Die Erkenntnis, dass Schwingbewegungen, beispielsweise Wiegebewegungen, den Schlaf in jeder Hinsicht verbessern, ist seit Menschengedenken bekannt. Neuere Erkenntnisse weisen darauf hin, dass bspw. Schwingen im ungefähren Herzrhythmus eine noch erhöhte Schlafverbesserung bewirken kann und dass diese Wirkung auch bei sehr kleinen Amplituden der Schwingbewegung schon spürbar ist. Dass in der Regel nicht wiegend geschlafen wird, mag daran liegen, dass die klassische Wiege eine Person benötigt, die die Schwingbewegung aufrechterhält, da ohne eine ständig neu anstossende Kraft eine Wiegenkonstruktion bald stillstehen würde. Eine Mechanisierung der Schwingbewegung ist nicht attraktiv, weil fast jede Mechanisierung irgendwelche schlafstörenden Eigenschaften hat und weil sie sich nur schwer mit gehobener Schlafkultur vereinbaren lässt.
Mit einer Vorrichtung, mit deren Hilfe herkömmliche Liege- oder Sitzmöbel (oder auch andere Gegenstände) von ihrer Unterlage entkoppelt und schwingfähig werden und die, sobald eine Person darauf liegt oder sitzt, durch diese zu einer Schwingbewegung angeregt wird, würde diesen Wiegeneffekt selbsttätig generieren und in Gang halten können. Die Frequenz der Schwingbewegung sollte dann möglichst an eine gewünschte Frequenz, zum Beispiel an den Herzrhythmus angepasst werden können. Ferner sollte die Schwingfähigkeit nach Wunsch blockiert oder freigegeben werden können und die Schwingbewegung müsste sich nur auf eine kleine Amplitude in der Grössenordnung von einigen Millimetern bewegen. Anregungen, bspw. kräftige Bewegungen, die zu grösseren Amplituden führen würden, sollen gedämpft gebremst werden. Eine solche Vorrichtung sollte klein sein und die Ästhetik des Möbels nicht stören.
Eine solche Vorrichtung kann erfindungsgemäss nach den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 realisiert werden. Eine bevorzugte Ausführungsform wird im folgenden detailliert beschrieben. Die Beschreibung wird unterstützt durch die folgenden Figuren. Dabei zeigt:
Fig. 1 ein Prinzipschema,
Fig. 2 einen Schnitt durch eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung in blockierter Stellung,
Fig. 3 dasselbe wie Fig. 1 in schwingfähiger Stellung,
Fig. 4 eine Draufsicht auf die Bodenplatte der Ausführungsform gemäss den Fig. 2 und 3,
Fig. 5 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung und
Fig. 6 eine Draufsicht auf die Bodenplatte der Ausführungsform gemäss der Fig. 5.
Fig. 1 zeigt die prinzipielle Funktionsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung. Diese besteht aus zwei übereinander gelagerten Hauptplatten, einer Bodenplatte 1 und einer Deckplatte 2, und wird zwischen einer stationären Unterlage U, beispielsweise einem Zimmerboden, und einem Möbel oder Gegenstand G, der schwingfähig gemacht werden soll, beispielsweise einem Bett, positioniert. Die erfindungsgemässe Vorrichtung übernimmt dabei zwei Funktionen: sie entkoppelt den Gegenstand von der stationären Unterlage und bewirkt, dass er zu Schwingbewegungen mit einer gewünschten Frequenz (Eigenfrequenz) angeregt werden kann. Für ein Bett oder anderes Ruhemöbel ist es wünschenswert, dass diese Eigenfrequenz in der Gegend des Herzrhythmus liegt.
Durch eine möglichst reibungsarme Lagerung der beiden Hauptplatten aufeinander wird es möglich, dass die Schwingungen schon von sehr kleinen Kräften angeregt werden, also beispielsweise durch Schwerpunktsverlagerungen der ruhenden Person, welche schon durch das Atmen verursacht werden, durch die generelle körperliche Unruhe auch im Ruhezustand (es gibt bspw. den Begriff "Muskelrumpeln") oder bei irgendwelchen kleinen Bewegungen, die ein wenig aus dem Ruhezustand herausführen. So werden auch die geringen Kräfte, die durch die ruhelose Herztätigkeit einer an sich ruhenden Person auf das Ruhemöbel übertragen werden, die Schwingungen anregen und aufrechterhalten, wenn sie mit den durch die erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglichten Eigenschwingungen des Möbels in Resonanz kommen.
Aus der Physik ist bekannt, dass eine Kugel in einem Teller, der die Form einer Kugelkalotte oder eine ähnliche konkave Form hat, mehr oder weniger harmonische Bewegungen um den tiefsten Punkt des Tellers zu machen fähig ist, wenn sie aus ihrer Gleichgewichtslage im Zentrum des Tellers wegbewegt wird. Die Frequenz einer solchen Bewegung ist abhängig vom Krümmungsradius der Kalotte und von der Reibung zwischen Teller und Kugel bei der Bewegung. Je grösser der Krümmungsradius und je grösser die Reibung, desto niedriger wird die Frequenz. Die Reibung ihrerseits ist unter anderem abhängig von der Normalkraft, die die Kugel auf den Teller ausübt, also vom Gewicht der Kugel und jedem weiteren Gewicht, das auf der Kugel lagert.
Diese Gesetzmässigkeiten liegen der erfindungsgemässen Vorrichtung, insbesondere der diskutierten Ausführungsform zugrunde. Die beiden bereits erwähnten Hauptplatten der Vorrichtung sind eine Bodenplatte 1 und eine Deckplatte 2. Auf der Bodenplatte 1 ist mindestens ein etwa kalottenförmig ausgestalteter Lagerteller 3 eingelassen oder aufgebracht, in dem eine Lagerkugel 4 in allen Richtungen frei beweglich ist. Auf der Lagerkugel 4 oder den Lagerkugeln lagert die Deckplatte 2 auf einer ebenen Lagerfläche 5. Wird nun die Deckplatte 2 oder der auf der Deckplatte 2 stehende Gegenstand G, beispielsweise das schwingfähige Bett, durch eine Bewegung der ruhenden Person in horizontaler Richtung angestossen (Pfeil), wird die Lagerkugel 4 aus ihrer Gleichgewichts- oder Ruhelage im Zentrum des Lagertellers 3 bewegt.
Lässt die stossende Kraft nach, bewegt sich die Kugel 4 mit der Deckplatte 2 und allem, was darauf steht, wieder gegen das Zentrum des Lagertellers 3 und darüber hinaus und die resultierende Bewegung ist in etwa eine harmonische Schwingung um einen durch das Zentrum des Lagertellers 3 gegebenen Mittelpunkt. Ist die Amplitude a der Schwingung verglichen rnit dem Krümmungsradius r des Lagertellers 3 klein, wird sich die Schwingbewegung nicht stark aus einer horizontalen Ebene entfernen. Die Frequenz dieser schwingenden Bewegung ist weitgehend unabhängig von der anstossenden Kraft, also von der Amplitude a. Die einmal angestossene Schwingbewegung klingt infolge der Reibung ab.
Sie kann mit sehr kleinen periodischen Kraftstössen aufrechterhalten werden, wenn die Reibung klein ist und wenn die Kraftstösse in Resonanz wirken, das heisst ungefähr dieselbe Frequenz aufweisen wie die Eigenschwingung.
Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung kann auch umgekehrt werden, ohne dass sich deren Funktion ändert. Das heisst, dass die ebene Lagerfläche dann gegen die feste Unterlage, die tellerförmige Lagerfläche gegen den zu entkoppelnden Gegenstand angeordnet ist. Auch Anordnungen mit zwei tellerförmigen (konkaven) Lagerflächen sind möglich.
Damit die Deckplatte 2 stabil waagrecht gelagert ist, muss die Vorrichtung entweder mindestens 3 Lagerkugeln in entsprechend positionierten Lagertellern aufweisen oder sie muss noch andersartige Lager zwischen Bodenplatte 1 und Deckplatte 2 aufweisen.
Die Vorrichtung ist vorteilhafterweise mit Begrenzungsmitteln ausgerüstet, die die Amplitude der Schwingbewegung der Deckplatte begrenzen und verhindern, dass die Lagerkugeln sich aus den Lagertellern entfernen können. Es ist vorteilhaft, diese Begrenzungsmittel elastisch auszugestalten, so dass ein zu heftiger Stoss gedämpft gebremst wird. In den meisten Fällen ist es auch vorteilhaft, die Vorrichtung mit einem Blockierungsmittel zu versehen, das mit einfachen Handgriffen betätigt werden kann und das die Relativbewegung zwischen Bodenplatte 1 und Deckplatte 2 blockiert. Für entsprechende Vorrichtungen, die oft transportiert werden müssen, ist es auch vorteilhaft, mit entsprechenden Verbindungsmitteln Bodenplatte 1 und Deckplatte 2 zu verbinden.
Solche Verbindungsmittel können entweder permanent sein und müssen dann die Relativbewegung zwischen Bodenplatte 1 und Deckplatte 2 mitmachen, oder sie können starr und derart mit den Blockierungsmitteln wirkverbunden sein, dass sie Bodenplatte 1 und Deckplatte 2 nur in blockiertem Zustand verbinden.
Damit die erfindungsgemässe Vorrichtung einwandfrei funktionieren kann, muss sie genau waagrecht aufgestellt sein. Damit das möglich ist, ist es vorteilhaft, sie mit Nivelliermitteln auszurüsten, die dann je nach Unterlage eingestellt werden, so dass die Vorrichtung waagrecht steht.
Sollen die Schwingungen auf eine einzige Richtung in der horizontalen Ebene beschränkt werden, können als eindimensional konkave Lagerflächen beispielsweise ein Kanal mit in der Längsrichtung konkavem Boden, als Lagerkörper Kugeln oder Zylinder eingesetzt werden. Es kann auch ein Kanal mit der Form eines parallel zur Achse aufgeschnittenen Zylindermantels als eindimensionale konkave Lagerfläche in Verbindung mit zylindrischen Lagerkörpern zur Anwendung kommen. Wird derselbe zylindermantelförmige Kanal oder eine beliebige, nicht kreissymmetrische, mehrdimensional konkave Lagerfläche in Verbindung mit Lagerkugeln verwendet, ergeben sich Schwingungen, deren Frequenz und Amplitude von der Richtung abhängig sind. Eine weitere Ausführungsvariante besteht darin, dass die beiden Lagerflächen senkrecht zueinander angeordnete zylindermantelförmige Kanäle sind und der Lagerkörper eine Kugel ist.
Die Funktion der Konkavität der Lagerfläche oder Lagerflächen besteht darin, dass damit die Schwerkraft ausgenützt werden kann, um das System wieder in seine Ruhelage zurückzubewegen. Anstelle von konkaven Lagerflächen können ebene Lagerflächen zur Anwendung kommen, während mit entsprechend eingesetzten Federn dafür gesorgt wird, dass das System in eine definierte Ruhelage zurückkehrt.
Die Fig. 2 bis 4 zeigen nun eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung und zwar in Fig. 2 als Schnitt in blockierter Stellung, in Fig. 3 ebenfalls als Schnitt aber in entblockierter Stellung, also schwing- oder schwingfähig, und in Fig. 4 als Draufsicht auf die Bodenplatte mit den Lagertellern.
Die in den Fig. 2 bis 4 dargestellte Vorrichtung besteht, wie die schematische Vorrichtung der Fig. 1, aus einer Bodenplatte 1 und einer Deckplatte 2, wobei der Gegenstand, der entkoppelt und schwingfäihig gemacht werden soll, auf die Deckplatte 2 gestellt wird. In der Bodenplatte 1 sind in drei Einformungen 1a drei Lagerteller 3 eingelassen. Auf jedem Lagerteller 3 befindet sich eine Lagerkugel 4. Auf den Lagerkugeln 4 lagert auf ebenen Lagerplatten 5, die Deckplatte 2, wobei die Lagerplatten 5 wie im dargestellten Beispiel in der Deckplatte 2 eingelassen sein können.
Das Blockiermittel besteht in dieser Ausführungsform aus einem Blockierring 9 und drei Blockierkugeln 10, die in entsprechenden Einformungen 9a im Blockierring 9 gelagert sind und in Führungsbahnen 1b in der Bodenplatte 1 laufen, wenn der Blockierring relativ zur Bodenplatte 1 gedreht wird. Der Blockierring 9 besitzt eine innere Blockierschulter 9d, deren Radius dem Radius einer entsprechenden Ausformung an der Innenseite der Deckplatte 2 entspricht, und eine äussere Begrenzungsschulter 9c, die mit einem Dämpfungsbelag 9b versehen ist. Die Führungsbahnen 1b haben in einer Umlaufrichtung ein Gefälle, so dass der Blockierungsring 9, wenn er in dieser Richtung gedreht wird, sich aus der in der Fig. 2 dargestellten Stellung gegen die Bodenplatte 1 bewegt, bis er die in der Fig. 3 dargestellte Stellung erreicht.
In dieser Stellung ist die Deckplatte nicht mehr durch die Blockierungsschulter 9d blockiert und kann sich zwischen dem Dämpfungsbelag 9b der Begrenzungsschulter 9c frei bewegen, resp. schwingen.
Als Verbindungsmittel zwischen der Bodenplatte 1 und der Deckplatte 2 dient eine Feder 8, die sich durch eine durch Bodenplatte 1 und Deckplatte 2 laufende achsiale \ffnung erstreckt. Die Feder 8 stellt ein permanentes Verbindungsmittel dar und beeinflusst Amplitude und Frequenz der Eigenschwingung.
Auf der Oberseite der Deckplatte 2 ist eine Auflagespitze 6 angebracht, die einen auf dieser schwingenden Unterlage aufliegenden Gegenstand am Rut schen hindert. Die Auflagespitze 6 dient auch gleichzeitig als Abdeckung der axialen \ffnung, in der sich die Feder 8 befindet, und wird nach der Montage der Feder 8 montiert.
Eine bestimmte Frequenz für die Eigenschwingung, die eine Vorrichtung gemäss Fig. 2 bis 4 ermöglicht, wird erreicht durch einen bestimmten Krümmungsradius der Lagerteller 3 und durch eine Feder 8 mit einer bestimmten Federkonstanten. Die Frequenz wird auch beeinflusst durch das Gewicht des auf der Deckplatte 2 aufliegenden Gegenstandes, da dieses sich auf die Reibung in den Kugellagern auswirkt.
Die Bodenplatte 1, die Deckplatte 2 und der Blockierring 9 bestehen vorteilhafterweise aus einer Aluminiumlegierung, aus Bronze oder aus einem Kunststoff, der eine entsprechende Festigkeit aufweist. Die Lagerteller 3 und die Lagerplatten 5 sind beispielsweise aus gehärtetem Wälzlagerstahl oder aus einem andern Lagermaterial mit einer Härte von 60 bis 65 HRC, beispielsweise aus einem Sinterkeramikstoff, gefertigt. Die Lagerkugeln 4 und die Blockierkugeln 10 bestehen vorteilhafterweise aus einem Material mit den Eigenschaften, die die für Wälzkörper in Wälzlagern üblicherweise verwendeten Materialien aufweisen.
Um ein herkömmliches Bett mit Hilfe der im Zusammenhang mit den Fig. 2 bis 4 beschriebenen Vorrichtung vom Boden zu entkoppeln und schwingfähig zu machen, wird unter jedem Bettpfosten eine der Vorrichtungen positioniert. Da diese Ausführungsform keine Nivelliermittel für eine genaue waagrechte Lage besitzt, muss die Unterlage möglichst eben sein. Die Funktion der Vorrichtung wird auch verbessert, wenn dafür gesorgt ist, dass die Unterlage nicht federt. Für die spezielle Anwendung mit einem Bett, für die eine Eigenfrequenz gewünscht ist, die dem menschlichen Herzrhythmus etwa entspricht, haben die Lagerteller 3 vorzugsweise einen Krümmungsradius von 50 bis 75 mm bei einem Durchmesser von ca. 20 mm. Die Lagerkugeln 4 haben einen Durchmesser von beispielsweise 6 mm. Die Blockierkugeln 10 können den Lagerkugeln 4 in der Grösse entsprechen.
Eine weitere Ausführungsvariante besteht darin, dass die Funktion, das System in seine Gleichgewichts- oder Ruhelage zurückzubewegen, ganz von der Feder 8 übernommen wird, indem alle Lagerflächen eben ausgestaltet sind und die Schwerkraft dadurch nicht rücktreibend wirken kann.
Wie bereits erwähnt, wird die Frequenz der durch die beschriebene erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglichten Eigenschwingung des Bettes hauptsächlich bestimmt durch den Krümmungsradius der Lagerteller 3, durch die Federkonstante der Feder 8 und durch das auf den Lagerkugeln 4 lastende Gewicht. Wenn die Vorrichtung einmal montiert ist, wird die Frequenz sich mit dem Gewicht ändern, das heisst sie wird eine andere sein, je nach Gewicht des Bettes und je nach Gewicht der darauf ruhenden Person und die Resonanz mit dem Herzrhythmus wird mehr oder weniger gut sein. Die Vorrichtung besitzt keine Einstellmittel, mit denen die Frequenz für ein bestimmtes Gewicht fein eingestellt werden könnte.
Die Fig. 5 und 6 zeigen nun eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung im Schnitt senkrecht zur Schwingebene (Fig. 5) und als Draufsicht auf die Bodenplatte (Fig. 6). Diese beispielhafte Ausführungsform besitzt Mittel, mit denen die Eigenfrequenz nach der Montage noch fein eingestellt und damit für ein spezielles Gewicht von Bett und ruhender Person an den Herzrhythmus angepasst werden kann. Das heisst mit anderen Worten, dass sie sich noch besser für die Anwendung im Zusammenhang mit einem Bett eignet. Das Funktionsprinzip ist dasselbe wie im Zusam menhang mit der Fig. 1 beschrieben. Im Unterschied zu der Vorrichtung gemäss Fig. 2 bis 4 werden pro Bett nur zwei Vorrichtungen angewendet und jede der Vorrichtungen besitzt nur eine einzige, in einem entsprechenden Lagerteller gelagerte Lagerkugel.
Die Deckplatte wird in ihrer waagrechten Lage gehalten durch weitere Kugel oder Rollenlager, die aber beidseitig auf ebenen Lagerflächen laufen. Die Vorrichtung für ein Bett wird dadurch grösser als die vier benötigten Vorrichtungen gemäss Fig. 2 bis 4, sie bringt aber den Vorteil, dass das Bett auf zwei steifen Unterlagen, eine am Bettkopf, die andere am Bettfuss, steht.
Die Vorrichtung besteht wiederum aus einer Bodenplatte 1 und einer Deckplatte 2, die für die Anwendung unter einem Bett als schmale Rechtecke ausgestaltet sind mit einer längeren Seite, die etwa der Bettbreite entspricht. Die Deckplatte 2 ist beweglich auf der Bodenplatte 1 gelagert durch zwei Kugellager 20.1 und 20.2. Diese Kugellager 20 bestehen aus je einer in der Bodenplatte und in der Deckplatte eingelassenen ebenen Lagerplatte 21.1 und 21.2 und zwischen den Lagerplatten 21 in einem Kugelkäfig 22 angeordneten beispielsweise sechs Lagerkugeln 23. Diese beiden Kugellager 20 haben zwei Aufgaben: erstens entkoppeln sie die Deckplatte 2 von der Bodenplatte 1 und zweitens übertragen sie einen grossen Teil des Gewichtes von Deckplatte 2 und auf der Deckplatte stehendem Gegenstand auf die Unterlage.
Im Zentrum von Bodenplatte 1 und Deckplatte 2 ist die Schwingvorrichtung 30 angebracht. Sie weist wie bereits beschrieben wiederum die Hauptbestandteile Lagerteller 3 und Lagerkugel 4 auf. Die Schwingvorrichtung 30 besteht aus Schwingkörper 31 und unterem Gegenlager 40, die mit der Deckplatte 2 schwingen, einerseits, aus der Auflage 34 und dem Lagerteller 3, die mit der Bodenplatte 1 stationär sind, andererseits. Die Lagerkugel 4 befindet sich zwischen Schwingkörper 31 und Lagerteller 3. Der Schwingkörper 31 ist in der Deckplatte 2 in einer entsprechenden vierkantigen \ffnung fest befestigt.
Auch die Bodenplatte 1 weist in ihrem Zentrum eine vierkantige \ffnung 32 auf, die allseitig um mindestens die erlaubte Schwingungsamplitude grösser ist als die entsprechende \ffnung in der Deckplatte 2. Zwei gegenüberliegende Wandflächen der \ffnung 32 sind derart stufenförmig ausgebildet, dass zwei Auflageflächen 33.1 und 33.2 entstehen. Auf den Auflageflächen 33 ist die Auflage 34 befestigt, die den Lagerteller 3 trägt. Der Schwingkörper 31 besteht aus einer Abdeckplatte 35, einem Hohlkörper 36 und einem im Hohlraum des Hohlkörpers 36 untergebrachten Lagerkörper 37, der auf seiner der Bodenplatte 1 zugewandten Seite eine der Lagerkugel 4 ebene Lagerfläche besitzt. Der Druck des Lagerkörpers 37 auf die Lagerkugel 4 kann mit Hilfe der Einstellschraube 38 eingestellt werden, mit der die Feder 39 mehr oder weniger gespannt werden kann.
Die Federkraft der Feder 39 wirkt sich auf die Lagerkugel 4 und über die Lagerkugel 4 auf den Lagerteller 3 aus, weil unterhalb der Auflage 34 das untere Gegenlager 40 angebracht ist. Dieses Lager 40 besteht aus einer Lagerplatte 41 und beispielsweise 6 in einem Kugelkäfig 42 bewegliche Kugeln 43. Die Unterseite der Auflage 34 stellt die Gegenlagerfläche zur Lagerplatte 41 dar. Das untere Gegenlager 40 ist durch zwei Wandplatten 44.1 und 44.2, die beidseitig der Auflage 34 verlaufen und am Schwingkörper 31 befestigt sind, derart, dass der Abstand zwischen der Auflage 34 und den Seitenwänden 44.1 und 44.2 mindestens der maximalen Schwingungsamplitude entspricht, dass die Kugeln 43 die Auflage 34 von unten berühren und dass die Lagerplatte 41 die Unterlage nicht berührt.
Wird nun die Deckplatte 2 seitlich angestossen, bewegt sich der Schwingkörper 31 (mit dem unteren Gegenlager 40) relativ zur Auflage 34 und zum Lagerteller 3, die beide fest mit der Bodenplatte 1 verbunden sind. Dadurch wird die Lagerkugel 4 aus dem Zentrum des Lagertellers 3 bewegt, was die Ausgangssituation für eine Schwingbewegung der Deckplatte 2 und des daraufstehenden Gegenstandes ist. Die Frequenz dieser Schwingung ist hauptsächlich abhängig vom Krümmungsradius des Lagertellers 3 und von der Reibung in allen Kugellagern. Sie kann mit dem Druck, den die Feder 39 auf die Lagerkugel 4 ausübt, fein eingestellt, das heisst vom Anwender an persönliche Wünsche angepasst werden.
Als Begrenzungsmittel 50 für die Amplitude der Schwingungen und gleichzeitig als Mittel für eine gedämpfte Bremsung von zu starken Stössen dient der Stift 51, der in der Deckplatte 2 fest befestigt ist und in der Bodenplatte 1 in eine entsprechende, mit einer Dämpfungseinlage 52 ausgekleidete Bohrung 53 reicht, deren freie \ffnung einen Durchmesser hat, der um zweimal die erlaubte Amplitude grösser ist als der Durchmesser des Stiftes 51.
Als Blockierungsmittel 60 dient die in einer entsprechenden Bohrung 61 in der Deckplatte 2 angebrachte Kugel 62, die durch die Feder 63 federnd in ihrer Position unter der unteren Fläche der Deckplatte 2 gehalten wird und die durch einen genügend grossen Stoss in der Richtung gegen den Kugelsitz 64 in diesen Kugelsitz 64 gedrückt werden kann. Wenn die Kugel 62 im Kugelsitz 64 sitzt, ist die Schwingbewegung der Deckplatte 2 blockiert. Die Blockiervorrichtung 60 ist derart ausgelegt, dass die Kraft, die notwendig ist, um sie einzurasten, bedeutend grösser ist als die für das Anregen einer Schwingung notwendige Kraft. Ferner ist die Blockiervorrichtung 60 derart angeordnet, dass für eine Blockierung ein Stoss in diagonaler Richtung des Bettes notwendig ist, eine Richtung, die für die schlaffördernde Schwingbewegung nicht bevorzugt ist.
Zur Entblockierung genügt ein Stoss in der entgegengesetzten Richtung.
Selbstverständlich könnte auch diese Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung mit Verbindungsmitteln, zum Beispiel einer Feder, die die Bodenplatte 1 und die Deckplatte 2 verbindet versehen sein.
Damit die Vorrichtung genau waagrecht ausgerichtet werden kann, besitzt sie an jedem Ende drei Nivellierschrauben 70.
The realization that swinging movements, for example weighing movements, improve sleep in every respect has been known for a long time. Recent findings indicate that, for example, swinging in the approximate heart rhythm can bring about an even greater improvement in sleep and that this effect is already noticeable even with very small amplitudes of the swinging movement. The fact that people generally do not sleep cradled may be due to the fact that the classic cradle needs a person who maintains the swinging movement, since a cradle construction would soon come to a standstill without a constantly new force. Mechanizing the swinging movement is not attractive because almost every mechanization has some sleep-disrupting properties and because it is difficult to reconcile it with sophisticated sleep culture.
With a device, with the help of which conventional reclining or seating furniture (or other objects) is decoupled from its base and capable of swinging and which, as soon as a person lies or sits on it, is excited by this to a swinging movement, would generate this rocking effect automatically and can keep going. The frequency of the oscillating movement should then be able to be adapted to a desired frequency, for example to the heart rhythm. Furthermore, the oscillation ability should be able to be blocked or released as desired and the oscillation movement would only have to move to a small amplitude on the order of a few millimeters. Excitations, for example vigorous movements that would lead to larger amplitudes, should be braked in a damped manner. Such a device should be small and not interfere with the aesthetics of the furniture.
Such a device can be realized according to the features in the characterizing part of claim 1. A preferred embodiment is described in detail below. The description is supported by the following figures. It shows:
1 is a schematic diagram,
2 shows a section through an exemplary embodiment of the device according to the invention in the blocked position,
3 shows the same as FIG. 1 in an oscillatable position,
4 shows a top view of the base plate of the embodiment according to FIGS. 2 and 3,
Fig. 5 shows a section through a further embodiment of the device according to the invention and
FIG. 6 shows a top view of the base plate of the embodiment according to FIG. 5.
1 shows the principle of operation of the device according to the invention. This consists of two superimposed main plates, a base plate 1 and a cover plate 2, and is positioned between a stationary base U, for example a room floor, and a piece of furniture or object G that is to be made oscillatable, for example a bed. The device according to the invention takes on two functions: it decouples the object from the stationary base and has the effect that it can be excited to oscillate at a desired frequency (natural frequency). For a bed or other relaxation furniture, it is desirable that this natural frequency lies in the area of the heart rhythm.
By placing the two main plates on one another with as little friction as possible, it is possible that the vibrations are stimulated by very small forces, for example by shifting the center of gravity of the resting person, which is already caused by breathing, by the general physical restlessness even when at rest (es gives, for example, the term "muscle rumble") or for any small movements that lead a little out of the idle state. Thus, even the low forces which are transferred to the rest furniture by the restless heart activity of a person resting by themselves will excite and maintain the vibrations if they come into resonance with the natural vibrations of the furniture made possible by the device according to the invention.
It is known from physics that a ball in a plate, which has the shape of a spherical cap or a similar concave shape, is able to make more or less harmonic movements around the lowest point of the plate when it is out of its equilibrium position in the center of the plate is moved away. The frequency of such a movement depends on the radius of curvature of the spherical cap and on the friction between the plate and ball during the movement. The larger the radius of curvature and the greater the friction, the lower the frequency. The friction on its part depends, among other things, on the normal force that the ball exerts on the plate, i.e. on the weight of the ball and any other weight that is supported on the ball.
These principles govern the device according to the invention, in particular the embodiment discussed. The two main plates of the device which have already been mentioned are a base plate 1 and a cover plate 2. On the base plate 1, at least one bearing plate 3 of approximately spherical shape is embedded or applied, in which a bearing ball 4 is freely movable in all directions. On the bearing ball 4 or the bearing balls, the cover plate 2 is supported on a flat bearing surface 5. If the cover plate 2 or the object G standing on the cover plate 2, for example the bed capable of swinging, is now pushed by a movement of the resting person in the horizontal direction (arrow) , the bearing ball 4 is moved from its equilibrium or rest position in the center of the bearing plate 3.
If the pushing force diminishes, the ball 4 with the cover plate 2 and everything on it moves again towards the center of the bearing plate 3 and beyond, and the resulting movement is approximately a harmonic oscillation around the center of the bearing plate 3 given center point. If the amplitude a of the oscillation is small compared to the radius of curvature r of the bearing plate 3, the oscillating movement will not move far away from a horizontal plane. The frequency of this oscillating movement is largely independent of the pushing force, ie of the amplitude a. The swinging motion that has been initiated subsides as a result of the friction.
It can be maintained with very small periodic impulses when the friction is small and when the impulses are in resonance, i.e. they have approximately the same frequency as the natural vibration.
The arrangement shown in Fig. 1 can also be reversed without changing its function. This means that the flat bearing surface is then arranged against the fixed base, the plate-shaped bearing surface against the object to be decoupled. Arrangements with two plate-shaped (concave) bearing surfaces are also possible.
In order for the cover plate 2 to be mounted in a stable horizontal position, the device must either have at least 3 bearing balls in appropriately positioned bearing plates or it must also have other types of bearings between the base plate 1 and the cover plate 2.
The device is advantageously equipped with limiting means which limit the amplitude of the oscillating movement of the cover plate and prevent the bearing balls from being able to remove from the bearing plates. It is advantageous to design these limiting means to be elastic, so that a violent shock is dampened. In most cases it is also advantageous to provide the device with a blocking means which can be actuated with simple hand movements and which blocks the relative movement between the base plate 1 and the cover plate 2. For corresponding devices that often have to be transported, it is also advantageous to connect base plate 1 and cover plate 2 with corresponding connecting means.
Such connecting means can either be permanent and then have to participate in the relative movement between base plate 1 and cover plate 2, or they can be rigidly and operatively connected to the blocking means in such a way that they only connect base plate 1 and cover plate 2 in a blocked state.
So that the device according to the invention can function properly, it must be set up exactly horizontally. To make this possible, it is advantageous to equip them with leveling means, which are then adjusted depending on the base so that the device is horizontal.
If the vibrations are to be restricted to a single direction in the horizontal plane, for example a channel with a concave bottom in the longitudinal direction, balls or cylinders can be used as the bearing body as the one-dimensional concave bearing surfaces. A channel with the shape of a cylinder jacket cut parallel to the axis can also be used as a one-dimensional concave bearing surface in connection with cylindrical bearing bodies. If the same cylindrical jacket-shaped channel or any non-circularly symmetrical, multidimensionally concave bearing surface is used in connection with bearing balls, vibrations result, the frequency and amplitude of which depend on the direction. A further embodiment variant consists in that the two bearing surfaces are cylindrical jacket-shaped channels arranged perpendicular to one another and the bearing body is a ball.
The function of the concavity of the bearing surface or bearing surfaces is that gravity can be used to move the system back to its rest position. Instead of concave bearing surfaces, flat bearing surfaces can be used, while appropriately inserted springs ensure that the system returns to a defined rest position.
2 to 4 now show an exemplary embodiment of the device according to the invention, specifically in FIG. 2 as a section in the blocked position, in FIG. 3 also as a section but in the unblocked position, i.e. capable of oscillation or oscillation, and in FIG. 4 as Top view of the base plate with the bearing plates.
The device shown in FIGS. 2 to 4, like the schematic device of FIG. 1, consists of a base plate 1 and a cover plate 2, the object which is to be decoupled and made capable of oscillation being placed on the cover plate 2. Three bearing plates 3 are embedded in the base plate 1 in three recesses 1a. There is a bearing ball 4 on each bearing plate 3. The cover plate 2 is supported on the bearing balls 4 on flat bearing plates 5, wherein the bearing plates 5 can be embedded in the cover plate 2 as in the example shown.
In this embodiment, the blocking means consists of a blocking ring 9 and three blocking balls 10, which are supported in corresponding recesses 9a in the blocking ring 9 and run in guideways 1b in the base plate 1 when the blocking ring is rotated relative to the base plate 1. The blocking ring 9 has an inner blocking shoulder 9d, the radius of which corresponds to the radius of a corresponding shape on the inside of the cover plate 2, and an outer limiting shoulder 9c, which is provided with a damping coating 9b. The guideways 1b have a gradient in one direction of rotation, so that the blocking ring 9, when rotated in this direction, moves from the position shown in FIG. 2 against the base plate 1 until it reaches the position shown in FIG. 3 reached.
In this position, the cover plate is no longer blocked by the blocking shoulder 9d and can move freely between the damping covering 9b of the limiting shoulder 9c. swing.
A spring 8, which extends through an axial opening running through the base plate 1 and cover plate 2, serves as the connecting means between the base plate 1 and the cover plate 2. The spring 8 represents a permanent connection means and influences the amplitude and frequency of the natural vibration.
On the top of the cover plate 2, a support tip 6 is attached, which prevents an object lying on this vibrating base from Rut's. The support tip 6 also serves as a cover for the axial opening in which the spring 8 is located, and is installed after the spring 8 has been installed.
A specific frequency for the natural vibration, which is made possible by a device according to FIGS. 2 to 4, is achieved by a specific radius of curvature of the bearing plates 3 and by a spring 8 with a specific spring constant. The frequency is also influenced by the weight of the object lying on the cover plate 2, since this affects the friction in the ball bearings.
The base plate 1, the cover plate 2 and the blocking ring 9 advantageously consist of an aluminum alloy, bronze or a plastic which has a corresponding strength. The bearing plate 3 and the bearing plates 5 are made, for example, from hardened rolling bearing steel or from another bearing material with a hardness of 60 to 65 HRC, for example from a sintered ceramic material. The bearing balls 4 and the blocking balls 10 advantageously consist of a material with the properties that the materials normally used for rolling elements in rolling bearings have.
In order to decouple a conventional bed from the floor using the device described in connection with FIGS. 2 to 4 and to make it vibratable, one of the devices is positioned under each bed post. Since this embodiment has no leveling means for an exact horizontal position, the base must be as flat as possible. The function of the device is also improved if it is ensured that the support does not spring. For the special application with a bed for which a natural frequency is desired which corresponds approximately to the human heart rhythm, the bearing plates 3 preferably have a radius of curvature of 50 to 75 mm with a diameter of approximately 20 mm. The bearing balls 4 have a diameter of, for example, 6 mm. The blocking balls 10 can correspond to the bearing balls 4 in size.
Another embodiment variant is that the function of moving the system back into its equilibrium or rest position is entirely taken over by the spring 8, in that all the bearing surfaces are flat and the gravity cannot act as a drag.
As already mentioned, the frequency of the natural oscillation of the bed made possible by the inventive device described is mainly determined by the radius of curvature of the bearing plates 3, by the spring constant of the spring 8 and by the weight on the bearing balls 4. Once the device is assembled, the frequency will change with weight, i.e. it will be different, depending on the weight of the bed and the weight of the person resting on it, and the resonance with the heart rhythm will be more or less good. The device has no adjustment means with which the frequency could be finely adjusted for a specific weight.
5 and 6 now show a further embodiment of the device according to the invention in a section perpendicular to the vibration plane (FIG. 5) and as a top view of the base plate (FIG. 6). This exemplary embodiment has means with which the natural frequency can still be finely adjusted after assembly and thus adapted to the heart rhythm for a special weight of bed and resting person. In other words, this means that it is even more suitable for use in connection with a bed. The principle of operation is the same as described in connection with FIG. 1. In contrast to the device according to FIGS. 2 to 4, only two devices are used per bed and each of the devices has only a single bearing ball which is mounted in a corresponding bearing plate.
The cover plate is held in its horizontal position by additional ball or roller bearings, which run on flat surfaces on both sides. The device for a bed is thereby larger than the four required devices according to FIGS. 2 to 4, but it has the advantage that the bed rests on two rigid supports, one on the head of the bed, the other on the bed foot.
The device in turn consists of a base plate 1 and a cover plate 2, which are designed for use under a bed as narrow rectangles with a longer side, which corresponds approximately to the bed width. The cover plate 2 is movably supported on the base plate 1 by two ball bearings 20.1 and 20.2. These ball bearings 20 each consist of a flat bearing plate 21.1 and 21.2 embedded in the base plate and in the cover plate and, for example, six bearing balls 23 arranged in a ball cage 22 between the bearing plates 21. These two ball bearings 20 have two functions: first, they decouple the cover plate 2 from the base plate 1 and secondly they transfer a large part of the weight of the cover plate 2 and the object standing on the cover plate to the base.
The oscillating device 30 is attached in the center of the base plate 1 and cover plate 2. As already described, it again has the main components of bearing plate 3 and bearing ball 4. The vibrating device 30 consists of a vibrating body 31 and a lower counter bearing 40, which vibrate with the cover plate 2, on the one hand, from the support 34 and the bearing plate 3, which are stationary with the base plate 1, on the other hand. The bearing ball 4 is located between the vibrating body 31 and the bearing plate 3. The vibrating body 31 is fixed in the cover plate 2 in a corresponding square opening.
The base plate 1 also has a square opening 32 in its center, which is larger on all sides by at least the permitted oscillation amplitude than the corresponding opening in the cover plate 2. Two opposite wall surfaces of the opening 32 are designed in a step-like manner in such a way that two contact surfaces 33.1 and 33.2 arise. The support 34, which supports the bearing plate 3, is fastened on the support surfaces 33. The oscillating body 31 consists of a cover plate 35, a hollow body 36 and a bearing body 37 which is accommodated in the cavity of the hollow body 36 and which on its side facing the base plate 1 has a bearing surface 4 which is flat. The pressure of the bearing body 37 on the bearing ball 4 can be adjusted with the aid of the adjusting screw 38, with which the spring 39 can be tensioned more or less.
The spring force of the spring 39 has an effect on the bearing ball 4 and, via the bearing ball 4, on the bearing plate 3, because the lower counter bearing 40 is attached below the support 34. This bearing 40 consists of a bearing plate 41 and, for example, 6 balls 43 movable in a ball cage 42. The underside of the support 34 represents the counter bearing surface to the bearing plate 41. The lower counter bearing 40 is formed by two wall plates 44.1 and 44.2 which run on both sides of the support 34 and are attached to the oscillating body 31 such that the distance between the support 34 and the side walls 44.1 and 44.2 corresponds at least to the maximum vibration amplitude, that the balls 43 touch the support 34 from below and that the bearing plate 41 does not touch the support.
If the cover plate 2 is now pushed sideways, the oscillating body 31 (with the lower counter bearing 40) moves relative to the support 34 and the bearing plate 3, both of which are firmly connected to the base plate 1. As a result, the bearing ball 4 is moved out of the center of the bearing plate 3, which is the starting situation for an oscillating movement of the cover plate 2 and the object standing thereon. The frequency of this vibration is mainly dependent on the radius of curvature of the bearing plate 3 and on the friction in all ball bearings. It can be finely adjusted with the pressure that the spring 39 exerts on the bearing ball 4, that is to say the user can adapt it to personal wishes.
The pin 51, which is firmly fixed in the cover plate 2 and extends in the base plate 1 into a corresponding bore 53 lined with a damping insert 52, serves as a limiting means 50 for the amplitude of the vibrations and at the same time as a means for damped braking of excessive impacts whose free opening has a diameter which is twice the permitted amplitude larger than the diameter of the pin 51.
The ball 62, which is attached in a corresponding bore 61 in the cover plate 2, serves as a blocking means 60, which is held resiliently in its position under the lower surface of the cover plate 2 by the spring 63 and which is pushed against the ball seat 64 by a sufficiently large impact in the direction can be pressed into this ball seat 64. When the ball 62 is seated in the ball seat 64, the oscillating movement of the cover plate 2 is blocked. The blocking device 60 is designed in such a way that the force required to lock it in is significantly greater than the force required to excite a vibration. Furthermore, the blocking device 60 is arranged in such a way that an impact in the diagonal direction of the bed is necessary for a blocking, a direction which is not preferred for the sleep-promoting oscillating movement.
A push in the opposite direction is sufficient to unblock.
Of course, this embodiment of the device according to the invention could also be provided with connecting means, for example a spring, which connects the base plate 1 and the cover plate 2.
So that the device can be aligned exactly horizontally, it has three leveling screws 70 at each end.