КРОВАТНЫЙ КАРКАС

Область техники
Полезная модель относится к области домашней мебели, в частности к кроватям, и может быть использована для изготовления кроватных каркасов.
Предпосылки к созданию полезной модели
Традиционная кровать содержит матрас, расположенный на каркасе, который установлен на ножках и окружен декоративным коробом из двух продольных панелей, изголовья и спинки. Каркас включает в себя прямоугольную металлическую раму (далее - каркасная рама), боковые продольные балки которой удерживают ряд поперечно расположенных ламелей. В случае двуспальной кровати применяют два ряда ламелей, при этом каркасная рама снабжена центральной продольной балкой, которая служит опорой для ламелей обоих рядов. Ламели представляют собой плоские рейки, как правило - деревянные, которые в эксплуатационном положении слегка выгнуты вверх, благодаря чему обеспечивается их упругость в отношении действующей сверху нагрузки.
В патентной публикации RU 183713U1, 01.10.2018 раскрыт кроватный каркас, каркасная рама которого выполнена путем 4-кратной гибки металлического профиля, при этом каждый угловой участок усилен приваренной металлической пластиной с ребром жесткости. Данный кроватный каркас характеризуется хорошей жесткостью, однако, для его изготовления требуется сложное технологическое оборудование, доступное лишь в условиях цеха промышленного предприятия. Ввиду последнего обстоятельства такой кроватный каркас может быть доставлен на место использования только в готовом виде, что значительно осложняет все логистические процессы, связанные с его транспортировкой, погрузкой, хранением и т.п.
В патентной публикации RU 189335U1, 21.05.2019 раскрыт кроватный каркас, каркасная рама которого, также выполненная из металлического профиля, может быть собрана на месте использования, что в значительной степени упрощает упомянутые логистические процессы. Однако и в этом кроватном каркасе угловые участки каркасной рамы выполняются путем гибки, а значит остается как потребность в использовании сгибающего оборудования на стороне цеха предприятия, так и некоторое неудобство в транспортировке и хранении. Кроме того, для скрепления двух смежных профильных элементов используются металлическая вставка и накладка, которые соединены с каждым из указанных профильных элементов посредством винтовых пар. Возможное ослабление резьбы приведет к возникновению люфта между указанными элементами, что будет сопровождаться беспокоящим шумом.
В патентной публикации RU 163318U1, 10.07.2016 раскрыт кроватный каркас, каркасная рама которого собирается из прямолинейных отрезков металлического профиля, что в полной мере решает производственные и логистические проблемы. Благодаря этому преимуществу данный кроватный каркас послужил прототипом полезной модели. В то же время ввиду малой площади контакта соединяемых элементов, жесткость полученной каркасной рамы является невысокой и может быть достаточной только для узких односпальных кроватей. Следует также отметить, что данная каркасная рама полностью теряет свою жесткость даже при незначительном ослаблении резьбового соединения, скрепляющего два смежных профильных элементов.
Техническая проблема, решаемая полезной моделью, состоит в создании такой модификации кроватного каркаса, которая позволила бы повысить жесткость каркасной рамы, собираемой на месте ее использования из прямолинейных профильных элементов.
Сущность полезной модели
Для решения указанной технической проблемы в качестве полезной модели предложен кроватный каркас, содержащий прямоугольную раму, выполненную из отрезков металлического профиля, имеющего замкнутое поперечное сечение. Смежные отрезки металлического профиля соединены с помощью углового элемента, который содержит два вставных участка и соединительный участок, соединяющий вставные участки под прямым углом. Каждый вставной участок углового элемента размещен внутри концевого участка одного из двух смежных отрезков с закреплением в нем посредством винтовой пары. Угловой элемент при этом выполнен из полиамида.
Технический результат полезной модели состоит в том, что благодаря высоким показателям прочности, твердости и упругости полиамида обеспечивается прочное и жесткое соединение прямолинейных отрезков металлического профиля, которое одновременно с этим не вызывает шума при возможном ослаблении винтовой пары.
В частном случае полезной модели на каждом вставном участке и на каждом концевом участке выполнены сквозные отверстия, причем когда вставной участок размещен в концевом участке, их отверстия являются соосными и образуют единое сквозное отверстие. Через единое сквозное отверстие передается создаваемое винтовой парой усилие, сжимающее концевой участок в его поперечном направлении.
Преимущество данного частного случая состоит в том, что усилие, создаваемое винтовой парой для закрепления вставного участка в концевом участке, первоначально воспринимается металлическим профилем, и только от него оно передается на угловой элемент, где распределяется на большей площади с обусловленным этим уменьшением давления. Ввиду того, что прочность металла выше, чем прочность полиамида, металлический профиль способен воспринять большее давление, благодаря чему винтовая пара может быть затянута сильнее, а жесткость соединения углового элемента с отрезками металлического профиля -увеличена.
Кроме того, в данном частном случае полезной модели единое сквозное отверстие может иметь участок меньшего диаметра и участок большего диаметра. На участке меньшего диаметра расположен элемент винтовой пары с внешней резьбой, а на участке большего диаметра расположен элемент винтовой пары с внутренней резьбой. Такая модификация позволяет разместить резьбовое соединение винтовой пары внутри вставного участка и избежать увеличения внешнего габарита концевого участка, а также повысить жесткость соединения углового элемента с отрезками металлического профиля.
Далее, в данном частном случае полезной модели указанное единое сквозное отверстие может являться первым единым сквозным отверстием, и тогда указанная винтовая пара является первой винтовой парой. В этом случае на каждом вставном участке и на каждом концевом участке выполнены сквозные отверстия, которые образуют второе единое сквозное отверстие, являющееся идентичным первому единому сквозному отверстию. Через второе единое сквозное отверстие передается создаваемое второй винтовой парой усилие, которое аналогично усилию от первой винтовой пары сжимает концевой участок в его поперечном направлении.
Если вместо одной винтовой пары использованы две винтовые пары, сжимающие концевой участок в его поперечном направлении и тем самым прижимающие концевой участок к вставному участку, то очевидным образом повышается прочность и жесткость соединения углового элемента с отрезками металлического профиля. Данный эффект равносилен повышению прочности и жесткости соединения отрезков металлического профиля между собой и всей каркасной рамы в целом.
В другом частном случае полезной модели металлический профиль имеет прямоугольное поперечное сечение. Данная форма поперечного сечения металлического профиля предпочтительна с той точки зрения, что плоские вертикальная или горизонтальная внешние поверхности металлического профиля, по сравнению с изогнутыми или наклонными поверхностями, являются наиболее удобными для закрепления на них держателей для ламелей.
В еще одном частном случае полезной модели металлический профиль представляет собой профиль, выполненный из алюминия. В этом случае обеспечиваются одновременно прочность и легкость прямоугольной рамы, что имеет большое значение при использовании кроватного каркаса в откидной кровати.
В еще одном частном случае полезной модели угловой элемент является сплошным. Данное исполнение углового элемента максимизирует его прочность и жесткость.
В еще одном частном случае полезной модели на поперечном разрезе, выполненном на концевом участке, внешняя поверхность вставного участка по всему периметру прилегает к внутренней поверхности концевого участка. Такая модификация позволяет максимизировать площадь контакта отрезка металлического профиля и углового элемента с соответствующим повышением жесткости каркасной рамы. Кроме того, даже при некотором ослаблении винтовой пары исключается люфт между вставным участком и концевым участком, а значит и в этих условиях обеспечивается жесткость и бесшумность соединения углового элемента и отрезка металлического профиля.
В еще одном частном случае полезной модели угловой элемент выполнен из полиамида 6. Использование полиамида 6 для изготовления углового элемента позволяет придать угловому элементу требуемые прочность и твердость, при этом полиамид 6 характеризуется высокой способностью к поглощению шума и вибрации, что обеспечивает выполненному из него угловому элементу важное преимущество в случае ослабления винтовой пары.
Краткое описание чертежей
Осуществление полезной модели будет пояснено ссылками на фигуры:
фиг. 1 - вид сверху на кроватный каркас, выполненный согласно полезной модели;
фиг. 2 - трехмерное изображение соединительного узла для соединения продольной и поперечной балок кроватного каркаса (увеличенный фрагмент А на фиг. 1 с поэлементным показом);
фиг. 3 - упрощенный вид сверху на соединительный узел и винтовую пару(вид Б на фиг. 2);
фиг. 4 - упрощенный вид слева на соединительный узел (вид В на фиг. 2);
фиг. 5 - вид сверху на соединительный узел в сборе.
Следует отметить, что форма и размеры отдельных элементов кроватного каркаса, отображенных на фигурах, могут являться условными и могут быть показаны так, чтобы наиболее наглядно проиллюстрировать взаимное расположение этих элементов и их причинно-следственную связь с заявленным техническим результатом.
Осуществление полезной модели
Осуществление полезной модели будет показано на наилучших известных авторам примерах ее реализации, которые не являются ограничениями в отношении объема охраняемых прав.
Кроватный каркас 1 (фиг. 1) включает в себя прямоугольную каркасную раму 2, образованную боковыми продольными балками 21 и поперечными балками 22. В исполнении, показанном на фиг. 1, кроватный каркас 1 предназначен для двуспальной кровати, и его каркасная рама 2 снабжена центральной продольной балкой 23. Боковые продольные балки 21 вместе с центральной продольной балкой 23 являются несущими и удерживают поперечно расположенные деревянные ламели 3 (часть из них не показана), которые создают упругую опору для матраса. Заметим, что в кроватном каркасе, предназначенном для односпальной кровати, центральная продольная балка 23 в каркасную раму 2 не устанавливается, а ламели 3 удерживаются боковыми продольными балками 21.
Продольные балки 21, 23 и поперечные балки 22 выполнены в виде прямолинейных отрезков металлического профиля (далее также - отрезки), имеющего замкнутое поперечное сечение, при этом является предпочтительным, если поперечное сечение металлического профиля имеет вид прямоугольника. Еще более предпочтительно если вертикальный размер прямоугольного поперечного сечения превышает его горизонтальный размер, поскольку в этом случае при той же самой площади сечения повышается его момент инерции относительно поперечной оси, что естественным образом увеличивает сопротивление к изгибу (жесткость) несущих балок 21 и 23, а значит и всего кроватного каркаса 1. Тем не менее, в случае, показанном на фиг. 1, центральная продольная балка 23 при том же самом вертикальном размере имеет увеличенный горизонтальный размер по сравнению с таковым у боковых продольных балок 21 и поперечных балок 22.
Кроме того, используемый для изготовления балок 21, 22, 23 металлический профиль выполнен из алюминия, что позволяет значительно снизить вес каркасной рамы 2 по сравнению с традиционным случаем, когда для изготовления каркасной рамы 2 используется стальной профиль.
Смежные отрезки каркасной рамы 2 соединены с помощью угловых элементов 4, выполненных из полиамида. На фиг. 2 показан соединительный узел 10 для соединения отрезка 5, представляющего собой левую боковую продольную балку 21, и смежного с ним отрезка 6, представляющего собой нижнюю поперечную балку 22. Три других соединительных узла каркасной рамы 2 выполнены аналогично соединительному узлу 10, поэтому представленное ниже подробное описание соединительного узла 10 справедливо и для них. Следует также отметить, что соединение центральной продольной балки 23 с каркасной рамой 2 имеет иную конфигурацию и не является предметом полезной модели.
Угловой элемент 4 содержит два вставных участка 41, 42 и соединительный участок 43, который соединяет вставные участки 41 и 42 под прямым углом. Вставной участок 41 размещен внутри концевого участка 51 отрезка 5, а вставной участок 42 размещен внутри концевого участка 61 отрезка 6. В контексте данной заявки под концевым участком отрезка металлического профиля понимается то его участок, который на горизонтальной проекции (фиг. 3 и 5) перекрывается с вставным участком углового элемента 4.
Здесь обратим внимание на то, что на виде слева (фиг. 4), внешняя поверхность вставного участка 41по всему периметру прилегает к внутренней поверхности концевого участка 51, т.е. вставной участок 41, по существу, занимает все внутреннее пространство концевого участка 51. Это лишает вставной участок 41 способности к какому-либо поперечному смещению внутри концевого участка 51, а значит исключается люфт между вставным участком 41 и концевым участком 51, благодаря чему обеспечивается жесткость и бесшумность соединения углового элемента 4 и отрезка 5 металлического профиля. Однако возможен случай, когда внешняя поверхность вставного участка 41 прилегает к внутренней поверхности концевого участка 51 только на двух ее противоположных сторонах.
На вставном участке 41 выполнены сквозные отверстия 43 и 44, а на концевом участке 51 выполнены сквозные отверстия 52 и 53 (фиг. 4). Следует отметить, что в случае концевого участка 51 под каждым из сквозных отверстий 52 и 53 понимается пара соосных сквозных отверстий, выполненных на противоположных сторонах металлического профиля. Второе отверстие каждой из указанных пар соосных сквозных отверстий на фиг. 2 является скрытым и явным образом показано на фиг. 3-5.
Когда вставной участок 41 размещен в концевом участке 51, их сквозные отверстия 43 и 52 являются соосными и образуют единое сквозное отверстие 55, в котором пролегает винтовая пара 70. Сквозные отверстия 44 и 53 также являются соосными с образованием единого сквозного отверстия 56. Аналогичным образом на вставном участке42 и концевом участке 61 образуются единое сквозное отверстие65, предназначенное для размещения винтовой пары 80, и единое сквозное отверстие 66. Следует отметить, что в единых сквозных отверстиях 56 и 66 также пролегают винтовые пары, аналогичные винтовым парам 70 и 80, однако, на фиг. 3 и 4 они не показаны, а на фиг. 5 - являются скрытыми.
Далее будет подробно описана винтовая пара 70 и единое сквозное отверстие 55, что в полной мере справедливо для всех остальных винтовых пар и единых сквозных отверстий соединительного узла 10. Заметим, однако, что соединительный узел 10 не обязательно содержит единые сквозные отверстия 56 и 66. Возможен случай, когда соединение углового элемента 4 с отрезками 5 и 6металлического профиля обеспечено при выполнении только двух единых сквозных отверстий 55 и 65 с использованием только двух винтовых пар 70 и 80.
Винтовая пара 70 (фиг. 3 и 5) содержит элемент 71 с внешней резьбой и элемент 72 с внутренней резьбой. Элементы 71 и 72 снабжены головками 711 и 721 соответственно, которые имеют опорные участки 712 и 722, опирающиеся на противоположные стороны концевого участка 51, и шестигранные углубления 713 и 723, способные воспринимать внешний крутящий момент. При затягивании резьбового соединения, винтовая пара 70 посредством головок 711 и 721 создает усилие, которое сжимает концевой участок 51 в его поперечном направлении. Отметим, что данное усилие передается от одной стороны концевого участка 51 к другой его стороне через единое сквозное отверстие 55.
Кроме того, имеет существенное значение тот факт, что усилие, создаваемое винтовой парой 70, первоначально воспринимается металлическим профилем 5, и только от него оно передается на полиамидный угловой элемент 4, где распределяется на большей площади с обусловленным этим уменьшением давления. Ввиду того, что прочность металла выше, чем прочность полиамида, металлический профиль 5 способен воспринять большее давление со стороны опорных участков 712 и 722, благодаря чему винтовая пара 70 может быть затянута сильнее, а жесткость соединения углового элемента 4 с отрезком 5 металлического профиля - увеличена.
Элемент 71 с внешней резьбой выполнен в виде болта, пролегающего на части длины единого сквозного отверстия 55, а элемент 72 с внутренней резьбой представляет собой втулку, также заглубленную в единое сквозное отверстие 55 только на часть его длины. Таким образом, резьбовое соединение винтовой пары 7 расположено в сквозном отверстии 55, что позволяет минимизировать поперечный габарит соединительного узла 10 в области концевого участка 51. В то же время, элемент 71 может проходить по всей длине единого сквозного отверстия 55 и выступать с противоположной стороны концевого участка 51, а элемент 72 в этом случае может быть выполнен в виде обычной гайки.
Далее, единое сквозное отверстие 55 имеет участок 551 меньшего диаметра и участок 552 большего диаметра (фиг. 3), причем в участке 551 меньшего диаметра расположен элемент 71 с внешней резьбой, а в участке 552 большего диаметра расположен элемент 72 с внутренней резьбой. Более того, диаметр участков 551 и 552, по существу, совпадает с диаметром соответственно элементов 71 и 72, что позволяет избежать люфта в продольном направлении даже при ослаблении резьбового соединения винтовой пары 70, и повысить тем самым жесткость и бесшумность соединения углового элемента 4 и отрезка 5 металлического профиля.
Однако полезная модель включает в себя и тот случай, когда для закрепления вставного участка 41 внутри концевого участка 51 не выполняется единого сквозного отверстия 55. В этом случае элемент 71 с внешней резьбой может быть выполнен в виде шурупа, а в качестве элемента 72 с внутренней резьбой может выступать тело вставного элемента 41. Более того, может быть использовано два элемента 71, ввинчиваемых навстречу или параллельно друг другу в каждое из пары сквозных отверстий 52, которые в этом случае не обязательно должны быть соосными.
Далее, как было указано выше и показано на фиг. 2-5, металлический профиль, использованный для выполнения отрезков 5 и 6, имеет прямоугольное поперечное сечение. Тем не менее, металлический профиль может иметь поперечное сечение иной формы, при условии, что в концевом элементе 51 может быть размещен вставной элемент 41 и закреплен в этом положении с помощью винтовой пары 70. Например, поперечное сечение металлического профиля может иметь форму круга, овала, многоугольника.
Одновременно с этим заметим, что прямоугольная форма поперечного сечения металлического профиля предпочтительна с тех точек зрения, что во-первых, она позволяет концевому участку 51 воспринимать сжимающее усилие в горизонтальном направлении, а во-вторых, плоские вертикальная или горизонтальная внешние поверхности прямоугольного металлического профиля, являются наиболее удобными для закрепления на них держателей для ламелей 3.
Следует отметить, что металлический профиль, использованный для выполнения отрезков каркасной рамы 2, может быть выполнен из стали, алюминия или других металлов и сплавов. Тем не менее, применение именно алюминия позволяет сделать каркасную раму 2 одновременно прочной и легкой. Малый вес каркасной рамы 2 особенно важен в том случае, когда кроватный каркас 1 предназначен для использования в откидной кровати, которая переводится из компактного положения в эксплуатационное положение посредством перемещения кроватного каркаса из вертикального положения в горизонтальное положение.
Далее, согласно полезной модели, угловой элемент 4 выполнен из полиамида. Известно, что материалы группы полиамидов отличаются высокой прочностью, жесткостью и вязкостью, благодаря чему они нашли широкое применение в качестве конструкционных материалов в машиностроении. Использование полиамида для изготовления углового элемента 4 позволяет обеспечить прочное и жесткое соединение отрезков 5 и 6 металлического профиля, которое одновременно с этим обладает некоторой упругостью, обуславливающей отсутствие шума при возможном ослаблении винтовой пары 70. Дополнительно к этому, изготовление соединительного элемента 4 из полиамида позволяет еще больше облегчить каркасную раму 2.
В предпочтительном случае угловой элемент 4 выполнен из полиамида 6 (другие названия: ПА-6, капролон). Полиамид данной марки является наиболее популярным для изготовления деталей в машиностроении, где ввиду его высокой прочности и жесткости он способен заменять металлы. Кроме того, полиамид 6 имеет повышенные характеристики по поглощению нагрузки, вибрации и шума, что является важным преимуществом для кроватного каркаса, эксплуатация которого подразумевает обеспечение тишины. Одновременно с этим благодаря тому, что полиамид 6 является менее твердым, чем металл, имеется возможность установки вставного участка 41 в концевой участок 51 с некоторым натягом, что усиливает указанные эффекты.
К преимуществам полиамида 6 следует отнести также его химическую инертность, что обеспечивает угловому элементу 4 соответствие самым жестким гигиеническим требованиям, а значит, и возможность использования в кроватном каркасе 1. Другое преимущество полиамида 6 состоит в высокой технологичности изготовления из него такой детали, как угловой элемент 4, которая при этом отличается пригодностью для последующей механической обработки (сверление отверстий и т.п.), что создает благоприятные условия для массового производства.
Кроме того, как показано на фиг. 2-5, угловой элемент 4 является сплошным, т.е. не имеет внутренних полостей за исключением сквозных отверстий 43-46. Такое исполнение углового элемента 4 максимизирует его прочность и жесткость, а также упрощает технологию его изготовления.