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DE20000477U1 - Gekoppelte Wellenbandfederung für Bettunterrahmen und Matratzen - Google Patents

Gekoppelte Wellenbandfederung für Bettunterrahmen und Matratzen

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DE20000477U1
DE20000477U1 DE20000477U DE20000477U DE20000477U1 DE 20000477 U1 DE20000477 U1 DE 20000477U1 DE 20000477 U DE20000477 U DE 20000477U DE 20000477 U DE20000477 U DE 20000477U DE 20000477 U1 DE20000477 U1 DE 20000477U1
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Description

Gekoppelte Wellenbandfederung für Bettunterrahmen und Matratzen Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Wellenbandfederung für Bettunterrahmen, Polsterungen und Matratzen, die eine interaktive Kopplung der Endkappen für Querleisten in Bettunterrahmen und von Einzelunterstützungselementen der federnden Oberfläche einer Polsterung bzw. einer Matratze ermöglicht Durch die Kopplung aller Einzelelemente, die auf den Maxima eines sinuswellenförmigen, elastisch verformbaren Bandes angeordnet sind, wird neben dem üblichen Einfederungshub in negativer Hubrichtung ein vergleichbar großer positiver Hub benachbarter Wellenbandsegmente bewirkt
Gegenüber dem bisherigen Stand der Technik besteht die erfindungsgemäße Aufgabe in
1. einer interaktiven Zwangskopplung vieler (aller) Unterstützungselemente in Bettunterrahmen und Matratzen,
2. dem Erzielen eines positiven Unterstützungshubes der geringer druckbeaufschlagten Segmente, bewirkt durch den Einfederungshub der stark belasteten Segmente durch die zwangsweise Kopplung,
3. dem Erreichen eines Gesamthubes von mindestens der Bauhöhe der Wellenband-gefederten Unterstützungselemente,
4. einer geringen Schemeigung quer zum Wellenband, und
5. dem vielfältigem Einsatzt in Bettunterrahmen, Polsterungen und Matratzen mit einfachen materiellen und konstruktiven Mitteln.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den Wellenband- gefederten Unterstützungselementen gemäß Hauptanspruch und beruht auf folgenden Konstruktionsmerkmalen:
- Als Grundfederungs- und gleichzeitig Kopplungselemente werden parallel und/oder quer zu den Seitenholmen eines Bettunterrahmens zur Längsachse der Matratze verlaufende Wellenbänder aus elastisch flexiblem Material verwandt.
- Die Endkappen bzw. Unterstützungsteller sitzen befestigt auf den Maxima des sinusförmigen Bandes oder sind mit Rollenlagern beweglich geführt, oder gehen einen Materialverbund mit den Wellenbändern ein.
- Die Minima des Bandes gleiten ebenfalls auf Rahmen- oder Querleisten- festen Rollen- oder Gleitlagern, welche die Wellenbänder in dynamisch gekoppelte Segmente unterteilen.
- Es kommt zu einer Absenkung und gleichzeitig zu einer Verschiebung des Wellenbandes in benachbarte Segmente bei Druckbeaufschlagung auf einzelne Unterstützungselemente, und dadurch zu einer Aufsteilung der Maxima in benachbarten Segmenten und somit zu einem positiven Hub der dortigen Unterstützungselemente. Auf diese Weise wird ein Gesamtanpassungshub h von mindestens der Bauhöhe H des Wellenbandes plus Unterstützungselement erreicht.
Der Stand der Technik ist in EP 0 793 432 beschrieben.
Viele verschiedene Endkappenelemente als auch Einzelunterstützungselemente sind in
• ·
■ ·
-2-
EP O 793 432 aufgeführt. Die dort beschriebenen Endkappen werden in dem deutschen Gebrauchsmuster 299 02 965.4 auf Einzelunterstützungselemente und Anwendungen in Matratzenkernen diversifiziert.
In dem Europa Patent EP 0 793 432 und dem US Patent 5 924 149 wird eine interaktive Kopplung der Triflex- Endkappen mit Hilfe eines elastischen, flexiblen Bandes beschrieben, die keinen positiven Hub erlaubt
Nur in den EP 0 721 308 Bl und US 5 784 730 Patenten wird ein „Pneumatisches, federndes Flächenlager" beschrieben, das auf hydrodynamische Weise auch einen positiven Unterstützungshub ermöglicht.
In den Figuren sind ausgewählte Einsatzmöglichkeiten und Anwendungen der Wellenbandfederung beschrieben. Sie stellen exemplarische Beispiele dar; andere Ausfiihrungsformen und Kombinationen der dargestellten Versionen sind selbstverständlich möglich und werden schon im Text in einzelnen Beispielen beschrieben.
Figuren:
Fig. 1 Querschnitt durch Wellenband- gefederte Einzelunterstützungselemente (3 Segmente gezeigt) eines Bettunterrahmens
Fig. 2 Draufsicht auf eine aufgelöste Oberfläche eines Bettunterrahmens aus Einzelunterstützungselemente gefedert durch sich kreuzende Wellenbänder
Fig. 3 Querschnitt durch zwei Wellenband- gefedertes Doppelendkappenelemente eines Bettunterrahmens
Fig. 4a Querschnitt durch einen Wellenband- gefederten Matratzenkern Fig. 4b Draufsicht auf einen Wellenband- gefederten Matratzenkern
Figurenbeschreibung:
In Fig. 1 ist der Querschnitt durch drei Segmente von Wellenband- gefederten Einzelunterstützungselementen gezeigt, wobei auf den Maxima eines Wellenbandes 11, das parallel zum Seitenhohn 10 des Unterrahmens verläuft, Auflageteller 12 mit nietenartigen Bolzen 26 befestigt sind oder mit dem Wellenband 11 einen Materialverbund eingehen.
Bei einem Wellenabstand von 18 bis 14 cm sind elf bis dreizehn Teller 12 mit einem Wellenband längs eines z.B. 200 cm langen Unterrahmens miteinander verbunden und damit gekoppelt Fünf bis sechs gleichartige Wellenbänder 11 mit einer Bandbreite von etwa 30 bis 70 mm verlaufen parallel zueinander und ergeben so die aufgelöst gefederte Oberfläche von 55 bis 78 Einzelunterstützungselementen.
Bei den nahe an den Seitenholmen angeordneten äußeren Wellenbändern greifen die Auflageteller 12
-3-über
die Holme, so daß die gesamte Oberfläche des Unterrahmens aufgelöst und gekoppelt gefedert ist
In den Minima des Wellenbandes 11 sind Auflageelemente 27 mit zwei Rollen bzw. Rundgleitstäben 14 angeordnet, auf denen sich das Wellenband 11 verschieblich bewegen kann. Diese Auflageelemente 27 sind auf Querleisten 17 befestigt bzw. aufgeclipst. Sicherungsstäbe 16, die abwechselnd von rechts und links über das Wellenband 11 ragen, verhindern ein Abheben des Wellenbandes 11 nach oben.
Eine Druck (p) - Beaufschlagung auf ein (oder mehrere) Unterstützungssegment(e) führt zur Absenkung (negativen Hub) dieses(r) Segments(e) und gleichzeitig zu einer Aufsteilung (positiven Hub) benachbarter Wellenbandsegmente. Dies resultiert in einem Gesamthub h vergleichbar oder größer als die Bauhöhe H (siehe Höhe H bis zu der gestrichelten Normallage des Tellers 12) der Wellenbandgefederten Unterstützungselemente. Gleichzeitig kann sich eine Neigung der Teller 12 zu den benachbarten druckbeaufschlagten Segmenten hin einstellen.
Der positive, unterstützende Hub von etwa der Hälfte des Gesamthubes h ist einzigartig und charakteristisch für die Wellenbandfederung. Eine kurze Diskussion des Gesamthubes h findet sich am Ende der Figurenbeschreibung.
Die durch die Druckbeaufschlagung bewirkte effektive Längenänderung des Wellenbandes 11 wird durch die Querholme 20 am Kopf- und Fußteil des Bettes begrenzt Das etwa 30 bis 70 mm breite Wellenband 11 gewährleitet eine gute Stabilität gegen Scherneigung quer zum Wellenverlauf.
Benachbarte, auf verschiedenen Wellenbändern aufsitzende Einzelunterstützungselemente könnnen mit flexiblen, ggf. elastischen Laschen (nicht gezeichnet) verbunden sein, die auch eine Kopplung zwischen den parallel verlaufenden Wellenbändern bewirken. Durch Wahl der Stärke und des Materials der Verbindungslaschen kann der Grad der Interaktion auch zwischen den Wellenbändern eingestellt werden.
Eine andere Möglichkeit der Kopplung besteht, wie in Fig.2 schematisch in Draufsicht dargestellt, darin, senkrecht zu den längslaufenden Wellenbändern 11 querlaufende 21 anzuordnen, in deren zusammenfallenden Maxima je ein Unterstützungsteller 12 mit nietenartigen Bolzen 26 befestigt ist Durch das Material, die Dicke und die Breite der Querwellenbänder 21 kann die Stärke der interaktiven Kopplung zwischen den Längswellenbändern 11 und damit allen Einzelunterstützungselementen 12 gewählt und eingestellt werden.
Auf einem Netz aus längs- 34, 35 und querlaufenden Drähten 28 sind die Minima der Wellenbänder 11 und 21 entweder direkt durch die querlaufenden Drähte 35 als Gleitlager oder durch die auf die Drähte aufgesteckte Rollen- oder Gleitlager 14 unterstützt
Das Drahtnetz ist durch Seitenholm- feste Halterungen 29 über den Querdrähten 28 mit dem Unterrahmen 10 verbunden. Die Umwicklungen der Längsdrähte 34 und 35 um die Querdrähte 28 dienen als Seitenführung für und aufgeclipste Sicherungsstifte 36 verhindern ein Abheben der Wellenbänder 11,21 nach oben.
-4-
In einer anderen Konstruktion kann das Drahtnetz durch im Abstand der Doppelquerdrähte 28 angebrachte Querleisten (17) ersetzt werden, welche auf separat aufgeclipsten Gleit- oder Rollenlagern (27), vergleiche Fig. 1, die Minima der Wellenbänder 11,21 beweglich unterstützen. In diesem Fall stellt Fig. 1 den Fig. 2 entsprechenden Querschnitt dar, wobei die Querdrähte 28 durch die Querleisten 17 ersetzt sind, und in Fig. 1 keine querlaufende Wellenbänder 21 eingezeichnet sind.
Zur Unterstützung der Rückstellung in den kritischen Schulter- und Beckenbereichen können Spiralfedern (18) aus Kunststoff oder Federstahl, vergleiche Fig. 3, eingebaut werden, zwischen den Maxima der sich kreuzenden Wellenbänder mit den darauf befestigten Tellern 12 und den Querleisten (17) bzw. den Doppelquerdrähten 28.
Fig. 3 zeigt als Querschnitt zwei Segmente von Wellenband 1 -gefederten Doppelendkappenelementen für Federholzquerleisten 7, welche auf Rollenlagern 4 beweglich auf dem Wellenband 1 geführt werden.
Etwa zwölf bis dreizehn dieser Segmente sind jeweils parallel zu den beiden Seitenholmen 10 eines Bettunterrahmens angeordnet Das Wellenband 1 wird verschieblich geführt auf Rollenlagern 14 die Teil eines am Seitenholm 10 befestigten Auflagers 9 sind.
Dieses Auflager 9 kann drehbar um die rahmenfesten Halterungsbolzen 19 angeordnet sein.
Zwei kreisbogenförmige Federstahlbügel 8 sorgen für eine Rückstellung der Doppelendkappe 2 bei Kipp- und Verschiebebewegungen. Diese Bügel 8 können gleichzeitig als Achsen 5, 15 der Rollen 4 bzw. der Rollenlager 14 eingesetzt werden.
Zur Unterstützung der Rückstellung, sowohl bei senkrechtem Hub als auch bei Kippung, kann anstelle der Federstahlbügel 8 eine Spiralfeder 18 zwischen den Endkappenelemente und einer Rahmen-festen Halterung 25 verwendet werden.
Bei gleitfähigem Kunststoffmaterial für das eingesetzte Wellenband 1 können anstelle der Rollen 14 auch feststehende, runde Gleitstäbe 14, vergleiche Fig. 1 und 2, eingesetzt werden.
Die Doppelendkappe 2 aus flexiblen Kunststoff, wie POM oder ESPS oder ähnlichem, ist unterlegt und befestigt mit einem Kappenstift 23 auf einer Schale 3 aus Hartkunststoff, in der zwei Rollen 4 angebracht sind, welche die Doppelendkappe 2 beweglich etwa auf dem Maximum des Wellenbandes führen.
Die Verwendung eines mittelharten, ggf. ebenfalls gleitfähigen Kunststoffes wie Polyetylen oder Polyamid, ermöglicht es, die Doppelendkappe 2 plus Unterschale 3 aus einem Teil zu fertigen. Dann kann dieses Endkappenteil wie die Teller 12 in Fig. 1 und 2 mit einem nietenartigen Bolzen 26 im Maximum des Wellenbandes 1 befestigt sein.
Fig. 4a zeigt den Querschnitt von zwei Segmenten eines Wellenband 11,21- gefederten Matratzenkerns, zwischen einer Unter- 43 und einer Deckplatte 40 sowie Seiten- 33 und Endteilen 30 bestehend aus Schaumstoff.
In Fig. 4b ist derselbe Ausschnitt des Matratzenkerns in Draufsicht schematisch dargestellt. Fünf bis sechs 30 - 70 mm breite Wellenbänder 11 laufen in Längsrichtung des Kerns und zehn bis dreizehn 20 - 50 mm breite Wellenbänder quer dazu. Auf den Maxima beider Wellenbänder 11 und sind jeweils Unterstützungsteller 12 bzw. 22 mit nietenartigen Bolzen 26 befestigt oder gehen einen Material verbund mit den Wellenbändern 11,21 ein. Die Minima sind jeweils mit vier garnspulartigen Rollen 24 beweglich geführt über längs- und querlaufenden, flexiblen Bändern 38 bzw. 37, welche miteinander verbunden die Unterkonstruktion des Matratzenkerns ausbilden, welche jeweils an den Seiten nach oben gebogen sind und so die unbelastete Höhe des Matratzenkerns definieren. Diese Bänder bestehen vorteilhafterweise aus 1 bis ca. 3 mm starkem Kunststoff und sind untereinander durch kreuzförmige Flachfedern aus Kunststoff oder Drahtfedern (nicht gezeichnet) verbunden. Die Unterstützungsteller 11,21 sind untereinander und in den Rahmenbereichen auch mit den nach oben umgebogenen Teilen der Unterkonstruktion 37,38 durch Flach- oder Drahtfedern 13 verbunden.
Bei Abstimmung des Materials für die Wellenbänder 11 und 21 und die Unterkonstruktion können die garnspulartigen Rollen 24 auch durch wechselseitig jeweils über das Wellenband 11 bzw. 21 aus dem Material der Unterkonstruktion umgebördelte Gleit- und Sicherungsstifte ersetzt werden. Die Materialwahl muß eine ungehinderte Verschiebung der Wellenbänder 11,21 in andere Segmentbereiche gewährleisten.
Die gesamte Unterkonstruktion, inklusive der Gleit- und Sicherungsstifte und der verbindenden Flachfederelemente, kann ggf. auch aus einem Stück aus einer flexiblen Kunststoffplatte ausgestanzt und warmverformt werden.
Als Material für die sinusförmigen Wellenbänder 1, 11,21 mit einer Breite von etwa 20 bis 70 mm kann ein dauerelastischer Kunststoff, wie z.B. Hytrel, Polyurethan und Polypropylen, oder glasfaserverstärkte Epoxyharze, aber auch Federstahl oder Duraluminium, mit entsprechenden Rückstell- und Elastizitätseigenschaften verwendet werden.
Die Wellenbänder 1,11,21 und die Unterstützunggsteller 2,12, 22 können aus einem einzigen Material oder einem Verbundmaterial bestehen und in einem Arbeitsgang eines Spritzgußverfahrens hergestellt werden. In diesem Fall ist eine Fertigung in miteinander zu verbindenden Teillängen möglich. Dies ermöglicht auch unterschiedliche Elastizitäts- und Rückstelleigenschaften für die Schulter- und Beckensowie die Kopf- und Fußbereiche zu wählen.
Auch ein Stanzverfahren mit anschließender Warmverformung ist einsetztbar.
Eine vorteilhafte Eigenschaft der Weüenfederung besteht in der geringen Scherneigung quer zum Wellenband, natürlich stark abnehmend mit der Breite des Bandes. Die größere Neigungsfähigkeit in Richtung des Wellenbandes ist zur Stufenvermeidung sogar erwünscht, wobei aber die Anpassungsfähigkeit in senkrechter Richtung überwiegt.
Der besondere Vorteil der durch das (die) Wellenband (Wellenbänder) miteinander gekoppelten
«•••a ·· · ·« ··
-6-
Unterstützungselemente besteht darin, daß die Absenkung durch Einfederung in einzelnen Segmenten zwangsläufig zu einem positiven Hub in anderen Segmenten führt, siehe Fig. 1.
Die Verdrängung - ALn des Bandes durch Absenkung aus den druckbelasteten Segmenten mit negativem Hub führt dann zwangsweise zu einer Verlängerung +AL des Bandes und damit zu der Aufsteilung der Maxima in den benachbarten Segmenten, d.h. zu der positiven Hubunterstützung. Unter der Voraussetzung konstanter Gesamtlänge des gewellten Bandes sind die Summen -XALn
Durch den einfedernden Hub ht <-2/3 H plus dem positiven Hub h2 ^ +1/2 H ergibt sich ein Gesamtanpassungshub von h = h t + h2 < 7/6 H, also von mindestens der Bauhöhe H der Wellenband gefederten Unterstützungselemente.
Bei einer Bauhöhe H = 55 - 75 mm des Wellenbandes plus Unterstützungselementen ergibt sich ein Gesamthub von h = 64 - 87 mm.
Die Interaktion von mehreren benachbarten Segmenten führt aufgrund der Wellenbandcharakteristik zunächst zu einer gering progressiven Grobkonturanpassung an den aufliegenden Körper und bei Annäherung an den Gleichgewichtszustand zu einer federnden Lagerung. Die größten Absenkungen in den Schulter- (Rücken-) und Hüft- (Hintern-) bereichen führen so zu einer positiven Stützwirkung in den Kopf- und Nacken- sowie Lenden- (Lendenwirbel-) bereichen bei Seiten-(Rücken-)auflage des menschlichen Körpers und somit zu einer optimalen, gefederten Lagerung sowohl auf dem Wellenband- gefederten Unterrahmen als auch auf der Matratze.
Als Auflage auf die Unterrahmen sollte eine Schaumstoff-, Latex- oder eine Futonmatratze mit entsprechender Anpassungsfähigkeit gewählt werden.

Claims (8)

1. Gekoppelte Federung für Bettunterrahmen, Polsterungen und Matratzen, dadurch gekennzeichnet, daß auf mindestens zwei Wellenbändern (1, 11, 21) jeweils auf den Maxima Unterstützungselemente aufsitzen und die Minima durch Gleit- oder Rollenlager (14, 24) unterstützt sind.
2. Gekoppelte Federung für Bettunterrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einfach- oder Doppelendkappen für Querleisten durch Gleit- oder Rollenlager (14, 24) geführt oder befestigt auf Wellenbändern (1) aufsitzen, die jeweils in deren Minima durch rahmenfeste Rollen- oder Gleitlager (14) längs der Seitenholme (10) des Rahmens unterstützt sind.
3. Gekoppelte Federung für Bettunterrahmen, Polsterungen und Matratzen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Federstahlbügel (8) oder Spiralfedern (18) eingesetzt sind zwischen den auf den Maxima aufsitzenden Unterstützungselementen (2, 12, 22) und Rahmen (10) - festen Halterungen (25) oder den Querleisten (7, 17), den Unterstützungsbänder (37, 38), oder dem Drahtnetz bestehend aus Quer- (28) und Längsdrähten (34, 35).
4. Gekoppelte Federung für Bettunterrahmen und Polsterungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einzelunterstützungselemente (12) auf den Maxima von Wellenbändern (11, 21) aufsitzen, welche längs und/oder quer zu den Querleisten verlaufen, und deren Minima durch Gleit- oder Rollenlager (14) beweglich unterstützt sind, die auf Querleisten (7, 17) oder quer- (28) und längsgespannten Drähten (34, 35) auf- sitzen oder aus Teilen von diesen bestehen.
5. Gekoppelte Federung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Einzelunterstützungselemente (2, 12, 22) durch elastische Laschen miteinander verbunden sind.
6. Gekoppelte Federung für Matratzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Netz von Wellenbändern (11, 21) mit den Minima aufliegt auf Gleit- oder Rollenlagern (14, 24), welche in den Kreuzungspunkten von flexiblen Unterstützungsbändern (37, 38) oder einem flexiblen Unterstützungsnetz befestigt sind oder aus Teilen von diesen bestehen, und auf den Maxima der Wellenbänder (11, 21) Unterstützungsteller (12, 22) angeordnet sind, die durch Flach- oder Drahtfedern (13) oder in einem Materialverbund miteinander verbunden sind.
7. Gekoppelte Federung für Bettunterrahmen, Polsterungen und Matratzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenbändern (1, 11, 21) oder Teillängen derselben aus einem elastisch flexiblen Material bestehen.
8. Gekoppelte Federung für Bettunterrahmen, Polsterungen und Matratzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenbändern (1, 11, 21) oder Teillängen derselben und die Unterstützungsteller (2, 12, 22) aus einem Material oder zwei Verbundmaterialien bestehen, welche in einem Spritzguß- oder einem Stanz- und Warmverformungsverfahren hergestellt werden.
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