WO2017140899A1 - Gasfedervorrichtung zur höhenverstellung eines bürostuhls - Google Patents

Gasfedervorrichtung zur höhenverstellung eines bürostuhls Download PDF

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deformation
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sensor
force
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Stefan Lukas
Thomas NEGER-LOIBNER
Richard HALATSCHEK
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    • G05B19/02—Program-control systems electric
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    • G05B2219/30—Nc systems
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    • G05B2219/40175—Inclination, tilt of operator seat, chair serves as control command, like handle

Definitions

  • the invention relates to a gas spring device for adjusting the height of an office or work station chair.
  • office chairs offer various possibilities for adjusting, for example, the seat height, the height of armrests, the inclination of the backrest, the inclination of the seat surface and so on.
  • To adjust the height can serve, for example, a gas spring.
  • An object to be solved is therefore an improved concept for a
  • Specify gas spring device for height adjustment of an office chair which allows a detection and / or evaluation of the method of use of the office chair by the user in a particularly efficient manner.
  • Height adjustment of an office chair next to the actual gas spring at least one sensor means for detecting a load and an electronic circuit.
  • a gas spring device for height adjustment of an office chair is specified.
  • the gas spring device has a gas spring, which is arranged and arranged for height adjustment of the office chair by means of a movable component of the gas spring.
  • the gas spring device also has at least one sensor means arranged on the gas spring device, which is set up to detect a load on the gas spring device and to generate at least one sensor signal depending on the detected load.
  • Gas spring device to an electronic circuit which is adapted to generate depending on the at least one sensor signal usage data.
  • the usage data represents one or more facts about the use of the office chair.
  • the gas spring device in particular the gas spring, can be arranged, for example, between a seat surface and a base, also called spider or foot spider, of the office chair.
  • the gas spring includes, for example, a piston and a cylinder, wherein the piston is movable in the cylinder along a longitudinal axis of the gas spring to adjust a seat height of the office chair can. To fix the seat height, the penetration depth of the piston can be fixed in the cylinder, for example.
  • the gas spring is used, for example, as a spring for damping.
  • the gas spring on a spring constant or effective spring constant, which is determined for example by an internal pressure of a gas inside the cylinder of the gas spring. This allows, for example, changes in the load on the seat of the office chair, especially when Niedersitzen a user sitting on the seat, are damped.
  • the longitudinal axis of the gas spring corresponds to an axis along a direction of movement of
  • Gas spring in particular movable component of the gas spring, for height adjustment of the office chair.
  • the gas spring device comprises a housing which can be fastened, for example, to the base or the seat surface of the office chair.
  • the piston of the gas spring is immovably connected to the housing with respect to the housing, while the cylinder along the longitudinal axis is movable relative to the housing and more or less deeply immersed in the housing.
  • the cylinder is a movable component of the gas spring, while the piston is an immovable component of the gas spring.
  • the cylinder may be immovably connected to the housing with respect to the housing and the piston may be movable relative to the housing and more or less deeply immersed in the housing.
  • the piston is the movable component of the gas spring, while the cylinder is the immovable component of the gas spring.
  • Rotational movement of the immovable component with respect to the housing is not excluded.
  • the movable component is movable along the longitudinal axis.
  • the movable component may also be movable in rotation.
  • the housing can be connected, for example, via a first cone to the base and the movable component via a second cone to the seat of the office chair or vice versa.
  • the housing may also serve to guide the movable component of the gas spring.
  • the circuit is arranged inside or on the housing.
  • the circuit is attached to an inside of the housing or to the moveable component.
  • the usage data generated by the circuit can be used to evaluate a user behavior of the user of the office chair.
  • use of the office chair in particular with regard to ergonomic aspects, can be optimized.
  • Applications for the improved concept may include, in addition to providing data to optimize a user's posture and / or seating position, in relation to the
  • Application in a desk chair also be the following: presence detection a user, activity tracking the user, fail-use detection, use as input device for computer, for example as a so-called “body joystick” or “body controller” for computer games, generating statistical data for the computer
  • the at least one sensor means comprises a force sensor which is adapted to apply a force which is in
  • weight data representing a body weight of a user of the office chair depending on the force signal.
  • the force sensor includes one or more strain gauges and / or one or more piezo sensors, in particular piezoelectric sensors. In various embodiments, the force sensor is at the stationary
  • Component of the gas spring for example, the piston or the cylinder arranged.
  • the force sensor may be disposed between the immovable component and the housing, between the immovable component and the base, or between the immovable component and the seat.
  • the at least one sensor means comprises at least one deformation sensor which is adapted to detect a deformation of the gas spring device and / or the gas spring and depending on the detected deformation to generate a deformation signal.
  • the circuit is set up, for example, to generate center of gravity data, which represent a position of a center of gravity of a user of the office chair, as a function of the deformation signal.
  • the center of gravity of the user may be changed, for example, by a shift of the user's weight on the seat or a change in the inclination of the seat, the inclination of the back of the chair, or any other adjustment of a component of the chair.
  • the deformation sensor is configured to detect a deformation, in particular a bending, of the gas spring, of the piston, of the cylinder and / or of the housing and to generate the deformation signal depending thereon.
  • the at least one strain sensor includes one or more strain gauges disposed on the gas spring, particularly on the piston and / or the cylinder, or on an inside or outside of the housing.
  • the at least one sensor means comprises both the at least one deformation sensor and the force sensor.
  • the circuit is configured to generate the center of gravity data depending on the deformation signal and the force signal.
  • the usage behavior can be recorded and evaluated.
  • the at least one deformation sensor is arranged on the gas spring, in particular on the piston or the cylinder, and configured to detect a deformation of the gas spring, in particular of the piston or of the cylinder and the deformation signal depending on the detected deformation of the gas spring produce.
  • the at least one deformation sensor is arranged on a housing, in particular on an inner side or an outer side of the housing, the gas spring and adapted to detect a deformation of the housing of the gas spring and the deformation signal depending on the detected deformation of the housing of the gas spring produce.
  • the at least one sensor means comprises a deformation body, which is arranged at least partly between the gas spring device and a seat surface of the office chair.
  • the at least one deformation sensor is arranged on the deformation body and adapted to detect a deformation of the deformation body and to generate the deformation signal depending on the detected deformation of the deformation body.
  • the deformation element acts, for example, as a guide element for the gas spring in a housing of the
  • a housing of the gas spring device may be formed by two, at least partially telescoped, tubular parts, wherein the deformation sensor is arranged in the region of a connection of these two parts.
  • the deformation body may be at least partially interposed between the
  • the at least one deformation sensor includes, for example, one or more strain gauges and / or one or more piezoelectric sensors, which are arranged on the deformation body.
  • the deformation body acts as a guide element for the cylinder in a housing of the gas spring device.
  • the deformation body has at least one selected area with reduced rigidity, wherein the at least one deformation sensor at this selected area, or if there are a plurality of such areas, at this attached to selected areas.
  • the reduced refers
  • the load in particular radial forces, i. Forces perpendicular to the longitudinal axis of the gas spring and to be deduced to corresponding bending moments.
  • the selected areas arise, generally speaking, by a change in a uniform geometry of the deformation body.
  • the at least one selected region is formed by a material weakening, in particular a recess, a notch or another weak point.
  • the change in geometry may also cause a flow of force through the deformation body to pass through the at least one selected region.
  • the deformation body may be made of plastic or of metal. While plastic is characterized by a simplified manufacturing, the use of a deformation body made of metal can improve the measurements of the deformations due to the linear material properties. In the case of a deformation element or guide element made of metal, it may be advantageous to introduce additional sliding pieces made of plastic between guide element and gas spring in order to improve, for example, the contact properties.
  • a housing of the gas spring device is formed by two, at least partially telescoped, tubular parts. It is the
  • Deforming body arranged in the region of a compound of these two parts.
  • the two parts are connected to each other in the region of an end plate of the gas spring device.
  • the two parts are connected together in the end portion of an outer one of the two parts directed toward a center of the housing. The connection is thus located approximately in the middle of the housing.
  • the at least one deformation sensor is adapted to apply a force, which in the direction of the longitudinal axis of the gas spring on the Deformation body acts to detect and generate a further force signal depending on the force acting on the deformation body.
  • the circuit is to
  • both the body weight and the center of gravity of the user can be determined with the aid of the deformation body.
  • the deformation signal can exclusively or additionally represent a force which acts on the gas spring substantially in the direction perpendicular to the longitudinal axis of the gas spring.
  • the at least one sensor means is formed by a pressure sensor which detects an internal pressure of the gas spring, wherein the force signal is formed by the detected internal pressure.
  • the gas spring device In various embodiments of the gas spring device, the
  • Gas spring device to an energy recovery device, which is adapted to gain from a movement of the gas spring, in particular a movable component of the gas spring, for example of the piston or the cylinder, electrical energy.
  • the circuit is to power the circuit with the
  • the energy harvesting device has a
  • the energy harvesting device comprises at least one piezoelectric element, which is arranged on the gas spring device, in particular on the gas spring or the housing, and is adapted to recover the electrical energy from the movement of the gas spring.
  • the at least one piezoelectric element of the energy harvesting device is arranged, for example, between the gas spring and the housing or between the housing and the office chair, in particular the base or the seat surface, or between the gas spring device and the office chair, in particular the base or the seat.
  • a piezosensor of the force sensor for example, can be used as the piezoelectric element of the energy recovery device.
  • the energy harvesting device is adapted to gain electrical energy from movement of the gas spring along the longitudinal axis of the gas spring.
  • the energy harvesting device is adapted to gain electrical energy from movement of the gas spring along the longitudinal axis of the gas spring.
  • Gas spring to gain the electrical energy.
  • a rotational movement of the gas spring for example, a rotational movement with the longitudinal axis of the gas spring as the axis of rotation.
  • Energy recovery device at least one coil and at least one
  • Permanent magnet is attached to the movable component of the gas spring.
  • the at least one coil and the at least one permanent magnet are arranged and aligned relative to one another such that a magnetic flux generated by the at least one permanent magnet varies, in particular varies in time, with the at least one coil during a movement of the movable component.
  • the movement of the movable component may be a movement along the longitudinal axis or a rotational movement.
  • the movement along the longitudinal axis can be caused for example by a height adjustment.
  • the movement along the longitudinal axis may be caused by a damping movement of the movable component, for example, when lowering a user on the office chair.
  • the rotational movement can be caused for example by a rotational movement of the office chair, in particular the seat.
  • the effect of the electromagnetic induction is exploited to induce a voltage in the coil and, for example, by means of a current, which is caused by the induced voltage, to charge the energy storage device of the energy recovery device.
  • the at least one coil has one or more windings.
  • the coil is arranged to be movable relative to the at least one permanent magnet, or the at least one permanent magnet is arranged to be movable relative to the coil. Depending on the orientation of the coil and the
  • Permanent magnet therefore changes during the movement of the coil or the at least one permanent magnet, a magnetic flux through the coil, whereby the voltage is induced electromagnetically.
  • both the permanent magnet and the coil are movably disposed
  • the gas spring device further includes a magnetically conductive or ferromagnetic component immovably disposed in the gas spring device.
  • the magnetically conductive or ferromagnetic component has first regions which are at a first distance from the longitudinal axis of the gas spring and second regions which are at a second distance from the longitudinal axis of the gas spring. The second distance is greater than the first
  • Permanent magnets of the magnetically conductive or ferromagnetic component are Permanent magnets of the magnetically conductive or ferromagnetic component.
  • the at least one coil and the at least one permanent magnet are arranged on the movable component of the gas spring and the magnetically conductive or ferromagnetic component is immovably arranged in the housing of the gas spring device.
  • the magnetically conductive or ferromagnetic component on the movable component of the gas spring and the at least one coil and the at least one permanent magnet can be arranged immovably in the gas spring device.
  • a sign or polarity of the induced voltage changes during movement of the movable component.
  • the circuit includes a rectification circuit configured to rectify the induced voltage or the current generated thereby to charge the energy store.
  • the change in the sign or the polarity of the voltage is, for example, due to a change in the direction of the magnetic flux density with respect to a surface spanned by the at least one coil, in particular one
  • the at least one permanent magnet has at least one radially magnetized annular first permanent magnet disposed about the movable component of the gas spring.
  • a first coil of the at least one coil is fixedly connected to the movable component, so that the first coil is moved in a movement of the movable component in the direction of the longitudinal axis of the gas spring.
  • the at least one first permanent magnet is fixedly arranged in the gas spring device.
  • the windings of the first coil extend around the movable component of the gas spring.
  • the movable component and the first coil are located in an inner region, in particular within an inner radius, of the at least one first permanent magnet.
  • the at least one first permanent magnet is fixedly connected to the movable component, so that the at least one first permanent magnet
  • Permanent magnet is moved in a movement of the movable component in the direction of the longitudinal axis of the gas spring and the first coil fixed in the
  • Gas spring device is arranged.
  • the windings of the first coil extend around the movable component of the gas spring and around the at least one first permanent magnet.
  • the movable component is then located, for example, in the inner region, whereas the first coil is located in an outer region, in particular outside an outer radius, of the at least one first permanent magnet.
  • the winding axis of the first coil, an axis of symmetry of the at least one first permanent magnet and the longitudinal axis of the gas spring parallel to one another in particular coincide.
  • the at least one permanent magnet has two or more radially magnetized annular first permanent magnets.
  • the two or more first permanent magnets are arranged with respect to each other so that their axes of symmetry coincide.
  • the two or more are first
  • the two or more first permanent magnets are alternately magnetized. Adjacent ones of the two or more first permanent magnets have opposite magnetic poles on their respective radial inner sides and opposite magnetic poles on their respective radial outer sides.
  • Movement range of the movable component in which the voltage is induced for example, increases.
  • a greater inhomogeneity of the magnetic flux density generated by the at least one permanent magnet can be achieved, which in turn can lead to an increased induced voltage.
  • the at least one permanent magnet has at least one second permanent magnet.
  • the at least one second permanent magnet has at least one second permanent magnet.
  • Permanent magnet has a magnetization which is at least partially in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the gas spring.
  • a second coil of at least one coil with the movable component of the gas spring is firmly connected, so that the second coil is moved in a rotational movement of the movable component and the at least one second permanent magnet is arranged stationary in the gas spring device.
  • the rotational movement of the second coil changes an angle of a direction of the magnetic generated by the at least one second permanent magnet
  • the at least one second permanent magnet is fixedly connected to the movable component, so that the at least one second permanent magnet
  • Permanent magnet is moved in the rotational movement of the movable component.
  • the second coil is then fixedly arranged with the gas spring device.
  • the winding axis of the first coil in particular during the rotational movement, in a plane on which the longitudinal axis of the gas spring is perpendicular.
  • the at least one sensor means comprises at least one position sensor which is adapted to a position of the movable
  • Component to capture and generate a position signal depending on the detected position Component to capture and generate a position signal depending on the detected position.
  • the at least one position sensor includes an incrementally measuring sensor, a direct measuring sensor, a magnetic sensor, a Hall sensor, a capacitive sensor and / or an optical sensor.
  • Measurement of the position can also be resistive, e.g. via a potentiometer in combination with a gear which converts a linear movement into a rotary motion, a linear potentiometer, and / or a coding e.g. a gray code.
  • the circuit is configured to generate altitude data representative of a height setting of the gas spring or the office chair depending on the position signal.
  • the circuit is configured to determine a force acting on the gas spring in the direction of the longitudinal axis of the gas spring based on a change in the position signal and a spring constant of the gas spring.
  • the circuit is further configured to generate, based on the determined force, second additional weight data representing a body weight of a user of the office chair.
  • the change of the position signal is due, for example, to a
  • component may result from a user sitting down on the office chair.
  • the force which acts on the gas spring in the direction of the longitudinal axis of the gas spring can be determined, for example, as the product of the spring constant of the gas spring and a path corresponding to the change in the position of the movable component.
  • the at least one sensor means has at least one further position sensor which is set up to detect a position of the movable component based on a spatial inhomogeneity of the magnetic flux density generated by the at least one permanent magnet and to supply a further position signal depending on the detected position produce.
  • the circuit is adapted to generate, depending on the further position signal, further height data representing a height adjustment of the gas spring or the office chair.
  • the at least one further position sensor may, for example, have at least one Hall sensor.
  • the at least one Hall sensor is set up to detect the spatial inhomogeneity of the flux density of the at least one permanent magnet. From this, for example, conclusions about the position of the movable
  • both the determination of the further height data and thus the height adjustment of the gas spring or the office chair as well as the energy production by means of the energy recovery device can be achieved with the same at least one permanent magnet.
  • the energy harvesting device includes an electric generator and a translation device, such as a transmission.
  • the transmission device is the drive side connected to the housing of the gas spring device and the output side with a drive axle of the generator.
  • Translation device is arranged and adapted to a rotational movement of the movable component in a rotational movement of the drive axle
  • a transmission ratio of the transmission device is such that a rotational speed of the rotational movement of the drive axle is greater than a rotational speed of the rotational movement of the movable component.
  • connection of the transmission device with the housing may be formed, for example via a gear of the transmission device and a toothing on an inner side of the housing.
  • the gas spring device has a wakeup element that is configured to signal a use, in particular the beginning of a use of the gas spring device or an office chair, in order to switch the circuit from a rest state.
  • the awakening element is through a
  • piezoelectric element formed between an end plate and a
  • Thrust bearing of the gas spring device is mounted and emits a corresponding voltage pulse upon application of pressure, which can be evaluated by the circuit. For example, the circuit goes into hibernation when not used for a long time.
  • the circuit comprises a
  • Communication interface for the wireless transmission of the user data, in particular the weight data, the center of gravity data, the first further
  • Weight data, the second additional weight data, the height data and / or the other height data is set up at least one external receiving device.
  • the wireless transmission of the usage data may, for example, be via Bluetooth, WLAN, GSM-based technology, wireless technology such as Zigbee, RF or RFID, or other transmission technology.
  • the at least one external receiving device may include, for example, office equipment, such as a table, air conditioning, room lighting or a
  • the office agent can then, for example, depending on the
  • Usage data in particular depending on the usage behavior to be controlled.
  • the at least one external receiving device may alternatively or additionally a
  • the computer or server can be used to evaluate the usage data or the usage behavior.
  • the at least one external receiving device may alternatively
  • a display unit such as a screen, a display, a smartphone, a tablet computer.
  • a display unit such as a screen, a display, a smartphone, a tablet computer.
  • the gas spring device in particular the gas spring, for example, the movable component of the gas spring, a connector, in particular a plug or socket for a connector, which is adapted to the gas spring device, in particular the circuit, with other electronic components of the office chair electrically connect.
  • the further electronic components may comprise, for example, further sensor elements, input devices, keys, display devices and / or signal transmitters.
  • Gas spring device can be transmitted from the other electronic components generated data to the circuit. For example, about the
  • Communication interface of the circuit then the data generated by the other electronic components can be transmitted wirelessly to the at least one external receiving device.
  • an office chair is also provided with a gas spring device for adjusting the height of the office chair.
  • the gas spring device is included formed according to an embodiment of the gas spring device according to the improved concept.
  • Figure 2A and 2B is a cross-section through an exemplary embodiment of a
  • Figure 3 is another illustration of an office chair with a gas spring device; 4 shows a cross section through a further exemplary embodiment of a
  • Figure 5 is an example of a fastener
  • Figures 6A to 6H different embodiments of fasteners as
  • FIG. 7 shows an example of a deformation body according to the improved concept for
  • FIG. 8 shows a cross section through an exemplary embodiment of a
  • FIG. 9 shows a cross section through a further exemplary embodiment of a gas spring device according to the improved concept for illustrating a measuring point
  • Gas spring device according to the improved concept with a two-part housing; 11 shows a cross section through a further exemplary embodiment of a
  • Figures 12A and 12B are cross-sections through another exemplary embodiment of a gas spring device according to the improved concept with a two-part housing and a deformation body;
  • FIGS. 13A and 13B are cross-sections through another exemplary embodiment of a gas spring device according to the improved concept having a two-part housing and a deformation body;
  • Figures 14A, 14B and 14C show various embodiments of end plates as
  • FIGS. 15A, 15B and 15C show various embodiments for the attachment of
  • FIG. 16 shows a cross section through a further exemplary embodiment of a
  • FIG. 17A shows a cross section through a further exemplary embodiment of a
  • Gas spring device according to the improved concept 17B shows an exemplary embodiment of a permanent magnet arrangement for
  • Figure 17C is another exemplary embodiment of a permanent magnet assembly for use in a gas spring device according to the improved concept.
  • Figure 18 shows another exemplary embodiment of a
  • a permanent magnet assembly for use in a gas spring device according to the improved concept.
  • FIG. 1 shows an office chair BS with a gas spring device, for example a gas spring device according to the improved concept.
  • the office chair BS has a seat SF, a backrest RL connected to the seat SF, and a base FK.
  • the office chair BS has a gas spring device which, for example, comprises a housing G and a gas spring with a piston K and a cylinder Z.
  • the housing G of the gas spring device is connected via a cone (not shown) to the base FK of the office chair BS.
  • the piston K or cylinder Z is connected to the seat SF of the office chair BS via a cone (not shown).
  • the gas spring is, for example, an adjustable gas spring, which is set up to adjust a seat height of the office chair BS, in particular the seat surface SF.
  • FIGS. 2A and 2B show an exemplary sectional illustration of an embodiment of a gas spring device according to the improved concept.
  • the gas spring device includes a housing G, which may be connected in the region of a cone KON with the base FK of the office chair BS.
  • the Gasfedervorrichung comprises a gas spring with a cylinder Z and a piston K.
  • the piston K can also as Be designated piston rod.
  • the piston K is firmly connected to the housing G, for example via a thrust bearing AL.
  • the cylinder Z is mounted or fastened in the housing G via a fastening means BM.
  • Fastener BM acts as a guide element for the cylinder Z in the housing G.
  • a circuit SK is arranged in an electronics housing EG.
  • the circuit SK may, for example, include a circuit board or printed circuit board on which electronic components and / or integrated circuits are arranged and possibly interconnected.
  • FIG. 3 shows a further illustration of an office chair BS with the gas spring device, which is based on the representation of FIG. In this case, different positions are shown, where, for example, a force measurement can be performed.
  • One of these points is, for example, the connection point CP between the chair and the gas spring device. It is also possible to carry out a force measurement at the connection point BP between the gas spring device and the foot FK. Alternatively or additionally, a force measurement within the gas spring device, characterized by the point IP, can also be carried out.
  • Figure 4 shows a cross section through an exemplary embodiment of a
  • Gas spring device according to the improved concept, in particular for use in an office chair BS, as shown in Figure 1 or Figure 3.
  • the gas spring device comprises a housing G, which is connected, for example, via a first cone to the base FK of the office chair BS. Furthermore, the Gasfedervorrichung comprises a gas spring with a cylinder Z and a piston K. In the example shown, the piston K is for example firmly connected to the housing G. The cylinder Z is, for example, via a second cone with the seat SF of
  • the cylinder Z is movable along a longitudinal axis of the gas spring, for example, for height adjustment of the seat SF and / or for damping the seat SF, for example when sitting down of a user on the office chair BS.
  • the longitudinal axis of the gas spring is indicated by a dashed and dotted line in FIG.
  • the gas spring in particular the cylinder and / or the piston K, be rotationally movable to allow a rotational movement of the seat SF of the office chair BS.
  • the gas spring has, for example, an adjusting element V on the cylinder Z. If the adjusting element V is actuated, for example via a lever (not shown), which can be actuated by the user of the office chair, then, for example, a movement of the cylinder Z along the longitudinal axis of the gas spring for height adjustment of the seat SF is released. If the adjusting element V is not actuated, the cylinder is
  • the gas spring is used, for example, only for damping depending on a spring constant of the gas spring.
  • the gas spring device also has a fastening means BM, which is for example firmly connected to the cylinder Z.
  • the fastening means BM may, for example, be annular and enclose the cylinder Z.
  • the fastening means BM may also have two or more elongated or rod-shaped individual components, which at different, in particular
  • the fastening means BM likewise performs a movement along the longitudinal axis or a rotation about the longitudinal axis.
  • the gas spring device also has an electronic circuit SK.
  • the circuit SK can, for example, be arranged on or on the fastening means BM, in particular fastened thereto.
  • the circuit SK may, for example, include a circuit board or printed circuit board on which electronic components and / or integrated circuits are arranged and possibly interconnected.
  • the board can be fastened to the fastening means BM.
  • the gas spring device also has a force sensor KS, which is attached to the gas spring, in particular to the piston K or to the housing G, for example.
  • the force sensor KS is attached to the piston K.
  • the force sensor KS may include, for example, a strain gauge, which is attached to the piston K, for example.
  • the force sensor KS may include a piezoelectric sensor, which is arranged for example on the piston K or between the piston K and the housing G.
  • the force sensor KS is electrically connected to the circuit SK (connection not shown).
  • the force sensor KS detects the force acting in the direction of the longitudinal axis and generates a force signal depending on the detected force.
  • the force sensor KS transmits the force signal to the circuit SK.
  • the circuit SK calculates, for example, from the force signal weight data representing a body weight of the user of the office chair BS.
  • the circuit SK also includes a communication interface, in particular an interface for wireless data transmission.
  • the interface can be, for example, a Bluetooth interface, a WLAN interface, a GSM-based interface, a radio interface such as Zigbee, RF or RFID or another
  • the circuit can, for example, via the
  • Smartphone or a tablet computer, a computer or a server.
  • the gas spring device has a deformation sensor, which in the example shown in FIG. 4 comprises a first deformation sensor element VS 1 and a second deformation sensor element VS 2.
  • the deformation sensor elements VS 1, VS 2 are arranged, for example, on the cylinder Z.
  • the deformation sensor elements VS1, VS2 are, for example, strain gauges.
  • Deformation sensor elements VS1, VS2 are electrically connected to the circuit SK. If the gas spring, in particular the cylinder Z, is deformed, for example, by a position of a center of gravity of the user of the office chair BS or a change in the position of the center of gravity, then the deformation sensor elements VS1, VS2 detect
  • the deformation sensor in particular the deformation sensor elements VS1, VS2, are set up, depending on the detected deformation
  • the circuit determines, depending on the deformation signal, in particular depending on the deformation signal and the force signal, center of gravity data which a position or a position of the center of gravity of the user of the office chair
  • the circuit SK is configured, for example, to transmit the center of gravity data via the communication interface to the external receiving device.
  • the circuit is configured to generate the centroid data depending on the strain signal and the force signal.
  • FIG. 5 shows an example of a fastening means which may be used, for example, as
  • Guide element for the gas spring in a housing G of the gas spring device can be used. Shown is merely a representative region of the element, which is formed from a cylindrical base body, on which there are radially protruding ribs.
  • the element is preferably made of plastic, but can also as
  • the element has a substantially homogeneous cross-section, so that in each case a constant rigidity results in the axial direction.
  • the element can be used as a deformation body in the gas spring device by deformations of the gas spring or of the housing also lead to a deformation of the element. Such deformations can in turn be detected via one or more deformation sensors. Resulting deformation signals allow depending on the orientation of the deformation sensors a conclusion on the axially acting and / or radially acting forces on the gas spring arrangement.
  • FIGS. 6A to 6H various embodiments of fastening means as deformation bodies according to the improved concept are shown in FIGS. 6A to 6H.
  • These deformation bodies are distinguished in each case by at least one selected region with reduced rigidity, which are particularly suitable as measuring positions DMP for deformation sensors.
  • these mentioned areas have a reduced rigidity in relation to other, for example, adjacent areas of the deformation body. Due to the lower rigidity in the selected areas, a deformation occurs more clearly there and can be detected more reliably via the deformation sensor (s).
  • the change in the geometry of a uniform body can cause a flow of force through the deformation body through the region (s) of reduced rigidity. Due to this concentration of stress, deformations can be detected more clearly and / or more reliably.
  • some of the ribs are formed with shallower and thinner areas, resulting in an increased effect of deformation.
  • both the cylindrical body of the guide element or deformation body and the radial ribs are interrupted so that a force flow takes place essentially over the remaining webs. These thus represent a possible measuring position DMP.
  • the cylindrical region is formed at the lower end by a web construction, wherein the force flow takes place via the remaining webs as measuring positions DMP.
  • Attenuation yields one or more possible measurement positions DMP.
  • a cylindrical ring is at the lower end of the ribs
  • Figure 6F is similar to the embodiment in Figure 6C and differs in that instead of the web construction, a ring construction is provided at the lower end of the element. This in turn results in a possible measuring position DMP.
  • a web construction is formed, in which a force flow essentially takes place via the webs, which are identified as measuring positions DMP.
  • a measurement is preferably carried out at the measuring positions DMP in the lower region of the cylindrical base body without ribs.
  • FIGS 5-7 can be advantageously made of plastic, with a production of a metal is not excluded.
  • Figure 8 shows a cross section through an exemplary embodiment of another gas spring device with deformation body or fastening means BM with a slider GL between the cylinder Z and the fastening means BM. From the illustration it can be seen that the deformation body BM areas of lower rigidity namely, where the deformation body BM has inside and outside corresponding recesses along the cylindrical circumference. For example, the
  • Deformation body BM formed in the illustrated embodiment of metal, wherein by the slider above and below the positive connection between the gas spring or cylinder Z and deformation body BM is made.
  • the measurements of the deformations improve due to the linear material properties of the metal, since this has a linear elastic behavior.
  • a measuring position DMP can be provided inside or outside a housing of the gas spring device, as shown for example in FIG.
  • the measuring position DMP is located between a fastening means or guide element and the cone KON.
  • radial forces can be measured at this point, ie forces perpendicular to the longitudinal axis of the gas spring.
  • the housing G is through a
  • Inner tube IR formed, which is at least partially inserted into an outer tube AR and connected to them.
  • the connection is made in the illustrated embodiments in each case in the region of the dashed circles along the respective circumference, ie in the case of FIG. 10 at the lower end and in FIG. 11 in the middle region of the housing.
  • Fixing means BM as well as for an end plate in the lower area of the gas spring arrangement conventional constructions are changed.
  • axial forces along the longitudinal axis as well as radial forces and bending moments can be measured at the same position directly on the pipe.
  • the possible measuring positions DMP are again in the drawing
  • FIGS. 12A and 12B or FIGS. 13A and 13B a similar concept is selected with respect to the housing G as in FIGS. 10 and 11. Accordingly, that is
  • Housing in turn formed by an inner tube IR and an outer tube AR, which are connected to each other at the points indicated by the dashed circle along the circumference.
  • a special deformation body VK is provided in each case, on which appropriate strain gauges, strain gages, or the like can be applied. This is indicated by the possible measuring positions DMP.
  • strain gauges can be mounted in advance on the deformation body VK and then introduced into the housing.
  • FIGS. 14A, 14B and 14C show various embodiments of end plates EP as deformation bodies according to the improved concept.
  • the end plates EP are formed with two webs from an outer ring to an inner ring, on which axial forces can be absorbed by the gas spring. This eventually leads to deformations on the webs on which DMP deformation sensors, in particular strain gauges, can be applied at the corresponding measuring positions. This can be at least measure the axial forces.
  • Inner ring formed by three webs, on each of which a measuring position DMP can be provided. This allows not only the detection of axial forces but also the detection of a bending load on the gas spring, ie radial forces.
  • FIGS. 15A, 15B and 15C show various embodiments for fastening deformation sensors according to the improved concept.
  • DMP different
  • Force influences are detected to detect forces in multiple directions, For example, axial forces and radial forces. Likewise, from the measurements
  • FIG. 16 shows a further possible embodiment of the gas spring device, which is based essentially on the embodiment shown in FIG.
  • the gas spring device in this embodiment includes a
  • Energy recovery device with an energy storage (not shown), a coil S 1 and a permanent magnet assembly M.
  • the energy storage may be included by the circuit SK or at another location of the gas spring device, for example in the housing G, be arranged.
  • the coil Sl is arranged annularly around the cylinder Z.
  • One or more windings of the coil S 1 thus run annularly or substantially annularly around the cylinder Z around.
  • the coil Sl is around
  • the permanent magnet arrangement M is formed in the gas spring device of FIG. 16, for example, by an annular permanent magnet or a multiplicity of annular permanent magnets RM1, RM2, RM3, RM4, RM5. It should be noted that the permanent magnet assembly M comprises at least one annular permanent magnet. In particular, the number of annular
  • Permanent magnets are not necessarily equal to 5, as shown in FIG.
  • Permanent magnets include, as indicated by the dots in Figure 16.
  • each of the annular permanent magnets RMl, RM2, RM3, RM4, RM5 is radially magnetized.
  • RM3, RM4, RM5 have a north pole on an inner side, in particular a radial one
  • Permanent magnet assembly M are stacked, for example, along the longitudinal axis of the gas spring.
  • adjacent annular permanent magnets are oppositely magnetized.
  • annular permanent magnets adjacent to an annular permanent magnet having a south pole on the inside and a north pole on the outside have themselves a north pole on the inside and a south pole on the outside, and vice versa.
  • Each of the annular permanent magnets RMl, RM2, RM3, RM4, RM5 has an axis of symmetry which coincides with the longitudinal axis of the gas spring or in
  • the annular permanent magnets RMl, RM2, RM3, RM4, RM5 are arranged around the cylinder Z, the fastening means BM and the coil S 1 around.
  • the annular permanent magnets RM1, RM2, RM3, RM4, RM5 are fastened to an inner side of the housing G, for example.
  • Permanent magnets RMl, RM2, RM3, RM4, RM5 generates an inhomogeneous magnetic flux density. Due to the arrangement and orientation of the annular
  • a voltage is induced in the coil S 1 by electromagnetic induction and, for example, a current is generated in the coil based on the induced voltage.
  • the circuit SK is adapted to pick up the induced voltage and / or the generated current and thus to charge the energy storage.
  • the circuit SK may further be configured to rectify the induced voltage or the generated current for charging the energy store by means of a rectification circuit.
  • a power supply of the circuit SK, the force sensor KS, the deformation sensor, the communication interface and / or other elements of the gas spring device is thus by means of the energy recovery device and the
  • the energy harvesting device may include the force sensor KS, in particular if the force sensor KS has a piezoelectric sensor.
  • the energy storage can then, for example, by one of the
  • piezoelectric sensor generated electrical voltage or a resulting current to be charged.
  • the gas spring device do not include the energy harvesting device.
  • the circuit may be powered by one or more batteries, for example.
  • Alternative embodiments of the gas spring device do not include the force sensor KS and / or the deformation sensor.
  • the housing G is not connected to the base FK, but for example to the seat SF, while the piston K or the cylinder Z is connected to the base FK.
  • the circuit SK is not on the attachment means
  • the permanent magnet assembly M is with the
  • Cylinder Z and is connected to a movement of the cylinder Z along the
  • the coil S 1 is not connected to the cylinder Z and is not moved in the movement of the cylinder Z along the longitudinal axis.
  • the gas spring device has a plug connector ST, in particular a plug or a socket.
  • the connector ST is for example with a
  • the connector ST is electrically connected to the circuit SK.
  • data can be exchanged between the circuit SK and other electronic components of the office chair BS via the connector.
  • data can be transmitted from the other electronic components of the office chair to the circuit SK.
  • Components transmitted to the circuit SK data can be transmitted for example via the communication interface of the circuit SK to the other external receiving device.
  • the other electronic components can, for example, via the
  • Energy recovery device and the connector ST are supplied with electrical energy.
  • the energy harvesting device may be used to power the other electronic components.
  • FIG. 17A shows another exemplary embodiment of a gas spring device according to the improved concept.
  • the gas spring device of FIG. 17A is based on the gas spring device of FIG. 4 or FIG. 16.
  • Gas spring device of Figure 4 and Figure 16 relate, for example, only the Energy recovery device and optionally a form of fastener BM.
  • the energy harvesting device of the gas spring device of Fig. 17A includes a coil S2 whose windings are, for example, about a winding axis lying in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the gas spring.
  • the coil S2 can be arranged, for example, on the fastening means BM.
  • the fastening means comprises, for example, at least one elongated component arranged on the cylinder Z.
  • the permanent magnet assembly M includes first and second permanent magnets M1, M2.
  • the first permanent magnet M1 is attached, for example, to a first side of the housing G, in particular to an inner side on the first side of the housing G.
  • the second permanent magnet M2 is attached, for example, to a second side of the housing G, in particular on an inner side on the second side of the housing G.
  • the second side of the first page is opposite.
  • the first permanent magnet Ml has a south pole on a side facing the housing G
  • the second permanent magnet M2 has a north pole on a side facing the housing G.
  • the first permanent magnet Ml on a side facing away from the housing G, so one of the gas spring facing side, a north pole
  • the second permanent magnet M2 on a side facing away from the housing, so the gas spring facing side has a south pole.
  • the coil S2 generates a more or less large magnetic flux through the coil S2. If the cylinder Z or the gas spring performs a rotational movement about the longitudinal axis of the gas spring, for example caused by a rotation of the office chair or the seat SF, then the coil S2 likewise leads to such
  • an angle which the coil S2, in particular a winding plane or the winding axis of the coil S2, includes with a direction of magnetic flux density during the rotational movement changes.
  • This varies the magnetic flux through the coil S2 during the rotational movement about the longitudinal axis, which in turn leads to an induction voltage in the coil S2.
  • a current is induced, which, for example, by the
  • Circuit SK tapped, possibly rectified and to charge the
  • Energy harvesting devices of the gas spring devices as described in Figures 16 and 17A, 17B and 17C and shown at any time can be combined. It can thereby be achieved that energy can be obtained both during a rotational movement of the seat surface or the gas spring and during a movement along the longitudinal axis of the gas spring and stored in the energy store.
  • FIG. 17B shows an exemplary embodiment of a permanent magnet arrangement M for use in a gas spring device according to the improved concept, in particular a gas spring device as in FIG. 17A.
  • the first magnet Ml is, for example, a semi-annular magnet with a radial
  • the second permanent magnet M2 is formed as a radially magnetized semi-annular magnet.
  • the second permanent magnet M2 has a south pole on an inner side and a north pole on an outer side.
  • M2 are arranged so as to form together a ring which is arranged around the coil S2 and the gas spring, as shown in Figure 17A.
  • the permanent magnet assembly M may also be formed as a single diametrically polarized magnet.
  • a half-ring half represents a north pole and a further half-ring half a south pole.
  • FIG. 17C is another exemplary embodiment of a
  • Permanent magnet assembly M for use in a gas spring device according to the improved concept, in particular a gas spring device as shown in Figure 17A, shown.
  • the permanent magnet assembly M is annular (Figure 17C shows only a partial segment portion of the permanent magnet assembly M) and extends around the coil S2 and the gas spring, in particular the cylinder Z, around. There is the
  • Permanent magnet arrangement M of juxtaposed permanent magnets M3, M4, M5, M6, for example, have the shape of ring segments. Adjacent ring segments correspond alternately magnetized magnet, in particular alternately radially magnetized magnet. Each ring segment M3, M4, M5, M6 has either a north pole on the inside and a south pole on the outside or vice versa. Ring segments adjacent to a ring segment having a south pole on the inside and a north pole on the outside have a north pole even on the inside and a south pole on the outside, and vice versa.
  • the magnetic flux density B extends on the inside of the permanent magnet assembly M arcuately from north poles of the ring segments to south poles of the adjacent
  • the magnetic flux density B is illustrative only between two
  • Figure 18 shows another exemplary embodiment of a
  • Permanent magnet assembly M for use in a gas spring device according to the improved concept.
  • the permanent magnet arrangement M from FIG. 18 can For example, in a gas spring device as in FIG. 16, instead of or in addition to the permanent magnet arrangement shown and described therein.
  • the permanent magnet assembly M of FIG. 18 includes an annular one
  • Permanent magnet RM which is arranged around the gas spring, in particular around the cylinder Z around.
  • the longitudinal axis of the gas spring is shown in FIG. 18 by a
  • the permanent magnet assembly M also has a first ferromagnetic element FMl, which has a U-shaped profile with an opening facing away from the gas spring or the cylinder Z.
  • the first ferromagnetic element FMl which has a U-shaped profile with an opening facing away from the gas spring or the cylinder Z.
  • ferromagnetic element FMl is, for example, rotationally symmetric about the
  • the annular permanent magnet RM is radially magnetized and has a south pole on a radial inside and a north pole on a radial outside or vice versa.
  • the annular permanent magnet RM1 is connected to the first
  • the annular permanent magnet RM1 is arranged in the inner region of the U-shaped profile of the first ferromagnetic element FMl.
  • the permanent magnet assembly M also has a coil S3, which is arranged around the annular permanent magnet RM around and is connected for example with this.
  • a winding axis of the coil S3 is parallel to the longitudinal axis of the gas spring and / or to the axis of symmetry of the annular permanent magnet RM.
  • the first ferromagnetic element FMl is connected, for example, to the cylinder Z of the gas spring, so that upon movement of the cylinder Z along the longitudinal axis of the gas spring, the first ferromagnetic element FM1, the annular permanent magnet RM and the coil S3 also perform a movement along the longitudinal axis of the gas spring ,
  • the permanent magnet assembly M also has a second ferromagnetic
  • Element FM2 which is not moved along with the movement of the cylinder Z along the longitudinal axis of the gas spring and, for example, with the housing G of
  • the second ferromagnetic element FM2 is For example, arranged rotationally symmetrically around the gas spring, for example on an inner side of the housing G.
  • the second ferromagnetic element FM2 has a step-shaped profile.
  • the second ferromagnetic element FM2 has first regions which have a first distance, in particular a first radial distance, from an axis of symmetry of the second ferromagnetic element FM2 and second regions which have a second distance, in particular a second radial distance, from the axis of symmetry of the second ferromagnetic element FM2 have.
  • the second distance is greater than the first distance.
  • the magnetic flux density at a position of the coil S3 varies by changing the flux density due to the first and second ferromagnetic fluxes Elements FM1, FM2, the U-shaped profile of the first ferromagnetic element FMl and the stepped profile of the second ferromagnetic element FM2.
  • the first and / or the second ferromagnetic element FM1, FM2 include
  • iron for example, iron or another ferromagnetic material.
  • the second ferromagnetic element FM2 is connected to the cylinder Z and is moved with the movement along the longitudinal axis.
  • the first ferromagnetic element FMl, the annular permanent magnet RM and the coil S3 are not connected to the cylinder Z and thus are not moved in the movement along the longitudinal axis.
  • Office chairs BS according to the improved concept described herein may be combined with each other depending on the application.
  • usage data such as the weight data, the center of gravity data, the further weight data, the height data and / or the further height data, and by means of the circuit SK to an external receiving device, for example for evaluating the Usage data to submit.
  • the evaluated usage data can
  • Gas spring device for example, easily replaceable, so that, for example, conventional office chairs can be equipped with a gas spring device of an office chair BS according to the improved concept.

Landscapes

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Abstract

Eine Gasfedervorrichtung eines Bürostuhls (BS) weist eine Gasfeder auf, welche angeordnet und eingerichtet ist zur Höhenverstellung des Bürostuhls (BS) mittels einer beweglichen Komponente (Z, K) der Gasfeder. Die Gasfedervorrichtung weist außerdem wenigstens ein an der Gasfedervorrichtung angeordnetes Sensormittel (KS, VS1, VS2) auf, welches dazu eingerichtet ist, eine Belastung der Gasfedervorrichtung zu erfassen und abhängig von der erfassten Belastung wenigstens ein Sensorsignal zu erzeugen. Außerdem weist die Gasfedervorrichtung einen elektronischen Schaltkreis (SK) auf, der dazu eingerichtet ist, abhängig von dem wenigstens einen Sensorsignal Benutzungsdaten zu erzeugen. Dabei repräsentieren die Benutzungsdaten einen oder mehrere Sachverhalte über die Benutzung des Bürostuhls (BS). Das wenigstens eine Sensormittel (KS, VS1, VS2) weist dabei wenigstens eines der folgenden auf: Einen Kraftsensor (KS), der dazu eingerichtet ist, eine Kraft, welche in Richtung einer Längsachse der Gasfeder auf die Gasfeder wirkt, zu erfassen und abhängig von der erfassten Kraft ein Kraftsignal zu erzeugen, und/oder wenigstens einen Verformungssensor (VS1, VS2), der dazu eingerichtet ist, eine Verformung der Gasfedervorrichtung zu erfassen und abhängig von der erfassten Verformung ein Verformungssignal zu erzeugen.

Description

Beschreibung
GASFEDERVORRICHTUNG ZUR HÖHENVERSTELLUNG EINES BÜROSTUHLS Die Erfindung betrifft eine Gasfedervorrichtung zur Höhenverstellung eines Büro- oder Arbeitsplatzstuhls.
Bürostühle bieten je nach Ausführungsform verschiedene Möglichkeiten zur Verstellung beispielsweise der Sitzhöhe, der Höhe von Armlehnen, der Neigung der Rückenlehne, der Neigung der Sitzfläche und so weiter. Zur Höhenverstellung kann dabei beispielsweise eine Gasfeder dienen.
Um eine Benutzung des Bürostuhls beispielsweise hinsichtlich Gesichtspunkten der Arbeitsplatzergonomie zu verbessern, insbesondere zur Optimierung von Haltung und/oder Sitzposition eines Benutzers, kann es wünschenswert sein, die Benutzungsweise des Bürostuhls durch den Benutzer zu erfassen und auszuwerten.
Eine zu lösende Aufgabe besteht daher darin, ein verbessertes Konzept für eine
Gasfedervorrichtung zur Höhenverstellung eines Bürostuhl anzugeben, das eine Erfassung und/oder Auswertung der Benutzungsweise des Bürostuhls durch den Benutzer in besonders effizienter Weise ermöglicht.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst.
Weiterbildungen und Ausgestaltungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß dem verbesserten Konzept beinhaltet eine Gasfedervorrichtung zur
Höhenverstellung eines Bürostuhls neben der eigentlichen Gasfeder wenigstens ein Sensormittel zur Erfassung einer Belastung sowie einen elektronischen Schaltkreis. Durch die Verarbeitung eines oder mehrerer Sensorsignale durch den Schaltkreis werden
Benutzungsdaten des Bürostuhls erzeugt. Diese können durch den Schaltkreis und/oder externe Empfangsgeräte ausgewertet werden um zum Beispiel eine Benutzung des Bürostuhls zu optimieren. Gemäß dem verbesserten Konzept wird eine Gasfedervorrichtung zur Höhenverstellung eines Bürostuhls angegeben. Die Gasfedervorrichtung weist eine Gasfeder auf, welche angeordnet und eingerichtet ist zur Höhenverstellung des Bürostuhls mittels einer beweglichen Komponente der Gasfeder. Die Gasfedervorrichtung weist außerdem wenigstens ein an der Gasfedervorrichtung angeordnetes Sensormittel auf, welches dazu eingerichtet ist, eine Belastung der Gasfedervorrichtung zu erfassen und abhängig von der erfassten Belastung wenigstens ein Sensorsignal zu erzeugen. Außerdem weist die
Gasfedervorrichtung einen elektronischen Schaltkreis auf, der dazu eingerichtet ist, abhängig von dem wenigstens einen Sensorsignal Benutzungsdaten zu erzeugen. Dabei repräsentieren die Benutzungsdaten einen oder mehrere Sachverhalte über die Benutzung des Bürostuhls.
Die Gasfedervorrichtung, insbesondere die Gasfeder, kann beispielsweise zwischen einer Sitzfläche und einem Fußkreuz, auch Spinne oder Fußspinne genannt, des Bürostuhls angeordnet werden. Die Gasfeder enthält beispielsweise einen Kolben und einen Zylinder, wobei der Kolben in dem Zylinder entlang einer Längsachse der Gasfeder beweglich ist, um eine Sitzhöhe des Bürostuhls verstellen zu können. Zur Fixierung der Sitzhöhe kann die Eindringtiefe des Kolbens in den Zylinder zum Beispiel fixiert werden. In diesem Zustand wird die Gasfeder beispielsweise als Feder zur Dämpfung benutzt. Dabei weist die Gasfeder eine Federkonstante oder effektive Federkonstante auf, welche zum Beispiel durch einen Innendruck eines Gases im Inneren des Zylinders der Gasfeder bestimmt ist. Dadurch können beispielsweise Belastungsänderungen auf die Sitzfläche des Bürostuhls, insbesondere beim Niedersitzen eines Benutzers auf die Sitzfläche, abgedämpft werden. Die Längsachse der Gasfeder entspricht einer Achse entlang einer Bewegungsrichtung der
Gasfeder, insbesondere beweglichen Komponente der Gasfeder, zur Höhenverstellung des Bürostuhls.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die Gasfedervorrichtung ein Gehäuse, welches beispielsweise an dem Fußkreuz oder der Sitzfläche des Bürostuhls befestigt werden kann. Der Kolben der Gasfeder ist unbeweglich bezüglich des Gehäuses mit dem Gehäuse verbunden, während der Zylinder entlang der Längsachse beweglich bezüglich des Gehäuses ist und mehr oder weniger tief in das Gehäuse eintaucht. In solchen Ausführungsformen stellt der Zylinder eine bewegliche Komponente der Gasfeder dar, während der Kolben eine unbewegliche Komponente der Gasfeder darstellt. Alternativ kann auch der Zylinder unbeweglich bezüglich des Gehäuses mit dem Gehäuse verbunden sein und der Kolben beweglich bezüglich des Gehäuses sein und mehr oder weniger tief in das Gehäuse eintauchen. In solchen Ausführungsformen stellt der Kolben die bewegliche Komponente der Gasfeder dar, während der Zylinder die unbewegliche Komponente der Gasfeder darstellt.
Es wird hervorgehoben, dass sich die Bezeichnung "unbeweglich" lediglich auf eine Bewegungsrichtung entlang der Längsachse der Gasfeder bezieht. Somit ist eine
Rotationsbewegung der unbeweglichen Komponente bezüglich des Gehäuses nicht ausgeschlossen. Die bewegliche Komponente ist dagegen entlang der Längsachse beweglich. Zusätzlich kann die bewegliche Komponente auch hinsichtlich einer Rotation beweglich sein.
Das Gehäuse kann beispielsweise über einen ersten Konus mit dem Fußkreuz und die bewegliche Komponente über einen zweiten Konus mit der Sitzfläche des Bürostuhls verbunden werden oder umgekehrt. Das Gehäuse kann außerdem zur Führung der der beweglichen Komponente der Gasfeder dienen.
Gemäß verschiedener Ausführungsformen der Gasfedervorrichtung ist der Schaltkreis innerhalb oder an dem Gehäuse angeordnet. In manchen Ausführungsformen ist der Schaltkreis an einer Innenseite des Gehäuses oder an der beweglichen Komponente der befestigt.
Die von dem Schaltkreis erzeugten Benutzungsdaten können zur Auswertung eines Benutzungsverhaltens des Benutzers des Bürostuhls herangezogen werden. Dadurch kann eine Benutzung des Bürostuhls, insbesondere hinsichtlich ergonomischer Gesichtspunkte, optimiert werden.
Anwendungen für das verbesserte Konzept können neben der Datenbereitstellung zur Optimierung von Haltung und/oder Sitzposition eines Benutzers, in Bezug auf die
Anwendung in einem Schreibtischsessel, auch die folgenden sein: Anwesenheitserkennung eines Benutzers, Aktivitätstracking des Benutzers, Fail-Use-Detection, Verwendung als Input-Device für Computer, beispielsweise als so genannter„Körperjoystick" oder "Körper-controller" für Computerspiele, Erzeugen von statistischen Daten für die
Weiterentwicklung von Bürosesseln. Weitere Anwendungsmöglichkeiten sind
selbstverständlich nicht ausgeschlossen.
Neben Kraft- und-Positionsmessungen, deren Resultate auf die Verbesserung der
Arbeitsplatzergonomie abzielen, könnten durch Verwendung jeweiliger Sensoren auch noch weitere Daten mit Hilfe dieser Erfindung erfasst werden, welche ebenfalls zur Gesundheit oder zum Wohlbefinden des Benutzers beitragen. Beispiele hierfür sind etwa Geräusch-, Helligkeits-, Sauerstoff-, C02-, Luftfeuchte-, Temperatur-,
Beschleunigungsmessungen oder Messungen mit weiteren Umgebungssensoren.
In verschiedenen Ausführungsformen der Gasfedervorrichtung weist das wenigstens eine Sensormittel einen Kraftsensor auf, der dazu eingerichtet ist, eine Kraft, welche in
Richtung der Längsachse der Gasfeder auf die Gasfeder wirkt, zu erfassen und abhängig von der erfassten Kraft ein Kraftsignal zu erzeugen. Der Schaltkreis ist dabei
beispielsweise dazu eingerichtet, abhängig von dem Kraftsignal Gewichtsdaten zu erzeugen, welche ein Körpergewicht eines Benutzers des Bürostuhls repräsentieren.
In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet der Kraftsensor einen oder mehrere Dehnungsmessstreifen und/oder einen oder mehrere Piezosensoren, insbesondere piezoelektrische Sensoren. In verschiedenen Ausführungsformen ist der Kraftsensor an der unbeweglichen
Komponente der Gasfeder, zum Beispiel dem Kolben oder dem Zylinder, angeordnet. Beispielsweise kann der Kraftsensor zwischen der unbeweglichen Komponente und dem Gehäuse, zwischen der unbeweglichen Komponente und dem Fußkreuz oder zwischen der unbeweglichen Komponente und der Sitzfläche angeordnet sein.
In verschiedenen Ausführungsformen der Gasfedervorrichtung weist das wenigstens eine Sensormittel wenigstens einen Verformungssensor auf, der dazu eingerichtet ist, eine Verformung der Gasfedervorrichtung und/oder der Gasfeder zu erfassen und abhängig von der erfassten Verformung ein Verformungssignal zu erzeugen. Der Schaltkreis ist dabei beispielsweise dazu eingerichtet, abhängig von dem Verformungssignal Schwerpunktdaten zu erzeugen, welche eine Position eines Schwerpunkts eines Benutzers des Bürostuhls repräsentieren.
Der Schwerpunkt des Benutzers kann beispielsweise durch eine Gewichtsverlagerung des Benutzers auf der Sitzfläche oder eine Veränderung der Neigung der Sitzfläche, der Neigung der Rückenlehne des Bürostuhls oder eine andere Verstellung einer Komponente des Bürostuhls verändert werden.
In verschiedenen Ausführungsformen ist der Verformungssensor dazu eingerichtet, eine Verformung, insbesondere eine Verbiegung, der Gasfeder, des Kolbens, des Zylinders und/oder des Gehäuses zu erfassen und abhängig davon das Verformungssignal zu erzeugen.
In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet der wenigstens eine Verformungssensor einen oder mehrere Dehnungsmessstreifen, welche an der Gasfeder, insbesondere an dem Kolben und/oder dem Zylinder, oder an einer Innenseite oder Außenseite des Gehäuses angeordnet sind.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das wenigstens eine Sensormittel sowohl den wenigstens einen Verformungssensor als auch den Kraftsensor. Der Schaltkreis ist dazu eingerichtet, die Schwerpunktdaten abhängig von dem Verformungssignal und abhängig von dem Kraftsignal zu erzeugen.
Mittels der Gewichtsdaten und/oder der Schwerpunktdaten kann das Benutzungsverhalten erfasst und ausgewertet werden.
In verschiedenen Ausführungsformen ist der wenigstens eine Verformungssensor an der Gasfeder, insbesondere an dem Kolben oder dem Zylinder, angeordnet und dazu eingerichtet, eine Verformung der Gasfeder, insbesondere des Kolbens oder des Zylinders, zu erfassen und das Verformungssignal abhängig von der erfassten Verformung der Gasfeder zu erzeugen. In verschiedenen Ausführungsformen ist der wenigstens eine Verformungssensor an einem Gehäuse, insbesondere an einer Innenseite oder einer Außenseite des Gehäuses, der Gasfeder angeordnet und dazu eingerichtet, eine Verformung des Gehäuses der Gasfeder zu erfassen und das Verformungssignal abhängig von der erfassten Verformung des Gehäuses der Gasfeder zu erzeugen.
In verschiedenen Ausführungsformen weist das wenigstens eine Sensormittel einen Verformungskörper auf, der zumindest zum Teil zwischen der Gasfedervorrichtung und einer Sitzfläche des Bürostuhls angeordnet ist. Der wenigstens eine Verformungssensor ist an dem Verformungskörper angeordnet und dazu eingerichtet, eine Verformung des Verformungskörpers zu erfassen und das Verformungssignal abhängig von der erfassten Verformung des Verformungskörpers zu erzeugen. Der Verformungskörper wirkt beispielsweise als Führungselement für die Gasfeder in einem Gehäuse der
Gasfedervorrichtung.
Dabei kann ein Gehäuse der Gasfedervorrichtung durch zwei zumindest teilweise ineinander geschobene, rohrförmige Teile gebildet sein, wobei der Verformungssensor im Bereich einer Verbindung dieser zwei Teile angeordnet ist.
Alternativ kann der Verformungskörper wenigstens zum Teil zwischen der
Gasfedervorrichtung und einem Fußkreuz des Bürostuhls angeordnet sein.
Der wenigstens eine Verformungssensor beinhaltet beispielsweise einen oder mehrere Dehnungsmessstreifen und/oder einen oder mehrere piezoelektrische Sensoren, welche an dem Verformungskörper angeordnet sind.
In verschiedenen Ausführungsformen wirkt der Verformungskörper als Führungselement für den Zylinder in einem Gehäuse der Gasfedervorrichtung.
Beispielsweise weist der Verformungskörper wenigstens einen ausgewählten Bereich mit verringerter Steifigkeit auf, wobei der wenigstens eine Verformungssensor an diesem ausgewählten Bereich, oder falls mehrere solche Bereiche vorhanden sind, an diesen ausgewählten Bereichen angebracht ist. Insbesondere bezieht sich die verringerte
Steifigkeit auf die übrigen Bereiche des Verformungskörpers, welche im Vergleich dazu steifer ausgebildet sind. Durch die geringere Steifigkeit in den ausgewählten Bereichen tritt eine Verformung dort deutlicher auf und lässt sich über den bzw. die Verformungssensoren zuverlässiger erfassen. Aus dem Verformungssignal kann dann auf die Belastung, insbesondere Radialkräfte, d.h. Kräfte senkrecht zur Längsachse der Gasfeder und auf entsprechende Biegemomente zurückgeschlossen werden.
Die ausgewählten Bereiche ergeben sich, allgemein gesprochen, durch eine Veränderung einer gleichmäßigen Geometrie des Verformungskörpers. Beispielsweise ist der wenigstens eine ausgewählte Bereich durch eine Materialschwächung, insbesondere eine Ausnehmung, eine Einkerbung oder eine andere Schwachstelle gebildet. Die Veränderung der Geometrie kann auch bewirken, dass ein Kraftfluss durch den Verformungskörper durch den wenigstens einen ausgewählten Bereich verläuft.
In verschiedenen Ausgestaltungen kann der Verformungskörper aus Kunststoff oder aus Metall gebildet sein. Während sich Kunststoff durch eine vereinfachte Herstellung auszeichnet, lassen sich durch den Einsatz eines Verformungskörpers aus Metall die Messungen der Verformungen aufgrund der linearen Materialeigenschaften verbessern. Bei einem Verformungskörper bzw. Führungselement aus Metall kann es vorteilhaft sein, zusätzliche Gleitstücke aus Kunststoff zwischen Führungselement und Gasfeder einzubringen, um beispielsweise die Kontakteigenschaften zu verbessern.
In verschiedenen Ausführungsformen ist ein Gehäuse der Gasfedervorrichtung durch zwei zumindest teilweise ineinander geschobene, rohrförmige Teile gebildet. Dabei ist der
Verformungskörper im Bereich einer Verbindung dieser zwei Teile angeordnet.
Beispielsweise sind die zwei Teile im Bereich einer Endplatte der Gasfedervorrichtung miteinander verbunden. Alternativ hierzu sind die zwei Teile im zu einer Mitte des Gehäuses gerichteten Endbereich eines äußeren der zwei Teile miteinander verbunden. Die Verbindung befindet sich also etwa im Bereich der Mitte des Gehäuses.
In verschiedenen Ausführungsformen ist der wenigstens eine Verformungssensor dazu eingerichtet, eine Kraft, welche in Richtung der Längsachse der Gasfeder auf den Verformungskörper wirkt, zu erfassen und abhängig von der auf den Verformungskörper wirkenden Kraft ein weiteres Kraftsignal zu erzeugen. Der Schaltkreis ist dazu
eingerichtet, abhängig von dem weiteren Kraftsignal erste weitere Gewichtsdaten zu erzeugen, welche das Körpergewicht des Benutzers des Bürostuhls repräsentieren.
Mit Vorteil können mittels solcher Ausführungsformen sowohl das Körpergewicht wie auch der Schwerpunkt des Benutzers mit Hilfe des Verformungskörpers bestimmt werden. Allgemein gesprochen kann das Verformungssignal ausschließlich oder zusätzlich eine Kraft repräsentieren, welche im Wesentlichen in senkrechter Richtung zu der Längsachse der Gasfeder auf die Gasfeder wirkt.
In verschiedenen Ausführungsformen ist das wenigstens eine Sensormittel durch einen Drucksensor gebildet, der einen Innendruck der Gasfeder erfasst, wobei das Kraftsignal durch den erfassten Innendruck gebildet ist.
In verschiedenen Ausführungsformen der Gasfedervorrichtung weist die
Gasfedervorrichtung eine Energiegewinnungsvorrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, aus einer Bewegung der Gasfeder, insbesondere einer beweglichen Komponente der Gasfeder, zum Beispiel des Kolbens oder des Zylinders, elektrische Energie zu gewinnen. Der Schaltkreis ist zur Energieversorgung des Schaltkreises mit der
Energiegewinnungsvorrichtung verbunden. In solchen Ausführungsformen wird somit das Prinzip des so genannten "Energy Harvesting" in einer Gasfedervorrichtung zur
Höhenverstellung eines Bürostuhl umgesetzt. In verschiedenen Ausführungsformen weist die Energiegewinnungsvorrichtung einen
Energiespeicher zur Speicherung der gewonnenen Energie auf und der Schaltkreis ist zur Energieversorgung des Schaltkreises mit dem Energiespeicher verbunden oder enthält den Energiespeicher. In verschiedenen Ausführungsformen weist die Energiegewinnungsvorrichtung wenigstens ein piezoelektrisches Element auf, welches an der Gasfedervorrichtung, insbesondere an der Gasfeder oder dem Gehäuse, angeordnet und dazu eingerichtet ist, aus der Bewegung der Gasfeder die elektrische Energie zu gewinnen. Das wenigstens eine piezoelektrische Element der Energiegewinnungsvorrichtung ist beispielsweise zwischen der Gasfeder und dem Gehäuse oder zwischen dem Gehäuse und dem Bürostuhl, insbesondere dem Fußkreuz oder der Sitzfläche, oder zwischen der Gasfedervorrichtung und dem Bürostuhl, insbesondere dem Fußkreuz oder der Sitzfläche, angeordnet.
In Ausführungsformen, in denen der Kraftsensor einen oder mehrere Piezosensoren enthält, kann beispielsweise ein Piezosensor des Kraftsensors als piezoelektrisches Element der Energiegewinnungsvorrichtung verwendet werden.
In verschiedenen Ausführungsformen ist die Energiegewinnungsvorrichtung dazu eingerichtet, aus einer Bewegung der Gasfeder entlang der Längsachse der Gasfeder die elektrische Energie zu gewinnen. Alternativ oder zusätzlich ist die
Energiegewinnungsvorrichtung dazu eingerichtet, aus einer Rotationsbewegung der
Gasfeder die elektrische Energie zu gewinnen. Dabei bezeichnet eine Rotationsbewegung der Gasfeder beispielsweise eine Rotationsbewegung mit der Längsachse der Gasfeder als Rotationsachse. In verschiedenen Ausführungsformen der Gasfedervorrichtung weist die
Energiegewinnungsvorrichtung wenigstens eine Spule und wenigstens einen
Permanentmagneten auf. Die wenigstens eine Spule oder der wenigstens eine
Permanentmagnet ist an der beweglichen Komponente der Gasfeder befestigt. In verschiedenen Ausführungsformen sind die wenigstens eine Spule und der wenigstens eine Permanentmagnet so bezüglich einander angeordnet und ausgerichtet, dass ein durch den wenigstens einen Permanentmagneten erzeugter magnetischer Fluss durch die wenigstens eine Spule bei einer Bewegung der beweglichen Komponente variiert, insbesondere zeitlich variiert.
Die Bewegung der beweglichen Komponente kann dabei eine Bewegung entlang der Längsachse oder eine Rotationsbewegung sein. Die Bewegung entlang der Längsachse kann beispielsweise durch eine Höhenverstellung verursacht sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Bewegung entlang der Längsachse durch eine Dämpfungsbewegung der beweglichen Komponente zum Beispiel beim Niedersetzen eines Benutzers auf den Bürostuhls verursacht sein. Die Rotationsbewegung kann beispielsweise durch eine Drehbewegung des Bürostuhls, insbesondere der Sitzfläche, verursacht sein.
In solchen Ausführungsformen wird der Effekt der elektromagnetischen Induktion ausgenutzt, um eine Spannung in der Spule zu induzieren und beispielsweise mittels eines Stroms, der von der induzierten Spannung hervorgerufen wird, den Energiespeicher der Energiegewinnungsvorrichtung zu laden.
Die wenigstens eine Spule weist eine oder mehrere Wicklungen auf. In verschiedenen Ausführungsformen ist die Spule gegenüber dem wenigstens einen Permanentmagneten beweglich angeordnet oder der wenigstens eine Permanentmagnet ist gegenüber der Spule beweglich angeordnet. Abhängig von der Ausrichtung der Spule und des
Permanentmagneten ändert sich daher bei der Bewegung der Spule beziehungsweise des wenigstens einen Permanentmagneten ein magnetischer Fluss durch die Spule, wodurch die Spannung elektromagnetisch induziert wird.
In verschiedenen Ausführungsformen sind sowohl der Permanentmagnet als auch die Spule beweglich angeordnet und die Gasfedereinrichtung beinhaltet weiterhin eine magnetisch leitfähige oder ferromagnetische Komponente, welche unbeweglich in der Gasfedervorrichtung angeordnet ist. Die magnetisch leitfähige oder ferromagnetische Komponente hat erste Bereiche, welche sich in einem ersten Abstand zu der Längsachse der Gasfeder befinden, und zweite Bereiche, welche sich in einem zweiten Abstand zu der Längsachse der Gasfeder befinden. Dabei ist der zweite Abstand größer als der erste
Abstand.
Bei einer Bewegung des wenigstens einen Permanentmagneten und der Spule entlang der Längsachse der Gasfeder ändert sich daher ein Abstand des wenigstens einen
Permanentmagneten von der magnetisch leitfähigen oder ferromagnetischen Komponente.
Folglich ändert sich auch eine magnetische Flussdichte entlang einer Bewegung der Spule und somit ein magnetischer Fluss durch die Spule während der Bewegung der Spule. Dadurch wird durch elektromagnetische Induktion eine Spannung induziert, wodurch ein Strom zur Aufladung des Energiespeichers erzeugt wird.
In verschiedenen Ausführungsformen sind die wenigstens eine Spule und der wenigstens eine Permanentmagnet an der beweglichen Komponente der Gasfeder angeordnet und die magnetisch leitfähige oder ferromagnetische Komponente ist unbeweglich im Gehäuse der Gasfedervorrichtung angeordnet. Alternativ kann die magnetisch leitfähige oder ferromagnetische Komponente an der beweglichen Komponente der Gasfeder und die wenigstens eine Spule sowie der wenigstens eine Permanentmagnet unbeweglich in der Gasfedervorrichtung angeordnet sein.
In verschiedenen Ausführungsformen ändert sich ein Vorzeichen beziehungsweise eine Polarität der induzierten Spannung während der Bewegung der beweglichen Komponente. In solchen Ausführungen weist der Schaltkreis eine Gleichrichtungsschaltung auf, welche dazu eingerichtet ist, die induzierte Spannung oder den dadurch erzeugten Strom zur Ladung des Energiespeichers gleichzurichten.
Die Änderung des Vorzeichens beziehungsweise der Polarität der Spannung ist beispielsweise auf eine Änderung der Richtung der magnetischen Flussdichte in Bezug auf eine von der wenigstens einen Spule aufgespannten Fläche, insbesondere eine
Wicklungsebene der wenigstens einen Spule, oder eine Wicklungsachse der wenigstens einen Spule zurückzuführen. Alternativ oder zusätzlich kann die Änderung des
Vorzeichens oder der Polarität der Spannung durch eine Änderung der Bewegungsrichtung der beweglichen Komponente verursacht sein.
In verschiedenen Ausführungsformen weist der wenigstens eine Permanentmagnet wenigstens einen radial magnetisierten ringförmigen ersten Permanentmagneten auf, welcher um die bewegliche Komponente der Gasfeder herum angeordnet ist. In verschiedenen Ausführungen ist eine erste Spule der wenigstens einen Spule fest mit der beweglichen Komponente verbunden, sodass die erste Spule bei einer Bewegung der beweglichen Komponente in Richtung der Längsachse der Gasfeder mitbewegt wird. Der wenigstens eine erste Permanentmagnet ist feststehend in der Gasfedervorrichtung angeordnet.
In verschiedenen Ausführungsformen verlaufen die Wicklungen der ersten Spule um die bewegliche Komponente der Gasfeder herum. Die bewegliche Komponente sowie die erste Spule befinden sich in einem Innenbereich, insbesondere innerhalb eines Innenradius, des wenigstens einen ersten Permanentmagneten.
In verschiedenen Ausführungsformen ist der wenigstens eine erste Permanentmagnet mit der beweglichen Komponente fest verbunden, sodass der wenigstens eine erste
Permanentmagnet bei einer Bewegung der beweglichen Komponente in Richtung der Längsachse der Gasfeder mitbewegt wird und die erste Spule feststehend in der
Gasfedervorrichtung angeordnet ist. Die Wicklungen der ersten Spule verlaufen um die bewegliche Komponente der Gasfeder und um den wenigstens einen ersten Permanentmagneten herum.
Die bewegliche Komponente befindet sich dann beispielsweise in dem Innenbereich, wohingegen sich die erste Spule in einem Außenbereich, insbesondere außerhalb eines Außenradius, des wenigstens einen ersten Permanentmagneten befindet.
In verschiedenen Ausführungsformen liegen die Wicklungsachse der ersten Spule, eine Symmetrieachse des wenigstens einen ersten Permanentmagneten und die Längsachse der Gasfeder parallel zueinander, fallen insbesondere zusammen.
In verschiedenen Ausführungsformen weist der wenigstens eine Permanentmagnet zwei oder mehr radial magnetisierte ringförmige erste Permanentmagneten auf. Die zwei oder mehr ersten Permanentmagneten sind bezüglich einander so angeordnet, dass deren Symmetrieachsen zusammenfallen. Beispielsweise sind die zwei oder mehr ersten
Permanentmagneten übereinander angeordnet, wobei zwischen benachbarten der zwei oder mehr ersten Permanentmagneten ein Abstand oder kein Abstand bestehen kann. In verschiedenen Ausführungsformen sind die zwei oder mehr ersten Permanentmagneten abwechselnd magnetisiert. Benachbarte der zwei oder mehr ersten Permanentmagneten haben entgegengesetzte magnetische Pole auf deren jeweiligen radialen Innenseiten und entgegengesetzte magnetische Pole auf deren jeweiligen radialen Außenseiten.
Durch die Verwendung von zwei oder mehr ersten Permanentmagneten wird ein
Bewegungsbereich der beweglichen Komponente in dem die Spannung induziert wird beispielsweise vergrößert. Außerdem kann eine stärkere Inhomogenität der von dem wenigstens einen Permanentmagneten erzeugten magnetischen Flussdichte erzielt werden, was wiederum zu einer erhöhten induzierten Spannung führen kann.
In verschiedenen Ausführungsformen weist der wenigstens eine Permanentmagnet wenigstens einen zweiten Permanentmagneten auf. Der wenigstens eine zweite
Permanentmagnet besitzt eine Magnetisierung, die wenigstens teilweise in einer Ebene senkrecht zu der Längsachse der Gasfeder liegt.
In verschiedenen Ausführungen ist eine zweite Spule der wenigstens einen Spule mit der beweglichen Komponente der Gasfeder fest verbunden, sodass die zweite Spule bei einer Rotationsbewegung der beweglichen Komponente mitbewegt wird und der wenigstens eine zweite Permanentmagnet feststehend in der Gasfedervorrichtung angeordnet ist.
Durch die Rotationsbewegung der zweiten Spule ändert sich ein Winkel einer Richtung der von dem wenigstens einen zweiten Permanentmagneten erzeugten magnetischen
Flussdichte bezüglich einer Wicklungsebene oder einer Wicklungsachse der zweiten Spule. Dadurch ändert sich der magnetische Fluss durch die zweite Spule während einer
Rotationsbewegung der beweglichen Komponente und der zweiten Spule. Dadurch wird durch elektromagnetische Induktion eine Spannung in der Spule induziert, welche einen Strom zur Ladung des Energiespeichers erzeugen kann. In verschiedenen Ausführungsformen ist der wenigstens eine zweite Permanentmagnet mit der beweglichen Komponente fest verbunden, sodass der wenigstens eine zweite
Permanentmagnet bei der Rotationsbewegung der beweglichen Komponente mitbewegt wird. Die zweite Spule ist dann feststehend mit der Gasfedervorrichtung angeordnet. In verschiedenen Ausführungsformen liegt die Wicklungsachse der ersten Spule, insbesondere während der Rotationsbewegung, in einer Ebene, auf welcher die Längsachse der Gasfeder senkrecht steht.
In verschiedenen Ausführungsformen weist das wenigstens eine Sensormittel wenigstens einen Positionssensor auf, der dazu eingerichtet ist, eine Position der beweglichen
Komponente zu erfassen und abhängig von der erfassten Position ein Positionssignal zu erzeugen.
In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet der wenigstens eine Positionssensor einen inkrementell messenden Sensor, einen direkt messenden Sensor, einen Magnetsensor, einen Hall-Sensor, einen kapazitiven Sensor und/oder einen optischen Sensor. Die
Messung der Position kann aber auch resistiv, z.B. über ein Potentiometer in Kombination mit einem Getriebe, welches eine Linearbewegung in eine Drehbewegung umsetzt, ein lineares Potentiometer, und/oder eine Codierung z.B. einen Grey Code erfolgen.
In verschiedenen Ausführungsformen ist der Schaltkreis dazu eingerichtet, abhängig von dem Positionssignal Höhendaten zu erzeugen, welche eine Höheneinstellung des der Gasfeder oder des Bürostuhls repräsentieren.
Mittels der Höhendaten beziehungsweise der dadurch repräsentierten Höheneinstellung kann das Benutzungsverhalten weitergehend erfasst und optimiert werden. In verschiedenen Ausführungsformen ist der Schaltkreis dazu eingerichtet, basierend auf einer Veränderung des Positionssignals und einer Federkonstante der Gasfeder, eine Kraft, welche in Richtung der Längsachse der Gasfeder auf die Gasfeder wirkt, zu bestimmen. Der Schaltkreis ist weiter dazu eingerichtet, abhängig von der bestimmten Kraft zweite weitere Gewichtsdaten zu erzeugen, welche ein Körpergewicht eines Benutzers des Bürostuhls repräsentieren.
Die Veränderung des Positionssignals ist beispielsweise zurückzuführen auf eine
Veränderung der Position der beweglichen Komponente während eine Höhenverstellung nicht möglich oder deaktiviert ist. Die Veränderung der Position der beweglichen
Komponente kann sich beispielsweise daraus ergeben, dass ein Benutzer sich auf den Bürostuhl setzt. Die Kraft, welche in Richtung der Längsachse der Gasfeder auf die Gasfeder wirkt, kann beispielsweise als Produkt der Federkonstante der Gasfeder und eines Wegs, welcher der Veränderung der Position der beweglichen Komponente entspricht, bestimmt werden.
In verschiedenen Ausführungsformen weist das wenigstens eine Sensormittel wenigstens einen weiteren Positionssensor auf, der dazu eingerichtet ist, eine Position der beweglichen Komponente basierend auf einer räumlichen Inhomogenität der durch den wenigstens einen Permanentmagneten erzeugten magnetischen Flussdichte zu erfassen und abhängig von der erfassten Position ein weiteres Positionssignal zu erzeugen. Der Schaltkreis ist dazu eingerichtet, abhängig von dem weiteren Positionssignal weitere Höhendaten zu erzeugen, welche eine Höheneinstellung der Gasfeder oder des Bürostuhls repräsentieren.
Der wenigstens eine weitere Positionssensor kann beispielsweise wenigstens einen Hall- Sensor aufweisen. Der wenigstens eine Hall-Sensor ist dazu eingerichtet, die räumliche Inhomogenität der Flussdichte des wenigstens einen Permanentmagneten zu erfassen. Daraus lassen sich beispielsweise Rückschlüsse über die Position der beweglichen
Komponente und sich über die Höheneinstellung der Gasfeder oder des Bürostuhls ziehen.
Mit Vorteil kann damit sowohl die Bestimmung der weiteren Höhendaten und somit der Höheneinstellung der Gasfeder oder des Bürostuhls als auch die Energiegewinnung mittels der Energiegewinnungsvorrichtung mit demselben wenigstens einen Permanentmagneten erzielt werden.
In verschiedenen Ausführungsformen weist die Energiegewinnungsvorrichtung einen elektrischen Generator und ein Übersetzungsvorrichtung, beispielsweise ein Getriebe, auf. Die Übersetzungsvorrichtung ist antriebsseitig mit dem Gehäuse der Gasfedervorrichtung und abtriebsseitig mit einer Antriebsachse des Generators verbunden. Die
Übersetzungsvorrichtung ist angeordnet und dazu eingerichtet, eine Rotationsbewegung der beweglichen Komponente in eine Rotationsbewegung der Antriebsachse
umzuwandeln. Dabei ist ein Übersetzungsverhältnis der Übersetzungsvorrichtung derart, dass eine Drehzahl der Rotationsbewegung der Antriebsachse größer ist als eine Drehzahl der Rotationsbewegung der beweglichen Komponente.
Die Verbindung der Übersetzungsvorrichtung mit dem Gehäuse kann beispielsweise über ein Zahnrad der Übersetzungsvorrichtung und eine Verzahnung an einer Innenseite des Gehäuses ausgebildet sein. Die von dem elektrischen Generator erzeugte elektrische Energie Energieversorgung des Schaltkreises und/oder zum Laden des Energiespeichers verwendet werden.
In verschiedenen Ausführungsformen weist die Gasfedervorrichtung ein Aufwachelement auf, das eingerichtet ist, eine Benutzung, insbesondere dem Beginn einer Benutzung der Gasfedervorrichtung bzw. eines Bürostuhls zu signalisieren, um den Schaltkreis aus einem Ruhezustand einzuschalten. Beispielsweise ist das Aufwachelement durch ein
piezoelektrisches Element gebildet, welches zwischen einer Endplatte und einem
Axiallager der Gasfedervorrichtung angebracht ist und bei Beaufschlagung mit Druck einen entsprechenden Spannungsimpuls abgibt, der von dem Schaltkreis ausgewertet werden kann. Beispielsweise fährt der Schaltkreis bei längerer Nichtbenutzung in den Ruhezustand.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst der Schaltkreis eine
Kommunikationsschnittstelle, die zur drahtlosen Übertragung der Benutzungsdaten, insbesondere der Gewichtsdaten, der Schwerpunktdaten, der ersten weiteren
Gewichtsdaten, der zweiten weiteren Gewichtsdaten, der Höhendaten und/oder der weiteren Höhendaten, an wenigstens ein externes Empfangsgerät eingerichtet ist.
Die drahtlose Übertragung der Benutzungsdaten kann beispielsweise über Bluetooth, WLAN, eine GSM-basierte Technologie, eine Funktechnologie wie Zigbee, RF oder RFID, oder eine andere Übertragungstechnologie erfolgen. Das wenigstens eine externe Empfangsgerät kann beispielsweise Büromittel beinhalten, wie zum Beispiel einen Tisch, eine Klimaanlage, eine Raumbeleuchtung oder eine
Tischbeleuchtung. Das Büromittel kann dann beispielsweise abhängig von den
Benutzungsdaten, insbesondere abhängig von dem Benutzungsverhalten, gesteuert werden.
Das wenigstens eine externe Empfangsgerät kann alternativ oder zusätzlich einen
Computer oder einen Server beinhalten. Der Computer oder Server kann zur Auswertung der Benutzungsdaten beziehungsweise des Benutzungsverhaltens verwendet werden. Das wenigstens eine externe Empfangsgerät kann alternativ
oder zusätzlich eine Anzeigeeinheit, wie zum Beispiel einen Bildschirm, ein Display, ein Smartphone, einen Tablet-Computer, beinhalten. Dadurch kann das Benutzungsverhalten beispielsweise durch den Benutzer des Bürostuhls dokumentiert, überprüft und/oder angepasst werden.
In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet die Gasfedervorrichtung, insbesondere die Gasfeder, zum Beispiel die bewegliche Komponente der Gasfeder, einen Steckverbinder, insbesondere einen Stecker oder eine Buchse für eine Steckverbindung, die dazu eingerichtet ist, die Gasfedervorrichtung, insbesondere den Schaltkreis, mit weiteren elektronischen Komponenten des Bürostuhls elektrisch zu verbinden.
Die weiteren elektronischen Komponenten können beispielsweise weitere Sensorelemente, Eingabeeinrichtungen, Tasten, Anzeigeeinrichtungen und/oder Signalgeber umfassen. Über eine Verbindung der weiteren elektronischen Komponenten mit dem Schaltkreis der
Gasfedervorrichtung können von den weiteren elektronischen Komponenten erzeugte Daten an den Schaltkreis übermittelt werden. Beispielsweise über die
Kommunikationsschnittstelle des Schaltkreises können dann die von den weiteren elektronischen Komponenten erzeugten Daten drahtlos an das wenigstens eine externe Empfangsgerät übermittelt werden.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch ein Bürostuhl mit einer Gasfedervorrichtung zur Höhenverstellung des Bürostuhls angegeben. Die Gasfedervorrichtung ist dabei entsprechend einer Ausführungsform der Gasfedervorrichtung gemäß dem verbesserten Konzept ausgebildet.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand beispielhafter Ausführungsformen unter Bezug auf die Zeichnungen im Detail erklärt. Komponenten, die funktionell identisch sind oder einen identischen Effekt haben, können mit identischen Bezugszeichen versehen sein. Identische Komponenten oder Komponenten mit identischer Funktion sind unter
Umständen nur bezüglich der Figur erklärt, in der sie zuerst erscheinen. Die Erklärung wird nicht notwendigerweise in den darauffolgenden Figuren wiederholt.
Es zeigen:
Figur 1 einen Bürostuhl mit einer Gasfedervorrichtung; Figur 2A und 2B einen Querschnitt durch eine beispielhafte Ausführungsform einer
Gasfedervorrichtung gemäß dem verbesserten Konzept;
Figur 3 eine weitere Darstellung eines Bürostuhls mit einer Gasfedervorrichtung; Figur 4 einen Querschnitt durch eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer
Gasfedervorrichtung gemäß dem verbesserten Konzept;
Figur 5 ein Beispiel eines Befestigungsmittels; Figuren 6A bis 6H verschiedene Ausgestaltungen von Befestigungsmitteln als
Verformungskörper gemäß dem verbesserten Konzept;
Figur 7 ein Beispiel eines Verformungskörpers gemäß dem verbesserten Konzept zur
Veranschaulichung eines Messepunktes;
Figur 8 einen Querschnitt durch eine beispielhafte Ausführungsform einer
Gasfedervorrichtung mit Verformungskörper und Gleitstück gemäß dem verbesserten Konzept; Figur 9 einen Querschnitt durch eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer Gasfedervorrichtung gemäß dem verbesserten Konzept zur Veranschaulichung eines Messepunktes;
Figur 10 einen Querschnitt durch eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer
Gasfedervorrichtung gemäß dem verbesserten Konzept mit einem zweiteiligen Gehäuse; Figur 11 einen Querschnitt durch eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer
Gasfedervorrichtung gemäß dem verbesserten Konzept mit einem zweiteiligen Gehäuse;
Figuren 12A und 12B Querschnitte durch eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer Gasfedervorrichtung gemäß dem verbesserten Konzept mit einem zweiteiligen Gehäuse und einem Verformungskörper;
Figuren 13A und 13B Querschnitte durch eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer Gasfedervorrichtung gemäß dem verbesserten Konzept mit einem zweiteiligen Gehäuse und einem Verformungskörper;
Figuren 14A, 14B und 14C verschiedene Ausgestaltungen von Endplatten als
Verformungskörper gemäß dem verbesserten Konzept; Figuren 15A, 15B und 15C verschiedene Ausgestaltungen zur Befestigung von
Verformungssensoren gemäß dem verbesserten Konzept;
Figur 16 einen Querschnitt durch eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer
Gasfedervorrichtung gemäß dem verbesserten Konzept;
Figur 17A einen Querschnitt durch eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer
Gasfedervorrichtung gemäß dem verbesserten Konzept; Figur 17B eine beispielhafte Ausführungsform einer Permanentmagnetanordnung zur
Verwendung in einer Gasfedervorrichtung gemäß dem verbesserten Konzept;
Figur 17C eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer Permanentmagnetanordnung zur Verwendung in einer Gasfedervorrichtung gemäß dem verbesserten Konzept; und
Figur 18 eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer
Permanentmagnetanordnung zur Verwendung in einer Gasfedervorrichtung gemäß dem verbesserten Konzept.
Figur 1 zeigt einen Bürostuhl BS mit einer Gasfedervorrichtung, beispielsweise einer Gasfedervorrichtung gemäß dem verbesserten Konzept. Der Bürostuhl BS weist eine Sitzfläche SF, eine mit der Sitzfläche SF verbundene Rückenlehne RL sowie ein Fußkreuz FK auf.
Des Weiteren weist der Bürostuhl BS eine Gasfedervorrichtung auf, welche beispielsweise ein Gehäuse G und eine Gasfeder mit einem Kolben K und einem Zylinder Z umfasst. Im Beispiel der Figur 1 ist das Gehäuse G der Gasfedervorrichtung über einen Konus (nicht gezeigt) mit dem Fußkreuz FK des Bürostuhls BS verbunden. Außerdem ist der Kolben K oder der Zylinder Z über einen Konus (nicht gezeigt) mit der Sitzfläche SF des Bürostuhls BS verbunden.
Bei der Gasfeder handelt es sich beispielsweise um eine verstellbare Gasfeder, die dazu eingerichtet ist, eine Sitzhöhe des Bürostuhls BS, insbesondere der Sitzfläche SF, zu verstellen. Optional kann eine Neigung der Sitzfläche SF und/
oder der Rückenlehne RL verstellt werden.
Figur 2A und Figur 2B zeigen eine beispielhafte Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer Gasfedervorrichtung gemäß dem verbesserten Konzept. Die Gasfedervorrichtung beinhaltet ein Gehäuse G, das im Bereich eines Konus KON mit dem Fußkreuz FK des Bürostuhls BS verbunden sein kann. Des Weiteren umfasst die Gasfedervorrichung eine Gasfeder mit einem Zylinder Z und einem Kolben K. Der Kolben K kann auch als Kolbenstange bezeichnet werden. Im gezeigten Beispiel ist der Kolben K beispielsweise über ein Axiallager AL fest mit dem Gehäuse G verbunden. Der Zylinder Z wird über ein Befestigungsmittel BM in dem Gehäuse G gelagert bzw. befestigt. Dieses
Befestigungsmittel BM wirkt als Führungselement für den Zylinder Z im Gehäuse G.
In der Darstellung der Figur 2B ist der Bereich der Gasfedervorrichtung um die Endplatte EP herum in einer Explosionsdarstellung vergrößert wiedergegeben. Dabei wird deutlicher ersichtlich, dass das Axiallager AL als Kugellager ausgeführt ist. Ein Schaltkreis SK ist in einem Elektronikgehäuse EG angeordnet. Der Schaltkreis SK kann beispielsweise eine Platine oder Leiterplatte beinhalten, auf welcher elektronische Komponenten und/oder integrierte Schaltkreise angeordnet und gegebenenfalls miteinander verschaltet sind.
Figur 3 zeigt eine weitere Darstellung eines Bürostuhls BS mit der Gasfedervorrichtung, die auf der Darstellung der Figur 1 basiert. Dabei sind verschiedene Positionen dargestellt, an denen beispielsweise eine Kraftmessung durchgeführt werden kann. Einer dieser Punkte ist beispielsweise der Verbindungspunkt CP zwischen Stuhl und Gasfedervorrichtung. Ebenso ist es möglich, am Verbindungspunkt BP zwischen Gasfedervorrichtung und Fußkreuz FK eine Kraftmessung durchzuführen. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Kraftmessung innerhalb der Gasfedervorrichtung, gekennzeichnet durch den Punkt IP, durchgeführt werden.
Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch eine beispielhafte Ausführungsform einer
Gasfedervorrichtung gemäß dem verbesserten Konzept, insbesondere zur Verwendung in einem Bürostuhl BS, wie er in Figur 1 oder Figur 3 gezeigt ist.
Die Gasfedervorrichtung umfasst ein Gehäuse G, welches beispielsweise über einen ersten Konus mit dem Fußkreuz FK des Bürostuhls BS verbunden ist. Des Weiteren umfasst die Gasfedervorrichung eine Gasfeder mit einem Zylinder Z und einem Kolben K. Im gezeigten Beispiel ist der Kolben K beispielsweise fest mit dem Gehäuse G verbunden. Der Zylinder Z ist beispielsweise über einen zweiten Konus mit der Sitzfläche SF des
Bürostuhls BS verbunden. Bei feststehendem Gehäuse G und Kolben K ist der Zylinder Z entlang einer Längsachse der Gasfeder beweglich zum Beispiel zur Höhenverstellung der Sitzfläche SF und/oder zur Dämpfung der Sitzfläche SF beispielsweise beim Niedersitzen eines Benutzers auf den Bürostuhl BS. Die Längsachse der Gasfeder ist durch eine Strichpunktlinie in Figur 4 angedeutet. Zusätzlich zu der Bewegung entlang der
Längsachse kann die Gasfeder, insbesondere der Zylinder und/oder der Kolben K, rotationsbeweglich sein, um eine Drehbewegung der Sitzfläche SF des Bürostuhls BS zu ermöglichen.
Die Gasfeder weist beispielsweise an dem Zylinder Z ein Verstellelement V auf. Wird das Verstellelement V betätigt, beispielsweise über einen Hebel (nicht gezeigt), welcher durch den Benutzer des Bürostuhls betätigt werden kann, so wird beispielsweise eine Bewegung des Zylinders Z entlang der Längsachse der Gasfeder zur Höhenverstellung der Sitzfläche SF freigegeben. Wird das Verstellelement V nicht betätigt, so ist der Zylinder
beispielsweise festgestellt, so dass eine Höhenverstellung der Sitzfläche SF nicht möglich ist. In diesem Zustand dient die Gasfeder beispielsweise lediglich zur Dämpfung abhängig von einer Federkonstante der Gasfeder.
Die Gasfedervorrichtung weist außerdem ein Befestigungsmittel BM auf, welches beispielsweise fest mit dem Zylinder Z verbunden ist. Das Befestigungsmittel BM kann beispielsweise ringförmig ausgebildet sein und den Zylinder Z umschließen. Alternativ kann das Befestigungsmittel BM auch zwei oder mehrere längliche oder stabförmige Einzelkomponenten aufweisen, welche an verschiedenen, insbesondere
gegenüberliegenden, Positionen an dem Zylinder Z angebracht sind. Bei einer Bewegung des Zylinders Z entlang der Längsachse oder einer Rotation des Zylinders Z um die Längsachse der Gasfeder führt das Befestigungsmittel BM entsprechend ebenfalls eine Bewegung entlang der Längsachse oder eine Rotation um die Längsachse durch.
Die Gasfedervorrichtung weist außerdem einen elektronischen Schaltkreis SK auf. Der Schaltkreis SK kann beispielsweise auf oder an dem Befestigungsmittel BM angeordnet, insbesondere befestigt, sein. Der Schaltkreis SK kann beispielsweise eine Platine oder Leiterplatte beinhalten, auf welcher elektronische Komponenten und/oder integrierte Schaltkreise angeordnet und gegebenenfalls miteinander verschaltet sind. Beispielsweise kann die Platine an dem Befestigungsmittel BM befestigt sein. Die Gasfedervorrichtung weist außerdem einen Kraftsensor KS auf, der zum Beispiel an der Gasfeder, insbesondere an dem Kolben K oder an dem Gehäuse G, angebracht ist. Im gezeigten Beispiel ist der Kraftsensor KS an dem Kolben K angebracht. Der Kraftsensor KS kann beispielsweise einen Dehnungsmessstreifen beinhalten, der beispielsweise an dem Kolben K befestigt ist. Alternativ kann der Kraftsensor KS einen piezoelektrischen Sensor beinhalten, welcher beispielsweise an dem Kolben K oder zwischen dem Kolben K und dem Gehäuse G angeordnet ist. Der Kraftsensor KS ist mit dem Schaltkreis SK elektrisch verbunden (Verbindung nicht gezeigt). Wenn eine Kraft in Richtung der Längsachse der Gasfeder auf die Gasfeder wirkt, beispielsweise weil ein Benutzer auf dem Bürostuhl BS sitzt, erfasst der Kraftsensor KS die in Richtung der Längsachse wirkende Kraft und erzeugt abhängig von der erfassten Kraft ein Kraftsignal. Der Kraftsensor KS übermittelt das Kraftsignal an den Schaltkreis SK. Der Schaltkreis SK berechnet beispielsweise aus dem Kraftsignal Gewichtsdaten, welche ein Körpergewicht des Benutzers des Bürostuhls BS repräsentieren.
Der Schaltkreis SK beinhaltet außerdem eine Kommunikationsschnittstelle, insbesondere eine Schnittstelle zur drahtlosen Datenübertragung. Bei der Schnittstelle kann es sich beispielsweise um eine Bluetooth-Schnittstelle, eine WLAN-Schnittstelle, eine GSM- basierte Schnittstelle, eine Funkschnittstelle wie Zigbee, RF oder RFID oder eine andere
Schnittstelle handeln. Der Schaltkreis kann beispielsweise über die
Kommunikationsschnittstelle die Gewichtsdaten an ein externes Empfangsgerät, beispielsweise ein anderes Büromittel, ein Anzeigegerät, wie beispielsweise ein
Smartphone oder ein Tablet-Computer, einen Computer oder einen Server übermitteln.
Optional weist die Gasfedervorrichtung einen Verformungssensor auf, welcher im gezeigten Beispiel der Figur 4 ein erstes Verformungssensorelement VS 1 und ein zweites Verformungssensorelement VS2 umfasst. Die Verformungssensorelemente VS 1 , VS2 sind beispielsweise an dem Zylinder Z angeordnet. Bei den Verformungssensorelementen VS1, VS2 handelt es sich beispielsweise um Dehnungsmessstreifen. Die
Verformungssensorelemente VS1, VS2 sind mit dem Schaltkreis SK elektrisch verbunden. Wird die Gasfeder, insbesondere der Zylinder Z, beispielsweise durch eine Lage eines Schwerpunkts des Benutzers des Bürostuhls BS oder eine Veränderung der Lage des Schwerpunkts verformt, so erfassen die Verformungssensorelemente VS1, VS2
beispielsweise durch eine unterschiedliche Belastung des Zylinders Z an den Positionen der Verformungssensorelemente VS 1 , VS2 eine Verformung der Gasfeder, insbesondere des Zylinders Z. Der Verformungssensor, insbesondere die Verformungssensorelemente VS1, VS2, sind dazu eingerichtet, abhängig von der erfassten Verformung ein
Verformungssignal zu erzeugen und das Verformungssignal an den Schaltkreis SK zu übermitteln. Der Schaltkreis bestimmt abhängig von dem Verformungssignal, insbesondere abhängig von dem Verformungssignal und dem Kraftsignal, Schwerpunktdaten, welche eine Position oder eine Lage des Schwerpunkts des Benutzers des Bürostuhls
repräsentieren.
Der Schaltkreis SK ist beispielsweise dazu eingerichtet, die Schwerpunktdaten über die Kommunikationsschnittstelle an das externe Empfangsgerät zu übertragen.
In manchen Ausführungsformen ist der Schaltkreis dazu eingerichtet, abhängig von dem Verformungssignal und dem Kraftsignal die Schwerpunktdaten zu erzeugen.
Figur 5 zeigt ein Beispiel eines Befestigungsmittels, welches beispielsweise als
Führungselement für die Gasfeder in einem Gehäuse G der Gasfedervorrichtung genutzt werden kann. Dargestellt ist lediglich ein repräsentativer Bereich des Elements, welcher aus einem zylindrischen Grundkörper gebildet ist, an dem sich radial heraus stehende Rippen befinden. Das Element ist vorzugsweise aus Kunststoff gebildet, kann aber auch als
Metallkörper ausgeführt sein. In der dargestellten Ausführung weist das Element einen im Wesentlichen homogenen Querschnitt auf, so dass sich jeweils in axialer Richtung eine konstante Steifigkeit ergibt. Das Element kann als Verformungskörper in der Gasfedervorrichtung verwendet werden, indem Verformungen der Gasfeder bzw. des Gehäuses auch zu einer Verformung des Elements führen. Solche Verformungen können wiederum über einen oder mehrere Verformungssensoren erfasst werden. Daraus resultierende Verformungssignale ermöglichen je nach Ausrichtung der Verformungssensoren einen Rückschluss auf die axial wirkenden und/oder radial wirkenden Kräfte auf die Gasfeder Anordnung.
Basierend auf dem in Figur 5 dargestellten Prinzip sind in den Figuren 6A bis 6H verschiedenen Ausgestaltungen von Befestigungsmitteln als Verformungskörper gemäß dem verbesserten Konzept dargestellt. Diese Verformungskörper zeichnen sich jeweils durch wenigstens einen ausgewählten Bereich mit verringerter Steifigkeit aus, die als Messpositionen DMP für Verformungssensoren besonders geeignet sind. Insbesondere haben diese genannten Bereiche eine verringerte Steifigkeit im Verhältnis zu übrigen, beispielsweise angrenzenden Bereichen des Verformungskörpers. Durch die geringere Steifigkeit in den ausgewählten Bereichen tritt eine Verformung dort deutlicher auf und lässt sich über den bzw. die Verformungssensoren zuverlässiger erfassen.
Durch die Veränderung der Geometrie eines gleichmäßigen Körpers kann unter anderem bewirkt werden, dass ein Kraftfluss durch den Verformungskörper durch den oder die Bereiche mit verringerter Steifigkeit verläuft. Durch diese Konzentration der Belastung können Verformungen deutlicher und/oder zuverlässiger erfasst werden.
Beispielsweise sind in der Figur 6A einige der Rippen mit flacheren und dünneren Bereichen ausgebildet, was zu einer erhöhten Auswirkung einer Verformung führt.
In dem Beispiel der Figur 6B sind sowohl der zylindrische Körper des Führungselements bzw. Verformungskörpers als auch die radialen Rippen unterbrochen, so dass ein Kraftfluss im Wesentlichen über die verbleibenden Stege erfolgt. Diese stellen damit eine mögliche Messposition DMP dar.
Im Beispiel der Figur 6C ist der zylindrische Bereich am unteren Ende durch eine Stegkonstruktion gebildet, wobei der Kraftfluss über die verbleibenden Stege als Messpositionen DMP erfolgt.
Im Beispiel der Figur 6D sind die Rippen im unteren Bereich des Elements mit
Ausnehmungen versehen, so dass in diesem Bereich keine direkten Verbindungen der Rippen zum zylindrischen Grundkörper vorhanden sind. Die dadurch bedingte
Schwächung ergibt eine oder mehrere mögliche Messpositionen DMP.
Im Beispiel der Figur 6E ist am unteren Ende der Rippen ein zylindrischer Ring
vorgesehen, der im Wesentlichen mit Ausnahme der Rippen keine Verbindung zum zentralen zylindrischen Körper aufweist. Dadurch ergibt sich wiederum eine geringere Steifigkeit in diesem Bereich, die eine Messposition DMP ermöglicht.
Das Beispiel der Figur 6F ähnelt der Ausführung in Figur 6C und unterscheidet sich dadurch, dass anstelle des der Stegkonstruktion eine Ringkonstruktion am unteren Ende des Elements vorgesehen ist. Dies ergibt wiederum eine mögliche Messposition DMP.
Im Beispiel der Figur 6G ergibt sich ein Bereich geringerer Steifigkeit dort, wo weder Rippen noch sonstige stabilisierende Konstruktionen, wie in der oberen Hälfte des Körpers dargestellt, vorhanden sind. Somit kann eine Messung in diesem Bereich erfolgen.
Im Beispiel der Figur 6H ist ähnlich wie bei der Figur 6C eine Stegkonstruktion gebildet, bei der ein Kraftfluss im Wesentlichen über die Stege erfolgt, die als Messpositionen DMP gekennzeichnet sind.
Das anhand der Figuren 6A bis 6H beschriebene Prinzip ist auch bei dem
Ausführungsbeispiel eines Verformungskörpers in Figur 7 angewendet. Hier erfolgt eine Messung vorzugsweise an den Messpositionen DMP im unteren Bereich des zylindrischen Grundkörpers ohne Rippen.
Die in den Figuren 5-7 dargestellten Verformungskörper lassen sich vorteilhaft aus Kunststoff herstellen, wobei auch eine Fertigung aus einem Metall nicht ausgeschlossen ist. Figur 8 zeigt einen Querschnitt durch eine beispielhafte Ausführungsform einer weiteren Gasfedervorrichtung mit Verformungskörper bzw. Befestigungsmittel BM mit einem Gleitstück GL zwischen dem Zylinder Z und dem Befestigungsmittel BM. Aus der Darstellung ist ersichtlich, dass der Verformungskörper BM Bereiche geringerer Steifigkeit aufweist, nämlich dort wo der Verformungskörper BM entlang des zylindrischen Umfangs innen und außen entsprechende Ausnehmungen aufweist. Beispielsweise ist der
Verformungskörper BM in der dargestellten Ausführungsform aus Metall gebildet, wobei durch das Gleitstück oben und unten die formschlüssige Verbindung zwischen Gasfeder bzw. Zylinder Z und Verformungskörper BM hergestellt wird.
Bei Nutzung einer Metallkomponente verbessern sich die Messungen der Verformungen aufgrund der linearen Materialeigenschaften des Metalls, da dieses ein linear elastisches Verhalten aufweist.
In verschiedenen Ausgestaltungen kann eine Messposition DMP innen oder außen an einem Gehäuse der Gasfedervorrichtung vorgesehen werden, wie es beispielsweise in Figur 9 dargestellt ist. Insbesondere befindet sich die Messposition DMP zwischen einem Befestigungsmittel oder Führungselement und dem Konus KON. An dieser Stelle lassen sich insbesondere radiale Kräfte messen, also Kräfte senkrecht zur Längsachse der Gasfeder.
Das eben beschriebene Prinzip lässt sich in ähnlicher Weise auf Anordnungen mit einem mehrteiligen Gehäuse übertragen, wie sie beispielsweise in Figur 10 und Figur 1 1 dargestellt sind. Insbesondere ist in diesen Ausführungsformen das Gehäuse G durch ein
Innenrohr IR gebildet, welches zumindest teilweise in ein Außenrohr AR eingeschoben ist und mit diesen verbunden wird. Die Verbindung ist in den dargestellten Ausführungen jeweils im Bereich der gestrichelten Kreise entlang des jeweiligen Umfangs ausgeführt, also bei Figur 10 am unteren Ende und bei Figur 1 1 im mittleren Bereich des Gehäuses.
Bei den dargestellten Ausführungen können sowohl für das Führungselement bzw.
Befestigungsmittel BM als auch für eine Endplatte im unteren Bereich der Gasfeder Anordnung herkömmliche Konstruktionen verändert werden. Durch die Erweiterung des Gehäuses um ein weiteres Rohr können sowohl Axialkräfte entlang der Längsachse als auch Radialkräfte und Biegemomente an derselben Position direkt am Rohr gemessen werden. Die möglichen Messpositionen DMP sind wiederum in der Zeichnung
gekennzeichnet und befinden sich im Wesentlichen im Bereich der Verbindungsstelle zwischen Innenrohr IR und Außenrohr AR. Bei den dargestellten Ausführungen werden Messungen von eventuellen Reibungseffekten, die zwischen dem Führungselement und der Gasfeder entstehen können, nicht und zumindest verringert beeinflusst.
In den Figuren 12A und 12B bzw. Figuren 13A und 13B ist bezüglich des Gehäuses G ein ähnliches Konzept wie bei den Figuren 10 und 11 gewählt. Dementsprechend ist das
Gehäuse wiederum durch ein Innenrohr IR und ein Außenrohr AR gebildet, welche an den mit dem gestrichelten Kreis gekennzeichneten Stellen entlang des Umfangs miteinander verbunden sind. Im Bereich dieser Befestigungen ist jeweils ein spezieller Verformungskörper VK vorgesehen, auf dem entsprechende Dehnmessstreifen, DMS, oder Ähnliches appliziert werden können. Dies ist durch die möglichen Messpositionen DMP gekennzeichnet.
Beispielsweise können die DMS vorab auf dem Verformungskörper VK angebracht werden und anschließend in das Gehäuse eingebracht werden.
In den Figuren 14A, 14B und 14C sind verschiedene Ausgestaltungen von Endplatten EP als Verformungskörper gemäß dem verbesserten Konzept dargestellt. Bei den Beispielen der Figuren 14A und 14B sind die Endplatten EP mit zwei Stegen von einem Außenring zu einem Innenring ausgebildet, an dem axiale Kräfte von der Gasfeder aufgenommen werden können. Dies führt schließlich zu Verformungen an den Stegen, auf denen an den entsprechenden Messpositionen DMP Verformungssensoren, insbesondere DMS aufgebracht werden können. Damit lassen sich zumindest die axialen Kräfte messen.
Bei der Ausgestaltung der Figur 14C ist die Verbindung zwischen Außenring und
Innenring durch drei Stege gebildet, an denen jeweils eine Messposition DMP vorgesehen werden kann. Dies ermöglicht neben der Erfassung axialer Kräfte auch die Erfassung einer Biegebelastung auf die Gasfeder, also radialen Kräfte.
In den Figuren 15A, 15B und 15C sind verschiedene Ausgestaltungen zur Befestigung von Verformungssensoren gemäß dem verbesserten Konzept dargestellt. Insbesondere können durch die Nutzung mehrerer DMS an den Messpositionen DMP verschiedene
Krafteinflüsse erfasst werden, um Kräfte in mehreren Richtungen zu erfassen, beispielsweise Axialkräfte und Radialkräfte. Ebenso können aus den Messungen
Biegemomente berechnet werden.
Figur 16 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltungsform der Gasfedervorrichtung, die im Wesentlichen auf der in Figur 4 dargestellten Ausgestaltung basiert.
Optional beinhaltet die Gasfedervorrichtung in dieser Ausgestaltungsform eine
Energiegewinnungsvorrichtung mit einem Energiespeicher (nicht gezeigt), einer Spule S 1 und einer Permanentmagnetanordnung M. Der Energiespeicher kann von dem Schaltkreis SK beinhaltet sein oder an einer anderen Stelle der Gasfedervorrichtung, beispielsweise in dem Gehäuse G, angeordnet sein.
Im Beispiel der Figur 16 ist die Spule Sl ringförmig um den Zylinder Z angeordnet. Eine oder mehrere Wicklungen der Spule S 1 verlaufen also ringförmig oder im Wesentlichen ringförmig um den Zylinder Z herum. Beispielsweise ist die Spule Sl um das
Befestigungsmittel BM herum gewickelt oder angeordnet. Eine Wicklungsachse der Spule S 1 ist beispielsweise parallel zu der Längsachse der Gasfeder oder fällt mit dieser zusammen. Die Spule Sl ist mit dem Schaltkreis SK elektrisch verbunden. Die Permanentmagnetanordnung M wird in der Gasfedervorrichtung der Figur 16 beispielsweise durch einen ringförmigen Permanentmagneten oder eine Vielzahl von ringförmigen Permanentmagneten RMl, RM2, RM3, RM4, RM5 gebildet. Es wird darauf hingewiesen, dass die Permanentmagnetanordnung M mindestens einen ringförmigen Permanentmagneten umfasst. Insbesondere ist die Anzahl der ringförmigen
Permanentmagneten nicht notwendigerweise gleich 5, wie in Figur 16 gezeigt. Außerdem kann die Permanentmagnetanordnung M auch mehr als fünf ringförmige
Permanentmagneten beinhalten, wie durch die Punkte in Figur 16 angedeutet.
Jeder der ringförmigen Permanentmagneten RMl, RM2, RM3, RM4, RM5 ist radial magnetisiert. Insbesondere hat jeder der ringförmigen Permanentmagneten RM 1 , RM2,
RM3, RM4, RM5 einen Nordpol an einer Innenseite, insbesondere einer radialen
Innenseite, und einen Südpol an einer Außenseite, insbesondere einer radialen Außenseite, oder umgekehrt. Nord- und Südpol sind in Figur 16 als N und S dargestellt. Die ringförmigen Permanentmagneten RMl, RM2, RM3, RM4, RM5 der
Permanentmagnetanordnung M sind zum Beispiel entlang der Längsachse der Gasfeder übereinandergestapelt. Dabei sind benachbarte ringförmige Permanentmagneten entgegengesetzt magnetisiert. Beispielsweise haben ringförmige Permanentmagneten, die zu einem ringförmigen Permanentmagneten mit einem Südpol an der Innenseite und einen Nordpol an der Außenseite benachbart sind, selbst einen Nordpol an der Innenseite und einen Südpol an der Außenseite und umgekehrt.
Jeder der ringförmigen Permanentmagneten RMl, RM2, RM3, RM4, RM5 besitzt eine Symmetrieachse, welche mit der Längsachse der Gasfeder zusammenfällt oder im
Wesentlichen zusammenfällt oder parallel zu der Längsachse der Gasfeder verläuft. Die ringförmigen Permanentmagneten RMl, RM2, RM3, RM4, RM5 sind um den Zylinder Z, das Befestigungsmittel BM sowie die Spule S 1 herum angeordnet. Die ringförmigen Permanentmagneten RMl, RM2, RM3, RM4, RM5 sind beispielsweise an einer Innenseite des Gehäuses G befestigt.
Durch die Permanentmagnetanordnung M wird im Innenbereich der ringförmigen
Permanentmagneten RMl, RM2, RM3, RM4, RM5 eine inhomogene magnetische Flussdichte, erzeugt. Durch die Anordnung und Ausrichtung der ringförmigen
Permanentmagneten RMl, RM2, RM3, RM4, RM5 beziehungsweise deren
Symmetrieachse und die Anordnung beziehungsweise Ausrichtung der Spule S 1 wird ein magnetischer Fluss durch die Spule Sl erzeugt. Aufgrund der Inhomogenität der magnetischen Flussdichte ändert sich der magnetische Fluss durch die Spule S 1 während einer Bewegung des Zylinders Z und somit der Spule Sl entlang der Längsachse der Gasfeder.
Durch den sich ändernden magnetischen Fluss durch die Spule S 1 wird in der Spule S 1 durch elektromagnetische Induktion eine Spannung induziert und basierend auf der induzierten Spannung beispielsweise ein Strom in der Spule erzeugt. Der Schaltkreis SK ist dazu eingerichtet, die induzierte Spannung und/oder den erzeugten Strom abzugreifen und damit den Energiespeicher aufzuladen. Gegebenenfalls kann der Schaltkreis SK ferner dazu eingerichtet sein, mittels einer Gleichrichtungsschaltung die induzierte Spannung oder den erzeugten Strom zur Aufladung des Energiespeichers gleichzurichten. Eine Energieversorgung des Schaltkreises SK, des Kraftsensors KS, des Verformungssensors, der Kommunikationsschnittstelle und/oder weiterer Elemente der Gasfedervorrichtung ist somit mittels der Energiegewinnungsvorrichtung und des
Energiespeichers möglich.
In alternativen Ausführungsformen kann die Energiegewinnungsvorrichtung anstelle oder zusätzlich zu der Spule S 1 und der Permanentmagnetanordnung M den Kraftsensor KS beinhalten, insbesondere wenn der Kraftsensor KS einen piezoelektrischen Sensor aufweist. Der Energiespeicher kann dann beispielsweise durch eine von dem
piezoelektrischen Sensor erzeugte elektrische Spannung oder einen daraus resultierenden Strom geladen werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass alternative Ausführungsformen der Gasfedervorrichtung die Energiegewinnungsvorrichtung nicht beinhalten. In solchen Ausführungsformen kann der Schaltkreis beispielsweise über eine oder mehrere Batterien mit elektrischer Energie versorgt werden.
Alternative Ausführungsformen der Gasfedervorrichtung beinhalten den Kraftsensor KS und/oder den Verformungssensor nicht.
In alternativen Ausführungsformen ist das Gehäuse G nicht mit dem Fußkreuz FK, sondern beispielsweise mit der Sitzfläche SF verbunden, während der Kolben K oder der Zylinder Z mit dem Fußkreuz FK verbunden ist.
In alternativen Ausführungsformen ist nicht der Zylinder Z der Gasfeder beweglich, sondern der Kolben K, während der Zylinder Z entlang der Längsachse der Gasfeder unbeweglich mit dem Gehäuse G verbunden ist. In alternativen Ausführungsformen ist der Schaltkreis SK nicht an dem Befestigungsmittel
BM angeordnet, sondern beispielsweise an einer anderen Position in oder an dem Gehäuse G. Der Schaltkreis SK kann beispielsweise auch außen an dem Gehäuse G angeordnet sein. In alternativen Ausführungsformen ist die Permanentmagnetanordnung M mit dem
Zylinder Z verbunden und wird bei einer Bewegung des Zylinders Z entlang der
Längsachse mitbewegt. In solchen Ausführungsformen ist die Spule S 1 nicht mit dem Zylinder Z verbunden und wird bei der Bewegung des Zylinders Z entlang der Längsachse nicht mitbewegt.
Optional weist die Gasfedervorrichtung einen Steckverbinder ST auf, insbesondere einen Stecker oder eine Buchse. Der Steckverbinder ST ist beispielsweise mit einem
entsprechenden weiteren Steckverbinder des Bürostuhls BS, welcher beispielsweise an der Sitzfläche SF oder dem Fußkreuz FK angeordnet ist, verbindbar. Außerdem ist der Steckverbinder ST mit dem Schaltkreis SK elektrisch verbunden.
Über den Steckverbinder können beispielsweise Daten zwischen dem Schaltkreis SK und weiteren elektronischen Komponenten des Bürostuhls BS ausgetauscht werden.
Insbesondere können Daten von den weiteren elektronischen Komponenten des Bürostuhls an den Schaltkreis SK übertragen werden. Die von den weiteren elektronischen
Komponenten an den Schaltkreis SK übertragenen Daten können beispielsweise über die Kommunikationsschnittstelle des Schaltkreises SK an das weitere externe Empfangsgerät übermittelt werden.
Die weiteren elektronischen Komponenten können beispielsweise über die
Energiegewinnungsvorrichtung und den Steckverbinder ST mit elektrischer Energie versorgt werden. In Ausführungsformen, welche sowohl den Steckverbinder ST als auch die Energiegewinnungsvorrichtung umfassen, kann die Energiegewinnungsvorrichtung zur Energieversorgung der weiteren elektronischen Komponenten dienen.
Figur 17A zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer Gasfedervorrichtung gemäß dem verbesserten Konzept. Die Gasfedervorrichtung aus Figur 17A basiert auf der Gasfedervorrichtung von Figur 4 bzw. Figur 16.
Unterschiede zwischen der Gasfedervorrichtung aus Figur 17A und der
Gasfedervorrichtung aus Figur 4 bzw. Figur 16 betreffen zum Beispiel lediglich die Energiegewinnungsvorrichtung und gegebenenfalls eine Form des Befestigungsmittels BM.
Die Energiegewinnungsvorrichtung der Gasfedervorrichtung aus Figur 17A beinhaltet eine Spule S2, deren Wicklungen beispielsweise um eine Wicklungsachse verlaufen, welche in einer Ebene liegt, die senkrecht zu der Längsachse der Gasfeder steht. Dazu kann die Spule S2 beispielsweise an dem Befestigungsmittel BM angeordnet sein. Das Befestigungsmittel umfasst dabei beispielsweise wenigstens eine längliche an dem Zylinder Z angeordnete Komponente.
In der Gasfedervorrichtung der Figur 17A beinhaltet die Permanentmagnetanordnung M einen ersten und einen zweiten Permanentmagneten Ml, M2. Der erste Permanentmagnet Ml ist beispielsweise an einer ersten Seite des Gehäuses G angebracht, insbesondere an einer Innenseite auf der ersten Seite des Gehäuses G. Der zweite Permanentmagnet M2 ist beispielsweise an einer zweiten Seite des Gehäuses G angebracht, insbesondere an einer Innenseite auf der zweiten Seite des Gehäuses G. Dabei liegt die zweite Seite der ersten Seite gegenüber. Der erste Permanentmagnet Ml weist an einer dem Gehäuse G zugewandten Seite einen Südpol auf und der zweite Permanentmagnet M2 weist an einer dem Gehäuse G zugewandten Seite einen Nordpol auf. Entsprechend weist der erste Permanentmagnet Ml an einer dem Gehäuse G abgewandten, also einer der Gasfeder zugewandten Seite, einen Nordpol auf, während der zweite Permanentmagnet M2 auf einer dem Gehäuse abgewandten, also der Gasfeder zugewandten, Seite einen Südpol aufweist.
Durch die Anordnung der Spule S2 beziehungsweise deren Ausrichtung und die
Anordnung und Ausrichtung des ersten und zweiten Permanentmagneten Ml , M2 wird eine magnetische Flussdichte erzeugt, welche, je nach Position, insbesondere
Rotationsposition, der Spule S2 einen mehr oder weniger großen magnetischen Fluss durch die Spule S2 erzeugt. Führt der Zylinder Z oder die Gasfeder eine Rotationsbewegung um die Längsachse der Gasfeder aus, beispielsweise hervorgerufen durch eine Drehung des Bürostuhls oder der Sitzfläche SF, so führt die Spule S2 ebenfalls eine solche
Rotationsbewegung aus. Folglich ändert sich ein Winkel, den die Spule S2, insbesondere eine Wicklungsebene oder die Wicklungsachse der Spule S2, mit einer Richtung der magnetischen Flussdichte einschließt während der Rotationsbewegung. Dadurch variiert der magnetische Fluss durch die Spule S2 bei der Rotationsbewegung um die Längsachse herum, was wiederum zu einer Induktionsspannung in der Spule S2 führt. Durch die induzierte Spannung wird ein Strom induziert, welcher beispielsweise durch den
Schaltkreis SK abgegriffen, gegebenenfalls gleichgerichtet und zur Ladung des
Energiespeichers verwendet wird.
Mit einer Gasfedervorrichtung wie in Figur 17A kann also aus einer Rotationsbewegung der Sitzfläche elektrische Energie erzeugt werden und damit der Energiespeicher geladen werden. Es wird darauf hingewiesen, dass in weiteren Ausführungsformen die
Energiegewinnungsvorrichtungen der Gasfedervorrichtungen wie in Figuren 16 und 17A, 17B und 17C beschrieben und gezeigt jederzeit kombiniert werden können. Dadurch kann erzielt werden, dass sowohl bei einer Rotationsbewegung der Sitzfläche beziehungsweise der Gasfeder als auch bei einer Bewegung entlang der Längsachse der Gasfeder Energie gewonnen und in dem Energiespeicher gespeichert werden kann.
In Figur 17B ist eine beispielhafte Ausführungsform einer Permanentmagnetanordnung M zur Verwendung in einer Gasfedervorrichtung gemäß dem verbesserten Konzept, insbesondere einer Gasfedervorrichtung wie in Figur 17A, gezeigt. Der erste Magnet Ml ist beispielsweise ein halbringförmiger Magnet mit einer radialen
Magnetisierung, sodass sich auf einer Innenseite des ersten Magneten Ml ein Nordpol und auf einer Außenseite des ersten Magneten M2 ein Südpol befindet. Entsprechend ist auch der zweite Permanentmagnet M2 als radial magnetisierter halbringförmiger Magnet ausgebildet. Der zweite Permanentmagnet M2 weist auf einer Innenseite einen Südpol und auf einer Außenseite einen Nordpol auf. Der erste und der zweite Permanentmagnet Ml ,
M2 sind so angeordnet, dass sie zusammen einen Ring bilden, welcher um die Spule S2 und die Gasfeder herum angeordnet ist, wie in Figur 17A gezeigt.
Lediglich zur Verdeutlichung ist eine einzelne Wicklung der Spule S2 sowie eine beispielhafte Richtung der magnetischen Flussdichte B gezeigt. In alternativen Ausführungsformen kann die Permanentmagnetanordnung M auch als einzelner diametral polarisierter Magnet ausgebildet sein. Bei solchen Magneten stellt eine Halbringhälfte einen Nordpol und eine weitere Halbringhälfte einen Südpol dar. In Figur 17C ist eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer
Permanentmagnetanordnung M zur Verwendung in einer Gasfedervorrichtung gemäß dem verbesserten Konzept, insbesondere einer Gasfedervorrichtung wie in Figur 17A, gezeigt.
Die Permanentmagnetanordnung M ist ringförmig ausgebildet (Figur 17C zeigt lediglich einen Teilsegmentabschnitt der Permanentmagnetanordnung M) und verläuft um die Spule S2 und die Gasfeder, insbesondere den Zylinder Z, herum. Dabei besteht die
Permanentmagnetanordnung M aus nebeneinander angeordneten Permanentmagneten M3, M4, M5, M6, die beispielsweise die Form von Ringsegmenten haben. Benachbarte Ringsegmente entsprechen dabei abwechselnd magnetisierten Magneten, insbesondere abwechselnd radial magnetisierten Magneten. Jedes Ringsegment M3, M4, M5, M6 hat auf einer Innenseite entweder einen Nordpol und auf der Außenseite einen Südpol oder umgekehrt. Ringsegmente, welche an ein Ringsegment angrenzen, welches auf einer Innenseite einen Südpol und auf der Außenseite einen Nordpol haben, haben selbst auf der Innenseite einen Nordpol und auf der Außenseite einen Südpol und umgekehrt.
Die magnetische Flussdichte B verläuft auf der Innenseite der Permanentmagnetanordnung M bogenförmig von Nordpolen der Ringsegmente zu Südpolen der benachbarten
Ringsegmente. Dadurch wird ein inhomogenes Magnetfeld im Innenbereich der
Permanentmagnetanordnung M erzeugt. Folglich ändert sich der magnetische Fluss durch die Spule S2 bei einer Rotationsbewegung der Spule S2 um die Längsachse der Gasfeder, was wiederum zu einer induzierten Spannung in der Spule S2 führt. Der Übersichtlichkeit halber ist die magnetische Flussdichte B beispielhaft lediglich zwischen zwei
Ringsegmenten M5, M5 gezeigt. Figur 18 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer
Permanentmagnetanordnung M zur Verwendung in einer Gasfedervorrichtung gemäß dem verbesserten Konzept. Die Permanentmagnetanordnung M aus Figur 18 kann beispielsweise in einer Gasfedervorrichtung wie in Figur 16 anstelle oder zusätzlich zu der dort gezeigten und beschriebenen Permanentmagnetanordnung verwendet werden.
Die Permanentmagnetanordnung M aus Figur 18 beinhaltet einen ringförmigen
Permanentmagneten RM, der um die Gasfeder herum, insbesondere um den Zylinder Z herum, angeordnet ist. Die Längsachse der Gasfeder ist in Figur 18 durch eine
Strichpunktlinie angedeutet. Die Permanentmagnetanordnung M weist außerdem ein erstes ferromagnetisches Element FMl auf, welches ein U-förmiges Profil mit einer der Gasfeder beziehungsweise dem Zylinder Z abgewandten Öffnung besitzt. Das erste
ferromagnetische Element FMl ist beispielsweise rotationssymmetrisch um die
Längsachse der Gasfeder und verläuft um die Gasfeder beziehungsweise um den Zylinder Z herum. Der ringförmige Permanentmagnet RM ist radial magnetisiert und weist einen Südpol auf einer radialen Innenseite und einen Nordpol auf einer radialen Außenseite oder umgekehrt auf. Der ringförmige Permanentmagnet RM1 ist mit dem ersten
ferromagnetischen Element FMl verbunden, insbesondere magnetisch leitfähig verbunden. Beispielsweise ist der ringförmige Permanentmagnet RM1 im Innenbereich des U- förmigen Profils des ersten ferromagnetischen Elements FMl angeordnet.
Die Permanentmagnetanordnung M weist außerdem eine Spule S3 auf, welche um den ringförmigen Permanentmagneten RM herum angeordnet ist und beispielsweise mit diesem verbunden ist. Eine Wicklungsachse der Spule S3 ist parallel zu der Längsachse der Gasfeder und/oder zu der Symmetrieachse des ringförmigen Permanentmagneten RM.
Das erste ferromagnetische Element FMl ist beispielsweise mit dem Zylinder Z der Gasfeder verbunden, sodass bei einer Bewegung des Zylinders Z entlang der Längsachse der Gasfeder das erste ferromagnetische Element FMl, der ringförmige Permanentmagnet RM sowie die Spule S3 ebenfalls eine Bewegung entlang der Längsachse der Gasfeder ausführen. Die Permanentmagnetanordnung M weist außerdem ein zweites ferromagnetisches
Element FM2 auf, welches bei einer Bewegung des Zylinders Z entlang der Längsachse der Gasfeder nicht mitbewegt wird und beispielsweise mit dem Gehäuse G der
Gasfedervorrichtung verbunden ist. Das zweite ferromagnetische Element FM2 ist beispielsweise rotationssymmetrisch um die Gasfeder herum angeordnet, beispielsweise an einer Innenseite des Gehäuses G. Das zweite ferromagnetische Element FM2 weist ein stufenförmiges Profil auf. Insbesondere besitzt das zweite ferromagnetische Element FM2 erste Bereiche, welche einen ersten Abstand, insbesondere einen ersten radialen Abstand, von einer Symmetrieachse des zweiten ferromagnetischen Elements FM2 aufweisen und zweite Bereiche, welche einen zweiten Abstand, insbesondere einen zweiten radialen Abstand, von der Symmetrieachse des zweiten ferromagnetischen Elements FM2 aufweisen. Der zweite Abstand ist dabei größer als der erste Abstand. Bewegt sich der Zylinder Z, das erste ferromagnetische Element FMl, der ringförmige Magnet RM sowie die Spule S3 entlang der Längsachse der Gasfeder, so variiert die magnetische Flussdichte an einer Position der Spule S3 durch eine sich verändernde Führung der Flussdichte aufgrund des ersten und zweiten ferromagnetischen Elements FMl, FM2, des U-förmigen Profils des ersten ferromagnetischen Elements FMl sowie des stufenförmigen Profils des zweiten ferromagnetischen Elements FM2.
Dadurch ändert sich ein magnetischer Fluss durch die Spule S3 während der Bewegung entlang der Längsachse, was zu einer elektromagnetisch induzierten Spannung in der Spule S3 führt.
Das erste und/oder das zweite ferromagnetische Element FMl, FM2 beinhalten
beispielsweise Eisen oder ein anderes ferromagnetisches Material.
In alternativen Ausführungsformen ist das zweite ferromagnetische Element FM2 mit dem Zylinder Z verbunden und wird bei der Bewegung entlang der Längsachse mitbewegt.
Dann sind das erste ferromagnetische Element FMl, der ringförmige Permanentmagnet RM sowie die Spule S3 nicht mit dem Zylinder Z verbunden und werden somit bei der Bewegung entlang der Längsachse nicht mitbewegt. Die verschiedenen Aspekte und Bestandteile der Gasfedervorrichtung beziehungsweise des
Bürostuhls BS gemäß dem verbesserten Konzept die hier beschrieben wurden, können je nach Anwendung miteinander kombiniert werden. Mit einem Bürostuhl BS gemäß dem verbesserten Konzept ist es möglich, Benutzungsdaten wie zum Beispiel die Gewichtsdaten, die Schwerpunktdaten, die weiteren Gewichtsdaten, die Höhendaten und/oder die weiteren Höhendaten zu erfassen und mittels des Schaltkreises SK an ein externes Empfangsgerät, beispielsweise zur Auswertung der Benutzungsdaten, zu übermitteln. Die ausgewerteten Benutzungsdaten können
beispielsweise als Grundlage für Handlungsanweisungen an den Benutzer des Bürostuhls BS dienen. Auf diese Weise kann ein Benutzungsverhalten des Benutzers des Bürostuhls BS verbessert werden.
Durch die Anordnung des wenigstens einen Sensormittels, des Schaltkreises SK und gegebenenfalls der Energiegewinnungsvorrichtung in oder an der Gasfedervorrichtung wird eine besonders effiziente und flexible Lösung erreicht. Insbesondere ist die
Gasfedervorrichtung beispielsweise leicht austauschbar, sodass zum Beispiel auch konventionelle Bürostühle mit einer Gasfedervorrichtung eines Bürostuhls BS gemäß dem verbesserten Konzept ausgestattet werden können.
Bezugszeichen
BS Bürostuhl
SF Sitzfläche
RL Rückenlehne
FK Fußkreuz
G Gehäuse
Z Zylinder
K Kolben
SK elektronischer Schaltkreis
KS Kraftsensor
VS 1, VS2 Verformungssensorelemente
BM Befestigungsmittel
V Verstellelement
ST Steckverbinder
S 1, S2, S3 Spulen
M Permanentmagnetanordnung
PvMl, PvM2, RM3, Permanentmagneten
RM4, RM5, RM, Ml, Permanentmagneten
M2, M3, M4, M5, M6 Permanentmagneten
S Südpol
N Nordpol
B magnetische Flussdichte
FM1 , FM2 ferromagnetische Elemente

Claims

Patentansprüche
1. Gasfedervorrichtung zur Höhenverstellung eines Bürostuhls, die Gasfedervorrichtung aufweisend
- eine Gasfeder, angeordnet und eingerichtet zur Höhenverstellung des Bürostuhls (BS) mittels einer beweglichen Komponente (Z, K) der Gasfeder,
- wenigstens ein an der Gasfedervorrichtung angeordnetes Sensormittel (KS, VS1, VS2), dazu eingerichtet, eine Belastung der Gasfedervorrichtung zu erfassen und abhängig von der erfassten Belastung wenigstens ein Sensorsignal zu erzeugen, und
- einen elektronischen Schaltkreis (SK), dazu eingerichtet, abhängig von dem wenigstens einen Sensorsignal Benutzungsdaten zu erzeugen, wobei die Benutzungsdaten einen oder mehrere Sachverhalte über eine Benutzung des Bürostuhls (BS) repräsentieren; wobei
- das wenigstens eine Sensormittel (KS, VS1, VS2) wenigstens eines der folgenden aufweist:
— einen Kraftsensor (KS), der dazu eingerichtet ist, eine Kraft, welche in Richtung einer Längsachse der Gasfeder auf die Gasfeder wirkt, zu erfassen und abhängig von der erfassten Kraft ein Kraftsignal zu erzeugen;
— wenigstens einen Verformungssensor (VS1, VS2), der dazu eingerichtet ist, eine Verformung der Gasfedervorrichtung zu erfassen und abhängig von der erfassten
Verformung ein Verformungssignal zu erzeugen.
2. Gasfedervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei
- das wenigstens eine Sensormittel (KS, VS1, VS2) den Kraftsensor (KS) aufweist, und - der Schaltkreis (SK) dazu eingerichtet ist, abhängig von dem Kraftsignal Gewichtsdaten zu erzeugen, welche ein Körpergewicht eines Benutzers des Bürostuhls (BS) repräsentieren.
3. Gasfedervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei
- das wenigstens eine Sensormittel (KS, VS 1 , VS2) den wenigstens einen
Verformungssensor (VS 1 , VS2) aufweist, und - der Schaltkreis (SK) dazu eingerichtet ist, abhängig von dem Verformungssignal Schwerpunktdaten zu erzeugen, welche eine Position eines Schwerpunkts eines Benutzers des Bürostuhls (BS) repräsentieren.
4. Gasfedervorrichtung nach Anspruch 3, wobei
- das wenigstens eine Sensormittel (KS, VS1, VS2) einen Verformungskörper aufweist, der zumindest zum Teil zwischen der Gasfedervorrichtung und einer Sitzfläche (SF) des Bürostuhls (BS) angeordnet ist, und
- der wenigstens eine Verformungssensor an dem Verformungskörper angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, eine Verformung des Verformungskörpers zu erfassen und das
Verformungssignal abhängig von der erfassten Verformung des Verformungskörpers zu erzeugen.
5. Gasfedervorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Verformungskörper als
Führungselement für den Zylinder in einem Gehäuse der Gasfedervorrichtung wirkt.
6. Gasfedervorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Verformungskörper wenigstens einen ausgewählten Bereich mit verringerter Steifigkeit, insbesondere in Bezug auf übrige Bereiche des Verformungskörpers, aufweist, und wobei der wenigstens eine
Verformungssensor an dem wenigstens einen ausgewählten Bereich angeordnet ist.
7. Gasfedervorrichtung nach Anspruch 6, wobei der wenigstens eine ausgewählte Bereich durch eine Materialschwächung, insbesondere eine Ausnehmung, eine Einkerbung oder eine andere Schwachstelle gebildet ist.
8. Gasfedervorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei ein Kraftfluss durch den
Verformungskörper durch den wenigstens einen ausgewählten Bereich verläuft.
9. Gasfedervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei der Verformungskörper aus Kunststoff oder Metall gebildet ist.
10. Gasfedervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei ein Gehäuse der Gasfedervorrichtung durch zwei zumindest teilweise ineinander geschobene, rohrförmige Teile gebildet ist, und wobei der Verformungskörper im Bereich einer Verbindung dieser zwei Teile angeordnet ist.
11. Gasfedervorrichtung nach Anspruch 10, wobei die zwei Teile im Bereich einer Endplatte der Gasfedervorrichtung miteinander verbunden sind.
12. Gasfedervorrichtung nach Anspruch 10, wobei die zwei Teile im zu einer Mitte des Gehäuses gerichteten Endbereich eines äußeren der zwei Teile miteinander verbunden sind.
13. Gasfedervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, wobei
- der wenigstens eine Verformungssensor dazu eingerichtet ist, eine Kraft, welche in Richtung der Längsachse der Gasfeder auf den Verformungskörper wirkt, zu erfassen und abhängig von der auf den Verformungskörper wirkenden Kraft ein weiteres Kraftsignal zu erzeugen, und
- der Schaltkreis (SK) dazu eingerichtet ist, abhängig von dem weiteren Kraftsignal erste weitere Gewichtsdaten zu erzeugen, welche ein Körpergewicht eines Benutzers des Bürostuhls (BS) repräsentieren.
14. Gasfedervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, wobei der wenigstens eine Verformungssensor (VS 1 , VS2) an der Gasfeder angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, eine Verformung der Gasfeder zu erfassen und das Verformungssignal abhängig von der erfassten Verformung der Gasfeder zu erzeugen.
15. Gasfedervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 14, wobei der wenigstens eine Verformungssensor (VS 1 , VS2) an einem Gehäuse, insbesondere an einer Innenseite oder einer Außenseite des Gehäuses, der Gasfeder angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, eine Verformung des Gehäuses der Gasfeder zu erfassen und das Verformungssignal abhängig von der erfassten Verformung des Gehäuses der Gasfeder zu erzeugen.
16. Gasfedervorrichtung nach Anspruch 15, wobei ein Gehäuse der Gasfedervorrichtung durch zwei zumindest teilweise ineinander geschobene, rohrförmige Teile gebildet ist, und wobei der Verformungssensor im Bereich einer Verbindung dieser zwei Teile angeordnet ist.
17. Gasfedervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das
Verformungssignal ausschließlich oder zusätzlich eine Kraft repräsentiert, welche im Wesentlichen in senkrechter Richtung zu der Längsachse der Gasfeder auf die Gasfeder wirkt.
18. Gasfedervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das wenigstens eine Sensormittel durch einen Drucksensor gebildet ist, der einen Innendruck der Gasfeder erfasst, wobei das Kraftsignal durch den erfassten Innendruck gebildet ist.
19. Gasfedervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei
- das wenigstens eine Sensormittel (KS, VS1, VS2) wenigstens einen Positionssensor aufweist, der dazu eingerichtet ist, eine Position der beweglichen Komponente (Z, K) zu erfassen und abhängig von der erfassten Position ein Positionssignal zu erzeugen, und
- der Schaltkreis (SK) dazu eingerichtet ist, basierend auf einer Veränderung des
Positionssignals und einer Federkonstante der Gasfeder eine Kraft, welche in Richtung einer Längsachse der Gasfeder auf die Gasfeder wirkt, zu bestimmen, und abhängig von der bestimmten Kraft zweite weitere Gewichtsdaten zu erzeugen, welche ein
Körpergewicht eines Benutzers des Bürostuhls (BS) repräsentieren.
20. Gasfedervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei der Schaltkreis (SK) eine Kommunikationsschnittstelle aufweist, die zur drahtlosen Übertragung der
Benutzungsdaten an ein wenigstens ein externes Empfangsgerät eingerichtet ist.
21. Gasfedervorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Kommunikationsschnittstelle zur Übertragung der Benutzungsdaten mittels Bluetooth, WLAN, Zigbee, RF, RFID oder einer GSM-basierten Technologie eingerichtet ist.
22. Gasfedervorrichtung nach einem der Ansprüche 20 oder 21, wobei das externe Empfangsgerät als Smartphone oder Tablet Computer ausgebildet ist.
23. Gasfedervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, außerdem beinhaltend einen Steckverbinder für eine Steckverbindung, die dazu eingerichtet ist, die
Gasfedervorrichtung mit weiteren elektronischen Komponenten des Bürostuhls elektrisch zu verbinden.
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