DE102019105300A1

DE102019105300A1 - Strukturelement

Info

Publication number: DE102019105300A1
Application number: DE102019105300.5A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-03-01
Filing date: 2019-03-01
Publication date: 2020-09-03
Anticipated expiration: 2039-03-02
Also published as: DE102019105300B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Strukturelement mit einem bandförmigen Körper (12), der eine spiralförmige Anordnung aufweist, welche zumindest eine Windung (14) umfasst, bei dem die zumindest eine Windung (14) einen oberen und unteren Auflageschenkel (16, 17) oder Auflagepunkt aufweist, die jeweils durch zumindest einen gekrümmten Stützabschnitt (18) miteinander verbunden sind, der zumindest einen Federschenkel (19) umfasst, bei dem bei einer auf den Auflageschenkel (16, 17) oder den Auflagepunkt wirkenden Kraft im Bereich des Stützabschnitts (18) eine Knickstelle (23) gebildet ist, bei dem zumindest ein Stützelement (31) vorgesehen ist, welches sich entlang von mehreren Windungen (14) des bandförmigen Körpers (12) erstreckt und der Knickstelle (23) im Stützabschnitt (18) der Windungen (14) zugeordnet ist und bei dem zumindest ein Haltelement (33) vorgesehen ist, welches das zumindest eine Stützelement (31) zur Knickstelle (23) des Stützabschnitts (18) positioniert, wobei das Halteelement (33) mehrere Halteabschnitte (35) aufweist und zumindest ein Halteabschnitt (35) sich zwischen zwei Windungen (14) erstreckt, der jeweils einen sich zwischen den Windungen erstreckenden Abschnitt des Stützelementes (31) umgreift, so dass das Stützelement (31) zur Knickstelle (23) positioniert gehalten ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Strukturelement mit einem bandförmigen Körper, der aus Kunststoff besteht.
Aus der DE 20 2010 004 210 U1 ist ein Strukturelement mit einem bandförmigen Körper aus Kunststoff bekannt, der eine spiralförmige Anordnung mit wenigstens einer Windung umfasst. Die zumindest eine Windung weist einen oberen und einen unteren Anlageschenkel oder Anlagepunkt auf, die jeweils durch zumindest einen gekrümmten Stützabschnitt miteinander verbunden sind, der zumindest einen Federschenkel umfasst. Bei einer auf den Auflageschenkel oder Auflagepunkt wirkenden Kraft ist im Bereich des Stützabschnittes eine Knickstelle gebildet. In einem durch die spiralförmige Anordnung gebildeten Innenraum erstreckt sich entlang von mehreren Windungen des bandförmigen Körpers zumindest ein Stützelement, welches durch ein Halteelement zur Knickstelle des Stützabschnitts gehalten ist. Bei dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass sich das Halteelement zwischen zwei zur Innenseite der Knickstellen angeordneten Stützelementen erstreckt und somit das Strukturelement aussteift. Gleichzeitig sind die Stützelemente im Außenumfang derart an die Knickstelle angepasst, dass diese einer Verformbarkeit der Knickstelle entgegenwirken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Strukturelement mit einem bandförmigen Körper in einer spiralförmigen Anordnung zu schaffen, welches bei einer auftretenden Belastung ein Kippen oder seitliches Wegklappen einzelner Windungen verhindert und flexibel bei einer Biegebeanspruchung ist, die außerhalb einer Längsachse des Strukturelementes liegt.
Diese Aufgabe wird durch ein Strukturelement gelöst, bei welchem das Halteelement mehrere Halteabschnitte aufweist und zumindest ein Halteabschnitt sich zwischen zwei Windungen erstreckt, der jeweils einen sich zwischen den Windungen erstreckenden Abschnitt des Stützelementes umgreift, so dass das Stützelement zur Knickstelle positioniert gehalten ist. Diese Anordnung ermöglicht, dass das sich entlang von mehreren Windungen erstreckende Stützelement im Bereich der Knickstelle definiert zur Knickstelle gehalten wird. Jede Windung weist bevorzugt zwei einander gegenüberliegende Knickstellen auf. Die Stützelemente sind an zwei einander gegenüberliegenden Knickstellen getrennt voneinander positioniert. Durch die Halteabschnitte des Halteelementes erfolgt eine Zuordnung und Positionierung der Stützelemente zu den Knickstellen. Dadurch wird ermöglicht, dass in Längsrichtung des Strukturelementes gesehen sowohl eine Verdrehung bzw. Verwindung als auch eine Biegebeanspruchung oder Auslenkung möglich ist. Dadurch kann das Strukturelement in der Ausrichtung flexibel sein und eine Knickbildung verhindert werden. Zudem weisen die zwischen den Windungen an die Stützelemente angreifenden bzw. das Stützelement umgreifenden Halteabschnitte des Halteelementes den Vorteil auf, dass bei einer auf die Auflageschenkel oder Auflagepunkte wirkenden Belastung die Windungen in einer stehenden Position verbleiben und lediglich flach gedrückt werden. Ein seitliches Wegklappen oder Flachlegen von Windungen bei einer einwirkenden Belastung wird durch das Umgreifen der Stützelemente durch den zumindest einen Halteabschnitt des Halteelementes zwischen den Windungen verhindert. Durch das Stützelement und das daran angreifende Halteelement können die Windungen im Abstand zueinander ausgerichtet gehalten werden.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass zwischen den Halteabschnitten der Halteelemente Stegabschnitte vorgesehen sind. Die Stegabschnitte der Halteelemente können zwischen zwei benachbarten Windungen an dem Stützelement angreifen. Der zumindest eine Stegabschnitt ist bevorzugt in entgegengesetzter Richtung zum Halteabschnitt gewölbt und kann an einer Windung anliegen. Dadurch kann eine verbesserte Ausrichtung und Positionierung der Stützelemente entlang einer Längsachse des Strukturelementes ausgerichtete Knickstellen der Windungen ermöglicht werden.
Die Halteabschnitte und Stegabschnitte des Halteelementes sind bevorzugt wechselseitig zum Stützelement ausgerichtet. In Abhängigkeit der Ausrichtung des Halteelementes zu einer Innenseite oder zu einer Außenseite der Knickstellen der Windungen können die Halteabschnitte an dem Stützelement und die Stegabschnitte an der Knickstelle oder umgekehrt angreifen. Dadurch können die einzelnen Knickstellen der Windungen quasi gelenkig miteinander verbunden werden, wobei die zwei an einer Windung vorgesehenen Knickstellen nicht miteinander verbunden sind, so dass der Innenraum in den Windungen frei von Bauelementen ausgebildet sein kann.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Strukturelementes sieht vor, dass das zumindest eine Stützelement außerhalb der Windung an einer Außenseite des Federschenkels an der Knickstelle oder innerhalb der Windung an einer Innenseite der Knickstelle durch das zumindest eine Halteelement fixiert gehalten ist. In Abhängigkeit vom Bauvolumen und/oder der erforderlichen Gestaltung der Windungen des Strukturelementes für eine Bauhöhe und/oder Kraftaufnahme kann das zumindest eine Stützelement innerhalb oder außerhalb der Windungen der jeweiligen Knickstelle zugeordnet und zu dieser fixiert gehalten werden.
Gemäß einer ersten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Stützabschnitt zwischen dem oberen und unteren Auflageschenkel oder Auflagepunkt einen kreisförmig oder V-förmig verlaufenden Federschenkel aufweist und an der Innenseite der Knickstelle das zumindest eine Stützelement anliegt. Die äußere Krümmung oder ein Außendurchmesser des Stützelementes ist bevorzugt kleiner, insbesondere um einen Faktor von weniger als 0,7 kleiner, als eine Krümmung oder ein Innenradius des Stützabschnitts im Bereich der Knickstelle ausgebildet. Dadurch kann ein großer Freiraum des Stützabschnittes in und um den Bereich der Knickstelle ermöglicht werden.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Stützabschnitt zwischen dem oberen und unteren Auflageschenkel oder Auflagepunkt einen kreisförmig oder V-förmig verlaufenden Federschenkel aufweist, der in der Knickstelle einen zum Innenraum der Windung ausgerichteten Rücksprung aufweist. Der Rücksprung ist bevorzugt als Vertiefung ausgebildet. Der Rücksprung weist bevorzugt einen V-förmigen oder halbkreisförmigen Verlauf auf. Vorzugsweise ist dieser Rücksprung in der Größe an das zumindest eine Stützelement angepasst, so dass das Stützelement durch zumindest zwei Anlagepunkte am Rücksprung zentriert zum Rücksprung und somit zur Knickstelle durch das Halteelement positionierbar ist. Dadurch kann in einfacher Weise eine Ausrichtung der Lage des Stützelementes zu den Windungen erfolgen.
Bevorzugt ist bei einer Windung mit zumindest einem Rücksprung an der Knickstelle vorgesehen, dass die Übergänge gerundet sind. Dies weist insbesondere bei faserverstärkten bandförmigen Körpern den Vorteil auf, dass ein Faserbruch verhindert ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Windung des Strukturelementes ist vorgesehen, dass der Stützabschnitt mit dem V-förmig ausgebildeten Federschenkel in der Knickstelle den Rücksprung aufweist, wodurch eine W-förmige Anordnung geschaffen ist. Durch die Ausgestaltung der Länge der Federschenkel und des V-förmigen Rücksprungs und/oder der jeweiligen Winkel zueinander kann eine Rückstellkraft bei einer Belastung des Strukturelementes einstellbar sein.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Strukturelementes sieht vor, dass das Halteelement als ein streifenförmiges Band ausgebildet ist, welches im mittleren Bereich quer zur Längserstreckung Schlitze oder Ausnehmungen zur Bildung von einteilig mit dem streifenförmigen Band ausgebildeten Halteabschnitten und Stegabschnitten aufweist. Dadurch kann eine einfache und kostengünstige Herstellung des Halteelementes ermöglicht werden.
Bevorzugt ist das Halteelement aus einem Vlies, einem Gewebe oder einem Gewirke oder einem textilen Material hergestellt. Dadurch kann das Strukturelement metallfrei aufgebaut werden. Auch kann das Halteelement aus einer Folie, aus einem Folienverbund, aus Blech, aus Pappe oder aus Karton hergestellt sein.
Das zumindest eine Halteelement kann alternativ als zumindest ein Schlaufenelement als Clips oder als Rastverbindungselemente ausgebildet sein, welche das Stützelement zur Knickstelle fixiert und an der Knickstelle angreift. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine einfache Montage durch aufeinanderfolgendes Anbringen der Schlaufenelemente, Clips oder Rastverbindungselemente, um das Stützelement zu den einzelnen Knickstellen der Windungen zu fixieren.
Das Stützelement kann als ein stabförmiger Vollprofilkörper, insbesondere ein Rundstab oder als ein Hohlprofilkörper, wie beispielsweise ein Schlauch oder ein Rohr oder als ein stabförmig geschäumter Körper oder als ein Seil bestehend aus Kunststoff, Draht, Hanf, Jutefaser, Flachsfaser oder Sisalfaser ausgebildet sein. Bevorzugt ist das Stützelement aus Kunststoff ausgebildet, so dass der gesamte Aufbau des Strukturelementes metallfrei ist. Die Steifigkeit bzw. Elastizität des Stützelementes kann an die Funktion des Strukturelements angepasst werden.
Das Strukturelement kann bereichsweise oder über deren ganzen Länge durch ein Verstärkungsband versteift ausgebildet sein. Gemäß einer ersten Ausführungsform kann zwischen den Windungen verlaufend und die jeweiligen Stützelemente außen umlaufend das Verstärkungsband verlaufen. Dabei kann in Abhängigkeit der aufgebrachten Spannung auf das Verstärkungsband während dem Umwickeln der jeweiligen Stützelemente eine erhöhte Steifigkeit des Strukturelements erzielt werden. Es kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass das Verstärkungsband zwischen zwei oder mehreren Windungen sich erstreckt. Darauffolgend ist eine Zone entlang des Strukturelementes gegeben, bei dem zwei oder mehrere Windungen frei von einem Verstärkungsband sind. Darauffolgend kann wieder ein Verstärkungsband erfolgen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die spiralförmige Anordnung des bandförmigen Körpers von einem Schlauch aus einem textilen oder gewebten oder gewirkten Material vollständig umgeben sein. Dies ermöglicht eine optisch ansprechende Erscheinung von einem geschlossenen Strukturelement. Auch kann der Schlauch aus einer Folie oder einem Elastomer ausgebildet sein. Dadurch kann das Strukturelement gegenüber äußeren Einflüssen geschützt werden. Beispielsweise in Matratzen kann ein Schutz gegen Inkontinenz gegeben sein. Auch kann eine bessere Desinfektion erfolgen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Strukturelements kann vorgesehen sein, dass entlang den Knickstellen auf einer Seite der Windungen des bandförmigen Körpers und entlang einem stirnseitigen Ende der spiralförmigen Anordnung des bandförmigen Körpers sowie entlang der Knickstellen auf der anderen Seite der Windungen durchgehend ein Stützelement vorgesehen ist. Dadurch kann eine weitere Aussteifung des Strukturelementes gegeben sein, in dem durch die Verbindung am stirnseitigen Ende zwischen den zwei einander gegenüberliegenden Stützelementen ein Flachdrücken der Windungen begrenzt werden kann. Gemäß einer Ausführungsform kann das Stützelement geschlossen umlaufend an den bandförmigen Körper ausgebildet sein, welches sich entlang den einander gegenüberliegenden Knickstellen der Windungen und den beiden stirnseitigen Enden erstreckt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Länge des Halteabschnitts an dem Halteelement, welcher sich zwischen zwei Windungen erstreckt, die Steigung von zwei benachbarten Windungen zueinander bestimmt. Dadurch können Bereiche bzw. Zonen längs des Strukturelementes geschaffen werden, bei welchend die einzelnen Windungen mit einer größeren Steigung zueinander angeordnet sind. In weiteren Bereichen können die Steigungen verringert werden. In Abhängigkeit der einzelnen Bereiche mit größeren oder kleineren Steigungen kann eine unterschiedliche Härte des Strukturelementes bei einer Belastung auf der Auflagefläche oder den Auflagepunkten der Windungen ermöglicht sein.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht von oben auf ein Strukturelement,
2 eine schematische Stirnansicht des Strukturelements gemäß 1,
3 eine perspektivische Ansicht des Strukturelements gemäß 1,
4 eine perspektivische Ansicht eines Halteelementes für das Strukturelement gemäß 1,
5 eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines bandförmigen Körpers des Strukturelements gemäß 1,
6 eine schematische Ansicht von oben auf eine alternative Ausführungsform zu 1,
7 eine schematische Stirnansicht der alternativen Ausführungsform gemäß 6,
8 eine schematische Stirnansicht einer alternativen Ausführungsform des Strukturelementes zu 1,
9 eine perspektivische Teilansicht der Ausführungsform gemäß 8,
10 eine schematische Stirnansicht einer alternativen Ausführungsform des Strukturelementes zu 8,
11 eine schematische Stirnansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform zu 8,
12 eine schematische Ansicht auf eine alternative Ausführungsform des Strukturelementes zu 1,
13 eine schematische Ansicht von oben auf eine alternative Ausführungsform des Strukturelementes zu 1,
14 eine schematische Stirnansicht der alternativen Ausführungsform des Strukturelementes gemäß 13, und
15 eine schematische Stirnansicht einer weiteren Anordnung der Strukturelemente in einem Verbundteil.

In 1 ist schematisch eine Ansicht auf ein Strukturelement 11 dargestellt. Dieses Strukturelement 11 besteht aus einem bandförmigen Körper 12. Dieser bandförmige Körper 12 umfasst mehrere Winden 14, wodurch das Strukturelement 11 eine spiralförmige Anordnung aufweist.
Der bandförmige Körper 12 besteht beispielsweise aus Kunststoff. Bevorzugt weist der bandförmige Körper 12 Verstärkungsfasern auf, die vorzugsweise in Bandlängsrichtung ausgerichtet sind. Zur Herstellung des bandförmigen Körpers 12 werden thermoplastische oder duroplastische Kunststoffe eingesetzt. Als Verstärkungsfaser können in Abhängigkeit des Einsatzes von thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoffen verschiedene Materialien eingesetzt werden. Beispielsweise können Glas-, Aramit-, Kohlenstofffasern als auch hochsteifige Polyethylenfasern, Polypropylenfasern, Polyesterfasern eingesetzt werden. Ebenso können auch Metallfasern, Keramikfasern, Zellulosefasern, Hanffasern, Jutefasern, Flachsfasern oder Sisalfasern eingesetzt werden. Auch kann der bandförmige Körper 12 aus einem Metall, Leichtmetall, aus einer Legierung, aus mehreren und/oder verschiedenen Kunststoffen oder aus Holz, Holzfurnier oder einem Verbundmaterial aus zwei oder mehreren der vorgenannten Materialien ausgebildet sein.
In 2 ist eine Stirnansicht einer ersten Ausführungsform des Strukturelementes 11 dargestellt. Die 3 zeigt zur Verdeutlichung dieser Ausführungsform gemäß 1 eine perspektivische Ansicht.
Die Windungen 14 des bandförmigen Körpers 12 sind beispielsweise sechseckförmig ausgebildet. Alternativ können auch eine ovale Anordnung der Windung 14 gemäß 10 oder weitere davon abweichende Anordnungen vorgesehen sein. Diese umfassen vorzugsweise parallel zueinander ausgerichtete Auflageschenkel 16, 17, welche durch einen Stützabschnitt 18 miteinander verbunden sind. Dieser Stützabschnitt 18 umfasst bevorzugt ein oder mehrere Federschenkel 19. Im Ausführungsbeispiel umfasst der Stützabschnitt 18 einen V-förmig ausgebildeten Federschenkel 19 mit geradlinig verlaufenden Schenkelabschnitten 20, 21, die im Bereich einer Krümmung 22 miteinander verbunden sind. Im Bereich der Krümmung 22 ist eine sogenannte Knickstelle 23 gebildet. Beim Aufbringen einer Belastung auf die Auflageschenkel 16 oder 17 werden diese Auflageschenkel 16, 17 aufeinander zugeführt und die Federschenkel 20, 21 im Bereich der Knickstelle 23 ebenfalls aufeinander zubewegt.
Im Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 3 ist vorgesehen, dass die Windung 14 im Bereich der Krümmung 22 zwischen den Schenkelabschnitten 20, 21 einen Rücksprung 25 aufweist. Dieser Rücksprung 25 kann wiederum kreisförmig oder V-förmig ausgebildet sein. Der Rücksprung 25 ist gegenläufig zu den Schenkelabschnitten 20, 21 ausgerichtet. Dieser Rücksprung 25 weist in einem Innenraum, der innerhalb der Windung 14 gebildet ist. Durch die Ausgestaltung der Schenkelabschnitte 20, 21 sowie des Rücksprungs 25 weist der Stützabschnitt 18 eine W-förmige Kontur auf. Die Übergänge sind bevorzugt durch Rundungen gebildet. Dies weist insbesondere bei der Verwendung von einem faserverstärkten bandförmigen Körper 12 den Vorteil auf, dass die Fasern ohne zu brechen der W-förmigen Kontur folgen.
Das Strukturelement 11 gemäß den 1 bis 3 umfasst des Weiteren Stützelemente 31. Diese Stützelemente 31 erstrecken sich entlang von mehreren Windungen 14 und sind der jeweiligen Knickstelle 23 benachbarten Windungen 14 zugeordnet. Das Stützelement 31 kann als ein stabförmiger Vollprofilkörper oder Hohlprofilkörper ausgebildet sein. Auch kann ein stabförmiger Schaumstoffkörper oder gummielastischer Körper vorgesehen sein. Durch die Flexibilität oder die Steifigkeit des Stützelementes 31 kann die Flexibilität oder Steifigkeit des Strukturelementes 11 bezüglich der Biegung um dessen Längsachse und/oder Verdrehung um dessen Längsachse ausgelegt werden. Bei flexiblen Stützelementen 31 kann eine Auslenkung des Strukturelementes 11 in verschiede Raumrichtungen erfolgen. Bei sehr steifen Stützelementen 31 bleibt die Ausrichtung der spiralförmigen Anordnung entlang der Längsachse aufrechterhalten. Die Windungen 14 können federn, so dass die oberen und unteren Auflageflächen 16, 17 bzw. Auflagepunkte aufeinander zu bewegt werden. Der Außendurchmesser oder Außenumfang des Stützelementes 31 ist an die Größe bzw. an die Öffnungsweite des Rücksprungs 25 angepasst. Das Stützelement 31 kann durch den Rücksprung 25 im Stützabschnitt 18 zentriert aufgenommen werden.
Zur Positionierung des Stützelementes 31 zu der jeweiligen Knickstelle 23 der Windungen 14 ist ein Halteelement 33 vorgesehen. Dieses Halteelement 33 ist als streifenförmiges Bandmaterial gemäß einer ersten Ausführungsform ausgebildet, wie dies in einer schematischen Ansicht in 4 dargestellt. Dieses Halteelement 33 kann beispielsweise aus einem Vlies, einem Filz, einem Gewebe, einem Gewirke, einem textilen Material, einem Blech, einer Folie, einem Folienverbund, einer Pappe, einem Karton oder dergleichen bestehen. Auch Verbundmaterialien mit Beschichtungen können vorgesehen sein. Dieses Halteelement 33 weist bevorzugt quer zur Längserstreckung verlaufende Schlitze 34 auf, durch welche einerseits Halteabschnitte 35 und benachbart dazu Stegabschnitte 36 gebildet sind. Die Länge der Halteabschnitte 35 in Achsrichtung des Strukturelementes 11 kann variieren, so dass damit unterschiedliche Steigungen der Windungen entlang der Länge des Strukturelementes erzeugt werden können. Die Stegabschnitte 36 entsprechen dagegen in der Regel der Bandbreite des bandförmigen Körpers 12, können aber auch davon abweichen. Diese können wechselseitig zur Ebene des Halteelementes 33 aufgestellt werden.
Das Halteelement 33 weist flächenförmige Abschnitte 38 auf, zwischen denen die Halteabschnitte 35 ausgebildet sind. Die äußere Kontur der flächenförmigen Abschnitte 38 kann wie dargestellt geradlinig verlaufen. Auch kann ein wellen- oder sinusförmiger, sägezahnförmiger oder zickzackförmiger Rand den flächenförmigen Abschnitt 38 begrenzen. Auch kann der flächenförmige Abschnitt 38 Schlaufen, Ösen oder Ausnehmungen aufweisen, die zur Befestigung mit weiteren Komponenten dienen.
Bei der Ausführungsform gemäß 1 wird das Halteelement 33 im Innenraum der Windungen 14 positioniert, so dass beispielsweise die Halteabschnitte 35 zwischen den Windungen 14, insbesondere benachbart zu der Knickstelle 23, nach außen hervorstehen können. Das Stützelement 31 wird anliegend zu einem ersten Rücksprung 25 positioniert. Darauffolgend kann das Stützelement 31 in den Schlitz 34 des Halteelementes 33 eingeführt werden, so dass der Halteabschnitt 35 das Stützelement 31 in einem Stützabschnitt zwischen zwei benachbarten Windungen 14 außen umgreift. Der Stegabschnitt 36 greift an eine Innenseite der Knickstelle 23 an. Darauffolgend wird das Stützelement 31 wiederum durch den nachfolgenden Schlitz 34 geschoben, so dass der weitere Halteabschnitt 35 zwischen den Windungen 14 positioniert wird und das Stützelement 31 im Bereich des Stützabschnitts zwischen den Windungen 14 außen umgreift.
Jede Windung 14 weist bevorzugt zwei einander gegenüberliegende Knickstellen 23 auf. Jeder Knickstelle 23 der einen Windung 14 ist bevorzugt das Stützelement 31 zugeordnet.
Durch diese Anordnung des Halteelementes 33 zur Positionierung und Fixierung des Stützelementes 31 zu den Knickstellen 23 der Windungen 14 des bandförmigen Körpers 12 kann erzielt werden, dass bei einer Belastung des Strukturelementes 11 im Bereich der Auflageschenkel 16, 17 ein Flachlegen oder Wegkippen der Windungen 14 verhindert ist. Auch wird durch diese Ausgestaltung des Strukturelementes 11 bei einem flexiblen oder nachgiebigen Stützelement 31 erzielt, dass das Strukturelement 11 in deren Längsrichtung flexibel ist, so dass Biegungen außerhalb der Längsachse des bandförmigen Körpers 12 in jegliche Raumrichtungen ermöglicht sind. Bei einem steifen Stützelement 31 können nur die Windungen 14 des bandförmigen Körpers 12 nachgiebig federn. Bei dieser Ausführungsform ist bevorzugt vorgesehen, dass die Positionierung des rechten und linken Stützelementes 31 zu den jeweiligen Knickstehen 23 der Windungen 14 durch das jeweilige Halteelement 33 erfolgt. Ein innerhalb der Windungen 14 gebildeter Innenraum bleibt völlig frei. Dadurch kann die Haltefunktion des Stützelementes 31 auf der einen Seite der Windungen 14 unabhängig von dem Stützelement 31 auf der gegenüberliegenden Seite erfolgen.
In 5 ist eine schematische Schnittansicht eines beispielhaften Querschnitts des bandförmigen Körpers 12 dargestellt. Der bandförmige Körper 12 umfasst einen flachen, rechteckförmigen oder ovalen Querschnitt aus einem Kunststoffmaterial, welches faserverstärkt sein kann. Dieser bandförmige Körper 12 kann auch auf der Unterseite und/oder Oberseite eine Kontur und/oder eine Profilierung aufweisen. Bevorzugt ist der bandförmige Körper 12 von einer Schicht 41 umgeben, welche den bandförmigen Körper 12 teilweise oder nahezu vollständig oder vollständig umhüllt. Beispielsweise kann die Schicht 41 aus einem biegeschlaffen Material, wie beispielsweise Textilien, Vliesen, Filzen, Geweben, Gitterstrukturen, Gewirke, bestehen, die aus Natur- und/oder Kunstfasern hergestellt sind. Diese Schicht 41 ist bevorzugt auf den bandförmigen Körper 12 aufgeklebt, aufkaschiert, auflaminiert oder aufgeschweißt. Bevorzugt ist ein Gewebe vorgesehen.
In 6 ist eine Ansicht auf eine alternative Ausführungsform des Strukturelementes 11 zu 1 dargestellt. Die 7 zeigt eine schematische Stirnansicht der alternativen Ausführungsform zu 6.
Diese Ausführungsform unterscheidet sich im Aufbau von dem Strukturelement zu 1 dadurch, dass anstelle von zwei Halteelementen 33 nur ein Halteelement 33 vorgesehen ist. Dieses Halteelement 33 beispielsweise ist als Schlauch aus einem Gewebematerial oder elastisch nachgiebigen Gewebematerial ausgebildet. Dieser Schlauch weist an zwei einander gegenüberliegenden Längsseiten Schlitze 34 zur Bildung von Halteabschnitten 35 und Stegabschnitten 36 auf, wie dies auch bei dem Halteelement 33 gemäß 4 der Fall ist. Alternativ kann das Halteelement 33 auch aus einem weiteren, zumindest in Querrichtung zur Längsachse der spiralförmigen Anordnung elastischen oder flexiblen Material ausgebildet sein. Beispielsweise kann als Material Gummi, Latex, Polyurethan oder dergleichen eingesetzt werden. Bei dieser Ausführungsform gemäß 6 und 7 ist die Positionierung und Fixierung der Stützelemente 31 zu den Knickstellen 23 analog zu der Ausführungsform gemäß den 1 bis 3. Unterschiedlich ist, dass sich zwischen den einander gegenüberliegenden Knickstellen 23 das als Schlauch ausgebildete Halteelement 33 erstreckt. Dadurch kann eine Vorspannung auf die jeweilige Windung 14 über die einander gegenüberliegenden Stützelemente 31 und dem schlauchartigen Halteelement 33 aufgebracht werden. Der Halteabschnitt 35 des Halteelementes 33 erstreckt sich zwischen zwei Windungen 14 insbesondere benachbart zur Knickstelle 23. Durch die Halteabschnitte 35 werden die Stützelemente 31 in Richtung auf die Rücksprünge 25 fixiert, wobei die Rücksprünge 25 mit einer Vorspannkraft des Schlauches in Richtung Innenraum der Windung 14 fixiert gehalten werden. Durch eine solche Anordnung kann zusätzlich eine Einstellung der Belastbarkeit des Strukturelementes 11 ermöglicht werden. Sofern eine hohe Kraft durch das Halteelement 33 auf die einander gegenüberliegenden Stützelemente 31 aufgebacht wird, kann eine steifere Ausgestaltung des Strukturelementes 31 erzielt werden.
In 8 ist eine alternative Ausführungsform des Strukturelementes 11 zu 1 dargestellt. Die 9 zeigt eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform in 8.
Diese Ausführungsform des Strukturelementes 11 unterscheidet sich dadurch, dass die Windungen 14 einen sechseckförmigen Querschnitt aufweisen, wobei die Knickstelle 23 nur durch eine Krümmung 22 zwischen zwei Schenkelabschnitten 20 und 21 gebildet ist. Des Weiteren unterscheidet sich diese Ausführungsform von der in 1 dahingehend, dass die Stützelemente 31 an eine Innenseite der Windungen 14 zu den jeweiligen Knickstellen 23 positioniert sind. Das Halteelement 33 zur Positionierung der im Innenraum der Windungen 14 angeordneten Stützelemente 31 entspricht der Ausführungsform gemäß 4. Das Halteelement 33 wird von außen an die Stützabschnitte 18 der Windung 14 angelegt. Das Stützelement 31 wird in den Schlitz 34 eingeführt, so dass der Halteabschnitt 35 das Stützelement 31 zwischen zwei benachbarten Windungen 14 umgreift. Dieser Halteabschnitt 35 ist zum Innenraum der Windungen 14 ausgerichtet und umgreift das Stützelement 31 innenliegend. Die Stegabschnitte 36 des Halteelementes 33 liegen außen an der Krümmung 22 und den dazu benachbarten Schenkelabschnitten 20, 21 an.
Bei dieser Ausführungsform gemäß 8 und 9 werden dieselben Vorteile wie bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen erzielt.
In 10 ist eine schematische Stirnansicht einer alternativen Ausführungsform zu 8 dargestellt. Diese Ausführungsform gemäß 10 unterscheidet sich von der in 8 lediglich durch die Geometrie des Stützabschnitts 18 der Windungen 14. Beispielsweise ist eine ovale Geometrie des Stützabschnitts 18 für die Windung 14 vorgesehen.
In 11 ist eine alternative Ausführungsform zu 8 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform sind die Stützelemente 31 im Innenraum der Windungen 14 positioniert. Die Stützelemente 31 sind innenliegend am Stützabschnitt 18 vorgesehen. Das Halteelement 33 ist von außen zu den Windungen 14 positioniert. Die Halteabschnitte 35 erstrecken sich zwischen den benachbarten Windungen 14 in den Innenraum der Windung 14. Im Innenraum der Windung 14 wird das Stützelement 31 von den Halteabschnitten 35 umgriffen und zur Innenseite der Knickstelle 23 positioniert. Abweichend zu 8 ist vorgesehen, dass die flächenförmigen Abschnitte 38 des Halteelementes 33 außerhalb der Windung 14 aneinanderliegend positioniert und miteinander verbunden sind. Beispielsweise können die flächenförmigen Abschnitte 38 durch Kleben, Heften, Tackern, Schweißen oder mittels einer Klemmleiste oder durch Vernähen miteinander verbunden sein. Die flächenförmigen Abschnitte 38 des Halteelements 33 stehen seitlich nach außen ab. Dadurch kann das Halteelement 33 in einer neutralen Achse beziehungsweise einer Achse entlang der Stützelemente 31 liegen, sodass bei Biegungen des Strukturelementes 11 ein Knicken oder die Bildung von Verwerfungen verhindert wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass das nach außen abstehende, an dem Strukturelement 11 vorgesehene Halteelement 33 eine Befestigung oder Verbindung mit einem weiteren Verbundbauteil und/oder Strukturelement 11 durch Tackern, Kleben, Nähen, Verschweißen oder dergleichen fixiert werden kann.
In 12 ist eine weitere alternative Weiterbildung des Strukturelementes 11 gemäß 1 dargestellt. Der Aufbau des Strukturelementes 11 entspricht dem in 1. Zusätzlich ist bei dieser Ausführungsform ein Verstärkungsband 45 vorgesehen, welches zwischen den Windungen 14 des bandförmigen Körpers 12 verläuft. In Abhängigkeit der Elastizität des Verstärkungsbandes 45 und/oder der Wickelkraft kann eine zusätzliche Aussteifung des Strukturelementes 11 erzielt werden. Dieses Verstärkungsband 45 umgreift die einander gegenüberliegenden Stützelemente 31 und ist bevorzugt parallellaufend zu den Windungen 14 in einem Freiraum zwischen den Windungen verlaufend aufgewickelt.
In 13 ist eine Ansicht auf eine alternative Ausführungsform des Strukturelementes 11 zu 1 dargestellt. 14 zeigt eine schematische Stirnansicht der alternativen Ausführungsform gemäß 13.
Bei dieser Ausführungsform des Strukturelementes 11 ist vorgesehen, dass die Stützelemente 31 außenliegend zu den Knickstellen 23 der Windungen 14 positioniert sind. Zur Ausrichtung und Anordnung der Stützelemente 31 zu der jeweiligen Knickstelle 23 sind Verbindungselemente 47 vorgesehen. Im Ausführungsbeispiel sind die Verbindungselemente als Schlaufen, insbesondere Gummischlaufen, ausgebildet, welche das Stützelement 31 einerseits außen umgreifen und andererseits entlang einer Innenseite der Knickstelle 23 geführt sind. Alternativ können Verbindungselemente 47 auch als Clips, Rast- und/oder Steckverbindungselemente oder dergleichen vorgesehen sein, welche von außen oder vom Innenraum der Windungen 14 zur Knickstelle 23 ausgerichtet werden, um das Stützelement 31 zur Knickstelle 23 zu fixieren. Ergänzend kann bei dieser Ausführungsform auch ein Versteifungsband 45 vorgesehen sein.
In 15 ist eine schematische Stirnansicht einer beispielhaften Anwendung für das Strukturelement 11 nach einem der vorbeschriebenen Ausführungsformen dargestellt. Diese Strukturelemente 11 können in ein Verbundbauteil 51 eingebunden sein, von welchem ein Unterteil 52 und ein Oberteil 53 schematisch dargestellt sind. Eine äußere Umhüllung, welche das Ober- und Unterteil 52, 53 umgibt, ist nicht dargestellt. Dieses Verbundbauteil 51 kann beispielsweise eine Matratze sein. Das Unterteil und/oder Oberteil 52, 53 können aus Schaumstoff, Latex, latexierte Kokosfasern, Rosshaar, einer Vliesschicht, einem Abstandsgewirke und/oder eine Kombination vorgesehen sein. Zusätzlich können zwischen oder in dem Oberteil 52 und/oder Unterteil 53 Kanäle 54 gebildet sein, in denen die Strukturelemente 11 einsetzbar sind. Diese Strukturelemente 11 erstrecken sich bevorzugt über die Breite eines solchen Verbundbauteils 51. Diese Strukturelemente 11 dienen zum einen für eine gute Durchlüftung, aber auch für einen Feuchtigkeitsabtransport. Gleichzeitig können die Strukturelemente 11 dafür vorgesehen sein, um Zonen mit einer unterschiedlichen Härte einzustellen. Zur Positionierung der Strukturelemente 11 in solchen Kanälen 54 können diese durch ein Halteelement 33 in Form eines Schlauches, wie dies zur Ausführungsform gemäß den 6 und 7 beschrieben ist, miteinander verbunden werden. Das als Schlauch ausgebildete Halteelement 33 greift an jeweils einem Stützelement 31 von zwei benachbarten Strukturelementen 11 an. Dadurch ist eine gegenseitige Ausrichtung und Lagesicherung der Strukturelemente 11 ermöglicht.
Auch kann das Halteelement 33 aus mehreren Abschnitten bestehen. Des Weiteren kann das Halteelement 33 als Band oder Streifen ausgebildet sein. Das oder die Halteelemente 33 können auch mit einem Oberteil, Unterteil 52, 53 oder beiden und/oder mit einem weiteren Bestandteil des Verbundbauteils 51 verbunden, insbesondere getackert, vernäht, verschweißt, verklebt, laminiert oder dergleichen, sein.
Auch können mehrere Strukturelemente 11 gemäß 11 nebeneinander in Kammern 54 des Verbundbauteils 51 vorgesehen sein. Die aufeinander zuweisenden flächenförmigen Abschnitte 38 der Halteelemente 33 können miteinander verbunden werden und/oder mit dem oder den flächenförmigen Abschnitten 38 zum Ober- oder Unterteil 52, 53 verbunden sein. Dadurch kann die Position und Lage der Strukturelemente 11 im Verbundbauteil 51 gesichert sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202010004210 U1 [0002]

Claims

Strukturelement mit einem bandförmigen Körper (12), der eine spiralförmige Anordnung aufweist, welche zumindest eine Windung (14) umfasst, - bei dem die zumindest eine Windung (14) einen oberen und unteren Auflageschenkel (16, 17) oder Auflagepunkt aufweist, die jeweils durch zumindest einen gekrümmten Stützabschnitt (18) miteinander verbunden sind, der zumindest einen Federschenkel (19) umfasst, - bei dem bei einer auf den Auflageschenkel (16, 17) oder den Auflagepunkt wirkenden Kraft im Bereich des Stützabschnitts (18) eine Knickstelle (23) gebildet ist, - bei dem zumindest ein Stützelement (31) vorgesehen ist, welches sich entlang von mehreren Windungen (14) des bandförmigen Körpers (12) erstreckt und der Knickstelle (23) im Stützabschnitt (18) der Windungen (14) zugeordnet ist und - bei dem zumindest ein Haltelement (33) vorgesehen ist, welches das zumindest eine Stützelement (31) zur Knickstelle (34) des Stützabschnitts (18) positioniert, dadurch gekennzeichnet, - dass das Halteelement (33) mehrere Halteabschnitte (35) aufweist, und - zumindest ein Halteabschnitt (35) sich zwischen zwei Windungen (14) erstreckt, der jeweils einen sich zwischen den Windungen erstreckenden Abschnitt des Stützelementes (31) umgreift, so dass das Stützelement (31) zur Knickstelle (23) positioniert gehalten ist.
Strukturelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Halteabschnitten (35) des Halteelementes (33) Stegabschnitte (36) vorgesehen sind
Strukturelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteabschnitte (35) und Stegabschnitte (36) des Halteelementes (33) wechselseitig das Stützelement (31) umgreifen.
Strukturelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Stützelement (31) außerhalb der Windungen (14) positioniert und an einer Außenseite des Federschenkels (19) in der Knickstelle (23) zum bandförmigen Körper (12) durch das zumindest eine Halteelement (31) gehalten ist oder dass das zumindest eine Stützelement (31) innerhalb der Windung (14) positioniert und an einer Innenseite des Federschenkels (19) in der Knickstelle (23) zum bandförmigen Körper (12) durch das zumindest eine Halteelement (31) fixiert gehalten ist.
Strukturelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützabschnitt (18) der Windung (14) einen kreisförmig oder V-förmig verlaufenden Federschenkel (19) aufweist und an der Innenseite der Knickstelle (23) das zumindest eine Stützelement (31) anliegt.
Strukturelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine äußere Krümmung oder ein Außendurchmesser des Stützelementes (31) kleiner als eine Krümmung oder ein Innenradius des Stützabschnitts (18) an der Knickstelle (23) ist.
Strukturelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützabschnitt (18) der Windung (14) einen kreis- oder V-förmig verlaufenden Federschenkel (19) aufweist, der in der Knickstelle (24) einen sich zum Innenraum der Windung (14) ausgerichteten Rücksprung (25) aufweist.
Strukturelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rücksprung (25) gerundete Übergänge aufweist.
Strukturelement nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützabschnitt (18) V-förmig ausgerichtete Schenkelabschnitte (20, 21) aufweist, die in der Knickstelle (23) durch den Rücksprung (25) verbunden sind, wodurch der Stützabschnitt (18) einen W-förmigen Verlauf aufweist.
Strukturelement nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rücksprung (25) eine zur Windung (14) nach außen gerichtete Aufspreizung aufweist, sodass das Stützelement (31) zentriert zur Knickstelle (23) positioniert ist.
Strukturelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (33) als ein streifenförmiges Band ausgebildet ist, welches im mittleren Bereich quer zur Längserstreckung Schlitze (34) oder Ausnehmungen zur Bildung von abwechselnd aneinandergereihten Halteabschnitten (35) und Stegabschnitten (36) umfasst.
Strukturelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (33) aus einem Vlies, Filz, einem Gewebe, einem Gewirke, einem textilen Material, einer Folie, einem Folienverbund, einem Blech, einer Pappe oder einem Karton hergestellt ist.
Strukturelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Halteelement (31) als ein Verbindungselement (47) in Form eines Schlaufenelementes, eines Clips oder eines Rastverbindungselementes ausgebildet ist, welches an dem Stützabschnitt (18) angreift und das Stützelement (31) zur Knickstelle (23) fixiert.
Strukturelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (31) als ein stabförmiger Vollprofilkörper, ein stabförmiger Hohlprofilkörper, ein stabförmiger geschäumter Körper oder als ein Seil aus Draht oder Kunststoff, Hanf, Jutefaser, Flachsfaser oder Sisalfaser ausgebildet ist.
Strukturelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Windungen (14) verlaufend und die jeweiligen zur Knickstelle (23) positionierten Stützelemente (31) außenumlaufend ein Verstärkungsband (45) vorgesehen ist.
Strukturelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die spiralförmige Anordnung des bandförmigen Körpers (12) von einem Schlauch aus einem Elastomer, aus einer Folie, aus einem textilen Material, gewebten Material oder gewirkten Material vollständig umgeben ist.
Strukturelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stützelement (31) vorgesehen ist, welches sich entlang den Knickstellen (23) der Windungen und zumindest entlang einem stirnseitigen Ende der spiralförmigen Anordnung des bandförmigen Körpers (12) durchgehend erstreckt.
Strukturelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Länge des Halteabschnitts (35) des oder der Halteelemente (33), welcher sich zwischen zwei Windungen (14) erstreckt, die Steigung von zwei benachbarten Windungen (14) zueinander bestimmt ist.