CN115429064A - 中空管状中央膨胀泡沫弹簧 - Google Patents

Abstract

本发明公开了中空管状中央膨胀泡沫弹簧。空芯管状泡沫弹簧(10)具有从外表面(30)向中央空芯(40)延伸的多个径向延伸孔(20)。该管状泡沫弹簧(10)的壁厚和直径与高度比使得其在压缩载荷下实现中央膨胀。在一个实施例中，例如在床垫、座椅、垫子或枕头中，弹簧(10)布置为一个阵列，由此一些弹簧因中央膨胀而相互撞击。

Description

中空管状中央膨胀泡沫弹簧

本申请是申请人为：埃莉萨纳公司，申请日为：2018年11月20日，申请号为：201880085395.6，名称为：中空管状中央膨胀泡沫弹簧的发明的分案申请。

本申请要求于2017年11月22日提交的名称为“中空管状中央膨胀泡沫弹簧”的美国专利申请62/590,084的优先权，该专利申请的全部内容通过引用结合在此。

技术领域

本发明涉及用在垫子、枕头、床垫和座椅等之中的大致圆柱形的泡沫弹簧。

背景技术

已知有用在垫子、枕头、座椅、床垫等之中的多种空芯泡沫弹簧。具有从外表面向内延伸的多个狭缝或孔的大致为管状的泡沫弹簧也是已知的。

这种空芯圆柱形泡沫弹簧的一个例子可在Pope的美国专利4,194,255和Poppe的美国公开申请US 2009/0079119A1中找到。在该例子中，示出了向内延伸的大致横向均匀的孔，其中这些孔形成横向延伸的菱形。这种结构的一个缺点是，在施加竖向(即，轴向)压缩时，通常会导致横向(侧向)错位或塌陷，从而发生膨胀。这种横向或侧向膨胀的一个缺点是，在将弹簧置于弹簧床中(例如在垫子、枕头、床垫、座椅等之中)时，需要将弹簧间隔开，否则，若装填较紧密，则这些弹簧在压缩载荷下可能会相互碰撞。这种弹簧结构的另一个缺点是，顶部和底部边缘在静止时易径向膨胀，并且在制造中较难以将切割好的泡沫条的相对端胶合以形成圆柱形弹簧。

空芯圆柱形泡沫弹簧的另一个例子可在Poppe的美国专利8,353,501B2中找到。在该例子中，示出了横向延伸的半菱形和全菱形孔的图案，这些孔由隔柱隔开。与上述例子中所示的泡沫弹簧相比，人们认为这种泡沫弹簧会表现出更高的抗压能力(即，更高的弹簧常数)。但是，人们也认为它们需要在隔柱中使用额外的泡沫材料。这些泡沫弹簧的另一个缺点是，在施加轴向载荷时会发生横向(侧向)错位或塌陷。另一个缺点是其高度与直径比较小，这也限制了弹簧床的装填密度。

因此，需要一种空芯的大致为圆柱形的泡沫弹簧，该弹簧具有促进轴向载荷下的中央膨胀的细长孔图案，易于制造并能保持胶合接缝的完整性，同时能减少在施加轴向载荷时的横向塌陷。

发明内容

本发明涉及一种用在垫子、枕头、床垫、座椅等之中的泡沫弹簧，该泡沫弹簧具有从弹簧的外表面向内部空芯延伸的孔。该弹簧实现了所需的直径与高度比，同时促进中央膨胀，在一些实施例中，与已知的弹簧相比，这种中央膨胀利用了减小的内壁厚度，由于膨胀位移集中在弹簧的中部，因此产生了增加压缩载荷阻力(即，弹簧常数更高)的惊人结果。这种膨胀轮廓的优点在于，弹簧倾向于保持轴向良好定位(即，对于竖直定向的弹簧来说保持直立)，各个弹簧朝相邻弹簧膨胀。在一些实施例中，在填充为阵列时，内部弹簧的膨胀部分与相邻弹簧的膨胀部分撞击，从而赋予滑动阻力并提高轴向压缩阻力。同样，弹簧可实现较大的高度与直径比，同时保持结构坚固性。

在本发明的另一个实施例中，提供了一种中央膨胀的泡沫材料弹簧。在施加压缩力(即，轴向)时，本发明的弹簧在其中央部分(即，在其竖向或轴向的中部附近的区域中)径向向外膨胀。当与本发明的其它弹簧填充为阵列时，相邻的弹簧向外膨胀，并且可选地彼此碰撞，从而提供增大的轴向压缩阻力。例如，在弹簧以阵列形式布置在床垫内的实施例中，弹簧提供增强的支撑。本发明的另一个优点是，增大的压缩阻力允许使用较薄的壁和较少材料生产弹簧，同时仍然提供与较大的弹簧相似的压缩阻力。

本发明的这些和其它实施例将在下文的说明和附图中说明。本节和下文的详细说明仅是示例性、描述性和解释性的，而不是限制性的，仅提供对所要求保护的本发明的进一步解释。通过研究以下附图和详细说明，这些示例性实施例的其它系统、方法、特征和优点对于本领域技术人员来说将是显而易见的或将变得显而易见。

附图说明

通过研究附图，在此阐述的主题的细节在结构和操作方面都是显而易见的，在附图中，相同的附图标记指代相同的部分。附图中的部件不一定是按比例绘制的，其重点在于示出本主题的原理。此外，所有图示都旨在传达概念，其中相对尺寸、形状和其它详细属性可能是示意性地示出的，而不是准确或精确地示出的。在附图中示出了本发明的至少一个最佳模式实施例。

图1是本发明的中空管状泡沫弹簧的透视图；

图2是本发明的中空管状泡沫弹簧的侧视图；

图3是被压缩并表现出侧向滑动的现有技术弹簧阵列的侧视图；

图4是被压缩并表现出侧向滑动的现有技术弹簧阵列的测试设备的侧视图；

图5是本发明的中空管状弹簧承受轴向(竖向)载荷并表现出本发明的中央膨胀的侧视图；

图6是本发明的中空管状弹簧阵列被压缩并表现出本发明的中央膨胀的侧视图；

图7是本发明的被压缩并表现出本发明的中央膨胀的中空管状弹簧阵列的测试设备的侧视图；

图8是本发明的床垫的透视图；

图9是本发明的床垫的俯视横截面图；

图10是本发明的床垫的侧视横截面图；

图11是本发明的床垫的侧向透视竖直分解图；

图12是本发明的床垫的侧视横截面图；和

图13是本发明的枕头的侧向透视图及剖视图。

具体实施方式

在详细说明本发明的主题之前，应理解，本公开不限于所述的特定实施例，因为可对这些实施例进行变化。还应理解，在本文中所用的术语仅用于描述特定实施例，而不是限制性的，因为本公开的范围仅由所附权利要求限定。虽然本发明可有不同形式的不同实施例，但是在附图中示出了并将在本文中详细说明本发明的一个优选实施例，应理解，本公开应视为本发明的原理的示例，并且本发明的范围不限于所示的实施例。除非另有说明，否则相对于在本文中提供的任何实施例说明的所有特征、元件、部件、功能和步骤都可与任何其它实施例的特征、元件、部件、功能和步骤自由组合和替换。因此，应理解，所示的实施例的仅仅是为了示例的目的，而不应被视为对本发明范围的限制。

在下面的说明和附图中，相似的元件以相似的附图标记表示。除非另有说明，否则“例如”、“等”、“或”和“类似”的使用表示没有限制的非排他性替代。除非另有说明，否则“具有”、“包括”或“包含”的使用意味着“包括但不限于”。

在本文中置于第一实体与第二实体之间使用的术语“和/或”指(1)第一实体、(2)第二实体、以及(3)第一实体和第二实体之一。用“和/或”列出的多个实体应按相同的方式解读，即，“一个或多个”这样连接的实体。除了通过“和/或”子句具体标识的实体之外，其它实体可以可选地存在，不论与那些具体标识的实体相关还是不相关。因此，作为一个非限制性示例，当与诸如“包括”等开放语言结合使用时，对“A和/或B”的引用在一个实施例中可仅指A(可选地包括除了B之外的实体)；在另一个实施例中，仅指B(可选地包括除了A之外的实体)；在又一个实施例中，指A和B(可选地包括其它实体)。这些实体可指元件、动作、结构、步骤、操作、数值等。

请看附图，图1和图2示出了本发明的泡沫弹簧10的一个示例。泡沫弹簧10具有大致中空管状的主体，在其中形成有多个孔20。这些孔从弹簧10的外表面30朝弹簧10的中心径向向内延伸。设有中央空芯40，但是应理解，在一些实施例中，可不设置芯40。孔30可通过任何技术形成。适当技术的例子是从实心圆柱体上去除材料，并在泡沫条上形成轴向切口，然后弯曲泡沫条以连接其各端部，从而形成中空圆柱体形状。处于松弛状态的弹簧10的直径以附图标记50示出，处于松弛状态的弹簧10的高度以附图标记60示出。已发现，穿孔的圆柱形泡沫弹簧10在直径与高度比(直径:高度)远小于4:3的情况下保持所需的中央膨胀特性，而这是测试的现有弹簧所不能达到的。但是，应理解，可选择任何弹簧高度与宽度比，其中，在施加压缩力时，弹簧在其竖向中心区域膨胀，并避免横向滑动。

为了制造弹簧，需要提供泡沫条，并在其中切出贯穿的狭缝。将泡沫条的相对端附接，导致切口在外侧打开，形成孔20，从弹簧10的外表面向内朝芯40延伸。狭缝长度选择为使得弹簧10在压缩时达到所需的中央膨胀量。

对本发明的各种弹簧和现有的已知弹簧进行了测试，以确定是否实现所需的中央膨胀(与滑动相反)。在使用如图3和图4所示的现有弹簧的一个示例中，发现由内部弹簧力导致的球形效应较小，因此弹簧倾向于横向滑动，否则若直径与高度比大于4:3，则弹簧倾向于向一侧塌陷。如图3所示，被测的现有技术弹簧100被示为沿第一径向方向X向外弯曲，而在相对表面上没有类似的向外弯曲。在图4中，示出了一种实验布置，其中弹簧100被压缩，并且观察到了图3所示的滑动。

图5-7示出了本发明的一个示例，其中示出了所需的中央膨胀。在图5中，示出了本发明的弹簧10处于轴向压缩状态。压缩力200向下施加到弹簧的顶部70。还示出了地面沿方向210对弹簧10的底部80施加的反作用力。在此示例中，弹簧在两个方向上均向一侧膨胀，如参考标记X和X’所示。在附图中，方向X所示为向左，而方向X'所示为向右，但是应理解，膨胀可在弹簧的中央完全围绕弹簧进行或围绕弹簧的中心进行。在图6和图7中示出了弹簧10的阵列，例如置于可选地具有分别邻近泡沫弹簧10的相应顶面70和底面80的片层302、303的垫子、座椅、枕头或床垫300内，其中压缩力沿轴向(以附图标记200和210以及相应的箭头示出)施加在置于床垫300内的弹簧10上，例如通过可选的泡沫层302施加第一力200(例如沿轴向)和通过可选的层303施加相反的第二力210。能够看出，对于每个弹簧，在中心线220处或附近沿着以X和X’以及相应的箭头示出的X方向发生了膨胀。对于相邻的弹簧，沿X方向的膨胀与沿X'方向的膨胀的相反力相互撞击，相邻弹簧彼此提供结构支撑。

图8示出了本发明的床垫300的一个示例。在床垫300中，本发明的泡沫弹簧100可在床垫的内部布置为阵列，如图4和图6所示。在图9中示出了这种阵列的俯示横截面图。如图9所示，泡沫弹簧100按任何所需的布置形式被置于床垫300的内部空间305中。同样，可在内部空间305中布置多层弹簧100。可选地，提供边缘结构310或可选的内部间隔件320，以实现弹簧100的进一步对准。可提供任何数量或布置形式的附加支撑件或间隔件310、320，使得床垫300能实现所需的结构特征。

在床垫300的一个替代实施例中，细长泡沫弹簧100被布置为在床垫内横向或纵向延伸，其中弹簧100的顶面在床垫内沿横向定向，而不是竖直定向，如图2、6和9所示。在图10和11中示出了本发明的具有横向(侧向)延伸弹簧的床垫的示例。在此实施例中，弹簧100是细长的，并按其侧面定位。弹簧安装在床垫内的安装结构320、330上，当然，也可使用将弹簧100保持在床垫内的所需位置的任何结构。在所示的实施例中，结构320和330包括记忆泡沫或聚氨酯泡沫，并且包括纵向延伸的接收槽325、335，这些接收槽成形为接收并保持弹簧100。还提供了可选的附加顶层和底层310、315和340。在此示例中，层310和315位于保持结构320上方，层340位于保持结构330下方。但是，应理解，可采用任何的层布置形式。

应认识到，可使用本发明的细长弹簧100的任何布置形式，例如，在床垫300内沿纵向布置细长弹簧，或者在床垫内沿纵向和横向布置细长弹簧，如图12所示。为了清楚起见，在图12中，细长弹簧100以附图标记100和105示出。在如图12所示的这个实施例中，细长弹簧105沿纵向定位在床垫、座椅或垫子400内，横向定位的细长弹簧以附图标记100示出。

图13示出了本发明的枕头500的一个实施例。在此实施例中，本发明的弹簧100位于枕头500的内部。可采用弹簧100的任何布置形式，只要该布置形式能提供枕头500的所需坚固度和其它特性。在一个示例中，弹簧100横向定位在枕头500内，其中压缩力200和210作用在弹簧100的长边上。在替代实施例中，弹簧竖直定位在枕头内，例如图7所示的布置形式，其中压缩力200和210沿轴向作用在弹簧上。

在附图中示出并在本文中详细说明了本发明的实施例的一些具体示例，可以对这些实施例做出各种修改和替换。但是应理解，这些实施例不限于所公开的特定形式，相反，这些实施例应涵盖落在本公开的精神之内的所有修改、等同形式和替代形式。此外，这些实施例的任何特征、功能、步骤或元素可在权利要求中陈述或添加到权利要求中，并且可添加通过不在该范围之内的特征、功能、步骤或元素来限定权利要求的发明范围的反面限制。

Claims (4)

1.一种床垫(300)、座椅(400)、垫子(400)或枕头(500)，包括在所述床垫、座椅、垫子或枕头的核心区域中布置为阵列的多个中空管状弹簧(10、100)，

所述中空管状弹簧(10、100)包括：

具有切出贯穿的狭缝的泡沫条，将泡沫条的相对端使用粘合剂附接，形成中空管状；

从弹簧(10、100)的外表面(30)向内芯(40)延伸的多个孔(20)；

其中，狭缝长度选择为使得管状弹簧在压缩时达到所需的中央膨胀量；

其中，在向管状弹簧施加压缩力时，管状弹簧在其竖向中心区域膨胀，而不产生横向滑动，

以及

所述床垫(300)、座椅(400)、垫子(400)或枕头(500)还包括：

边缘结构310和内部间隔件320，以使弹簧100的进一步对准，其中，在床垫(300)、座椅(400)、垫子(400)或枕头(500)内沿纵向和横向布置弹簧，其中第一压缩力200和210作用在横向定位在所述床垫(300)、座椅(400)、垫子(400)或枕头(500)的弹簧100的长边上，第二压缩力200和210沿轴向作用在竖直定位在所述床垫(300)、座椅(400)、垫子(400)或枕头(500)中的弹簧上。

2.如权利要求1的床垫(300)、座椅(400)、垫子(400)或枕头(500)，其中，当在所述阵列上施加向下压缩时，布置在阵列内的多个管状弹簧(10、100)中的至少两个径向向外膨胀(X、X’)，并且彼此撞击。

3.如权利要求2的床垫(300)、座椅(400)、垫子(400)或枕头(500)，其中，相邻管状弹簧(10、100)在膨胀(X、X’)时的相互碰撞为每个弹簧提供了附加的压缩阻力。

4.如权利要求2的床垫(300)、座椅(400)、垫子(400)或枕头(500)，其中，相邻管状弹簧(10、100)在膨胀(X、X’)时的相互碰撞，使弹簧(10、100)相对于彼此保持就位。

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