BR122021011053B1

BR122021011053B1 - Colchão com molas ensacadas dotadas de mola de compressão e elemento de tensão

Info

Publication number: BR122021011053B1
Application number: BR122021011053-0A
Authority: BR
Inventors: Darin T. Thomas; Brian M. Manuszak; Larry K. Demoss; Christina Pollock; Wesley D. Ballew; Christopher J. Kennedy; Abed Khaskia
Original assignee: Sealy Technology Llc
Priority date: 2015-06-05
Filing date: 2015-06-05
Publication date: 2022-07-12
Also published as: JP6811730B2; US20200245778A1; AU2015396842B2; CA2988071C; ES2897572T3; BR112017026206B1; EP3302179B1; CN108243604A; PL3302179T3; KR102070175B1; ZA201707640B; KR20180036648A; EP3302179A4; IL256057A; CN108243604B; US20180168360A1; MX2017015401A; AU2015396842A1; WO2016195700A1; US10986935B2

Abstract

Uma mola ensacada, tal como aquela usada em um colchão, compreende: uma mola de compressão tendo uma convolução de extremidade superior e uma convolução de extremidade inferior oposta à convolução da extremidade superior e uma multiplicidade de convoluções helicoidais intermediárias entre a convolução da extremidade superior e a convolução da extremidade inferior; um invólucro flexível incluindo uma parede de topo posicionada adjacente à convolução de extremidade superior da mola de compressão, uma parede de fundo posicionada adjacente à convolução de extremidade inferior da mola de compressão, e uma parede lateral que se estende da parede de topo para a parede de fundo; e um elemento de tensão conectado ao invólucro flexível. O elemento de tensão atua em oposição à mola de compressão até a mola ensacada ser comprimida até um ponto em que o elemento de tensão não aplica mais nenhuma força. Assim a mola ensacada apresenta uma resposta não linear quando comprimida.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001]A presente invenção se refere a molas e a colchões que incluem molas. Mais especificamente, a presente invenção se refere a molas ensacadas que apresentam uma resposta não linear quando comprimidas.

ANTECEDENTES

[002]Tipicamente, quando uma carga uniaxial é aplicada a uma mola, a mola apresenta uma taxa de compressão linear. Isto é, é necessária uma quantidade duas vezes maior de força para comprimir de duas polegadas (5,08 cm) uma mola típica do que a necessária para comprimir de uma polegada (2,54 cm) a mesma mola. A resposta linear de molas é expressa pela lei de Hooke que declara que a força (F) necessária para se estender ou comprimir uma mola de alguma distância (D) é proporcional a essa distância. Esta relação é expressa matematicamente como F = kD, em que k representa a constante elástica para uma mola específica. Uma constante elástica alta indica que a mola necessita de uma força maior para ser comprimida e uma constante elástica baixa significa que a mola necessita de menos força para ser comprimida.

[003]A taxa elástica é um outro valor bem conhecido usado para categorizar molas. A taxa elástica de uma mola específica é a quantidade de força necessária para comprimir de uma polegada (2,54 cm) uma mola. Molas com uma alta constante elástica também tem altas taxas elásticas e molas com constantes elásticas baixas têm taxas elásticas baixas. Naturalmente os valores da constante elástica e de taxa elástica constituem simplesmente uma aproximação da resposta real de uma mola dada; no entanto, elas são aproximações precisas para valores de distâncias (D) razoáveis dadas da maioria de molas em comparação com as dimensões totais da mola. Além disso, a lei de Hooke se aplica a uma variedade de diferentes formatos de mola, incluindo, por exemplo, uma mola helicoidal, uma mola em cantiléver, uma mola de lâmina ou mesmo uma faixa de borracha.

[004]As molas de resposta linear, tais como molas helicoidais de arame, são habitualmente usadas como molas internas de colchões em combinação com o estofamento e o revestimento que envolve as molas internas. A maioria das molas internas de colchões é constituída por um conjunto de molas helicoidais de arame que são frequentemente ligadas amarrando-se as convoluções de extremidade das molas helicoidais entre si com arame transversal. Uma vantagem deste arranjo consiste no fato de que ele é de fabricação barata. No entanto, este tipo de mola interna provê uma superfície de colchão firme e rígida.

[005]Um outro tipo de mola que tem sido usado na construção de colchões é a mola ensacada. Uma mola ensacada é uma mola de compressão encerrada em uma tampa de tecido flexível. As molas ensacadas são costuradas entre si para formar uma unidade coesa. Isto proporciona uma superfície de colchão mais confortável, pois as molas se tornam relativamente individualmente flexíveis, de modo que cada mola pode se flexionar separadamente sem afetar as molas vizinhas. Em muitos colchões de molas ensacadas, a mola é pré-comprimida na cobertura de tecido, de modo que a mola proporcionará um nível de sustentação antes de sofrer qualquer deflexão. Somente depois de um valor de pré-carga ter sido excedido é que a mola começa a sofrer uma deflexão, comportando-se neste ponto a mola como uma mola de resposta linear.

[006]Uma alternativa a um colchão de molas internas é um colchão construído por uma ou mais camadas de espuma. Ao contrário de uma mola interna constituída por um conjunto de molas helicoidais de arame, os colchões de espuma apresentam uma resposta não linear a forças aplicadas ao colchão. Mais especificamente, um colchão de espuma proporciona uma sustentação maior à medida que a carga aumenta. Um colchão de espuma típico, por exemplo, proporciona uma sustentação maior depois de ter sido comprimido de aproximadamente 60% da compressão máxima da espuma. A resposta não linear de colchões de espuma proporciona uma conforma melhorado durante o sono para um usuário. No entanto, as propriedades mecânicas da espuma se degradam com o tempo afetando o conforto geral do colchão de espuma. Além disso, os colchões de espuma são mais caros do que os colchões de molas de metal.

SUMÁRIO

[007]A presente invenção se refere a molas que proporcionam uma resistência variável à medida que a mola é comprimida. Mais especificamente, a presente invenção se refere a molas ensacadas que incluem um elemento de tensão que funciona em oposição à mola de compressão ensacada durante uma primeira porção da compressão da mola. Tais molas ensacadas são usadas no interior de um colchão para proporcionar a um usuário posicionado sobre o colchão um suporte maior para porções do corpo de usuário onde uma carga maior é aplicada ao colchão. Assim, um colchão que incorpore tais molas ensacadas proporciona a um usuário a sustentação não linear tipicamente observada em um colchão de espuma, mas com o uso de molas ensacadas.

[008]Em uma modalidade exemplar da presente invenção, uma mola ensacada para uso em um colchão é proposta que inclui uma mola de compressão fabricada de um arame contínuo e que tem uma convolução de extremidade superior, uma convolução de extremidade inferior oposta à convolução de extremidade superior e uma multiplicidade de convoluções intermediárias que se espiralam helicoidalmente entre a convolução de extremidade superior e a convolução de extremidade inferior. A convolução de extremidade superior da mola de compressão termina em uma alça circular na extremidade superior extrema da mola de compressão, e a convolução de extremidade inferior é formada de modo análogo com uma alça circular na extremidade inferior extrema da mola de compressão. Cada uma das convoluções de extremidade superior e inferior termina em uma forma em geral plana que servem como estruturas de extremidade de sustentação da mola de compressão. A mola ensacada exemplar inclui ainda um invólucro flexível que contém a mola de compressão com uma parede de topo posicionada adjacente à convolução de extremidade superior da mola de compressão, uma parede de fundo posicionada adjacente à convolução de extremidade inferior e uma parede lateral contínua que se estende entre a parede de topo e a parede de fundo. O invólucro flexível é de preferência fabricado de um material não tecido que apresenta uma quantidade desejada de distensão pelo menos ao longo do eixo longitudinal (ou vertical) da mola ensacada.

[009]Em uma modalidade exemplar, a mola ensacada também inclui um elemento de tensão que é constituído por um elastômero e é laminado a uma porção da parede lateral do invólucro flexível. Mais especificamente, o elemento de tensão se encontra na forma de uma faixa cilíndrica que é laminada a uma seção central da parede lateral do invólucro flexível; no entanto, prevê-se que o elemento de tensão possa ser laminado a substancialmente a totalidade da parede lateral do invólucro flexível. Também se prevê que a porção da parede lateral do invólucro flexível à qual o elemento de tensão é laminado seja fabricada de um material que seja capaz de uma quantidade análoga de alongamento como o elemento de tensão, pelo menos ao longo do eixo longitudinal (ou vertical) da mola ensacada. Deste modo, tanto o elemento de tensão como a porção subjacente do invólucro flexível são capazes de distensão; no entanto o elemento de tensão é ainda capaz de prover uma força de tração muito maior do que o material que compreende a porção subjacente do invólucro flexível.

[010]De acordo com a presente invenção, quando a mola de compressão é “ensacada” ou colocada no interior do invólucro flexível, a mola de compressão é mantida em um estado pré- comprimido pelo invólucro flexível, enquanto o elemento de tensão se encontra em um estado distendido ou de tensão. Com a mola de compressão pré-comprimida no interior do invólucro flexível e o elemento de tensão atuando em tensão, o estado de repouso da mola ensacada representa assim um equilíbrio entre a mola de compressão e o elemento de tensão. Neste sentido, quando uma força é subsequentemente aplicada à mola ensacada, a “pré-carga” tipicamente observada com molas ensacadas é negada ou eliminada e o estado inicial ou de equilíbrio observado na mola ensacada faz a transição para um primeiro estado de resposta em que quantidades inferiores de tensão se desenvolvem no elemento de tensão e há mais compressão observada na mola de compressão. Subsequentemente, à medida que mais força é aplicada à mola ensacada, ela é comprimida até um ponto em que o elemento de tensão se encontra em um estado relaxado e somente a mola de compressão está aguando contra a força que está sendo aplicada à mola ensacada. Deste modo, a mola ensacada da presente invenção assim apresenta dois estados de repouso diferentes quando se aplica uma força, mais exatamente: um primeiro estado de resposta em que tanto a mola de compressão como o elemento de tensão estão engatados e a constante elástica da mola ensacada é a constante elástica da mola de compressão menos a constante elástica do elemento de tensão; e um segundo estado de resposta, em que somente a mola de compressão está engatada e a constante elástica da mola ensacada é a constante elástica da mola de compressão. Consequentemente, conectando-se o elemento de tensão ao invólucro flexível, a mola ensacada da presente invenção apresenta uma resposta não linear ao carregamento e podem ser desenvolvidas respostas de compressão preferidas da mola ensacada.

[011]Em uma outra modalidade exemplar da presente invenção, é proposta uma mola ensacada que também inclui uma mola de compressão e um invólucro flexível análogo à mola ensacada descrita acima, mas, em que a parede lateral do invólucro flexível é constituída integralmente de um tecido elástico, de modo tal, que a invólucro flexível propriamente dito serve como um elemento de tensão. Como um refinamento adicional da mola, a parede lateral do invólucro flexível poderia ser constituída por mais de uma seção, sendo somente uma seção selecionada da parede lateral constituída por um tecido elástico, ao passo que as demais seções consistem em um tecido inelástico. Deste modo, a quantidade do invólucro flexível que compreende o tecido elástico pode ser ajustada para proporcionar uma força de tração desejada e desenvolver uma resposta de compressão preferida da mola ensacada.

[012]Em uma outra modalidade exemplar da presente invenção, é proposta uma mola ensacada que também inclui uma mola de compressão e um invólucro flexível análoga à mola ensacada descrita acima, mas na qual o elemento de tensão é constituído por um elastômero e é laminado a uma superfície interior de uma seção central da parede lateral do invólucro flexível. Além disso, nesta modalidade exemplar, a totalidade do invólucro flexível é constituída por um material inelástico. Para tal fim, para permitir que o elemento de tensão atinja o estado distendido. O elemento de tensão se encontra em um estado pré-tensionado quando é laminado à parede lateral do invólucro flexível, de modo tal, que, à medida que a mola ensacada é comprimida e o elemento de tensão parcialmente se relaxa, o material inelástico subjacente do invólucro flexível começa a se franzir ou crispar para fora. Vantajosamente, tendo-se a totalidade do invólucro flexível constituída por um material não tecido, o invólucro flexível impede a distensão do elemento de tensão além do seu estado pré-tensionado, o que é previsto para impedir qualquer rastejo no elemento de tensão quando se encontra sob tensão. Também é previsto se fazer com que o elemento de tensão possa ser laminado substancialmente à totalidade do interior da parede lateral do invólucro flexível em vez de sê-lo somente na seção central.

[013]Em uma outra modalidade exemplar da presente invenção, é proposta uma mola ensacada que também inclui uma mola de compressão e um invólucro flexível e é análoga à mola ensacada descrita acima, mas em que o elemento de tensão na forma de um cabo elástico que é conectado à parede de topo do invólucro flexível e à parede de fundo do invólucro flexível é tal, que o cabo elástico se estenda através do interior do invólucro flexível ao longo de um eixo longitudinal central da mola de compressão. O cabo elástico é configurado de modo tal, que ele entrará em um estado relaxado antes que a mola de compressão atinja uma compressão máxima, de modo tal, que a mola ensacada apresenta uma resposta não linear ao carregamento de força de modo análogo ao das modalidades alternativas descritas acima. É previsto se fazer com que o cabo elástico possa ser constituído por um ou mais fios elásticos alinhados linearmente ou trançados em um cordão único. Adicionalmente, o cabo elástico pode ainda incluir uma cobertura constituída por um têxtil tecido que envolve um núcleo de fios elásticos.

[014]Como uma alternativa a um elemento de tensão na forma de um cabo elástico, a mola pode também incluir um elemento de tensão na forma de uma mola interna que é conectada à parede de topo do invólucro flexível e à parede de fundo do invólucro flexível, de modo tal, que a mola interna se estenda através do interior do invólucro flexível ao longo de um eixo longitudinal central da mola de compressão. É previsto que à medida que a mola ensacada é comprimida, a mola interna faça a transição de um estado em distensão para um estado compressivo em que ela exerce uma força compressiva que atua adicionalmente à força compressiva da mola de compressão. No entanto, é também previsto que, em algumas modalidades, a mola interna seja configurada para ceder e não fazer uma transição para um estado compressivo. Nestas modalidades, a mola interna não exerce nenhuma força compressiva considerável.

[015]Além disso, em outras modalidades exemplares da presente invenção, é proposta uma mola ensacada que inclui uma mola constituída por bobina-dentro-de-bobina tendo uma bobina externa e uma bobina interna que são molas coaxiais de formato helicoidal constituídas por um arame contínuo que pode ser usado em combinação com os diversos invólucros flexíveis e elementos de tensão descritos acima. A bobina externa da mola de bobina-dentro-de-bobina começa com uma base plana que continua subindo em uma seção em espiral para formar o corpo da mola. Uma convolução de extremidade superior da bobina externa termina em uma alça circular na extremidade extrema da mola de bobina-dentro-de-bobina. A base é formada com uma alça circular dupla com uma alça interna se estendendo para cima em uma espiral para formar a bobina interna. A bobina externa tem uma altura maior do que a bobina interna. Além disso, o diâmetro da bobina externa é maior do que o diâmetro da bobina interna, o que assegura que não haja interferência entre a bobina externa e a interna. Durante o carregamento inicial, somente a bobina externa é comprimida ao passo que sob uma carga grande ou concentrada, tanto a bobina externa como a interna operam para dar sustentação à carga.

[016]Consequentemente, tal mola ensacada de bobina- dentro-de-bobina também apresenta uma resposta não linear ao carregamento de força, e especialmente a mola ensacada desta modalidade específica, que utiliza o arranjo de mola de bobina-dentro-de-bobina e um elemento de tensão, apresenta três estados de resposta diferentes ao contrário dos dois estados de resposta das molas descritas acima. Em um primeiro estado de resposta, a bobina externa da mola de bobina- dentro-de-bobina e o elemento de tensão estão engatados e a constante elástica da mola ensacada é a constante elástica da bobina externa da mola de bobina-dentro-de-bobina menos a constante elástica do elemento de tensão. Em seguida, no segundo estado de resposta, o elemento de tensão se encontra no estado relaxado e somente a bobina externa da mola bobina- dentro-de-bobina está engatada, de modo que a constante elástica da mola ensacada é constante elástica da bobina externa da mola de bobina-dentro-de-bobina. Finalmente, no terceiro estado de resposta, tanto a bobina externa como a interna da mola de bobina-dentro-de-bobina estão engatadas e a constante elástica da mola ensacada é a constante elástica da bobina externa acrescida da constante elástica da bobina interna da mola de bobina-dentro-de-bobina.

[017]Em outras modalidades ainda da presente invenção, é também proposto um colchão que inclui uma multiplicidade de molas ensacadas descritas acima dispostas em uma matriz, de modo tal, que as paredes de topo dos invólucros flexíveis das molas ensacadas definam em conjunto uma primeira superfície de sustentação (superfície para o sono) e as paredes laterais dos invólucros flexíveis das molas ensacadas definem uma segunda superfície de sustentação oposta à primeira superfície de sustentação. O colchão também compreende uma camada superior de sustentação do corpo posicionada adjacente à primeira superfície de sustentação, juntamente com uma camada inferior de fundação posicionada adjacente à segunda superfície de sustentação. Além disso, um painel lateral se estende entre a camada superior de sustentação do corpo e a camada inferior de fundação ao redor de toda a periferia das duas camadas, de modo tal, que as molas ensacadas sejam completamente envolvidas.

[018]Outras características e vantagens da presente invenção se tornarão evidentes aos versados na técnica depois de um estudo da descrição, das figuras e dos exemplos não limitantes neste documento.

DESCRIÇÃO SUCINTA DOS DESENHOS

[019]A Figura 1A é uma vista em perspectiva de uma mola ensacada exemplar fabricada de acordo com a presente invenção.

[020]A Figura 1B é uma vista em perspectiva da mola ensacada exemplar da Figura 1A, com uma primeira força predeterminada, F1, aplicada à mola ensacada.

[021]A Figura 1C é uma vista em perspectiva da mola ensacada exemplar da Figura 1A, com uma segunda força predeterminada, F2, aplicada à mola ensacada, de modo tal, que a mola ensacada seja parcialmente comprimida.

[022]A Figura 1D é uma vista em perspectiva da mola ensacada exemplar da Figura 1A, com uma terceira força predeterminada, F3, aplicada à mola ensacada, de modo tal, que a mola ensacada é ainda mais comprimida.

[023]A Figura 2A é uma vista em perspectiva de uma outra mola ensacada exemplar fabricada de acordo com a presente invenção.

[024]A Figura 2B é uma vista em perspectiva da mola ensacada exemplar da Figura 2A com uma primeira força predeterminada F1 aplicada à mola ensacada.

[025]A Figura 2C é uma vista em perspectiva de uma mola ensacada exemplar da Figura 2A, com uma segunda força predeterminada, F2, aplicada à mola ensacada, de modo tal, que a mola ensacada é parcialmente comprimida.

[026]A Figura 2D é uma vista em perspectiva da mola ensacada exemplar da Figura 2A, com uma terceira força predeterminada, F3, aplicada à mola ensacada, de modo tal, que a mola ensacada é ainda mais comprimida.

[027]A Figura 3A é uma vista em perspectiva de uma outra mola ensacada exemplar fabricada de acordo com a presente invenção.

[028]A Figura 3B é uma vista em perspectiva da mola ensacada exemplar da Figura 3A, com uma primeira força predeterminada, F1, aplicada à mola ensacada.

[029]A Figura 3C é uma vista em perspectiva da mola ensacada exemplar da Figura 3A, com uma segunda força predeterminada, F2, aplicada à mola ensacada, de modo tal, que a mola ensacada é ainda mais comprimida.

[030]A Figura 3D é uma vista em perspectiva da mola ensacada exemplar de Figura 3A, com uma terceira força predeterminada, F3, aplicada à mola ensacada, de modo tal, que a mola ensacada é ainda mais comprimida.

[031]A Figura 4A é uma vista em perspectiva de uma outra mola ensacada exemplar fabricada de acordo com a presente invenção.

[032]A Figura 4B é uma vista em perspectiva da mola ensacada exemplar da Figura 4A, com uma primeira força predeterminada, F1, aplicada à mola ensacada.

[033]A Figura 4C é uma vista em perspectiva da mola ensacada exemplar da Figura 4A, com uma segunda força predeterminada, F2, aplicada à mola ensacada, de modo tal, que a mola ensacada é parcialmente comprimida.

[034]A Figura 4D é uma vista em perspectiva da mola ensacada exemplar de Figura 4A, com uma terceira força predeterminada, F3, aplicada à mola ensacada, de modo tal, que a mola ensacada é ainda mais comprimida.

[035]A Figura 5A é uma vista em perspectiva de uma outra mola ensacada exemplar fabricada de acordo com a presente invenção.

[036]A Figura 5B é uma vista em perspectiva da mola ensacada exemplar da Figura 5A, com uma primeira força predeterminada, F1, aplicada à mola ensacada.

[037]A Figura 5C é uma vista em perspectiva da mola ensacada exemplar da Figura 5A, com uma segunda força predeterminada, F2, aplicada à mola ensacada, de modo tal, que a mola ensacada está parcialmente comprimida.

[038]A Figura 5D é uma vista em perspectiva da mola ensacada exemplar de Figura 5A, com uma terceira força predeterminada, F3, aplicada à mola ensacada, de modo tal, que a mola ensacada é ainda mais comprimida.

[039]A Figura 6 é um gráfico mostrando a deflexão da mola ensacada exemplar das Figuras 1A-D como uma função de força aplicada à mola ensacada exemplar.

[040]A Figura 7A é uma vista em perspectiva de uma outra mola ensacada exemplar fabricada de acordo com a presente invenção, com uma força predeterminada F1 aplicada à mola ensacada.

[041]A Figura 7B é uma vista em perspectiva da mola ensacada exemplar da Figura 7A, com uma segunda força predeterminada, F2, aplicada à mola ensacada, de modo tal, que a mola ensacada é parcialmente comprimida.

[042]A Figura 7C é uma vista em perspectiva da mola ensacada exemplar da Figura 7A, com uma terceira força predeterminada, F3, aplicada à mola ensacada, de modo tal, que uma bobina interna da mola ensacada está engatada, mas ainda não comprimida.

[043]A Figura 7D é uma vista em perspectiva da mola ensacada exemplar de Figura 7A, com uma quarta força predeterminada, F4, aplicada à mola ensacada, de modo tal, que a mola ensacada é parcialmente comprimida.

[044]A Figura 8A é uma vista em perspectiva de uma outra mola ensacada exemplar fabricada de acordo com a presente invenção, com uma força predeterminada F1 aplicada à mola ensacada.

[045]A Figura 8B é uma vista em perspectiva da mola ensacada exemplar da Figura 8A, com uma segunda força predeterminada, F2, aplicada à mola ensacada, de modo tal, que a mola ensacada é parcialmente comprimida.

[046]A Figura 8C é uma vista em perspectiva da mola ensacada exemplar da Figura 8A, com uma terceira força predeterminada, F3, aplicada à mola ensacada, de modo tal, que uma bobina interna da mola ensacada está engatada, mas ainda não comprimida.

[047]A Figura 8D é uma vista em perspectiva da mola ensacada exemplar de Figura 8A, com uma quarta força predeterminada, F4, aplicada à mola ensacada, de modo tal, que a mola ensacada é parcialmente comprimida.

[048]A Figura 9A é uma vista em perspectiva de uma outra mola ensacada exemplar fabricada de acordo com a presente invenção, com uma força predeterminada F1 aplicada à mola ensacada.

[049]A Figura 9B é uma vista em perspectiva da mola ensacada exemplar da Figura 9A, com uma segunda força predeterminada, F2, aplicada à mola ensacada, de modo tal que a mola ensacada é parcialmente comprimida.

[050]A Figura 9C é uma vista em perspectiva da mola ensacada exemplar da Figura 9A, com uma terceira força predeterminada, F2, aplicada à mola ensacada, de modo tal, que uma bobina interna da mola ensacada está engatada, mas ainda não comprimida.

[051]A Figura 9D é uma vista em perspectiva da mola ensacada exemplar de Figura 9A, com uma quarta força predeterminada, F4, aplicada à mola ensacada, de modo tal, que a mola ensacada é parcialmente comprimida.

[052]A Figura 10 é uma vista em perspectiva parcial de um colchão incorporando as molas ensacadas exemplares da Figura 1 com uma porção do conjunto de colchão removida para mostrar uma multiplicidade de molas ensacadas.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES EXEMPLARES

[053]A presente invenção se refere a molas que proporcionam uma resistência variável à medida que a mola é comprimida. Especialmente, a presente invenção se refere a molas ensacadas que incluem um elemento de tensão que trabalha em oposição à mola de compressão ensacada para uma primeira porção da compressão da mola. Tais molas ensacadas são usadas dentro de um colchão para prover a um usuário posicionado sobre o colchão uma sustentação maior para porções do corpo do usuário onde uma carga maior é aplicada ao colchão. Assim um colchão que incorpora tais molas ensacadas proporciona a um usuário a sustentação não linear tipicamente observada em um colchão de espuma, mas com o uso de molas ensacadas.

[054]Com referência em primeiro lugar às Figuras 1a-D, em uma modalidade exemplar da presente invenção, uma mola ensacada 10 para uso em um colchão inclui uma mola de compressão 20 fabricada de um arame contínuo e tendo uma convolução de extremidade superior 22, uma convolução de extremidade inferior 24 oposta à convolução de extremidade superior 22, e uma multiplicidade de convoluções intermediárias 26 que espiralam helicoidalmente entre a convolução de extremidade superior 22 e a convolução de extremidade inferior 24. A convolução de extremidade superior 22 da mola de compressão 20 termina em uma alça circular na extremidade superior extrema da mola de compressão 20. A convolução de extremidade inferior 24 é formada de modo análogo com uma alça circular na extremidade inferior extrema da mola de compressão 20. Cada uma das convoluções de extremidade superior e de extremidade inferior 22, 24 termina em um formato geralmente plano, o que serve como as estruturas de extremidade de sustentação da mola de compressão 20.

[055]Na modalidade exemplar mostrada nas Figuras 1A-D, há quatro convoluções intermediárias 26, de modo tal, que a mola de compressão 20 é constituída de um total de seis convoluções ou voltas. Naturalmente diversas outras molas, tendo, por exemplo, diferentes números de convoluções ou dimensões alternativas poderiam também ser usados sem que houvesse afastamento do espírito e âmbito da presente invenção.

[056]Com referência ainda às Figuras 1A-D, a mola ensacada 10 exemplar inclui ainda um invólucro flexível 30 que contém a mola de compressão 20. O invólucro flexível 30 tem uma construção em geral cilíndrica incluindo uma parede de topo 32 posicionada adjacente à convolução de extremidade superior 22 da mola de compressão 20, uma parede de fundo 34 posicionada adjacente à convolução de extremidade inferior 24 da mola de compressão 20, e uma parede lateral contínua 36 que se estende entre a parede de topo 32 e a parede de fundo 34. O invólucro flexível 30 é constituído, de preferência, em um têxtil não tecido cujas fibras podem ser ligadas ou soldadas entre si por calor ou pressão (por solda ultrassônica, por exemplo, ou por um procedimento de solda térmica análoga). Os têxteis adequados podem incluir, por exemplo, uma das diversas fibras termoplásticas conhecidas na técnica, tais como um têxtil à base de polímero não tecido, material de polipropileno não tecido, ou material de poliéster não tecido. Neste sentido, em algumas modalidades os têxteis não tecidos adequados podem ser constituídos por um têxtil elástico, tal como um elastano (isto é, spandex) que é capaz de recuperar o seu formato original depois da distensão. Resumindo, uma ampla variedade de têxteis ou material análogo pode assim ser usada para fabricar um invólucro flexível de acordo com a presente invenção e, naturalmente, tais têxteis não tecidos podem ser ligados entre si por costura, grampos de metal ou outros métodos adequados. No entanto, ao se selecionar um têxtil não tecido específico para um invólucro flexível, o têxtil não tecido será tipicamente selecionado de modo tal, que ele proporcione e/ou apresente uma quantidade desejada de distensão ao longo do eixo longitudinal (ou vertical) da mola ensacada 10.

[057]Continuando com referência às Figuras 1A-D, a mola ensacada 10 exemplar também inclui um elemento de tensão 40 que é feito de um elastômero e é laminado a uma porção da parede lateral 36 do invólucro flexível 30. Mais especificamente, nesta modalidade exemplar, o elemento de tensão 40 se encontra na forma de uma faixa cilíndrica que é laminada a uma seção central da parede lateral 36 do invólucro flexível 30; no entanto, é previsto se fazer com que o elemento de tensão 40 possa ser laminado substancialmente à totalidade da parede lateral 36 do invólucro flexível 30.

[058]Independentemente da configuração específica do elemento de tensão 40, como o elemento de tensão 40 é um elastômero, ele apresenta um alto grau de alongamento recuperável com pouco ou mesmo nenhum rastejo quando se encontra sob tensão. O elastômero pode ser um látex, um neopreno, ou algum outro polímero extremamente reticulado. Para facilitar o alongamento do elemento de tensão 40, também é previsto se fazer com que a porção da parede lateral 36 do invólucro flexível 30 ao qual o elemento de tensão 40 é laminado poderia ser constituído por um material (um têxtil elástico ou um têxtil não tecido flexível, por exemplo) que seja capaz de uma quantidade análoga de alongamento como o elemento de tensão 40, pelo menos ao longo do eixo longitudinal (ou vertical) da mola ensacada 10, com o restante do invólucro flexível 30 constituído por um têxtil inelástico conforme foi descrito acima. Deste modo tanto o elemento de tensão 40 como a porção subjacente do invólucro flexível 30 são capazes de se distender; no entanto, o elemento de tensão 40 é ainda capaz de prover uma força de tração muito maior do que o material que constitui a porção subjacente do invólucro flexível 30.

[059]Com referência agora às Figuras 1A-D, quando a mola de compressão 20 é “ensacada” ou colocada dentro do invólucro flexível 30, a mola de compressão 20 é mantida em um estado pré-comprimido pelo invólucro flexível 30, enquanto o elemento de tensão 40 se encontra em um estado distendido. Com a mola de compressão 20 pré-comprimida no interior do invólucro flexível 30 e o elemento de tensão 40 sob tensão, o estado de repouso da mola ensacada 10 representa assim um equilíbrio entre as forças que estão sendo exercidas pela mola de compressão 20 e pelo elemento de tensão 40, o que é mostrado na Figura 1A. Conforme mostrado na Figura 1B, no entanto, quando uma primeira força F1 é aplicada à mola ensacada 10, esse equilíbrio faz a transição para um estado me que o elemento de tensão 40 se encontra submetido a uma quantidade menor de tensão e a mola de compressão 20 está aguando tanto contra a primeira força predeterminada F1 como também contra a força de tração redutora do elemento de tensão 40. À medida que uma quantidade adicional de força, F2, é, então, aplicada à mola ensacada 10, a mola ensacada 10 continua a ser comprimida com o elemento de tensão 40 sob quantidades continuamente menores de tensão, mas ainda provendo uma força de tração sobre a mola de compressão 20 que é submetida a uma compressão maior. Subsequentemente, e, conforme mostrado na Figura 1D, à medida que uma outra força F3 é aplicada à mola ensacada 10 que excede a segunda força predeterminada F2, a mola ensacada 10 é comprimida até um ponto em que o elemento de tensão 40 se encontra em um estado relaxado e não está submetido a nenhuma tensão, e somente a mola de compressão 20 está atuando contra a terceira força predeterminada F3. Em outras palavras, o elemento de tensão 40 é configurado de modo tal, que ele entrará em um estado relaxado ante da mola de compressão 20 atingir a sua compressão máxima.

[060]Com referência agora à Figura 6. A Figura 6 ilustra graficamente a deflexão da mola ensacada 10 exemplar à medida que uma força cada vez maior é aplicada à mola ensacada 10, e ilustra que a mola ensacada 10 apresenta uma resposta não linear para o carregamento de força. Mais especialmente, a mola ensacada 10 apresenta dois estados de resposta diferentes à medida que a “pré-carga”, que é tipicamente observada com molas ensacadas, é negada ou eliminada pelo equilíbrio que existe entre as forças presentes devido à pré-compressão da mola de compressão 20 dentro do invólucro flexível 30 e devido ao fato do elemento de tensão 40 se encontrar submetido a tensão, conforme mostrado pelas linhas tracejadas na Figura 6. Neste sentido, quando uma força é subsequentemente aplicada à mola ensacada 10, a mola ensacada faz a transição diretamente do estado de equilíbrio para o primeiro estado de resposta. Conforme mostrado na Figura 6, a linha cheia inicial que se estende da origem do gráfico representa o primeiro estado de resposta da mola ensacada 10, em que tanto a mola de compressão 20 como o elemento de tensão 40 estão engatados e em que a constante elástica da mola ensacada 10 é uma combinação das constantes elásticas da mola de compressão 20 e do elemento de tensão 40. Mais especificamente, a constante elástica da mola ensacada 10 no primeiro estado de resposta consiste na constante elástica da mola de compressão 20 menos a constante elástica do elemento de tensão 40. À medida que uma quantidade maior de força é então aplicada à mola ensacada 10, a mola ensacada 10 faz a transição para um segundo estado de resposta que é mostrado pela linha sólida que tem uma menor inclinação na Figura 6. No segundo estado de resposta, somente a mola de compressão 20 está engatada, e a constante elástica da mola ensacada 10 é a constante elástica da mola de compressão 20. Consequentemente, conectando-se o elemento de tensão 40 ao invólucro flexível 30, a mola ensacada 10 da presente invenção apresenta uma resposta não linear ao carregamento. Neste sentido as molas ensacadas exemplares da presente invenção permitem ainda diversas respostas de compressão não linear que sejam desenvolvidas conforme desejado, alterando a configuração ou os tipos de elementos de tensão e bobinas usadas nas molas ensacadas exemplares, conforme será descrito mais detalhadamente abaixo.

[061]Com referência agora às Figuras 2A-D, em uma outra modalidade exemplar da presente invenção, é proposta uma mola ensacada 110 que também inclui? (i) uma mola de compressão 120 constituídas por um arame contínuo tendo uma convolução de extremidade superior 122, uma convolução de extremidade inferior 124 oposta à convolução de extremidade superior 122, e uma multiplicidade de convoluções intermediárias 126 entre a convolução de extremidade superior 122 de a convolução de extremidade inferior 124; e (ii) um invólucro flexível 130 que inclui uma parede de topo 132 posicionada adjacente à convolução de extremidade superior 122 da mola de compressão 120, uma parede de fundo 134 posicionada adjacente à convolução de extremidade inferior 124 e a parede de fundo 134. Assim, a mola ensacada 110 tem uma construção análoga à da mola ensacada 10 descrita acima com referência às Figuras 1A-D. No entanto, nesta mola ensacada 110 exemplar, a parede lateral 136 do invólucro flexível 130 é constituída integralmente de um tecido elástico de modo tal que o invólucro flexível 130 propriamente dito serve como elemento de tensão (isto é, substitui o elemento de tensão 40 em comparação com a mola ensacada 10 descrita acima com referência às Figuras 1A-D).

[062]Embora não seja mostrado, em outras modalidades previstas, a parede lateral 136 do invólucro flexível 130 da mola ensacada 110 poderia ser constituído por mais de uma seção, sendo somente uma seção selecionada da parede lateral 136 constituída por um tecido elástico, sendo as demais seções fabricadas de um material que tivesse uma elasticidade menor. Deste modo, a quantidade do invólucro flexível 130 compreendendo o tecido elástico pode ser ajustada para proporcionar uma força de tração desejada e desenvolver uma resposta de compressão preferida da mola ensacada 110.

[063]Independentemente da configuração específica do invólucro flexível 130, a mola ensacada 110 apresenta uma resposta não linear ao carregamento de força análoga à da mola ensacada 10 descrita acima com referência às Figuras 1A-d e 6. Mais especificamente, em um primeiro estado de resposta, tanto a mola de compressão 120 como o invólucro flexível 130 (que serve como um elemento de tensão) estão engatados, e a constante elástica da mola ensacada 110 é a constante elástica da mola de compressão 120 menos a constante elástica do invólucro flexível 130. Em um segundo estado de resposta, somente a mola de compressão 120 está engatada e a constante elástica da mola ensacada 110 é a constante elástica da mola de compressão 120.

[064]Com referência agora ás Figuras 3A-D em uma outra modalidade exemplar da presente invenção, é proposta uma mola ensacada 210 que também inclui: (i) uma mola de compressão 220 constituída por um arame contínuo e tendo uma convolução de extremidade superior 222, uma convolução de extremidade inferior 224 oposta à convolução de extremidade superior 222 e uma multiplicidade de convoluções intermediárias 226 entre a convolução de extremidade superior 222 e a convolução de extremidade inferior 224; e (ii) um invólucro flexível 230 que inclui uma parede de topo 232 posicionada adjacente à convolução de extremidade superior 222 da mola de compressão 220, uma parede de fundo 234 posicionada adjacente às convolução de extremidade inferior 224, e uma parede lateral 236 que se estende entre a parede de topo 232 e a parede de fundo 234. Assim, a mola ensacada 210 tem uma construção análoga à mola ensacada 10 descrita acima com referência às Figuras 1A-D.

[065]A mola ensacada 210 também inclui um elemento de tensão (não mostrado) que é constituído de um elastômero e é laminado a uma superfície interior de uma seção central da parede lateral 235 do invólucro flexível 230. Neste sentido, o elemento de tensão seria substancialmente análogo ao elemento de tensão 40 descrito acima com referência às Figuras 1A-D, mas laminado a uma superfície interna, e não a uma superfície externa, da parede lateral 236.

[066]Ao contrário da mola ensacada 10 descrita acima com referência às Figuras 1A-D, na modalidade exemplar, o invólucro flexível 230 integral é constituído por um material inelástico. Para tal fim, para permitir que o elemento de tensão atinja o estado distendido mostrado na Figura 3A, o elemento de tensão se encontra em um estado pré-tensionado quando ele é laminado à parede lateral 236 do invólucro flexível 120. Conforme mostrado nas Figuras 3C e 3D, à medida que a mola ensacada 210 é comprimida e o elemento de tensão se relaxa parcialmente, o material inelástico subjacente da parede lateral 236 do invólucro flexível 230 começa a franzir ou se crispar. Vantajosamente, por se ter um invólucro flexível 230 integralmente constituído por um material inelástico, este invólucro flexível 230 impede que o elemento de tensão se distenda além do estado pré-tensionado mostrado na Figura 3A, o que ajuda a impedir qualquer rastejo no elemento de tensão enquanto ele se encontra submetido à tração.

[067]Tal como ocorre com o elemento de tensão 40 descrito acima com referência às Figuras 1A-D, também se prevê que o elemento de tensão na mola ensacada 210 possa ser laminado substancialmente à totalidade da parede lateral 236 do invólucro flexível 30, em vez de somente à seção central.

[068]Independentemente da configuração específica do elemento de tensão, a mola ensacada 210 também apresenta uma resposta não linear para forçar um carregamento análogo ao da mola ensacada 10 descrito acima com referência às Figuras 1A-D e 6. Mais especificamente, em um primeiro estado de resposta, tanto a mola de compressão 220 como o elemento de tensão estão engatados e a constante elástica da mola ensacada 210 é a constante elástica da mola de compressão 220 menos a constante elástica do elemento de tensão 240. Em um segundo estado de resposta, somente a mola de compressão 220 está engatada e a constante elástica da mola ensacada 210 é a constante elástica da mola de compressão 220.

[069]Com referência agora às Figuras 4A-4D, em uma outra modalidade exemplar da presente invenção, é proposta uma mola ensacada 310 que também inclui: (i) uma mola de compressão 320 constituída por um arame contínuo e tendo uma convolução de extremidade superior 322, uma convolução de extremidade inferior 324 oposta à convolução de extremidade superior 322, e uma multiplicidade de convoluções intermediárias 326 entre a convolução de extremidade superior 22 e a convolução de extremidade inferior 324; e (ii) um invólucro flexível 30 que inclui uma parede de topo 332 posicionada adjacente à convolução de extremidade superior 322 da mola de compressão 320, uma parede de fundo 334 posicionada adjacente à convolução de extremidade inferior 324 e uma parede lateral 336 que se estende entre a parede de topo 32 e a parede de fundo 334. Assim, a mola ensacada 10 tem uma construção análoga à da mola ensacada 10 descrita acima com referência às Figuras 1A-D.

[070]A mola ensacada 310 também inclui um elemento de tensão na forma de um cabo elástico 340 que é conectado à parede de topo 332 do invólucro flexível 330 e a parede de fundo 334 do invólucro flexível 30, de modo tal que o cabo elástico 340 se estende através do interior do invólucro flexível 330 ao longo de um eixo longitudinal central da mola de compressão 320. Conforme mostrado na Figura 4C, à medida que a mola ensacada 310 é comprimida, a parede lateral 336 do invólucro flexível 330 imediatamente começa a pender frouxamente ao redor da mola de compressão 320, uma vez que o cabo elástico 340 não proporciona uma força de tração à parede lateral 336 do invólucro flexível 330 para manter a parede lateral 336 retesada. Conforme mostrado na Figura 4D, o cabo elástico 340 é configurado de modo tal, que ele entrará em um estado relaxado antes que a mola de compressão 320 atinja uma compressão máxima.

[071]Com referência ao cabo elástico 340 embora não mostrado, é previsto se fazer com que o cabo elástico 340 possa ser constituído por um ou mais fios elásticos alinhados linearmente ou trançados em um único cordão. Em algumas modalidades, o cabo elástico 340 pode ainda incluir uma cobertura constituídas de um têxtil tecido que envolve um núcleo de fios elásticos.

[072]Independentemente da configuração específica do cabo elástico 340, a mola ensacada 310 também apresenta uma resposta não linear ao carregamento de força de modo análogo ao da mola ensacada 10 descrita acima com referência às Figuras 1A-D e 6. Mais especificamente em um primeiro estado de resposta, tanto a mola de compressão 320 como o cabo elástico 340 estão engatados e a constante elástica da mola ensacada 310 é a constante elástica da mola de compressão 320 menos a constante elástica do cabo elástico 340. Em um segundo estado de resposta, somente a mola de compressão 320 está engatada e a constante elástica da mola ensacada 310 é a constante elástica da mola de compressão 320.

[073]Com referência agora às Figuras 4A-D, em uma outra modalidade exemplar da presente invenção é proposta uma mola ensacada 410 que também inclui: (i) uma mola de compressão 420 constituída por um arame contínuo e tendo uma convolução de extremidade superior 422, uma convolução de extremidade inferior 424 oposta à convolução de extremidade superior 422 e uma multiplicidade de convoluções intermediárias 226 entre a convolução de extremidade superior 422 e a convolução de extremidade inferior 424; e (ii) um invólucro flexível 430 que inclui uma parede de topo 432 posicionada adjacente à convolução de extremidade superior 222 da mola de compressão 420, uma parede de fundo 434 posicionada adjacente às convolução de extremidade inferior 224, e uma parede lateral 436 que se estende entre a parede de topo 432 e a parede de fundo 434. Assim, a mola ensacada 410 tem uma construção que é substancialmente idêntica à da mola ensacada 310 descrita acima com referência às Figuras 4A-D.

[074]No entanto, como uma alternativa a um elemento de tensão na forma de um cabo elástico 340 descrito acima com referência ás Figuras 4A-D, nesta modalidade exemplar, a mola ensacada 410 inclui um elemento de tensão na forma de uma mola interna 440 que está conectada à parede de topo 432 do invólucro flexível 430 e à parede de fundo 434 do invólucro flexível 430, de modo tal, que a mola interna 440 se estende através do interior do invólucro flexível 430 ao longo de um eixo longitudinal central da mola de compressão 420.

[075]Quando a mola de compressão 420 é colocada no invólucro flexível 430 (conforme mostrado na Figura 5A), a mola interna 440 se encontra em um estado distendido e exerce uma força de tração que atua em oposição à força compressiva da mola de compressão 420. Quando uma primeira força F1 e uma segunda força predeterminada F2 são aplicadas à mola ensacada 410 (conforme mostrado nas Figuras 5B-C), a mola ensacada 410 então se torna parcialmente comprimida, estando a mola interna 440 parcialmente relaxada, mas continua a exercer uma força de tração que atua em oposição à força compressiva da mola de compressão 420. Subsequentemente, quando uma terceira força F3 que excede a segunda força predeterminada F2, é aplicada à mola ensacada 410 (conforme mostrado na Figura 5D), a mola ensacada 410 é comprimida ainda mais, e a mola interna 440 se relaxa totalmente e faz a transição para um estado compressivo em que a mola interna 440 exerce uma força compressiva que atua em adição à força compressiva da mola de compressão 420.

[076]Consequentemente, a mola ensacada 410 também apresenta uma resposta não linear ao carregamento de força de modo análogo ao da mola ensacada 10 descrita acima com referência à Figuras 1A-D e 6. Mais especificamente, em um primeiro estado de resposta, tanto a mola de compressão 420 como a mola interna 440 estão engatadas e a constante elástica da mola ensacada 410 é a constante elástica da mola de compressão 420 menos a constante elástica da mola interna 440. No entanto, ao contrário da mola ensacada 10 descrita acima com referência às Figuras 1A-D e 6, em um segundo estado de resposta, tanto a mola de compressão 420 como a mola interna 440 se encontram submetidas a compressão, e a constante elástica da mola ensacada 410 é a constante elástica da mola de compressão 420 acrescida da constante elástica da mola interna 440.

[077]Também é previsto, em algumas modalidades, se fazer com que a mola interna 440 seja configurada para ceder em vez de fazer a transição para um estado compressivo. Em tais modalidades, a mola interna 440 não exerceria nenhuma força compressiva perceptível e, portanto, no segundo estado de resposta (isto é, compressivo), somente a mola de compressão 420 está engatada e a constante elástica da mola ensacada 410 seria a constante elástica da mola de compressão 420.

[078]Com referência agora às Figuras 7A-D, em uma outra modalidade exemplar da presente invenção, é proposta uma mola ensacada 510 que inclui uma mola de bobina-dentro-de- bobina 520 tendo uma bobina externa 521 e uma bobina interna 527 que são bobinas coaxiais de formato helicoidal constituídas por um arame contínuo. Conforme mostrado, a bobina externa 521 começa com uma base plana 524 que continua subindo em uma seção em espiral. Uma convolução de extremidade superior 522 da bobina externa 521 termina em uma alça circular na extremidade extrema da mola de bobina- dentro-de-bobina 520. A base 524 é formada com uma alça circular dupla, coma alça interna se estendendo para cima em uma espiral para formar a bobina interna 527. A bobina externa 521 tem uma altura maior do que a bobina interna 527. Além disso, nesta modalidade exemplar, o diâmetro da bobina externa 521 é maior do que o diâmetro da bobina interna 527 o que assegura que não há nenhuma interferência entre a bobina externa 521 e a bobina interna 527. O coro da bobina externa 521 contém seis convoluções, ou voltas, ao passo que o corpo da bobina interna 527 contém sete convoluções. Naturalmente podem ser construídas modalidades alternativas da bobina tendo configurações diferentes, tal como diferentes números de convoluções ou voltas, e diferentes formatos para as bobinas de extremidade. Para um exemplo de uma outra mola de bobina-dentro-de-bobina exemplar que pode ser usada na presente invenção, pode se referir à patente U.S. No. 7.908.693, que é incorporada ao presente documento a título de referência.

[079]Em algumas modalidades, a constante elástica da bobina interna 527 é maior do que a constante elástica da bobina interna 521. O projeto de bobina-dentro-de-bobina proporciona duas constantes elásticas diferentes durante a compressão da mola ensacada 510 quando usado, por exemplo, em um colchão. Durante o carregamento inicial, somente a bobina externa 521 é comprimida, ao passo que quando submetidas a uma carga grande ou concentrada, tanto a bobina externa 521 como a bobina interna 527 atuam para sustentar a carga. Isto permite uma compressão confortável sob uma carga leve, tal como quando o colchão é usado para se dormir, em que a carga é distribuída sobre uma área superficial relativamente grande. Simultaneamente, o projeto de bobina- dentro-de-bobina pode dar uma sustentação efetiva a uma carga grande concentrada em um local, tal como quando se senta sobre o colchão. A porção superior ou bobina externa 521 é suficientemente flexível para proporcionar uma superfície confortável para se sentar ou dormir, e a porção inferior é suficientemente forte para absorver tensões anormais, concentrações de peso ou choques sem causar desconforto ou danos. As constantes elásticas relativas também proporcionam uma transição gradual entre a bobina externa 521 e as bobinas 521, 527 combinadas quando comprimidas, de modo que a mudança da compressão da bobina externa 521 somente para a compressão das duas bobinas externa e interna 521, 527 à medida que a carga aumenta não é percebida por aquele que está sentado sobre o colchão.

[080]Continuando com referência às Figuras 7A-D, a mola ensacada 510 exemplar inclui ainda: (i) um invólucro flexível 530 que inclui uma parede de topo 32 posicionada adjacente à convolução de extremidade superior 522 da bobina externa 521 da mola bobina-dentro-de-bobina 520, uma parede de fundo 534 posicionada adjacente à base 524 da mola de bobina- dentro-de-bobina 520, e uma parede lateral 536 que se estende entre a parede de topo 532 e a parede de fundo 534; e (ii) um elemento de tensão 540 constituído por um elastômero e na forma de uma faixa cilíndrica que é laminada a uma porção da parede lateral 536 do invólucro flexível 530 de um modo idêntico ao elemento de tensão 40 descrito acima com referência às Figuras 1A-D. Consequentemente, o invólucro flexível 530 e o elemento de tensão 540 da mola ensacada 510 desta modalidade exemplar funcionam do mesmo modo como o invólucro flexível 30 e o elemento de tensão 40 da mola ensacada 10 descritos acima com referência às Figuras 1A-D. No entanto a inclusão da mola de bobina-dentro-de-bobina 520 nesta mola ensacada 510 exemplar, ao contrário da mola de compressão 20 única proporciona um meio adicional de se alterar a constante elástica da mola ensacada 510 a uma distância compressiva especificada para apresentar uma resposta não linear ao carregamento e para desenvolver uma resposta de compressão preferida da mola ensacada 510, conforme será descrito mais detalhadamente abaixo.

[081]Com referência agora à Figura 7A, quando a mola de bobina-dentro-de-bobina 520 é “ensacada” ou colocada dentro do invólucro flexível 530, a bobina externa 521 da mola de bobina-dentro-de-bobina 520 é mantida em um estado pré- comprimido pelo invólucro flexível 530, enquanto o elemento de tensão 540 se encontra em um estado distendido. Com a mola de bobina-dentro-de-bobina 520 pré-comprimido dentro do invólucro flexível 530, quando uma primeira força predeterminada F1 é aplicada à mola ensacada 510 que é igual à força necessária para comprimir a mola de bobina-dentro- de-bobina 520 para dentro do invólucro flexível 530 quando a mola de bobina-dentro-de-bobina 520 se encontra sob tração pelo elemento de tensão 540, a mola ensacada 510 não está comprimida. Nesse ponto, a mola de bobina-dentro-de-bobina 520 (isto é, a bobina externa 521 da mola de bobina-dentro- de-bobina 520) atua contra a primeira força predeterminada F1 e contra uma força de tração do elemento de tensão 540, e qualquer força adicional aplicada à mola ensacada 510 além da primeira força predeterminada F1 resultará na compressão da mola ensacada 510.

[082]Com referência agora à Figura 7B, quando uma segunda força predeterminada F2 é aplicada à mola ensacada 510 que excede a primeira força predeterminada F1, a mola ensacada 510 então começa a ser parcialmente comprimida. Mais especificamente, ao ser aplicada a segunda força F2, a bobina externa 521 da mola bobina-dentro-de-bobina 520 é comprimida além do seu estado pré-comprimido; no entanto, a bobina interna 527 ainda não está engatada. Além disso, o elemento de tensão 540 se relaxou parcialmente; no entanto o elemento de tensão 540 se encontra ainda em um estado parcialmente distendido. Consequentemente, o elemento de tensão 540 ainda proporciona uma força de tração sobre a bobina externa 521 da mola de bobina-dentro-de-bobina 520, assim como contra a parede lateral 536 do invólucro flexível 30, mantendo a parede lateral 536 substancialmente retesada.

[083]Com referência agora à Figura 7C, quando uma terceira força predeterminada F3 é aplicada à mola ensacada 510 que excede a segunda força predeterminada F2, a mola ensacada 510 é comprimida até um ponto em que a bobina interna 527 da mola de bobina-dentro-de-bobina 520 está engatada, mas ela mesma não foi ainda propriamente comprimida. Conforme mostrado na Figura 7C, antes da compressão da bobina interna 527, o elemento de tensão 540 entrou em um estado relaxado, de modo que tanto o elemento de tensão 540 como o invólucro flexível 530 pendem frouxamente ao redor da mola de bobina-dentro-de-bobina 520. Consequentemente, na Figura 7C, o elemento de tensão 540 não está mais aplicando uma força de tração à bobina externa 521 da mola de bobina-dentro-de-bobina 520, e somente a bobina externa 521 da mola de bobina-dentro-de-bobina 520 está atuando contra a terceira força predeterminada F3.

[084]Com referência agora à Figura 7D, quando uma quarta força predeterminada F4, a mola ensacada 510 está comprimida até um ponto em que a bobina interna 527 da mola de bobina- dentro-de-bobina 520 se encontra também comprimida. O elemento de tensão 540 continua no estado relaxado e deste modo não proporciona nenhuma força de tração. Consequentemente, tanto a bobina externa como a interna 521, 527 das molas de bobina-dentro-de-bobina estão agindo contra a quarta força predeterminada F4.

[085]Montando-se a mola ensacada 510 deste modo, a mola ensacada 510 também apresenta uma resposta não linear ao carregamento de força. Mais especificamente, a mola ensacada 510 apresenta três estados de resposta diferentes, em comparação com os dois estados de resposta das molas ensacadas exemplares 10, 110, 210, 310, 410 descritas acima. No primeiro estado de resposta, e conforme mostrado na Figura 7B, a bobina externa 521 da mola de bobina-dentro-de-bobina 520 e o elemento de tensão 540 estão engatados e a constante elástica da mola ensacada 510 é a constante elástica da bobina externa 521 da mola de bobina-dentro-de-bobina 520 menos a constante elástica do elemento de tensão 540. No segundo estado de resposta, como a força adicional é aplicada e conforme mostrado na Figura 7C, o elemento de tensão 540 se encontra em um estado relaxado, e somente a bobina externa 521 da mola de bobina-dentro-de-bobina 520 está engatada (pois a bobina interna 527 ainda não foi comprimida). Consequentemente, a constante elástica da mola ensacada 510 no segundo estado de resposta é a constante elástica da bobina externa 521 da mola de bobina-dentro-de-bobina 520. No terceiro estado de resposta mostrado na Figura 7D, no entanto, tanto a bobina externa como a interna 521, 527 da mola de bobina-dentro-de-bobina 520 estão engatadas e a constante elástica da mola ensacada 510 é a constante elástica da bobina externa 521 acrescida da constante elástica da bobina interna 527 da mola de bobina-dentro-de- bobina 520.

[086]Com referência agora às Figuras 8A-D, em uma outra modalidade exemplar da presente invenção, é proposta uma mola ensacada 610 que também inclui uma mola de bobina- dentro-de-bobina 620 tendo uma bobina externa 621 e uma bobina interna 627 que são molas coaxiais de forma helicoidal fabricadas de um arame contínuo. Conforme mostrado, a bobina externa 621 começa com uma base plana 624 que continua subindo em uma seção em espiral. Uma convolução de extremidade superior 622 da bobina externa 621 termina em uma alça circular na extremidade extrema da mola de bobina- dentro-de-bobina 620. A base 624 é formada com uma alça circular dupla, com a alça interna se estendendo para cima em uma espiral para formar a bobina interna 627. Além disso, a mola ensacada 610 inclui um invólucro flexível 630 que inclui uma parede de topo 632 posicionada adjacente à convolução de extremidade superior 622 da bobina externa 621 da mola de bobina-dentro-de-bobina 620, uma parede de fundo 634 posicionada adjacente à base 624, e uma parede lateral 636 que se estende entre a parede de topo 632 e a parede de fundo 634.

[087]Nesta modalidade exemplar, tal como a mola ensacada 110 descrita acima com referência às Figuras 2A-D, a parede lateral 636 do invólucro flexível 30 é fabricada inteiramente de um têxtil elástico, de modo tal, que o invólucro flexível 630 propriamente dito serve como um elemento de tensão. Deste modo, esta mola ensacada 610 exemplar proporciona tanto os benefícios de se ter uma mola de bobina-dentro-de-bobina 620 como de se ter um invólucro flexível 630 constituído integralmente de um material elástico.

[088]Com referência agora às Figuras 9A-D, em uma outra modalidade exemplar da presente invenção, é proposta uma mola ensacada 710 que também inclui uma mola de bobina- dentro-de-bobina 720 tendo uma bobina externa 721 e uma bobina interna 727 que são molas coaxiais de formato helicoidal constituídas de um arame contínuo. Conforme mostrado, a bobina externa 721 começa com uma base plana 724 que continua subindo em uma seção em espiral. Uma convolução de extremidade superior 722 da bobina externa 721 termina em uma alça circular na extremidade extrema da mola de bobina- dentro-de-bobina 720. A base 724 é formada com uma alça circular dupla, com a alça interna se estendendo para cima em uma espiral para formar a bobina interna 727. Além disso, a mola ensacada 710 inclui um invólucro flexível 730 que inclui uma parede de topo 732 posicionada adjacente à convolução de extremidade superior 722 da bobina externa 721 da mola de bobina-dentro-de-bobina 720, uma parede de fundo 734 posicionada adjacente à base 724 e uma parede lateral 736 que se estende entre a parede de topo 732 e a parede de fundo 734.

[089]Nesta modalidade exemplar, tal como a mola ensacada 210 descrita acima com referência às Figuras 3A-3D, a mola ensacada 710 também inclui um elemento de tensão (não mostrado) que é constituído por um elastômero e é laminado a uma superfície interna de uma seção central da parede lateral 736 do invólucro flexível 730. Simultaneamente, no entanto o invólucro flexível 730 integral é constituído por um material inelástico. Para permitir que o elemento de tensão atinja o estado distendido mostrado na Figura 9A, o elemento de tensão se encontra em um estado pré-tensionado quando ele está laminado à parede lateral 736 do invólucro flexível 730. Conforme mostrado nas Figuras 9C e 9D, à medida que a mola ensacada 710 é comprimida e o elemento de tensão se relaxa parcialmente, o material inelástico subjacente da parede lateral 736 do invólucro flexível 730 começa a se franzir ou crispar. Deste modo, esta mola ensacada 710 exemplar proporciona tanto os benefícios de se ter uma mola de bobina-dentro-de-bobina 720 como de se ter um invólucro flexível 730 constituído inteiramente de um material inelástico, mas tendo um elemento de tensão laminado a uma superfície interna do invólucro flexível 730.

[090]Com referência agora à Figura 10, um colchão exemplar 800 fabricado de acordo com a presente invenção inclui uma multiplicidade de molas ensacadas 10 descritas acima com referência às Figuras 1A-D. As molas ensacadas 10 estão dispostas em uma matriz, de modo tal que as paredes de topo dos invólucros flexíveis das molas ensacadas 10 definam em conjunto uma primeira superfície de sustentação (ou superfície para o sono), e as paredes fundo dos invólucros flexíveis das molas ensacadas 10 define uma segunda superfície de sustentação oposta à primeira superfície de sustentação. Tipicamente cada mola ensacada 10 está disposta em uma sucessão de linhas, estando tais linhas conectadas umas às outras lado a lado para formar uma matriz. A interconexão das linhas pode ser produzida por solda ou cola. Tal interconexão, no entanto, pode alternativamente ser conduzida por meio de grampos ou por prendedores de ganchos e ilhós, ou de algum outro modo conveniente. O colchão 800 também compreende uma camada superior de sustentação do corpo 850 posicionada adjacente à primeira superfície de sustentação, juntamente com uma camada inferior de fundação 860 posicionada adjacente à segunda superfície de sustentação. Além disso, um painel lateral 870 se estende entre a camada superior de sustentação do corpo 850 e a camada inferior de fundação 860 ao redor da periferia total das duas camadas 850, 860, de modo tal, que as molas ensacadas 10 são completamente envolvidas.

[091]É previsto se fazer com que a camada superior de sustentação do corpo 850 seja constituída de alguma combinação de espuma, estofamento, e/ou outros materiais macios, flexíveis, bem conhecidos na técnica. Além disso, a camada superior de sustentação do corpo 850 pode ser constituída por uma multiplicidade de camadas de material configurada para aumentar o conforto ou a sustentação da camada superior de sustentação do corpo 850.

[092]É previsto também se fazer com a que a camada inferior de fundação 860 possa ser constituída de modo análogo por alguma combinação de espuma, estofamento e/ou outro material flexível macio bem conhecido na técnica, de modo tal, que o colchão 800 possa funcionar qualquer que seja a sua orientação. No entanto, em outras modalidades, a camada inferior de fundação 860 é constituída por um elemento rígido configurado para dar sustentação à multiplicidade de molas ensacadas 10.

[093]Em todo o presente documento diversas referências são mencionadas. Todas estas referências são incorporadas ao presente documento a título de referência.

[094]Os versados na técnica observarão que modalidades adicionais são também possíveis sem que haja desvio das instruções da presente invenção ou do âmbito das reivindicações que seguem. Esta descrição detalhada, e especialmente os detalhes específicos das modalidades exemplares descritas no presente documento, é dada principalmente para fins de clareza da compreensão e nenhuma limitação desnecessária deve ser inferida dela, pois modificações se tornarão aparentes aos versados na técnica por leitura desta descrição e podem ser introduzidas sem que haja desvio do espírito ou âmbito da invenção reivindicada.

Claims

1. Colchão (800) compreendendo: - uma multiplicidade de molas ensacadas (10) dispostas em uma matriz e definindo uma primeira superfície de sustentação e uma segunda superfície de sustentação oposta à primeira superfície de sustentação, cada uma da multiplicidade de molas ensacadas (10) incluindo (a) uma mola de compressão (20) tendo uma convolução de extremidade superior (22) e uma convolução de extremidade inferior (24) oposta à convolução de extremidade superior (22), e uma multiplicidade de convoluções helicoidais intermediárias (26) entre a convolução da extremidade superior (22) e a convolução da extremidade inferior (24), (b) um invólucro flexível (30) que inclui uma parede de topo de tecido (32) posicionada adjacente à convolução de extremidade superior (22) da mola de compressão (20), uma parede de fundo de tecido (34) posicionada adjacente à convolução de extremidade inferior (24) da mola de compressão (20), e uma parede lateral (36) que se estende continuadamente da parede de topo de tecido (32) à parede de fundo de tecido (34), e (c) um elemento de tensão (40) conectado ao invólucro flexível (30); o referido elemento de tensão (40) CARACTERIZADO por ser feito de um elastómero e atuando em oposição à mola de compressão (20) e sendo conectado à parede de topo do tecido (32) e à parede de fundo do tecido (34); - uma camada superior de sustentação do corpo (850) posicionada adjacente à primeira superfície de sustentação; - uma camada inferior de fundação (860) posicionada adjacente à segunda superfície de sustentação; e - um painel lateral (870) que se estende entre a camada superior de sustentação do corpo (850) e a camada inferior de fundação (860).

2. Colchão, de acordo com a reivindicação 1, CARAC TERI ZADO pelo fato de que o elastômero é laminado substancialmente à totalidade da parede lateral (36) do invólucro flexível (30) de cada multiplicidade de mola ensacada (10).

3. Colchão, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o elastômero é constituído de látex ou neopreno.