DE69408714T2

DE69408714T2 - Elastisches Federelement und elastisches Stützelement mit solchen Federelementen

Info

Publication number: DE69408714T2
Application number: DE1994608714
Authority: DE
Inventors: Willy Philomena Florimon Poppe
Original assignee: Imhold NV
Current assignee: Imhold NV
Priority date: 1993-05-14
Filing date: 1994-05-06
Publication date: 1998-10-01
Anticipated expiration: 2014-05-07
Also published as: EP0624332A1; DK0624332T3; CA2123554A1; EP0624332B1; BE1007171A3; DE69408714D1; PL174504B1; ES2114127T3

Description

Elastisches Federelement und elastisches Stützelement mit solchen Federelementen.
Die Erfindung betrifft ein elastisches Federelement, das einen röhrenförmigen Schaumstoffkörper umfaßt, der mit von außen nach innen gerichteten Öffnungen versehen ist.
Ein derartiges elastisches Federelement ist aus dem Belgischen Patent Nr. 859.468 bekannt. Derartige Federelemente können vorteilhaft als Ersatz für Stahlfedern als Bauelemente für Sessel, Matratzen, Kissen und dergleichen eingesetzt werden.
Der Schaumstoff kann sowohl Kunststoffschaum, wie beispielsweise Polyurethanschaum, als auch natürlicher Schaumstoff sein, wie etwa Naturlatex.
Diese Federelemente aus Schaumstoff bieten nicht nur hervorragende Federeigenschaften und optimalen Komfort, sie können auch einfach zur Bildung eines elastischen Stützelements, wie etwa einer Matratze, zu Schichten verklebt werden. Stahifedern hingegen müssen zur Bildung eines stabilen Stützelements aneinander befestigt, beispielsweise aneinandergenäht, werden. Aus diesem Grund werden Stahlfedern oft individuell in Stoffsäckchen verpackt, die dann aneinandergeklebt oder mit ihren Unter- oder Oberseiten aneinandergenäht werden. Diese Säckchen erschweren jedoch die Luftzirkulation im Stützelement
In einem Ermüdungstest verlieren die bekannten Schaumstoffedern, meist aus Polyurethanschaumstoff, einen Teil, nämlich etwa 20%, ihrer ursprünglichen Härte, wenn nicht ein hochdichter Schaumstoff verwendet wird, der allerdings sehr teuer ist.
Die Erfindung zielt darauf, diesem Nachteil abzuhelfen und ein elastisches Federelement mit noch besseren Eigenschaften als die der bekannten Schaumstoffeder bereitzustellen.
Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung durch die Tatsache erreicht, daß das elastische Federelement eine Drahtf eder umfaßt, die vom Körper umgeben wird.
Eine Drahtfeder bezieht sich hier auf eine Feder aus der Gruppe, gebildet aus einer Spiralfeder, einer zylindrischen Feder, einer sogenannten Bonneilfeder oder einer sogenannten Offset-Feder oder derartigem.
Es wurde festgestellt, daß durch die Kombination eines Schaumstoffkörpers und einer darin angeordneten Drahtfeder ein unerwarteter synergischer Effekt entsteht und deutlich bessere Eigenschaften erhalten werden, als allein durch einen Schaumstoffkörper oder allein eine Drahtfeder.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Drahtf eder eine Stahldrahtfeder.
In einer anderen Ausführungsform jedoch kann die Drahtf eder aus Kunststoff gefertigt sein.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die Innenseite des röhrenförmigen Schaumstoffkörpers rund und ist auch die Drahtfeder rund, mit einem größten Durchmesser, der dem Innendurchmesser des Körpers entspricht.
In einer beachtenswerten Ausführungsform der Erfindung ist die Länge der Drahtfeder in Ruheposition gleich der Länge des röhrenförmigen Körpers in Ruheposition.
In einer anderen beachtenswerten Ausführungsform der Erfindung ist die Länge der Drahtfeder in Ruheposition größer als die Länge des röhrenförmigen Körpers in Ruheposition, jedoch ist die Länge der Drahtfeder auf die Länge des röhrenförmigen Körpers reduziert, aufgrund der Tatsache, daß eine vorspannung auf die Drahtfeder ausgeübt wird, beispielsweise mittels einer schlaufenförmigen Umhüllung aus einem beliebigen Material, beispielsweise Textil.
Eine solche Umhüllung kann natürlich auch durch jedes andere Material ersetzt werden, beispielsweise eine ganze Hülle aus einem geeigneten Material, beispielsweise Textil.
Auf diese Weise wird der gesamte ursprüngliche Härteverlust der Drahtfeder aufgefangen, was sich günstig auf die Elastizität des Federelements auswirkt.
Außerdem verhindert ein solches Design die Möglichkeit des Austretens der Drahtfeder aus der Schaumstoffeder, aufgrund der verdrehbewegung, die während des Belastens der Feder auftreten kann.
Die Erfindung betrifft auch ein elastisches Stützelement, das mit solchen Federelementen gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen versehen ist.
Die Erfindung betrifft daher auch ein elastisches Stützelement, das zwei Lagen von Federmaterial umfaßt, zwischen denen elastische Federelemente angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß diese Federelemente mit einem röhrenförmigen Schaumstoffkörper versehen sind, welcher mit von außen nach innen gerichteten Öffnungen versehen ist, und eine Drahtfeder innerhalb dieses Körpers umfassen, wobei die Körper dieser Federelemente an die Lagen aus Federmaterial geklebt sind.
Um die Eigenschaften der Erfindung besser darzustellen, ist hiernach eine bevorzugte Ausführungsform eines elastischen Federelements und eines elastischen Stützelements gemäß der Erfindung beschrieben, als Beispiele ohne jeden einschränkenden Charakter, unter Verweis auf die begleitenden Zeichnungen, worin:
Figur 1 eine perspektivische und teilweise weggeschnittene Sicht eines elastischen Federelements gemäß der Erfindung ist;
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines elastischen Stützelements, das mit Federelementen gemäß Figur 1 versehen ist, ist.
Figur 1 stellt ein elastisches Federelement 1 dar, das aus einem runden röhrenförmigen Körper 2 aus federndem Schaumstoff besteht, der in seiner Wand mit einer Reihe nahezu rautenförmiger öffnungen 3 versehen ist, welche gemäß eines geeigneten Musters angeordnet sind, und aus einer Drahtfeder 4, die sich in der zentralen Höhlung des Körpers 2 befindet.
Der federnde Schaumstoff kann synthetischer Schaumstoff sein, wie beispielsweise Polyurethanschaumstoff, oder kann natürlicher Schaumstoff sein, wie beispielsweise Naturlatex.
Die rautenförmigen öffnungen 3 erstrecken sich von außen nach innen, und die Fläche ihrer Querschnitte verringert sich von einem Maximalwert an der Außenseite des Körpers 2 bis nahezu Null an der Innenseite. Diese Öffnungen 3 können, wie in Figur 1 dargestellt, über die gesamte Oberfläche der Wand des röhrenförmigen Körpers 2 verteilt sein. Sie können jedoch auch nur über einen Teil dieser Oberfläche verteilt sein. Die Größe der öffnungen 3 und die Dicke der Wand des Körpers 2 und der Durchmesser des Körpers 2 sind in Funktion der gewünschten Federeigen schaften gewählt, unter Berücksichtigung der Eigenschaften der Drahtfeder 4.
Die Drahtfeder 4 ist vorzugsweise aus Stahl gefertigt, sie kann jedoch auch aus synthetischem Material, beispielsweise sogenannten Kompositmaterialien, gefertigt sein. Diese Drahtfeder ist beispielsweise rund mit einem größten Durchmesser, der dem Innendurchmesser des Körpers 2 entspricht, so daß diese Drahtfeder 4 an der Innenseite des Körpers 2 anliegt. Die Drahtfeder 4 kannn jedoch auch länglich, rechteckig oder quadratisch sein. Die Länge der Drahtfeder 4 ist beispielsweise gleich der Länge des Körpers 2, wobei die Drahtfeder 4 entweder vorgespannt ist oder nicht.
Abhängig von der Anwendung kann die Drahtfeder 4 unterschiedliche Durchmesser oder Querschnitte, Drahtdicken oder Windungszahlen haben. Die Drahtfeder 4 kann sowohl eine klassische Spiralfeder sein als auch von einem anderen Typ sein, wie etwa eine zylindrische Feder, eine sogenannte Offset-Feder oder eine sogenannte Bonnellfeder. In einer besonderen Ausführungsform kann die Drahtfeder 4 in ein Stoffsäckchen oder eine Umhüllung verpackt sein, das bzw. die am Körper 2 befestigt sein kann, beispielsweise darangeklebt.
Durch die Kombination eines Schaumstoffkörpers 2 und einer Drahtf eder 4 werden besonders gute Eigenschaften erhalten.
Im Gegensatz zu einem nur aus Schaumstoff bestehenden elastischen Federmaterial wird der Vorteil erhalten, daß, mit normalem und daher relativ billigem Schaumstoff für den Körper 2, bei einem Ermüdungstest kein Härteverlust auftritt.
Im Gegensatz zu klassischen Stahlfedern werden die Federeigenschaften durch die Kombination verbessert. Der Eindrückwiderstand einer klassischen Stahlfeder hat einen relativ steilen Verlauf, was bedeutet, daß sich der Widerstand der Feder bei einer gegebenen Eindrückkraft rasch erhöht. Das kombinierte Federelement 1 gemäß Figur 1 gestattet, für einen gleichen Widerstand, die Verwendung einer größeren Drahtfeder mit mehr Windungen, da der Körper 2 auch einen Teil des Widerstands auffängt, so daß, beim Eindrücken, ein viel gleichmäßigerer Verlauf des aufgebauten Widerstands erhalten wird. Dies führt auch zu einem besseren Verzögern oder Dämpfen des "Nachfederns", das typisch ist für eine Stahlfeder. Es ist ein bekanntes pHänomen, daß eine klassische Drahtf eder aus Stahl eine Tendenz hat, sich bei plötzlichem Eindrücken eine große Anzahl von Malen auf und ab zu bewegen, was bei Verwendung der Feder in einer Matratze sehr störend ist. Bei dem kombinierten Federelement 1 gemäß Figur 1 wird dieses Phänomen zu 70 bis 80% durch den Schaumstoffkörper aufgefangen, der, aufgrund seiner Zellenstruktur, die freigesetzte Energie nahezu vollständig auffangen kann.
Das kombinierte Federelement 1 bietet zusätzliche Vorteile bei der Verwendung in einem elastischen Stützelement, wie in Figur 2 dargestellt, bestehend aus zwei Lagen 5 aus einem federnden Material wie etwa natürlichem oder synthetischem Schaumstoff, die mittels Federelementen 1 aneinander befestigt sind. Derartige Stützelemente können das Innere einer Matratze, eines Kissens, den Sitz oder die Rückenlehne eines Sitz- oder Liegemöbels bilden.
Die Drahtfedern 4 müssen nicht länger miteinander verbunden sein, um einen stabilen Kern zu bilden, wie das bei klassischen Stahlfedern der Fall ist. Der Schaumstoffkörper 2 dient vielmehr als Gehäuse der Stahlfeder, und dieser Körper 2 wurde ohne Probleme an die Lagen 5 geklebt.
Durch dieses Festkleben mittels der Federkörper 2 geht die Punktelastizität nicht verloren, wie dies bei der Verwendung von Stahldrahtfedern ohne Körper 2, die in miteinander verbundene Textilsäckchen verpackt sind, der Fall ist. Bei Verlust der Punktelastizität haben, wenn eine Feder eingedrückt wird, die benachbarten Federn die Tendenz, ebenfalls verformt zu werden.
In einem solchen elastischen Stützelement setzen die kombinierten Federelemente 1 der Luftzirkulation, die in dem Stützelement vorzugsweise stattfinden sollte, um ein gutes Mikroklima im Stützelement und eine gute Feuchtigkeitsabfuhr zu erhalten, praktisch keinen Widerstand entgegen.
Die vorliegende Erfindung ist keineswegs auf die hiervor beschriebenen und in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt, vielmehr kann ein solches elastisches Federelement und elastisches Stützelement in verschiedenen Varianten verwirklicht werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Insbesondere müssen die öffnungen in dem Schaumstoffkörper nicht notwendigerweise einen rautenförmigen Querschnitt besitzen.

Claims

1.- Elastisches Federelement, das einen röhrenförmigen Schaumstoffkörper (2) umfaßt, der mit von außen nach innen gerichteten öffnungen (3) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Drahtfeder (4) umfaßt, die von dem Körper (2) umgeben ist.

2.- Elastisches Federelement gemäß dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtf eder (4) eine Feder ist aus der Gruppe, gebildet aus einer Spiralfeder, einer zylindrischen Feder, einer sogenannten Bonnellfeder oder einer sogenannten Offset-Feder oder dergleichen.

3.- Elastisches Federelement gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtfeder (4) eine Stahldrahtfeder ist.

4.- Elastisches Federelement gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtfeder (4) aus synthetischem Material gefertigt ist.

5.- Elastisches Federelement gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite des röhrenförmigen Schaumstoffkörpers (2) rund ist und dadurch, daß auch die Drahtfeder (4) rund ist, mit einem größten Durchmesser, der dem Innendurchmesser des Körpers (2) entspricht.

6.- Elastisches Federelement gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Drahtf eder (4) in Ruheposition gleich der Länge des röhrenförmigen Körpers (2) in Ruheposition ist.

7.- Elastisches Federelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Drahtfeder (4) in Ruheposition größer ist als die Länge des röhrenförmigen Körpers (2) in Ruheposition.

8.- Elastisches Federelement gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtfeder (4) eine Vorspannung erhält, welche die Länge hiervon auf die Länge des röhrenförmigen Körpers (2) in Ruheposition reduziert.

9.- Elastisches Federelement gemäß einem der vorangehenden Ansp?üche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (3) im Körper (2) einen Durchmesser haben, der sich von einem Maximalwert an der Außenseite des Körpers auf nahezu Null an der Innenseite verringert.

10.- Elastisches Stützelement, das zwei Lagen (5) von federndem Material umfaßt, zwischen denen elastische Federelemente (1) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß diese Federelemente (1) einen röhrenförmigen Schaumstoffkörper (2) umfassen, der mit Öffnungen (3) versehen ist, die sich von außen nach innen erstrecken, und eine Drahtfeder (4) innerhalb dieses Körpers (2) umfassen, wobei die Körper (2) dieser Federelemente (1) an die Lagen (5) aus federndem Material geklebt sind.