Откидная кровать

Откидная кровать

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к производству мебели, а именно к производству кроватей, в частности так называемых откидных кроватей. Наибольшее применение оно может найти при изготовлении упомянутых кроватей, предусматривающих сборку не на специализированном предприятии, а на месте эксплуатации при встраивании в мебель.

Откидные кровати давно и хорошо известны. Их преимущество заключаются в том, что они позволяют существенно экономить жилое пространство в квартирах и гостиничных номерах за счет возможности перевода их в вертикальное положение.

Более ранние конструкции таких кроватей использовали довольно сложные пружинные поворотные механизмы. Дальнейшее развитие конструкций откидных кроватей связано с упрощением их поворотных механизмов, однако основным элементом поворотных механизмов оставались различные пружины из стали. Это могли быть пружины растяжения, кольцевые, пружины, работающие на скручивание или на сжатие. Пружины сжатия наиболее безопасны, однако конструкции кроватей с их использованием оставались довольно сложными.

С появлением на рынке газовых пружин проблему безопасности пружин можно считать решенной. Они не могут порваться с образованием осколков и сильных звуковых эффектов. Очевидно, что с этим связано появление конструкций детских откидных кроватей и кресел.

Известны откидные кровати, в которых газовые пружины используются для перевода рам кроватей из горизонтального положения в вертикальное и обратно в полноценных мебельных конструкциях, например в пат. США №5353452, 1994 г.

Все конструкции кроватей с поворотными механизмами с газовыми пружинами содержат поворотную раму, установленную на опорах, смещенных относительно изголовья, а газовые пружины крепятся по бокам рамы одним концом к раме у изголовья, а другим - к неподвижным опорам кровати выше горизонтального уровня, на котором расположены ось подшипников.

Общим недостатком этих конструкций является то, что монтироваться они должны в заводских условиях. В то же время современное направление производства мебели ориентируется на сборку ее на месте, у потребителя.

Применительно к откидным кроватям это означает, что деревянные опоры кровати, ее поворотная рама и все элементы отделки (например, фасад кровати с зеркалом), а также сам поворотный механизм должны быть доставлены отдельно и смонтированы в условиях квартиры или гостиничного номера.

Известна откидная кровать по патенту США №5033134, 1991 г., выбранная в качестве прототипа, в которой эта проблема отчасти решена.

Поворотная рама с помощью подшипника устанавливается на полуосях, связанных с фланцами, жестко закрепленными на неподвижных опорах.

Газовые пружины поворотного механизма установлены по обе стороны кровати. Один конец газовой пружины закреплен на неподвижной опоре с помощью одного крепежного элемента, а другой - на раме в изголовье с помощью другого крепежного элемента.

Недостатком описанной конструкции является то, что место закрепления на опоре и сама газовая пружина находятся в непосредственной близости к голове спящего на кровати, что создает определенные неудобства.

Другим, более серьезным, недостатком описанной конструкции является то, что хотя наличие полуосей в определенной степени облегчает сборку на месте, однако установить газовую пружину в уже закрепленный к стене короб не представляется возможным.

Это связано с тем, что у современных газовых пружин в свободном состоянии, т.е. при максимально выдвинутом штоке, сохраняется некоторое усилие, которое прикладывается к ее штоку при попытке сжать пружину.

Применительно к откидным кроватям, описанным в аналоге и прототипе, это означает, что пружина должна устанавливаться при вертикальном положении рамы кровати. При этом место закрепления конца пружины на раме оказывается недоступным, а на неподвижной опоре - труднодоступным. Малейшие отклонения положения мест крепления не позволят совместить крепежные элементы. Для того чтобы кровать гарантированно занимала вертикальное положение и прижималась к опоре с некоторым усилием, расстояние между точками крепления на раме кровати и на опоре не должно быть больше длины пружины в свободном состоянии.

При монтаже это потребует некоторого сжатия пружины. Учитывая вышеотмеченную особенность газовых пружин, для сжатия придется преодолеть остаточное усилие. Это потребует, как минимум, специальных приспособлений и свободного доступа к месту крепления.

В прототипе это можно сделать только при не закрепленном на стене коробе.

Кроме указанных недостатков, предложенная в прототипе конструкция некомпактна и содержит много элементов, которые должны монтироваться раздельно. В частности, отдельно должны быть смонтированы фланцы и места крепления пружин поворотного механизма на опорах, что требует обеспечения точности расположения и жесткости крепления.

Технической задачей предлагаемого изобретения является упрощение монтажа откидной кровати и ее поворотного механизма и обеспечение возможности монтажа на месте установки кровати.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в предлагаемой откидной кровати, включающей поворотную раму, две неподвижные опоры и поворотный механизм, содержащий две газовые пружины сжатия, установленные по бокам поворотной рамы откидной кровати и закрепленные каждая с помощью двух крепежных элементов: одним концом на поворотной раме кровати, а вторым - на неподвижной опоре кровати, две полуоси, один конец каждой из которых закреплен на фланцах, установленных на неподвижных опорах кровати, а второй - в подшипниках, установленных на поворотной раме кровати со смещением относительно изголовья кровати, при этом первый крепежный элемент для закрепления одного конца газовой пружины поворотного механизма установлен на поворотной раме в точке со смещением относительно изголовья кровати большим, чем смещение подшипников, а второй крепежный элемент для закрепления второго конца газовой пружины установлен на фланце неподвижной опоры кровати ниже горизонтальной линии, проходящей через ось подшипника на расстоянии от изголовья большем, чем смещение подшипника, причем расстояние между осями крепежных элементов при вертикальном положении кровати не больше длины газовой пружины в свободном состоянии.

Поворотный механизм откидной кровати дополнительно снабжен рычагом и струбцинами для крепления рычага к поворотной раме, а подшипник и первый крепежный элемент расположены на рычаге поворотной рамы кровати.

Каждый фланец поворотного механизма выполнен в виде полосы с закрепленным на ней перпендикулярно ее плоскости и на ее продольной оси стержнем с резьбой, при этом каждая полуось выполнена полой с внутренней резьбой, по крайней мере, на одном конце.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами.

Фиг.1 - общий вид откидной кровати с поворотным механизмом в горизонтальном положении;

Фиг.2 - общий вид откидной кровати в вертикальном положении;

Фиг.3 - схема крепления рычага поворотного механизма к опорной раме кровати;

Фиг.4 - фланец с резьбовыми отверстиями, резьбовым стержнем и полая полуось с резьбой;

Фиг.5 - кинематическая схема крепления газовой пружины поворотного механизма;

Фиг.6 - кинематическая схема откидной кровати с поворотным механизмом в вертикальном положении;

Фиг.7 - кинематическая схема откидной кровати с поворотным механизмом в горизонтальном положении;

Фиг.8 - график зависимости величины момента от угла поворота кровати;

Фиг.9 - график зависимости величины результирующего момента от угла смещения точки закрепления газовой пружины на фланце.

Откидная кровать содержит поворотную раму 1, изготовленную из металлической трубы с квадратным поперечным сечением, и закрепленные на трубе поперек каркаса ряд эластичных ламелей 2, на которые укладывается матрас (на чертеже не показан). Рама 1 с помощью подшипников 3 установлена на полуосях 4, связанных с фланцами 5 поворотного механизма 6, жестко закрепленными на неподвижных опорах 7. На каркасе закреплены поворотный механизм 6, боковые царги 8, торцевая панель 9 и изголовье 10. Изголовье шарнирно связано с откидной панелью 11 так, что в горизонтальном положении кровати изголовье 10 служит опорой подушек, упираясь одной стороной в стену. Для уменьшения трения с обратной стороны изголовья могут быть установлены стандартные ролики. С лицевой стороны в вертикальном положении кровать обычно закрыта фасадом 12. Торцевая панель 9 служит опорой кровати в горизонтальном положении. Кровать установлена в коробе, образуемом неподвижными опорами 7 и крышей 13. Короб обычно крепят к полу и стенам помещения, где устанавливают кровать. Кровать может быть установлена в любые мебельные конструкции, если они обеспечивают необходимую устойчивость опор 7.

Поворотный механизм 6 содержит две газовые пружины сжатия 14, прикрепленные по обе стороны кровати к фланцам 5 с помощью крепежных элементов 15, а к 1 с помощью крепежных элементов 16.

При горизонтальном положении рамы кровати газовая пружина находится в сжатом состоянии, а при вертикальном - в практически свободном (разжатом) состоянии. За счет усилия, развиваемого пружиной, создается вращающий момент, направленный против момента, создаваемого весом подвижных частей кровати.

Поворотный механизм дополнительно снабжен рычагом 17. Рычаг может быть изготовлен из стандартной трубы прямоугольного сечения. Внутри этой трубы установлен подшипник 3 и крепежный элемент 16 для крепления газовой пружины 14. Рычаг прикреплен к каркасу кровати с помощью струбцин, состоящих из скобы 18 и пальца 19, без какой-либо механической обработки каркаса и, следовательно, без снижения его прочности.

Фланцы 5 поворотного механизма выполнены в виде полосы с укрепленным на каждом из них стержнем с резьбой 20, при этом полуоси 4 также снабжены резьбой на торце. На каждом из фланцев 5 выполнено несколько резьбовых отверстий, а на поверхности фланцев 5, обращенных к неподвижным опорам 7, выполнены продольные канавки с заостренными вершинами.

Выполнение нескольких резьбовых отверстий на фланце позволяет изменять вращающий момент поворотного механизма и тем самым согласовывать его с весом конкретной кровати.

Предлагаемая конструкция фланца позволяет получить максимальное удобство его монтажа с газовыми пружинами, снабженными шарнирами. При небольшом весе кровати становится возможным уменьшать расстояние между полуосью 4 и крепежным элементом 15. Поворот фланца на 180° позволяет более короткий конец несимметричного фланца обращать в сторону фасада и за счет этого уменьшать ширину неподвижных опор 7, что обеспечивает его использование в кроватях с различными габаритами, т.е делает его универсальным.

Предлагаемая конструкция откидной кровати и ее поворотного механизма позволяет предельно упростить процедуру монтажа. Она сводится к 5-и этапам.

На 1-м этапе устанавливается короб. Короб может быть частью мебели, которая на этом этапе может быть смонтирована целиком (специалистами соответствующей квалификации).

На 2-м этапе на опорной раме кровати устанавливают подшипник и первый крепежный элемент.

Использование поворотного механизма с дополнительным рычагом упрощает эту процедуру и позволяет устанавливать рычаг на опорной раме кровати практически без дополнительных механических операций. При этом в качестве опорной рамы могут быть использованы стандартные кострукции рам.

Для сборки рычаг устанавливают так, чтобы подшипник располагался на заданном расстоянии от изголовья, скобу 19 надевают сверху на раму и рычаг, затем палец 20 вставляют в отверстия скобы и фиксируют винтом.

Работы по этому этапу могут быть выполнены при изготовлении кровати на специализированном предприятии.

На 3-м этапе на неподвижных опорах устанавливаются фланцы. Работы по этому этапу могут быть выполнены и на первом этапе и даже раньше - при изготовлении компонентов мебели на специализированном предприятии.

На 4-м этапе в соответствующее отверстие на фланцах ввинчивается один из шарниров газовой пружины. Затем кровать устанавливается горизонтально так, чтобы оси стержней на фланцах совместились с осями подшипников. В подшипники вставляются полуоси и навинчиваются на стержни фланцев.

Выполнение на поверхности фланцев продольных канавок с заостренными вершинами позволяет упростить крепление фланцев к опорам. В качестве крепежных элементов используются, например, болты М8. Расчеты показывают, что для крепления достаточно всего двух болтов. Вдавливающиеся в поверхность опор продольные канавки с заостренными вершинами (выступы) надежно предотвращают поворот фланцев при повороте кроватей общим весом до 100 кг.

На 5-м этапе кровать переводится в вертикальное положение, второй шарнир газовой пружины совмещается с отверстием в крепежном элементе и ввертывается в него. Эта операция существенно облегчается при соответствующем выборе положения оси крепежного элемента на раме. Выбор определяется следующими соображениями.

Первый крепежный элемент газовой пружины устанавливается на опорной раме кровати так, что расстояние между его осью и осью второго крепежного элемента при отклонении рамы кровати от вертикального положения кровати на +2°...+3° равно длине газовой пружины в свободном состоянии.

Кинематическая схема на фиг.5 позволяет продемонстрировать сущность такого выбора. Отклонение на 2°...3° (Ψ=92-93°) от вертикального положения рамы обеспечивает совмещение оси первого крепежного элемента на опорной раме с осью крепежного элемента на газовой пружине при несколько большей ее длине (длине в свободном состоянии), чем длина, соответствующая вертикальному положению кровати (Ψ=90°). В этом состоянии не требуется никаких усилий, поскольку остаточное усилие пружины не передается на крепежные элементы до тех пор, пока предельная длина ее не начнет уменьшаться. При переводе рамы в вертикальное положение газовая пружина несколько сожмется, и ее усилие приложится к местам крепления.

Таким образом, заявляемая откидная кровать по сравнению с известными позволяет упростить монтаж такой кровати и ее поворотного механизма и обеспечить возможность монтажа на месте установки кровати.

Вышеуказанные признаки являются существенными отличиями предлагаемой кровати от известных, что подтверждается кинематическими схемами и результатами математического моделирования.

Перемещение откидной кровати в вертикальное положение (Фиг.6) характеризуется изменением угла Ψ.

Согласно Фиг.7 положение точки закрепления газовых пружин на фланцах определяется углом смещения Ψ₀ и расстоянием от оси подшипника.

На Фиг.8 представлены графики зависимости момента, создаваемого пружинами (верхняя кривая) и результирующего момента (нижняя кривая). Результирующий момент - это разница между моментом, создаваемым весом кровати и моментом, создаваемым пружинами. По существу это тот момент, который должен прикладываться к кровати для перевода ее в вертикальное положение. Из графика видно, что этот момент становится равным 0 при 85° и при дальнейшем увеличении угла становится положительным, т.е. под действием этой разницы кровать самостоятельно перемещается в вертикальное положение. Этот график характеризует плавность перемещения кровати. При наименьшей разнице минимального и максимального значения (девиации) этой зависимости достижим эффект "зависания" кровати. Этот эффект обеспечивает неподвижное положение кровати при любом угле поворота и для перемещения требуется минимальное усилие, что обеспечивает безопасность и удобство пользования такой кроватью.

При относительно простой конструкции поворотного механизма достижение такого эффекта во всем диапазоне углов невозможно, однако можно максимально уменьшить девиацию за счет рационального выбора его параметров. На Фиг.9 представлены зависимости девиации от параметров механизма. На кривой, соответствующей расстоянию от оси подшипника R=140 мм, наблюдается минимум при угле смещения Ψ₀=45°. Очевидно, что именно эти параметры механизма и следует выбирать при конструировании оптимального поворотного механизма.

Практическое осуществление заявляемого изобретения подтверждается теоретическими исследованиями и расчетами, а также созданием опытного образца откидной кровати.

1. Откидная кровать, включающая поворотную раму, две неподвижные опоры и поворотный механизм, содержащий две газовые пружины сжатия, установленные по бокам поворотной рамы кровати и закрепленные каждая с помощью двух крепежных элементов одним концом на поворотной раме кровати, а вторым - на неподвижной опоре кровати, две полуоси, один конец каждой из которых закреплен на фланцах, установленных на неподвижных опорах кровати, а второй - в подшипниках, установленных на поворотной раме кровати со смещением относительно изголовья кровати, отличающаяся тем, что первый крепежный элемент для закрепления одного конца газовой пружины поворотного механизма установлен на поворотной раме в точке со смещением относительно изголовья кровати большим, чем смещение подшипников, а второй крепежный элемент для закрепления второго конца газовой пружины установлен на фланце неподвижной опоры кровати ниже горизонтальной линии, проходящей через ось подшипника на расстоянии от изголовья большем, чем смещение подшипника, причем расстояние между осями крепежных элементов при вертикальном положении кровати не больше длины газовой пружины в свободном состоянии.

2. Откидная кровать по п.1, отличающаяся тем, что поворотный механизм дополнительно снабжен рычагом и струбцинами для крепления рычага к поворотной раме, а подшипник и первый крепежный элемент расположены на рычаге поворотной рамы кровати.

3. Откидная кровать по п.1, отличающаяся тем, что каждый фланец поворотного механизма выполнен в виде полосы с закрепленным на ней перпендикулярно ее плоскости и на ее продольной оси стержнем с резьбой, при этом каждая полуось выполнена полой с внутренней резьбой, по крайней мере, на одном конце.