CN103327850A - 封闭式沙漏状线圈和垫芯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种封闭式沙漏状线圈和封闭式沙漏状线圈垫芯，其具有封装在板材密封件、包装件、罩体、外壳、保护壳或封装件内的沙漏轮廓的钢丝线圈，其中线圈被密封在由织物、无纺物或其他材料制成的密封件内，该密封件封装每个单独的线圈弹簧并且用于将多个线圈弹簧维持在垫芯中的阵列或队列内。线圈的沙漏状构形提供了垫芯，其在初始压缩下具有相对较低的弹簧刚度并且在较高压缩负荷下具有较高的弹簧刚度，其中在该沙漏状构形中，位于线圈端部之间的线圈本体的至少一个螺旋盘旋体的直径小于线圈本体的每个其他盘旋体的直径。

Description

封闭式沙漏状线圈和垫芯
相关技术的交叉引用
本申请要求2011年1月21日提交的美国临时专利申请No.61/435,062的优先权，该美国临时专利申请通过引用整体合并于此。
技术领域
本发明一般涉及自反支撑结构如垫子，并且更具体地涉及自反支撑结构内的单独弹簧部件和弹簧组装件领域。
背景技术
无论是被系束在一起作为“内置弹簧”，或者被包含或包封在经缝合、焊接或声波焊接或粘合在一起的单独织物或柔性材料密封件内（也被称为“马歇尔线圈”），由多个金属丝形式的弹簧或线圈的矩阵或者阵列制成的垫子内置弹簧已经长期被用作垫子的弹簧芯。通过机器大批量生产由成形钢丝制成的内置弹簧，该机器用钢丝原料形成线圈并且在矩阵阵列内将线圈互连或者系束在一起。借助于这种机器，根据丝的规格、线圈设计或设计组合、矩阵阵列内相对于相邻线圈的线圈取向以及线圈互连或系束在一起的方式，能够选择和修正内置弹簧的设计属性。能够在织物密封件内使用丝形式线圈的不同构形，从而形成不同类型的弹簧芯。已使用较软弹簧刚度线圈制成织物密封的线圈，其依靠密封件来保持对齐。另一方面，所有内置弹簧丝倾向于是较硬的并具有较高弹簧刚度，并且在没有单独线圈封装件的益处的情况下必须保持对齐（以及避免相邻弹簧接触）。
发明内容
本发明提供一种新型的封闭式线圈和封闭式线圈垫芯，其使用具有沙漏轮廓的钢丝线圈来形成具有新颖的弹簧和支撑特性的自反封闭式线圈芯。本发明的封闭式沙漏状线圈例如以马歇尔型线圈的方式被封装到材料密封件、包装件、罩体、外壳、保护壳或封装件内，其中线圈被密封在由织物、无纺物或者其他材料制成的密封件内，其中该密封件密封每个单独的线圈弹簧并用于将多个线圈弹簧维持在垫芯中的阵列或队列内。线圈的沙漏状构形提供了封闭式线圈和垫芯，其在初始压缩下具有相对较低的弹簧刚度并且在较高压缩负荷下具有较高的弹簧刚度，其中在该沙漏状构形中，位于线圈端部之间的线圈本体的至少一个螺旋盘旋体的直径小于线圈本体的每个其他盘旋体的直径。线圈本体的相对直径和节距尺寸被设计成提供具有至少两个不同的弹簧刚度和弹簧刚度之间的逐渐过渡以及固有轴向稳定性的封闭式线圈和垫芯。
附图说明
图1是本公开的封闭式沙漏状线圈的透视图；
图2是本公开的封闭式沙漏状线圈的正视图；
图3是本公开的封闭式沙漏状线圈的端视图；
图4是由本公开的多个封闭式沙漏状线圈制成的弹簧芯的一部分的透视图；
图5是本公开的封闭式沙漏状线圈的可替换实施例的正视图；以及
图6是本公开的封闭式沙漏状线圈的可替换实施例的正视图。
具体实施方式
图1-4示出本公开的总体标示为10的封闭式沙漏状线圈以及弹簧芯100（图4所示）的优选实施例。弹簧芯100能够被用作垫子或任何其他支撑结构如需要弹簧支撑特性的座椅或家具的芯部。如本领域所知，当用作垫子的芯部时，封闭式线圈10的矩阵是通过例如一系列或一连串的线圈形成的，其单独地密封在经熔合、粘合或缝合在一起的板材中。然后，通过填料和例如家具装饰物等材料的各种组合包围垫芯100来形成垫子。封闭式沙漏状线圈10包括线圈20和密封件/罩体（enclosure）30，该密封件/罩体由柔性板材如板状无纺纤维材料或纺织品形成。密封件/罩体30在图1-3中被显示为密封线圈20的单个材料密封件或者材料管，然而，应该理解能够由连续的相邻材料条串行制成多个密封件30，其中相邻线圈之间和/或线圈20的端部处的材料条被熔合或者缝合在一起，这在本领域中是已知的并且在现有专利中已详细描述。
如图2所示，线圈20的一般构形包括第一和第二线圈端部21和22以及在线圈端部21和22之间的线圈本体24，所述线圈端部的取向可互换并且具有相应的终端211和221，由线圈丝W的多个螺旋匝或盘旋体（convolution）形成该线圈本体，线圈丝W可以是例如HGC560-7.5T,133/4型号的钢丝。
在图5和图6中进一步示出线圈本体24的金属丝W的多个螺旋匝或盘旋体，其中一个盘旋体被测量为金属丝的一个180度螺旋路径，例如从线圈本体的第一侧上的一点到相对侧并返回至第一侧，例如图5中的节段A-E和图6中的节段A-E。如图5和图6所示，能够从线圈本体上的任何起点测量盘旋体A-E。在线圈端部21、22与线圈本体24之间可能存在半个或部分盘旋体PC。线圈本体的每个盘旋体具有垂直尺寸，也被称为“节距/间距（pitch）”，以及能够被测量为内径（ID）或外径（OD）的直径。图5和图6上所标注的尺寸代表了本公开的封闭式沙漏状线圈的某些实施例，但本公开并不局限于这些特定尺寸或特定的尺寸组合。例如，在图5中，线圈的可替换实施例在线圈端部21、22之间的线圈本体24内具有盘旋体，该盘旋体比更接近线圈端部21、22的盘旋体具有更小的直径。在与线圈端部等距的线圈本体24的中间处，线圈本体24的直径是最小的，由此产生沙漏状线圈构形。如所指示，盘旋体的（竖直范围）节距可以是可变的，例如在线圈本体的中部或中间区域具有相对较小的节距盘旋，在每半个线圈本体内具有相对较大的节距盘旋，以及在最接近每个线圈端部处具有相对较小或最小的盘旋。通常，相对较大的盘旋体节距尺寸导致较高的弹簧刚度。相对较大的盘旋体直径导致较低的弹簧刚度、较大的支撑区域和较小的横向稳定性。如图5和图6所示，在未压缩状态下或换言之没有被密封或受到装箱的任何压力时，从线圈端部21到线圈端部22测量的整个线圈高度也是影响总计弹簧刚度、支撑特性、线圈和由线圈制成的内置弹簧的稳定性和性能的因素。图5和图6所示的特殊尺寸组合产生这样的线圈，即该线圈在接近线圈端部21、22处具有相对较低的弹簧刚度（较软感觉），然后随着该线圈被压缩，其逐渐过渡至较高的弹簧刚度（较硬感觉）。线圈本体24的沙漏状构形在压缩负荷下充分增加相对较高弹簧刚度的线圈和内置弹簧的坚固性，而在初始或低压缩下也保持相对较低的弹簧刚度和在线圈端部附近的柔软初始感觉。所指示的线圈本体的盘旋体的节距和直径尺寸、整个线圈高度以及线圈端部直径的特定组合被具体设计，使得线圈和内置弹簧在压缩负荷下提供相对较高的弹簧刚度的坚固性并且在初始或低压缩下也具有相对较低的弹簧刚度和在线圈端部附近的柔软初始感觉，同时为线圈和内置弹簧提供横向稳定性。在完全不依靠密封件来维持对齐的情况下，当受到负荷或压缩时，线圈的固有横向稳定性为整个内置弹簧提供更大的稳定性。同样如图5和图6所示，位于线圈本体中点（线圈端部21和22之间）处的一个或更多个盘旋体优选比线圈本体的其他盘旋体具有更小的节距尺寸。这种构形促进并使得能够卷装打包由封闭式线圈制成的垫芯。
作为线圈高度尺寸的代表性示例，封装前的原始未压缩线圈和密封件可以具有在8.0英寸至8.5英寸的范围内的总高度。然后，线圈能够被预压缩至约7.5英寸的高度，该高度可以是例如密封件30的高度。受到压缩时，在1.10磅+/-0.10的作用力下线圈高度为6.25英寸，在1.20磅+/-0.05的作用力下线圈高度为5.25英寸，在1.30磅+/-0.10的作用力下线圈高度为4.25英寸，以及在1.55磅+/-0.10的作用力下线圈高度为3.25英寸。这表明线圈和垫芯的压缩力或弹簧刚度随封闭式线圈的压缩程度而增加，从而提供期望的可变弹簧力和支撑。对于具有不同总高度尺寸的线圈的可替换实施例，能够相应地改变密封件30的竖直范围。可替换地，较大或较小程度的压缩能够由密封件30施加到线圈，这将相应地改变弹簧刚度和对封闭式线圈和垫芯的感觉。

Claims (20)

1.一种垫芯，其包含多个封闭式丝线圈，每个线圈具有由多个丝螺旋盘旋体形成的线圈本体以及在所述线圈本体的第一和第二轴端处的线圈端部，其中位于所述线圈端部之间的所述线圈本体的至少一个螺旋盘旋体的直径小于所述线圈本体的每个其他盘旋体的直径，由此所述垫芯的每个所述封闭式丝线圈在初始压缩下具有相对较低的弹簧刚度并且在较高压缩负荷下具有较高的弹簧刚度。
2.根据权利要求1所述的垫芯，其中所述线圈本体的所述至少一个螺旋盘旋体与所述线圈本体的所述第一和第二轴端等距。
3.根据权利要求1所述的垫芯，其中所述多个螺旋盘旋体的直径随其接近所述线圈本体的中部而减小。
4.根据权利要求1所述的垫芯，其中位于所述线圈本体的中点处的盘旋体具有比所述线圈本体的其他盘旋体的节距尺寸更小的节距尺寸。
5.根据权利要求1所述的垫芯，其中所述多个丝线圈中的每一个在包封之前具有在约8.0英寸与约8.5英寸之间的原始未压缩线圈高度尺寸。
6.根据权利要求1所述的垫芯，其中所述多个丝线圈中的每一个在包封之后具有约7.5英寸的预压缩高度。
7.根据权利要求1所述的垫芯，其中所述多个封闭式丝线圈中的每一个在约1.10磅的压缩力下具有6.25英寸的线圈高度。
8.根据权利要求1所述的垫芯，其中所述多个封闭式丝线圈中的每一个在约1.20磅的压缩力下具有5.25英寸的线圈高度。
9.根据权利要求1所述的垫芯，其中所述多个封闭式丝线圈中的每一个在约1.30磅的压缩力下具有约4.25英寸的线圈高度。
10.根据权利要求1所述的垫芯，其中所述多个封闭式丝线圈中的每一个在约1.55磅的压缩力下具有约3.25英寸的线圈高度。
11.一种丝线圈，其具有在第一终端盘旋体与第二终端盘旋体之间延伸的多个螺旋匝，到所述第一终端盘旋体与到所述第二终端盘旋体等距的螺旋匝具有最小的直径，
其中所述丝线圈的弹簧刚度随对其施加的压缩程度而增加。
12.根据权利要求11所述的丝线圈，其中所述线圈的高度在约8.0英寸与约8.5英寸之间。
13.根据权利要求11所述的丝线圈，其中所述多个螺旋匝的直径在所述第一终端盘旋体与中心盘旋体之间减小。
14.根据权利要求11所述的丝线圈，其中所述多个螺旋匝的直径在中心盘旋体与所述第二终端盘旋体之间增大。
15.根据权利要求11所述的丝线圈，其中位于所述丝线圈的中点处的盘旋体与每个相邻盘旋体之间的节距小于所有其他盘旋体之间的节距。
16.根据权利要求11所述的丝线圈，其中所述线圈被包封在织物中。
17.根据权利要求16所述的丝线圈，其中包封在织物中的所述线圈的高度为约7.5英寸。
18.根据权利要求17所述的丝线圈，其中在约1.10磅的压缩力下所述线圈的高度为约6.25英寸。
19.根据权利要求17所述的丝线圈，其中在约1.20磅的压缩力下所述线圈的高度为约5.25英寸。
20.根据权利要求17所述的丝线圈，其中在约1.30磅的压缩力下所述线圈的高度为约4.25英寸。
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