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Die
Erfindung betrifft eine Federanordung für Bettunterrahmen
und Matratzen bestehend aus einem elastisch verformbaren, Sinus-förmigen
Wellenband als interaktivem Federelement, welches zwischen flächigen
Auflagern und Unterstützungs-Elementen so angeordnet ist,
daß seine Minima auf den Auflagern und seine Maxima an
der Unterseite der Unterstützungs-Elemente frei gleitend,
verschieblich sind. Diese Verschiebungen erfolgen mit möglichst geringer
Reibung und können sich über mehrere Wellenlängen
fortpflanzen.
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Das
Sinus-Wellenband übernimmt die Rolle einer inkompressiblen
Flüssigkeit (Erhaltung der Länge des Bandes) in
einem elastisch verformbaren und sich ausdehnenden Schlauch, als
kommunizierende Röhre, vergleiche Europa Patent
EP 0 728 308 B1 .
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Es
stellt somit ein mechanisches Analogon zu der hydro-dynamischen
Anordnung dar. Der senkrechte Anpassungshup der Unterstützungs-Elemente,
z. B. der Endkappen für Doppel-Querleisten, übt Druck
aus auf das darunterliegende Maximum des Wellenbandes, was zu einer
horizontalen Verschiebung von Bandelementen in die benachbarten
Wellenlängen-Bereiche und dort zu einer vertikalen Aufsteilung
der Maxima (Minima) und damit zu einem positiven Hub der unterstützten
Endkappen führt.
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Der
entscheidende Vorteil der hier beschriebenen Anordnungen gegenüber
bisherigen besteht in Folgenden:
- 1. Das elastische
Wellenband gleitet weitgehend reibungsfrei, was erreicht wird durch
– das
Fehlen von Gleitschuhen in denen die Minima des Wellenbandes gelagert
sind, und
– durch das freie Aufliegen der Unterstützungs-Elemente,
z. B. der Endkappen, auf den Maxima des Sinus-Wellenbandes, sowie
– durch
die passende Wahl der Kunststoff- bzw. Metall-Paarungen für
das Wellenband, die Auflager und die Unterstützungs-Elemente.
- 2. Dadurch wird die durchgehende, sich fortpfanzende Interaktion über
die gesamte Länge des Bettes bzw. der Matratze ermöglicht.
- 3. Eine zusätzliche Verlängerungs-Möglichkeit
an den Enden der Wellenbänder gewährleistet die elastisch
federnde, an die Kontur angepasste Lagerung auch eines schweren,
aufliegenden Körpers, ohne die Gefahr der Versteifung bei
hoher Druckbeaufschlagung
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Stand der Technik
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In
dem US Patent
US 6,647,574
B2 und der
WO
01/50924 A1 Anmeldung wird eine „Coupled Waveband
Suspension for Bedding and Seating Units" beschrieben, das aus mehreren
Wellenbändern besteht. Diese Wellenbänder werden
in den Minima unterstützt von Gleitschuhen und die ggf.
flach ausgeführten Maxima sind verbunden mit Unterstützungs-Tellern
oder Endkappen.
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In
der Europäischen Patent-Anmeldung
EP 06724342.8-2313 werden segmentierte,
bogenförmige Brücken beschrieben, die geführt
und gehalten in Gleitschuhen und beweglich verbunden mit Unterstützungs-Elementen
sind. Diese Bogen-Brücken ermöglichen eine Interaktion
zwischen den einzelnen Unterstützungs-Elementen.
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In
dieser Erfindung werden frei verschiebliche Wellenbänder
beschrieben, die eine fast reibungsfreie, durchgehende Interaktion
zwischen allen Unterstützungs-Elementen bzw. Endkappen
in Bettunterrahmen bzw. Matratzen ermöglichen.
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Figuren
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1a,
b und c: Quer- und Längsschnitte durch eine Federanordung
mit einem elastischen, Sinus-förmigen Wellenband 1 als
interaktivem Element, gleitend zwischen einer Auflager-Bahn 2 und Doppel-Endkappen 6,
die durch verbundene Zapfen 4 in Rahmen- 10 festen
Gleitschienen 3 senkrecht geführt sind.
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1d:
Draufsicht auf eine Federanordnung mit einem Rundzapfen 4' gleitend
in einer Gleit-schiene 3'' zur senkrechten Führung
der über einen Steghals 5' verbundenen Endkappe 6.
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In 1a,
b und c sind vier Stellungen gezeigt: I: unbelastet, I: starkbelastet,
III: maximal positiv angehoben, IV: in angehobener Schrägstellung.
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2a und
b: Quer- und Langschnitt durch eine Federanordung mit einem elastischen,
Sinus-förmigen Wellenband 1 wie in 1,
jedoch mit zwei Endkappen- 6 festen Zapfen 24,
die von beiden Seiten in eine Rahmen- 10 feste Gleitschiene 3' eingreifen.
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2c Längsschnitt
durch dito mit einem Gleit-Roll Rad 34, das in einer Gleitschiene 3 läuft.
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2d Längsschnitt
durch Verlängerung des Wellenbandes 1 mit endseitigem
Gleitschuh 31.
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3a,
b und c: Quer- und Längsschnitte durch und Draufsicht auf
eine Federanordnung mit einem elastischen, Sinus-förmigen
Wellenband 1 gleitend in einem geschlitzten (22)
Kasten-Profil 20 und unter flächigen Unterstützungselementen 15,
welche über Gleit-Dreh Hälse 14 durch
den Schlitz 22 mit je einer Doppel-Endkappe 6 fest
verbunden sind.
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4a bis
c: Längs- und Querschnitte durch eine Federanordung mit
einem elastischen, frei verschieblichen Wellenband 1 zwischen
einer Auflager-Bahn 2 und Endkappen 6, die über
endseitig angeordnete, elastisch verformbare Brücken 27, 27' paarweise,
drehbar um je zwei Haltebolzen 28 geführt werden.
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5a und
b: Quer- uns Längsschnitte durch eine Federanordnung mit
einem Wellenband 1 und einer Endkappe 6 mit zweigeteilten
Brücken, zwei Führungs- 37, 37' und
zwei in diesen gleitenden Träger-Brücken 27, 27'.
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6a:
Längsschnitt durch einen Matratzenkern mit einer einstöckigen,
freien Wellenband- 41, 41' Federanordnung, jeweils
in einer Vlies-Tasche 45 zwischen Deck-Platten 46, 46' in
alternierenden Reihen mit 180 Grad Phasenverschiebung.
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6b:
Draufsicht auf dito mit Schaumstoff-Streifen 47 als Abstandshalter.
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6c:
Querschnitt durch eine zweistöckige, verbundene (49),
freie Wellenband- 41, 41'' Federanordnung als
Matratzenkern.
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Figurenbeschreibung
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Die
Abbildungen 1 bis 6 illustrieren die
wichtigsten Anordnungen der interaktiven Wellenband-Federung für
Endkappen-Elemente in Bettunterrahmen und für Matratzenkerne.
Sie zeigen den jeweiligen prinzipiellen Aufbau, die Absenkung in
unbelasteter I und in stark belasteter Stellung II sowie die durch
die Interaktion generierte positive Hubanhebung, Stellung III bzw.
die angehobene Schrägstellung IV. Sie geben verschiedene
Anwendungsmöglichkeiten wieder.
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Die
gezeigten Beispiele stellen jeweils nur eine von mehreren Ausführungs-
und Verwendungsarten für Bettunterrahmen und Matratzenkerne
dar.
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1a,
b und c zeigen die Längs- und Querschnitte durch eine Federanordung
für Endkappen 6 in Bettunterrahmen, welche besteht
aus:
Einem Sinus-förmigen elastischen Wellenband 1 als gemeinsamen
interaktivem Federelement, das mit seinen Minima 8 gleitend
auf einer Rahmen- 10 festen Auflager-Gleitbahn 2,
ggf. mit einer Hinterstechung 16' zur Reduzierung der Reibung,
aufliegt und mit den Maxima 9 unter je einer Endkappe 6 für
Doppel-Querleisten 7, wobei die flache Auflage-Fläche ebenfalls
eine Hinterstechung 16 aufweisen kann. Die seitliche Führung
des Wellenbandes 1 auf der Gleitbahn 2 ist durch
eine Nase 12 gegeben.
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Jede
Endkappe 6 ist über einen abgekröpften,
oben spitz zulaufenden Steg 5 mit einem runden Querzapfen 4 verbunden,
der in einer Rahmen- 10 festen Gleitschiene 3 senkrecht
geführt ist.
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Der
abgerundete Querzapfen 4 und die Spitzbogenform des Verbindungs-Steges 5 erlauben in
der Öffnung der Gleitschiene 3 mindestens eine Schrägstellung
von +/– 30 Grad der Endkappen 6, siehe 1c,
Stellung IV.
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Die
Gleitschiene 3, vorteilhafterweise aus gleitfähigem
Kunststoff hat oben Querriegel 13 zur Sicherung gegen Herausreißen
nach oben und ist z. B. mit Haltebolzen 18 im Seitenholm 10 befestigt.
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Die
Auflager-Gleitbahn 2 mit einem Sicherungssteg 12 für
das Wellenband 1 kann aus eloxierten Aluminium oder einen
Glasfaser- verstärktem Kunststoff bestehen, ggf. mit einer
Gleitbeschichtung aus z. B. Teflon oder mit einer Gleitfolie beklebt
sein.
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Die
weitgehende Parallel-Stellung der Endkappe 6 zum Seitenholm 10 wird
durch die eingesteckten Querleisten 7 gewährleistet.
Bei Federholzleisten ist die Verlängerung beim Geradebiegen durch
entsprechendes Spiel in der Endkappen- 6 Tiefe sicherzustellen.
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Das
Wellenband 1 kann vorteilhafterweise aus hoch-dauerelastischem
Kunststoffen wie Hytrel® oder POM
(Poly Oxy Metylen), das Selbstschmier-Eigenschaften aufweist, oder
auch aus Carbon-Kunststoffen, wie Makrolon® bestehen.
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In 1a bis
c sind vier Stellungen der Endkappen 6 auf den Maxima 9 des
interaktiven Wellenbandes 1 gezeigt:
- I:
Unbelasteter Zustand oder nur mit einer Matratze belastete Gleichgewichts-Stellung.
- II: In maximal belastetem Zustand verformt sich das Wellenband 1 in
die flachliegende Stellung und es werden die angrenzenden Minima 8 in
die nächsten Wellenband- 1 Segmente verschoben und
gleichzeitig die benachbarten Maxima 9 in die Stellung
III bzw. die Schrägstellung IV angehoben, siehe 2b und
c.
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Die
Bedingungen für eine aktive Interaktion über die
gesamte Länge mittels des elastischen Wellenbandes 1 ist
eine weitgehende Konstanz der Gesamtlänge des Bandes 1.
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Durch
geeignete Wahl der Dimensionen des Bandes 1, seiner Breite
und Dicke und seiner Shore-Härte kann seine Elastizität
auf das Körpergewicht der aufliegenden Person abgestimmt
werden.
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Für
eine ferdernde Lagerung auch schwergewichtiger Personen ist der
Einsatz zusätzlicher Verlängerungsmöglichkeiten,
siehe 2d von Vorteil.
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Ein
ellipsenförmiger Gleitschuh 31 am Ende des Bandes 1 ermöglicht über
eine Rampe 39 und einem Umlenkzapfen 38 das Hochgleiten
des Wellenbandes 1 am Querholm 30 des Bettunterrahmens. Ein
Anschlag 32 beschränkt das Hochgleiten auf die Höhe
des Querholms.
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In 2a bis
c sind Wellenband- 1 Federanordungen mit zwei verschiedenen
senkrechten Führungen für die Endkappen 6 in
Quer- und Längsschnitten gezeigt.
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In 2a und
b ist eine Rahmen- 10 feste senkrechte Gleitschiene 3' mit
einem Mittelsteg 23 gezeigt, in die von beiden Seiten je
ein abgerundeter Gleitzapfen 24 eingreift. Diese sind über
schräg angesetzte Verbinungsstege 25 so mit der
Endkappe 6 verbunden, dass mindestens eine Schrägstellung von
+/– 30 Grad der Endkappe möglich ist, bei endsprechendem
Spiel der Gleitzapfen 24 zum Mittelsteg 23 der
Gleitschiene 3'. Eine Nase 17 an der Endkappe 6 verhindert
ein laterales Ausweichen des Wellenbandes 1.
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In 2c ist
eine Gleit-Roll Führung der Endkappe 6 gezeigt,
die besteht aus einem Gleit-Roll Rad 34 mit einer Achse 36,
verbunden über einen Steg 35 mit der Endkappe 6,
das in einer Schiene 3 abrollt und auch beliebige Schrägstellungen
der Endkappe 6 zuläßt.
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In 2d ist
die Draufsicht auf eine andere Version der senkrechten Führung
der Endkappe 6 gezeigt durch einen Rundzapfen 4',
verbunden über einen Steghals 5' mit der Endkappe 6.
Hier ist die Stufen-Winkelanpassung der Endkappe 6 durch
die uneingeschränkte Drehung des Rundzapfens 4' in der
Gleitschiene 3'' gegeben. Die anderen, nicht eingezeichneten
Elemente sind wie in 1a bis c.
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In 3a,
b und c sind die Quer- und Längsschnitte durch und die
Draufsicht auf eine Federanordnung mit einem elastischem Sinus-förmigen
Wellenband 1 gezeigt, das in einem Kasten-förmigen Seitenholm-Profil 20 gleitend
läuft.
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Auf
den Maxima 9 des Wellenbandes 1 reitet frei gleitend
ein längliches, flächiges Unterstützungs-Element 15,
welches durch einen Dreh-Gleit Hals 14 durch einen senkrecht
an der Innenseite des Kastens 20 durchgehenden (Gleitschienen-)Schlitz 22 mit
einer Doppel-Endkappe 6 verbunden ist.
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Die
Länge des Unterstützungs-Element
15 kann
bei fest angeformten, verbindenden Gleit-Dreh Hals
14 maximal
die lichte Innenhöhe des Kastens
20 betragen.
Ein Kastenprofil
20, z. B. aus Aluminium in einer Legierung
mit einem E-Modul von ca. 70 kN/mm
2 und
den Maßen 70 × 23 und einer Flansch-Stärke
von z. B. 3 mm, übertrifft in jedem Falle die Festigkeit
eines z. B. 70 × 25 mm Schichtholz-Rahmens, siehe dazu
auch die Anmeldung
DE 20
2007 006 723.2 .
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Diese
Anordung hat den Vorteil eines im Kasten 20 verschlossenen,
elastischen, interaktiven Wellenband- 1 Federelements,
das weitgehend unempfindlich gegen Verschmutzung ist. Verstell-
und Motorrahmen können bei entsprechender Dimensionierung
und Profilgebung der Kastenprofil (Innen-)holme konfiguriert werden.
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4a,
b und c zeigen die Längs- und den Querschnitt durch eine
Wellenband- 1 Federanordnung zwischen einer Gleitbahn 2,
die befestigt ist unterhalb beider Seitenholme 10, und
auf den Maxima 9 gleitenden Endkappen 6. Diese
weisen auf beiden Seiten elastisch verformbare Brücken 27, 27' auf,
die je paarweise drehbar mit endseitigen Ösen 26 auf Rahmen- 10 festen
Haltebolzen 28 aufgezogen sind, siehe 4c.
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Ein
Durchschwingen der elastischen Brücken 27, 27' ermöglicht
den negativen Hub hneg bis etwa in Stellung II unter absenkender
Verformung des Wellenbandes 1.
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Der
positive Hub hpos wird erreicht durch Aufsteilung eines benachbarten
Maximums 9 des Wellenbandes 1 bis zur Streckung
der Brücken 27, 27' etwa in deren völlig
unbelastete Ausgangsform-Position, siehe 4b, Stellung
III.
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Das
Einknicken der Brücken 27, 27' unter dem
Gewicht der aufliegenden Matratze ist in der Gleichgewichts-Stellung
I in 4 dargestellt.
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In 4c sind
die beiden Brücken 27 und 27' von benachbarten
Endkappen 6 (6') gezeigt, die mit endseitigen Ösen 26 bzw. 26' auf
einem gemeinsamen Rahmen- 10 festen Haltebolzen 28 drehbar
aufgezogen sind.
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Die
Gleitbahn
2 ist hier die eine Seite des Flansches eines
T-Träger-förmigen Al-Profils (
2,
40), das
hier als (mit-)tragendes Element für den Seitenholm
10,
vorteilhafterweise aus Schichtholz, eingesetzt ist, siehe Gebrauchsmuster-Anmeldung
DE 200 2007 006 723.2 .
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Das
hauptsächliche, elastische Federelement ist auch hier das
Sinus-Wellenband 1, und die Brücken 27, 27' übernehmen
in der Hauptsache eine Führungs- und kaum eine Rückstell-Funktion.
Somit können in diesem Falle die Brücken 27, 27' plus
Endkappen 6 aus einem weicheren Kunststoff z. B. SEBS (Styrol
Ethen Butadien Styrol) oder aus TPU(Thermoelastischen Polyurethan)-Ester
bestehen.
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Zwei
Nasen 12, 12' gewährleisten die seitliche
Führung des Wellenbandes 1 auf der Gleitbahn 2.
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5a und
b zeigen den Quer- und den Längsschnitt durch eine Wellenband- 1 Federanordnung
mit einem an die Endkappe 6 angeformten Dachüberstand 36 mit
Nase 17', der auf den Maxima 9 des Wellenbandes 1 aufliegt.
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Die
beiden tragenden Brücken 27, 27' unter den
Endkappen 6 sind mit endseitigen Ösen auf zwei (Innen-)Holm- 40' festen
Haltebolzen 28 aufgezogen.
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In
dieser Version sind die Brücken zweigeteilt: in zwei an
der Endkappe 6 angeformte Führungs-Brücken 37, 37' mit
einem mittigen, geschlossenen Schlitz 42, in dem die Träger-Brücken 27, 27' mit
am oberen Ende angeformten Stegen 39 und einem Sicherungs-Querriegel 49 gleitend
laufen.
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Auf
diese Weise kann durch die Aufsteilung des Wellenbandes 1 ein
großer positiver Hub hpos = hneg/2 erreicht werden.
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Der
Innenholm aus vorteilhafterweise Aluminium hat hier eine Z-Form,
auf dessen einer Seite die Haltebolzen 28 mit den Brücken 27, 27' und
den Endkappen 6 angebracht sind und auf der anderen Seite die
Gleitbahn 2 mit Sicherungsnase 12 für
das Wellenband 1, welches mit seinen Maxima 9 den
Dachüberstand 36 der Endkappen 6 unterstützt.
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Auf
diese Gleitbahn 2 kann eine gesonderte Gleitfolie oder – schicht
aufgebracht sein.
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In
dieser Anordnung erreicht der Gesamthub h = hpos + hneg die Größe
der Aufbauhöhe H. Bei entsprechend niedrigem Außenholm
(nicht gezeichnet) kann diese Version holmübergreifend
eingesetzt werden.
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In 6a und
b ist der Längsschnitt durch und die Draufsicht auf eine
Matratze gezeigt, deren Kern aus alternierenden Reihen von Wellenbändern 41, 41' mit
jeweils 180 Grad Phasenverschiebung besteht, die entweder in einem
Vlies-Mantel 45 eingetascht sind und/oder mit dazwischen
stehenden Schaumstoff-Streifen 47 als Abstandhalter in
ihren elastischen Absenkbewegungen voneinander getrennt sind.
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An
Stelle der Vlies-Taschen kann unter den Deck- 46, 46' Platten
und auf den Schaumstoff-Streifen 47 eine gleitfähige
Kunststoff-Einlage aus z. B. Corovin eingelegt und punktweise verklebt
werden.
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Die
Wellenbänder 41, 41' sind in ihren Taschen 45 als
Längs- oder auch Quer-Reihen frei verschieblich zwischen
einer Boden- 46' und einer Deck- 46 Platte als
Auflager- und Unterstütztungs-Elemente angeordnet. Die
Enden 48 der Wellebänder 41, 41' sind
abgerundet gestaltet, damit diese sich bei der verlängernden
Verschiebung nicht in den Taschen 45 oder der Corovin® Einlage verhacken. Die Querriegel 43 der
Matratze haben auf der Innenseite eine Spitzbogenform, welche die
Verlängerung der Wellenbänder 41, 41' aufnimmt.
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Durch
die sich fortplanzende Interaktion kommt es in dieser Matratze zu
einer positiven Hub-Unterstütztung z. B. der Lordose, Kopf-
und Beinbereiche, hervorgerufen durch sie absenkende Verschiebung
in den Schulter- und Beckenbereichen.
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Damit
ist zum ersten Mal eine interaktive Matratze mit positiver Unterstütztung
möglich.
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In 6c ist
eine eingetaschte (45) zweistöckige Wellenband- 41, 41'' Anordnung
gezeigt, welche an den mittig, innen liegenden, aneinander stoßenden
Maxima 9 und Minima 8 durch Verschweißen 49 oder
Verkleben fest verbunden sind.
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Diese
zweistöckige Version ermöglicht einen deutlich
höheren Matratzenaufbau.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0728308
B1 [0002]
- - US 6647574 B2 [0005]
- - WO 01/50924 A1 [0005]
- - EP 06724342 [0006]
- - DE 202007006723 [0040]
- - DE 2002007006723 [0047]