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Kennwort: "Dreischenkeliges Federelement" Matratze, insbesondere Ganzstahlmatratze
Die erfindung bezieht sich auf eine Matratze, insbesondere Ganzstahlmatratze, mit
Rahmenlängsholmen aus Rund- oder Profilrohr und an diesen gelagerten, in Matratzenguerrichtung
verlaufenden stabartigen Federelementen aus jeweils zwei, insbesondere durch einen
Endsteg miteinander U-förmig verbundenen Schenkeln, deren dem U-Scheitel gegenüberliegende
Schenkelenden unter Bildung eines ringartig in sich geschlossenen Federstabzugs,
insbesondere mittels eines weiteren Endstegs, vereinigt sind, nach Patent 2 122
128 (Patentanmeldung P 21 22 128.3-16).
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Solche Federelemente haben sich bewährt, sind aber nicht allen Anforderungen
gewachsen. Ziel der Erfindung ist es, diese vorgeschlagenen Federelemente hinsichtlich
der Belastbarkeit zu verbessern, wie auch ohne Änderung des Werkstoffs eine in weiten
Grenzen vorbestinunbare Härte der Federung ermöglicht sein soll.
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Dies wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch erreicht, daß zwischen
den beiden Federschenkeln, die bezüglich einer durch
den latratzenrahmen
gelegten Ebene gemeinsam in einer nach oben gewölbten Krünmungsfläche verlaufen,
eina Stützschenkel in seitlichem Abstand zu den Federschenkeln angeordnet ist der
unterhalb der Rrunrnungsfläche verläuft und an .lem die beiden Enden der Federschenkel
fest angebracht sind. Zweckmanigerweise verlaufen die beiden Federschenkel parallel
neben einander in der KrfismungsflRche und sind beidendig durch Endstege zu einem
in sich geschlossenen Federstabzug verbunden.
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wobei der seitliche Abstand zurn Stützschenkel überall gleich gewählt
ist, womit der Stützschenkel in der Längsmittelebene zwischen den Federschenkeln
verläuft. Die Abweichung des Stützschenkels von der durch die Federschenkel bestimmten
Kriunmungsfläche sollte zumindest so groß sein, daß die bogenförmige Wölbung der
Federschenkel vom Stützschenkel sehnenartig durchzogen wird. Sehr gut bewährt hat
es sich, dem Stützschenkel eine zur Aufwölbung der Federschenkel entgegengesetzte
Ahweirts biegung zu geben, die aber im Ausmaß wesentlich geringer sein kann.
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Bei Normalbelastung des Matratzenrahmens werden die Feder schenkel
des Elements Ihrer Aufwölbung entgegen durchgebogen, wodurch sich die an den Rahmenlängsholmen
gelagerten Schenkel enden voneinander zu entfernen suchen, aber durch den Stütz'
schenkel daran zunächst gehindert werden, womit dieser auf Zugbeansprucht wird.
Damit kann die Belastung des Federelementes erheblich gesteigert werden. Sofern
der Stützschenkel eine zur Aufwölbung der Federschenkel entgegengesetzte Abwärtsbiegung
aufweist, kann es bei hohen Belastungen zu einer geringfügigen Streckung des Stützschenkels
kommen, bei Extrembelastungen aber wo die aufgewölbten Federschenkel bis zur Höhe
des Stützschenkels durchgebogen worden sind, kann schließlich der Stützschenkel
unmit' telbar die wirkende Extrembelastung zusammen mit den Federschenkeln aufnehmen
und sich mit diesen nach abwärts biegen.
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Sobald der Stützschenkel diese weitere Funktion ausübt verändern sich
die Federungseigenschaften des Elements sprunghaft im Sinne einer härteren Federung.
Bei alldem genügt es, den Querschnitt des Stützschenkels gegenüber den beiden Federschenkeln
geringer auszubilden.
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Es empfiehlt sich die Federschenkel unter Vorspannung ihrer bogenförmigen
Aufwölbung stehend am Stützschenkel anzubringen, weil man durch Veränderung dieser
Vorspannung in der Hand hat, die Härte der Federung des Elementes in weiten Grenzen
vorauszubestimmen. Damit ist es schließlich auch möglich, äußerlich Stäbe mit gleichen
Abmessungen zu schaffen, die aber zueinander unterschiedliche Federungshärten aufweisen,
womit, entsprechend der örtlich unterschiedlichen Belastungshöhe längs des Platratzenrahmens,
Federelemente verschiedener Härte über die hänge des Rahmens verteilt angewendet
werden können.
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Zwecks leichterer Lagerung der Federelemente an ihren Enden, aber
auch wegen Steigerung der Festigkeit empfiehlt es sich, den beiden Federschenkeln
zusammen mit dem Stützschenkel in ihren Endabschnitten jeweils einen zueinander
gleichen Neigungsverlauf bezüglich der Matratzenebene zu geben. Die Abweichung im
weiteren Qeigungsverlauf kann allmählich erfolgen, doch empfiehlt es sich, die Schenkel
in einiger Entfernung von ihren Enden mit einer Einknickung zu versehen, wo sich
der Neigungsverlauf sprunghaft ändert. Es hat sich dabei besonders bewährt, den
Federschenkeln von ihren Enden an eine gleichförmige Aufwärtskrümmung zu geben,
womit diese ein brückenbogenartiges Aussehen erhalten, dabei aber den Stützschenkel
in einer etwa handbreiten Entfernung von den die einzelnen Schenkel verbindenden
Endstegen mit einer Einknickungsstelle zu versehen, von der ab der Stützschenkel
eine spiegelbildliche Absenkung zur Aufwärtskrümmung des Stützschenkels aufweist.
Je stärker die Einknickung im Stützschenkel ausgebildet ist, umso höher läßt sich
die Vorspannung der Federschenkel ausbilden und um eine umso höhere
Belastbarkeit
wird erzielt.
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Bei einer bevorzugten Ausführung empfiehlt es sich, Endstücke des
Stützschenkels beidendig die Federschenkel überragen zu lassen und mittels diesen
Endstücken das ganze Federelement in Aufnahmen des Matratzenrahmens zu lagern.
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Diese Aufnahmen werden zweckmäßigerweise in der Innenwandung des Profilrohres
in Bohrungen eingelagert und sind vorteilhaft durch Kunststoff ummantelt. Die Bohrungen
befinden sich etwa in halber Höhe des Rohrprofils der Rahmenlängsholme. Zweckmäßigerweise
läßt man dabei den Stützschenkel den die beiden Schenkel endseitig verbindenden
Stegen auf liegen und schweißt sie in diesem Zustand an.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Stützschenkel mit ihren
Stirnenden stumpf an den Endstegen anzuschweißen.
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Diese Ausführung empfiehlt sich insbesondere bei Federelementen, die
aut winde andere Art am Matratzenrahmen gelagert sind. Man verwendet hierfür Taschen,
in welchen die miteinander verbundenden Endabschnitte der Feder-und Stützschenkel
gemeinsam längsverschieblich aufgenommen werden. Vorteilhaft sind die Taschen über
eine Steckverbindung mit den Matratzenlängsholmen verbunden. Eine gute Lagerung
läßt sich auch dadurch erzielen, daß man die einander überlappenden Wandungsteile
im streifenförmigen Nahtstellenbereich der Profilrohre des Matratzenrahmens abschnittweise
auseinanderspreizt, womit Aufnahmenester zur Einlagerung der miteinander verbundenen
Endabschnitte der Feder- und Stützschenkel erhalten werden.
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Man verwendet vorteilhaft Kunststofftaschen, welche zur Aufnahme der
über Endstege zusammengehaltenen Schenkel verwendet werden mit denen diese dann
in die Aufnahmenester eingesetzt werden.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind aus den Zeichnungen ersichtlich,
wo mehrere Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
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Es zeigen: Fig. 1 die Unteransicht eines Teilstückes einer erfindungsgemäßen
Matratze, Fig. 2 eine Schnittansicht durch den Matratzenrahmen längs der strichpunktiert
in Fig. 1 eingezeichneten Linie II-II mit Seitenansicht des Federelements, Fig.
3 eine demgegenüber vergrößerte Schnittansicht durch das Ende des Federelements
im Matratzen rahmen von Fig. 1 längs der Schnittlinie III-III, Fig. 4 die Draufsicht
auf die beiden Endstücke eines Federelements in anderer Ausführung, Fig. 5 in einer
Darstellung entsprechend Fig. 3 die Schnittansicht durch ein Ende eines am Matratzenrahmen
gelagerten Federelements entsprechend Fig. 4, Fig. 6 eine entsprechende Ansicht
einer weiteren Ausführung zur Lagerung eines Federelements in Schnittansicht längs
der Schnittlinie VI-VI von Fig. 7, welche die Querschnittansicht durch am Matratzenrahmen
angebrachte Federelemente in Blickrichtung auf die Lagerungsstellen im Rahmenlängsholm
zeigt, entsprechend der Schnittlinie Vil-Vil von Fig. 6 Jie Matratze 10 besteht
aus einem Ganzstahlrahmen aus Rohren mit etwa Rechteckprofil, wie aus den Querschnittansichten
der Rahmenlängsholme 11 in den Schnittansichten von Fig. 2 und 3 des ersten Ausführungsbeispiels
zu entnehmen ist. Zwischen den Ifolmen 11 sind in Matratzenguerrichtung verlaufende
Federelemente
12 angeordnet, die parallel und im Abstand nebeneinander
liegen. Sie bestehen aus zwei U-förmig gegeneinander gebogenen Federschenkeln 13,
wobei im Scheitelpunkt des U-Verlaufs ein Endsteg 14 entsteht. Die diesem Endsteg
14 gegenüberliegenden Schenkelenden sind, im vorliegenden Falle durch Abwinkelung
lediglich des einen Schenkelendes, mit einem weiteren Endste.a.
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15 versehen, an welchem durch die Schweißstelle 16 der andere Federschenkel
13 festgeschweißt ist, womit ein ringartig in sich geschlossener Federstabzug aus
den Elementen 13, 14, 13 und 15 entsteht. Wie aus Fig. 3 deutlich hervorgeht, sind
bezüglich einer durch den latratzenrahmen 10 gelegten strich -punktiert eingezeichneten
Ebene 17 die beiden Federschenkel 13 nach oben gewölbt und verlaufen in einer geflieinsaraen
IxriImmungsfläche, deren Lage durch den Verlauf des Federschenkels 13 in der Seitenansicht
von Fig. 2 oder der Schnittansicht von Fig. 3 zu erkennen ist.
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Symmetrisch zwischen den beiden Schenkeln, in der Längsmittel-40 ebene
des Federelements 12 verläuft ein zusätzlicher Stützschenkel 18, der in diesem Ausführungsbeispiel
die Federschenkel 13 beidendig mit Endstücken 19 überragt, die zur Lagerung des
ganzen Federelementes 12 im rlatratzenrahmen dienen. Der Stützschenkel. 18 liegt
den beiden Endstegen 14,15 auf. Die in ihrer hogenförmigen Aufwölbung unter Vorspannung
stehenden Federschenkel 13 sind an diesen Berührungsstellen, wie bei 20 in Fig.
3 zu erkennen ist, fest mit dem Stützschenkel 18 durch Schweißen verbunden. Der
Stützschenkel 18 verläuft unterhalb der Krümmungsfläche der Federschenkel 13, und
zwar im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einer zu ihrer Aufwölbung entgegengesetzten
Abwärtsbiegung unterhalb der in Fig. 3 strichpunktiert eingezeichneten Matratzenebene
17. Die Rndstilske 19 der Stiltzschen kel sind mit Kunststoffummantelungen 21 versehen,
mit welchen das Federelement 12 in seitlichen Bohrungen 22 eingeführt ist, die in
den Innenwandungen 23 des Rechteckprofils der Längshol--ne
angeordnet
sind.
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Die Endstücke 19 lassen einen Abstand zur Außenwand 24 des Rechteckprofils
der Rahmenlängsholme 11. Bei Belastung im Sinne des in Fig. 2 eingezeichneten Pfeiles
t5 werden die Federschenkel 13 des Elements aus ihrer Auswölbung, in der sie unter
Vorspannung stehen, zurückgedrückt, womit die Endstege 14,15 sich voneinander zu
entfernen suchen.
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Daran sind sie aber durch den dazwischen geschweißten Stützschenkel
18 gehindert, der dadurch auf Zug beansprucht wird. Bei wesentlicher Steigerung
der Belastung 25 wird die Zugbeanspruchung auf den Stützschenkel schließlich so
groß, daß dieser in geringem Umfang in eine Strecklage zu kommen sucht, womit sich
die Endstege 14,15 voneinander zu entfernen vermögen. Bei extremer Belastung 25
haben sich schließlich die Federschenkel 13 soweit durchgebogen, daß die durch sie
bestimmte Liegefläche bis auf die Höhenlage des Stützschenkels 18 abgesenkt ist,
womit nun auch der Stützschenkel 18 die Belastung 25 unmittelbar mitträgt. Bei noch
weiterer Steigerung der Belastung, die nun auf alle drei Schenkel wirkt, kann die
Durchbiegung nach unten noch weiter zunehmen, womit sich die Schenkelenden mit den
Endstegen 14,15 noch geringfügig gegeneinander zu schieben vermbgen. Die Härte der
Federung nimmt dabei aber steil zu.
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Obwohl die Schenkel 13,18 bezüglich der Matratzenebene 17 einen unterschiedlichen
Verlauf im mittleren Bereich einnehmen, verlaufen in den Endabschnitten 26 des Federelements
die verschiedenen Schenkel 13,18 etwa im gleicher Neigung zur Fiatratzenebene; die
gegenseitige Abweichung vollzieht sich erst in einigem Abstand 27 yon den beiden
Endstegen 14,15.
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Im vorliegenden Falle weisen die Feder schenkel 13 eine über ihre
ganze Länge gleichförmige Aufwölbung auf, während der Stützschenkel 18 in einem
Abstand 27 von den Endstegen 14,15
entfernt, bei 28 eine Einknickung
28 jeweils aufweist, von wo ab er einen entgegengesetzten Neigungsverlauf einnimmt.
Es wäre auch möglich statt dessen oder daneben auch noch die Federschenkel mit einem
entsprechenden Einknickungspunkt zu versehen, von wo ab ihre Aufwärtsbiegung sprunghaft
ansetzt. Grundsätzlich kann der Durchmesser des Stützschenkels kleiner als derjenige
der Federschenkel gehalten werden.
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In den weiteren Ausführungsbeispielen ist ein demgegenüber anders
ausgebildetes Federelement --erwendet, das hinsichtlich der Anordnung und Biegung
der Schenkel ähnlich wie dasjenige des ersten Ausführungsbeispiels gestaltet ist,
weshalb zur Bezeichnung der Einzelteile die gleichen Bezugszeichen verwendet werden,
aber zur Unterscheidung davon mit einem Strich (') versehen sind.
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In der Draufsicht von Fig. 4 ist das Mittelstück des Elementes weggebrochen
gezeichnet und man erkennt den durch die Schweißstelle 16 ringartig geschlossenen
Federstabzug.
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Der symmetrisch dazwischen angeordnete, die Endstege 14', 15' verbindende
Stützschehkel 18' ist mit seinen Stirnenden 29,30 stumpf daran angeschweißt, Es
wäre auch möglich statt dessen die Federschenkel 13' C-förmig vorzuformen und diese
stumpf an die Enden eines Stützschenkels anzuschweißen.
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Wie aus Fig. 5 und 6 erkennbar, ist die Aufwölbung bzw.
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Absenkung der Schenkel 13',18' in entsprechender Weise wie im ersten
Ausführungsbeispiel ausgebildet,.so daß auch hier die vorerwähnten Erläuterungen
gelten.
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Die in Fig. 5 gezeigte Lagerung der Federelemente 12' erfolgt über
Taschen 31, die aus Kunststoff bestehen. Diese weisen eine seitlich angeformte Steckkupplung
32 auf, mit welchen sie in Schlitze 33 im Matratzenprofil eingeschoben werden.
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Bei der in Fig. 6 und 7 gezeigten besonderen Lagerung der Federelemente
12', läßt man im ausgeprägten streifenförmigen Nahtstellenbereich 36 der Profilrohre
die beiden Wandungsteile in regelmäßigen Abständen auseinanderspreizen.
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womit abschnittweise Aufnahmenester 37 für die Elementenden 12' entstehen.
Zwischen den Aufnahmen 37 sind die beiden Wandungsteile 34,35 z.B. durch Punktschweißen
fest miteinander verbunden, wie bei 38 in Fig. 7 zu erkennen ist.
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In diese wird eine Kunststofftasche 39 eingesetzt, die mit ihrem geschlossenen
Ende in das Profilinnere hineinragt und zum Einstecken der Enden des Federelements
12' dient.
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Aus der Schnittansicht von Fig. 7 ist der deutlich geringere Querschnitt
des Stützschenkels 18' gegenüber den Federschenkeln 13' zu erkennen.
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Durch geeignete Vorspannung der an den Stützschenkeln festgelegten
Federschenkel erhält man Federelemente unterschiedlicher Härte, obwohl von gleichem
Werkstoff und gleichen Schenkeldurchmessern ausgegangen wird. Ebenso lassen sich
die Federungseigenschaften durch Ort und Stärke der Knickpunkte in den Schenkeln
verändern, wie auch das Ausmaß der Absenkung und des Verlaufs der Stützschenkel
hierfür maßgebend sind. Die auf solche Weise erzeugten unterschiedlichen Federelemente
lassen sich nicht nur bei unterschiedlichen Matratzen, sondern vorteilhaft auch
bei ein und derselben Matratze verwenden, wann man sie entsprechend den in der Praxis
auftretenden unterschiedlichen Beanspruchungen auswählt.
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Sofern der Schwerpunkt des Federelements nach der Erfindung wegen
der oben erwähnten Krümmung der Schenkel oberhalb der Verbindungslinie der in Rahmenlängsholmen
11 gelagerten Endstücken 19 im Fall der Ausführung nach Fig. 1 bis 3 liegen sollte,
so führt dies zu einer labilen Anordnung, die aber leicht aufgrund der in Fig. 3
näher gezeigten Gestaltung behoben werden kann, indem nämlich die Endstege 15 bzw.
14 unterhalb
eines leistenartig vorspringenden tndungsbereichs
36 der rohrförmigen Rahmenlängsholme 11 angeordnet sind, durch welche diese abgestützt
werden und ein Kanten des Federelements wirksam verhindern. Dieser Leistenbereich
36 ist zweckmäßigerweise die Nahtstelle der streifenförmig einander überlappenden
Wandungsteile 34,35, welche ausweislich Fig. 1 punktweise zur Bildung des Hohlprofils
11 miteinander verbunden sind. Zur Geräus chminderun<j ordnet man zweckmäßigerweise
zwischen der Außenfläche der unteren Wandung 35 und dem daran zur anlage kommenden
endsteg 15 eine geräuschhemnende Zwischen schicht 41, insbesondere aus Kunststoff,
an. Diese kann als Streifen auf der Außenfläche des Wandungsteils 35 angebracht
sein. Es wären aller auch Unileidungen des Steges 15 möglich.
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t-Tie aus Fig. 2 näher erkennbar ist, liegen die Knickpunkte 28 des
Federelements 12 etwa in der durch die Oberseite des Matratzenrahmens festgelegten
Ebene. Von diesen Stellen aus bewegt sich der Stützschenkel 18 unter die Matratzenebene,
während die beiden Federschenkel 13 in unbelastetem Zustand sich bogenartig aus
der Matratzenebene ernporwölben.
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Es erwies sich als bedeutsam, grundsätzlich den Querschnitt des Stützschenkels
18 dünner als den der Federschenkel 13 auszubilden. Bei umgekehrten Verhältnissen
vollführen die Schenkel bei Belastung eine unangenehme Verdrillung aus.
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Die Verringerung des Querschnitts des Stützschenkels gegenüber demjenigen
der Federschenkel wird entsprechend der im Anwenw dungsfall zu erwartenden Maxirtlallast
gewählt. Es versteht sich, dan statt der runden Querschnitte für die Schenkel auch
pro -filierte Drahtquerschnitte verwendet werden könnten, um eine
Federung zu erzielen.