ЛОЖЕМЕНТ ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛИРУЕМЫЙ Российский патент 2009 года по МПК A47C27/10 

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 сидения 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 поверхностью 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 сидения, спинки кресел и т.п. Задачей, на решение которой направлено предложенное изобретение, является создание ложемента пневматического регулируемого, 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 ложемент пневматический регулируемый, содержащий основание, совокупность упругих элементов, которые одним торцом закреплены на основании, а противоположными торцами образуют опорную поверхность ложемента, согласно изобретению имеет такую конструкцию, в которой каждая гибкая связь выполнена из эластичного воздухонепроницаемого материала в виде герметичной камеры, заполненной воздухом, закреплена нижним торцом на основании, имеет отверстие сброса воздуха с обратным клапаном и отверстие подачи воздуха, при этом все отверстия подачи воздуха соединены трубопроводами с краном забора воздуха из атмосферы, а внутри гибких связей размещены упругие элементы (по меньшей мере, часть упругих элементов размещена внутри соответствующих гибких нерастяжимых связей). Для улучшения эксплуатационных характеристик заявляемого устройства оно может дополнительно оснащаться обратными клапанами, установленными в отверстия подачи воздуха гибких связей.

Сущность изобретения заключается в том, что применение в конструкции регулируемого пневматического ложемента гибких связей, выполненных из эластичного воздухонепроницаемого материала в виде герметичных камер, заполненных воздухом и имеющих отверстия сброса воздуха с обратным клапаном и отверстия подачи воздуха, соединенные трубопроводами с краном забора воздуха, и размещение внутри гибких связей упругих элементов позволяет с помощью гибких связей при закрытом положении крана забора воздуха зафиксировать 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 связями, которые при закрытом положении крана забора воздуха остаются разобщенными с атмосферой, благодаря чему исключается поступление дополнительного количества воздуха внутрь гибких связей.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где

на фиг.1 показана принципиальная схема упругого элемента с гибкой связью (боковой вид без нагрузки, обратный клапан условно показан открытым);

на фиг.2 показана принципиальная схема заявленного устройства (боковой разрез ложемента без нагрузки);

на фиг.3 показана принципиальная схема заявленного устройства (вид на ложемент сверху);

на фиг.4 показан пример реализации конструкции заявленного ложемента с двумя обратными клапанами в каждой гибкой связи (боковой разрез ложемента с нагрузкой).

Регулируемый механический ложемент содержит основание 1 и совокупность упругих элементов 2. Упругие элементы одним торцом закреплены на основании 1, а противоположными торцами образуют опорную поверхность 3 ложемента. Упругие элементы 2 могут быть выполнены в виде спиральных пружин сжатия либо в виде отдельных блоков из упругого вспененного полимерного материала (например, из пенополиуретана). Упругие элементы (по меньшей мере, часть упругих элементов) размещены внутри соответствующих гибких связей 4. Гибкие связи 4 выполнены из эластичного воздухонепроницаемого материала в виде герметичных камер, заполненных воздухом и имеющих отверстия сброса воздуха 5 с обратным клапаном 6, который имеет заслонку 7 и отверстия подачи воздуха 8, соединенные трубопроводами 9 с краном забора воздуха 10 с рукояткой 11. Количество, размеры и схема размещения упругих элементов 2 на основании 1 определяются антропометрическими параметрами тела пользователя и функциональным назначением конкретного типа ложемента. В зависимости от конструкции, назначения и дизайна конкретного вида мебели, основу которого составляет пневматический регулируемый ложемент, опорная поверхность 3 ложемента контактирует с телом пользователя через слой декоративной обивки той или иной плотности (на чертежах условно не показана).

На фиг.1-4 представлены принципиальная схема и вариант реализации конструкции регулируемого пневматического ложемента. На основании 1 установлены упругие элементы 2, выполненные в виде отдельных блоков из упругого вспененного полимерного материала. Упругие элементы размещены внутри гибких связей 4. Каждая гибкая связь 4 сообщается с атмосферой через два отверстия - отверстие сброса воздуха 5, в котором установлен обратный клапан 6, и отверстие подачи воздуха 8, в котором также может быть установлен обратный клапан для повышения эксплуатационных характеристик устройства. Обратный клапан 6 может быть выполнен любым известным способом, в частности на основе подвижной заслонки 7, которая может быть изготовлена в виде упругой пластины или подпружиненного шарика. Все отверстия подачи воздуха соединены трубопроводами 9, по крайней мере, с одним краном забора воздуха 10, который устанавливается на основании ложемента или в любом другом месте, которое выбирается исходя из эргономики, дизайна и конструкции конкретного образца мебели, в котором применяется заявляемый ложемент. Кран забора воздуха 10 имеет рукоятку 11, с помощью которой пользователь переводит кран из положения «открыто» в положение «закрыто» и обратно при использовании заявляемого устройства. Возможна также установка в качестве крана забора воздуха электропневмоклапана, который дистанционно включается пользователем самостоятельно, либо электронной схемой по сигналу соответствующего датчика (например, датчика движения, который срабатывает, когда пользователь во сне меняет свое положение). Электропневмоклапаны могут быть установлены непосредственно на отверстие подачи воздуха 8 каждой гибкой связи. В этом случае в конструкции устройства трубопроводы 9 будут отсутствовать.

Работает регулируемый пневматический ложемент следующим образом. В исходном положении все упругие элементы находятся в недеформированном состоянии, а кран забора воздуха 10 закрыт. 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 связи при этом деформируются и через отверстия сброса воздуха 5 из них в атмосферу выходит часть воздуха. Обратный клапан 6, установленный в отверстии сброса воздуха, в этом случае открывается под действием потока воздуха и не препятствует выходу воздуха из гибкой связи, а обратный доступ воздуха из атмосферы внутрь гибкой связи блокируется заслонкой 7 этого клапана 6. В результате гибкая связь разобщается с атмосферой и приобретает объем сжатого упругого элемента, за счет этого обеспечивается удержание упругого элемента в сжатом состоянии, так как обратный клапан препятствует поступлению внутрь дополнительного воздуха, необходимого для увеличения объема. Обратный клапан, устанавливаемый в отверстие подачи воздуха 8 для повышения эксплуатационных характеристик устройства, перекрывает выход воздуха внутрь трубопровода 9 и при закрытом кране 10 препятствует перетеканию воздуха между гибкими связями (см. фиг.4). Если пользователь меняет позу или если устройство переходит к другому пользователю, то кран забора воздуха 10 с помощью рукоятки 11 переводится пользователем в открытое положение, и атмосферный воздух поступает по трубопроводам 9 в те сжатые упругие элементы, которые в новом положении не контактируют с телом пользователя. В результате эти упругие элементы разжимаются до контакта с телом пользователя, а другие упругие элементы, которые в новом положении должны быть сжаты, деформируются под действием веса тела пользователя, то есть происходит копирование формы тела пользователя, и, когда положение пользователя станет комфортным по его ощущениям, он закрывает кран 10 и упругие элементы 2 снова блокируются гибкими связями в текущем положении - происходит фиксация формы. Полученная индивидуальная жесткость и деформация упругих элементов обеспечивает равномерную поддержку тела пользователя и точное воспроизведение формы тела пользователя опорной поверхностью 3 в зоне контакта. Деформированные упругие элементы 2 удерживаются гибкими связями 4 в сжатом состоянии, 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. Полученная форма опорной поверхности сохраняется и в случае, если пользователь покинет устройство.

Заявленный регулируемый пневматический ложемент может быть изготовлен промышленным способом с использованием распространенных современных материалов и отработанных технологий. На базе заявленного устройства могут выпускаться различные кресла, сидения для транспортных средств, 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 духа и рамок настоящего изобретения.

Изобретение относится к мебельной промышленности и к сфере транспорта и может быть использовано при разработке кресел различного назначения, предметов мягкой мебели, а также специальных видов мебели для медицинских целей. Ложемент пневматический регулируемый содержит основание, совокупность упругих элементов, которые одним торцом закреплены на основании, а противоположными торцами образуют опорную поверхность ложемента и гибкие связи. Каждая гибкая связь выполнена из эластичного воздухонепроницаемого материала в виде герметичной камеры, заполненной воздухом, и закреплена нижним торцом на основании. Каждая герметичная камера имеет отверстие сброса воздуха с обратным клапаном и отверстие подачи воздуха. Все отверстия подачи воздуха соединены трубопроводами, по меньшей мере, с одним краном забора воздуха из атмосферы. Внутри гибких связей размещены упругие элементы. Изобретение направлено на обеспечение комфортного размещения 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. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Ложемент пневматический регулируемый, содержащий основание, совокупность упругих элементов, которые одним торцом закреплены на основании, а противоположными торцами образуют опорную поверхность ложемента, и гибкие связи, отличающийся тем, что каждая гибкая связь выполнена из эластичного воздухонепроницаемого материала в виде герметичной камеры, заполненной воздухом, закреплена нижним торцом на основании, имеет отверстие сброса воздуха с обратным клапаном и отверстие подачи воздуха, при этом все отверстия подачи воздуха соединены трубопроводами, по меньшей мере, с одним краном забора воздуха из атмосферы, а внутри гибких связей размещены упругие элементы.2. Ложемент пневматический регулируемый по п.1, отличающийся тем, что в отверстиях подачи воздуха установлены обратные клапаны.