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Die Erfindung betrifft einen Matratzenkern gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Derartige Matratzenkerne sind als Hauptbestandteile von Schaumstoffmatratzen oder Latexmatratzen bekannt. Auf ihre Hauptflächen werden zur Fertigstellung der Matratze noch Außenschichten aus natürlichem Material wie Wolle oder Baumwolle gelegt, und die so erhaltene Einheit wird mit einem Bezug überzogen.
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Da derartige Matratzenkerne bzw. ihre Mittelschicht und ihre Deckschichten aus großen Schaumstoffblöcken geschnitten werden, ist es schon bekannt, die lokale Nachgiebigkeit der Matratze dadurch zu variieren, dass man die Oberflächen der Mittelschicht und/oder der Deckschichten mit Nutsystemen überzieht, die dann kleinere Volumina des Materiales vorgeben, die unabhängig voneinander einfedern können. Im Hinblick auf den Liegekomfort müssen bisher die Materialien für die Mittelschicht und die für die Deckschicht aus einem verhältnismäßig weichen Marerial hergestellt werden. Dies bedeutet umgekehrt, dass die Matratzenkerne bei Benutzung durch schwere Personen fast bis auf Block zusammengedrückt werden, was den Liegekomfort für Sie nachteilig beeinträchtigt.
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Durch die vorliegende Erfindung soll ein Matratzenkern der eingangs angesprochenen Art so weitergebildet werden, dass eine stärkere Progression der Federcharakteristik erhalten wird. Dabei soll die Matratze weiterhin in manchen Bereichen wie dem Schulterbereich leicht zusammendrückbar und einen hohen Federweg aufweisen, trotzdem aber auch bei Belastung durch schwere Personen immer noch ein Restfedervermögen auch im verformten Zustand vorliegen.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen Matratzenkern mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Matratzenkern ist die Mittelschicht aus einem Material hergestellt, welches deutlich größere Härte aufweist als das Material der Deckschicht. Unter ”deutlich größer” soll in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen eine Zahl verstanden werden, die mindestens etwa 1,5 mal größer ist als die Bezugszahl.
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Bei dem erfindungsgemäßen Matratzenkern ist durch die Härte des Materiales, aus dem die Mittelschicht besteht, gewährleistet, dass auch bei Belastung durch schwere Personen der Federweg nicht vollständig ausgeschöpft ist, also eine Rest-Federeigenschaft verbleibt. Durch die in der Mittelschicht zur Stoßstelle der Deckschicht hin ausgebildeten Federelemente ist abger gewährleistet, dass die Mittelschicht lokal zunächst unter geringem Widerstand um eine größere Strecke verformt werden kann. Diese lokal erniedrigte Steifigkeit der Mittelschicht ist durch die Geometrie der Federelemente, nicht aber durch das Material bedingt.
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Die Erfindung gewtattet es auch durch Kombination unterschiedlicher Mittleschichten und Deckschichten bei geringen Kosten ein breites Spektrum von Liegeeeigenschaften nach dem Baukastensystem zu realisieren.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
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Bei einem Matratzenkern gemäß Anspruch 2 bilden die Federelemente der Mittelschicht eine noch weitgehend durchgehende Auflagefläche für die Deckschicht. Die Kopfabschnitte können sich auf den Stammabschnitten, die deutlich geringere Querschnittsfläche aufweisen, auch leicht verkippen. Wenn die Stammabschnitte zusammengedrückt sind, trägt das Material der Kopfabschnitte genauso zum Rest-Federverhalten der Matratze bei, wie der nicht genutete Teil der Mittelschicht.
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Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 ist im Hinblick auf gute geometriebedingte Nachgiebigkeit der Auflagefläche und große Kontaktfläche der Mittelschicht zur Deckschicht von Vorteil.
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Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 wird eine günstige Kombination zwischen dem geringen Federkonstante aufweisenden Abschnitt der Verformungscharakteristik und dem größere Federkonstante aufweisenden Abschnitt der Verformungscharakteristik erhalten.
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Die im Anspruch 5 angegebenen Abmessungen der Kopfabschnitte garantieren einerseits eine gute Lebensdauer der Mittelschicht und damit des Matratzenkernes, dazuhin einen guten Flächenkontakt zwischen der Mittelschicht und der Deckschicht.
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Bei einem Matratzenkern gemäß Anspruch 7 hat auch die Federcharakteristik der Stammabschnitte selbst progressiven Charakter: So lange überwiegend die Tragabschnitte geformt werden, ist die Steifigkeit geringer, und von dem Punkt des Verformungsweges an, bei welchem die Tragabschnitte weitgehend axial komprimiert sind, kommt auch das Federverhalten des Materiales im breiteren Basisabschnitt zum Tragen.
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Dabei erhält man gemäß Anspruch 8 eine besonders angenehme Progression der lokalen Härte der Mittelschicht.
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Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 9 ist im Hinblick auf eine gute Entlüftung des Inneren des Matratzenkernes von Vorteil.
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Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 10 bringt einen weiteren progressiven Beitrag zur Federcharakteristik der Federelemente.
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Dabei lässt sich die im Anspruch 11 erzeugte Form der Endfläche der Kopfabschnitte besonders einfach durch Längsschnitte und Querschnitte im Material der Mittelschicht erzeugen.
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Das im Anspruch 12 angegebene Material für die Herstellung der Mittelschicht ist besonders geeignet, die hier verfolgten Zwecke zu kombinieren, nämlich eine geometriebedingte Anfangsverformbarkeit und eine materialgegebene Restverformbarkeit der Mittelschicht, die aus einem einheitlichen Material hergestellt ist.
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Für die Deckschicht wird das im Anspruch 13 angegebene Material bevorzugt, welches in seiner Härte gut auf die Härte der Mittelschicht angepasst ist.
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Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 14 wird erreicht, dass die dem Benutzer zugewandte Fläche des Matratzenkerne aus einem natürlichen Material besteht.
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Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 15 wird ein zumindest teilweiser Formschluss zwischen Deckschicht und Mittelschicht erhalten. Dies ist im Hinblick auf eine gute kraftschlüssige Verbindung der beiden Schichten von Vorteil, welche somit insgesamt ein Federsystem bilden, das progressive Federcharakteristik hat.
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Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 16 ist wiederum im Hinblick auf eine weitere Beeinflussbarkeit des lokalen Federverhaltens des Matratzenkernes von Vorteil.
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Dabei erhält man mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 17 eine besonders wirksame Entlüftung des Inneren des Matratzenkernes.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
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1 Eine Aufsicht auf einen Teil eines Matratzenkernes mit einer Mittelschicht und zwei Deckschichten, wobei in der linken Hälfte von 1 die obere Deckschicht weggebrochen ist;
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2 einen vergrößerten schematischen Längsschnitt durch einen Bereich des in 1 gezeigten Matratzenkernes;
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3 ein perspektivische fotografische Ansicht eines Matratzenkernes, bei welcher eine obere Deckschicht teilweise abgeklappt wiedergegeben ist, um die Verzahnung zwischen Deckschicht und Mittelschicht besser zeigen zu können; und
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4 eine perspektivische fotografische Darstellung eines Ausschnittes eines Matratzenkernes, aus welchem die Korrelierung von Lüftungsschlitzen in der Unterseite der Deckschicht mit Nuten in der Oberseite der Mittelschicht ersichtlich ist.
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In 1 ist ein Schaumstoff-Matratzenkern insgesamt mit 10 bezeichnet. Er umfasst eine Mittelschicht 12, eine obere Deckschicht 14 und eine untere Deckschicht 16. Die gesamte Anordnung ist spiegelbildlich zu einer horizontalen Mittelebene (der Zeichenebene von 1) und einer vertikalen Quer-Mittelebene, die in 1 durch eine strichpunktierte Linie 18 angedeutet ist.
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Es reicht daher, Teile des Matratzenkernes 10 zu beschreiben. Die Verhältnisse in den anderen Bereichen der Matratze ergeben sich durch Spiegelung an den vorgenannten Ebenen.
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Die Deckschicht 14 ist aus einem HR(High resiliancy)-Schaum mit einer Stauchhärte von etwa 3 kPa hergestellt. In die Oberseite sind in Querrichtung beabstandete vertikale Nuten 20 und in Längsrichtung der Matratze beabstandet horizontale Nuten 22 eingeschnitten. Diese begrenzen jeweils quaderförmige Federelemente 24.
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Die Nuten 20, 22 sind beim hier betrachteten Ausführungsbeispiel in ganzzahligen Teilen einer Rasterlänge R angeordne, die der Breite des härteren Randes des Matratzenkernes entspricht.
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In vertikaler Richtung hat man von oben nach unten zunächst ein Feld 26, in welchem die Abmessung der Federelemente 24 im Wesentlichen R entspricht, ein zweites Feld 28, in welchem die Teilung der Feldelemente 24 etwa R/3 entspricht, ein Feld 30, in welchem die Abmessung der Federelemente 24 R/2 betrifft, und ein weiteres Feld 32, in welchem die Abmessung der Federelemente 24 in Längsrichtung des Matratzenkernes wieder R betrifft.
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Dabei entspricht das Feld 28 dem Nacken- und Schulterbereich eines Benutzers, das Feld 30 dem unteren Rückenbereich des Benutzers und das härtere, weil weniger starke genutete Feld 32 dem Lendenwirbel- und Gesäßbereich des Benutzers.
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In Querrichtung des Matratzenkernes (in 1 horinontale Richtung) haben die Federelemente 24 jeweils die Abmessung R/2, mit Ausnahme des Eckelementes.
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Die Abmessungen der innenliegenden Federelemente 24 ergibt sich durch Kombination der oben genannten Abmessungen für Zeile und Spalte des Federelementes.
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Ähnlich sind in der Oberseite der Mittelschicht 12 in Längsrichtung verlaufende Nuten 34 und in Querrichtung verlaufende Nuten 36 vorgesehen. Diese Nuten haben aber nicht wie die Nuten 20, 22 rechteckigen Querschnitt, sondern umfassen gemäß 2 jeweils eine Bodenfläche 38, von deren Enden an ansteigende schräge Flächen 40, 42, senkrecht zur Mittelebene der Mittelschicht 12 verlaufende vertikale Begrenzungsflächen 44, 46, von diesen nach innen zurückspringende horizontale Begrenzungsflächen 48, 50, sich hieran anschließende vertikale Begrenzungsflächen 52, 54 und von diesen wieder schräg nach außen und oben verlaufende Begrenzungsflächen 56, 58. Die Nuten 34 und 36 haben das gleiche Profil und begrenzen so zusammen Federelemente 36, die einen oberen pilzförmigen Kopfabschnitt 62 und einen unteren Stammabschnitt 64 aufweisen. Der Stammabschnitt 64 umfasst seinerseits einen unteren pyramidenstumpfförmigen Basisabschnitt 66 und einen quadratisch prismatischen Tragabschnitt 68.
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Im vorliegenden Absatz sind die Bezeichnungen ”horizontal” und ”vertikal” auf die Matratze in Arbeitsstellung (auf eine Bettrost liegend) bezogen.
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Beim hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die schräg verlaufenden Begrenzungsflächen 40, 42 unter einem Winkel von 45° angeordnet, die der Begrenzungsflächen 56, 58 unter einem Winkel von 30°.
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Der Stammabschnitt 64 und der Kopfabschnitt 52 haben gleiche Höhe und in Aufsicht gesehen auch gleiche Randkontur. Dabei macht ein pyramidenstumpfförmiger Endabschnitt 63 des Kopfabschnittes 62 die halbe Höhe des Kopfabschnittes 62 und der pyramidenstumpfförmige Basisabschnitt 66 des Stammabschnitte 64 die halbe Höhe des Stammabschnittes aus.
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Verformt man die pilzähnlichen Federelemente 60, so wird zunächst unter relativ geringen Widerstand der Tragabschnitt 68 zusammengedrückt, wobei auch kleinere Kompressionen im hinteren Bereich des Kopfabschnittes 62 und vorderen Bereich des Basisabschnittes 66 erfolgen. Sowie der Tragabschnitt 68 zusammengedrückt ist, zeigt die Federkonstante stark an. Ab diesem Zeitpunkt wird dann das Material des Kopfabschnittes 62 zusammengedrückt, wobei dessen pyramidenstumpfförmiger Endabschnitt 63 zuerst verformt wird, ebenso der Basisabschnitt 66. Schließlich wirken dann die Volumina von Kopfabschnitt 62 und Stammabschnitt 64 zusammen mit dem Volumen der nicht genuteten mitteleren Abschnitte der Mittelschicht 14 wie ein hartes federndes Schaumstoffmaterial, welches unter Überwindung starker Kräfte noch weiter komprimierbar ist.
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Liegt auf der Mittelschicht 12 noch die Deckschicht 14, so wird deren Material ebenfalls beim Einfedern des Matratzenkernes frühzeitig verformt, da es aus einem deutlich weicheren HR-Schaumstoffmaterial hergestellt ist, welches, wie gesagt, eine Stauchhärte von 2 bis 4 kPa, vorzugsweise etwa 3 kPa aufweist.
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Wie aus den 2 bis 4 ersichtlich, ist die mit der Mittelschicht 12 in Berührung stehende untere Begrenzungsfläche der Deckschicht 12 mit einer Pyramidenstruktur versehen, die im Wesentlichen komplementär zur Oberseite der Mittelschicht 12 ist. Diese Pyramidenstruktur umfasst einzelne Pyramiden 72 mit einer oberen horizontalen Endfläche 74, deren Abmessungen den Breiten der Nuten 34, 36 entsprechen. An die Endfläche 74 schließen sich schräge Begrenzungsflächen 76 an, die ebenfalls unter 30° angestellt sind. Auf diese Weise passt jeder der Pyramiden 72 genau in einen Nuten-Kreuzungspunkt der Mittelschicht 12.
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Von der Unterseite der Deckschicht 12 verlaufen zur Mitte der Deckschicht 10 hin weitere Nuten 78 in transversaler Richtung. Diese Nuten sind so tief, dass sie die Längsnuten in der Oberseite der Deckschicht 14 schneiden, wie in 4 gut ersichtlich, in der eine der Nuten 78 aufgefaltet wiedergegeben ist und die Durchschneidung dieser Nut mit einer Längsnut in der Oberweite der Deckschicht 14 jeweils einer Öffnung 80 entspricht.
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Die Nuten 78 verlaufen jeweils durch die Mitte einer Reihe von Pyramiden 72. Die Nuten 78 bilden so einerseits Belüftungskanäle, welche die Nuten 34, 36 in Verbindung mit den Nuten 22 setzen. Außerdem wird durch die Nuten 78 die lokale Festigkeit der Deckschicht 14 nochmals herabgesetzt.
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In Abwandlung des oben beschriebenen Ausführungsbeispieles kann man die Deckschichten 14, 16 auch aus Naturlatex entsprechender Festigkeit ersetzen. In diesem Falle werden dann die Nuten 20, 22 und 78 sowie die Pyramiden 68 durch Gießen in einer entsprechenden Form hergestellt.
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Falls gewünscht, kann man die Mittelschicht und die Deckschichten auch noch zusätzlich verkleben, vorzugsweise im Bereich der Endflächen der Kopfabschnitte 62 und der ihnen entsprechenden Vertiefungen in der Unterseite der Deckschicht 14, welche jeweils durch vier Pyramidenabschnitte 72 begrenzt sind.
