[0001] Die Erfindung betrifft eine Federungsmatte, insbesondere zur Unterfederung von Sitzen
und dergleichen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
[0002] Aus der DE 317 362 C ist ein Federboden für Sitzmöbel nach dem Oberbegriff des Anspruches
1 bekannt. Aus Federbandstahl werden einzelne Federelemente gebildet, die dann unter
Vorspannung in einen Drahtrahmen parallel zueinander eingehängt werden. Die Vorspannung
als auch die Trennung zwischen Federelement und Tragelement erhöht nicht nur die Bauhöhe
des Federbodens. Da die einzelnen Federn nicht, auch nicht in einer Reihe zusammen
hängen, ergeben sich Verschiebungen die beim Einsitzen einzelne Federn spüren lassen.
Dieser Effekt wird durch die hier erforderliche Vorspannung der Federelemente noch
erhöht. Einzelne Ausformungen von Federelementen sind ferner aus der DE 100 23 466
A1 bekannt.
[0003] DE 24 00 992 A1 und DE 24 00 993 A1 zeigen eine Polsterung aus in sich undehnbarem
Material, dass seine Elastizität über Federbrückenabschnitte erhält. Eine Federung
in der Fläche ist damit zwar möglich, da die Einzelelemente allerdings nicht dehnbar
sind, ergibt sich nicht die gewünschte Punktfederung. Die engständige Anordnung beschränkt
die Formbarkeit der Polsterung.
[0004] Aus der DE 650 903 C ist ein auf Zug beanspruchter Federboden mit flachen Federelementen
bekannt. Durch die auf Zug beanspruchten Federelemente ergibt sich ein unbequemer,
harter Eindruck, da eine punktweise elastische Lastaufnahme dadurch verhindert wird.
Zudem ergibt sich kein flächiges Gebilde, so dass ein zusätzlicher Rahmen erforderlich
ist.
[0005] Federungselemente werden mitunter auch durch die Polsterung von Sitzen, Betten oder
dergleichen gebildet, die insofern die Aufgabe haben, beim Benutzer den Eindruck eines
weichen Einsitzens zu erwecken (DD 20471). Dabei können diese wie bei der WO 93/03652
A oder DE 198 28 254 C2 auch mit Federelementen unterfedert werden oder diese Federelemente
können in die Polsterung eingeschäumt werden (FR 906 564 A). Eine Raum sparende geringe
Bauhöhe ist auf Grund der Vielzahl an Bauelementen nicht möglich. Wird der Aufbau
des Federelements aber wie in der FR 10 74 160 A oder FR 12 68 632 A in der dritten
Dimension fortgesetzt, so sind die einzelnen Schlaufen dieses aus Kunststoff bestehenden
Federelements nicht für sich einzeln federnd, so dass eine zusätzliche Abfederung
über einen Rahmen erfolgen muss
[0006] Ein Einsatz einer Federungsmatte an einem Fahrzeugsitz ist aus der DE 199 02 464
A1 bekannt, wobei eine Mehrzahl flächiger Auflagebereiche vorgesehen ist, die über
bedarfsweise mit Federn versehene Stege verbunden sind. Der gesamte Aufbau muss in
einen Rahmen eingespannt werden. Ein ähnlicher Aufbau ist aus FR 27 59 649 A1, DE
883 678 C bekannt. Ein Federn ist nur flächig möglich, so dass auch eine Zugspannung
im unteren Bereich unvermeidbar ist. Damit ist der Eindruck eines weichen Einsitzens
nicht zu gewährleisten, da quer zur Fläche keine und auch keine punktweise wirksamen
Federmittel vorgesehen sind. (vgl. auch DE 19 16 968 U, zu der keine Abbildungen mehr
vorliegen; EP 388 542 A1)).
[0007] Eine dreidimensionale Federungsmatte ist aus der GB 1,042,112 bekannt, bei der die
Matte einstückig aus Kunststoff gefertigt wird. Durch die vollflächige Verbindung
ist diese Matte nicht an beliebige Konturen anzupassen. Die Federelemente sind zudem
nicht für sich verformbar. Bei der GB 2 055 173 A hingegen fehlt trotz dreidimensionalem
Aufbau die Flexibilität quer zum Federelement, da diese Federungsmatte breite, flächige
Federelemente aufweist. (vgl. auch AT 405 481 B, DE 195 05 028 A1, DE 92 00 114 U)
[0008] Im Bettenbereich ist die Anordnung von senkrecht zur Liegefläche stehenden Federelementen
in Matratzen und Bettenrosten bekannt (GB 614,272, FR 15 80 446 A). So ist es aus
der DE 20 46 445 A bekannt einzelne Federbalken nebeneinander anzuordnen, die nur
am Rande des Rosts miteinander verbunden sind. Dies führt zu zusätzlichen Freiheitsgraden
und zu Durchbiegungen, so dass der gewünschte Effekt eines weichen flächigen Eindrucks
verschwindet. Aus diesem Bereich sind auch hoch bauende Lösungen mit zumindest nicht
punktweise elastischen Federelementen bekannt wie z.B. aus DE 79 29 543 U, DE 846
158 C, EP 972 470 A1, FR 955 776 A, WO 96/39906 A, DE 132 171 C, DE 132 558 C, DE
19 75 358 U, DE 20 15 659 C, DFE 344 247 C, DE 357 703 C, DE 475 144 C, GB 614 133
C, GB 917 563 C, GB 934 658 C, WO 00/11989 A.
[0009] Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe
zugrunde, den gewünschten Eindruck eines weichen Einsitzens auf alternative Weise
Raum sparend zu erzeugen.
[0010] Diese Aufgabe wird durch eine Federungsmatte mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
[0011] Die Federungsmatte besteht aus elastischen Federelementen, die in beliebiger Anordnung
nebeneinander in einer Richtung angeordnet sind und quer zu dieser Richtung miteinander
in Verbindung stehen. Dadurch ist ohne weitere Hilfsmittel der Eindruck des weichen
Einsitzens zu erzeugen. Erzielt wird nämlich wie bei einem Polster ein in der Fläche
elastisches Element mit einem geeigneten Federkomfort. Wird jedoch ein dreidimensionales
federelastisches Element gewünscht, kann sich die Matte auch in der dritten Dimension
erstrecken. Gleichwohl können die Elemente unabhängig von anderen Teilen des Sitzes
eingesetzt werden, was insbesondere beim Wiederverwerten des Fahrzeugs nach Ende seiner
Nutzdauer von Vorteil ist.
[0012] Vorzugsweise werden metallische Federbandstähle nebeneinander angeordnet und quer
dazu durch Querstreben oder flächige Verbindungsmittel miteinander verbunden. Damit
wird ein in der Fläche selbst flexibler und damit auch dreidimensional verformbarer
Aufbau geschaffen, der in nahezu beliebigen dreidimensionale Konturen formbar ist.
[0013] In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Federungsmatte auf einer festen Unterlage
eingesetzt. Diese feste Unterlage wie z.B. eine Sitzschale oder dergleichen dient
als Unterbau für die Federungsmatte, die aber dennoch auf Grund ihrer Punktelastizität
wie die bisher bekannten Polsterungen, demgegenüber allerdings auf geringstem Raum
federn kann.
[0014] Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
[0015] Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es
zeigen:
- Fig. 1, 2
- eine Federungsmatte im Schnitt und in Draufsicht,
- Fig. 3
- eine Federungsmatte im Schnitt als Verbundwerkstoff,
- Fig. 4
- einen Schnitt durch ein Federelement,
- Fig. 5 - 7
- eine vorzugsweise metallische Federungsmatte in einer weiteren Ausführungsform im
Schnitt, in Draufsicht und in einer dreidimensionalen Ansicht,
- Fig. 8 - 10
- eine Federungsmatte vorzugsweise aus Kunststoff in einer weiteren Ausführungsform
im Schnitt, in Draufsicht und in einer dreidimensionalen Ansicht.
[0016] Figur 1 zeigt in Draufsicht eine Federungsmatte 10, wie sie insbesondere zur Unterfederung
von Sitzen, vorzugsweise von Fahrzeugsitzen eingesetzt wird. Die Anwendung der Federungsmatte
ist jedoch nicht auf Sitzfläche und Rückenlehne von Bestuhlungen aller Art wie Bürostühle,
Sitzelemente, Sofas oder Fahrzeugund Flugzeugsitze beschränkt, sondern kann z.B. auch
für Betten oder Fahrradsattel eingesetzt werden. Grundsätzlich eignet sich die Unterfederungsmatte
für alle Einsatzarten, bei denen es auf eine elastische, druckpunktfreie Unterfederung
von Flächen ankommt.
[0017] Bei dieser Unterfederungsmatte sind Federelemente 11 nebeneinander angeordnet, die
quer zu ihrer Längserstreckung, also zur ersten Richtung zur Wirkverbindung miteinander
verbunden sind. Die erste Richtung verläuft parallel zu einer von einem Benutzer benutzbaren
Fläche der Bestuhlung, des Betts oder dergleichen.
[0018] Die Federelemente besitzen sich quer zur benutzbaren Fläche geringfügig erhebende
Federteile 12a, 15a. Die Federteile 12a,15a sind jedoch mit den Federelementen einstückige
Abschnitte der Federelemente 12 und aus diesen durchgängig geformt. Dennoch sind die
Federteile 12a, 15a bedarfsweise einzeln, unabhängig voneinander elastisch - sozusagen
Punkt elastisch - verformbar und dies bedarfsweise auch gegenüber dem restlichen Federelement.
Diese Verformbarkeit wird dadurch erleichtert, dass die Federteile im Ausgangszustand
der Federungsmatte 10 nicht vorgespannt sind. Quer zu ihrer ersten Richtung sind die
Federelemente im Wesentlichen parallel zur Fläche miteinander zur Wirkverbindung über
Verbindungsmittel 13,14,16 verbunden. Federelemente 12,15 und Verbindungsmittel 13,14,16
können damit bereits selbst ohne weitere Hilfsmittel in Raum sparender Weise ausgebildet
werden. Vorzugsweise wird die Federungsmatte auf einer festen Unterlage wie z.B. einer
der gewünschten Form entsprechenden Schale eingesetzt, wobei die Anordnung der Federteile
dennoch beim Benutzer den Eindruck einer üblichen Polsterung erweckt.
[0019] Die Federelemente 12, 15 sind vorzugsweise metallisch und damit problemlos später
wiederverwertbar. Insbesondere bei einer metallischen Ausgestaltung ist die Matte
- aufgrund des Obermaterials - allenfalls schwer entflammbar und nicht brennbar, was
vor allem im Fahrzeug- und Flugzeugbau von Bedeutung ist. Es können aber auch andere
Materialien eingesetzt werden, sofern die gewünschten elastischen Eigenschaften erzielt
werden. Grundsätzlich können die Federelemente in beliebiger Weise nebeneinander angeordnet
werden, sofern lediglich gewährleistet ist, dass eine geeignete Kraftübertragung zur
Erzielung des gewünschten Federkomforts, nämlich des Eindrucks eines weichen Einsitzens
in den Sitz, gewährleistet wird. Vorzugsweise sind die Federelemente 12, 15 im Wesentlichen
parallel zueinander angeordnet, wie dies auch Fig. 2 verdeutlicht.
[0020] Einer derartige Federungsmatte wird meist ein flächiges Gebilde sein, das jedoch
bedarfsweise auch aufgrund der Querverbindung durch die Verbindungsmittel in der dritten
Dimension verformbar ist, also z.B. an die Kontur eines Sitzes anpassbar ist. Wird
jedoch ein dreidimensionales federelastisches Element gewünscht, kann sich die Matte
auch in der dritten Dimension erstrecken. In diesem Fall kann eine Verbindung zwischen
verschiedenen Federelementen auch in der dritten Dimension erfolgen.
[0021] Die Figuren zeigen Federelemente 12 aus Federbandstahl mit einer Breite u. Zur Erzielung
einer besseren Federwirkung wird der Federbandstahl zu einer Höhe v schleifenförmig
aufgebogen. Die Höhe v der Federungsmatte kann ohne Verlust des angestrebten Sitz-
oder Liegegefühls bis auf unter 10mm an Aufbauhöhe reduziert werden, was zu einem
äußerst Raum und auch Gewicht sparenden Aufbau führt, da die Federungsmatte zugleich
die Sitzfläche ausbildet. Es sind zwar beliebige Bauhöhen möglich, bevorzugt werden
jedoch Bauhöhen von 8 bis 20 mm, vorzugsweise 10mm. Zur Erzielung einer Wirkverbindung
können diese Federelemente 12 durch ein flächiges Verbindungsmittel 13 miteinander
verbunden sein (Fig. 3). Das Verbindungsmittel kann mit den Federelementen verklebt
sein. Es kann auf einer Seite oder auf beiden Seiten der Federungsmatte 10 mit den
Federelementen 12 angeordnet sein. Grundsätzlich kann auch ein z.B. mittiges Verbindungsmittel
beidseitig mit Federelementen in Wirkverbindung stehen. Das Verbindungsmittel 13 kann
z.B. in Form eines Geflechts, einer Schicht, einer Matte oder einer Folie gebildet
sein. Auch hier lässt sich ein dreidimensionales Gebilde durch entsprechende Anordnung
von Federelementen und Verbindungsmitteln erreichen.
[0022] Alternativ oder ergänzend sind die Federelemente aber auch durch vorzugsweise elastische
Querstreben 14 miteinander verbunden. Diese Verbindung durch Querstreben 14 ist insbesondere
beim Einsatz von Federbandstahl als Federelement 12 geeignet. Diese Verbindung erleichtert
gegenüber vorbekannten Federmatten eine dreidimensionale Formbarkeit der Federungsmatte
10. Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, die Federverhältnisse durch Verwendung
unterschiedlicher Materialstärken über die Sitzfläche hinweg unterschiedlich hart
oder weich auszugestalten. Mit anderen Worten können also unterschiedliche Federbandstähle
nebeneinander eingesetzt werden. Dadurch kann gezielt ein bestimmtes Federungsverhalten
auch innerhalb der Fläche erreicht werden.
[0023] Der Federbandstahl gemäß Fig. 1 weist einen anderen Biegeradius als der Federbandstahl
in Fig. 4 auf. Auch damit lässt sich die Elastizität der Federungsmatte beeinflussen.
Je kleiner aber der Biegeradius ist, desto besser kann die jeweilige Schlaufe, Schleife,
Raute oder dergleichen aus Federbandstahl einfedern. Wird nämlich ein kleiner Biegeradius
wie z.B. in Fig. 4 gewählt, können die aufgebogenen Elemente bei einer elastischen
Verformung bis auf nahezu Null, genauer gesagt bis etwa zur - im Ausführungsbeispiel
dreifachen - Materialstärke der Federteile 12a in quer zur benutzbaren Fläche erfolgender
Belastungsrichtung zusammengedrückt werden. Da dies aber für jede Schleife je nach
Last unabhängig und unterschiedlich stark erfolgt, führt dies zum Eindruck des weichen,
Druck freien Einsitzens. Jedes Federteil 12a,15a besitzt wenigstens vier, im Ausführungsbeispiel
der Fig. 4 bis 10 fünf Biegestellen, von denen zumindest vier mit einem geringen Biegeradius
ausgebildet sind, um das "Zusammenfalten" der Federteile zu erreichen. Dieser Aufbau
ähnelt dem Aufbau einer Blattfeder, wobei die außenliegenden Eckpunkte 12b, 15b bei
Druck unter Absenkung auch des oberen Mittelpunktes 12c, 15c etwa gleichmäßig nach
außen gedrückt werden. Die dabei in den oberen und unteren Schenkeln der Federteile
entstehenden Druck- und Zugspannungen heben sich im Wesentlichen auf, so dass in die
in der Grundfläche liegenden Elemente selbst bei einer Verwendung auf einer festen
Unterlage allenfalls geringe Schubkräfte übertragen werden.
[0024] In den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 7 weist die Federungsmatte als Federelemente
12 mehrere Streifen in beliebigen Breiten und Längen auf. Anstelle des Federstahls
können auch Kunststoffe oder andere elastische Materialien verwendet werden, wenngleich
dem metallischen Federelement der Vorzug gegeben wird. Die einzelnen Streifen können
mit den Verbindungsmitteln 13,14 auf verschiedenste Weise verbunden sein. Zur Verbindung
zwischen den Federelementen 12 und den Verbindungselementen 14 bietet sich z.B. eine
Lochnietung oder eine Laserschweißung an. Die Federelemente 12 können aber auch z.B.
als Kunststoff-Spritzgussteil zusammengesetzt sein. Eine entsprechende Ausführungsform
ist in den Fig. 8 bis 10 dargestellt. Aus einer Grundfläche 16 erheben sich die Federelemente
15. Ein entsprechendes Teil kann spritzgegossen oder auch aus einem Kunststoffteil
- oder auch metallischen Teil - unter plastischer Verformung tiefgezogen werden.
[0025] In beiden Fällen kann durch die eng anliegende und hohe Anzahl an Auflagepunkten
in Richtung auf die zu "besitzende" Fläche ein vollflächiges Sitzgefühl ohne spürbare
Druckpunkte im Gegensatz zu vorbekannten Federelementen oder Federmatratzen erreicht
werden. Die Matte passt sich bei Belastung in Folge der Zusammensetzung aus Einzelelementen
jeder Körperform an vergleichbar einem Wasserbett.
[0026] Die Federungsmatte 10 z.B. bestehend aus den Federelementen 12 und den Verbindungsmitteln
13, 14 kann als Verbundwerkstoff aufgebaut werden, der zur Verwendung in Sitzen, insbesondere
in Fahrzeugsitzen eingesetzt wird. Dieser Verbundwerkstoff kann seinerseits wiederum
Teile des Fahrzeugssitzes wie z.B. die Aufpolsterung umfassen. Ebenso kann der Verbundwerkstoff
integraler Bestandteil des Fahrzeugssitzes oder von Teilen des Fahrzeugsitzes sein.
[0027] Die Federungsmatte wird in allen Größen und Formen wie z.B. rechteckig, quadratisch,
oval, rund, dreieckig usw. gefertigt. Die Matte kann mit definierten Einsinktiefen
und Härten an beliebigen Punkten hergestellt werden, da dazu nur eine entsprechende
Auswahl der Federelemente oder ihrer Form für diese Punkte bzw. an diesen Punkten
erforderlich ist. Die Matte ist sehr flexibel und passt sich je nach Einsatzbereich
allen möglichen Grundformen an. Dazu muss die Matte nicht zusätzlich plastisch verformt
werden, z.B. durch Abkanten, Biegen oder dergleichen. Die Matte folgt einer beliebigen
Grundkontur. Zusätzliche Halterungen und/oder geformte Rahmen können zwar verwendet
werden, sind aber nicht unbedingt erforderlich, da die Federungsmatte bedarfsweise
in sich selbst ausgesteift werden kann und dennoch durch die Federteile 12a, 15a den
gewünschten Federkomfort bietet. Vorzugsweise wird die Federungsmatte auf einer beliebigen
festen Unterlage, wie z.B. einer bedarfsweise gelochten Schale eingesetzt. Auf Grund
Ihres Aufbaus paßt sie sich an die Kontur an, erlaubt aber auf Grund der Punktelastizität
eine Federung wie bei bisher bekannten Polsterungen. Aus demselben Grund verliert
die Federungsmatte bei Druckbelastung ihre Außenkontur nicht, da der Druck durch die
Formgebung der einzelnen Federelemente aufgenommen wird.
1. Federungsmatte (10), insbesondere zur Unterfederung von Sitzen, Betten oder Bestuhlungen
aller Art, mit in einer ersten Richtung im Wesentlichen parallel zu einer von einem
Benutzer benutzbaren Fläche nebeneinander angeordneten Federelementen (12, 15) mit
sich quer zur benutzbaren Fläche erhebenden mehreren Federteilen (12a,15a), wobei
die Federelemente quer zu ihrer ersten Richtung im Wesentlichen parallel zur Fläche
miteinander zur Wirkverbindung über Verbindungsmittel (13,14,16) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Federteile (12a,15a) mit den Federelementen einstückige Abschnitte der Federelemente
(12,15) sind und aus diesen durchgängig geformt sind und dass die Federteile (12a,
15a) dennoch bedarfsweise einzeln, unabhängig voneinander elastisch auch gegenüber
dem restlichen Federelement verformbar sind.
2. Federungsmatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (12) durch als Verbindungsmittel ausgebildete, vorzugsweise elastische
Querstreben (14) miteinander verbunden sind.
3. Federungsmatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federungsmatte (10) mit Federelementen (12) und Verbindungsmitteln eine Fläche
mit dreidimensionaler Gestaltung bildet.
4. Federungsmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie auf einer festen Unterlage (20) angeordnet ist, die vorzugsweise der gewünschten
Kontur des Sitzes oder dergleichen nahezu entspricht.
5. Federungsmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federteile (12a) so einen geringen Biegeradius aufweisen, dass die Federteile
bei einer elastischen Verformung bis etwa auf die Materialstärke der Federteile in
quer zur benutzbaren Fläche erfolgender Belastungsrichtung verringerbar sind.
6. Federungsmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federteile (12a, 15a) die Form einer auf einer Spitze stehenden Raute haben,
die durch wenigstens vier, vorzugsweise fünf Biegepunkte aus dem Federelement (12,15)
geformt sind
7. Federungsmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten Federelemente (12) metallisch
sind und vorzugsweise aus Federbandstahl bestehen oder Federbandstahl zumindest umfassen.
8. Federungsmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente zur Wirkverbindung durch ein flächiges, auf wenigstens einer Seite
der Federungsmatte (10) angeordnetes Verbindungsmittel (13, 16) miteinander verbunden
sind, das mit den Federelementen (12) verklebt oder in anderer Weise verbunden ist
und durch ein Geflecht, eine Schicht, eine Matte oder eine Folie gebildet ist.
9. Federungsmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federungsmatte aus Kunststoff durch Spritzgießen oder Tiefziehen hergestellt
ist.
10. Federungsmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federungsmatte (10) zumindest bestehend aus den Federelementen (12) und den Verbindungsmitteln
(13, 14) einen Verbundwerkstoff zur Verwendung in Sitzen, insbesondere in Fahrzeugsitzen
bildet.
11. Federungsmatte nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbundwerkstoff weitere Teile des Fahrzeugsitzes umfasst und/oder integraler
Bestandteil des Fahrzeugsitzes oder von Teilen des Fahrzeugsitzes ist.
12. Federungsmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (12) und Federteile (12a) so dicht beieinander liegen, dass sich
durch die Anzahl an Auflagepunkten ein flächiger Eindruck ergibt.
13. Federungsmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federungsmatte eine Bauhöhe von 8 bis 20mm, vorzugsweise von 10mm aufweist.
14. Fahrzeugsitz mit einer Federungsmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche.