Патент на изобретение №2308863

(54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ МЕХАНИЧЕСКИЙ ЛОЖЕМЕНТ

(57) Реферат:

Изобретение относится к мебельной промышленности и к сфере транспорта и может быть использовано при разработке кресел, диванов, кроватей различного назначения, а также специальных видов мебели для медицинских целей, обеспечивая высококомфортное размещение пользователя. Регулируемый механический ложемент содержит основание и совокупность упругих элементов, которые одним торцем закреплены на основании, а противоположными торцами образуют опорную поверхность ложемента. На основании ложемента смонтированы фиксаторы, имеющие привод открытого и закрытого положения с возможностью одновременного перевода всех фиксаторов в эти положения. Упругие элементы оснащены нерастяжимыми связями, каждая из которых одним концом соединена с соответствующим упругим элементом со стороны опорной поверхности ложемента, а свободным концом взаимодействует с одним из фиксаторов. 8 ил.

Изобретение относится к областям техники, связанным с производством мебели, медицинского оборудования, пассажирских кресел и тому подобных устройств, предназначенных для комфортного размещения человека.

Широко известны ложементы, составляющие основу сидений и матрацев, состоящие из упругих элементов в виде спиральных пружин сжатия, расположенных перпендикулярно плоскости изделия. Торцевые витки соседних пружин в таких конструкциях соединены между собой и образуют опорную поверхность сиденья или матраса. Конструкции такого типа обычно имеют высокую жесткость и низкую эластичность опорной поверхности, поэтому она не может принимать форму тела пользователя в зоне контакта. По этой причине опорная поверхность поддерживает в основном только выпуклые части тела (плечи, бедра), в то время как другие части тела слабо контактируют с опорной поверхностью, в результате чего не обеспечивается плавное распределение весовой нагрузки по площади контакта тела, что вызывает локальные перегрузки, деформации тела пользователя и создает значительный дискомфорт, особенно при длительном использовании устройства.

Известны также ложементы, состоящие из упругих элементов в виде спиральных пружин сжатия одинаковой жесткости, торцевые витки которых не соединены между собой, а каждая пружина помещена в матерчатый чехол и работает независимо от соседних пружин. Такая конструкция достаточно точно принимает форму тела пользователя в зоне контакта, так как под давлением соответствующих участков тела пружины, обладающие индивидуальной эластичностью, сжимаются независимо от окружающих пружин. Однако эта конструкция не в полной мере обеспечивает равномерную поддержку тела пользователя, поскольку в зонах повышенной нагрузки возникают максимальные деформации упругих элементов, реакции которых воздействуют на тело пользователя, из-за чего снижается равномерность поддержки и возникают зоны локального противодавления.

Частично эта проблема решается в конструкции по патенту США №4644593 Кл. А47С 23/04, 24.02.1987, которая представляет собой регулируемое адаптивное устройство, встроенное в матрац кровати, обеспечивающее поддержку веса пользователя с учетом его анатомии. Устройство содержит подушку матраца, выполненную из упругого материала в форме параллелепипеда, габарит которого соответствует габариту матраца, и механизм с пятью нажимными элементами, которые прикреплены к подушке матраца со стороны опорной поверхности в участках, контактирующих с наиболее выступающими частями тела пользователя – два участка в зоне лопаточной части спины и три участка в зоне таза пользователя. К нажимным элементам прикреплены гибкие тяги (связи), проходящие через отверстия в подушке матраца и в его основании. Нижним концом гибкие тяги шарнирно крепятся к эксцентрикам приводных механизмов, смонтированных на нижней поверхности основания матраца. Каждый приводной механизм выполнен в виде вала с одним или двумя эксцентриками и взаимодействует с одним или двумя нажимными механизмами через гибкие тяги, при этом вал, эксцентрики и гибкие тяги кинематически образуют кривошипно-шатунный механизм. Валы приводятся во вращение электродвигателями. При каждом повороте вала гибкие тяги увлекаются эксцентриками вниз и соответствующая зона матраца сжимается, а после прохождения нижней мертвой точки происходит обратный процесс и соответствующая зона матраца разжимается.

Этот механизм имеет ограниченные возможности по регулированию формы опорной поверхности матраца, так как нажимные элементы установлены только в нескольких точках опорной поверхности, имеют фиксированные размеры и точки установки, перемещаются попарно и требуют индивидуальной регулировки. То есть наиболее комфортное размещение пользователя возможно только в том случае, если его комплекция и рост соответствуют среднестатистическим параметрам, под которые проектировалось рассматриваемое устройство, а также при условии, что он занимает вполне определенную позу (в данном случае – лежит на спине).

Наиболее близким к заявляемому изобретению является регулируемый механический ложемент по патенту США №4222137, Кл. А47С 23/04, 16.09.1980, состоящий из совокупности упругих элементов в виде спиральных пружин сжатия, расположенных перпендикулярно плоскости матраца, между лицевым покрытием, образующим опорную поверхность, и промежуточной панелью, которая связана с основанием матраца с помощью подъемных механизмов. При этом промежуточная панель разделена на поперечные части, каждая из которых несет на себе часть упругих элементов и имеет возможность перемещаться по вертикали с помощью соответствующего подъемного механизма. Лицевое покрытие и основание матраца связаны между собой с помощью нерастяжимых связей, которые выполнены в виде струн и расположены симметрично и равномерно относительно рядов пружин, при этом верхний конец каждой связи закреплен на лицевом покрытии, а нижний конец закреплен на основании. При перемещении промежуточной панели вверх расстояние между ней и лицевым покрытием уменьшается, что вызывает деформацию расположенных на ней упругих элементов, за счет чего повышается их жесткость и жесткость соответствующего участка опорной поверхности матраца. При перемещении промежуточной панели вниз жесткость, соответственно, уменьшается. Таким образом, обеспечивается корректировка жесткости отдельных участков опорной поверхности матраца, благодаря чему достигается сравнительно равномерная поддержка различных частей тела пользователя в продольном направлении (спина и таз – максимальная поддержка, голова и ноги – минимальная). Однако в поперечном направлении упругие элементы не обладают индивидуальной жесткостью и равномерная поддержка в этом направлении невозможна. Кроме того, регулировка опорной поверхности должна проводиться заблаговременно (до использования устройства) и при этом последовательно для всех участков опорной поверхности путем индивидуальной регулировки каждого подъемного механизма. Следует заметить также, что рассматриваемая конструкция (как и все традиционные пружинные конструкции) не обеспечивает точное воспроизведение опорной поверхности формы тела пользователя и стабильное сохранение полученной формы опорной поверхности в зоне контакта с телом пользователя, так как сжатые пружины постоянно стремятся разжаться и тем самым перевести контактную зону опорной поверхности в исходное плоское состояние. Из-за этого тело пользователя испытывает постоянное локальное противодавление со стороны сжатых участков опорной поверхности, что резко снижает комфортность размещения пользователя, особенно в случае негоризонтальных опорных поверхностей – наклонные сиденья, спинки кресел и т.п.

Задачей, на решение которой направлено предложенное изобретение, является создание регулируемого механического ложемента, который обеспечивает комфортное размещение пользователя за счет того, что реализует равномерную поддержку тела пользователя, точно воспроизводит форму тела пользователя и стабильно сохраняет полученную форму опорной поверхности в зоне контакта, не создавая локального противодавления на тело пользователя со стороны опорной поверхности.

Поставленная задача решается за счет того, что в регулируемом механическом ложементе, содержащем основание, совокупность упругих элементов, которые одним торцем закреплены на основании, а противоположными торцами образуют опорную поверхность ложемента, фиксаторы, смонтированные на основании, и гибкие нерастяжимые связи, согласно изобретению, через каждый упругий элемент пропущена гибкая нерастяжимая связь, которая одним концом соединена с упругим элементом со стороны опорной поверхности ложемента, а свободным концом взаимодействует с одним из фиксаторов, при этом фиксаторы имеют привод открытого и закрытого положения с возможностью одновременного перевода всех фиксаторов в закрытое или открытое положение.

Сущность изобретения заключается в том, что установка гибкой нерастяжимой связи в каждый упругий элемент регулируемого механического ложемента таким образом, что один ее конец соединен с упругим элементом со стороны опорной поверхности ложемента, а свободный конец взаимодействует с одним из фиксаторов, которые имеют привод открытого и закрытого положения с возможностью одновременного перевода всех фиксаторов в закрытое или открытое положение позволяет зафиксировать с помощью гибких нерастяжимых связей и фиксаторов каждый упругий элемент в текущем деформированном состоянии, благодаря чему все упругие элементы приобретают индивидуальную жесткость и деформацию, соответствующие фактической нагрузке от различных участков тела пользователя как в продольном, так и в поперечном направлениях, что обеспечивает равномерную поддержку тела пользователя. Реакции всей совокупности сжатых упругих элементов воспринимаются гибкими нерастяжимыми связями и передаются на основание через закрытые фиксаторы, благодаря чему стабильно сохраняется форма опорной поверхности в зоне контакта и не создается локальное противодавление на тело пользователя со стороны опорной поверхности.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где:

на фиг.1 показана принципиальная схема заявленного ложемента

(боковой вид на фрагмент ложемента без нагрузки);

на фиг.2 показана принципиальная схема заявленного устройства (боковой вид на ложемент с нагрузкой);

на фиг.3 показана принципиальная схема одного из вариантов конструкции фиксатора с тросовой связью;

на фиг.4 показан пример реализации конструкции заявленного ложемента (без нагрузки); на фиг.5 показан пример реализации конструкции заявленного ложемента (с нагрузкой);

на фиг.6 показан фрагмент конструкции фиксатора и привода (в положении «открыто»);

на фиг.7 показан фрагмент конструкции фиксатора и привода (в положении «закрыто»);

на фиг.8 показана конструкция привода и фиксаторов (вид справа фиг.7).

Регулируемый механический ложемент содержит основание 1 и совокупность упругих элементов 2. Упругие элементы одним торцем закреплены на основании 1, а противоположными торцами образуют опорную поверхность 3 ложемента. На основании 1 смонтированы фиксаторы 4, а каждый упругий элемент оснащен гибкой нерастяжимой связью 5, которая одним концом соединена с соответствующим упругим элементом 2 со стороны опорной поверхности 3 ложемента, а свободным концом взаимодействует с одним из фиксаторов 4: свободно проходит через фиксатор 4 при открытом положении фиксатора и блокируется при закрытом положении фиксатора 4. Упругие элементы 2 могут быть выполнены в виде спиральных пружин сжатия, либо в виде отдельных блоков из упругого вспененного полимерного материала (например, из пенополиуретана). Гибкие нерастяжимые связи 5 располагаются внутри упругих элементов 2 соосно с ними и крепятся к упругим элементам через промежуточную пластину, которая отделена от опорной поверхности одним-двумя витками пружинного упругого элемента или соответствующим слоем вспененного полимерного материала. Количество, размеры и схема размещения упругих элементов 2 на основании 1 определяется антропометрическими параметрами тела пользователя и функциональным назначением конкретного типа ложемента. Фиксаторы 4 имеют привод открытого и закрытого положения, который передает управляющее воздействие на все фиксаторы одновременно, приводится в действие пользователем и может быть выполнен в виде многозвенного шарнирно-рычажного механизма. Фиксаторы 4 могут быть выполнены любым известным способом, например в виде фрикционных зажимов, в которых при закрытом положении 7 привода создается необходимое трение между гибкой нерастяжимой связью 5 и фрикционным элементом 6, а при открытом положении 8 привода указанное трение устраняется. Гибкие нерастяжимые связи 5 могут быть выполнены в виде тонких упругих стальных стержней (струн) или гибких тросов. Слабина тросовой связи выбирается пружиной растяжения 9, соединяющей свободный конец связи 5 на выходе из фиксатора с основанием через кронштейн 10.

В зависимости от конструкции, назначения и дизайна конкретного вида мебели, основу которого составляет регулируемый механический ложемент, опорная поверхность 3 ложемента контактирует с телом пользователя либо непосредственно, либо через слой декоративной обивки различной плотности (на чертежах условно не показана).

На фиг.4-8 представлен вариант реализации конструкции регулируемого механического ложемента с приводом в виде многозвенного шарнирно-рычажного механизма. На основании 1 установлены упругие элементы 2, выполненные в виде отдельных блоков из упругого вспененного полимерного материала. По оси каждого упругого элемента имеется отверстие, через которое пропущена гибкая нерастяжимая связь 5, выполненная в виде упругой струны. Далее связи 5 проходят через отверстия в основании и взаимодействуют с фиксаторами 4. Фиксаторы смонтированы на основании 1 под каждым упругим элементом 2. Фиксатор 4 состоит из двух упоров: неподвижный упор 11 с фрикционной накладкой 6 и подвижный упор 12, выполненный в виде уголка, с фрикционной накладкой 6. Подвижный упор 12 крепится к основанию шарнирно и имеет возможность поворачиваться относительно оси 13. В открытом положении фиксатора подвижный упор 12 удерживается пружиной 14. Верхняя полка уголка подвижного упора 12 взаимодействует с кулачком 15, закрепленным на валу 16, который установлен на основании с помощью проушин 17. Валы 16 располагаются поперек ложемента под каждым рядом упругих элементов 2, и каждый вал несет на себе несколько кулачков 15 по числу фиксаторов 4, расположенных под текущим поперечным рядом упругих элементов 2. На торце каждого вала 16 жестко закреплены рычаги 18, которые с помощью тяг 19 шарнирно соединены между собой (на чертежах тяги 19 показаны условно). Последняя тяга 19 свободным концом связана с силовой пружиной 20, которая крепится к основанию 1. Противоположный рычаг 18 оснащен рукояткой 21 управления приводом.

Привод фиксаторов управляется пользователем с помощью рукоятки 21, которая может занимать два крайних положения (верхнее и нижнее), и передает управляющее воздействие одновременно на все фиксаторы с помощью рычагов 18, тяг 19 и кулачков 15. Переводя рукоятку 21 из нижнего положения в крайнее верхнее, пользователь преодолевает усилие пружины 20 и переводит все фиксаторы 4 из закрытого положения в открытое. При этом все рычаги 18, шарнирно связанные тягами 19, синхронно поворачиваются против часовой стрелки на угол около 45 градусов и вращают валы 16 с кулачками 15. В результате кулачки 15 поворачиваются против часовой стрелки и освобождают подвижные упоры 12, которые под действием пружин 14 поворачиваются относительно осей 13, при этом фрикционные накладки 6 отодвигаются от связей 5, устраняется трение и происходит разблокировка связей (на фиг.8 показана только одна пружина 14, остальные условно не показаны). Для того чтобы перевести фиксаторы 4 в закрытое положение пользователь перемещает рукоятку в нижнее положение, благодаря чему все рычаги 18, шарнирно соединенные тягами 19, синхронно поворачиваются по часовой стрелке и вращают валы 16 с кулачками 15. В результате кулачки 15 поворачиваются по часовой стрелке на угол около 45 градусов и, воздействуя на верхние полки подвижных упоров 12, заставляют их, преодолевая усилие пружин 14, поворачиваться относительно осей 13 по часовой стрелке, при этом фрикционные накладки 6 прижимаются к связям 5, возникает трение и фиксаторы 4 переходят в закрытое положение, а связи 5 блокируются. Возможен также вариант использования для поворота валов 16 вместо рукоятки 21 электродвигателя (на чертежах не показан). В этом случае он включается либо пользователем, либо электронной схемой по сигналу соответствующего датчика (например, датчика движения, который срабатывает, когда пользователь во сне меняет свое положение).

Работает регулируемый механический ложемент следующим образом: под действием нагрузки от веса тела пользователя каждый упругий элемент 2 сжимается индивидуально и приобретает собственную уникальную деформацию (высоту), определяемую нагрузкой от контактирующего с ним участка тела пользователя. Гибкие нерастяжимые связи 5 при открытом положении фиксаторов 4 по мере сжатия упругих элементов 2 беспрепятственно проходят свободными концами через фиксаторы. При этом гибкие связи 5, выполненные в виде упругих струн, самостоятельно проходят через открытые фиксаторы 4, так как обладают определенным запасом собственной продольной устойчивости, а гибкие связи 5, выполненные в виде тросов, проходят через фиксаторы под действием усилия пружин растяжения 9, которые закреплены на кронштейнах 10 и в исходном положении находятся в растянутом состоянии, а по мере деформации упругих элементов сжимаются и выбирают слабину гибких связей 5 («протаскивают» связи 5 через фиксаторы 4). После окончания сжатия упругих элементов 2 фиксаторы переводятся пользователем в закрытое положение с помощью привода, управляемого рукояткой 21. При этом управляющее воздействие передается приводом одновременно на все фиксаторы 4, благодаря чему все гибкие связи 5 блокируются от перемещения относительно основания 1 в текущем положении и удерживают каждый упругий элемент 2 в таком деформированном состоянии, которое он приобрел в результате контакта с соответствующим участком тела пользователя при открытом положении фиксаторов 4 (участок контура тела условно показан пунктирной линией 22). Благодаря этому все упругие элементы 2 приобретают и сохраняют индивидуальную жесткость и деформацию, в полной мере соответствующие фактической нагрузке от тела пользователя и его форме, причем индивидуальная настройка всех упругих элементов достигается как в продольном, так и в поперечном направлениях по отношению к телу пользователя, так как каждый упругий элемент 2 имеет собственную гибкую нерастяжимую связь 5 и работает независимо от соседних упругих элементов. Полученная индивидуальная жесткость и деформация упругих элементов обеспечивает равномерную поддержку тела пользователя и точное воспроизведение формы тела пользователя опорной поверхностью 3. Реакции сжатых упругих элементов 2 воспринимаются гибкими нерастяжимыми связями 5 и передаются на основание 1 через закрытые фиксаторы 4, благодаря чему стабильно сохраняется форма опорной поверхности в зоне контакта и не создается локальное противодавление на тело пользователя со стороны опорной поверхности – все это обеспечивает комфортное размещение пользователя. При этом регулируемый механический ложемент сохраняет определенную податливость опорной поверхности, так как нерастяжимые связи 5, обладая гибкостью, не препятствуют дополнительным малым деформациям упругих элементов 2 под действием естественных незначительных перемещений участков тела пользователя в пределах принятой позы.

Используется регулируемый механический ложемент следующим образом:

расположившись в кресле, основу которого составляет заявляемый ложемент, пользователь с перемещает рукоятку 21 вверх и переводит фиксаторы 4 в открытое положение, а затем, удерживая рукоятку 21 в верхнем положении, принимает наиболее удобную для себя позу, как бы «вдавливая» свое тело в опорную поверхность, после чего перемещает рукоятку 21 вниз и тем самым переводит все фиксаторы 4 в закрытое положение и блокирует связи 5 в текущем положении. Полученный отпечаток 22 тела пользователя в опорной поверхности 3 фиксируется («замораживается») и сохраняется неизменным, причем он повторяет форму тела пользователя как в продольном, так и в поперечном направлениях, что обеспечивает равномерную поддержку тела пользователя и высокий комфорт. В случае если пользователь желает изменить позу, заявляемый механический регулируемый ложемент позволяет легко адаптировать форму опорной поверхности к новым условиям. Для этого пользователю достаточно, не покидая кресло, перевести фиксаторы в открытое положение, принять новую позу и снова закрыть фиксаторы. Так же просто можно изменить форму опорной поверхности, в случае, если устройство переходит к другому пользователю.

Заявленный регулируемый механический ложемент может быть изготовлен промышленным способом с использованием современных материалов и технологий как малыми, так и большими сериями. На базе заявленного устройства могут выпускаться различные кресла, матрацы, медицинские кровати и коляски, при этом варианты конструктивного исполнения отдельных узлов и деталей могут отличаться от описанных в материалах данной заявки и приведенных на чертежах, без отхода от рамок настоящего изобретения.

Формула изобретения

Регулируемый механический ложемент, содержащий основание, совокупность упругих элементов, которые одним торцем закреплены на основании, а противоположными торцами образуют опорную поверхность ложемента, фиксаторы, смонтированные на основании, и гибкие нерастяжимые связи, отличающийся тем, что через каждый упругий элемент пропущена гибкая нерастяжимая связь и одним концом соединена с упругим элементом со стороны опорной поверхности ложемента, а свободным концом взаимодействует с одним из фиксаторов, при этом фиксаторы имеют привод открытого и закрытого положения с возможностью одновременного перевода всех фиксаторов в закрытое или открытое положение.

РИСУНКИ