DE4200553A1 - Federkern fuer polster - Google Patents
Federkern fuer polsterInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Federkern für Polster nach dem
Oberbegriff von Anspruch 1, wie er beispielsweise aus der
DE-OS 21 17 153 als bekannt hervorgeht.
Bei dem aus dieser Druckschrift bekannten Polster mit Feder
kern soll bequemes Sitzen ermöglicht werden. Bei der Federung
mit bisher üblichen Federn ist es allerdings so, daß Verfor
mungen des Polsters proportional große Kräfte erfordern und
diese Kräfte auch zur Beibehaltung der Verformung dauernd auf
zubringen sind, was bei längerem Sitzen oder Liegen den Komfort
beeinträchtigen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von dem gattungsgemäß
zugrundegelegten Federkern dessen Sitz- oder Liegekomfort zu
verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Die Verwendung von Federn aus
Shape-Memory-Legierungen ermöglicht die Verringerung der Ver
formkräfte bei Belastung gegenüber herkömmlichen Federn, da die
Federkennlinie bei Belastung degressiv verläuft. Außerdem er
folgt bei teilweiser Entlastung zunächst ein rascher Abfall der
zur Aufrechterhaltung der Verformung notwendigen Kraft. Somit
ist die Kraft, die zur Aufrechterhaltung der Verformung not
wendig ist, in weiten Bereichen niedriger als die notwendige
Verformungskraft. Dies bedeutet eine Entlastung des Körpers. Im
Idealfall wird ein Plateau der Kennlinien erreicht, d. h. die
Verformkraft bleibt über einen bestimmten Verformungsweg kon
stant. Das Plateau der Belastungskennlinie liegt dann ebenfalls
über dem der Entlastungskennlinie.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteran
sprüchen entnommen werden. Das Vorspannen der Shape-Memory-Le
gierung enthaltenden Federn führt dazu, daß der Bereich, in dem
die Belastungskennlinie flacher als die einer Stahlfeder ver
läuft, schon bei geringeren Belastungszuständen erreicht wird.
Durch parallelen und seriellen Einsatz von Stahlfeder und
Shape-Memory-Feder wird eine Anpassung des Kennlinienverhal
tens an verschiedene Anforderungen erreicht.
Im übrigen ist die Erfindung anhand verschiedener in den Zeich
nungen dargestellter Ausführungsbeispiele nachfolgend noch
erläutert; dabei zeigen:
Fig. 1 Aufrißbild eines Sitzes mit Federkern,
Fig. 2 Darstellung des Verlaufs der Federkennlinien bei
Be- und Entlastung von Federn aus Shape-Memory-
Legierungen im austenitischen Gefügebereich,
Fig. 3 Darstellung einer Parallelanordnung zweier Federn
mit Vorspannfessel,
Fig. 4 Darstellung einer Feder aus Materialverbund,
Fig. 5 Darstellung einer seriellen Anordnung zweier Fe
dern,
Fig. 6 Darstellung einer Parallelanordnung von Federn
aus unterschiedlichen Werkstoffen, wobei die
Shape-Memory-Feder durch die Stahlfeder vorge
spannt ist, mit zusätzlich angeordneter Heizman
schette.
In Fig. 1 wird ein Sitz mit einem aus verschiedenen Federn 2
zusammengesetzter Federkern 3 dargestellt. Zur Erhöhung des
Sitzkomforts kann zumindest ein Teil der Federn aus Shape-Me
mory-Legierungen hergestellt sein.
Fig. 2 zeigt die Be- und Entlastungskennlinien von Federn aus
Shape-Memory-Legierungen im austenitischen Gefügezustand. Shape-
Memory-Legierungen sind an sich bekannt. Die Belastungskennlinie
4 steigt zunächst an, geht dann aber rasch in einen flachen
Bereich über. Die Entlastungskennlinie 5 zeigt zunächst einen
raschen Abfall an und geht dann in einen flacheren Verlauf
über, der unterhalb der Belastungskennlinie liegt. Somit ist
deutlich, daß die Kraft, die zur Aufrechterhaltung der Verfor
mung notwendig ist, geringer ist, als die zum Herbeiführen die
ser Verformung notwendige Kraft, was für die Komfortverbesserung
des Polsters wesentlich ist.
Fig. 3 zeigt eine Parallelanordnung zweier Federn in der die
innere Feder 7 aus Shape-Memory-Legierung und die äußere Feder
8 aus konventionellen Federstahl besteht. Beide Federn 7, 8
werden oben und unten in Federtöpfen 10 gehalten, die einer
seits am Federkernrahmen 9 und andererseits am Polster 1 befe
stigt sind. Die Federtöpfe 10 sind über eine Vorspannfessel 6
in Form einer dünnen Kette oder Schnur aneinander befestigt,
wodurch die maximale Ausdehnung der Federn 7, 8 definiert und
eine Vorspannung in den Federn erzeugt wird. Die Federvorspan
nung kann auch durch eine die Federn umgebaute, zugenähte
Tasche oder ein Säckchen aufgebracht werden. Aufgrund der Vor
spannung in den Federn wird trotz Entlastung des Sitzes ein
flacherer Bereich der Federkennlinie bereits bei geringer
Sitzbelastung
erreicht. Ferner kann durch die Parallelschaltung von Shape-
Memory-Feder und herkömmlicher Feder erreicht werden, daß der
Federverbund in einem durch die Hysteresis der Shape-Memory-
Feder gekennzeichneten Be- und Entlastungszyklus verläuft, der
sich nach den ersten Benutzungen stabilisiert und dessen Kenn
linienverlauf im Kraft-Weg-Diagramm nach rechts verschoben ist,
das heißt, die notwendige Verformungskraft ist geringer als es
die einfache Addition der Federkennlinien erwarten läßt.
Fig. 4 zeigt eine Darstellung einer weiteren Feder, die im Kern
18 aus Shape-Memory-Legierung besteht und die mit dem Feder
stahl 19 ummantelt ist, wodurch eine Verbundfeder 17 gebildet
wird.
In Fig. 5 wird die serielle Befestigung zweier Federn 12, 13
mittels einer Verbindungsklammer 11 dargestellt. Anstelle der
Verbindungsklammer kann auch die Verschweißung der Federn er
folgen. Durch die serielle Anordnung von Shape-Memory-Feder 12
und konventioneller Stahlfeder 13 kann der Kennlinienverlauf in
dem unteren Belastungsbereich, in dem die Kennlinie der Shape-
Memory-Feder 12 im wesentlichen gleich dem einer herkömmlichen
Feder ist, beeinflußt werden. Ist in diesem Bereich die Kenn
linie der konventionellen Stahlfeder 13 flacher als die der
Shape-Memory-Feder 12 so folgt die Kennlinie der seriellen Anord
nung zunächst dieser Kennlinie. Erst wenn die Kennlinie der
Shape-Memory-Feder 12 die Kennlinie der konventionellen Feder
13 schneidet und danach unterhalb dieser verläuft, folgt die
serielle Anordnung dieser Kennlinie. Man kann also durch ge
eignete Kombination der Federn den Übergangspunkt von herkömm
lichem Federverhalten in degressives Kennlinienverhalten
auswählen.
In Fig. 6 wird gezeigt, wie man eine Vorspannung der aus
Shape-Memory-Legierung bestehenden äußeren Feder 8′ durch eine
konzentrisch darin angeordnete Stahlfeder 7′ erreicht. Die Fe
dern sind mittels der Federtöpfe 10 am Polster 1 und am Feder
kernrahmen 9 befestigt. Dabei wird die innere Feder 7′ an beiden
Enden mittels der Klammern 16 zugfest an den Federköpfen ge
halten. Die Länge der Feder 7′ ist im entspannten Zustand er
heblich kürzer als die Feder 8′. Durch die gemeinsame Befesti
gung wird die Feder 8′ durch die auf Zug vorbelastete Feder 7′
schon auf Druck vorgespannt. Wird nun das Polster 1 belastet,
so muß für die Feder 7′ keine Vorspannarbeit geleistet werden,
sondern nur für die aus Shape-Memory-Legierung bestehende Feder
8′. Zur Einstellung des Kennlinienverhaltens ist zusätzlich
eine Heizmanschette 14 mit einem elektrischen Heizdraht 15 um
die aus Shape-Memory-Legierung bestehende Feder 8 angebracht.
Claims (9)
1. Federkern für Polster, in Sitzmöbeln oder Matratzen,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest ein Teil der Federn (2; 7/8; 7′/8′; 12/13) min
destens teilweise aus einer Shape-Memory-Legierung besteht.
2. Federkern nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Legierung der Shape-Memory-Federn so zusammengesetzt
ist, daß die Federkennlinie bei Belastung (4) wesentlich über
der Entlastungskennlinie (5) liegt.
3. Federkern nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß Federn, die Shape-Memory-Legierung enthalten, unter Vor
spannung stehen.
4. Federkern nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest teilweise aus Shape-Memory-Legierung bestehende
Federn jeweils aus einem Paar parallel belasteter, vorzugsweise
konzentrisch angeordneter Federn (7, 8) gebildet sind, von denen
jeweils eine (7) aus Shape-Memory-Legierung und die andere (8)
entweder aus konventionellen Federstahl oder aus einer weiteren
Shape-Memory-Legierung besteht, die sich bei der Gebrauchstem
peratur in einem anderen Gefügezustand als die der ersten Feder
(7) befindet.
5. Federkern nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß teilweise aus Shape-Memory-Legierung bestehende Federn aus
einem stabförmigen Verbundmaterial aus Shape-Memory-Legierung
und konventionellem Federstahl bestehen, wobei beide Materia
lien über die ganze Länge des Verbundes hinweg vorhanden und
festhaftend miteinander verbunden sind.
6. Federkern nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens teilweise aus Shape-Memory-Legierung bestehende
Federn jeweils aus einem Paar seriell belasteter Federn (12,
13) gebildet sind, von denen jeweils eine aus Shape-Memory-Le
gierung in einem Gefügezustand und die andere entweder aus ei
nem konventionellen Federstahl oder aus einer weiteren Shape-
Memory-Legierung besteht, die sich bei der Gebrauchstemperatur
in einem anderen Gefügezustand als die der ersten Feder befin
det.
7. Federkern nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden seriell belasteten Einzelfedern des Paares (12,
13) aus einem Stab oder Draht bestehen, der auf einem Anteil
seiner Länge aus Shape-Memory-Legierung in einem Gefügezustand
und auf dem übrigen Anteil seiner Länge aus dem konventionellen
Federstahl besteht.
8. Federkern nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Federelemente aus einer konventionellen Stahlfeder (7′)
und einer durch diese vorgespannten, aus Shape-Memory-Legierung
bestehenden Feder (8′) gebildet sind.
9. Federkern nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
jeweils den aus Shape-Memory-Legierung bestehenden Federn (8)
wärmeleitend zugeordnete, gesteuerte Heizelemente (14) zur
gezielten Einstellung deren Kennlinienverlaufs.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19924200553 DE4200553C2 (de) | 1992-01-11 | 1992-01-11 | Federkern für Polster |
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Legal Events
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D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DAIMLER-BENZ AKTIENGESELLSCHAFT, 70567 STUTTGART, |
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