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Die
Erfindung betrifft Einzelunterstützungs- und
Endkappen-Elemente für
Bettunterrahmen und Matratzenkerne mit elastischen, bogenförmigen Brücken, deren
Enden mit je zwei benachbarten Unterstützungs-Elementen verbunden
sind, und deren Minima durch fixierte Gleitschuhe gleitend unterstützt sind.
Auf diese Weise können
sich je nach Belastung die mittigen Brückenteile von einem Unterstützungs-Element
zum anderen verschieben und so eine starke, interaktive Koppelung
der Elemente und eine positive Hubanpassung bewirken.
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Die
Brücken
sind unter den Unterstützungs-Tellern
in einem Abstand voneinander oder über Kreuz mit an den Enden
angeformten Drehachsen in Laschen an den Tellern drehbar gelagert,
oder Verjüngungen
an den Enden der Brücken
gewährleisten
deren elastische Verformbarkeit und damit die maximale Absenkung.
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Bei
der Überkreuz-Anordnung
wirkt die Interaktion besonders progressiv und koppelt mehrere, mindestens
fünf, benachbarte
Elemente stark miteinander.
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Die
Unterstützungs-
und Endkappen-Elemente weisen aufgrund der Konstruktion die folgenden
vorteilhaften Eigenschaften auf:
- 1. Interaktive
Zwangskoppelung mehrerer Unterstützungs-Elemente
im Bettunterrahmen und beim Einsatzt dieser gekopplten Elemente
in Matratzenkernen.
- 2. Erreichen eines Gesamthubes h von mindestens gleich oder
gößer als
die Bauhöhe
H des Unterstützungs-Elementes,
die sich aus negativem hneg als auch positivem
hpos Anpassungshub zusammensetzt.
- 3. Keine Versteifung beim Absenken durch Segmentierung der Brücken und
drehbare und/oder elastisch bewegliche Anbringung der Brücken an den
Unterstützungs-Tellern
oder – Endkappen.
- 4. Insbesondere bei gekreuzten, bogenförmigen Brücken ergibt sich eine stark
progressive Fortpflanzung der Koppelung.
- 5. Fertigung der Brücken
aus dauerelastischem Kunststoff-Band oder aus schmalen Flachbändern in
einem Spritzguß-Verfahren
oder aus Federmetall – Drähten ist
preiswert möglich.
- 6. Der Einsatz in Matratzenkernen, insbesondere in Kombination
mit Spiralfedern, ergibt die erste Matratze mit interaktiver, positiver
Hubanpassung.
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Stand der
Technik
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Der
Stand der Technik ist in
EP 0
793 432 und dem US Patent 5 924 149 beschrieben, in denen verschiedene
Endkappen-Elemente als auch Einzelunterstützungs-Elemente aufgeführt sind.
Die dort beschriebenen Endkappen werden in dem deutschen Gebrauchsmuster
299 02 965.4 auf Einzelunterstützungs-Elemente
und Anwendungen in Matratzenkernen diversifiziert. In dem Gebrauchsmuster
DE 20 2004 015 672 werden
Unterstützungs-Elemente
mit steifen, gekreuzten und gleitenden Brücken beschrieben.
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Der
Vorteil der hier beschriebenen Erfindung gegenüber der durchgehenden Wellenbandfederung,
die in dem US Patent No. 6,647,574 B2 und der PCT Publication WO
01/50924 A1 beschrieben ist, besteht in den Punkten:
- – Die
bogenförmigen,
elastischen Brücken
sind segmentiert und drehbar und/oder elastisch beweglich an beiden
Enden an den Unterstützungs-Tellern
oder Endkappen angeordnet. So kommt es zu keiner Versteifung beim
Absenken mehrerer Unterstützungs-Elemente
durch Aufsummieren der Verschiebung mehrerer, gleichzeitig abgesenkter
Brücken.
- – Die
starke Interaktion wirkt über
die nächsten Nachbarn
hinaus, auf mindestens fünf
Elemente, besonders aktiv und progressiv bei den gekreuzten Brücken.
- – Die
Herstellung der Einzel- Brücken
ist materialsparend und damit preiswert möglich aus ggf. teuren, dauerelastischen
Kunstoffen in einem Spritzgußverfahren
oder aus Stahldrähten.
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Figuren
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Die
Abbildungen 1 bis 6 illustrieren die
wichtigsten Teile, Funktionen und Anwendungen der Unterstützungs-Elemente
in Bettunterrahmen und Matratzenkernen. Sie zeigen den jeweiligen
prinzipiellen Aufbau, die Absenkung in unbelasteter I, in stark
belasteter Stellung II und durch die Kopplung erhöhter Stellung
III. Sie geben verschiedene Anwendungsmöglichkeiten wieder. Die gezeigten
Beispiele stellen jeweils nur eine von mehreren Ausführungs-
und Verwendungsarten für
Bettunterrahmen und Matratzenkerne dar. Vielfältige Kombinationen, insbesondere
der Austausch von Unterstützungs-Elementen
und Endkappen, sowie das Auf- und
Einclipsen von separaten Unterstützungs-Platten
oder Endkappen und verschiedene Breiten und Shore-Härten oder
Variation der Drahtstärke
der elastischen Brücken
sind für
eine einfache Härtezonen-Einstellung
in Bettunterrahmen oder Matratzenkernen möglich.
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1:
Längsschnitt
durch drei Unterstützungs-Elemente
mit bogenförmigen
Brüken 1 aus elastischen
Kunststoff -Bändern,
jeweils im Minimum gleitend unterstützt durch Gleitschuhe 5 in
drei Stellungen: I ohne Belastung (gestrichelt), II unter starker Belastung
und III erhöht
durch Kopplung mit Stellung II.
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1b:
Querschnitt durch dito
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1c:
Querschnitt durch ein Unterstützungs-Element
mit bogenförmigen
Brücken 21 aus elastischen
Flachdraht- Paaren aus Federstahl oder aus Kunsstoff.
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2a:
Längsschnitt
durch drei Unterstützungs-Elemente
mit über
Kreuz angeordneten bogenförmigen
Brücken 11 zur
progressiven Kopplung benachbarter Elemente in den drei Stellungen
von 1a.
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2b:
Draufsicht auf ein Unterstützungs-Element
mit gekreuzten bogenförmigen
Brücken 11 aus
elastischen Kunststoff-Bändern
mit den Ausnehmungen 12 im Kreuzungsbereich 19.
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2c:
Draufsicht auf ein Unterstützungs-Element
mit gekreuzten bogenförmigen
Brücken 31 aus
elastischen Flachband- Paaren aus Kunststoff.
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3a:
Längsschnitt
durch ein Doppel-Endkappen 22-Element mit bogenförmigen Brücken 1'
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3b:
Querschnitt durch dito
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3c:
Ausschnitts-Querschnitt durch Doppel-Endkappen 22-Element
mit elastischen, bogenförmigen
Brücken 41 und
einer Verjüngung 35 an
den Enden.
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4a:
Draufsicht auf ein Unterstützungs-Element
mit je zwei gekreuzten, bogenförmigen
Flachband Brücken-Paaren 31' aus elastischen Kunststoff,
die in alternierender Reihe angeordnet sind.
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4b:
Draufsicht auf ein Unterstützungs-Element
mit einem bogenförmigen
Flachband Brücken-Paaren 31" und einem inneren,
kreuzenden, doppelt so breiten Brücken-band 36, jeweils
aus Kunststoff.
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5a und b:
Draufsicht auf und Längsschnitt
durch Unterstützungs-Elemente
für einen
einstöckigen
Matratzenkern mit gekreuzten, bogenförmigen Brücken 51 aus Federstahl-Draht,
die von Gleitschuhen 45, befestigt auf einem Drahtnetz 40, 43,
gleitend unterstützt
sind.
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6a und b:
Längsschnitt
durch und Draufsicht auf einen zweistöckigen Matratzenkern, bestehend
aus Schachbrett-artig angeordneten Bonnell-Spiralfedern (56)
verbunden mit gekreuzten, bogenförmigen
Draht-Brücken-Paaren 51' gleitend unterstützt von
jeweils zwei Spiraldrähten 59.
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Figurenbeschreibung
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In 1a ist
der Längsschnitt
gezeigt durch drei Unterstützungs-Elemente
mit elastischen, bogenförmigen
Brücken 1.
Die Brücken- 1 Bänder haben
an beiden Enden eine angeformte runde Drehachse 3, um die
Einclips-Laschen 4, welche an je zwei benachbarten Unterstützungs-
Tellern 2 angeformt sind, durch die Bänder greifend einrasten.
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Die
Brücken- 1 Bänder aus
Kunststoff, 1a und b, oder
aus Draht, 1c, sind etwa mittig auf Gleitschuhen 5, 15 gleitend
unterstützt.
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Abgerundete
Einclips-Vorrichtungen 6, 16 an den Gleitschuhen 5 erlauben
eine einfache, sicherere Montage von oben und gewährleisten
ein ungehindertes Durchgleiten der bogenförmigen Brücken 1.
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Die
Gleitschuhe sind fest auf starren oder auf Federholz-Querleisten 10 befestigt,
die quer im Bettunterrahmen verlaufen.
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In 1b und c ist
der Querschnitt durch Unterstützungs-Elemente
gezeigt mit bogenförmigen
Brücken 1, 21 aus
einem dauerelasischen Kunststoff-Band wie Hytrel®, Arnitel®,
ESPS, Makrolon®,
oder ähnlichem,
bzw. aus parallelen Flachband- oder Draht- Paaren aus denselben
Kunststoffen bzw. aus Federstahl oder -bronze, die mit runden Querstegen 13 in Einclips-
Laschen 14 drehbar an den Unterstützungstellern befestigt sind.
Die Einclips-Laschen 4 (14)
greifen durch die Brücken- 1 Bänder um
die runden Drehachsen 3 (bzw. um die runden Querstege 13)
und gewährleisten
so eine einfache und sichere, drehbare Halterung.
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Die
elastischen, bogenförmigen
Brücken 1, 21 erlauben
zwei Arten der Hubanpassung:
- 1. Bei starker
Absenkung von der unbelasteten Stellung I in die stark belastete
Stellung II zweier benachbarteer Unterstützungs-Elemente verformt sich
der elastische Bogen in eine liegende Doppel-S-Form durch Drehung
der Achsen 3 (Querstege 13) an den Enden in den
Laschen 4 (14), siehe linke Seite in 1a.
- 2. Bei geringer Druckbelastung eines zu einem Unterstützungs-Element
in Stellung II benachbarten Elementes wird dieses durch Durchgleiten
der bogenförmigen
Brücke 1(21)
durch den (die) Gleitschuhe) 5 (15, mit Zwischensockel 26)
von Stellung I in die positive Hubstellung III angehoben, siehe
rechte Seite von 1a.
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Der
Gesamthub h = hneg + hpos setzt
sich so aus einem negativen und positiven Hubanteil zusammen, wobei
h ≥ H, der
Gesamthub h gößer oder gleich
der Aufbauhöhe
H ist.
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Dies
gilt analog für
die gekreuzten, bogenförmige
Brücken-11, 31 -Version,
die in 2 gezeichnet ist. Die einzelnen Elemente in 2 sind
des weiteren wie in 1 bezeichnet.
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Der
Vorteil der in 2 über Kreuz angeordneten Brücken 11, 31 besteht
in folgendem:
- 1. Die Neigung der hochgestellten
geringer belasteten Unterstützungs-Elemente
erfolgt immer zum abgesenkten, stärker belasteten Element hin,
siehe Stellung III in 2a.
- 2. Durch diese richtige Stufen-Ausbildung kommt es auch zu einer
sich fortpflanzenden, progressiven Koppelung der Unterstützungs-
und Endkappen-Elemente, da die gekreuzte, linke Brücke 11 wieder
zum nächsten
rechten Unterstützungs-Element
hin verschoben wird.
Zu 1 und 2 siehe rechtes Unterstützungs-Element in 2a.
Auf diese Weise kommt es zu einer starken Koppelung von minestens
fünf Unterstützungs-Elementen.
- 3. Durch die Doppel-S-förmige
Verformung der gekreuzten Brücken 11 ist
wieder ein starkes Absenken auch direkt benachbarten Elemente möglich, siehe
die zwei linken Unterstützungs-Elemente in 2a.
- 4. Es kommt also zu keiner Versteifung bei der Absenkung mehrerer,
auch benachbarter Elemente bei starker, aufliegender Druckbelastung.
Dies gilt auch für
die in 1 und 3 gezeigten Unterstützungs-
bzw. Endkappen-Elemente.
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In 2b ist
die Draufsicht auf ein Unterstützungs-Element
mit den beiden gekreuzten Bücken 11,
die im Bereich der möglichen Überlappung 19 Ausnehmungen 12 besitzen.
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Nur
bei der Ausnehmung 12 im Kreuzungsbereich 19 der
Brücken 11 ist
vorteilhafterweise die Wandstärke
der Brücken 11 etwa
proportional der dritten Potenz der verringerten Breite verstärkt, um etwa
das gleiche Flächen-
(biege) Moment zu erreichen.
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Die
Brücken
sind wieder über
die an den Enden angeformten Drehachsen 3 in je zwei durchgreifende
Einclips-Laschen 4 drehbar gelagert, die an den Unterstützungs-Tellern
integriert sind.
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In 2c ist
die Draufsicht auf ein Unterstützungs-Element
mit gekreuzten Bücken 31 aus
parallelen Flachband- Paaren aus Kunststoff oder aus rundem Federstahl
mit je zwei runden Querstegen 13, um welche Einclips-Laschen 14 angeformt
an den Unterstützungs-Tellern 2 einrasten.
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Die
Drahtpaar- Brücken 31 sind
um was mehr als die Band- bzw. Draht-Breite versetzt angeordnet.
Die Minima der Brücken 31 laufen
wieder gleitend in je zwei separaten Einclips-Gleitschuhen 15, die auf Querleisten 10 befestigt
sind
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3a und b zeigen
den Längs-
bzw. den Querschnitt durch ein Endkappen-22 Element mit
Taschen 27 für
zwei Querleisten 32 mit bogenförmigen Brücken 1'- Bändern, deren endseitige Drehachsen 3' überstehen
und die beidseitigen Überstände in Einclips-Laschen 24 an
der Endkappe drehbar gelagert sind. Die Minima der Brücken 1' laufen gleitend
auf Gleitschuhen 25, welche in den rahmenfesten Haltebolzen 17 integriert
sind, die am Seitenholm 20 befestigt sind. Die bewegliche
Arretierung der Brücken 1' in den Gleitschuhen 25 erfolgt
wieder über abgerundete
Einclips-Vorrichtungen 6, welche das Durchgleiten der Brücken 1' nicht behindern.
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Auch
hier können
die Brücken 1' aus dauerelastischen
Kunststoff- Bändern
durch elastische Federmetall- Drähte
mit den entsprechenden Doppel-Gleitschuhen ersetzt werden.
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Für den Anpassungshub
gilt das in der Beschreibung von 1 Angeführte.
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3c zeigt
den Ausschnitts- Querschnitt durch ein Endkappen- 22 Element
mit Brücken 41, die
am Ende Abkröpfungen
haben, die in Taschen 34 an der Endkappe einrasten.
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Die
elastische Verformung zur Absenkung in Stellung II, siehe 1a und 2a,
wird vorteilhafterweise durch eine Verjüngung 35 der Brücken- 41 Dicke
im Endbereich vor der Abkröpfung
gewährleistet.
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Diese
ermöglicht,
wie die Drehung um die Achsen (3) 3', die maximale Absenkung in die
Stellungen II auch benachbarter Unterstützungs-Elemente, siehe 1a und 2a.
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4a zeigt
die Draufsicht auf ein Unterstützungs-Element
mit je zwei gleich breiten gekreuzten, bogenförmigen Flachband Brücken-Paaren 31' aus elastischen
Kunststoff, die in alternierender Reihe anggeordnet sind und in
Einzel- 24' bzw.
Doppel-Einclips- Laschen 44, angeformt an den Unterstützungs-Tellern 2,
mit endseitig angeformten, beidseitig überstehenden Drehachsen 33 eingerastet
sind.
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In 4b ist
die Draufsicht gezeigt auf ein Unterstützungs-Element mit bogenförmigen Brücken bestehend
aus einem äußeren Flachband-Paar 31" und einem inneren,
kreuzenden Brücken-Band 36, etwa
doppelt so breit wie die beiden äußeren Bänder 31" zusammen, alle
jeweils aus Kunststoff. An die Bänder 31" bzw. 41 sind
wieder endseitig, beidseitig überstehenden
Drehachsen 33' bzw.
eine innere Drehachse 33",
die in Einclips- Laschen 24' bzw. 44', angeformt
an den Unterstützungs-Tellem 2 einrasten.
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Diese
beiden Anordnungen, 4a und b, der Brücken- Bänder 31', 31", und 36 benötigen keine
Ausnehmungen bzw. eine Wandverstärkung
der Bänder
und gewährleisten
ein gleichmäßiges, geführtes Absenken
der Unterstützungs-Teller 2.
Diese Bänder
sind in einem Spritzgußverfahren aus
dauerelastischem Kunststoff preiswert herstellbar.
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In 5a und b ist
die Draufsicht auf und ein Längsschnitt
gezeigt durch einen einstückigen
Matratzenkern mit einem Unterstützungs-Teller- 42 System
mit gekreuzten, bogenförmigen
Brücken-Paaren 51 aus
Federstahl- Drähten,
die versetzt angeordnet sind Die durchgehenden 53 und die unterbrochenen 53' endseitigen
Querstege der Drahtpaare 51 sind in Einclips-Laschen 54 eingerastet,
die versetzt an den Unterstützungs-Tellern 42 angeformt
sind.
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Die
Minima der Brücken-Paare 51 laufen gleitend
mit einer guten Seitenführung
in je zwei Einclips-Gleitschuhen 45, die auf die Kreuzungspunkte eines
Stahldraht-Netzes geclipst sind, das aus Längsdrähten 43 und aufgepunkteten
Querdraht-Paaren 40 besteht.
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Abgerundete
Einclips-Vorrichtungen 46 sichern die Draht-Brücken-Paare 51 gegen
Herausrutschen und gewährleisten
das ungehinderte Durchgleiten der Brücken-Drähte 51.
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Das
Draht-Netz 40, 43 liegt auf einer Schaum-Platte 47,
z.B. aus Kaltschaum mit einem hohen Raumgewicht oder einem stabilen
Polsterträger.
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Auf
den Unterstützungs-Tellern 42 liegt
eine flexible, anpassungsfähige
Kaltschaum- oder Latex-Platte 48 mit geringerem Raumgewicht,
gefolgt von einer Vliesschicht 49 und umgeben von einem entsprechend
elastischen Matratzen-Überzug
(50).
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Die
Oberseite dieses Matratzenkerns ist sehr anpassungsfähig, mit
einem interaktivem, negativen als auch positiven Hub, an jeden aufliegenden
Körper mit
allen oben in der Beschreibung von 2 angeführten und
geschilderten Vorteilen. Auf dieser Oberseite kann vorteilhafterweise
auch eine separate Abschlußdecke
aufgeclipst werden.
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Die
in 5 gezeigte Konstruktion kann auch zweistöckig gefertigt
werden, durch gespiegelte Anordnung eines zweiten Unterstützungs-Teller- 42 -System
mit gekreuzten, bogenförmigen
Brücken-Paaren 51 auf
der Unterseite des Stahldraht-Netzes, das dann als neutrale Faserebene
fungiert. In dieser Version ist der Matratzenkern dann auch beidseitig
gleich anpassungsfähig
verwendbar.
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Die
Unterstützungs-Teller- 42 können aus sehr
preiswerten Massen- Kunststoffen wie Polypropylen (PP), Polyethylen
(PE) oder ähnlichem
hergestellt werden, die Einclips-Gleitschuhe
aus einem gleitfähigem,
ggf. selbstschmierenden Kunststoff wie Delrin® oder
auch aus Nylon® oder
aus einem Kohlefaser-verstärktem
Kunststoff.
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In 6a und b ist
der Längsschnitt durch
und die Draufsicht auf gezeigt auf einen einen zweistöckigen Matratzenkern
bestehend aus Bonnell- 56 (oder LFK-) Spiralfedern in alternierenden Reihen
Schachbrett-artig angeordnet und verbunden mit sich kreuzenden,
bogenförmigen
Brücken- 51' Paaren, ebenfalls
aus Federstahldraht.
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Die
Querstege 61 der Brücken 51 sind
wellenförmig
ausgebildet, stehen über
die äußeren Bonnell-Federringe 55 hinaus
und sind mit diesen in der mittigen Quersteg- Einbuchtung 53 mit
Cramspangen 60 drehbar-beweglich verbunden. Auf diese Weise
bekommen die Brücken 51' eine zusätzliche
Stabilität
gegen Verbiegung und es werden der große Abstand zwischen den beabstandeten
Bonnell-Federringen 55 etwa zur Hälfte überbrückt und ein Einklemmen der
aufliegenden Schaumstoff-Platte, siehe Fig. sb vermieden. Das Hochstellen
der überstehenden
Querstege 61 ist selbst bei großen negativem und positivem
Hub gering, da sich der Abknickwinkel zwischen den Brücken 51' und den Stegen 61 kaum ändert.
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Die
Brücken- 51 Drähte sind
vorteilhafterweise an einer Quersteg- 61 Welle mit einer
Cramhülse 58 miteinander
zu einem geschlossenen Gebilde verbunden. Die inneren Bonnell-Federringe 55' sind durch
Spiraldrähte 59 an
jeweils gegenüberliegenden
Seiten verbunden und bilden damit eine neutrale Faserebene des zweistöckigen Matratzenkerns
aus.
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Diese
Brücken-Paare 51 sind
um eine Spiraldraht-Windung versetzt angeordnet und berühren die
innern Windungen der taillierten Bonnell-Federn 56 auch
beim Absenken nicht.
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Die
Mitten der Brücken 51 liegen
in nebeneinander liegenden Windungen von je zwei querlaufenden,
benachbarten Spiraldrähten 59 auf
und werden so gleitend unterstützt.
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Ggf.
ist der Mittelbereich der Brücken 51 zusätzlich mit
einer Gleitschicht aus Gleitbronze, Teflon oder einem ähnlichen,
selbstschmierenden Material beschichtet, um das ungestörte Gleiten
zu gewährleisten,
oder die Brücken 51' bestehen aus
(Gleit-) Bronze oder einer Duraluminum-Legierung.
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Versuche
ergaben schon bei unbeschichteten Brücken- 51 Drähten ein
geräuschloses
Gleiten. Am Matratzenkern-Rand kann mindestens eine geschlossene
Reihe Bonnell-Federn 56, oben und unten verbunden mit Spiraldrähten 59,
als Abschluß angeordnet
sein, Diese beiden Konstruktionen sind die ersten interaktiv gekoppelte
Matratzenkerne mit positiver Hubanpassung.
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Die
in 6 ist nur aus Federstahl-Drähten hergestellt und daher
sehr preiswert produzierbar und hat die o.a. Vorteile, dazu eine
zusätzliche
Rückstellung
aufgrund der Bonnell-Spiralfedern 56, aber auch eine etwas
reduzierte positive Hubanpassung, je nach verwendeter Drahtstärke und
Federkraft der Bonnell-Spiralfedern 56 und der bogenförmigen Brücken 51'.
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Die
in 5 und 6 gezeigten Draht-Brücken-Paar- 51,
51' Versionen
können
vorteilhafterweise auch nur in den kritischen Schulter-und Hüft- Bereichen
des Matratzenkerns eingesetzt werden. Die restlichen Kopf- und Bein-
Bereiche werden dann mit normalen Matratzenkern-(Bonnell-) Federn oder auch mit einem
Schaumstoff-Kern ausgestattet.