EP0721308A1 - Pneumatisches, federndes flächenlager und seine verwendungen - Google Patents

Pneumatisches, federndes flächenlager und seine verwendungen

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EP0721308A1
EP0721308A1 EP94926213A EP94926213A EP0721308A1 EP 0721308 A1 EP0721308 A1 EP 0721308A1 EP 94926213 A EP94926213 A EP 94926213A EP 94926213 A EP94926213 A EP 94926213A EP 0721308 A1 EP0721308 A1 EP 0721308A1
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EP
European Patent Office
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container
pneumatic
surface bearing
resilient surface
bearing according
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EP94926213A
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EP0721308B1 (de
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Erhard Weber
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Publication of EP0721308B1 publication Critical patent/EP0721308B1/de
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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47C—CHAIRS; SOFAS; BEDS
    • A47C23/00—Spring mattresses with rigid frame or forming part of the bedstead, e.g. box springs; Divan bases; Slatted bed bases
    • A47C23/06—Spring mattresses with rigid frame or forming part of the bedstead, e.g. box springs; Divan bases; Slatted bed bases using wooden springs, e.g. of slat type ; Slatted bed bases
    • A47C23/062—Slat supports
    • A47C23/065—Slat supports by fluid means

Definitions

  • the invention relates to a pneumatic, resilient surface bearing with the following decisive properties:
  • HI has a negative and positive displacement of the support elements with a total stroke h of at least the unloaded container height H and up to 3/4 H g ⁇ , the total height of the area storage .
  • the pneumatic, resilient surface bearing is particularly advantageously used as a subframe for beds, couches or armchairs, where it enables optimal surface contour adjustment and pressure-compensating, slightly resilient storage in all lying and sitting positions of the human or animal body.
  • the bed underframe or slatted frame many mechanical, aero- and hydropneumatic, resilient single-bearing constructions are known.
  • Non-conventional bed subframes that are based on other functional principles, but pursue a similar goal as the area storage.
  • a crossbar frame construction in which the crossbar ends each rest on a single piston-cylinder arrangement.
  • the individual cylinder displacements are hydraulically or pneumatically connected to one another and provided with overflow channels (WO 89/01749).
  • a multi-chamber construction with counter pressure springs which works on the principle of communicating vessels with a pneumatically displaceable bellows and on which individual crossbars rest on support rods.
  • a bellows construction under single or double crossbars which are connected to each other via flow channels for pressure equalization and damping.
  • vertical guidance and a forced coupling of the lifting movement of both crossbar ends are provided in order to avoid the kick-out effect (US 3,210,889). All these constructions have in common that they are much more complex than surface storage, have a significantly lower stroke / height ratio and only partially achieve properties I to III, but in no way achieve the sum.
  • DE OS 3232123 specifies a slatted frame which consists of U-shaped side rails with a compressible tubular body, on which several crossbars are individually placed directly and fixed in welded-on pockets and can deflect into incisions in the U-rails.
  • a very similar construction is described in the patent US 5038429, Fig. 1 (see also EP 0 378469), but here the tube body is still divided into individual "comparments" with overflow channels per crossbar placed (column 6, line 14f).
  • the hose body is "compressible", i.e. if it is made of an expandable material and / or contains a gas filling.
  • An aero bed consists of two air-filled, self-supporting longitudinal tubes on which crossbars rest.
  • US 5038429 (practically identical to EP O 378469) also describes a tubular body divided into “compartments” in a hollow profile spar on which individual pistons with rectangular supports rest over the entire width of the tube (see FIG. 4 and column 6, claim 1 , Lines 15f and 19f). The subdivision into “compartments”, connected with overflow channels or membranes is necessary for a technically sensible functioning in stroke and damping.
  • EP 0 489374 describes a slatted frame in which tubular chambers receive a fully adjacent, inflatable bellows, on which the supporting shafts of the crossbars resiliently rest. According to the invention, the bellows must be filled with gas.
  • the displacement of the slats causes the hose to flatten transversely to the lifting movement and, in the case of an elastic wall, increases the volume of the hose body;
  • the resilient storage is based on the change in volume of the container, the wall of which is advantageously chosen from an elastic material, and / or is brought about by introducing and compressing a delimited small gas volume.
  • Medium-filled hose-like container is made by small-area support elements, the width b «1/6 B to 1/2 B of the hose width B and the length 1 « b to 3 b.
  • the container height is H «1 B to 3 B.
  • the indentation is created by rolling in the tube wall.
  • the flexing work which is practically constant over the indentation process is negligible; the same applies to the medium transport work with slow adaptation predecessors, since this is proportional to the square of the flow velocity.
  • the stretching work to extend the wall on the container surface in the V-shaped indentation only becomes decisive for h> H in the final phase of the contour adjustment and is highly material-dependent.
  • the work W A to be taken into account must be carried out by changing the mass (height) distribution, transporting the container medium (advantageously water with a gelling agent) from the indentation into the bulge against gravity,
  • the mass of the liquid medium may well be more than an order of magnitude smaller than that of the body to be stored, as a result of which the total weight of the surface bearing is kept within limits.
  • Hose height H to about half.
  • Liquid volume ⁇ V proportional to the opening radius R 4 and inversely proportional to the
  • the surface of the support element can also be varied to adapt to the mass distribution of the human body.
  • the behavior described in points I and I 'and the properties of the hose container according to the invention were obtained in many experiments with different types of containers and support elements in an experimental setup, one side wall of which was made of plexiglass for observation. Complex multi-chamber or multi-tube systems could thus be reduced to the simple, inversible and self-damping single-tube system with gelatin-like, incompressible filling, especially in the case of small-area support elements.
  • the wall of the container is advantageously selected from an elastic material and / or a smaller part of the container volume, e.g. filled with a separate gas buffer volume in the foot area of the subframe.
  • Support elements an elastic component, i.e. a progressive stroke pressure force
  • Support elements a uniform, distributed and thus low punctual strain on the container wall; this also applies to the indentation area for support elements with rounded corners and edges and the above. Dimensional limits.
  • the stroke h el due to the elastic volume change is significantly smaller h el «h / 5 to h / 10 compared to the shape change stroke h.
  • the elastic lifting component h e! can advantageously be increased to h el «h / 3 to h / 2 by
  • the elastic deflection for example the double cross bars, each connecting a support element in both side rails of the frame (see Fig. 3) and -
  • the volume elasticity of the frame support the height of which can preferably be chosen to be about 1/3 H g ⁇ lower than that of normal mattresses.
  • the support must also be designed so that it takes over the large possible frame stroke and does not hinder.
  • the pneumatic, resilient surface bearing comes very close to the ideal lying and sleeping comfort. This is achieved as the mean of the floating or floating state of a body in a liquid, e.g. Sea water, with the same contact pressure everywhere and the state in which the supporting pressure forces correspond everywhere to the mass distribution. It is precisely this middle course that is used in the area storage system due to the low support pressure - building rough stroke adjustment and the mass-dependent, spring-loaded final storage, the contact pressure of which is averaged out by setting an average pressure in the container medium.
  • the pneumatic, resilient surface bearing offers a similar sleeping comfort as the water bed, without having its disadvantages:
  • Figures 1 to 4 illustrate the most important parts and functions of the invention, particularly for the main application, the pneumatic, resilient bed frame. They show the basic structure in a schematic manner and each represent only one of several possible designs and uses.
  • Fig. 1 Schematic section of a pneumatic, resilient surface bearing consisting of a hose-shaped, shape and advantageously also volume-variable container 1, which is shown in the two extreme changes in shape of the negative indentation 8 and the positive bulge 9.
  • Fig. 2 a) Cross section through a side structure of a pneumatic, resilient bed frame frame bearing with an asymmetrical U-profile-shaped side member 4 and a flexible central side wall 24 for receiving the hose container 1 with b) support elements 26 designed as an annular spring to increase the elastic stroke h ' e "and mattress topper 10.
  • Fig. 3 Cross-section through a pneumatic, resilient bed, couch or armchair subframe with a low overall height H with two separate tubular containers 1 and 1 'in the two square profile side rails 34 and 34' and a lowered, inner mattress pad 10 '.
  • Fig. 4 Cross section through a pneumatic, resilient bed frame with a stationary L-profile side member 44 and a lowerable inner wall 44 ', which is connected to an elastic rubber band 34 via an anchor-shaped support element 36 causes the deformation of the hose container 1.
  • Fig. 1 shows a detail of a pneumatic, resilient surface bearing with a tube-like, changeable container 1, which is not filled with an incompressible medium 3 and is located in the U-shaped spar 4 with asymmetrical legs, and the movable side walls 4 ' and 4 ", which are advantageously guided in grooves or rails (not shown).
  • the support pressure forces - F p and -F ' p are exerted on the container 1 via the preferably anchor-shaped support elements 6, 6', which are connected to the upper side walls 4 ". They can be used for the two strong, special deformations of the Guide container 1, the indentation 8 in the negative stroke direction and the positive bulge 9 beyond the equilibrium height H of the unloaded container, until the pressure p in the medium 2 is the same everywhere.
  • the support elements 6, 6 ' are advantageously designed in the form of a T or an anchor and then result in an optimal design and shape of the indentation 8 with:
  • Fig. 2 shows a cross section of the technically functional side part structure of a bed frame with mattress support 10 on the basis of the pneumatic, resilient surface bearing.
  • An asymmetrical U-profile spar 4 encloses the container 1 with a width W 1/2 to 2/3 of its cross-sectional circumference.
  • the container wall part extending over the short inner leg 14 of the U-spar 4 is surrounded by a flexible, thin-walled side wall 24 and largely prevented from bulging into the bed frame space transversely to the stroke displacement h.
  • the flexible, preferably in the longitudinal direction of the spar 4 elastic side wall 24 is fastened, for example by a simple clip device 28 and 27, to the short inner leg 14 or the lower part of the support element 26, about which it is advantageously additionally looped.
  • the flexible side wall 24 can consist of a single rubber band over the side rail lengths of, for example, 200 cm, with a wall thickness of approximately 1 to 2 mm. Since a rubber band that is subjected to tensile stress in the longitudinal direction shows a transverse contraction, it is more resistant to stretching transverse to the tensile direction.
  • the upper movable side wall 24 ' is connected to the support element 26 and to a cap 23 made of commercially available soft plastic material for accommodating, for example, double crossbars 18, 18' made of spring wood strips on which the mattress support 10 lies.
  • the movable upper side wall 24 'with the crossbars 18, 18' are guided vertically through a groove 15 in the long U outer leg 14 ', in which a roller 17 runs, the axis 25 of which is displaceable in the horizontal upper part 24 "of the side wall 24'
  • the movable side wall 24 ′ When pressure is exerted by body support, the movable side wall 24 ′ can be lowered past the flexible wall 24 by turning the container 1 in to the base of the U-spar 4.
  • the flexible side wall 24 takes part in the insertion process and compensates for height differences from the adjacent support elements by longitudinal expansion.
  • an additional flexible, non-stretchable reinforcement tape e.g. made of fabric, with B / 2 to B width attached to the spar leg 14 and the ring spring 26, are stretched over the elastic side wall 24 attached.
  • the flexible side wall 24 can also consist of individual longitudinal lamellae as a continuation of the ho .itenwand 14 without connection to the support elements 26, which can flip over to the container 1, but resist the bulge in the space between the bars.
  • This laminated side wall must be segmented in the double cross bar spacing.
  • This height is quite comparable to the overall height of a conventional subframe with a mattress.
  • the pure surface storage stroke h tot «14 cm thus reaches almost 60% of the bed height including the mattress topper, without including the deflection of the crossbars 18, 18 'or the volume-elastic indentation of the support 10, which again contributes 4 to 6 cm of the stroke.
  • FIG. 3 shows a cross section through a further technically functional example of a solution for a bed surface storage subframe with a lowered, inner mattress support 10 '.
  • Fig. 4 shows in cross section a bed frame with L-shaped stationary spar 44 and vice versa L-shaped, lowerable inner wall 44 '.
  • the band of width B / 2 to 3 B / 2 runs past the side wall of the container 1 and is fastened to the lower part of the side wall 44.
  • Rollers 27 can be used to guide and deflect the belt. The deflection of the band for attachment to the inner wall is advantageous in order to be able to place the outer part of the spar base on the side bolster supports of the bed frame.
  • the additional elastic stroke component h ' el is provided by the elastic band, for example made of rubber.
  • the container wall 2 partly rolls and partly slides on the side wall 44 '.
  • the sliding can be promoted by the choice of the sidewall (surface) material and / or by e.g. Talc, are supported.
  • the remaining static friction represents another damping factor.
  • All described examples of the pneumatic, resilient subframe with support can be used in any conventional bed frame. Since these generally have sufficient ground clearance, a deflection of the transverse strips 18, 18 'and the mattress overlay 10 under the lower edge of the side rail is possible, as in conventional versions, in the example of FIG. 4 also the lowering of the inner side wall 44'. An angle adjustment of the head and leg section of the pneumatic subframe by at least + 30 ° or + 10 ° is possible.
  • additional resilient elements telescopic spring bars, elastic crossbars and mattresses
  • the use of two separate, symmetrical, tubular containers 1, 1 'in the two side rails of the lower frame results in a uniform load reaction and avoids the kick-out effect when boarding or when the bed is loaded from one side.
  • the number of support elements 6, 6 ', etc., each connected to double crossbars, is advantageously 14 pieces arranged on a 200 cm bed beam at 14 cm intervals. Arrangements other than those described by way of example and combinations with known or modified sub-mattress elements and mattress pads are of course also possible.
  • the extraordinarily high contour adaptability according to the invention with a very even contact pressure distribution without pressure peaks was checked and proven in many tests in the shoulder and buttocks area with three different prototypes with the Ergocheck® pressure mattress computer system.
  • an adaptation to the weight of the body lying on it and the stress can optionally be carried out by one or more of the following constructive and functional measures:
  • Area storage also for couches and armchair upholstery, e.g. for longer bedridden, spinal disc damaged and paraplegic people, as well as contour-adaptable area storage in (large animal) veterinary medicine.

Landscapes

  • Invalid Beds And Related Equipment (AREA)
  • Mattresses And Other Support Structures For Chairs And Beds (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
  • Pens And Brushes (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Abstract

Pneumatisches, federndes Flächenlager dadurch gekennzeichnet, daß auf ein geschlossenes, schlauchartiges, form- und vorzugsweise auch volumenveränderliches Behältnis (1), das nicht prall mit einem kompressiblen, beweglichen Medium (3) gefüllt ist und an dem teilweise Seitenwände (4, 4', 4'') anliegen, mindestens zwei Auflageelemente (6, 6') aufliegen, deren Auflageflächen (7, 7') in der Summe um eine Größenordnung kleiner sind als die Oberfläche der Behältniswand (2). Die vorzugsweise T- oder ankerförmigen Auflageelemente (6, 6') bewirken schon bei kleinen, kaum progressiven Druckkräften -Fp und -F'p eine Einstülpung (8) in negativer Hubrichtung unter starker Formänderung des Behältnisses (1) und eine positive Aufwölbung (9) und damit einen sehr großen Grobkonturenanpassungshub h > H, der Höhe des unbelasteten Behältnisses (1). Bei der vorzugsweise dehnungselastischen Wandung (2) des Behältnissses (1) kommt in der Endphase der Grobkonturanpassung eine elastische Komponente durch die Volumenänderung bis zum Druckausgleich im Behältnis (1) hinzu, die eine federnde Lagerung des aufliegenden Körpers erlaubt. Durch die Kammerbildung um die Einstülpung (8) kommt es zu einer progressiven inhärenten Dämpfung durch die eingeschränkte Verschiebbarkeit des Mediums (3). Auf diese Weise können auch sehr unebene Körper über die gekoppelten, sowohl positiven als auch negativen Anpassungshubwege der Auflageelemente (6, 6') etc. druckausgleichend an die Körperkontur angepaßt federnd gelagert werden. Besonders vorteilhaft kann das pneumatische, federnde Flächenlager gemäß den Ansprüchen 5 bis 10 als Untermatratze für Betten, Liegen oder Sessel mit großer Auflagedruck-ausgleichender Anpassungsfähigkeit an Körperkonturen in allen Liege- und Sitzstellungen eingesetzt werden.

Description

Pneumatisches, federndes Flächenlager und seine Verwendungen
Die Erfindung betrifft ein pneumatisches, federndes Flächenlager mit den folgenden zielsetzungsgemäß entscheidenden Eigenschaften:
I. Durch seine Grobkonturanpassungsfähigkeit legt es sich auch an stark unebene Körper mit nur sehr gering progressiver Anpassungshub-Druckkraftbeziehung an.
I'. Es besitzt eine inhärente, progressiv wirkende Dämpfung bei der Anpassungshubbewegung an den oder bei der Verlagerung des Körpers.
II. Eine von der Grobkonturanpassung getrennt wirkende elastische Komponente erlaubt es, diese Körper federnd zu lagern.
HI. Es verfugt über eine negative wie positive Verschiebung der Auflageelemente mit einem Gesamthub h von mindestens der unbelasteten Behältnishöhe H und von bis zu 3/4 Hgα, der Gesamtbauhöhe des Flächenlagers.
Besonders vorteilhaft wird das pneumatische, federnde Flächenlager als Unterrahmen für Betten, Liegen oder Sessel eingesetzt, wo es eine optimale Flächenkonturanpassung und Auflagedruck-ausgleichende, leicht federnde Lagerung in allen Liege- und Sitzstellungen des menschlichen oder tierischen Körpers ermöglicht. Im Falle der Hauptanwendung der Erfindung, dem Bettunterrahmen bzw. Lattenrost sind viele mechanische, aero- und hydropneumatische, federnde Einzellagerkonstruktionen bekannt.
(a)Konventionelle Unterrahmen mit Zug- oder Schraubensprungfedem, Lattenroste vornehmlich mit elastischen Schichtholzquerleisten in Gummielementhalterungen, eine gemeinsame Gummiband-Aufhängung mehrerer Querlatten, sowie das Wasserbett.
(b) Nicht konventionelle Bettunterrahmen, die auf anderen Funktionsprinzipien basieren, aber eine ähnliche Zielsetzung wie das Flächenlager verfolgen. Eine Querlattenrahmenkonstruktion, bei der die Querlattenenden jeweils auf einer Einzelkolben-Zylinder Anordnung aufliegen. Die einzelnen Hubräume der Zylinder sind hydraulisch oder pneumatisch miteinander in Verbindung und mit Überströmkanälen versehen (WO 89/01749).
Eine Vielkammerkonstruktion mit Gegendruckfedern, die auf dem Prinzip der kommunizierenden Gefäße mit einem pneumatisch verschiebbaren Balg funktioniert und auf denen Einzel-Querlatten über Stützstäbe aufliegen. (EP O 481157). Eine Blasebalg-Konstruktion unter Einzel- oder Doppelquerlatten, die untereinander über Strömungskanäle zum Druckausgleich und zur Dämpfung verbunden sind. Zusätzlich ist eine Senkrechtfuhrung und eine zwangsweise Kopplung der Hubbewegung beider Querlattenenden vorgesehen, um den RausschmeißefFekt zu vermeiden (US 3 210 889). Allen diesen Konstruktionen ist gemeinsam, daß sie sehr viel komplexer sind als das Flächenlager, ein deutlich geringeres Hub/Bauhöhen- Verhältnis aufweisen und die Eigenschaften I bis III nur teilweise einzeln, in der Summe aber keineswegs erreichen.
In (c) bis (e) werden Lattenroste beschrieben, die einzelne Funktionselemente des pneumatischen, federnden Flächenlagers in abgewandelter Form verwenden, die entscheidenden erfindungsgemäßen Merkmale aber nicht aufweisen und keine der in den Punkten I bis IE angeführten Eigenschaften erfüllen.
(c)DE OS 3232123 gibt einen Lattenrost an, der aus U-profilfbrmigen Seitenholmen mit einem kompressiblen Schlauchkörper besteht, auf dem mehrere Querlatten einzeln direkt aufgelegt und in angeschweißten Taschen fixiert sind und in Einschnitte in den U-Holmen einfedern können. Eine sehr ähnliche Konstruktion wird in dem Patent US 5038429, Fig. 1 beschrieben (siehe auch EP O 378469), wobei hier aber der Schlauchkörper noch pro aufgelegter Querlatte in einzelne "comparments" mit Überströmkanälen unterteilt ist (Spalte 6, Zeile 14f).
Der Nachteil dieser Konstruktionen besteht in der direkten und breiten Auflage der Latten. Bei schneller Wechselbelastung besteht die Gefahr, daß der Schlauch in den Einschnitten gequetscht und damit leck wird.
Sie werden technisch wirklich sinnvoll nur funktionieren, wenn der Schlauchkörper "kompressibel" ist, d.h., wenn er aus einem dehnungsfähigen Material besteht und /oder eine Gasfüllung enthält.
Eine ähnliche Konstruktion mit nicht flexiblen, im Profil hochkant stehenden Querlatten auf einem gasgefüllten Schlauchkörper wird in EP O 038155 beschrieben. Eine selbsttragende Schlauchkonstruktion, gegebenenfalls in einer halbhohen Wanne mit direkter Auflage der Latten in Taschen ist in DE 2621803 beschrieben und wird technisch vorteilhaft mit einem kompressiblen Medium gefüllt.
Ein Aero-Bett besteht aus zwei luftgefüllten, selbsttragenden Längsschläuchen, auf denen Querlatten aufliegen.
(d) US 5038429 (praktisch identisch mit EP O 378469) beschreibt weiterhin einen in "compartments" unterteilten Schlauchkörper in einem Hohlprofilholm, auf dem einzelne Kolben mit rechteckigen Auflagen auf der gesamten Schlauchbreite aufliegen (s. Fig. 4 und Spalte 6 , Anspruch 1, Zeile 15f und 19f). Die Unterteilung in "compartments", verbunden mit Überströmkanälen oder Membranen ist für ein technisch sinnvolles Funktionieren in Hub und Dämpfung notwendig. (e)EP O 489374 beschreibt einen Lattenrost, bei dem rohrartige Kammern einen vollständig anliegenden, aufblasbaren Balg aufnehmen, auf dem die Stützschäfte der Querlatten federnd aufliegen. Erfindungsgemäß muß der Balg prall-gasgefüllt sein.
Als konstruktive Merkmalsunterschiede dieser Lattenroste in (c) bis (e) zum Flächenlager sind vor allem anzuführen.
In (c) besitzen alle eine breite, direkte Auflage der Querlatten fixiert in angeschweißten
Taschen auf dem Schlauchkörper. In (d) liegt ein Druckelement mit rechteckförmiger Auflage auf der ganzen Schlauchbreite auf, mit einer Kolbenstange als Verbindung zu der Querlatte, und der Schlauchkörper ist in Kammern unterteilt. In (e) liegt ein prall gefüllter Balg an der gesamten Rohrkammerwandung an.
Konstruktionsbedingt ergeben sich für die Lattenroste (c) bis (e) folgende Funktionsmerkmale:
- allen gemeinsam ist eine schnell einsetzende durchgehend stark progressive Hub- Kraftbeziehung, deren Steifigkeit umso größer wird, je mehr Latten druckbelastet werden;
- bei allen (außer möglicherweise (e)) bewirkt die Verschiebung der Latten eine Abplattung des Schlauches quer zur Hubbewegung sowie bei dehnungselastischer Wandung eine Volumenvergrößerung des Schlauchkörpers;
- alle ohne Kammern (also außer (d)) haben große Dämpfungsprobleme, insbesondere bei Gasbefüllung, aber auch bei höherviskosen, inkompressiblen Füllmedien aufgrund der sich kaum verringernden Schlauchquerschnitte. Sie müssen einen Kompromiß eingehen zwischen schwabbeligem Aufliegeverhalten und größeren Hubverschiebungen bei geringem Innendruck oder hartem Aufliegeverhalten und kleinen Hubwegen bei großem Innendruck,
- daher ist der technisch und fünktionell erreichbare Hubweg mehrerer Querlatten gleichzeitig etwa auf die halbe Schlauchhöhe beschränkt.
- Keines der Systeme weist einen nennenswerten positiven Hubweg auf.
Das Ziel der Erfindung ist es, die in den Punkten I, I', II und HI aufgeführten
Funktionseigenschaften mit möglichst einfachen konstruktiven Mitteln zu erreichen.
I. Die Grobkonturanpassung beruht auf der starken, speziellen Formänderung des Behältnisses:
- der nach innen gerichteten Einstülpung in negativer Hubrichtung unter Ausbildung zweier
Längskammern parallel zur Achse des Behältnisses und
- der Aufwölbung des Behältnisses in positiver Hubrichtung bis zum Druckausgleich im Behältnismedium. I'. Die inhärente, progressiv mit dem Hub sich verstärkende Dämpfung kommt durch die starke Querschnittsverengung bei der Ausbildung der Längskammern zustande.
II. Die federnde Lagerung insbesondere in und nach der Endphase der Grobkonturanpassung beruht auf der Volumenänderung des Behältnisses, dessen Wandung vorteilhafterweise aus einem dehnungselastischen Material gewählt wird, und/oder wird bewirkt durch Einbringung und Kompression eines abgegrenzten kleinen Gasvolumens.
HI. Die große sowohl negativ als auch positiv mögliche Hubverschiebung ergibt sich aus I und II und kann durch in sich federnde Auflageelemente noch vergrößert werden.
Die fünktionellen Eigenschaften, die in den Punkten I, I', II und HI beschrieben sind, werden erreicht durch die konstruktiven Merkmale, die in den Ansprüchen 1) bis 4) und 6) angegeben sind.
Zu I: Die Formänderung des nicht prall mit einem vorteilhafterweise glycerin- bis gelatineartigen, inkompressiblen
Medium gefüllten schlauchartigen Behältnisses erfolgt durch kleinflächige Auflageelemente, deren Breite b « 1/6 B bis 1/2 B der Schlauchbreite B und deren Länge 1 « b bis 3 b beträgt. Die Behältnishöhe ist H« 1 B bis 3 B.
Zur Grobkonturanpassung sind trotz der starken Formänderung nur geringe, kaum progressive Druckkräfte und ein kleiner Arbeitsaufwand nötig.
Die Einstülpung entsteht durch Einwalken der Schlauchwand. Bei vorteilhafterweise geringer Steifigkeit der dehnungselastischen Wand ist die über den Einstülpungsvorgang praktisch konstante Walkarbeit vernachlässigbar; das gleiche gilt für die Mediumtransportarbeit bei langsamen Anpassungsvorgänger-, da diese proportional dem Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit ist. Die Dehnungsarbeit zur Verlängerung der Wandung an der Behältnisoberfläche in der V-förmigen Einstülpung wird erst in der Endphase der Konturanpassung für h > H entscheidend und ist stark materialabhängig. Die zu berücksichtigende Arbeit WA muß durch die Änderung der Massen(höhe)verteilung, Transport des Behältnismediums (vorteilhafterweise Wasser mit einem Gelierungsmittel) aus der Einstülpung in die Auswölbung gegen die Schwerkraft geleistet werden,
WA = Δmg Δh « 7,5 102J pro Auflageelement, unter den experimentellen Bedingungen: Höhenänderung Δh = 1/2 H = B = 5cm, transportierte Masse Δm < 200g = 2 dl H-O und der Schwerebeschleunigung g « 10 m/s2. Aus der gering progressiven Steigerung der Hubkraft bis h = 0,6 H kann die obere Grenze der Dehnarbeit bei der Einstülpung zu maximal WA abgeschätzt werden. Ein menschlicher Körper mit ca. 80 kg Masse vermag bei dem Bettunterrahmen-Flächenlager nach Fig. 2 in Seitenlage ca. 10 Auflageelemente um ca. 0,6 H und weitere 6 um ca. 0,3 H (von insgesamt 2x14=28 für beide Seitenholme des Bettunterrahmens) einzudrücken. Die dabei im Mittel dem Körper verloren gegangene potentielle Energie beträgt
Wκ = mgh = 80 kg 10 m/s2 0,05 m = 40 J Bei dieser Vorgabe fallen für insgesamt 16 bewegte Auflageelemente je 2 WA an (Arbeit gegen Schwerkraft und zur Längsdehnung), also 32 WA. Aus dem Verhältnis 32 WA/WK < 0,05 ergibt sich, daß nur rund 5% der Schwerkraftpotentialenergie auf die reine Grobkonturanpassung aufgewandt werden müssen.
Der Rest von 95% wird durch die elastische Komponente der Volumenänderung, d.h. durch die elastische Ausdehnung der Behältniswandung, die aufgrund des überall gleichen Druckes sehr gleichmäßig erfolgt, aufgenommen und führt zur federnden Lagerung des Körpers. Trotz der geringen benötigten Druckkraft und Grobhubanpassungsarbeit erfolgt die Kopplung aller Auflageelemente in der Hauptsache durch die Einstülp- und Auswölbungsvorgänge, die auch die positive Unterstützung tieferer Einbuchtungen und die sehr gleichmäßige, druckspitzenfreie Lagerung des aufliegenden Körpers bewirken.
Die Masse des flüssigen Mediums kann durchaus um mehr als eine Größenordnung kleiner sein als die des zu lagernden Körpers, wodurch das Gesamtgewicht des Flächenlagers in Grenzen gehalten wird.
Zu I1: Die inhärente, progressive Dämpfung tritt ein aufgrund der Doppellängskammer-
Ausbildung durch die Einstülpung des Schlauches bei gleichzeitiger Reduzierung der
Schlauchhöhe H auf etwa die Hälfte.
Der effektive Querschnittsradius wird für B = H 2 dabei von r, = (B+H)/4 = 3H/8 reduziert auf r2 < (H/2 + B/3)/4 = H/6, siehe Fig. 1.
Nach dem Gesetz von Hagen Poiseuille ist das pro Zeit Δt durchströmende
Flüssigkeitsvolumen ΔV proportional zum Öffhungsradius R4 und umgekehrt proportional zur
Zähigkeit η des Mediums.
ΔV/Δt ~R4/η Damit reduziert sich bei starker Einstülpung das durchgedrückte Flüssigkeitsvolumen ΔV2 -$ ΔV, /25 um etwa den Faktor 25.
Als Füllmedium wird vorteilhafterweise Wasser mit einem Gelierungsmittel verwendet, das eine wenig temperaturabhängige Zähigkeit η«2Ns/m2 (etwa gleich der von Glycerin bei T = 15°C) ergibt.
Mit dieser Füllung je eines Gummischlauchs (B=H/2«4 bis 5 cm, Wandstärke 1,4 mm, Motoradschlauchqualität) in den beiden Seitenholmen eines 200cm x 100 cm Unterrahmens (nach Fig. 2 oder 3), werden keine Oszillationen, kein Rausschmeißeffekt beim Einsteigen und doch eine angenehm leichte Anpassung beim Wechsel von Rücken- in Seitenlage des menschlichen Körpers beobachtet. Die Zeitkonstante der Dämpfung und die optimale Anpassung an das Körpergewicht kann durch die Wahl der Zähigkeit des Füllmediums bestimmt werden, als auch durch eine Erhöhung des Fülldrucks p0 für das unbelastete Behältnis.
Zur Anpassung an die Massenverteilung des menschlichen Körpers kann auch die Auflagenelementfläche variiert werden. Das in den Punkten zu I und I' beschriebene Verhalten und die erfindungsgemäßen Eigenschaften des Schlauchbehältnisses wurde in vielen Versuchen mit verschiedenartigen Behältnissen und Auflageelementen in einem Versuchsaufbau gewonnen, dessen eine Seitenwand zur Beobachtung aus Plexiglas war. Komplexe Vielkammer- oder Mehrfachschlauchsysteme konnten so auf das einfache, einstülpende und gerade bei kleinflächigen Auflageelementen selbstdämpfende Einschlauchsystem mit gelatineartiger, inkompressibler Füllung reduziert werden.
Zu II. Voluimenänderung des Behältnisses 1
Zur elastisch federnden Lagerung wird die Wandung des Behältnisses vorteilhafterweise aus einem dehnungselastischen Material gewählt und/oder ein kleinerer Teil des Behältnisvolumens z.B. im Fußbereich des Unterrahmens mit einem separaten Gaspuffervolumen befüllt. Beide
Maßnahmen bringen insbesondere in der Endphase der Anpassungsverschiebung der
Auflageelemente eine elastische Komponente ein, d.h. eine progressive Hub-Druckkraft
Beziehung.
Mit und ohne diese elastische Komponente stellt sich überall im Behältnis im
Gleichgewichtszustand derselbe Druck ein. Dadurch ergibt sich auch bei kleinflächigen
Auflageelementen eine gleichmäßige, verteilte und somit punktuell geringe Dehnungsbelastung der Behältniswandung; dies gilt auch für den Einstülpbereich für Auflagenelemente mit abgerundeten Ecken und Kanten und den o.a. Maßgrenzen.
Der Hub hel durch die elastische Volumenänderung ist deutlich kleiner hel«h/5 bis h/ 10 gegenüber dem Formänderungshub h.
Die elastische Hubkomponente he! kann vorteilhaft auf hel«h/3 bis h/2 vergrößert werden durch
Ausbildung der Auflageelemente als Teleskopfederstangen (siehe Fig. 3) oder als in
Längsrichtung des Schlauches angeordnete ovale doppeltrapez- oder ringförmige
Federelemente (siehe Fig. 2 a und b).
Zu III. Die Gesamthubverschiebung durch die Formänderung von h > H, der unbelasteten Behältnishöhe, kann durch die zusätzlichen elastischen Elemente auf hges=h+hel«4H/3 bis 3H/2 vergrößert werden, wobei dann die Gesamtaufbauhöhe Hges des Unterrahmens Hges > 10H/6 bis 7H/3 beträgt (Fig. 2).
Zu dem Unterrahmenhub kommen bei der Verwendung als Bett-, Liege- oder Sesselunterrahmen hinzu:
- die elastische Durchbiegung, z.B. der Doppelquerleisten, die je ein Auflageelement in beiden Seitenholmen des Rahmens verbinden (siehe Fig. 3) und - die Volumenelastizität der Rahmenauflage, deren Höhe vorzugsweise mit etwa 1/3 Hgβ geringer gewählt werden kann als die normaler Matratzen. Die Auflage muß auch so gestaltet sein, daß sie den großen möglichen Rahmenhub übernimmt und nicht behindert.
Durch die getroffenen konstruktiven Maßnahmen kommt das pneumatische, federnde Flächenlager sehr nahe an den idealen Liege- und Schlafkomfort heran. Dieser wird erreicht als Mittelwert des Schwebe- oder Schwimmzustandes eines Körpers in einer Flüssigkeit, z.B. Meerwasser, mit überall gleichem Auflagedruck und dem Zustand, bei dem die unterstützenden Druckkräfte überall der Massenverteilung entsprechen. Gerade dieser Mittelweg wird bei dem Flächenlager begangen durch die gering Unterstützungsdruck - aufbauende Grobhubanpassung und die massenabhängige, federnde Endlagerung, deren Auflagedruck aber ausgemittelt wird durch die Einstellung eines mittleren Druckes im Behältnismedium.
Das pneumatische, federnde Flächenlager bietet einen ähnlichen Liege-Schlafkomfort wie das Wasserbett, ohne dessen Nachteile aufzuweisen:
- Anpassungsfähigkeit durch Dichte und Zähigkeit der Hülle eingeschränkt
- Bewegungseinschränkung bei Änderung der Liegestellung durch Seitendruckkräfte in der Einsenkmulde und der dazu nötigen Wasserverdrängung, besonders hoch bei Kammersystemen
- Wassersackhülle völlig wasser- und dampfundurchlässig
- Schwappneigung, hohes Gewicht sowie Beheizung/Temperaturregelung nötig.
Figuren
Die Abbildungen Fig. 1 bis Fig. 4 illustrieren die wichtigsten Teile und Funktionen der Erfindung, insbesondere für die Hauptanwendung, den pneumatischen, federnden Bettunterrahmen. Sie zeigen den prinzipiellen Aufbau in schematischer Weise und stellen jeweils nur eine von mehreren Ausführungs- und Verwendungsmöglichkeiten dar.
Fig. 1 : Schematischer Ausschnitt aus einem pneumatischen, federnden Flächenlager bestehend aus einem schlauchaitigen, form- und vorteilhafterweise auch volumenveränderlichen Behältnis 1, das in den beiden extremen Formveränderungen der negativen Einstülpung 8 und der positiven Auswölbung 9 gezeigt ist.
Fig. 2: a) Querschnitt durch einen Seitenteilaufbau eines pneumatischen, federnden Bettunterrahmen-Flächenlagers mit einem asymetrisch U-profilförmigen Seitenholm 4 und einer flexiblen mittleren Seitenwand 24 zur Aufnahme des Schlauchbehältnisses 1 mit b) als Ringfeder ausgebildeten Auflageelementen 26 zur Vergrößerung des elastischen Hubweges um h'e„ sowie Matratzenauflage 10. Fig. 3 : Querschnitt durch einen pneumatischen, federnden Bett-, Liege- oder Sesselunterrahmen mit geringer Bauhöhe H mit zwei separaten schlauchartigen Behältnissen 1 und 1' in den beiden Vierkantprofil-Seitenholmen 34 und 34' und abgesenkter, innenliegender Matratzenauflage 10'.
Fig. 4: Querschnitt durch einen pneumatischen, federnden Bettunterrahmen mit einem stationären L-Profil Seitenholm 44 und einer nach unten absenkbaren Innenwand 44', die verbunden mit einem elastischen Gummiband 34 über ein ankerförmiges Auflageelement 36 die Deformation des Schlauchbehältnisses 1 bewirkt.
Figurenbeschreibung
Fig. 1 zeigt als Ausschnitt ein pneumatisches, federndes Flächenlager mit einem schlauchartigen, fo-mveränderlichen Behältnis 1, das nicht prall mit einem inkompressiblen Medium 3 gefüllt ist und in dem U-förmigen Holm 4 mit asymmetrischen Schenkeln liegt, und das bewegliche Seitenwände 4' und 4" aufweist, die vorteilhafterweise in Nuten oder Schienen (nicht gezeigt) geführt werden.
Über die vorzugsweise ankerförmigen Auflageelemente 6,6', welche mit den oberen Seitenwänden 4" verbunden sind, werden die Auflage-Druckkräfte - Fp und -F'p auf das Behältnis 1 ausgeübt. Sie können zu den beiden gezeigten starken, speziellen Verformungen des Behältnisses 1 führen, der Einstülpung 8 in negativer Hubrichtung und der positiven Auswölbung 9 über die Gleichgewichtshöhe H des unbelasteten Behältnisses hinaus, bis zur Einstellung eines überall gleichen Druckes p im Medium 2.
Durch die übereinander und über den kurzen Innenschenkel des U-förmigen Holmes 4 laufenden Seitenwände 4' und 4" kann der gesamte Hub h > H zur Grobkonturanpassung an einen aufliegenden Körper ausgenutzt werden.
Die Auflageelemente 6,6' werden vorteilhafterweise in der Form eines T oder eines Ankers ausgebildet und ergeben dann eine optimale Ausbildung und Form der Einstülpung 8 mit:
- geringer Belastung der Behältniswandung 2,
- günstiger Unterbringung des Querschnittswandungumfangs, der sich durch die Einstülpung kaum verändert, bei minimaler Resthöhe des Behältnisses 1,
- Ausbildung von 2 getrennten Längskammern zur progressiven Dämpfung, und
- pufferndem, automatischen Aufsitzstops durch Aufliegen des Ankeroberteils auf dem eingestülpten Behältnis.
Weiterhin kann das abgebogene, sich verjüngende Vorderteil der oberen Ankerplatte, das vorzugsweise aus elastischem Material besteht und an dem Außenschenkel des U-Holms 4 anliegt, kleinere horizontale Verschiebungen der Seitenwände 4" abfangen und ausgleichen. Fig. 2 zeigt als Querschnitt den technisch funktioneilen Seitenteilaufbau eines Bettunterrahmens mit Matratzenauflage 10 auf der Basis des pneumatischen, federnden Flächenlagers. Ein asymmetrischer U-Profilholm 4 umschließt das Behältnis 1 mit Breite B«H/2 zu 2/3 seines Querschnitt-Umfangs. Der über den kurzen Innenschenkel 14 des U- Holms 4 reichende Behältniswandungsteil wird von einer flexiblen, dünnwandigen Seitenwand 24 umfaßt und weitgehend an einem Ausbeulen in den Bettrahmenzwischenraum quer zur Hubverschiebung h gehindert. Dazu wird die flexible, vorzugsweise in Längsrichtung des Holmes 4 dehnungselastische Seitenwand 24 z.B. durch jeweils eine einfache Clipvorrichtung 28 und 27 an den kurzen Innenschenkel 14 bzw. dem Unterteil des Auflageelements 26 befestigt, um den es vorteilhafterweise zusätzlich geschlungen ist. Die flexible Seitenwand 24 kann aus einem einzigen Gummiband über die Seitenholmlängen von z.B. 200 cm bestehen, mit einer Wandstärke von ca. 1 bis 2 mm. Da ein in Längsrichtung auf Zug beanspruchtes Gummiband eine Querkontraktion zeigt, widersetzt es sich quer zur Zugrichtung einer Dehnung dann stärker.
Die obere bewegliche Seitenwand 24' ist mit dem Auflageelement 26 und mit einer Kappe 23 aus handelsüblichen WeichkunststofTmaterial verbunden zur Aufnahme von z.B. Doppelquerlatten 18, 18' aus Federholzleisten, auf denen die Matratzenauflage 10 liegt. Die bewegliche obere Seitenwand 24' mit den Querlatten 18, 18' werden vertikal geführt durch eine Nut 15 in dem langen U- Außenschenkel 14', in der eine Rolle 17 läuft, deren Achse 25 in dem waagerechten Oberteil 24" der Seitenwand 24' verschiebbar eingelassen ist und so die neigungs- und durchbiegungsbedingte Abstandsänderung der Querlatten ausgleicht. Zur Erhöhung des elastischen Hubweges sind die Auflageelemente als Ringfedern 26 ausgebildet, deren elastischer Hub in dem angegebenen Beispiel hel=H/3 beträgt bei einer Ringhöhe von 2 H/3.
Bei Druckausübung durch Körperauflage kann die bewegliche Seitenwand 24' an der flexiblen Wand 24 vorbei unter Einstülpung des Behältnisses 1 bis zur Basis des U-Holms 4 abgesenkt werden. Die flexible Seitenwand 24 macht den Einstülpvorgang mit und gleicht Höhenunterschiede zu den benachbarten Auflageelementen durch Längsdehnung aus. Bei bes- iders starker Belastung kann ein zusätzliches flexibles nicht dehnungsfähiges Verstärkungsband, z.B. aus Gewebe, mit B/2 bis B Breite am Holmschenkel 14 und der Ringfeder 26 befestigt, über die dehnungselastische Seitenwand 24 gespannt angebracht werden.
Die flexible Seitenwand 24 kann auch aus einzelnen Längslamellen als Fortsetzung der Ho ra .itenwand 14 ohne Verbindung zu den Auflageelementen 26 bestehen, die sich zum Behältnis 1 hin umlegen können, sich durch einen Anschlag der Auswölbung in den Holmzwischenraum aber widersetzen. Diese lamellierte Seitenwand muß im Doppelquerleistenabstand segmentiert sein.
Der Gesamthub des in Fig. 2 dargestellten Flächenlagers ist hges=h+h'el>4H/3. Die Gesamtbauhöhe des Bettes, inklusive einer Auflage mit 2 H/3 Höhe ist dann H'ge3=7 H/3 = 24 cm für z.B. eine Behältnishöhe H=10 cm. Diese Bauhöhe ist durchaus vergleichbar mit der Gesamthöhe eines konventionellen Unterrahmens mit Matratze. Der reine Flächenlagerhub hges «14 cm erreicht damit fast 60% der Betthöhe inklusive Matratzenauflage, ohne Einbeziehung der Durchbiegung der Querlatten 18, 18' oder der volumenelastischen Einbuchtung der Auflage 10, die nochmals 4 bis 6 cm Hubanteil beitragen.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres technisch funktionelles Lösungsbeispiel für einen Bettflächenlager-Unterrahmen mit abgesenkter, innenliegender Matratzenauflage 10'. Die beiden Vierkantprofil-Seitenholme 34 und 34' nehmen je ein Schlauchbehältnis 1 und 1' auf. Die paarweise mit vorzugsweise Doppelquerlatten 18, 18' verbundenen Auflageelemente 16, 16' sind zur Vergrößerung des elastischen Hubweges hel insbesondere in den kritischen Schulter- und Gesäßregionen des Unterrahmens als Teleskopfederstangen ausgebildet, die in den Oberteilen 19, 19* der Holme in Buchsen 5,5' geführt sind. Die Teleskopfederstangen 16,16' sind über Z-förmige Winkelelemente 11,11' mit den Querlatten 18, 18' verbunden, wodurch die Matratze 10' in den Holmzwischenraum abgesenkt werden kann. Dadurch wird wieder ein großes Verhältnis Gesamthub/Gesamtbetthöhe von hges/Hges«l/2 erreicht. Die Querlattenaufhahmen 12, 12' sind um ihre Achsen 20, 20' drehbar.
Fig. 4 stellt im Querschnitt einen Bettunterrahmen mit L-förmigen stationären Holm 44 und umgekehrt L-förmiger, nach unten absenkbarer Innenwand 44' dar. Die Druckbelastung wird über die Auflage 10, die Querlatten 18, 18* und die Innenwand 44' auf ein elastisches Band 34 um das ankerförmige Auflageelement 36 auf das Schlauchbehältms 1 übertragen. Das Band der Breite B/2 bis 3 B/2 läuft an der Seitenwandung des Behältnisses 1 vorbei und ist am Unterteil der Seitenwand 44 befestigt. Zur Führung und Umlenkung des Bandes können Rollen 27 eingesetzt werden. Die Umlenkung des Bandes zur Befestigung an der Innenwand ist vorteilhaft, um den Außenteil der Holmbasis auf den Seitenwangenstützen des Bettgestelles auflegen zu können.
In dieser Version wird der zusätzliche elastische Hubanteil h'el durch das elastische Band, z.B. aus Gummi, bereitgestellt.
Beim Einstülp- und Absenkvorgang rollt die Behältniswand 2 teilweise und gleitet teilweise an der Seitenwand 44' ab. Das Gleiten kann durch die Wahl des Seitenwand-(Oberflächen-) Materials gefördert und/oder durch, z.B. Talkum, unterstützt werden. Die verbleibende Haftreibung stellt einen weiteren Dämpfungsfaktor dar.
Alle beschriebenen Beispiele des pneumatischen, federnden Unterrahmens mit Auflage können in jedes herkömmliche Bettgestell eingesetzt werden. Da diese in der Regel eine ausreichende Bodenfreiheit haben, ist wie bei herkömmlichen Versionen eine Durchbiegung der Querleisten 18, 18' und der Matratzenauflage 10 unter die Seitenholmunterkante möglich, in dem Beispiel der Fig. 4 auch das Absenken der Innenseitenwand 44'. Eine Winkelverstellung des Kopf- und Beinteiles des pneumatischen Unterrahmens um mindestens +30° bzw. +10° ist möglich. In den beschriebenen pneumatischen, federnden Unterrahmen treten auch in Kombination mit zusätzlichen federnden Elementen (Teleskopfederstangen, elastischen Querleisten und Matratzen) praktisch keine die Bewegungsfreiheit behindernde Seitenkräfte auf.
Die Verwendung zweier getrennter symmetrischer, schlauchförmiger Behältnisse 1, 1' in den beiden Seitenholmen des Unterrahmens ergibt eine gleichmäßige Belastungsreaktion und vermeidet den Rausschmeißeffekt beim Einsteigen oder bei einseitiger Belastung des Bettes. Die Zahl der Auflageelemente 6, 6' etc., verbunden mit jeweils Doppelquerlatten beträgt vorteilhafterweise 14 Stück auf einem 200 cm Bettholm angeordnet in 14 cm Abständen. Andere Anordnungen als die beispielhaft beschriebene und Kombinationen mit bekannten oder modifizierten Untermatratzenelementen und Matratzenauflagen sind selbstverständlich ebenfalls möglich. Die erfindungsgemäß außerordentlich hohe Konturanpassungsfahigkeit bei sehr gleichmäßiger Auflagedruckverteilung ohne Druckspitzen wurde mit dem Ergocheck® Druckmatratzen-Computersystem in vielen Versuchen im Schulter- und Gesäßbereich auch bei Seitenlage an drei verschiedenen Prototypen überprüft und nachgewiesen.
Bei allen beschriebenen Versionen kann eine Anpassung an das Gewicht des aufliegenden Körpers und die Beanspruchung wahlweise durch eine oder mehrere der folgenden konstruktiven und fünktionellen Maßnahmen vorgenommen werden:
- Wahl der Viskosität des inkompressiblen Füllmediums 3
- Anpassung der Auflageflächen 7, 7' an das Gesamtgewicht und/oder an die Masseverteilung des Körpers
- Stufenlose Variation des BehältnisfüUdruckes durch Anpressen einer großflächigen Stempelplatte mit Fläche A« B2 bis 5 B2 an die Unterseite des Behältnisses 1 oder
- Einbringung eines separaten Gasvolumens durch ein räumlich abgegrenztes Gaspolster; beide liegen vorzugsweise im Fußteilbereich des Unterrahmens.
Neben der Verwendung als Bettuntermatratze kann das beschriebene pneumatische, federnde
Flächenlager auch für Liegen und Sesselpolsterungen, z.B. für länger bettlägerige, bandscheibengeschädigte und querschnittsgelähmte Menschen Verwendung finden, ebenso als konturanpassungsfähiges Flächenlager in der (Großtier-) Veterinärmedizin.
Weitere exemplarische Beispiele für die Verwendungsmöglichkeiten des pneumatischen, federnden Flächenlagers sind:
Flächenlager für Gebäude oder -teile in stark erdbebengefährdeten Gebieten
Flächenlager zum Transport von hochempfindlichen Gütern oder Gerätschaften
Federnde und neigungsempfindliche Flächenlager im Automobil- und Eisenbahnbau
Schwingungs-Entkopplungs-Flächenlager für erschütterungsempfindliche Geräte, Laser,
Instrumente oder Experimentiertische.

Claims

Pneumatisches, federndes Flächenlager und seine VerwendungenAnsprüche
1. Pneumatisches, federndes Flächenlager bestehend aus einem geschlossenen, schlaucha-tigen, formveränderlichen Behältnis (1), an dem Seitenwände (4,4',4") teilweise anliegen und dessen Deformation nach außen in mindestens einer Raumrichtung erlauben, in den anderen Raumrichtungen aber behindern, dadurch gekennzeichnet, daß a) das Behältnis (1) nicht prall mit einem beweglichen, weitgehend inkompressiblen Medium (3) gefüllt ist, b) auf dem Behältnis (1) mindestens zwei Auflageelemente (6,6') aufliegen, deren Auflageflächen (7,7') in der Summe um eine Größenordnung kleiner sind als die Oberfläche der Behältniswandung (2), und c) diese kleinflächigen Auflageelemente (6,&) schon bei kleinen auf sie ausgeübten Druckkräften, -Fp und -F'p, eine Einstülpung (8) in negativer Hubrichtung unter starker Formänderung des Behältnisses (1) und eine positive Aufwölbung (9) bewirken und damit Gesamthubverschiebungen von der Größe der Höhe H des unbelasteten Behältnisses erfahren können.
2. Pneumatisches, federndes Flächenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (2) des Behältnisses (1) aus einem dehnungselastischen Material besteht, so daß zusätzlich zu der Formänderung eine Volumenänderung des Behältnisses (1) bis zum Druckausgleich hinzukommt, die eine federnde Komponente mit sowohl positiver als auch negativer progressiver Hubabhängigkeit bewirkt, und daß das Medium (3) aus einer Flüssigkeit besteht, die mit oder ohne Gelierung bewirkende Zusatzmittel eine glycerin- bis gelatineartige Konsistenz bestimmter Viskosistät einzustellen erlaubt.
3. Pneumatisches, federndes Flächenlager nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflageelemente 6, 6' in der Form eines T (26) oder eines symmetrischen (36) oder asymmetrischen Ankers (6, 6') ausgebildet sind.
4. Pneumatisches, federndes Flächenlager nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflageelemente (6, 6') als Teleskopfederstangen (16, 16'), oder als ring- (26), oval-, x-, oder doppeltrapezförmige Federelemente ausgebildet sind, oder aus Kombinationen solcher Elemente aus elastischen Materialien zusammengesetzt sind.
5. Pneumatisches, federndes Flächenlager nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei schlauchartige separate Behältnisse (1) und (1') in je einem der als längliche, symmetrische oder asymmetrische U-Profile (4), Vierkanthohl- (34, 34'), V- oder L-Profile (44) ausgebildeten Seitenholme des Unterrahmens eines Bettes, einer Liege oder eines Sessels liegen, und daß geführte Auflageelemente (6, 6', 16, 16', 26, 36) paarig mit Querlatten verbunden sind und auf den Behältnissen (1) und (1') in durch den Quer- oder Doppelquerlattenabstand bestimmten Intervallen aufliegen.
6. Pneumatisches, federndes Flächenlager nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Behältnis (1) entweder über eine flächige Stempelauflage oder durch Einpumpen von Gas in einen räumlich abgetrennten Teil des Behältmsses oder in ein separates, kleineres schlauchartiges Zusatzbehältnis, die vorzugsweise im Fußteil des Unterrahmens im bzw. unter dem Behältnis (1) angeordnet sind, mit einem einstellbaren Vordruck p0 beaufschlagt werden kann.
7. Pneumatisches, federndes Flächenlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß verschiebliche, innenliegende Seitenwände (4,4', 24', 44'), die in Nuten (15) oder Schienen parallel zur Hubverschiebung geführt werden, ganz oder teilweise an der Behältniswandung (2) anliegen, gegebenenfalls übereinandergleiten oder -rollen können bis die minimale Höhe des eingestülpten Behältmsses (1) erreicht ist.
8. Pneumatisches, federndes Flächenlager nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der an dem Behältnis (1) anliegenden Seitenwand (24) aus einem flexiblen oder faltbaren Material besteht, der den Einstülp- und Auswölbvorgang des Behältnisses (1) in Hubrichtung und die Absenkung der Querlatten (18, 18') auf die Höhe des eingestülpten Behältnisses (1) erlaubt, die Auswölbung quer dazu aber behindert.
9. Peumatisches, federndes Flächenlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Querlatten (18,18') mit Hilfe von Z-förmigen Winkelelementen (11, 11') mit den Auflageelementen (16, 16') verbunden sind und so zusammen mit der aufliegenden Matratze (10') tiefergesetzt zwischen den Seitenholm-Profilen (34, 34') angeordnet sind.
10. Pneumatisches, federndes Flächenlager nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein elastisches Band (36) um das Behältnis (1) gelegt, an der verschieblichen Innenwand (44') unten befestigt ist und von dieser gezogen oder entspannt den Einstülpvorgang bzw. den Auswölbungsvorgang des Behältmsses in Zugrichtung bewirkt bzw. ermöglicht.
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