專利名稱：組合的圓柱形和錐形彈簧的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及彈簧，其用于在緩沖件例如床墊中的內(nèi)裝彈簧組件。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的彈簧床墊通常包含有具有一組彈簧的內(nèi)彈簧組件，這些彈簧給一個(gè)或多個(gè) 用戶提供了緩沖支撐。在用戶睡在床墊表面上時(shí)，他/她在下面的彈簧上施加了重量，這些 彈簧反過來壓縮以提供足夠的緩沖支撐。通常，越輕的用戶在彈簧上施加的重量越小，從而 使得這些彈簧壓縮更少，由此提供了對(duì)于更重用戶所體驗(yàn)到的感覺不同的感覺。因此，對(duì)于 給定彈簧組而言，更輕的用戶相對(duì)于更重的用戶體驗(yàn)到不同的舒適度。這在兩個(gè)睡覺者具 有明顯不同的重量例如1201bs和2201bs時(shí)會(huì)出現(xiàn)問題。在這些情況中，一個(gè)床墊不太可 能對(duì)兩個(gè)睡覺者而言都是舒適的。傳統(tǒng)床墊對(duì)于某些用戶而言更舒適的一個(gè)原因在于，它們通常被構(gòu)造使用具有線 性彈簧剛度。這些彈簧壓縮的距離與用戶重量成線性正比，直到它們帶到完全壓縮。因此， 彈簧在體重輕的用戶情況下比在體重重的用戶情況下壓縮更少。工程師試圖通過制作具有 多個(gè)具有非線性彈簧剛度的彈簧(例如錐形彈簧)的床墊來解決這個(gè)問題。這些非線性彈 簧可以在體重輕的人作用下明顯壓縮，但是在體重重的人作用下仍然不會(huì)完全壓縮，從而 有時(shí)會(huì)給兩個(gè)睡覺者都提供類似的舒適度。但是，非線性彈簧例如錐形彈簧由于某些特性 和大體上不規(guī)則的形狀所以也有缺點(diǎn)。具體地說，低于某個(gè)重量閾值，這些彈簧仍然隨著所 施加的重量而線性壓縮。非線性壓縮通常在超過該重量時(shí)出現(xiàn)。因此，典型的非線性彈簧在 用戶體驗(yàn)到所期望的舒適度之前必須明顯壓縮。換句話說，用戶在能夠體驗(yàn)到由彈簧非線 性壓縮提供的特定舒適度之前必須具有足夠的重量。除了需要體重重的用戶的缺點(diǎn)之外， 內(nèi)彈簧組件的這種明顯壓縮對(duì)該床的使用壽命而言也并不合適。而且，由于螺旋彈簧的不 規(guī)則形狀，具有非線性彈簧的床墊制造困難。例如，錐形彈簧尤其難以組裝，因?yàn)樗鼈儾荒?如一些床墊組裝方法所要求的一樣在其整個(gè)長度上接觸。因此，需要一種對(duì)大多數(shù)體重的用戶而言舒適的床墊。通常，需要對(duì)于大范圍用戶 提供類似的緩沖支撐水平的緩沖件。

發(fā)明內(nèi)容
在這里所述的系統(tǒng)和方法包括用于緩沖件例如床墊的內(nèi)彈簧組件。這些內(nèi)彈簧組 件可以具有一個(gè)或多個(gè)不對(duì)稱彈簧，它們構(gòu)成為給具有不同重量的用戶提供類似的硬度。 這些不對(duì)稱彈簧包括具有線性和非線性彈簧剛度的部分。在一個(gè)實(shí)施例中，不對(duì)稱彈簧包 括上錐形部分和下圓柱形部分。這種結(jié)構(gòu)在不會(huì)引起螺旋彈簧出現(xiàn)明顯壓縮的情況下使得 床墊用戶能夠體驗(yàn)到非線性壓縮。這些系統(tǒng)和方法提供了對(duì)更輕用戶而言足夠柔軟并且對(duì) 更重用戶而言足夠硬度的床墊。為了清楚起見，并且不是以限制的方式，這里在提供用于床墊的內(nèi)彈簧組件的本 文中對(duì)這些系統(tǒng)和方法進(jìn)行說明。但是，要理解的是，在這里所述的原理適用于廣泛用途。例如，本公開內(nèi)容的原理可以適用于睡椅，其中將墊子固定在更大的組件上。另外，這些原 理可以適用于座椅、雙人小沙發(fā)、沙發(fā)、坐臥兩用長椅、汽車座椅、嬰兒床床墊、折疊睡椅和 折疊床墊。更普遍的是，在這里所述的系統(tǒng)可以用在期望為大多數(shù)用戶提供支撐的環(huán)境中。更具體地說，在這里所述的系統(tǒng)和方法提供了一種內(nèi)彈簧組件，它包括多個(gè)具有 上彈簧部分和下彈簧部分的螺旋彈簧。上彈簧部分具有第一基本上線性的彈簧剛度和第一 基本上非線性的彈簧剛度。下彈簧部分可以設(shè)置在上彈簧部分下方并且可以具有第二基本 上線性的彈簧剛度。在某些實(shí)施方案中，第二基本上線性的彈簧剛度大于第一基本上線性 的彈簧剛度。螺旋彈簧可以被構(gòu)造成使得上彈簧部分在下彈簧部分明顯壓縮之前明顯壓 縮。上彈簧部分可以包括多個(gè)具有第一節(jié)距的線圈，并且下彈簧部分可以包括多個(gè)具有第 二節(jié)距的線圈。上彈簧部分的多個(gè)線圈可以具有類似的第一節(jié)距。下彈簧部分的多個(gè)線圈 可以具有類似的第二節(jié)距。在某些實(shí)施方案中，第一節(jié)距與第二節(jié)距不同。第一節(jié)距可以大 于或小于第二節(jié)距。在其它實(shí)施方案中，第一節(jié)距與第二節(jié)距相同或基本上類似。螺旋彈 簧的節(jié)距會(huì)影響其彈簧剛度，并且螺旋彈簧可以具有使其賦予線性和非線性彈簧剛度的節(jié) 距。在某些實(shí)施方案中，螺旋彈簧的上彈簧部分基本上為錐形或基本上為截頭圓錐形。螺 旋彈簧的下彈簧部分可以基本上為圓柱形。螺旋彈簧可以為封裝的線圈彈簧或敞開的線圈 彈簧。在某些實(shí)施方案中，螺旋彈簧由包含金屬組合物形成，該金屬組合物包括以下材料中 的一種或多種鋼、鉻、鎳、鉬、銅、鈦、鈷、鈮、釩、鋁、鉬和鎢。螺旋彈簧可以由金屬線形成，并且可以包括在螺旋彈簧的整個(gè)長度上直徑相同 的金屬線。可選的是，螺旋彈簧可以包括直徑變化的金屬線。在某些實(shí)施方案中，上彈簧 部分具有第一直徑，而下彈簧部分具有第二直徑，從而第一直徑小于第二直徑。上彈簧部 分可以包括具有第一直徑的金屬線，而下彈簧部分可以包括具有第二直徑的金屬線，從而 第一直徑大于第二直徑。螺旋彈簧可以由單股金屬線纜形成。在某些實(shí)施方案中，螺旋 彈簧由例如在美國專利No. 7168117中所述的那些一樣的多股金屬線纜形成，該專利文獻(xiàn) 其全文在這里被引用作為參考。可以在全文在這里被引用作為參考的美國專利申請(qǐng)公布 No. US2005-56066A1中找到用多股金屬線纜制造線圈彈簧的方法。在某些實(shí)施方案中，螺旋彈簧的上彈簧部分為螺旋彈簧高度的1/4至3/4。螺旋彈 簧的上彈簧部分可以具有頂端、底端和直徑。在某些實(shí)施方案中，螺旋彈簧的直徑從頂端向 底端單調(diào)增大。在某些實(shí)施方案中，螺旋彈簧在每個(gè)端部處包括偏置線圈。偏置線圈可以 是用來提高螺旋彈簧的穩(wěn)定性的較大線圈。偏置線圈也有利于制造過程。螺旋彈簧可以如此成排和成列布置，從而每個(gè)螺旋彈簧與至少一個(gè)其它螺旋彈簧 相鄰。相鄰的螺旋彈簧可以用粘接劑連接?？蛇x的是，相鄰的螺旋彈簧可以用拱圈或其它 金屬緊固件連接。在其它實(shí)施方案中，相鄰螺旋彈簧沿著線圈的上部沒有連接。讓線圈上 部不連接使得一個(gè)彈簧能夠在不影響其相鄰彈簧的情況下壓縮。這樣使得一個(gè)睡覺者能夠 在床墊上移動(dòng)而不干擾另一個(gè)睡覺者。在某些實(shí)施方案中，內(nèi)彈簧組件適用于緩沖支撐結(jié)構(gòu)件例如床墊。緩沖支撐結(jié)構(gòu) 件可以為標(biāo)準(zhǔn)床墊規(guī)格例如單人床、加長單人床、普通雙人床、加長雙人床、中號(hào)雙人床、加 長中號(hào)雙人床、大號(hào)雙人床或加州大號(hào)雙人床。它也可以是定制規(guī)格。另外，緩沖支撐結(jié)構(gòu) 件可以為設(shè)計(jì)用于小孩或嬰兒的更小號(hào)床墊。這種床墊可以為嬰兒床或搖籃的一部分。在某些實(shí)施方案中，緩沖支撐結(jié)構(gòu)件還包括至少一層與內(nèi)彈簧組件相鄰設(shè)置的附加層。在某些實(shí)施方案中，至少一層附加層包括填料層、裝飾層、框架層、被絮層、泡沫層、棉 絮層和防水層中的至少一層。在這里所述的系統(tǒng)和方法還涉及將內(nèi)彈簧中的兩個(gè)層疊彈簧的裝配。這種具有兩 個(gè)層疊彈簧的系統(tǒng)可以具有與上述不對(duì)稱彈簧相同的彈簧剛度。具體地說，內(nèi)彈簧組件可 以包括多個(gè)螺旋彈簧，這些螺旋彈簧包括至少一個(gè)螺旋彈簧組件，該螺旋彈簧組件具有帶 有第一基本上線性彈簧剛度和第一基本上非線性彈簧剛度的上螺旋彈簧和設(shè)置在上螺旋 彈簧下方并且具有第二基本上線性彈簧剛度的下螺旋彈簧，其中第二基本上線性彈簧剛度 大于第一基本上線性彈簧剛度，并且其中螺旋彈簧被構(gòu)造成使得上彈簧部分基本上在下部 分明顯壓縮之前明顯壓縮。在這里所述的系統(tǒng)另外提供了一種壓縮螺旋彈簧，它包括具有第一線性彈簧剛度 和第一非線性彈簧剛度的上錐形部分和設(shè)置在上彈簧部分下方并且具有第二線性彈簧剛 度的下圓柱形部分，其中第二線性彈簧剛度大于第一線性彈簧剛度，并且其中螺旋彈簧被 構(gòu)造成使得上部彈簧部分基本上在下部彈簧部分明顯壓縮之前明顯壓縮。另外，在這里所述的系統(tǒng)和方法涉及一種用于床墊的壓縮螺旋彈簧，它包括具有 第一線性彈簧剛度和第一非線性彈簧剛度的上錐形彈簧和設(shè)置在上錐形彈簧下方并且具 有第二線性彈簧剛度的下圓柱形彈簧，其中第二線性彈簧剛度大于第一線性彈簧剛度，并 且其中所述螺旋彈簧被構(gòu)造成使得上錐形彈簧在下圓柱形彈簧明顯壓縮之前明顯壓縮。在一個(gè)方面中，在這里所述的系統(tǒng)提供了一種由多股金屬線纜制成的壓縮螺旋彈 簧，它包括具有第一線性彈簧剛度和第一非線性剛度的上彈簧部分和設(shè)置在上彈簧部分下 方并且具有第二線性彈簧剛度的下彈簧部分。在一個(gè)實(shí)施方案中，該螺旋彈簧為內(nèi)彈簧組 件中的包括至少一個(gè)這種線圈的一部分。上彈簧部分可以基本上為錐形或基本上為截頭圓 錐形。下彈簧部分可以基本上為圓柱形。在這里所述的系統(tǒng)的方法還涉及一種制造螺旋彈簧的方法，該方法包括為上彈 簧部分選擇第一線性彈簧剛度和第一非線性彈簧剛度和為下部選擇第二線性彈簧剛度，從 而第二線性彈簧剛度大于第一線性彈簧剛度，使得上彈簧部分基本上在下彈簧部分明顯壓 縮之前明顯壓縮；并且制造出具有第一線性彈簧剛度、第一非線性彈簧剛度和第二線性彈 簧剛度的螺旋彈簧。可以采用本領(lǐng)域公知的任意技術(shù)來制造該螺旋彈簧。優(yōu)選的技術(shù)包括 可編程曲線規(guī)和節(jié)距工具。


從參照附圖給出的以下進(jìn)一步說明中將更加全面地理解本發(fā)明的前面和其它目 的和優(yōu)點(diǎn)，其中圖1A-3C顯示出根據(jù)本發(fā)明各種例舉實(shí)施方案的不對(duì)稱彈簧。圖4A-4B顯示出示例性封裝的不對(duì)稱彈簧的各個(gè)視圖。圖5顯示出具有兩個(gè)層疊彈簧的示例性不對(duì)稱彈簧組件。圖6顯示出根據(jù)本發(fā)明例舉實(shí)施方案的包含有具有不對(duì)稱彈簧的內(nèi)彈簧組件的 床墊的剖視圖。圖7顯示出曲線圖800，顯示出與不同負(fù)載對(duì)應(yīng)的示例性不對(duì)稱彈簧的壓縮。
具體實(shí)施例方式為了全面理解本發(fā)明，現(xiàn)在對(duì)某些示例性實(shí)施方案進(jìn)行說明，它包括帶有至少一 個(gè)具有非線性彈簧剛度的不對(duì)稱彈簧的床墊。但是，下面給出的實(shí)施方案僅僅用于例舉說 明，并且本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是，在這里所述的這些系統(tǒng)和方法可以用于其它合 適的用途并且可以為這些用途進(jìn)行改變，并且這些其它的添加和變化將不會(huì)脫離其范圍。圖1A-1C顯示出在彈簧長度上具有不同彈簧特性的示例性不對(duì)稱彈簧。具體地 說，圖IA顯示出具有上部101和下部102的螺旋彈簧100。螺旋彈簧100具有頂端103和 底端104。頂端103和底端104可以卷入螺旋彈簧中，因此不會(huì)有從螺旋彈簧伸出的尖點(diǎn)。 上部101具有大體上錐形形狀，由此螺旋彈簧在上部101中的直徑朝著頂端103逐漸減小。 下部102大體上為圓柱形，從而在下部102中直徑沿著螺旋彈簧100的長度保持基本上相 同。在形狀大體上為錐形的情況下，上部101允許螺旋彈簧10響應(yīng)于負(fù)載發(fā)生非線性壓縮。 該大體上為圓柱形的下部102使得形狀更規(guī)則，由此防止了整個(gè)螺旋彈簧大幅度壓縮。一個(gè)或多個(gè)螺旋彈簧100可以按照合適的結(jié)構(gòu)組合在床墊的內(nèi)彈簧組件中。例 如，內(nèi)彈簧組件可以包括以橫跨床墊的大部分長度和寬度的周期性的排和列的結(jié)構(gòu)布置的 多個(gè)螺旋彈簧100構(gòu)成的格柵。在操作期間，在用戶向床墊表面施加重量時(shí)，螺旋彈簧100 壓縮。在壓縮期間，上部101至少由于其錐形形狀以非線性方式壓縮，并且下部101線性壓 縮。根據(jù)螺旋彈簧的特性和物理特征，上部101和下部102可以根據(jù)所施加的某一重量而 不同地壓縮。如圖1A-1C所示，上部101和下部102可以具有不同的節(jié)距以沿著螺旋彈簧 100的長度實(shí)現(xiàn)不同的彈簧剛度。更具體地說，在圖IA中，上部101的節(jié)距(為在螺旋彈簧100中的相鄰線圈之間 的距離)小于下部102的節(jié)距。在這樣的實(shí)施方案中，螺旋彈簧100的上部101中的相鄰 線圈之間的距離可以是類似的，并且螺旋彈簧100的下部102中的相鄰線圈之間的距離可 以是類似的。但是，在螺旋彈簧100的相鄰線圈之間的距離在上部101中可以與在下部102 中不同。在所示的實(shí)施方案中，螺旋彈簧100的在上部101中的相鄰線圈之間的距離小于 在下部102中的相鄰線圈之間的距離。圖IB顯示出在上部111中具有比在下部112中更大節(jié)距的螺旋彈簧110。圖IC 顯示出在上部121和下部122中具有相同螺旋角的螺旋彈簧120。螺旋彈簧可以具有頂端 123和底端124。在某些實(shí)施方案中，根據(jù)彈簧剛度值，上部101可以在下部102壓縮之前壓 縮。上部101可以在下部102開始?jí)嚎s之前明顯地壓縮。在某些實(shí)施方案中，上部101可 以在下部102明顯地壓縮之前明顯地壓縮。在某些實(shí)施方案中，根據(jù)彈簧剛度值，下部102 可以在上部101壓縮之前壓縮。下部102可以在上部101開始?jí)嚎s之前明顯地壓縮。在某 些實(shí)施方案中，下部102可以基本上在上部101明顯地壓縮之前明顯地壓縮。在圖1A、1B 和IC中的每個(gè)螺旋彈簧給具有彈簧100、110和120的床墊組件賦予不同的柔軟度或剛度。螺旋彈簧的上部101使得螺旋彈簧能夠以非線性彈簧剛度的方式壓縮。在該實(shí)施 方案中，上部具有截頭圓錐形形狀。下部102具有圓柱狀。這些圓柱狀部可以彼此相鄰疊 置，從而兩個(gè)相鄰圓柱狀部沿著其長度接觸。類似地，在內(nèi)彈簧組件的不對(duì)稱彈簧也可以基 本上沿著其圓柱狀部接觸。因此，圖1的兩個(gè)不對(duì)稱彈簧可以封裝在織物中或者沿著其圓 柱狀部粘接在一起。圓柱狀區(qū)域的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于它在彈簧上賦予了側(cè)向穩(wěn)定性。不對(duì)稱螺旋彈簧可以由許多材料制成。螺旋彈簧的常用材料為通稱為鋼的金屬組合物，它可以包含例如鉻、鎳、鉬、銅、鈦、鈷、鈮、釩、鋁、鉬和鎢。螺旋彈簧也可以由任意上述 材料的合金形成。不對(duì)稱螺旋彈簧也可以由不同種類的金屬線形成。例如，螺旋彈簧可以由一根實(shí) 心金屬線形成。另外，螺旋彈簧可以由多股的金屬線纜形成。這種螺旋彈簧可以包括被構(gòu) 造成多股繩子的多股線纜，如在其全文在這里被引用作為參考的美國專利No. 7168117中 所述的，該多股線纜盤繞成螺旋彈簧。在某些實(shí)施方案中，可以用涂層例如塑料覆蓋該實(shí)心 或多股繩彈簧。涂層可以改善彈簧的使用壽命。所示實(shí)施方案的螺旋彈簧可以通過獲得金屬線并且將它扭成適當(dāng)?shù)男螤疃圃?出。人或機(jī)器抓住金屬線的兩端。將一端扭轉(zhuǎn)，從而使得金屬線形成線圈。在一個(gè)實(shí)施方式 中，可以首先將金屬線盤繞以制作出其直徑為錐形部分的最小直徑的圓柱形彈簧。然后將 該金屬線回卷以擴(kuò)大幾個(gè)線圈的直徑。這樣形成不對(duì)稱螺旋彈簧。在另一個(gè)實(shí)施方式中， 將金屬線盤繞以制作出其直徑為錐形部分的最大直徑的圓柱形彈簧。然后將該金屬線進(jìn)一 步扭轉(zhuǎn)以減小幾個(gè)線圈的直徑。在形成螺旋彈簧之后，可以使其硬化。例如，可以采用加熱 使得彈簧回火?？梢园凑杖我饨M合使用可動(dòng)曲線規(guī)(coiling point)、可動(dòng)節(jié)距工具和金屬線供 給輥來形成螺旋彈簧。在一個(gè)實(shí)施方案中，首先金屬線供給輥從卷筒將金屬線送到可動(dòng)曲 線規(guī)?？蓜?dòng)曲線規(guī)可以為金屬件，金屬線圍繞著該金屬件盤繞以形成線圈。曲線規(guī)可以轉(zhuǎn) 動(dòng)，從而將金屬線盤繞在其上。在某些實(shí)施方案中，可以將金屬線盤繞以形成為曲線規(guī)的形 狀和直徑的螺旋彈簧。在這里所述的方法包括使用形成與鉛筆類似的曲線規(guī)，它具有圓柱 形部分和錐形或圓錐形或截頭圓錐形部分。纏繞在這種曲線規(guī)上的金屬線可以形成具有圓 柱形部分和圓錐形或截頭圓錐形部分的彈簧。在金屬線纏繞在曲線規(guī)上的同時(shí)，可動(dòng)節(jié)距 工具可以沿著曲線規(guī)側(cè)面滑動(dòng)。該節(jié)距工具可以用作引導(dǎo)件，用來確定每個(gè)線圈的位置。節(jié) 距工具可以控制在卷繞線圈之間的線圈節(jié)距，并且因此控制彈簧的整體高度。在某些實(shí)施 方案中，傳統(tǒng)的制造技術(shù)采用機(jī)械凸輪來控制這些運(yùn)動(dòng)。機(jī)械凸輪通常具有簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)輪 廓，從而使得這些工具能夠向外運(yùn)動(dòng)由凸輪形狀設(shè)定的預(yù)定距離，然后返回到其相應(yīng)的運(yùn) 動(dòng)起始點(diǎn)。在這里所述的方法包括采用可編程伺服電機(jī)來控制所有三種運(yùn)動(dòng)的制造技術(shù)， 從而能夠進(jìn)行精確的運(yùn)動(dòng)控制。曲線規(guī)和節(jié)距工具可以被編程為在單次線圈形成循環(huán)內(nèi)運(yùn) 動(dòng)到多個(gè)位置，從而改變線圈的直徑和在線圈內(nèi)的節(jié)距，從而產(chǎn)生出復(fù)雜的線圈幾何形狀。 在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，在這里所述的系統(tǒng)還可以用本領(lǐng)域所公知的任意技術(shù)制 作。在某些實(shí)施方案中，可以通過改變螺旋彈簧的上部和下部中的至少一個(gè)的形狀來 改變螺旋彈簧的彈簧剛度。圖2A和2B顯示出具有不同形狀的上部的不對(duì)稱彈簧。這些形 狀會(huì)影響彈簧剛度，由此改變床墊的剛度和舒適性。圖2A顯示出具有圓錐形上部201和圓 柱形下部202的螺旋彈簧200。該螺旋彈簧可以具有頂端203和底端204。圖2B顯示出具 有截頭圓錐形上部211和圓柱形下部212的螺旋彈簧210。螺旋彈簧可以具有頂端213和 底端214。在某些實(shí)施方案中，截頭圓柱形上部211可以具有與錐體類似但是在頂部是平坦 的形狀?？梢酝ㄟ^改變上部和/或下部的高度相對(duì)于螺旋彈簧的整體高度的比例來改變 螺旋彈簧的彈簧剛度。圖3A顯示出具有其高度大約為螺旋彈簧總高度的1/4的截頭圓柱形上部301和其高度大約為螺旋彈簧總高度的3/4的圓柱形下部302的螺旋彈簧300。螺 旋彈簧300也具有頂端303和底端304。圖3B顯示出具有其高度大約為螺旋彈簧總高度的 1/2的截頭圓柱形上部311和其高度大約為螺旋彈簧總高度的1/2的圓柱形下部312的螺 旋彈簧310。螺旋彈簧310也具有頂端313和底端314。圖3C顯示出具有其高度大約為螺 旋彈簧總高度的3/4的截頭圓柱形上部321和其高度大約為螺旋彈簧總高度的1/4的圓柱 形下部322的螺旋彈簧320。螺旋彈簧320也具有頂端323和底端324。在不脫離本發(fā)明 的范圍的情況下，上部和/或下部也可以選擇為具有為螺旋彈簧總高度的任意適合比例的 長度。改變上部和/或下部的相對(duì)尺寸可以有助于對(duì)螺旋彈簧進(jìn)行微調(diào)以支撐具有不同重 量的用戶。在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，螺旋彈簧可以包括任意數(shù)量的具有合適彈簧剛 度和/或節(jié)距和/或形狀和/或高度的部分。圖4A和4B顯示出示例性的封裝的不對(duì)稱彈簧500的各種視圖。圖4A顯示出具有截頭圓錐形上部501和圓柱形下部502的螺旋彈簧500。螺旋彈 簧可以具有頂端503和底端504。另外，螺旋彈簧可以具有外罩506例如織物外罩。外罩材 料例如可以為織物或泡沫。在某些實(shí)施方案中，外罩506包括耐火材料。外罩506可以用 來將一排相鄰螺旋彈簧連接在一起。封裝的螺旋彈簧由于避免了用拱圈或其它金屬緊固件 將相鄰開口線圈連接的需要，所以可以改善制造過程。圖4B顯示出封裝螺旋彈簧520的斜 視圖。用外罩522罩住螺旋彈簧521。圖5顯示出具有兩個(gè)層疊的彈簧的示例性彈簧組件。上彈簧704具有截頭圓錐形 形狀，并且下彈簧710為圓柱形。上彈簧704具有頂端701和底端702。下彈簧710具有頂 端711和底端712。彈簧組件包括位于上彈簧704和下彈簧710之間的支撐層720。該支 撐層720可以形成用于上彈簧的穩(wěn)定基座。兩個(gè)層疊的彈簧具有基本與在圖1A-3C中所示 的具有上截頭圓錐形部分和下圓柱形部分的一個(gè)不對(duì)稱彈簧類似的彈簧剛度。在某些實(shí)施方案中，兩個(gè)層疊的彈簧704和710可以由基本上類似規(guī)格的金屬線 形成?？蛇x的是，它們可以由不同規(guī)格的金屬線形成?？梢愿鶕?jù)所期望的彈簧剛度來選擇 用于層疊的上部和/或下部彈簧的金屬線規(guī)格。支撐層720可以由金屬或任意其它堅(jiān)固的材料制成。它可以涂覆有物質(zhì)例如塑 料。人們可以采用不同的技術(shù)來防止上、下部彈簧沿著支撐層滑動(dòng)。例如，支撐層可以形成 有讓彈簧設(shè)置在其中的凹槽。還有，人們可以用可以提高其摩擦系數(shù)的物質(zhì)涂覆支撐層。這 樣，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以通過任意合適的方法和設(shè)備來使得層疊彈簧的
組裝可靠。在某些實(shí)施方案中，床墊的內(nèi)彈簧組件包括多個(gè)用拱圈或其它金屬緊固件保持在 一起的多個(gè)這樣層疊的彈簧。在內(nèi)彈簧組件中的這些層疊彈簧可以是敞開的或封裝的。圖 6顯示出包含有多個(gè)不對(duì)稱彈簧606的床墊600的剖視圖。床墊600可以具有底層601和 一層裝飾層602。床墊也可以具有一層或多層泡沫層603和附加層604。床墊包括至少一 個(gè)可封裝在袋部606中的不對(duì)稱彈簧605?？梢杂眠B接件607例如膠將相鄰彈簧連接。底層601給床墊提供支撐并且防止下沉。該底層可以包括剛性材料例如木材、金 屬、樹脂或堅(jiān)固塑料。裝飾層602給床墊形成柔軟但耐久的外表面。裝飾層可以保護(hù)床墊 的內(nèi)部部件免受日常磨損和撕扯。它也可以為床墊用戶提供柔軟的睡覺表面。在某些實(shí)施 方案中，床墊600可以具有附加層604。附加層604可以包括用以改善床墊安全性的耐火材料、以及耐水材料、防水材料、降過敏材料、防螨材料或防止其它微生物的材料?？蛇x的是， 附加層可以為柔軟材料例如泡沫603，以改善床墊的舒適性。床墊600包括具有至少一個(gè)不對(duì)稱彈簧605的內(nèi)彈簧組件。彈簧605可以與圖 1-5所述的彈簧類似。該內(nèi)彈簧可以包含有兩種或更多類型彈簧。例如，可以在用戶需要更 大支撐的那部分床墊中采用更硬的彈簧。可選的是，床墊的一半可以具有用于更重的睡覺 者的更硬彈簧，而另一半可以具有用于更輕的睡覺者的更軟彈簧。另一個(gè)選擇是在床墊的 中部設(shè)置比邊部處更硬的彈簧，因?yàn)榇矇|的中部是隨著時(shí)間首先下沉的部分。可以將在床墊600中的一個(gè)或多個(gè)不對(duì)稱彈簧605封裝在袋部606中。該袋部可 以由織物、泡沫或其它材料制成。一個(gè)連續(xù)的封裝材料件可以覆蓋多個(gè)線圈，從而將它們連 接在一起。相鄰的封裝線圈可替代地通過將該封裝材料膠粘在一起來連接。相反，可以用 拱圈或其它金屬緊固件將敞開線圈連接在一起。床墊600可以將采用床墊制造領(lǐng)域所公知的技術(shù)與在這里所披露的制造不對(duì)稱 彈簧的技術(shù)相結(jié)合來制造出。在其結(jié)果在表1中給出的一組試驗(yàn)數(shù)據(jù)中，通過施加不同的負(fù)載來測(cè)試不對(duì)稱螺 旋彈簧(與在圖1-5中所示的那些類似)。
權(quán)利要求
一種包括多個(gè)螺旋彈簧的內(nèi)彈簧組件，所述多個(gè)螺旋彈簧包括至少一個(gè)螺旋彈簧，其具有上彈簧部分，其具有第一基本上線性的彈簧剛度和第一基本上非線性的彈簧剛度；以及下彈簧部分，其位于上彈簧部分下方并且具有第二基本上線性的彈簧剛度；其中第二基本上線性的彈簧剛度大于第一基本上線性的彈簧剛度；其中所述至少一個(gè)螺旋彈簧被構(gòu)造成使得上彈簧部分在下彈簧部分明顯壓縮之前明顯壓縮。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)彈簧組件，其中上彈簧部分包括具有相同第一節(jié)距的多個(gè)線 圈，并且下彈簧部分包括具有相同第二節(jié)距的多個(gè)線圈，第一節(jié)距與第二節(jié)距不同。
3.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)彈簧組件，其中所述至少一個(gè)螺旋彈簧響應(yīng)于負(fù)載在發(fā)生非 線性壓縮之前發(fā)生線性壓縮。
4.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)彈簧組件，其中所述至少一個(gè)螺旋彈簧的上彈簧部分為基本 圓錐形或基本截頭圓錐形。
5.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)彈簧組件，其中所述至少一個(gè)螺旋彈簧的下彈簧部分為基本 圓柱形。
6.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)彈簧組件，其中所述至少一個(gè)螺旋彈簧的上彈簧部分為螺旋 彈簧高度的1/4至3/4。
7.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)彈簧組件，其中所述至少一個(gè)螺旋彈簧由包含金屬組合物， 該金屬組合物含有以下材料中的一種或多種鋼、鉻、鎳、鉬、銅、鈦、鈷、鈮、釩、鋁、鉬和鎢。
8.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)彈簧組件，其中所述至少一個(gè)螺旋彈簧由多股金屬線纜形成。
9.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)彈簧組件，其中所述至少一個(gè)螺旋彈簧包括被封裝的線圈。
10.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)彈簧組件，其中所述至少一個(gè)螺旋彈簧包括敞開線圈。
11.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)彈簧組件，其中所述至少一個(gè)螺旋彈簧包括在兩端的偏置 線圈。
12.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)彈簧組件，其中所述多個(gè)螺旋彈簧被成排和成列地布置，使 得各螺旋彈簧與至少另一個(gè)螺旋彈簧相鄰。
13.如權(quán)利要求12所述的內(nèi)彈簧組件，其中相鄰的螺旋彈簧通過粘接劑連接。
14.如權(quán)利要求12所述的內(nèi)彈簧組件，其中相鄰的螺旋彈簧通過拱圈和其它金屬緊固 件中的至少一個(gè)連接。
15.如權(quán)利要求12所述的內(nèi)彈簧組件，其中相鄰的螺旋彈簧沿著螺旋彈簧線圈的上部 沒有相連。
16.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)彈簧組件，其中內(nèi)彈簧組件適用于緩沖支撐結(jié)構(gòu)件例如床墊。
17.一種緩沖支撐結(jié)構(gòu)件，其包括具有多個(gè)螺旋彈簧的內(nèi)彈簧組件，內(nèi)彈簧組件包括至 少一個(gè)螺旋彈簧組件，該螺旋彈簧組件具有上部螺旋彈簧，其具有第一基本線性的彈簧剛 度和第一基本非線性的彈簧剛度；以及下部螺旋彈簧，其設(shè)置在上部彈簧部分下方并且具 有第二基本線性的彈簧剛度；其中第二基本線性的彈簧剛度大于第一基本線性的彈簧剛度，以及其中所述至少一個(gè)螺旋彈簧被構(gòu)造成使得上部螺旋彈簧在下部螺旋彈簧開始?jí)嚎s之 前明顯壓縮。
18.如權(quán)利要求17所述的緩沖支撐結(jié)構(gòu)件，其具有標(biāo)準(zhǔn)床墊尺寸，例如單人床、加長單 人床、普通雙人床、加長雙人床、中號(hào)雙人床、加長中號(hào)雙人床、大號(hào)雙人床或加州大號(hào)雙人床。
19.如權(quán)利要求17所述的緩沖支撐結(jié)構(gòu)件，還包括與內(nèi)彈簧組件相鄰設(shè)置的至少一個(gè) 附加層，其中至少一個(gè)附加層包括填料層、裝飾層、框架層、被絮層、泡沫層、棉絮層和防水 層中的至少一層。
20.一種壓縮螺旋彈簧，其包括上圓錐形部分，其具有第一線性彈簧剛度和第一非線性彈簧剛度；和 下圓柱形部分，其位于上圓錐形部分下方并且具有第二線性彈簧剛度， 其中第二線性彈簧剛度大于第一線性彈簧剛度，以及其中所述壓縮螺旋彈簧被構(gòu)造成使得上圓錐形部分在下圓柱形部分開始?jí)嚎s之前明 顯壓縮。
21.一種用于床墊的壓縮螺旋彈簧，其包括基本截頭圓錐形的上螺旋彈簧，其具有第一線性彈簧剛度和第一非線性彈簧剛度；以及基本圓柱形的下螺旋彈簧，其位于上螺旋彈簧下方并且具有第二線性彈簧剛度， 其中第二線性彈簧剛度大于第一線性彈簧剛度，以及其中所述壓縮螺旋彈簧被構(gòu)造成使得上螺旋彈簧在下螺旋彈簧開始?jí)嚎s之前明顯壓縮。
22.—種內(nèi)彈簧組件，其包括至少一個(gè)如權(quán)利要求21所述的壓縮螺旋彈簧。
23.—種壓縮螺旋彈簧，其包括上彈簧部分，其具有第一線性彈簧剛度和第一非線性彈簧剛度；以及 下彈簧部分，其位于上彈簧部分下方并且具有第二線性彈簧剛度， 其中所述壓縮螺旋彈簧由多股金屬線纜制成。
24.如權(quán)利要求23所述的壓縮螺旋彈簧，其中上彈簧部分的形狀從基本圓錐形和基本 截頭圓錐形中選擇。
25.如權(quán)利要求23所述的壓縮螺旋彈簧，其中下彈簧部分為基本圓柱形。
全文摘要
一種包括有具有非線性彈簧剛度的不對(duì)稱線圈彈簧的床墊為體重不同的用戶提供了舒適性。該彈簧的下部為圓柱形，并且上部為圓錐形或截頭圓錐形。該機(jī)構(gòu)使得彈簧能夠在進(jìn)行非線性壓縮之前進(jìn)行線性壓縮。結(jié)果得到對(duì)于體重輕的用戶而言足夠柔軟并且對(duì)于體重更重的用戶足夠硬度的床墊。
文檔編號(hào)A47C23/06GK101951813SQ200880120032
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2008年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月29日
發(fā)明者J·林恩, M·S·德弗蘭克斯 申請(qǐng)人:好夢(mèng)有限公司