Federelement zur Abstützung von Hohlräumen

Die Erfindung betrifft ein Federelement zur Abstützung von Hohlräumen insbesondere in Matratzen, mit bogenförmigen Abschnitten aus einem elastisch verformbaren Material.

Es ist bekannt, Matratzen und ähnliche Bauteile mit Hohlräumen auszubilden, um einerseits eine höhere Elastizität zu erreichen und andererseits eine verbesserte Belüftung sicherzustellen. In vielen Fällen ergibt sich dabei das Problem, dass die Matratze bzw. der Bauteil zu stark verformbar wird, so dass der Gebrauchswert beeinträchtigt ist.

Es ist bekannt, die Hohlräume beispielsweise durch Schaumstoffkörper aus einem Material mit entsprechender Kompressibilität auszuführen, um die gewünschte Härte einstellen zu können. Damit ist es zwar möglich beispielsweise Matratzen mit Zonen unterschiedlicher Härte bzw. Nachgiebigkeit darzustellen, die Durchlüftung bleibt jedoch unbefriedigend. Eine alternative Lösung besteht darin beispielsweise rohrförmige Strukturen in die Ausnehmungen einzuschieben, um den gewünschten Versteifungseffekt zu erzielen. Aber auch hier ist es schwierig, die erforderliche Luftbewegung gewährleisten zu können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein Federelement anzugeben, das in entsprechende Hohlräume, beispielsweise in Matratzen, eingeführt werden kann, um die Steifigkeit der Matratze wunschgemäß zu verändern. Insbesondere soll dabei Augenmerk darauf gelegt werden, dass die Belüftung der Matratze in möglichst großem Umfang erhalten bleibt und dass die Steifigkeit in weiten Bereichen variabel ist. Eine weitere Voraussetzung für die wirtschaftliche Umsetzung der Erfindung ist es, dass ein modulares System angegeben wird, das kostengünstig herstellbar ist und das für verschiedene Typen von Matratzen oder sonstigen Gegenständen einsetzbar ist.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zwei bogenförmige Abschnitte über Verbindungselemente miteinander verbunden sind und dass im Bereich der Verbindungselemente mindestens zwei Kopplungsstangen vorgesehen sind, um das Federelement mit einem weiteren Federelement zu verbinden.

Wesentlich an der vorliegenden Erfindung ist, dass durch die beiden bogenförmigen Abschnitte ein Federelement gegeben ist, das im Wesentlichen die Form eines kurzen Rohrabschnittes aufweist, wobei eine Mehrzahl von Federelementen

über die Kopplungsstangen in Axialrichtung miteinander verbunden werden können. Zwischen den bogenförmigen Abschnitten der einzelnen Federelemente entstehen dadurch Zwischenräume, die sowohl in Axialrichtung als auch in Querrichtung durchströmbar sind, so dass eine optimale Belüftung gewährleistet ist. Das System ist modular und kann in besonders einfacher Weise an die Breite einer Matratze, d.h. an die Länge des auszusteifenden Kanals angepasst werden, indem eine passende Anzahl von Federelementen zusammengesteckt wird. Es kann aber auch die Steifigkeit der Matratze sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung in einfacher Weise dadurch verändert werden, dass unterschiedliche Federelemente miteinander kombiniert werden. So können in einem Bausatz beispielsweise Federelemente mit unterschiedlich langen Kopplungsstangen bereitgestellt werden, wobei die Federelemente mit langen Kopplungsstangen naturgemäß eine insgesamt geringere Versteifung ergeben als die Federelemente mit kurzen Kopplungsstangen, deren Anzahl pro Längeneinheit entsprechend größer ist. Alternativ dazu könne bei gleichen Außenabmessungen Federelemente mit mehr oder weniger leicht verformbaren Abschnitten zur Verfügung gestellt werden, um die Versteifungswirkung zu variieren.

Konstruktiv besonders günstig ist, wenn ein Verstärkungselement vorgesehen ist, das die beiden verformbaren Abschnitte gegeneinander abstützt. Auf diese Weise kann das Federelement besonders leicht und materialsparend ausgebildet werden, da die mechanische Belastung nur zum Teil über die bogenförmigen Abschnitte, zu einem wesentlichen Teil jedoch auch über das Verstärkungselement abgeleitet wird. Von besonderem Vorteil ist es in diesem Zusammenhang, wenn das Verstärkungselement S-förmig gekrümmt ausgebildet ist.

Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist dadurch gegeben, dass die verformbaren Abschnitte im Bereich der Verbindung mit dem Verstärkungselement eine Stützplatte aufweisen. Auf diese Weise kann die Kraftübertragung durch das Federelement auf die Matratze verbessert werden und es wird die Gefahr vermieden, dass der Rand des Federelementes nach außen hin spürbar ist.

Vorzugsweise sind die Verbindungselemente im Wesentlichen V-förmig ausgebildet. Das bedeutet, dass die Federelemente in vertikaler Richtung sehr weit einfedern können, ohne sich in horizontaler Richtung allzu stark zu verformen. Dies begünstigt das Federverhalten spürbar.

Konstruktiv ist es von besonderem Vorteil, wenn die Basis der V-förmigen Verbindungselemente eine Ausnehmung zur Aufnahme einer Kopplungsstange eines weiteren Federelementes aufweist. Auf diese Weise können die auftretenden

Kräfte direkt an der Verbindung der bogenförmigen Abschnitte optimal aufgenommen werden, so dass eine besonders robuste Ausführung erzielt wird.

Weiters ist es von besonderem Vorteil, wenn die bogenförmigen Abschnitte im Wesentlichen elliptisch ausgebildet sind. Auf diese Weise können die aufgenommenen Kräfte besonders gut im Grundmaterial der Matratze abgeleitet werden.

Der Abstand der einzelnen Federelemente im Stapel kann besonders gut dadurch definiert werden, dass die Kopplungsstangen an ihrer Spitze einen verjüngten Verbindungsbereich aufweisen. Das Ende dieses Verbindungsbereiches begrenzt die axiale Aufschiebbarkeit des angrenzenden Federelementes. Durch ein Rastelement an der Spitze der Kopplungsstangen kann die Verbindung der einzelnen Federelemente gesichert werden.

Insgesamt hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Kopplungsstangen eine Länge aufweisen, die zwischen dem Doppelten und dem Fünffachen der Breite der bogenförmigen Abschnitte der Federelemente beträgt.

Weiters betrifft die Erfindung ein Federelement zur Abstützung von Hohlräumen insbesondere in Matratzen, bestehend aus einem Formkörper aus einem elastisch verformbaren Material mit einer im Wesentlichen kreiszylindrischen Kontur, der dazu bestimmt ist, parallel zur Ebene der Matratze in dieser eingebettet zu sein. Erfindungsgemäß ist mindestens ein Steg vorgesehen ist, der parallel zur Achse des Zylinders angeordnet ist, und von dem Steg stehen Abstandhalter ab, die Halteflächen aufweisen, die die kreiszylindrische Kontur ausbilden.

Eine besonders begünstigte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die Abstandhalter parallel zu einander angeordnet sind. Insbesondere ist es günstig, wenn sie bogenförmig ausgebildet sind. Die Steifigkeit der Matratze in Gegenrichtung wird somit durch die Verformung der bogenförmigen Abstandhalter wesentlich beeinflusst und kann so je nach Bedarf genau eingestellt werden. Eine insbesondere günstige Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung sieht zwei Stege vor, die parallel zueinander in der kreiszylindrischen Kontur einander gegenüberliegend angeordnet sind, und dass die bogenförmigen Abstandhalter in Axialrichtung versetzt sind. Auf diese Weise werden optimale Elastizitätseigenschaften erzielt. Die Belüftung kann dabei optimiert werden, indem die Abstandhalter eine Breite aufweisen, die etwa der Breite der Abstände in Axialrichtung zwischen ihnen entspricht.

Eine alternative Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die Abstandhalter prismatisch ausgebildet sind und jeweils eine Stirnfläche aufweisen, die der Haltefläche entspricht. Dabei wird bei den Abstandhaltern die im Wesentli-

chen senkrecht in die Haltefläche münden, die Stirnfläche senkrecht zur Achse des Abstandhalters sein, ansonsten wird diese entsprechend geneigt sein, d.h. einen Winkel zur Achse des Abstandhalters aufweisen. Besonders bevorzugt ist es, wenn mehrere prismatische Abstandhalter, die in der gleichen Radialebene liegen, nebeneinander angeordnet sind. Eine konstruktiv besonders begünstigte Lösung hat die Eigenschaft, dass jeweils mehrere prismatische Abstandhalter senkrecht von einem gemeinsamen Haltesteg abstehen. Eine solche Lösung zeichnet sich durch besonders leichte Herstellbarkeit aus.

Eine besonders variable Gestaltung der Matratze wird dadurch erreicht, dass der Steg mehrteilig ausgeführt ist und in Axialrichtung aus mehreren lösbar verbundenen Abschnitten besteht.

Weiters betrifft die vorliegende Erfindung eine Matratze mit einem Schaumstoffkörper, in dem mehrere zylindrische Hohlräume parallel zur Ebene der Matratze vorgesehen sind und mit Federelementen, die in den Hohlräumen angeordnet sind, um die Steifigkeit der Matratze lokal zu steuern. Erfindungsgemäß weist die Matratze ein Federelement der oben beschriebenen Art auf. Besonders begünstigt ist es, wenn die Federelemente entfernbar in den Hohlräumen der Matratze angeordnet sind.

In der Folge wird die vorliegende Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen :

Fig. 1 eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Federelementes in axonometrischer Darstellung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Federelement von Fig. 1;

Fig. 3 eine seitliche Ansicht des Federelementes der Fig. 1 und Fig. 2;

Fig. 4 eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung Fig. 6 und Fig. 7 eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung;

Fig. 5 einen Stapel von Federelementen gemäß Fig. 4;

Fig. 6 und Fig. 7 eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung;

Fig. 8 und Fig. 9 eine weitere alternative Ausführungsvariante jeweils in axonometrischer Darstellung;

Fig. 10 und Fig. 11 weitere Ausführungsvarianten der Erfindung;

Fig. 12 ein weiteres Federelemnt in axonometrischer Darstellung; und

Fig. 13 und Fig. 14 eine weitere Ausführungsvariante in Ansicht von vorne und Draufsicht.

Das in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Federelement besteht aus einem ersten bogenförmigen Abschnitt 1 und einem zweiten bogenförmigen Abschnitt 2, die durch V-förmige Verbindungselemente 3, 4 miteinander verbunden sind. An ihrer Basis besitzen die V-förmigen Verbindungselemente 3, 4 einen im Wesentlichen rohrförmig ausgebildeten Abschnitt 5, 6 in dem jeweils eine Ausnehmung 5a, 6a ausgebildet ist. Ein S-förmig gekrümmtes Verstärkungselement 7 erstreckt sich zwischen der Mitte der bogenförmigen Abschnitte 1, 2 um die Federwirkung zu verstärken. Im Bereich der Einmündung des Verstärkungselementes 7 in die bogenförmigen Abschnitte 1, 2, die im Wesentlichen tangential erfolgt, sind Stützplatten 10, 11 vorgesehen, die die Auflagefläche lokal vergrößern. Der Durchmesser Di der Stützplatten 10, 11 beträgt zwischen dem l,5fachen und dem 2,5fachen der Breite H ₁ der bogenförmigen Abschnitte 1, 2.

In Axialrichtung setzen sich die rohrförmigen Abschnitte 5, 6 in Form von Kopplungsstangen 8, 9 fort, an deren Enden verjüngte Verbindungsbereich 8a, 9a vorgesehen sind. Diese verjüngten Verbindungsbereiche 8a, 9a sind dazu bestimmt, in die entsprechenden Ausnehmungen 5a, 6a eines weiteren Federelementes eingeführt zu werden, um so einen Stapel aus Federelementen zu bilden. Die Länge H ₂ der Kopplungsstangen 8, 9 gibt dabei den Modul des Stapels von Federelementen vor, d.h. den effektiven Abstand der einzelnen Federelemente zueinander. Diese Länge H ₂ beträgt etwa das 4fache der Breite Hi der bogenförmigen Abschnitte 1, 2.

Die Ausführungsvariante von Fig. 4 unterscheidet sich von der oben beschriebenen Lösung dadurch, dass die Verbindungselemente 3, 4 bogenförmig ausgebildet sind und die Krümmung der bogenförmigen Elemente 1, 2 fortsetzen. Die von Kopplungsstangen 8, 9 sind flach ausgebildet und im Querschnitt schwach gekrümmt, um die Stabilität zu erhöhen. An ihrer Spitze sind Rastelemente 8b, 9b vorgesehen, die eine stabile und sichere Verbindung der einzelnen Federelemente untereinander gewährleisten.

Fig. 5 zeigt einen Stapel von Federelementen, die über die Kopplungsstangen 8, 9 ineinander gesteckt sind.

Das Federelement von Fig. 6 besteht aus zwei Stegen 11, die sich parallel zur Längsachse 12 des Federelements erstrecken. Die Abstandshalter 13 sind bogenförmig ausgebildet, besitzen außen eine Haltefläche 14 und erstrecken sich je-

weils etwa über den halben Umfang der zylindrischen Kontur 15 von einem Steg 11 zum gegenüberliegenden Steg 11. Die Abstandhalter 13 besitzen eine Breite b, die etwa gleich groß ist wie der Abstand d zwischen ihnen. Im Inneren ist das Federelement hohl, um eine größtmögliche Verformung bei entsprechend großer Belastung zu ermöglichen.

Die Ausführungsvariante der Fig. 8 und Fig. 9 unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Ausführungsvariante dadurch, dass ein zentral angeordneter prismatischer Steg 11 vorgesehen ist, von dem in regelmäßigen Abständen Haltestege 16 senkrecht abstehen, die sich wie Durchmesser des Zylinders 15 erstrecken. Senkrecht zu diesen Haltestegen 16 sind prismatische Abstandhalter 23 vorgesehen und an den Enden der Haltestege 16 sind kreissegmentförmige Abstandhalter 24 angeordnet.

Der Steg 11 kann bei beiden Ausführungsvarianten mehrteilig ausgebildet sein, so dass die Federelemente aus mehreren Einzelteilen zusammengesteckt, oder anderwärtig verbunden werden können. Die Federelemente sind bevorzugt aus PU-Schaum oder einem zweikomponentigen Elastomer hergestellt.

Die Variante von Fig. 10 besitzt stangenförmige Stege 11 und Abstandhalter 13 in der Form von Schraubensegmenten.

Fig. 11 zeigt eine Variante der Lösung von Fig. 6 und Fig. 7 mit leicht schraubenförmig ausgebildeten Abstandhaltern 13.

Fig. 12 zeigt ein Federelement mit einer einzigen Kopplungsstange 8, von der über bogenförmige Verbindungselemente 3, 4 der erste bogenförmige Abschnitt 1 und der zweite bogenförmige Abschnitt 2 ausgehen.

Fig. 13 und Fig. 14 zeigen eine Variante der Lösung von Fig. 1 bis Fig. 3 mit einer Verbindungsstange zwischen den Kopplungsstangen 8 und 9.

Mit dem erfindungsgemäßen Federelement ist es möglich, Hohlräume selektiv und in besonders einfacher Weise auszusteifen, ohne die Belüftbarkeit zu beeinträchtigen.