FEDERANORDNUNG FÜR UNTERMATRATZEN

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Federanordnung für Untermatratzen oder als Federkern einer Matratze.

Eine derartige Federanordnung ist aus der EP 0 091 469 bekannt. Diese bekannte Federanordnung dient als Federelement für Matratzen und weist einen innen im wesentlichen hohlen Federkörper auf, dessen Außenwände im wesentlichen gleichmäßig um eine zentrale, in Federrichtung erstreckte Achse angeordnet sind und eine Anzahl von quer zur Federrichtung verlaufenden Öffnungen aufweisen. Sie ist aus Schaumstoff hergestellt und soll herkömmliche Schaumstoffmatratzen ersetzen.

Nachteilig bei dieser Federanordnung ist die Ausgestaltung der Öffnungen in der Außenwand des Federkörpers derart, daß ihr Quermaß von nahezu null an der Innenseite bis zu einem Höchstwert an der Außenseite des Federkörpers im unbelasteten Zustand variiert. Eine vorteilhafte Netz- oder Wabenstruktur ist hier daher nur im äußeren Umfang des Federkörpers tatsächlich vollständig vorhanden. Am Innenumfang sind die Öffnungen dagegen geschlossen, so daß hier keine Netz- oder Wabenstruktur mehr vorliegt. Dadurch nimmt die Federkraft vom Zentrum des Federkörpers nach außen hin ab. Die Folge hiervon ist eine schlechte Kipp- und Scherstabilität des Federkörpers, da die Hauptabstützung in der Nähe des Zentrums des Federkörpers erfolgt, während die außenliegenden Bereiche des Federkörpers nur wenig zur Abstützung beitragen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Federanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die trotz geringen Gewichts der Federanordnung eine hohe Kipp- und Scherstabilität der Federanordnung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Federanordnung für Untermatratzen, insbesondere zur elastischen Abstützung der einzelnen Tragkörper einer Anordnung aus einer Vielzahl von über mindestens einen Teil der Untermatratze verteilt angeordneten, zur Abstützung der Obermatratze vorgesehenen Tragkörpern, oder als Federkern einer Matratze, mit einem innen im wesentlichen hohlen Federkörper, dessen Außenwände im wesentlichen gleichmäßig um eine zentrale, in Federrichtung erstreckte Achse angeordnet sind und eine Anzahl von quer zur Federrichtung verlaufenden Öffnungen aufweisen, die eine Netz- oder Wabenstruktur bilden, wobei die Maschen oder Waben der Netz- oder Wabenstruktur von außen nach innen durchgängig geöffnet sind.

Durch diese Ausgestaltung erhält der erfindungsgemäße Federkörper eine hohe Kipp- und Scherstabilität, da die Federkraft über die gesamte Dicke der Außenwand im wesentlichen gleich bleibt. Dies entspricht dem der Erfindung zugrundeliegenden Gedanken, die die Federkraft bewirkenden Elemente des Federkörpers von der zentralen Achse des Federkörpers möglichst weit nach außen zu verlagern und weitgehend symmetrisch um diese Achse anzuordnen. Die Außenwände des Federkörpers bilden praktisch eine Vielzahl von miteinander verbundenen Federelementen, welche die Tragkörper abstützen. Durch die außenliegende Anordnung dieser Federelemente wird auch bei beliebiger, nicht zentraler Belastung des Tragkörpers ein Verkippen des Tragkörpers weitgehend verhindert. Ebenso wird auf diese Weise die Scherstabilität der Federanordnung verbessert.

Bei Einwirken einer Kraft auf den Federkörper verformen sich die Maschen oder Waben der Netz- oder Wabenstruktur, wodurch eine elastische Kompression des Federkörpers mit besonders hoher Elastizität bewirkt wird. Außerdem erhält man gute Dauerelastizititätseigenschaften.

Durch Variation der Wanddicke des Federkörpers und/oder der Materialstärke der Netz-, Waben- oder Zellenstruktur kann eine gewünschte, insbesondere progressive Federkennlinie eingestellt werden. Beispielsweise kann der Federkörper unten dick und oben dünn sein.

Durch eine Neigung der Außenwände des Federkörpers kann die Scher- und Kippstabilität der Federanordnung weiter verbessert werden. Ebenso kann durch die Form des Querschnitts des Federkörpers die Kipp- und Scherstabilität weiter verbessert werden. So kann der Federkörper einen drei-, vier- oder mehreckigen Querschnitt aufweisen. Je mehr Ecken der Querschnitt aufweist, desto gleichmäßiger ist die Kipp- und Scherstabilität der Federanordnung um die zentrale Achse.

Besonders bevorzugt ist daher ein kreisförmiger Querschnitt des Federkörpers. Hierdurch erhält man vorteilhafterweise eine in allen Richtungen gleich gute Kipp- und Scherstabilität.

Durch einen geringeren Querschnittsdurchmesser des Federkörpers in dessen Mitte als an dessen oberem und unterem Ende oder durch eine pyramidenstumpfförmige Ausgestaltung des Federkörpers wird das Kompressionsverhalten des Federkörpers verbessert, da hierdurch ein Nach-außen-wölben des mittleren Abschnitts des Federkörpers kompensiert werden kann. Dieses Nach-außen-wölben kann nämlich bei einem rohrförmigen Federkörper mit nicht verringertem Querschnitt in der Mitte so weit gehen, daß sich die Rohrwandung im mittleren Abschnitt des Federkörpers bei dessen Kompression vollständig radial außerhalb der Aufstandsfläche des Federkörpers befindet. Der Federkörper kann dadurch einknicken und in sich zusammensacken. Mit anderen Worten, die Federkennlinie bricht plötzlich ab, was selbstverständlich unerwünscht ist. Dennoch kann der Federkörper grundsätzlich auch nach außen gewölbte Seitenwände aufweisen, wenn er dafür insgesamt eine entsprechende Stabilität aufweist.

Zur Befestigung des Federkörpers an einem Tragkörper einer Untermatratze oder auf einer Unterlage kann nach einer Ausgestaltung der Erfindung ein Befestigungselement vorgesehen sein, welches scheiben- oder ringförmig ausgebildet ist und nach außen weisende Vorsprünge umfaßt, welche in Ausnehmungen des Federkörpers einsetzbar sind. Dieses mit dem Tragkörper oder der Unterlage bevorzugt bereits verbundene und eventuell auch einstückig mit diesen ausgebildete Befestigungselement ist insbesondere in Verbindung mit einem Netz- oder Wabenstruktur aufweisenden Federkörper vorteilhaft verwendbar, da die Vorsprünge des Befestigungselementes zum Eingriff in die Maschen des Netzes bzw. die Waben ausgebildet sein können. Durch die Elastizität des Federkörpers ergibt sich zudem automatisch eine Einschnappverbindung. Eine andere geeignete Verbindung besteht in einer Art Bajonettverschluß, bei welchem das Befestigungselement in den Federkörper eingedreht wird oder umgekehrt.

Besonders günstig ist es, wenn einerseits Tragkörper und Federkörper bei der Herstellung bereits fest miteinander verbunden, insbesondere verschweißt werden und andererseits die Unterlage ein erfindungsgemäßes Befestigungselement aufweist, mit dem der Federkörper auf der Unterlage befestigt werden kann. Die Federkörper können dadurch einfach montiert und erforderlichenfalls ausgetauscht werden.

Die Federanordnung ist bevorzugt aus weichelastischem Kunststoff gebildet und insbesondere als einstückiges Formteil ausgestaltet. Dadurch wird eine besonders leichte und kostengünstig herstellbare Federanordnung geschaffen.

Die Tragkörper für eine Obermatratze bestehen dagegen bevorzugt aus Hartkunststoff und sind mit einer Perforation versehen, um einen ausreichenden Abtransport von Feuchtigkeit aus der Obermatratze zu gewährleisten.

Die Tragkörper können auch aus Holz bestehen, insbesondere aus einer Sperrholzplatte. Diese wird bevorzugt durch Stanzen hergestellt, wobei auch die Perforation ausgestanzt wird. Stanzen hat hierbei den Vorteil, daß die Herstellung kostengünstig ist, so daß erstmals kostengünstig eine Holzoptik erhalten werden kann, die besonders ansprechend wirkt. Die Federelemente werden dabei bevorzugt auf der Unterseite in die Sperrholzplatte eingezapft.

Grundsätzlich kann im Bereich der zentralen Achse der Federanordnung mindestens ein zusätzliches Federelement vorhanden sein. Dies kann zur Erhöhung der Federkraft vorteilhaft sein. Wichtig ist dabei aber, daß die äußeren Federelemente weiterhin zumindest einen wesentlichen Beitrag zur gesamten Federkraft leisten, da sonst die Kipp- und Scherstabilität der Federanordnung ungünstig beeinflußt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Es zeigen, jeweils in schematischer Darstellung,

Figur 1

eine erste Variante eines erfindungsgemäßen Federkörpers in perspektivischer Darstellung,

Figur 2

eine zweite Variante eines erfindungsgemäßen Federkörpers ebenfalls in perspektivischer Darstellung,

Figur 3

eine Modifikation des Federkörpers von Figur 2,

Figur 4

die Abwicklung der Außenwand des Federkörpers von Figur 2,

Figur 5

eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Federkörpers in perspektivischer Darstellung,

Figur 6

eine Modifikation des Federkörpers von Figur 5,

Figur 7

eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäßes Befestigungselement, und

Figur 8

eine Seitenansicht des Befestigungselements von Figur 7.

Der in Figur 1 dargestellte Federkörper 1 ist innen hohl ausgebildet und weist einen quadratischen Querschnitt auf. Die Wände 2 des Federkörpers 1 umgeben mit Abstand eine zentrale Achse I, die sich längs der Federrichtung des Federkörpers 1 erstreckt.

Die Wände 2 des Federkörpers 1 sind in einer Netz- oder Wabenstruktur aufgebaut. Das heißt, die Wände 2 bestehen aus einer Vielzahl von sich kreuzenden und miteinander verbundenen Stegen 3, bevorzugt aus einem weichelastischen Kunststoff. An der Ober- und Unterseite des Federkörpers 1 sind rechteckige Abschlußelemente 4 vorgesehen. Die Abschlußelemente 4 dienen zur Abstützung des Federelementes 1 auf einer Bodenplatte oder zum Tragen eines hier nicht dargestellten Tragkörpers für eine Obermatratze.

Bei Kompression des Federkörpers 1 längs der zentralen Achse I durch Einwirken einer Kraft beispielsweise auf einen solchen Tragkörper verformen sich die Wände 2 des Federkörpers 1 elastisch durch Änderung der Kreuzungswinkel der Stege 3 und durch Verformung der Stege 3 selbst. Die vier Seitenwände 2 des Federkörpers 1 stellen praktisch eine Aneinanderreihung von mit Abstand zu der zentralen Achse I angeordneten Federelementen dar, die eine elastische Abstützung beispielsweise eines Tragkörpers mit hoher Kipp- und Scherstabilität ermöglichen. Die hohe Kipp- und Scherstabilität des Federkörpers 1 von Figur 1 ist dabei in Richtung aller vier Seitenwände 2 des Federkörpers 1 gleich. Dieses Federelement ist daher besonders vorteilhaft zur Abstützung von quasi punktelastisch abgestützten einzelnen Tragkörpern einer Untermatratze geeignet.

Bei der in Figur 2 dargestellten Variante des erfindungsgemäßen Federkörpers 1 weist der Federkörper einen kreisförmigen Querschnitt auf. Die Wand 2 des Federkörpers 1 umgibt die zentrale Achse I allseits mit gleichem Abstand. Der Federkörper 1 ist hier also rotationssymmetrisch um die zentrale Achse I ausgestaltet. Die Wand 2 des Federkörpers 1 besteht auch hier aus Stegen 3, die in Netz- bzw. Wabenstruktur angeordnet sind und die Elastizität des Federkörpers 1 in Richtung der zentralen Achse I bewirken. Als Abschluß ist an der Ober- und Unterseite des Federkörpers 1 jeweils ein ringförmiger Steg 4 vorgesehen.

Die Kipp- und Scherstabilität dieses Federkörpers 1 ist in allen Richtungen um die zentrale Achse I gleich. Auch bei dezentraler Belastung dieses Federkörpers 1 in beliebiger Richtung ist daher eine optimale elastische Abstützung gewährleistet.

Durch die in Figur 3 dargestellte Modifikation des Federkörpers 1 von Figur 2 kann zudem verhindert werden, daß sich der mittlere Bereich des Federkörpers 1 bei Kompression zu stark nach außen wölbt und die Gefahr eines Einknickens des Federkörpers 1 entsteht. Diese Gefahr ist insbesondere dann gegeben, wenn sich der mittlere Bereich des Federkörpers 1 soweit nach außen wölbt, daß sich die Wand 2 des Federkörpers 1 in diesem Bereich außerhalb der Grundfläche 5 des Federkörpers 1 befindet. Bei dem in der Mitte quasi taillierten Federkörper 1 der Figur 3 ist dieses Nach-außen-wölben der Wand 2 des Federkörpers 1 durch den verringerten Querschnitt im mittleren Bereich des Federkörpers 1 kompensiert. In Figur 3 ist die Netz- bzw. Wabenstruktur des Federkörpers 1 durch entsprechende Linien nur angedeutet.

Figur 4 zeigt eine Abwicklung der Wand 2 des Federkörpers 1 von Fig. 2, aus welcher die Netz- bzw. Wabenstruktur der Wand 2 besonders deutlich wird. Wie man sieht, kreuzen sich die Stege 3 bei diesem Ausführungsbeispiel jeweils unter einem rechten Winkel. Durch Veränderung der Winkel zwischen den Stegen 3 ist eine elastische Verformung des Federkörpers 1 möglich.

Der in Figur 5 gezeigte Federkörper 1 weist ebenfalls einen kreisförmigen Querschnitt auf. Der Querschnittsdurchmesser verringert sich jedoch gleichmäßig von der Unterseite zur Oberseite des Federkörpers 1 hin. Auch hier ist die Netz- bzw. Wabenstruktur durch Linien nur angedeutet.

Die Abnahme des Querschnittsdurchmessers bewirkt praktisch eine Neigung der Vielzahl von Federelementen, welche die Wand 2 des Federkörpers 1 darstellt, zur zentralen Achse I. Dadurch wird einerseits ein Nach-außen-wölben der Wand 2 kompensiert und andererseits die Kipp- und Scherstabilität des Federkörpers 1 weiter erhöht. Die Kompensation des Nach-außen-wölbens der Wand 2 des Federkörpers 1 kann noch dadurch verstärkt werden, daß die Abnahme des Querschnittsdurchmessers von der Unterseite bis etwa zur Mitte des Federkörpers 1 stärker gewählt wird als von der Mitte des Federkörpers bis zu dessen Oberseite. Ein derart ausgestalteter Federkörper ist in Figur 6 gezeigt.

Figur 7 zeigt die Draufsicht auf ein Befestigungselement 6, welches in Verbindung mit einem erfindungsgemäßen Federkörper 1 verwendet werden kann. Figur 8 zeigt dessen Seitenansicht. Das dargestellte Befestigungselement 6 weist die Form eines flachen Ringes auf, welcher an seinem äußeren Rand mit radial nach außen weisenden Vorsprüngen 7 versehen ist. Die Vorsprünge 7 sind um den äußeren Rand des ringförmigen Abschnitts des Befestigungselementes 6 gleichmäßig verteilt angeordnet und zum Eingriff in die Maschen 8 der Netz- bzw. Wabenstruktur des Federkörpers 1 ausgestaltet.

Durch Wahl eines weichelastischen Kunststoffs für den Federkörper 1 kann dieser mit dem Befestigungselement 6 als Einschnappverbindung zusammenwirken. Hierfür sind der Innendurchmesser des Federkörpers 1 und der Außendurchmesser des Befestigungselements 6 aneinander angepaßt. Außerdem können die zueinander weisenden Kanten des Federkörpers 1 und des Befestigungselementes 6 abgeschrägt ausgebildet sein, um ein Einsetzen des Befestigungselementes 6 zu erleichtern.

Das Befestigungselement 6 ist, wie man in den Figuren 7 und 8 erkennt, mit einer Platte 9 verbunden. Hierbei kann es sich um eine Grund- oder Deckplatte für den Federkörper 1, beispielsweise um einen Tragkörper für eine Obermatratze handeln. Bevorzugt ist die Platte 9 als Grundplatte ausgebildet, die im Rahmen einer Untermatratze befestigbar ist. Auf die Grundplatte 9 mit Befestigungselement 6 können dann erfindungsgemäße Federkörper 1 aufgesteckt werden, wobei dies durch die weitgehend rotationssymmetrische Ausgestaltung des Befestigungselementes 6 in praktisch beliebiger Orientierung erfolgen kann. Der Federkörper 1 kann seinerseits bevorzugt bereits einen Tragkörper für eine Obermatratze aufweisen, insbesondere mit einem solchen verschweißt sein.

Alle dargestellten Varianten des erfindungsgemäßen Federkörpers 1 zeichnen sich durch gute Federeigenschaften, vor allem eine hohe Dauerfederelastizität, sowie durch eine hohe Kipp- und Scherstabilität in allen Richtungen um die zentrale Achse I aus. Der Federkörper 1 kann aus insbesondere weichelastischem Kunststoff hergestellt werden. Er hat daher ein geringes Gewicht und ist einfach in der Herstellung.

Alle ausgeführten Varianten der Erfindung können auch als Federelemente für Matratzen eingesetzt werden. Die Federelemente ersetzen dabei die Federkerne herkömmlicher Federkernmatratzen, wobei die Stückzahl der Federelemente gegenüber Federkernmatratzen vorteilhafterweise reduziert werden kann, da die Federelemente verhältnismäßig großflächig ausgebildet sein können, da sie die oben angegebenen vorteilhaften Abstützeigenschaften aufweisen. Aufgrund der großen Abstützfläche der Federelemente ist zur Abstützung der Matratze insgesamt eine geringere Stückzahl, beispielsweise 200 bis 400 Stück, ausreichend. Hierdurch ergibt sich eine erhebliche Kostenreduzierung, die den Einsatz derartiger Federelemente anstelle von herkömmlichen Federkernen wirtschaftlich werden läßt. Die Federelemente können dabei auch direkt, das heißt ohne Deckplatte in Matratzen eingebaut werden. Das Matratzenmaterial wirkt dann selbst als Deckplatte bzw. als Stützelement.