-
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Verstellen eines Bettes, insbesondere eines Kopf- und Fußteiles des Bettes, welche ein ortsfestes Rahmenteil und ein bewegliches Rahmenteil aufweist. Die Anordnung weist des Weiteren einen ersten Linearaktuator und einen zweiten Linearaktuator auf. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit zur Verwendung in der Anordnung.
-
Betten und Krankenliegen mit Aktuatoren, insbesondere Linearaktuatoren, die auf ein bewegliches Rahmenteil mechanisch einwirken, sind vielfach bekannt. So ist es beispielsweise bekannt, ein Bett beziehungsweise eine Krankenliege mit einem oder mehreren Stellmotoren auszurüsten, um das Kopfteil oder das Fußteil des Bettes oder der Krankenliege aus einer flachen Schlaf- in eine angewinkelte Position zu bringen. Solche Aktuatoren werden in der Regel manuell oder halbautomatisch über geeignete Steuervorrichtungen, wie Hand- oder Fußschalter, bedient.
-
Aus der
US 2002/0162170 A1 ist eine motorbetriebene, verstellbare Unterstützungsvorrichtung für die Polsterung eines Sitzes und/oder Lehnsesselmöbels, insbesondere einer Matratze oder eines Bettes, bekannt.
-
Aus der
DE 102 50 075 A1 ist ein Pflegebett mit einem höhenverstellbaren Sockel bekannt, indem weitgehend versenkt ein Drehscharnier angebracht ist.
-
Aus der
DE 10 2009 034 016 A1 ist ein Drehbettgestell mit einem Auflagerahmen und einem Matratzenrahmen bekannt.
-
-
Aus der
DE 694 07 424 T2 ist ein medizinisches Bett mit einem Unterbau und einer Liegefläche mit einer veränderlichen Geometrie bekannt.
-
Eine Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, ist es, eine Anordnung zum Verstellen eines Bettes, insbesondere eines Kopf- und Fußteiles, und eine Antriebseinheit zur Verwendung in der Anordnung zu beschreiben, die eine einfache und platzsparende konstruktive Ausgestaltung ermöglicht.
-
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen gegeben.
-
Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Anordnung beschrieben, welche ein ortsfestes Rahmenteil und ein bewegliches Rahmenteil aufweist, welches einen ersten Abschnitt, einen zweiten Abschnitt und einen dritten Abschnitt aufweist, wobei die drei Abschnitte schwenkbar miteinander verbunden sind und der erste Abschnitt in einer horizontalen Ebene bezüglich des ortsfesten Rahmenteils verschiebbar gelagert ist. Die Anordnung weist des Weiteren einen ersten Linearaktuator und einen zweiten Linearaktuator auf, welcher einerseits in einem gemeinsamen ersten Gelenkpunkt an dem ersten Abschnitt fest verbunden und andererseits jeweils horizontal verschiebbar an dem ortsfesten Rahmenteil gelagert sind, sodass Wirkrichtungen der beiden Linearaktuatoren im Wesentlichen in einer gemeinsamen weiteren, horizontalen Ebene, insbesondere parallel, verlaufen. Der erste Linearaktuator ist über eine schwenkbar gelagerte erste Strebe mit dem zweiten Abschnitt und der zweite Linearaktuator ist über eine schwenkbar gelagerte zweite Strebe mit dem dritten Abschnitt gekoppelt, sodass der zweite Abschnitt und/oder der dritte Abschnitt verschwenkbar sind.
-
Der erste Linearaktuator und der zweite Linearaktuator können auch als Antriebseinheit bezeichnet werden beziehungsweise bilden gemeinsam eine Antriebseinheit.
-
Die Anordnung ermöglicht eine kompakte und einfache konstruktive Ausgestaltung. Insbesondere nehmen der erste und der zweite Linearaktuator nur wenig Bauraum ein, da die beiden Linearaktuatoren in einer gemeinsamen horizontalen Ebene, insbesondere parallel, angeordnet sind. Dadurch sind die Wirkrichtungen der beiden Linearaktuatoren oder deren Arbeitsbereich ebenfalls in nur einer horizontalen Ebene und verlaufen bevorzugt parallel. Als vorteilhaft erweist sich, dass in vertikaler Richtung kein Linearaktuator angeordnet ist und kein Linearaktuator in vertikaler Richtung wirkt. Somit benötigen die beiden Linearaktuatoren nur einen geringen Bauraum und können platzsparend im Bereich des ortsfesten Rahmenteils verbaut werden. Die Linearaktuatoren verdrehen sich nicht gegenseitig, wodurch ihre Arbeitsbereiche insgesamt raumgreifender wären. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Linearaktuatoren derart konstruktiv ausgestaltet und/oder angeordnet sein können, dass sie vor unbefugtem Zugriff geschützt sind. Des Weiteren kann das Bett insgesamt kompakter ausgestaltet sein, das heißt es kann beispielsweise die Höhe des gesamten Bettes reduziert sein. Dadurch kann das Bett auch beispielsweise leichter ausgestaltet sein, was insbesondere bei einer Krankenliege von Vorteil ist, welche manuell von einer Person verschoben werden muss.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Anordnung weiter ein Federelement auf, welches zum Aufbringen einer Federkraft in Wirkrichtung des ersten Linearaktuators einerseits mit dem ortsfesten Rahmenteil und andererseits mit der ersten Strebe und/oder dem ersten Linearaktuator gekoppelt ist.
-
Das Federelement bietet den Vorteil, dass beim Verschwenken des zweiten Abschnitts mittels des ersten Linearaktuators, insbesondere beim Absenken des zweiten Abschnitts in eine horizontale Liegend-Position des Bettes, Energie in dem Federelement gespeichert werden kann. Diese Energie kann beim Anstellen des zweiten Abschnittes rückgewonnen werden, sodass die aufzubringende Kraft zum Anstellen des zweiten Abschnittes nicht alleine von dem ersten Linearaktuator aufgebracht werden muss. Dadurch kann der Aktuator selbst kostengünstiger, das heißt insbesondere kleiner und weniger massiv, ausgestaltet sein. Zusätzlich kann die Leistungsversorgung des ersten und/oder zweiten Linearaktuators oder auch deren Motorsteuerungen kleiner und günstiger ausfallen. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die zusätzliche Unterstützung durch das Federelement die Selbsthemmung des beweglichen Rahmens unterstützt wird. Insbesondere darf sich der bewegliche Rahmen unter Belastung, das heißt beispielsweise unter einem Gewicht einer Person, nicht selbständig bewegen. Ohne das Federelement müsste das Gewicht beziehungsweise die Belastung des beweglichen Rahmens, insbesondere des zweiten und/oder dritten Abschnitts, von den Aktuatoren selbst aufgenommen und kompensiert werden. Durch Vorsehen des Federelements, kann diese Belastung zumindest teilweise kompensiert werden. Vor allem schockartige oder impulsartige Belastungen, beispielsweise durch eine abrupte Bewegung einer Person, können somit besonders gut aufgefangen werden und führen weitgehend nicht zu einer Beschädigung oder unnötigem Verschleiß der Linearaktuatoren.
-
Das Federelement kann beispielsweise fest an dem ortsfesten Rahmenteil festgelegt, insbesondere vormontiert, sein. Das Federelement kann alternativ auch an der Antriebseinheit, insbesondere dem ersten Linearaktuator, vormontiert sein.
-
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung ist der zweite Abschnitt um einen zweiten Gelenkpunkt schwenkbar an dem ersten Abschnitt und die erste Strebe um einen dritten Gelenkpunkt schwenkbar an dem zweiten Abschnitt gelagert, wobei der zweite Gelenkpunkt und der dritte Gelenkpunkt einen geringen Abstand zueinander, insbesondere kleiner 300 mm, aufweisen. Dadurch ist es möglich, einen hohen Anstellwinkel des zweiten Abschnitts bezüglich der horizontalen Ebene zu erreichen bei gleichzeitig geringem Verfahrweg des ersten Linearaktuators. Es ist somit eine hohe kinematische Übersetzung realisierbar. Je kleiner der Abstand zwischen dem zweiten Gelenkpunkt und dem dritten Gelenkpunkt ist, desto ungünstiger werden die Hebelverhältnisse, wodurch höhere Kraftmomente und Belastungen auf den ersten Linearaktuator einwirken und somit höhere Kräfte von dem ersten Linearaktuator aufgebracht werden müssen, um den zweiten Abschnitt zu verschwenken oder in Position zu halten. Durch das Vorsehen des Federelements können diese hohen, auf den ersten Linearaktuator wirkenden Kräfte allerdings erheblich reduziert werden.
-
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung wird das Federelement beim Verschwenken des zweiten Abschnitts in einen unteren Winkelbereich bezüglich der horizontalen Ebene, insbesondere unter 20°, wesentlich vorgespannt. Besonders in diesem unteren Winkelbereich wirken aufgrund der kinematischen Ausgestaltung des beweglichen Rahmens die größten Kräfte auf den ersten Linearaktuator, sodass wie bereits vorstehend beschrieben, hier die höchsten Kräfte von dem ersten Linearaktuator aufgebracht werden müssen. Das Federelement ist insbesondere zur Unterstützung des ersten Linearaktuators in diesem Winkelbereich vorgesehen und reduziert die vom Linearaktuator aufzubringenden Kräfte maßgeblich.
-
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung weist das Federelement eine Spiralfeder auf. Somit ist eine einfache und kostengünstige Ausgestaltung des Federelements aufgezeigt.
-
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung sind der erste Linearaktuator, der zweite Linearaktuator und/oder der erste Abschnitt jeweils in einer Kulisse, insbesondere einer Gleitschiene, horizontal verschiebbar an dem ortsfesten Rahmenteil gelagert. Eine solche Kulisse kann beispielsweise ein C-Profil sein. Somit ist eine einfache konstruktive Maßnahme aufgezeigt, mittels welcher die beiden Linearaktuatoren und/oder der erste Abschnitt an dem ortsfesten Rahmenteil verschiebbar gelagert werden können.
-
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung weist das bewegliche Rahmenteil ein Haltegestell auf, welches derart ausgestaltet ist, dass eine Matratze in das Haltegestell einlegbar oder anordenbar ist, sodass eine Mittelebene der Matratze im Wesentlichen in der Ebene der Drehachsen der schwenkbar miteinander verbundenen Abschnitte des beweglichen Rahmenteils angeordnet ist und bei Verschwenken des zweiten Abschnitts und/oder des dritten Abschnitts die Matratze in der Mittelebene, insbesondere in einer neutralen Faser, gebogen wird.
-
Die Mittelebene entspricht dabei einer Ebene, welche im Wesentlichen parallel versetzt zu einer Liegefläche der Matratze verläuft, insbesondere auf Höhe der halben Dicke der Matratze.
-
Beim Heben und Senken von Kopf- und/oder Fußteil tritt in der Matratze eine Biegung auf. Erfolgt die Biegung um einen Drehpunkt, welcher unterhalb der Matratze liegt, erfährt die Matratze im oberen Bereich eine Stauchung, das heißt es treten im Wesentlichen ausschließlich Druckspannungen auf. Dies bedeutet, dass sich die Matratze in der oberen Randfaser verkürzt. Wird der Drehpunkt in die neutrale Faser der Matratze, insbesondere in die Mittelebene der Matratze, verlegt, erfährt die Matratze in der oberen Randfaser eine Stauchung (Druckspannung) und in der unteren Randfaser eine Dehnung (Zugspannung). Dadurch entstehen Verformungen aufgrund von Spannungen, welche jeweils im Vergleich zu einer reinen Druckspannung halbiert sind. Dies vergrößert die Lebensdauer der Matratze durch Verringerung der Verformung. Zudem wird der Komfort beim Verstellen des Bettes erhöht. Bei einer Verformung der Liegeoberfläche kommt es zwangsweise zu einer Relativbewegung zwischen dem Körper einer Person und der Oberfläche, welche auf diese Weise minimiert wird.
-
Bevorzugt weisen die erste Strebe und/oder die zweite Strebe einen Zug-Druckstab auf. Somit ist eine einfache und kostengünstige Möglichkeit für die erste und/oder zweite Strebe gegeben, wobei ein Zug-Druckstab derart konstruktiv ausgestaltet ist, dass sowohl Zug- als auch Druckkräfte aufgenommen werden können.
-
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung ist der zweite Abschnitt ein Kopfteil des Bettes und der dritte Abschnitt ein Fußteil des Bettes. Somit können mittels des ersten und zweiten Linearaktuators das Kopfteil des Bettes beziehungsweise das Fußteil des Bettes verstellt werden.
-
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung ist im Bereich des ersten Gelenkpunktes ein Gehäuse an dem ersten Abschnitt festgelegt, welches Motoren und/oder Elektronik zum Antrieb der beiden Linearaktuatoren aufweist. Dadurch können die Motoren beziehungsweise die beiden Linearaktuatoren in einem Gehäuse kompakt angeordnet werden. Dies spart zusätzlichen Bauraum ein. Beispielsweise kann ein gemeinsames Gehäuse für beide Linearaktuatoren vorgesehen sein, welches die Elektronik, beispielsweise Steuerelektronik, und die Motoren der beiden Linearaktuatoren umfasst. Somit sind beide Linearaktuatoren auf einfache Weise gemeinsam montierbar, was Kosten und Zeit bei der Montage einspart. Ein einzelnes Gehäuse hat zudem den Vorteil, dass weniger Material benötigt wird, was wiederum zu Kosteneinsparungen und Gewichtsvorteilen führt.
-
Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine Antriebseinheit zur Verwendung in einer Anordnung gemäß dem ersten Aspekt beschrieben, welche einen ersten Linearaktuator und einen zweiten Linearaktuator aufweist. Die beiden Linearaktuatoren sind in einem gemeinsamen Gehäuse derart festgelegt, dass Wirkrichtungen der beiden Linearaktuatoren in einer gemeinsamen horizontalen Ebene, insbesondere parallel, verlaufen. Die beiden Linearaktuatoren sind dazu eingerichtet, in einem gemeinsamen ersten Gelenkpunkt an einem ersten Abschnitt eines beweglichen Rahmenteils fest verbunden zu werden.
-
Die Antriebseinheit weist im Wesentlichen die vorgenannten Vorteile auf.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind nachfolgend durch Ausführungsbeispiele anhand von Figuren näher erläutert. In den Figuren sind gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bereits mit Hilfe von Bezugszeichen beschriebene Merkmale sind nicht zwingend in allen Figuren mit Bezugszeichen versehen.
-
In den Figuren zeigen:
- 1 eine erste schematische, zweidimensionale Ansicht einer Anordnung zum Verstellen eines Bettes,
- 2 eine zweite schematische, zweidimensionale Ansicht der Anordnung,
- 3 eine erste perspektivische Ansicht der Anordnung,
- 4 eine zweite perspektivische Ansicht der Anordnung,
- 5 eine dritte perspektivische Ansicht der Anordnung,
- 6 ein schematisches Diagramm zur Darstellung einer Kraft eines Linearaktuators in Abhängigkeit eines Winkels,
- 7 eine erste schematische Ansicht einer Belastung einer Matratze und
- 8 eine zweite schematische Ansicht einer Belastung der Matratze.
-
1 und 2 zeigen zwei schematische, zweidimensionale Ansichten einer Anordnung AO zum Verstellen eines Bettes, insbesondere eines Kopf- und Fußteiles des Bettes. In den 1 und 2 ist dabei jeweils ein kinematisches Modell skizziert, welches eine kinematische Position der Anordnung beschreibt. Die konstruktive Ausgestaltung und Dimensionierung, wie beispielsweise in den 3 bis 5 gezeigt, ist dabei unerheblich. Lediglich das kinematische Prinzip der Anordnung AO ist maßgeblich.
-
Die Anordnung AO weist ein ortsfestes Rahmenteil OR und ein bewegliches Rahmenteil BR auf. Das bewegliche Rahmenteil BR ist in mehrere Abschnitte unterteilt, welche schwenkbar miteinander, insbesondere mittels Drehgelenken, verbunden sind. Das bewegliche Rahmenteil BR weist einen ersten Abschnitt AS1 auf, welcher in einer horizontalen Ebene HE, senkrecht zur Bildebene der 1, bezüglich des ortsfesten Rahmenteils OR verschiebbar gelagert ist. Der erste Abschnitt kann beispielsweise kulissengeführt sein. Beispielsweise kann der erste Abschnitt AS1 in einer Gleitschiene, welche ein C-Profil aufweist, gelagert sein. Das bewegliche Rahmenteil BR weist des Weiteren einen zweiten Abschnitt AS2 und einen dritten Abschnitt AS3 auf. Zusätzlich weist das bewegliche Rahmenteil einen vierten Abschnitt AS4 auf, welcher eine Fußabsenkung darstellt.
-
In einem ersten Gelenkpunkt GP1 des ersten Abschnitts AS1 des beweglichen Rahmenteils BR sind ein erster Linearaktuator LA1 und ein zweiter Linearaktuator LA2 im Wesentlichen starr festgelegt. Die beiden Linearaktuatoren LA1 und LA2 können auch als Antriebseinheit bezeichnet werden beziehungsweise bilden gemeinsam eine Antriebseinheit. Der erste Linearaktuator LA1 ist des Weiteren horizontal verschiebbar an dem ortsfesten Rahmenteil OR im Punkt A gelagert. Der zweite Linearaktuator LA2 ist im Punkt B horizontal verschiebbar an dem ortsfesten Rahmenteil gelagert (nicht dargestellt). Die horizontale Lagerung der beiden Linearaktuatoren LA1 und LA2 in den Punkten A und B kann beispielsweise analog zu dem ersten Abschnitt AS1 kulissengeführt, insbesondere mittels einer Gleitschiene, sein. Es gilt zu beachten, dass die Punkte A und B Punkte, insbesondere kinematische Angriffspunkte, der Linearaktuatoren LA1 und LA2 referenzieren, insbesondere in Endbereichen der Linearaktuatoren LA1 und LA2. Der erste Linearaktuator LA1 und der zweite Linearaktuator LA2 liegen in einer horizontalen Ebene parallel versetzt zu der horizontalen Ebene HE, wobei ihre Wirkrichtungen parallel verlaufen. Dies bedeutet, dass die Punkte B und A relativ zueinander beziehungsweise in Bezug auf den ersten Gelenkpunkt GP1 verändert werden können.
-
An dem ersten Abschnitt AS1 ist um einen zweiten Gelenkpunkt GP2 der zweite Abschnitt AS2 schwenkbar gelagert. Der zweite Abschnitt AS2 stellt das Kopfteil des beweglichen Rahmenteils BR beziehungsweise eines Bettes dar. Der zweite Abschnitt AS2 ist über eine erste Strebe S1, welche in einem dritten Gelenkpunkt GP3 schwenkbar an dem zweiten Abschnitt AS2 gelagert ist, mit dem ersten Linearaktuator LA1 gekoppelt. Die Strebe S1 ist beispielsweise schwenkbar im Punkt A an dem ersten Linearaktuator LA1 gelagert. Die erste Strebe S1 kann allerdings auch an einer anderen Position an dem ersten Linearaktuator LA1 schwenkbar gelagert sein.
-
Wird nun der Abstand zwischen dem ersten Gelenkpunkt GP1 und dem Punkt A mittels der ersten Linearaktuators LA1 verringert, das heißt die Streckung des ersten Linearaktuators wird verkürzt, so wird der zweite Abschnitt AS2 um den zweiten Gelenkpunkt GP2 derart verschwenkt, dass ein Anstellwinkel α bezüglich der horizontalen Ebene HE erhöht wird. Der zweite Abschnitt AS2 beziehungsweise das Kopfteil wird somit angestellt. Wird der Abstand zwischen dem Punkt GP1 und dem Punkt A mittels des ersten Linearaktuators vergrößert, so wird der zweite Abschnitt AS2 abgesenkt.
-
Analog verhält es sich mit dem dritten Abschnitt AS3, welcher ein Fußteil des Bettes darstellt. Der dritte Abschnitt AS3 ist um einen vierten Gelenkpunkt GP4 gegenüber dem ersten Abschnitt AS1 schwenkbar gelagert. Der dritte Abschnitt AS3 ist über eine zweite Strebe S2 an dem zweiten Linearaktuator LA2 schwenkbar gelagert. Die zweite Strebe S2 ist beispielsweise schwenkbar im Punkt B an dem zweiten Linearaktuator LA2 gelagert. Die zweite Strebe S2 kann allerdings auch an einer anderen Position an dem zweiten Linearaktuator LA2 schwenkbar gelagert sein.
-
Wird nun mittels des zweiten Linearaktuators LA2 der Abstand zwischen dem Punkt B und dem ersten Gelenkpunkt GP1 verringert oder vergrößert, das heißt eine Streckung des zweiten Linearaktuators verändert, wird der dritte Abschnitt AS3 gegenüber der horizontalen Ebene HE verschwenkt. Ein Verschwenken des dritten Abschnitts AS3 bewirkt gleichzeitig ein Verschwenken des vierten Abschnitts AS4, welcher schwenkbar an dem dritten Abschnitt AS3 gelagert ist. Somit kann mittels des zweiten Linearaktuators LA2 das Fußteil eines Bettes verstellt werden. Dabei sind der dritte Abschnitt AS3 und der vierte Abschnitt AS4 in gegensätzlichen Winkel-Drehrichtungen (im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn) aus der horizontalen Ebene HE geschwenkt.
-
Der erste Linearaktuator LA1 und/oder die erste Strebe S1 sind im Ausführungsbeispiel mechanisch mit einem Federelement FE gekoppelt, welches an dem ortsfesten Rahmenteil OR festgelegt ist. Auf das Federelement FE kann alternativ auch verzichtet werden. Das Federelement FE dient als Federspeicher, insbesondere beim Absenken des zweiten Abschnitts AS2 des beweglichen Rahmenteils BR, und ist als Spiralfeder ausgestaltet. Andere Federausgestaltungen sind denkbar und dem Fachmann bekannt. Da der erste Linearaktuator LA1 mit dem ersten Abschnitt AS1 mechanisch verbunden ist, verschiebt sich bei Betätigung des ersten Linearaktuators LA1 der erste Abschnitt AS1. Wird der Abstand zwischen dem ersten Gelenkpunkt GP1 und dem Punkt A vergrößert, so bewegt sich der erste Abschnitt AS1 in der horizontale Ebene HE nach links.
-
Damit die Bewegung nach links limitiert ist, ist an dem ortsfesten Rahmenteil OR ein Anschlag vorgesehen. Der Anschlag ist im Ausführungsbeispiel gemäß 1 im Bereich des vierten Gelenkpunkts GP4 an dem ortsfesten Rahmenteil OR vorgesehen. Wird nun die Streckung des ersten Linearaktuators LA1 vergrößert, um den zweiten Abschnitt AS2 abzusenken, so verschiebt sich der erste Abschnitt AS1 bis zu dem Anschlag nach links (in der Bildebene gemäß 1). Dabei ist, wie in 1 gezeigt, der zweite Abschnitt AS2 immer noch aus der horizontalen Ebene HE verschwenkt. Wird nun der Abstand zwischen dem ersten Gelenkpunkt GP1 und dem Punkt A weiter vergrößert, so wird das Federelement FE eingedrückt und somit vorgespannt. Dabei wird das Federelement FE soweit vorgespannt, dass der zweite Abschnitt AS2 mit der horizontalen Ebene HE zusammenfällt. Dabei wird Energie in dem Federelement gespeichert. Bevorzugt ist die Anordnung AO so dimensioniert, dass der Federspeicher beziehungsweise das Federelement FE ab einem Winkel α kleiner als 20°, also in einem unteren Winkelbereich, wesentlich vorgespannt wird.
-
Die in dem Federelement FE gespeicherte Energie wird nun beim Anstellen des zweiten Abschnitts AS2 genutzt beziehungsweise rückgewonnen. Da in dem unteren Winkelbereich die höchsten Kräfte auf den ersten Linearaktuator LA1 einwirken, kann der erste Linearaktuator LA1 nun mit Hilfe des Federelements FE entlastet werden. Wird der Abstand zwischen dem ersten Gelenkpunkt GP1 und dem Punkt A verringert, so übt das Federelement FE eine Federkraft in Richtung des ersten Linearaktuators LA1 aus und unterstützt diesen beim Aufbringen der Kräfte zum Anstellen beziehungsweise Verschwenken des zweiten Abschnitts AS2.
-
Mit Hilfe des Federelements FE kann die aufzubringende Kraft beziehungsweise Leistung des ersten Linearaktuators LA1 reduziert werden. Somit kann auch die Leistungsversorgung des ersten Linearaktuators beziehungsweise auch die Motorsteuerung kleiner und günstiger ausfallen. Der erste Linearaktuator LA1 selbst kann ebenfalls kostengünstiger gestaltet sein, beispielsweise weniger stark dimensioniert. Ein weiterer Vorteil des Federelements FE ergibt sich dadurch, dass die Selbsthemmung des beweglichen Rahmenteils BR unterstützt wird. Unter Belastung, das heißt beispielsweise aufgrund einer Gewichtskraft einer Person auf dem Bett, darf sich das bewegende Rahmenteil BR im Wesentlichen nicht selbständig bewegen. Richtet sich die Person beispielsweise auf oder bewegt sich auf dem beweglichen Rahmenteil BR, so können Kräfte entstehen, die ohne Vorsehung eines Federelements FE direkt über die erste Strebe S1 auf den ersten Linearaktuator LA1 übertragen werden würden. Diese Kräfte können nun teilweise von dem Federelement FE aufgenommen werden, wodurch das bewegliche Rahmenteil im Wesentlichen nicht bewegt wird. Dies reduziert zusätzlich den Verschleiß des ersten Linearaktuators LA1.
-
Ein weiterer Vorteil des Federelements FE zeigt sich in der Tatsache, dass der Abstand zwischen dem zweiten Gelenkpunkt GP2 und dem dritten Gelenkpunkt GP3 gering gehalten werden kann. Je geringer der Abstand zwischen dem zweiten Gelenkpunkt GP2 und dem dritten Gelenkpunkt GP3 ist, desto höher sind die Kräfte beziehungsweise Kraftmomente, welche auf dem ersten Linearaktuator LA1 übertragen werden und von diesem kompensiert oder aufgebracht werden müssen. Ein geringerer Abstand zwischen dem zweiten Gelenkpunkt GP2 und dem dritten Gelenkpunkt GP3 bedeutet allerdings auch, dass ein hoher Anstellwinkel α erreicht werden kann bei gleichzeitig niedrigen Verfahrwegen des ersten Linearaktuators LA1. Somit kann eine hohe kinematische Übersetzung erreicht werden. Die hohen Kräfte und/oder Kraftmomente können wie beschrieben durch das Federelement FE kompensiert werden (zumindest teilweise), wodurch sich ein geringer Abstand zwischen dem zweiten Gelenkpunkt GP2 und dem dritten Gelenkpunkt GP3 beziehungsweise eine hohe kinematische Übersetzung realisieren lässt. Bevorzugt soll der Abstand zwischen dem zweiten Gelenkpunkt GP2 und dem dritten Gelenkpunkt GP3 kleiner als 300 mm sein, wobei der Abstand alternativ auch größer oder deutlich kleiner sein kann.
-
Zusätzlich oder alternativ kann auch ein zweites Federelement zur Unterstützung des zweiten Linearaktuators LA2 vorgesehen sein, welches analog zu dem Federelement FE, welches der Unterstützung des ersten Linearaktuators LA1 dient, an dem ortsfesten Rahmenteil OR angeordnet ist. Ein solches Federelement würde die vom zweiten Linearaktuator LA2 aufzubringenden Kräfte zum Verschwenken des dritten Abschnitts AS3 reduzieren.
-
Das Federelement FE und/oder ein zweites Federelement können Teil des ortsfesten Rahmenteils OR oder Teil der Antriebseinheit sein. Dies bedeutet, dass das Federelement FE an dem ortfesten Rahmenteil OR fest vormontiert sein kann und bei der Montage der Antriebseinheit mit dieser, insbesondere mit dem ersten Linearaktuator, mechanisch gekoppelt wird.
-
Umgekehrt ist es auch denkbar, dass das Federelement FE an der Antriebseinheit, also dem ersten Linearaktuator LA1, fest vormontiert ist. Dadurch ist es möglich, die Antriebseinheit separat herzustellen und einem Kunden oder Monteur bereitzustellen. Die Antriebseinheit ist somit modular verwendbar, so dass diese in verschiedenen Anordnungen verwendet werden kann. Dabei müssen die Anordnungen nicht zwingend gemäß der anhand der Figuren gezeigten Anordnungen AO ausgestaltet sein.
-
Die Anordnung AO gemäß 1 zeigt die beiden Linearaktuatoren LA1 und LA2, welche in einer gemeinsamen horizontalen Ebene parallel zu der horizontalen Ebene HE angeordnet sind. Durch diese horizontale Anordnung kann der Bauraum optimal, also platzsparend und kompakt, ausgenutzt werden. Würde einer der beiden Linearaktuatoren LA1 und LA2 beispielsweise senkrecht zu der horizontalen Ebene HE angeordnet sein, so würde ein erheblich größerer Bauraum benötigt werden. Die Anordnung AO kann somit insgesamt kleiner dimensioniert sein. Zusätzlich können die beiden Linearaktuatoren LA1 und LA2 beispielsweise relativ bodennah angeordnet sein, sodass sie vor dem Zugriff von Unbefugten geschützt sind.
-
Dadurch, dass sich die beiden Linearaktuatoren LA1 und LA2 in dem ersten Gelenkpunkt GP1 mit dem ersten Abschnitt AS1 fest verbunden sind, können Motoren der Linearaktuatoren und/oder Elektronik, wie beispielsweise Steuerelektronik, in einem gemeinsamen (Gesamt-)Gehäuse untergebracht sein. Somit sind die Elektronik und die Motoren in das Gehäuse integriert. Das Gehäuse ist in dem ersten Gelenkpunkt GP1 an dem ersten Abschnitt AS1 des beweglichen Rahmenteils BR festgelegt. Dies spart ebenfalls Bauraum und trägt zu der kompakten Bauweise der Anordnung AO bei. Zudem kann das gemeinsame Gehäuse in einem Montageschritt vollständig an den ersten Abschnitt AS1 montiert werden, was Montagezeiten und Kosten einspart. Das Gehäuse benötigt insgesamt weniger Material im Vergleich zu mehreren Gehäusen, wie beispielsweise separaten Gehäusen für die Elektronik und/oder für die Motoren der beiden Linearaktuatoren. Dies spart Material- und Herstellungskosten ein. Zusätzlich können so beispielsweise Kabelführungen einfacher verlegt sein und beispielsweise vor Zugbelastungen aufgrund von Relativbewegungen des beweglichen Rahmenteils BR bezüglich des ortsfesten Rahmenteils OR geschützt werden.
-
In 2 ist die Anordnung AO in einer Liegendposition des Bettes dargestellt. Dabei sind sowohl der zweite als auch der dritte und der vierte Abschnitt AS2, AS3 und AS4 derart verschwenkt, dass sie in der horizontalen Ebene HE liegen. Dabei ist das Federelement FE vorgespannt. Der erste Abschnitt AS1 ist mit dem ortsfesten Rahmenteil OR über den vorstehend beschriebenen Anschlag im Eingriff. Der Abstand zwischen dem Punkt B und dem ersten Gelenkpunkt GP1 ist im Vergleich zu 1 verringert. Der Abstand zwischen dem ersten Gelenkpunkt GP1 und dem Punkt A ist im Vergleich zu 1 vergrößert. Dabei gilt es zu beachten, dass die Maßstäbe in den 1 und 2 nicht maßstabsgetreu sind und lediglich exemplarisch verstanden werden sollen.
-
In den 3 bis 5 sind drei kinematische Positionen der Anordnung AO in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Die Anordnung AO gemäß den 3 bis 5 zeigt dabei ein Bett beziehungsweise Bettgestell, welches entsprechend des anhand der 1 und 2 beschriebenen kinematischen Modells der Anordnung AO konstruktiv ausgestaltet ist. Dabei gilt zu beachten, dass es sich hier lediglich um eine konstruktive Ausgestaltungsmöglichkeit des beschriebenen kinematischen Modells handelt. Das bewegliche Rahmenteil BR und das ortsfeste Rahmenteil OR können auch andersartig konstruktiv ausgestaltet sein. Die Anordnungen AO gemäß den 3 bis 5 weisen das Federelement FE auf, welches nicht dargestellt ist. Das Federelement FE ist im Bereich einer Kulisse K1 an dem ortsfesten Rahmenteil OR angeordnet und/oder festgelegt.
-
3 zeigt die Anordnung AO in einer Liegendposition eines Bettes. 4 zeigt die Anordnung AO mit leicht angestelltem zweiten Abschnitt AS2 und leicht angestellten Abschnitten AS3 und AS4. In 5 ist die Anordnung AO in einer weit angestellten Position gezeigt. In den 3 bis 5 ist gezeigt, dass die beiden Linearaktuatoren LA1 und LA2 in einer gemeinsamen horizontalen Ebene angeordnet sind, wobei ihre Wirkrichtungen parallel verlaufen. Die beiden Linearaktuatoren LA1 und LA2 sind im ersten Gelenkpunkt GP1 im Wesentlichen starr mit dem ersten Abschnitt AS1 verbunden. Da die beiden Linearaktuatoren LA1 und LA2 zusätzlich kulissengeführt in Kulissen K1 und K2 sind, müssen die beiden Linearaktuatoren LA1 und LA2 nicht zwingend starr und fest im ersten Gelenkpunkt GP1 mit dem ersten Abschnitt AS1 des beweglichen Rahmenteils BR verbunden sein.
-
6 zeigt ein schematisches Diagramm, in welchem eine aufzubringende Kraft des ersten Linearaktuators LA1 in Abhängigkeit des Anstellwinkels α des zweiten Abschnitts AS2 aufgetragen ist. Das Diagramm zeigt eine erste Kennlinie KL1 und eine zweite Kennlinie KL2, wobei der Kennlinie KL1 ein Abstand zwischen dem zweiten Gelenkpunkt GP2 und dem dritten Gelenkpunkt GP3 entspricht, welcher kleiner ist im Vergleich zu einem der Kennlinie KL2 entsprechenden Abstand. Das Diagramm zeigt, dass die Kraft des ersten Linearaktuators LA1 in einem unteren Winkelbereich, ab zirka 20° und kleiner, deutlich ansteigt. Besonders bei einem kleinen Abstand zwischen dem zweiten Gelenkpunkt GP2 und dem dritten Gelenkpunkt GP3 können die Kräfte in einem sehr niedrigen Winkelbereich, kleiner als 3°, Kräfte im Bereich von 6000 N aufweisen. Durch das Vorsehen des Federelements FE können diese Kräfte zumindest teilweise reduziert werden. Somit kann der erste Linearaktuator LA1 maßgeblich entlastet werden. Dies reduziert unter anderem den Verschleiß des ersten Linearaktuators LA1.
-
In den 7 und 8 ist schematisch ein Querschnitt eines Teils einer Matratze M dargestellt. Die Matratze M ist beispielsweise vorgesehen, mittels einer Anordnung AO gemäß den vorstehenden Figuren verschwenkt zu werden. Dabei ist es unerheblich, ob es sich um eine fest mit der Anordnung AO verbundene Matratze M in Form einer gepolsterten Auflagefläche oder um eine abnehmbare Matratze M handelt. Beim Heben und Senken des zweiten Abschnitts AS2 (Kopfteil) und/oder des dritten Abschnitts AS3 (Fußteil) treten in der Matratze M Biegungen auf.
-
7 zeigt dabei die auftretenden Spannungen innerhalb der Matratze M, wenn die Matratze M derart an der Anordnung AO angebracht oder angeordnet ist, dass die Unterseite US der Matratze M in der horizontalen Ebene HE verläuft. Die Matratze M weist eine Mittelebene ME auf, welche parallel versetzt zu der Unterseite US durch die Matratze M verläuft. Die Mittelebene ME ist in 7 nicht deckungsgleich mit der horizontalen Ebene HE. Wird nun beispielsweise der zweite Abschnitt AS2 um einen Anstellwinkel α um den zweiten Gelenkpunkt GP2 in eine verschwenkte Position verkippt, so wird die Matratze M im oberen Bereich gestaucht. Dies bedeutet, dass die Matratze M in der oberen Randphase deutlich verkürzt wird. Dabei treten im Wesentlichen nur Druckspannungen σD auf. Dadurch wird die Matratze M vor allem im oberen Bereich der oberen Randphase erheblich belastet, was die Lebensdauer der Matratze M verkürzt.
-
Mittels der anhand der 1 bis 5 gezeigten Anordnung AO ist es nun möglich, an dem beweglichen Rahmenteil BR ein Haltegestell anzubringen, welches derart ausgestaltet ist, dass die Matratze M an dem Haltegestell anordenbar oder festlegbar ist. Dabei ist das Haltegestell derart ausgestaltet, dass die Mittelebene der Matratze M mit der horizontalen Ebene HE der Anordnung AO zusammenfällt. Dies ist auch in 2 schematisch gezeigt. Wird nun beispielsweise der zweite Abschnitt AS2 verschwenkt, so treten sowohl Druckspannungen σD als auch Zugspannungen σZ auf. Dies liegt daran, dass sich der zweite Gelenkpunkt GP2 auf Höhe der Mittelebene ME der Matratze M befindet. Die Matratze M wird somit um den zweiten Gelenkpunkt GP2 gebogen. Im oberen Bereich der Matratze M treten somit Druckspannungen σD auf, welche im Vergleich zu den Druckspannungen σD der 7 halbiert sind. Im unteren Bereich der Matratze treten Zugspannungen σZ auf, welche ebenfalls im Vergleich zu den Druckspannungen gemäß 7 halbiert sind. Die Matratze M wird somit in einer neutralen Faser oder neutralen Biegelinie gebogen. Dadurch wird die Matratze M weniger stark verformt als im Vergleich zu 7. Dies erhöht die Lebensdauer der Matratze und erhöht zudem den Komfort beim Verstellen des Bettes. Bei Verformung der Liegeoberfläche der Matratze M kommt es zwangsweise zu einer Relativbewegung zwischen einem Körper und der Oberfläche der Matratze, welche auf diese Weise minimiert wird.
-
Bezugszeichenliste
-
- A, B
- Punkt
- AO
- Anordnung
- AS1 bis AS4
- Abschnitt
- BR
- bewegliches Rahmenteil
- F
- Kraft
- FE
- Federelement
- GP1 bis GP4
- Gelenkpunkte
- HE
- horizontale Ebene
- K1, K2
- Kulissen
- KL1, KL2
- Kennlinien
- LA1
- erster Linearaktuator
- LA2
- zweiter Linearaktuator
- M
- Matratze
- OR
- ortsfestes Rahmenteil
- S1
- erste Strebe
- S2
- zweite Strebe
- US
- Unterseite
- α
- Anstellwinkel
- σD
- Druckspannung
- σZ
- Zugspannung
