gegendruck in dem Rückenelement und dem Sitzelement zu bewirken. Damit wird die Drehbewegung des
Rückenelementes federelastisch mit der Kippbewegung des Sitzelementes gekoppelt und eine körperunterstützender leichter Gegendruck ausgeübt. Das Koppelelement dient auch zur Rückstellung des Sitzelementes in die Ausgangsposition.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein Federelement mit dem Rückenelement gekoppelt, um eine Kippbewegung des Rückenelementes quer zur Längsachse des Koppelelementes zu ermöglichen. Dadurch wird ein federndes Anlehnen des Rückens nach hinten ermöglicht, wobei ein leichter Gegendruck auf den Rücken ausgeübt und dieser aufgefangen wird. Diese Kippbewegung dient ebenso zur Streckung des Rückens, wobei sich die entsprechende Gegenkraft erhöhen kann. Das Federelement kann dadurch gebildet sein, dass das Verbindungselement federnde Eigenschaften hat.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn das Sitzelement weiterhin zusammen mit dem Rückenelement um eine horizontale Achse schwenkbar gelagert ist, wobei sich die horizontale Achse quer zum Sitzelement im vorderen Bereich und oberhalb des Sitzelementes erstreckt, um eine Bewegung eines auf dem Sitzelement sitzenden Benutzers von einer vertikalen Lage in eine horizontale Lage und umgekehrt zu ermöglichen.
Hierzu ist das Sitzelement zusammen mit dem Rückenelement vorzugsweise an einem Sitzgestell befestigt, wobei der untere Abschnitt des Sitzgestells, der dem Sitzelement diametral gegenüber liegt, ein kurvenförmiges Profil aufweist und das kurvenförmige Profil mit Rollen auf einem Sitzsockel belagert ist.
Weiterhin ist der Sitz vorzugsweise in einer Höhe verstellbar.
Ein vorteilhaftes Sitzelement für einen derartigen Sitz hat
eine erste Kontaktfläche im hinteren Bereich des Sitzelementes zum Stützen des Beckenbogens oder Beckenbügels des Benutzers,
eine zweite Kontaktfläche im mittleren Bereich des Sitzelementes zum Stützen der Sitzbeinhöcker des Benutzers, und
- eine dritte Kontaktfläche im vorderen Bereich des Sitzelementes zum
Stützen der Schambeinbügel des Benutzers,
wobei die erste und zweite Kontaktfläche zueinander senkrecht in Bezug zueinander stehen und die dritte Sitzauflagefläche aus Richtung der zweiten
Kontaktfläche diagonal nach oben ausgerichtet ist und sich zwischen den Beinen des Benutzers erstreckt.
Erfindungsgemäß fängt die horizontale zweite Kontaktfläche im Bereich der Sitzbeinhöcker des Benutzers das gesamte Körpergewicht auf. Die vertikale erste Kontaktfläche am Beckenbogen oder Beckenbügel wirkt einem muskulär ermüdenden Abknicken der Hüfte nach hinten über eine Lendenwirbelbeugung entgegen. Dieses Abknicken der Hüfte wird durch die seitliche Asymmetrie der Sitzbeinhöcker bedingt. Weiterhin ist eine diagonale dritte Kontaktfläche vor den Schambeinbügeln vorgesehen, die ein Abrutschen der Sitzbeinhöcker nach vorn sowie der Beckenbogen oder Beckenbügel nach unten verhindert.
Im Unterschied zu bekannten Sitzelementen ist somit erfindungsgemäß ein Sitzelement mit definierten Kontaktflächen vorgesehen, wobei der Benutzer gezielt an den definierten Kontaktflächen abgestützt wird. Dies hat den Vorteil, dass die Bewegungsfreiheit des Benutzers an den anderen Flächen nicht eingeschränkt wird. Dabei können die mindestens drei Kontaktflächen drei voneinander unabhängige, einzelne Elemente des Sitzelementes sein oder Abschnitte eines integral ausgeführten Sitzelementes darstellen.
Es ist vorteilhaft, wenn die erste, zweite und/oder dritte Kontaktfläche jeweils aus zwei Auflagebereichen besteht, die spiegelsymmetrisch um eine gemeinsame Mittelachse des Sitzelementes ausgerichtet sind. Durch das Aufteilen mindestens der ersten Kontaktfläche in eine rechte und linke Kontakt
fläche wird das Sitzelement mindestens bis unterhalb des Kreuzbeins des Benutzers in zwei Sitzhälften für beide Beckenhälften getrennt. Damit wird ein Bewegungsspielraum der Wirbelsäule bis zum Steißbein gewährleistet.
Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, da sie insofern der menschlichen Anatomie entspricht, als dass das Kreuzbein nicht mit den Beckenhälften verwachsen ist.
Das Sitzelement ist vorteilhafterweise in zwei Sitzhälften geteilt/ wobei auf jeder Sitzhälfte die erste, zweite und dritte Kontaktfläche vorgesehen und die Sitzhälften nebeneinander symmetrisch um eine gemeinsame Mittelachse des Sitzelementes ausgerichtet sind.
Es ist vorteilhaft, wenn die Kontaktflächen aus Gel, Silikat oder Schaum bestehen und an den jeweiligen Körperbau des Benutzers angepasst sind. Es können aber auch Justagemittel für die Kontaktflächen vorgesehen sein, so dass das Sitzelement für viele unterschiedlichen Beckenproportionen beliebig einstellbar ist. Als Schaum kann z. B. Polyurethan-Schaum verwendet werden.
Um eine möglichst freie Bewegung des Benutzers zu ermöglichen, sind vorteilhafterweise ausschließlich an den Druckpunkten zum Abstützen des Benutzers Kontaktflächen vorgesehen.
Die Erfindung wird im folgenden mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 - eine perspektivische Prinzipskizze des um eine Kippachse quer zur Wirbelsäule im Bereich der Lendenwirbel schwenkbar gelagerten Sitzelementes in gekoppelter
10 Bewegung mit einem parallel um die Wirbelsäule drehbaren Rückenelement-
Figur 2 - Prinzipskizze gemäß Figur 1 in Vorderansicht;
I S Figur 3 eine Prinzipskizze des um eine horizontale Achse quer zum Sitzelement im vorderen Bereich und oberhalb des Sitzelementes in eine Liegestellung schwenkbar gelagerten Sitzelementes in Seitenansicht;
20 Figur 4 eine perspektivische Seitenansicht des erfindungsgemäßen Sitzelementes;
Figur 5 - eine Draufsicht auf das Sitzelement nach Figur 6;
25 Figur 6 eine Seiten- und Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Sitzelementes;
Figur 7 - ein Kräftemodell für das erfindungsgemäße Sitzelement in
Seitenansicht;
Figur 8 - ein Kräftemodell bisher bekannter Sitzformen in
Seitenansicht;
Die Figur 1 lässt ein Funktionsmodell eines schwenkbar um eine Kippachse 1 gelagerten Sitzelementes 2 in perspektivischer Ansicht erkennen. Eine entsprechende Vorderansicht ist in der Figur 2 gezeigt. Die Kippachse 1 befindet sich oberhalb des Sitzelementes 2 und erstreckt sich im wesentlichen horizontal in Längsrichtung des Sitzelementes 2 und quer zur Wirbelsäule im Bereich der Lendenwirbel eines auf dem Sitzelement 2 sitzenden Benutzers. Das Sitzelement 2 ist um diese Kippachse 1 vorzugsweise in einem Winkel α von bis zu 10° von der Mittelachse nach rechts und links verschwenkbar. Wenn sich der Benutzer in einer vorgebeugten Stellung auf dem Sitz befindet, ist beispielsweise die Linksrotation der Wirbelsäule um den Winkel immer mit einer Rechtsseitneigung und die Rechtsrotation der Wirbelsäule immer mit einer Linksseitneigung der Hüfte gekoppelt. Alternativ ist aber auch eine Ausführungsform möglich, bei der in der zurückgestreckten Stellung eine Linksrotation der Wirbelsäule mit einer Linksseitneigung bzw. eine Rechtsrotation der Wirbelsäule mit einer Rechtsseitneigung gekoppelt ist. Durch die Kippbewegung des Sitzelementes 2 wird die Links- bzw. Rechtsseitneigung unterstützt und die auf die Wirbelsäule wirkenden Scher- und Hebelkräfte werden verringert.
Die Figur 2 lässt das in der Figur 1 gezeigte Funktionsmodell in der Vorderansicht erkennen. Es wird deutlich, dass das Sitzelement 1 um die Kippachse in einem Winkel von bis zu 10° von der Mittelachse nach rechts und links verschwenkbar ist.
Die Kippbewegung des Sitzelementes 2 kann mit einer Drehbewegung um die Achse 3 eines schematisch dargestellten Rückenelementes und/oder einer schematisch dargestellten Nackenstütze gekoppelt sein. Hierzu ist das Rü- kenelement bzw. die Nackenstütze mit dem Sitzelement 2 über ein
Verbindungselement verbunden. Die Konstruktion sollte dabei so bemessen sein, dass das Verhältnis des seitlichen Kippens des Sitzelementes 2 zur seitlichen Drehung des obersten Rükenelementes nicht größer als 40° für den Sitz zu 90° für den Rücken bezogen auf die gesamte Breite des Sitzelementes 2 bzw. des Rückenelementes ist. Von der Mittelachse des Rückenelementes bzw. des Sitzelementes 2 betrachtet, entspricht das Verhältnis 20° für das Sitzelement 2 zu 45° für das Rückenelement. Die Koppelung der Drehung des Rückenelementes mit der Kippbewegung des Sitzelementes 2 führt zu einer dynamischen Körperunterstützung. Hierbei werden die biomechanischen Gesetzmäßigkeiten berücksichtigt, dass die Wirbelsäule Drehbewegungen immer mit einem Seitneigeverhalten kombiniert und umgekehrt. Dabei ist die Koppelung dieser Bewegung im Bereich der Lenden und der Brustwirbelsäule abhängig von der Krümmung in diesen Abschnitten.
Das Verbindungselement ist vorzugsweise ein Feder- bzw. Torsionsstab, so dass sich der Sitz in einer Ausgangsstellung zurückstellen kann und zusätzlich bei dem Kippen des Sitzelementes 2 eine körperunterstützende Gegenkraft aufgebracht wird.
Die Figur 3 lässt das Funktionsmodell des Sitzelementes 2 in der Seitenansicht erkennen, wobei das Sitzelement 2 um eine horizontale Achse 4 schwenkbar in einem definierten Winkel gelagert ist. Die horizontale Achse 4 erstreckt sich quer zum Sitzelement 2 und befindet sich im vorderen Bereich etwas oberhalb des Sitzelementes 2. Durch das Verschwenken des Sitzelementes 2 um die horizontale Achse 4 wird eine Bewegung eines auf dem Sitzelement 2 sitzenden Benutzers von einer vertikalen Lage in eine horizontale Lage Und umgekehrt ermöglicht, wobei der Benutzer bei der Lageveränderung dynamisch unterstützt und geführt wird. Zum Führen des Sitzelementes 2 um die horizontale Achse 4 ist das Sitzelement 2 an einem nicht dargestellten Sitzgestell befestigt. Das Sitzgestell hat einen unteren Abschnitt, der dem Sitzelement 2 diametral gegenüber liegt und beispielhaft ein kurvenförmiges Profil aufweist. Das kurvenförmige Profil des Sitzgestells ist beispielhaft mit Rollen auf einem Sitzsockel gelagert, wobei der Sitz durch den Sitzsockel in einer Höhe verstellbar ist.
In den Figuren 4 bis 6 ist das erfindungsgemäße Sitzelement 2 für den vorstehend beschriebenen Sitz in der Seiten- und Vorderansicht, als Draufsicht und in der perspektivischen Seitenansicht dargestellt. Das Sitzelement 2 ist in zwei Sitzhälften 5a und 5b geteilt, die jeweils drei Kontaktflächen haben. Die Kontaktflächen sind nebeneinander symmetrisch um die gemeinsame Mittelachse 6 der Sitzschale 2 ausgerichtet. Eine vertikale erste Kontaktfläche 7 befindet sich im hinteren Bereich des Sitzelementes 1 und dient zum Abstützen des Beckenbogens oder Beckenbügels des Benutzers. Eine horizontale zweite Kontaktfläche 8 befindet sich im mittleren Bereich des Sitzelementes 2 zum Abstützen der
Sitzbeinhöcker des Benutzers. Weiterhin ist ein diagonale dritte Kontaktfläche 9 im vorderen Bereich des Sitzelementes 2 vorgesehen, um die Schambeinbügel des Benutzers abzustützen. Die dritte Kontaktfläche 9 erstreckt sich nach oben zwischen die Beine eines Benutzers und liegt an den Oberschenkeln bzw. den Schambeinbügeln an. Aus der Zeichnungsfigur 7 ist erkennbar, dass die erste und zweite Kontaktfläche 7 und 8 nahezu senkrecht in Bezug zueinander stehen. Die dritte Kontaktfläche 9 ist aus Richtung der zweiten Kontaktfläche 8 diagonal nach oben ausgerichtet.
Die horizontale zweite Kontaktfläche 8 im Bereich der Sitzbeinhöcker des Benutzers fängt das gesamte Körpergewicht auf. Die vertikale erste Kontaktfläche 7 am Beckenbogen oder Beckenbügel wirkt einem muskulär ermüdenden Abknicken der Hüfte nach hinten über eine Lendenwirbelbeugung entgegen. Das Abknicken der Hüfte wird durch die seitliche Asymmetrie der Sitzbeinhöcker bedingt. Die diagonale dritte Kontaktfläche 9 ist vor den Schambeinbügeln vorgesehen und verhindert ein Abrutschen der Sitzbeinhöcker nach vorn, sowie der Beckenbogen oder Beckenbügel nach unten.
In der Figur 7 sind die Funktionen der Kontaktflächen 7, 8 und 9 anhand eines Kräftemodells näher skizziert. Mit dem Sitz soll die Gewichtskraft F1 des Benutzers aufgefangen werden. Die resultierende Kraft ergibt sich entsprechend des dargestellten Verstärkerdiagramms zu Null. Die vertikale erste Kontaktfläche 7 ist so gelagert, dass eine Gegenkraft F2 auf den
Beckenbogen oder Beckenbügel 10 des Benutzers ausgeübt und ein Abknicken der Hüfte nach hinten vermieden wird.
Die Kräfteverhältnisse bei dem erfindungsgemäßen Sitz stellen sich beispielhaft wie folgt dar. Es wird eine Gewichtskraft des Benutzers in Höhe von 100 % angenommen, die durch die Gegenkräfte F2, F3 und F4 vollständig aufgefangen wird. Hierzu wird der Beckenbogen oder Beckenbügel des
Benutzers mit der Kraft F2 abgestützt. Ein Großteil der Gewichtskraft F1 wird durch die Gegenkraft F3 an der horizontalen zweiten Kontaktfläche 8 aufgefangen. Die restliche Gewichtskraft F1 - F3 wird mit den Kontaktfläche 7 und 9 am Schambeinbügel des Benuters aufgefangen. Die Kontaktflächen 7 bis 9 sind hierbei genau so angeordnet, dass die Gewichtskraft F1 durch die
Abstützkräfte F2 bis F4 vollständig aufgenommen wird, so dass der Benutzer fest und sicher sitzt.
Bei dem erfindungsgemäßen Sitzelement 2 wird somit ein Abrutschen der Sitzbeinhöcker nach vorn, sowie der Beckenbogen oder Beckenbügel 10 nach unten durch die diagonal nach oben ausgerichtete dritte Fläche 9 verhindert, indem eine diagonal nach oben wirkende Gegenkraft F4 aufgebracht wird.
Im Vergleich hierzu ist in der Figur 8, die das Kräftemodell eines herkömmlichen Sitzes zeigt, zu erkennen, dass die Gewichtskraft F1 des Benutzers 100 % nicht vollständig aufgefangen wird. Eine auf den Beckenbogen oder Beckenbügel lastende Kraft F5 wird durch eine Gegenkraft F2b aufgefangen. An der Sitzfläche wirkt jedoch eine Gegenkraft F6 auf die Sitzbeinhöcker, die nicht in einer Kräftelinie zu der Gewichtskraft F1 steht. Durch Kräfteumlenkung verbleibt eine horizontale Kraft F7, die zu einem
Rutschen des Benutzers mit der Hüfte nach vorn führt. Diese Kraft wird in der Regel durch muskulärere Aktivität des Benutzers aufgefangen.
Die Kräfteverhältnisse sind derart, dass die Summe der Gegenkraft F6 + der Kraft F7 der Gewichtskraft entsprechen (F6 + (-F7) = 100 %). Die Summe der Kräfte F2b und F6 ist kleiner der Gewichtskraft F1 (F2b + F6 < 100 %). Die Gewichtskraft F1 wird in den Kontaktflächen 7 und 8 in die Horizontale umgelenkt.