ES2237768T3 - Soporte de cama de material compuesto. - Google Patents

Abstract

SE DESCRIBE UN SISTEMA DE CANAPE DE BAJO PERFIL Y DE MATERIAL COMPUESTO PARA CAMAS, ASI COMO LOS PROCEDIMIENTOS DE FABRICACION Y MONTAJE, Y QUE UTILIZA MODULOS DE MUELLES (16) REALIZADOS CON MATERIALES COMPUESTOS MOLDEADOS Y SOPORTADOS POR MIEMBROS INTERIORES DE BASTIDOR (22). LA BAJA ALTURA DE LOS MODULOS DEL MUELLE Y LA PROPIEDAD ELASTICA DEL MATERIAL COMPUESTO QUE HACE QUE REGRESE AL ESTADO NO COMPRIMIDO A PARTIR DE SU FLEXION HASTA LA MAXIMA PROFUNDIDAD SIN DEFORMARSE, DISMINUYE NOTABLEMENTE LA ALTURA DEL CANAPE (10), EN DONDE LOS MODULOS DE MUELLE VAN FIJADOS DIRECTAMENTE A LOS MIEMBROS DEL BASTIDOR DEL CANAPE (18, 20, 21). EL PEQUEÑO TAMAÑO Y LA SIMPLE FORMULA DE LOS MODULOS DE MUELLES SON ESPECIALMENTE ADECUADOS PARA UNA DISPOSICION FLEXIBLE Y UN MONTAJE AUTOMATIZA DE ESTOS CANAPES DE BAJO PERFIL.

Description

Soporte de cama de material compuesto.

Campo de la invención

La presente invención se refiere generalmente a soportes de cama y, en particular, a las estructuras internas de sustentación de peso de los soportes de cama.

Antecedentes de la invención

Los sistemas convencionales de camas en los EE.UU. incorporan un colchón soportado por un soporte o "box spring". Los soportes tienen por objeto proporcionar soporte y solidez al colchón, así como flexibilidad para flexionarse bajo un peso o un golpe excesivos. Los soportes están formados típicamente por un bastidor rectangular de madera, una rejilla espaciada de alambre de acero colocada encima del bastidor de madera y soportada por una serie de muelles helicoidales de alambre de acero de tipo de compresión fijados en el bastidor de madera. Para soportar adecuadamente y mantener el nivel de firmeza del colchón, el soporte precisa una gran cantidad de muelles de compresión, con la consecuencia de un elevado coste de fabricación. Este es el principal inconveniente de la utilización de muelles de compresión en los soportes con colchón. Asimismo, los soportes que utilizan muelles de compresión presentan típicamente una rejilla de alambre o matriz de bajo contenido de carbono fijada en el extremo superior de los muelles. Tanto los alambres como las soldaduras de la matriz pueden romperse en condiciones de esfuerzo excesivo.

En un intento de evitar el elevado coste de la utilización de muelles de compresión en los soportes, otro tipo de muelle que se utiliza es el muelle de torsión de acero formado por alambre de muelle de acero curvado en secciones múltiples continuas, que flexionan por torsión cuando se comprimen. Debido a que los muelles de torsión presentan dimensiones mayores y más rígidos que los muelles de compresión, el soporte necesita menos muelles de torsión. Sin embargo, la fabricación de muelles de tipo de torsión a partir de alambre de acero precisa de equipos de utillaje y curvado muy costosos. Se necesitan matrices de curvado progresivo para fabricar las complejas formas del módulo de muelle de torsión, que pueden incluir cuatro o más secciones contiguas. El proceso de fabricación no puede adaptarse de forma económica a la producción de diferentes configuraciones de muelles, y por consiguiente precisa nuevos utillajes, modificación del utillaje y/o cambios de puesta a punto de la maquinaria y origina disrupciones de proceso, etc. Por lo tanto, la configuración y constante de muelle resultantes de dichos muelles no puede modificarse con facilidad ni de forma económica para producir soportes con distintas características de sustentación. Por otra parte, los múltiples curvados en estos tipos de muelles hacen que resulte muy difícil la realización de controles de calidad de las dimensiones y de la constante de muelle. Asimismo, la variación en las propiedades del material de acero y la necesidad de disponer de protección contra la corrosión y de efectuar tratamiento térmico incrementan el coste y la dificultad de producir módulos elásticos de alambre de acero. Más aún, la geometría complicada de los muelles de torsión, relativamente grandes, dificulta el montaje de los muelles en el bastidor del soporte difícil.

Otra desventaja del uso de muelles de alambre de acero en soportes, y una desventaja particular de los muelles de torsión, es el fenómeno de "deformación del muelle" debido al cual un muelle no retorna por completo a su dimensión previa a la compresión después de ser sometido a una carga excesiva. Mientras un muelle sea flexionado dentro del margen de tolerancia de su constante de muelle, podrá cargarse repetidamente durante un cierto número de ciclos sin un cambio apreciable en sus características elásticas. Sin embargo, si es flexionado más allá del margen de flexión máximo, sufrirá una deformación permanente, lo que ocasionará cambios en sus características de comportamiento tales como falta de sustentación flexionable, cambio permanente en la forma, o fallo catastrófico en forma de rotura. La deformación del muelle en los muelles de alambre de acero puede producirse simplemente debido a un uso normal prolongado, es decir, por desgaste natural.

Un problema creciente en la industria de las camas es la tendencia a fabricar colchones de mayor grosor que, cuando se colocan sobre los soportes tradicionales de 15,3 a 20,3 cm (seis a ocho pulgadas) de altura, son demasiado altos en proporción a la cabecera y pies de las camas, presentando una apariencia poco estética. Esta tendencia a fabricar colchones y soportes más gruesos está incrementando los costes de distribución y almacenaje.

Los soportes de las camas en los EE.UU. presentan unas medidas típicas de grosor del orden de 12,7 a 20,3 cm (cinco a ocho pulgadas), con un grosor medio (o altura) de 16,5 a 19,1 cm (seis y media a siete y media pulgadas). En los soportes convencionales, la mayoría de estas dimensiones es atribuible a la altura de los módulos elásticos. En general, la deflexión de los módulos de muelles de torsión está limitada a aproximadamente al 20% de su altura total. La compresión que exceda del intervalo del 20% puede ocasionar deformación permanente o rotura del muelle. La reducción de la altura total de los módulos de muelles de torsión puede hacer que el muelle sea demasiado rígido o reduzca sus capacidades de deflexión y soporte. Además, durante las pruebas de vida, el número de ciclos hasta llegar al fallo es, en general, difícil de predecir con módulos de alambre de acero de altura reducida y usualmente basta un número mucho menor de ciclos de prueba que en el caso de los módulos de alambre de acero de mayor altura para llegar al fallo.

Por consiguiente, hay una necesidad de un concepto de diseño y construcción de soporte de cama totalmente nuevo, que evite y supere las múltiples deficiencias de la técnica anterior, incluyendo la deformación permanente de los muelles, el control de calidad de la producción, los costes, la altura y otros problemas.

La patente US nº 5.165.125 da a conocer un soporte de cama de acuerdo con la parte previamente caracterizada de la reivindicación 1.

Sumario de la invención

De acuerdo con el primer aspecto de la presente invención, se proporciona un soporte de cama de material compuesto que comprende:

un bastidor que comprende unos elementos de perímetro de bastidor y elementos interiores de bastidor dispuestos dentro de dichos elementos de perímetro de bastidor;

unos módulos elásticos fijados a dichos elementos interiores de bastidor y

una estructura sustentación del colchón, que incluye una rejilla fijada a dichos módulos elásticos;

caracterizado porque dichos módulos elásticos están realizados a partir de material compuesto.

La presente invención proporciona un nuevo soporte de perfil bajo/baja altura resistente al desgaste y de larga duración, que utiliza módulos elásticos de perfil bajo formados por material compuesto. La altura total del soporte de material compuesto es aproximadamente la mitad de la altura de los soportes tradicionales, y además se han mejorado las características de deflexión/resistencia con respecto a los soportes tradicionales. Los módulos elásticos de material compuesto se utilizan en lugar de los muelles de alambre tradicionales como principales componentes de sustentación flexionable.

Los módulos elásticos pueden estar construidos con materiales compuestos como combinaciones de epoxi y fibra de vidrio, por el moldeo de dichos materiales en varias formas elásticas adaptadas particularmente y especialmente apropiadas para usarlas como elementos de sustentación en un soporte de cama.

En una realización preferida de los módulos elásticos, el material compuesto se moldea en un módulo de muelle generalmente en forma de C a fin de obtener una baja relación profundidad/altura y una capacidad de esfuerzo y distribución de la carga eficientes. La utilización de módulos elásticos de material compuesto moldeado, y en particular el módulo de muelle en forma de C de material compuesto, ofrece numerosas ventajas de fabricación y montaje con respecto a los muelles de alambre de la técnica anterior, incluyendo la manipulación simplificada de las piezas y la disponibilidad para automatizar el proceso de montaje tanto para el subconjunto como para el montaje final de las unidades de sustentación. Además, los módulos elásticos pueden realizarse a partir de una amplia variedad de diferentes formas y características de sustentación y deflexión, como la constante de muelle, sin substancial modificación del utillaje.

Un soporte de cama de material compuesto de perfil bajo incluye módulos elásticos de perfil bajo formados por material compuesto moldeado con objeto de conseguir adecuadas constantes de muelle y mejoras en las tolerancias de las constantes de muelle. Los módulos elásticos se fijan a los elementos del bastidor y a la rejilla superpuesta para formar una estructura de sustentación flexionable para un colchón.

Preferentemente, los módulos elásticos de perfil bajo de material compuesto moldeado presentan la propiedad elástica de volver a su estado previo a la compresión desde la deflexión total a fondo sin que se produzca deformación del muelle, por lo que los módulos elásticos de material compuesto pueden flexionarse en toda su dimensión en altura.

Preferentemente, los extremos de los módulos elásticos se sujetan mediante unas bridas a una rejilla de alambre dispuesta sobre los elementos interiores del bastidor.

Un soporte de cama de material compuesto de perfil bajo puede estar formado por selección de módulos elásticos de material compuesto moldeado de acuerdo con las constantes de muelle y tolerancias de dicha constante, fijación de un número seleccionado de módulos elásticos a los elementos interiores de un bastidor de soporte, disposición selectiva de un número seleccionado de elementos interiores del bastidor perimetrales del bastidor del soporte, y fijación de una rejilla a los módulos elásticos.

Según un segundo aspecto de la presente invención, se dispone un módulo de muelle de material compuesto para utilizarlo como elemento de sustentación en un soporte de cama según el primer aspecto de la presente invención, estando configurado dicho módulo de muelle de material compuesto para su fijación en los elementos interiores del bastidor y en la rejilla del soporte de cama.

A continuación se describen con más detalle unas formas de realización preferidas de la invención, haciendo referencia a las Figuras adjuntas.

Breve descripción de los dibujos

En los dibujos adjuntos:

la Fig. 1 es una vista isométrica que ilustra una forma de realización de un soporte de cama de material compuesto de perfil bajo según la presente invención:

la Fig. 2 es una vista en alzado de una sección del soporte de la Fig. 1. ilustrando el perfil del módulo de muelle de material compuesto y su disposición con respecto a un elemento del bastidor del soporte de cama según la presente invención y a un procedimiento de fijación a dicho bastidor;

la Fig. 3 es una vista en planta de la Fig. 2;

la Fig. 4 es una vista isométrica de un módulo de muelle de material compuesto de la presente invención y de las bridas que sujetan el módulo de muelle a los alambres en intersección de una rejilla de alambre según la presente invención;

la Fig. 5 es una vista en alzado, parcialmente en sección, de las bridas de la Fig. 4;

la Fig. 6 es una vista isométrica de una forma de realización alternativa de una brida para la fijación de los módulos elásticos de material compuesto a una rejilla de alambre según la presente invención;

la Fig. 7 es una vista isométrica de una forma de realización alternativa de un soporte de cama de perfil bajo de material compuesto según la presente invención;

la Fig. 8 es una vista isométrica de una forma de realización alternativa del soporte de cama de material compuesto según la presente invención;

la Fig. 9 es una vista isométrica de una forma de realización alternativa del soporte de cama de material compuesto según la presente invención;

la Fig. 10 es una vista isométrica de una forma de realización alternativa del soporte de cama de material compuesto de perfil bajo según la presente invención;

la Fig. 11 es una vista isométrica de una forma de realización alternativa del soporte de cama de material compuesto de perfil bajo según la presente invención;

las Figs. 12A a 12S son unas vistas de perfil de unas formas de realización alternativas de módulos elásticos de material compuesto para soportes de cama formados según la presente invención.

la Fig. 13 es una vista en alzado de una forma de realización de la fijación de un módulo de muelle lineal a un elemento interior del bastidor y rejilla, y

la Fig. 14 es una vista en alzado de una forma de realización de un elemento interior de bastidor en combinación con un módulo de muelle lineal y una rejilla.

Descripción detallada de las formas de realización de la invención

La Figura 1 ilustra una forma de realización de un soporte de cama de material compuesto, designado generalmente con el número de referencia 10, construido según la invención. El soporte 10 comprende un bastidor, designado generalmente con el número de referencia 12, una rejilla o matriz 14 dispuesta en paralelo con el bastidor 12 y por encima de dicho bastidor, como superficie de sustentación del colchón, y una pluralidad de módulos elásticos de material compuesto moldeado 16. En esta forma de realización, el bastidor 12 comprende dos elementos perimetrales 18 que se extienden longitudinalmente, dos elementos perimetrales 20 que se extienden transversalmente, y un elemento transversal central 21, todos los cuales puede construirse de madera o acero u otros materiales adecuados, estando asegurados en su conjunto para formar un bastidor rectilíneo. Una pluralidad de elementos interiores del bastidor 22 extendidos longitudinalmente (que pueden construirse de madera o acero, o de plástico inyectado o pultrusionado tal como polietileno o polipropileno o plástico reforzado con fibra de vidrio) fijados a los elementos del perímetro transversal 20 y al elemento central 21, proporcionan puntos de sujeción para los módulos elásticos de material compuesto 16 tal como se describe más adelante. La rejilla 14 puede construirse de acero con contenido bajo o alto en carbono, pero alternativamente puede estar formada por material compuesto tal como plástico reforzado con fibra de vidrio pultrusionado, que se encola o se fija en la disposición de matriz, o por procesos de moldeo de material compuesto adecuado para estructuras relativamente grandes tales como moldeo rotacional o moldeo por inyección de espuma estructural.

La rejilla 14 está formada por un elemento periférico 24, generalmente de las mismas dimensiones de anchura y longitud que el bastidor 12, una pluralidad de elementos longitudinales 26, y una pluralidad de elementos transversales 28 que intersectan con los elementos longitudinales 26 para definir una rejilla rectilínea que soporta un colchón. Los extremos de los elementos transversales 28 están doblados hacia abajo para formar elementos de sustentación vertical 30 fijados al bastidor 12 para soportar el alambre periférico 24 y la rejilla sobre el bastidor 12. Los elementos de sustentación 30 pueden formarse selectivamente para flexionar en forma de muelle tal como se conoce en la técnica. Como ilustra también la Fig. 1, la parte de matriz de la rejilla 14 es soportada además sobre el bastidor 12 por una pluralidad de módulos elásticos 16 fijados por su punto inferior a los elementos interiores del bastidor 22 y por sus puntos superiores a los elementos de la rejilla que se intersectan 26 y 28 de la rejilla 14.

La forma de realización de la Fig. 1 se ilustra con una pluralidad de módulos elásticos de material compuesto moldeado en una configuración generalmente en forma de C (ilustrada en perspectiva en la Fig. 2) fijada a los elementos interiores del bastidor 22 en una posición cóncava con relación a la superficie definida por la rejilla 14, y con una dimensión longitudinal de los módulos dispuesta transversalmente a la longitud del soporte 10. A continuación se describe la forma y el procedimiento de fijación del módulo en forma de C al bastidor 12 y la rejilla 14.

Con referencia ahora a las Figuras 2, 3 y 4, la configuración en forma de C de los módulos elásticos moldeados 16 presente una sección central curvada 32 y dos extremos elásticos coplanares generalmente planos 34. La forma en C es una de las formas preferidas de los módulos elásticos de material compuesto moldeado que permiten obtener las ventajas evidentes de una baja relación perfil/profundidad y una eficiente distribución del esfuerzo y carga. La utilización del módulo de muelle en forma de C posibilita que la altura total del soporte se reduzca aproximadamente a la mitad de la altura de las unidades de soporte tradicionales, sin ningún compromiso o pérdida en las características de magnitud de deflexión, constante de muelle, ciclos de vida de compresión/descompresión, elasticidad y soporte. El módulo de muelle en forma de C está diseñado para flexionarse como mínimo al 100% de su dimensión en profundidad, es decir, puede comprimirse hasta una posición totalmente plana sin sufrir deformación permanente ni romperse. De hecho, el módulo de muelle en forma de C puede deformarse más allá de su posición plana, es decir, allí donde los extremos 34 del módulo se desplacen por debajo del punto de máxima concavidad de la sección curvada 32 y todavía retornen a su configuración original previa a la compresión sin pérdida de elasticidad ni rotura.

La forma de realización en C de los módulos elásticos 16 es una configuración generalmente alargada, lo que significa que la longitud x de la sección curvada 32 del módulo de muelle es, como mínimo, de longitud doble que la dimensión en profundidad y. Preferentemente, la forma de realización en C del módulo de muelle de material compuesto 16 está configurada de tal manera que la longitud x es, como mínimo, de tres veces, preferentemente cuatro veces, mayor que la dimensión en profundidad y. En la particular forma de realización en C ilustrada, la longitud x es aproximadamente de cinco veces la dimensión en profundidad y. Incluso muelles más planos, con una relación longitud/profundidad de diez, veinte o más, también pueden usarse según la invención.

Con independencia de la relación longitud/profun-
didad del módulo de muelle empleado en cualquier forma de realización particular, el módulo de muelle 16 en forma de C está configurado de tal manera que el esfuerzo de compresión aplicado sobre la rejilla del sistema de cama de la invención sea absorbido por el muelle generalmente en la dimensión en profundidad, y generalmente a lo largo de la línea central del módulo. Por otra parte, el módulo de muelle en forma de C está configurado y realizado a partir de un material tal que pueda ser comprimido hasta una posición esencialmente plana sin alcanzar la condición de deformación permanente. Como consecuencia, incluso aunque el soporte de cama de la invención sea sometido a una condición de carga excesiva, los módulos elásticos en forma de C no se deformarán ni quedarán dañados, ya que incluso a la máxima deflexión no quedará afectado por deformación permanente.

El módulo de muelle en forma de C ilustrado en las Figs. 2 a 5 presenta una longitud total de aproximadamente 19,1 cm (7,5 pulgadas), una anchura total de aproximadamente 2,54 cm (1 pulgada), y una relación altura/profundidad total (de la sección curvada central 32 con relación a los extremos del muelle 34) aproximadamente de 3,18 (1,25 pulgadas). La longitud interna x entre extremos del muelle 34 es aproximadamente de 13,3 cm (5,25 pulgadas). Un módulo de muelle en forma de C de estas dimensiones básicas, moldeado a partir de un material compuesto avanzado tal como una mezcla epoxi/fibra de vidrio o preferentemente plástico reforzado con fibra de vidrio presenta una constante de muelle de aproximadamente 1,340 kg/mm (75 libras/pulgada), y una tolerancia controlada de la constante de muelle de \pm 5%. Por supuesto, se comprende que cada una de estas dimensiones y la constante de muelle resultante puedan ser modificadas con facilidad y de forma selectiva mediante modificaciones en el molde con objeto de fabricar módulos elásticos en forma de C de diferentes tamaños y características de rigidez, como se describirá a continuación en relación con el proceso de realización del módulo de muelle.

Los módulos elásticos 16 pueden realizarse a partir de una extensa variedad de materiales compuestos, tales como plástico reforzado con fibra de vidrio, fibra de vidrio en combinación con epoxi o ester de vinilo, plásticos de alta densidad como polietileno, espuma de plástico de alta densidad, acero encapsulado y aleaciones de acero, o cualquier otro material compuesto que presente las constantes de muelle y duración de ciclo deseadas. Cuando se realizan con un material con composición de fibra de vidrio, los módulos son moldeados por expansión y/o moldeados por compresión en la configuración de la cavidad del molde de formación macho/hembra bajo presión y temperatura. Por ejemplo, hebras continuas de fibra de vidrio, que constituyen aproximadamente del 65% al 70% del peso del producto, se saturan con un sistema de resina mediante devanado o pultrusión a través de un baño de epoxi o ester de vinilo que constituye aproximadamente del 30% al 35% del peso del producto. El material se carga a continuación en un molde de compresión y se somete a 1,38 MPa (200 psi) aproximadamente y a 149ºC (300 grados Fahrenheit) aproximadamente, hasta que se endurece. La rebaba se suprime mediante procedimientos convencionales como el lecho vibratorio de piedra pómez. El material que se va a moldear puede seleccionarse y mezclarse para producir unos módulos de diferentes constantes de muelle. Asimismo, es posible que puedan producirse formas de módulos elásticos generalmente lineales solamente mediante un proceso de pultrusión, sin necesidad de ningún moldeado. Pueden usarse pigmentos en el material que se va a moldear para identificar con facilidad los módulos de diferentes constantes de muelle, lo que ayuda en gran manera al proceso de montaje descrito a continuación. Como se ha utilizado hasta el momento, el término "material compuesto" se refiere a todos los materiales descritos y equivalentes, es decir, cualquier material que pueda ser extrusionado, pultrusionado, y/o moldeado para conseguir las características de constante de muelle deseadas.

Como se expondrá a continuación, ciertas configuraciones de módulos elásticos de material compuesto pueden formarse por pultrusión y pultrusión continua, por ejemplo de plástico reforzado con fibra de vidrio, donde las hebras de fibra de vidrio (denominadas también fibras) se extraen de un tambor a través de un baño de impregnación de resina seguido por la aplicación de un material de superficie, y se llevan de forma continua a través de una matriz de formación y endurecido. La hebra continua se corta a continuación a la longitud deseada. La pultrusión resulta especialmente apropiada para la producción en masa de configuraciones de módulos elásticos de material compuesto que sean substancialmente lineales. Las configuraciones de módulos elásticos curvilíneos pueden ser pultrusionadas y seguidamente moldeadas por compresión como se ha descrito. Otra ventaja significativa en la formación de módulos elásticos por estos procedimientos es la posibilidad de modificar con facilidad las características de elasticidad de los módulos simplemente alterando el número de fibras, y/o la situación u orientación de las fibras dentro de los módulos. En la forma de realización preferida, las fibras están alineadas a lo largo del módulo.

Como se ilustra en la Fig. 3, la sección central curvada 32 de cada módulo de muelle en forma de C 16 está unida tangencialmente al elemento longitudinal interior del bastidor 22 mediante lengüetas 35 formadas en la superficie superior 23 del elemento interior del bastidor 22 y dobladas hacia los bordes opuestos de la sección curvada 32. Disponiendo la longitud de los módulos elásticos transversalmente a la longitud del elemento interior del bastidor 22, los extremos del muelle 34 pueden flexionarse, en condiciones extremas de carga, por debajo de la superficie superior del elemento interior del bastidor 22. Alternativamente, los módulos elásticos pueden disponerse con la dimensión en longitud alineada con la dimensión en longitud de los elementos interiores del bastidor al cual están unidos, como se describe a continuación con referencia a las Figs. 8 y 10. Si el elemento interior del bastidor 22 se construye de madera o de plástico extrusionado, el módulo de muelle en forma de C puede simplemente engraparse en la cara superior del elemento del bastidor 22 de manera que una grapa de tipo de canal abarque la parte superior de la superficie cóncava de la sección curva del módulo 16.

Como se ilustra en el detalle separado y ampliado de la Fig. 4, los extremos del muelle 34 de un módulo de muelle 16 están unidos a cada intersección 39 de los elementos de sustentación longitudinal 26 y elementos transversales 28, en cruz, mediante unas bridas 40 que pueden comprender un cuerpo principal 41 de cuyos extremos salen brazos de enganche 42 del elemento longitudinal superior y un brazo de enganche (o brazos opuestos) del alambre transversal dispuesto perpendicularmente 44 para una sujeción segura de cada uno de los elementos de la rejilla en la intersección 39. Las bridas 40 comprenden además unos medios para recibir y sujetar los extremos del muelle 34 que, en esta forma de realización, es un alambre de retención 46 cuyos extremos opuestos están doblados alrededor del cuerpo principal 41 y por debajo de él para formar unas secciones de guía 48 y secciones de enganche 50, como ilustra la Fig. 5. Las secciones de enganche 50 pueden desplazarse a lo largo de los extremos del muelle 34 para aumentar la fuerza de sujeción.

Por supuesto, la compresión del muelle en forma de C 16 durante el uso hará que los extremos del muelle 34 se separen de su centro. Para adaptarse a este movimiento, se han diseñado las bridas 40 que permiten el movimiento deslizante de los extremos del muelle 34 correspondientes a las intersecciones 39 sin distorsionar la matriz, mientras al mismo tiempo mantienen la rejilla unida de forma segura a los módulos elásticos en cada intersección. Mediante esta estructura, cada uno de los extremos del muelle 34 está unido con seguridad a la rejilla 14 mientras al mismo tiempo quedan libres de moverse en contacto deslizante con relación a cada brida 40 y cada intersección 39 bajo la deformación de los módulos elásticos, mientras se mantienen unidos firmemente a la rejilla 14.

Como se ilustra en la Fig. 6, las bridas 40 pueden construirse alternativamente a partir de una pieza de acero elástico formando también un cuerpo principal 41, unas aletas de enganche del elemento longitudinal 42, aletas de enganche del elemento transversal dispuestas perpendicularmente 44, y un canal receptor del extremo del muelle 52 que se forma doblando hacia adentro los extremos laterales del cuerpo principal 41. Cada una de las secciones de agarre/enganche de la brida de acero 40 puede formarse con pestañas 53, como se conoce en la técnica de las bridas de muelle de acero.

En combinación con la acción de muelle de los módulos 16 montados en el bastidor 12 y rejilla 14 de esta manera, los elementos de sustentación 30 de los alambres transversales 28 proporcionan al soporte una acción doble de muelle/sustentación. Como sea que los elementos de sustentación 30 pueden estar realizados a partir de alambre de acero tradicional, pueden presentar una constante de muelle distinta de la que tienen los módulos 16 realizados con material compuesto. La combinación de estos dos elementos elásticos, muy diferentes entre sí, proporciona al soporte una constante de muelle y una acción únicas y mejoradas. Además, debido a que el diseño de la invención puede utilizar una rejilla de elevado contenido en carbono, la propia rejilla actúa como un muelle que retorna por completo al plano horizontal cuando se retira la carga, a diferencia de las rejillas con bajo contenido de carbono soldadas, que pueden quedar permanentemente curvadas y deformadas bajo una carga.

Otra ventaja importante del soporte de cama de la invención es que la altura total puede seleccionarse con facilidad en el proceso de fabricación simplemente cambiando la altura de los elementos interiores del bastidor que se extienden en el perímetro del bastidor. Mediante esta invención, es comparativamente un asunto sencillo modificar la altura de los elementos interiores del bastidor que soportan los módulos elásticos con objeto de fabricar selectivamente un soporte de cama de cualquier altura que se desee.

Por ejemplo, en la forma de realización ilustrada en la Fig. 7, los módulos elásticos de material compuesto 16 están fijados de forma similar a los elementos interiores ligeramente elevados del bastidor 23, análogamente a los elementos del bastidor 22 de la Fig. 1, pero con una altura substancialmente mayor, aumentando así la altura total del soporte. Los elementos interiores del bastidor 23 pueden estar formados por extrusión o pultrusión de polipropileno, polietileno o plástico reforzado con fibra de vidrio, o por acero formado por los procedimientos convencionales de conformación del acero. La mayor sección de los elementos interiores del bastidor 23 aumenta por supuesto la rigidez estructural de estos elementos y de la totalidad del bastidor 12.

Las Figs. 8 y 9 ilustran formas de realización alternativas de la invención, en las cuales los módulos elásticos de perfil bajo están incorporados en un bastidor de soporte de mayor altura, con objeto de disponer de soportes de una altura convencional, es decir mayor, pero que aprovechan la ventaja de los módulos elásticos de perfil bajo. La Fig. 8 ilustra un soporte 10 en el cual los elementos interiores del bastidor 60 están dispuestos de forma transversal a todo lo largo del soporte y soportados equidistantemente por pilares de sustentación 62 y por un elemento interior de sustentación 64, dispuesto longitudinalmente en el centro y soportado también por pilares 62. Los pilares de sustentación 62 sirven para elevar los elementos del bastidor 60, aumentando así la altura del soporte a las dimensiones convencionales. En general, una sola sección en U de elementos de bastidor 60 presenta una anchura suficiente para adaptarse a la sección curvada 32 de los módulos 16 que están alineados a lo largo de los elementos interiores del bastidor 60. Pueden usarse otras formas de sección del bastidor interior de mayor altura. Pueden cortarse unas lengüetas en las paredes verticales de los elementos del bastidor 60 para la fijación de la sección curvada 32 de cada módulo en la posición correcta, y los extremos del muelle 34 quedan asegurados en las intersecciones 39 de forma similar a la descrita anteriormente. Los extremos 66 de los elementos transversales 28 están doblados hacia abajo para poder fijarse a los pilares de sustentación 62. Los pilares de sustentación 62 también pueden estar formados por un material compuesto, incluyendo uretano microcelular o espuma, y presentan un cierto grado de flexibilidad o plasticidad para proporcionar la doble acción elástica del soporte que se ha descrito anteriormente.

Como se ilustra en la Fig. 9, en lugar de los pilares de sustentación lateral 62, los extremos laterales de los elementos interiores del bastidor 60 pueden doblarse hacia abajo para formar una sección de montante 61 y una base 63 para la fijación a los elementos longitudinales perimetrales del bastidor 18. La sección de montante 61 proporciona al soporte una mayor altura total.

Como ilustra la Fig. 10, los elementos del bastidor en forma de U 60 también pueden montase directamente sobre los elementos perimetrales del bastidor 18, 20, sin secciones de montante 61 o pilares de sustentación elevadores 62, en la forma en que los elementos del bastidor 22 están montados en la Fig 1, para tener un soporte con una altura mínima.

La Fig. 11 ilustra otra forma de realización del soporte de la invención 10 que utiliza unos elementos interiores transversales del bastidor 70 formados por materiales compuestos tales como espuma estructural moldeada por inyección, plástico extrusionado o pultrusionado, plástico moldeado por compresión, moldeado por soplado o moldeado por vaciado rotativo, y/o poliuretano moldeado por inyección y reacción. En realidad, los elementos del bastidor realizados a partir de esta manera pueden ser más rígidos que los elementos realizados a partir de acero laminado en frío. Como se ilustra, los elementos del bastidor 70 pueden estar realizados como tirantes estructurales, con las zonas superior e inferior del tirante 71, 72, y los elementos de refuerzo 73, dispuestos bajo los puntos de fijación de los módulos elásticos 16. Las bridas pueden formarse íntegramente en la superficie superior de las zonas superiores de los tirantes 71 para establecer la unión con el punto de contacto tangencial de cada módulo. Los extremos laterales de cada elemento del bastidor 70 pueden formarse como soportes 74 dispuestos en el perímetro del bastidor 75, que puede estar realizado a partir de madera o material compuesto. Los soportes 74 pueden ser substituidos o adaptados por módulos elásticos de material compuesto, de configuración generalmente vertical, para proporcionar la doble acción de muelle, anteriormente mencionada, sin ninguno de los elementos de alambre. Esta forma de realización presenta la ventaja añadida de la reducción de peso con respecto a los soportes construidos de madera y acero. En ésta y otras formas de realización, el bastidor 12 puede ser moldeado por soplado o realizado a partir de plásticos extrusionados o pultrusionados, tales como cloruro de polivinilo, polipropileno, polietileno, o poliéster isoftálico con aditivos retardadores de llama y fibras cuando se pultrusionan. El bastidor puede producirse por cualquiera de los procesos de formación de material compuesto aplicable a los elementos interiores del bastidor 70.

El montaje real del soporte de cama de material compuesto es muy flexible y altamente simplificado por el tamaño relativamente pequeño y geometría simple de los módulos elásticos. Por ejemplo, para montar selectivamente un soporte de cama de material compuesto de la invención se realizan las siguientes etapas en cualquier orden lógico. En primer lugar se construye el perímetro del bastidor. Se determina si los elementos interiores del bastidor que soportan los módulos han de estar dispuestos longitudinalmente (como en la Fig. 1) o transversalmente (como en las Figs. 8 y 9). Puede introducirse un elemento central del bastidor que se dispone perpendicularmente a los elementos interiores del bastidor. A continuación se determina selectivamente el número de elementos interiores del bastidor, limitado sólo por la anchura de la sección de cada elemento y por la cantidad de elementos que caben dentro del perímetro del bastidor. Los módulos elásticos pueden fijarse a los elementos interiores del bastidor antes o después de la colocación de los elementos interiores del bastidor en el perímetro del bastidor. El número de puntos de fijación de módulos (por ejemplo, en la forma de lengüetas 35) determinará el número de módulos que un elemento del bastidor puede soportar. Por ejemplo, un único elemento de bastidor puede incluir hasta cuarenta puntos de fijación de módulos, aunque en el proceso de montaje sólo puedan colocarse veinte módulos espaciados uniformemente.

El tipo de módulos elásticos utilizado puede seleccionarse por forma y/o color (indicando la constante de muelle) para que sea uniforme o tenga cualquier combinación deseada. Por ejemplo, en las zonas del soporte correspondientes a las caderas y/o la espalda pueden montarse módulos de constante de muelle más alta, y módulos de constante de muelle más baja cerca de los extremos. La rejilla puede tener las bridas de fijación de los módulos montadas primero en las intersecciones de los elementos de la rejilla y a continuación colocadas sobre los módulos para la unión por deslizamiento con los extremos del módulo de muelle en la forma descrita anteriormente. A continuación puede añadirse el almohadillado y la envoltura. Cada una de las etapas de montaje se presta a la automatización dado el reducido tamaño, poco peso y geometría simple de los módulos elásticos y la eliminación de las exigencias dimensionales dictadas por los incómodos muelles de hilo de acero de brazos múltiples.

Como se ha utilizado hasta el momento, el término "alargado" en referencia a los módulos elásticos en forma de C de esta invención significa que la longitud del muelle es, como mínimo, aproximadamente el doble que su anchura. Además, "dispuesto horizontalmente" significa que el punto tangencial en la parte posterior o cara "trasera" del módulo, en cualquier punto a lo largo de aproximadamente un tercio central de la sección curvada, es generalmente horizontal. Y "montado hacia arriba" significa que la parte cóncava o frontal o lado frontal de la forma en C está en general dirigida verticalmente hacia arriba. También, cuando se indica que una fuerza de compresión actúa a lo largo de la dimensión de profundidad del módulo de muelle, esto significa que la fuerza de compresión se aplica de tal forma que el módulo, como un todo, tiende a comprimirse en su dimensión de profundidad. No significa que la fuerza actúe precisamente a lo largo de la línea central C de la Figura 2.

Aunque anteriormente sólo se han descrito unas pocas formas de realización, debe valorarse que muchas modificaciones puedan introducirse sin apartarse por ello del objetivo de la invención definido en las reivindicaciones. Por ejemplo, debe valorarse que la forma en C de los módulos elásticos en forma de C no precisan ser moldeadas o formadas en una curva continua, sino que puede ser formadas escalonadamente con una forma resultante que se aproxime a la sección central curvada 32 de los módulos en forma de C 16 ilustrados. Asimismo, los extremos del muelle 34 de los módulos elásticos en forma de C de la invención no precisan ser coplanares y ni siquiera planares. Tampoco estos extremos necesitan ser montados con deslizamiento respecto de la rejilla, sino que pueden fijarse rígidamente a la rejilla en las intersecciones de los elementos longitudinales y cruzados o en otros lugares según se desee. También, los módulos elásticos en forma de C pueden montarse encarados hacia abajo más bien que hacia arriba, como se ilustra en las formas de realización particulares.

La forma general en C no es la única configuración que puede utilizarse de acuerdo con la invención. La utilización no obvia de material compuesto en procesos de moldeo y/o pultrusión para producir módulos elásticos para soportes de cama se presta por sí misma a una extensa variedad de configuraciones de módulos elásticos, todas las cuales pueden ser similarmente moldeadas de forma selectiva a partir de mezcla de materiales, selectivamente dispuestas y montadas sobre madera o acero o elementos interiores del bastidor que pueden ser longitudinales o transversales con respecto a la longitud del soporte y asegurados a la rejilla. Las Figs. 12A a 12R ilustran perfiles de configuraciones representativas de módulos elásticos para soportes de cama, incluyendo unas configuraciones substancialmente lineales y substancialmente curvilíneas, que pueden ser moldeadas y fijadas a los conjuntos de bastidor y rejilla de acuerdo con la invención. Pueden utilizarse otras configuraciones. En particular, las configuraciones ilustradas en las Figs. 12H-12K, 12N, 12O y 12S son especialmente apropiadas para producción en masa por pultrusión sin necesidad de ningún otro moldeo.

Las Figs. 13 y 14 ilustran formas de realización alternativas con las cuales módulos elásticos planos, substancialmente lineales, como los ilustrados en la Fig. 12S, pueden montarse en los elementos interiores del bastidor y en la rejilla 14. En la Fig. 13, lengüetas 35 del elemento interior del bastidor 22 se doblan para acoplarse a una sección central aproximada de un módulo de muelle lineal 16, cuyos extremos laterales están provistos de elevadores 80 que se extienden hacia arriba para su sujeción mediante un cierre 81 a la rejilla 14. Los elevadores 80 pueden estar formados como elementos continuos que están en paralelo con los elementos interiores del bastidor 22 y se extienden entre los extremos laterales de una fila o columna de módulos elásticos. Los elevadores 80 pueden ser también de material compuesto moldeado o pultrosionado. Los sujetadores 81 pueden formarse integralmente en la superficie superior del elevador 80 o montarse separadamente, y cuyo contorno permita el movimiento relativo de los elevadores en la rejilla al flexionar el módulo de muelle.

En la Fig. 14, un elemento interior del bastidor 22 de la configuración de la sección modificada proporciona patas simétricas opuestas 84 para recibir y sujetar angularmente los extremos de los módulos elásticos generalmente lineales dispuestos adyacentemente 16, partes de los cuales están soportados por contacto con una pared lateral angular 86 del elemento interior del bastidor 22. Los extremos superiores del módulo de muelle están unidos a la rejilla 14 mediante sujetadores 88 adaptados para deslizarse en la rejilla 14 a la flexión del módulo de muelle. Puede realizarse cualquier disposición de módulos elásticos lineales en el lado derecho o izquierdo del elemento interior del bastidor (pendiente positiva o negativa).

Aunque la invención se ha descrito en detalle con respecto a ciertas formas de realización preferidas y alternativas, los expertos en la materia comprenderán que las formas de realización no limitan la invención definida en las reivindicaciones.

Claims (33)

1. Soporte de cama de material compuesto (10) que comprende:

un bastidor (12) que comprende unos elementos perimetrales del bastidor (18, 20) y unos elementos interiores del bastidor (22, 23, 60, 76) dispuestos en el interior de dichos elementos perimetrales del bastidor,

unos módulos de muelle (16) fijados en dichos elementos interiores del bastidor (22, 23, 60, 70); y

una estructura de sustentación del colchón que comprende una rejilla (14) fijada a dichos módulos elásticos (16);

caracterizado porque dichos módulos elásticos (16) están realizados a partir de material compuesto,

2. Soporte según la reivindicación 1, en el que dichos módulos elásticos (16) presentan una configuración generalmente en forma de "C".

3. Soporte según la reivindicación 2, en el que los extremos (34) de dichos módulos de muelle (16) están unidos a dicha rejilla (14).

4. Soporte según la reivindicación 3, en el que los extremos (34) de dichos módulos de muelle en forma de C (16) están unidos a dicha rejilla (14) mediante unas bridas (40) que permiten a dichos extremos de los módulos elásticos deslizarse con respecto a dicha rejilla.

5. Soporte según la reivindicación 1, en el que una dimensión en longitud de dichos módulos elásticos (16) está alineada con una dimensión en longitud de dichos elementos interiores del bastidor (60, 70) a los cuales están fijados dichos módulos elásticos.

6. Soporte según la reivindicación 1, en el que una dimensión en longitud de dichos módulos elásticos (16) es perpendicular a la dimensión en longitud de dichos elementos interiores del bastidor (22, 23) a los cuales están fijados dichos módulos elásticos.

7. Soporte según la reivindicación 1, en el que dicho perímetro del bastidor comprende unos elementos longitudinales (18) y unos elementos transversales (20), y en el que dichos elementos interiores del bastidor (22, 23) están dispuestos en paralelo a dichos elementos longitudinales de dicho bastidor.

8. Soporte según la reivindicación 1, en el que dicho perímetro del bastidor comprende unos elementos longitudinales (18) y unos elementos transversales (20), y en el que dichos elementos interiores del bastidor (60, 70) están dispuestos en paralelo con respecto a dichos elementos transversales de dicho bastidor.

9. Soporte según la reivindicación 1, en el que dichos elementos interiores del bastidor (22, 23, 60, 70) están unidos a dichos elementos perimetrales del bastidor (18, 20).

10. Soporte según la reivindicación 2, en el que dichos módulos elásticos en forma de C (16) están realizados a partir de plástico reforzado con fibra de vidrio.

11. Soporte según la reivindicación 1, en el que dichos elementos interiores del bastidor (22, 23, 60, 70) están realizados a partir de material compuesto.

12. Soporte según la reivindicación 1, en el que dichos elementos perimetrales del bastidor (18, 20) están realizados a partir de material compuesto.

13. Soporte según la reivindicación 1, en el que dicha rejilla (14) está realizada de material compuesto.

14. Soporte según la reivindicación 1, en el que el bastidor (12) es generalmente rectilíneo.

15. Soporte según la reivindicación 14, en el que la rejilla (14) comprende además unos elementos de sustentación (30) que están fijados directamente al bastidor rectilíneo (12).

16. Soporte según la reivindicación 14, que comprende unos sujetadores (81, 88) que fijan los módulos elásticos (16) a la rejilla (14).

17. Soporte según la reivindicación 14, en el que dichos elementos interiores del bastidor (60, 70) comprenden además unos elementos de sustentación (61, 62, 74) con una orientación generalmente vertical de los extremos de los elementos interiores del bastidor al bastidor rectilíneo (12).

18. Soporte según la reivindicación 14, en el que dichos elementos interiores del bastidor (22, 23) están fijados a dicho bastidor rectilíneo (12) en una orientación generalmente paralela a la longitud de dicho bastidor rectilíneo.

19. Soporte según la reivindicación 14, en el que dichos elementos interiores del bastidor (60, 70) están fijados a dicho bastidor rectilíneo (12) en una orientación generalmente paralela a una anchura de dicho bastidor rectilíneo.

20. Soporte según la reivindicación 1, en el que dicho bastidor (12) es generalmente rectangular.

21. Soporte según la reivindicación 20, en el que dicha rejilla (14) comprende además unos elementos elevadores (80) que se extienden desde dichos módulos elásticos (16) a dicha rejilla.

22. Soporte según la reivindicación 20, en el que dicha rejilla (14) está realizada a partir de material compuesto.

23. Soporte según la reivindicación 20, en el que dicho bastidor generalmente rectangular (12) está realizado a partir de material compuesto.

24. Soporte según la reivindicación 20, en el que cada módulo de muelle (16) de dicha pluralidad de módulos elásticos comprende una pluralidad de elementos de material compuesto sujetos a dicha rejilla (14) y a dichos elementos interiores del bastidor (22, 23, 60, 70).

25. Módulo de muelle de material compuesto (16) para ser utilizado como elemento de sustentación en un soporte de cama según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 24, estando configurado dicho módulo de muelle de material compuesto (16) para su fijación a los elementos interiores del bastidor (22, 23, 60, 70) y a la rejilla (14) del soporte de cama.

26. Módulo de muelle de material compuesto según la reivindicación 25, que presenta una constante de muelle comprendida aproximadamente entre 1,161 y 2,143 kg por mm (65 a 120 libras por pulgada).

27. Módulo de muelle de material compuesto según la reivindicación 25, en una configuración sustancialmente lineal.

28. Módulo de muelle de material compuesto según la reivindicación 25, en una configuración sustancialmente curvilínea.

29. Módulo de muelle de material compuesto según la reivindicación 25, configurado para su fijación con un sujetador (81, 88) para la sujeción a dicha rejilla (14) de dicho sistema de soporte de cama.

30. Módulo de muelle de material compuesto según la reivindicación 25, en el que el módulo de muelle (16) está realizado a partir de plástico reforzado con fibra de vidrio.

31. Módulo de muelle de material compuesto según la reivindicación 25, en el que dicho módulo de muelle (16) puede ser completamente comprimido hasta una configuración aproximadamente planar sin que se produzca deformación del muelle.

32. Módulo de muelle de material compuesto según la reivindicación 25, en el que dicho módulo de muelle (16) presenta generalmente una configuración en forma de C.

33. Módulo de muelle de material compuesto según la reivindicación 25, en el que dicho módulo de muelle (16) presenta generalmente una configuración en forma de U.