CN1668229A - 泡沫塑料和盘簧组合垫子 - Google Patents

Abstract

本发明相互作用地调节垫子型泡沫塑料和常规的盘簧芯两者中的空气体积，从而获得各种各样的水平的密度和压痕力偏移(IFD或弹回力)。该垫子被包围在一个包含抽气阀(12)的气密封皮箱(A)中。此外，泡沫塑料芯和盘簧芯可以被包围在附加的气密箱(B)(C)中，后者(B)(C)有其自己的抽气阀(34，46，45)。该垫子的各个箱内选择地抽真空可调节垫子的舒适性。本发明的优点是能为同一装置的一个或多个使用人产生多种水平的舒适性的自动充气的泡沫塑料和盘簧构造的独特的相互作用行为。

Description

泡沫塑料和盘簧组合垫子

发明领域

本发明涉及一种可以相互作用地调节的支承装置如垫子，该支承装置有一层可以调整压力的自动充气的开放网眼式的可弯曲的聚尿烷泡沫塑料芯和一层垫子盘簧。两层可独立地调整柔软性/硬度，但也能相互作用地调节，因而调理泡沫塑料就能改变盘簧层的特性。

背景技术

本发明是一种多层组合垫子。一层或多层为自动充气的弹性体开放网眼式的聚尿烷泡沫塑料而另一层为其中具有机械盘簧的区段。两层是单独的，也能相互作用地调整其硬度和柔软性(压痕力偏移-IFD)及支承性(密度)。

过去曾进行各种设计来利用对应于身体不同部分的泡沫塑料层的不同区域或通过控制垫子中盘簧的坚固性或适应性而控制垫子内泡沫塑料层的硬度、柔软性和支承坚固性。但是，控制两层使它们能受使用人、一个垫子中的泡沫塑料和盘簧的独立而相互作用的调整则在先有技术中尚未以本发明的方式达到过和找到过。

现有技术的垫子有一个盘簧芯和一个或多个泡沫塑料层。这些泡沫塑料层通常具有不同的密度和IFD额定值来承受身体各部分如头、肩、躯干和脚的重量。盘簧芯支承泡沫塑料层并被缝成褥子的纤维织物或棉布所包围，该褥子用作外装饰并将垫子的各部分保持在一起而成为一个完整的垫子。

所述垫子的缺点是它常常非常昂贵而且还只提供一种不能由使用人选择地调节的固定的舒适程度。但是另外的垫子具有可以更换的泡沫塑料舱来达到不同的舒适水平，然而，所述多泡沫塑料舱的垫子由于不使用时必须存放的多个泡沫塑料舱而变得很笨重。

另一种先有技术垫子有一泡沫塑料上层和一个或多个置于下面的空气胆，后者能用气泵增压。躺在垫子上的人将其体重压在垫子上，向侧向支承最小的区域也即中心区域累积。这导致一种吊床效应，这对躺在垫子上的人是不舒服的。而且，当空气流出这些胆时，整个装置变瘪而不再支承躺着的人体。在这种配置中，该空气箱在泡沫塑料层下面受到调节而没有对泡沫塑料的任何相互作用的效果。在丧失压力的情况下，该空气箱摆动和摇晃，使该构造不稳定而甚至更加不舒服。

授予Arpin的美国专利No.2,779,034公开一种用于包括一个标准盘簧垫子的垫子紧固性调整，其中标准盘簧被一松动装配的气密盖所覆盖。Arpin没有提到任何开放网眼式的自动充气的泡沫塑料种类，也没有说明垫子中盘簧和泡沫塑料芯的任何组合。

授予Lea的美国专利No.3,872,525和No.4,025,974公开一种包括一可弯曲的气密包封的自动充气的空气垫子，该包封包围一个弹性的开放网眼式的轻量的泡沫塑料芯，基本上整个泡沫塑料芯的上下部分粘合在该包封上。内部的空气可以通过压缩该构造而除去，由此该泡沫塑料层变瘪，使该垫子能卷成一个紧凑的包封件。

美国专利No.4,944,060例示一种有许多分立的可透空气的网眼的垫子，这些网眼在一定程度上是疏水性的。该垫子用增压空气来使垫子充气膨胀，而不使用任何泡沫塑料芯。

美国专利No.6,098,378公开一种将一个单独的垫子包封到一个能方便携带的小体积。在该方法和装置中，该泡沫塑料垫被压缩而装入一硬容器中，以备装运。在销售点，垫子被取出而充气膨胀到其初始形状。

发明概述

与先有技术的垫子相反，本发明调节与常规的盘簧箱相结合的自动充气的开放网眼式的可弯曲的聚尿烷泡沫塑料的密度和弹回力(IFD)，从而消除了先有技术装置的大多数问题。这样一种泡沫塑料和盘簧垫子的顶上的任何重量分布(例如来自头部、腹部或腿部的重量分布)只是局部地影响泡沫塑料层表面的弯沉，而向上恢复(弹回)是一个通过该泡沫塑料层的网眼构造而重新引导空气流的缓慢过程。该下面的盘簧层没有从其上面的重量受到集中的压力。因此，没有吊床效应的证据。

取决于泡沫塑料层中的空气压力，甚至可能是一种不产生恢复的状态；此时不施加向上压力，而仍然保持一种高度的舒适感。这是以本发明中固有的内在原理为基础的，也即当从一气密密封的泡沫塑料芯中逐渐除去空气时，泡沫塑料的密度增大。同一时刻，其压痕力偏移(IFD或弹回力)逐渐减小，使泡沫塑料芯更软。这种调节过程从完全充气跨越到实施上为零。在极端的情况下，当除去太多空气时，该泡沫塑料硬化，达不到垫子的目的例如提供舒适性。

本发明来自这样一种认识，即一个自动充气的可调整密度的IFD可变的开放网眼式的可弯曲的聚尿烷泡沫塑料芯与一个其中有盘簧的垫子层的组合大大增强组合垫子的灵活性，从而提供变化范围很大的水平可以调节的舒适性。在垫子制造过程中，本发明利用这样一个事实，即可弯曲的开放网眼式聚尿烷泡沫塑料的一定品质范围的压痕力偏移(IFD)和密度性能可以通过从泡沫塑料网眼中除去一些空气和变化该泡沫塑料芯的网格构造而受到调整。

高密度泡沫塑料(如粘弹性泡沫塑料)提供巨大的舒适性，但显著地比较昂贵。本发明的焦点说明是如何将一种比较不贵的低密度泡沫塑料调节到感觉类似于高密度泡沫塑料，并通过泡沫塑料和常规盘簧配置之间的层相互作用而获得一种密度较高的较贵的泡沫塑料的支承特性和舒适性，该塑料不将使用人限定于一种固定的舒适水平，而给人以从非常硬到非常软的舒适性的宽阔选择。

IFD和密度的调节是通过操纵可以弯曲的聚尿烷泡沫塑料或类似特性的材料而达到的。该技术说明，该材料是以特殊形式制造的，它必须是一种允许均匀抽出蜂窝状结构中的空气的组成，从而同样均匀地增大材料密度。该材料的另一特殊性是，由于其结构、特殊的制造和精修过程，它提供低的IFD数值、调节状态的成比例的较高的坚固稳定性，这种性能此前仅与极高密度值的泡沫塑料或类似材料有联系。最后，它比后者轻得多，并能减小尺寸和体积，以便于运输和存放。

通过或是直接从盘簧箱抽去空气而压缩盘簧箱或是用自动充气的泡沫塑料箱的上升力压缩盘簧箱，该垫子的盘簧部分变得更坚固。另一方面，如果从泡沫塑料箱抽去一些空气，那么盘簧部分将放松而觉得软些。本发明涉及不同的可逆的垫子组合，使得一个或多个使用人可以有差别地和单个地调整到其爱好，取决于它们选择躺在床的哪一侧(床的左侧或右侧，或反面)。它也证明，当一块泡沫塑料从低密度和高IFD变到高密度和低IFD的更希望的泡沫塑料时，以及当其与其它邻近的盘簧芯相互作用而改变其特定的IFD和坚固性时，可以通过一块泡沫塑料而达到坚固性或柔软性的许多逐渐增长的水平。

本发明可以用一风扇式真空泵来从泡沫塑料抽出空气，以倍增其密度和显著减小其IFD值。在泵操作仅仅几秒钟后，该泡沫塑料感觉像一种由具有调整的柔软性的同样调节的盘簧层支承的IFD小于20的高密度的弹性泡沫塑料。因为该真空泵具有可变的速度和遥控存储器装置，所以这种变换发生于使用人所要的速度和增量。

所进行的实验要求使用人躺在泡沫塑料/盘簧初始坚固构型上并随后调整泡沫塑料芯内的密度和IFD设定。人们观察到，使用人身体的最重部分沉入泡沫塑料中，并当密度增大而IFD减小时逐渐地构成仿形轮廓。由于这种功能以及下面的盘簧层，垫子内不产生变瘪或吊床效应，这种垫子比使用不同技术的任何其它垫子更轻更薄，减小了重量、体积和费用，这种新垫子技术具有工业部门优先考虑的需求。

本发明的优点是可以将该自动充气的泡沫塑料芯调整到舒适程度，并且也利用所述可调整性来改变垫子的泡沫塑料芯上下的盘簧垫的性能。这种组合的构造允许沿两个水平并列的方向使用该垫子芯。垫子可以是泡沫塑料部分面向上，也可以是盘簧部分面向上。这由使用人决定。尤其是，可以利用真空泵从组合垫子的泡沫塑料部分均匀地抽去空气，这导致增大泡沫塑料芯的密度而减小芯内的IFD值，使泡沫塑料芯感觉更软而支承性能更好。因为盘簧芯和泡沫塑料芯装在一个气密的外箱内，所以当泡沫塑料芯膨胀或收缩时所述盘簧芯的性能将变化。而且，通过抽去包含盘簧的箱内的空气，将导致增大垫子的该部分的硬度，而也影响邻近的泡沫塑料芯，从而可以附加地压缩组合垫子的盘簧芯组合。这种可调整性中的相互作用性能大大地增加了这样一种组合垫子的灵活性。

本发明的基本构型有泡沫塑料和盘簧的芯和舱之间的变化范围广泛的组合。这种构型采取带有层组合的垫子形式，包括一个气密封皮箱，该封皮箱包围至少一个自动充气的聚尿烷泡沫塑料芯和至少一个盘簧芯，所述气密封皮箱有至少一个用作抽空气机构的阀。所述盘簧芯可以在其上下表面中包括一保护层。在本发明的典型配置中，该组合垫子包括两个安置成垫子上层和下层的自动充气的聚尿烷泡沫塑料芯和一个安置在两塑料芯中间的盘簧芯。

在本发明的另一实施例中，刚刚描述的组合垫子的至少一个自动充气的聚尿烷泡沫塑料芯被包围在一个附加的气密箱中，所述附加的气密箱被包围在所述气密封皮箱中并包括至少一个阀，该阀穿透所述气密封皮箱的壁而从所述附加气密箱抽走空气。在一优选实施例中，被包围在附加气密箱中的自动充气的聚尿烷泡沫塑料芯的数目为两个。

在本发明的又一实施例中，该盘簧芯被包围在又一个附加气密箱中，该箱有一与另一附加气密箱相同的阀配置，所有附加的气密箱均被包围该气密封皮箱中。

在本发明的又一实施例中，该自动充气的聚尿烷泡沫塑料芯沿垂直方向划分为两个纵向或横向区段，而用于所述芯的该附加的气密箱由用于每个所述区段的单个附加的气密箱代替，每个箱有一与全尺寸的附加气密箱同样的阀配置。

为了保证合适的空气流，该一个或几个阀安装在每个附加的气密箱上，而该气密封皮箱可以包括一个或多个可透空气的间隔元件，用于保持任何邻近的物体不会阻挡空气流通过这些阀。

附图简述

图1表示一个气密箱、两个芯和一个单独的带一可透空气的间隔元件的阀；

图2表示一个气密箱、三个芯和一个单独的带一可透空气的间隔元件的阀；

图3表示两个气密箱、两个芯、两个阀和两个可透空气的间隔元件；

图4表示三个气密箱、三个芯、三个阀和三个可透空气的间隔元件；

图5表示三个气密箱、两个芯、三个阀和三个可透空气的间隔元件；

图6表示每个带一阀的分隔的箱；

图7以省略图表示一种四箱垫子；

图8表示本发明中的一种带有安置在表面上的重量的盘簧泡沫塑料垫子；

图9表示本发明的一种当这些重量从表面上移去而阀关闭的盘簧泡沫塑料垫子；

图10和图11表示处于不同的自动充气状态中而有一个或多个阀和一个或多个可透空气的间隔元件的同一复合垫子。

发明详述

图1表示内部有两个芯的气密箱。箱(A)是构成整个垫子的主要气密封皮箱。下区段(B)是一个自动充气的泡沫塑料芯(SF1)，其上安置一个带许多盘簧(11)的盘簧芯(C)，后者通常安置在单个的纤维织物套(未示出)中。盘簧芯上下设置保护层(14)，以防止盘簧的两端戳入躺在箱(A)顶上的人和下面的泡沫塑料芯(B)中。

安装在主箱(A)的壁中的一个或多个阀(12)用于从该垫子抽去空气。一个可透空气的间隔元件(13)防止附近的物体阻挡这些阀。当通过阀抽去空气时，泡沫塑料芯(SF1)将均匀受压而盘簧区段中的盘簧也将受压。结果，两个区段的密度和IFD值将变化。盘簧区段的表面将硬化，而泡沫塑料芯区段的表面相反将软化。该垫子可以用于泡沫区段面朝上或盘簧区段面朝上。

图2表示一种带有气密封皮箱(A)的复合垫子，其中在底部(24)和顶部(25)位置安置两个自动充气的泡沫塑料芯(SF1和SF2)，而在两者之间夹着一个有保护层(26)的盘簧芯(21)。在箱(A)的外壁中已设置一个可透空气的间隔元件(23)，通过该阀可以抽去空气。当抽气时，两个泡沫塑料芯(24和25)与盘簧芯的弹簧(21)受压。在压缩下，泡沫塑料芯的表面将因IFD减小而软化，而盘簧芯相反地将增大硬度，因为盘簧被张紧而力图返回其初始的松弛状态。

图3表示一种有两个箱的复合垫子，一个是有壁(30)的气密封皮箱(A)，另一个是其中的附加气密箱(B)。(B)是完全独立的并包围一个自动充气的泡沫塑料芯(SF1)。箱(A)的上部包括一个有许多盘簧(38)的盘簧芯(37)。两个保护层(33)安置在盘簧的上面和下面。设置两个阀(31和34)，其中上阀(31)用于从总箱(A)中抽去空气，导致上盘簧芯的压缩，该上盘簧芯将硬化。下阀(34)用于从箱(B)中单独地抽去空气而与箱(A)无关(如果这样选择的话)。阀(34)通过穿透总室的壁(30)和箱(B)的壁(36)两者而引导到箱(B)内部。两个阀具有附接在其内部端部上的可透气间隔元件(32和35)，以防止泡沫塑料或盖子物料阻塞阀。

该复合垫子可两面使用，如果希望这样的话，盘簧芯可以由于希望躺在较硬的表面上而用于往上躺，或者泡沫塑料芯可以由于希望较软的表面而使用。当空气从箱(B)中的泡沫塑料芯(SF1)内抽去时，由于箱(B)中的IFD值下降，而且盘簧芯(37)将因箱(B)中体积缩小而进一步松放，两个箱都将变软。

图4表示一种有三个箱的复合垫子。第一箱(A)是一个气密封皮箱(40)。(A)内是另两个气密箱(B和C)，每个有一自动空气的聚尿烷芯(SF1和SF2)。两者之间是一个用泡沫塑料层(42)保护的常规盘簧芯(41)，在盘簧的两端处，(A)有一阀(43)和可透空气的间隔元件(44)，用于从箱内抽去空气，这将导致压缩盘簧芯而增加其坚固性。在隔开的箱内包围的上下泡沫塑料表面仍然不受影响。箱(B和C)也有独立的阀(45和46)，它们通过两个室壁而进入其各自的泡沫塑料芯箱内部，每个阀有一附接的可透空气的间隔元件(47和48)。通过它们，可同时或独立地从两个箱(B和C)抽出空气，产生各种各样不同的硬度或柔软性的组合。夹在中间的盘簧层将相互作用地调节，因为任一箱或两个箱(B)和(C)的压缩将导致盘簧的进一步伸长。

图5表示一种三室(A，B，C)复合垫子。(A)是总垫子，包围其它两个垫子(B和C)并有密封壁(50)。下室(B)有自动充气的聚尿烷泡沫塑料芯(SF1)，包围在其自有的密封盖(59)中。上室(C)中有一常规的盘簧芯(51)，也由其自有的盖(58)密封。盘簧芯(51)的上下各有一个泡沫塑料保护层(53)。总室(A)中有一阀(56)并通过其自己的壁(50)，在内部安装一可透空气的间隔元件(57)，以便当从箱(C)抽吸空气时防止箱(C)的盖(58)吸入阀中。箱(C)也有其自有的带可透空气的间隔元件(52)的阀，该阀通过箱(A)的壁(50)和箱(C)的盖(58)。箱(B)也有其自己的通过箱(A)的壁(50)和箱(B)的壁(59)的阀(54)。阀(54)同样安装一个可透空气的间隔元件，以便当从泡沫塑料芯(SF1)抽入空气时防止该泡沫塑料和盖吸入该阀，而在相反的情况下，当该泡沫塑料芯能够自动充气时，该间隔元件用于从阀隔开该泡沫塑料和盖。该复合垫子的灵活性在于，可以选择地操作所有三个阀来增大或减小各个芯的各自的柔软性或硬度，或者对整个垫子解除压力，以备存放或运输。

当从箱(C)中抽去空气时，盘簧(51)将受压缩，从而更加坚固。另一方面，当从箱(B)中抽去空气时，自动充气的泡沫塑料芯(SF1)将软化而也允许箱(C)膨胀，相互作用地提供不同程度的柔软性/坚固性。当从(A)抽去空气时，只要各自的箱中阀是打开的，箱(B)和(C)两者将受外盖(50)压缩并排除空气，导致盘簧更硬而压缩，而泡沫塑料芯将软化。只要愿意，该垫子任一面均可使用。

图6表示一种有五个互相密封的箱的复合垫子。具有侧壁(60)的总室(A)包围四个其它的箱(B，C1，C2，C3)。箱(B)在其自己的密封壁内包围一个常规的盘簧芯(61)。其下安置三个更小的自动充气的泡沫塑料(SF)区段(C1，C2，C3)，每个被包围在其自己的外壁中。箭头(65)指示各个不同的芯和区段是如何彼此相联的。箱(A)的总盖有其自己的与一个可透空气的间隔元件(62a)结合的阀(62)。箱(B)有其自己的通过外箱壁(60)和通过其自己的壁的阀(63)。下面的三个较小的区段(C1，C2，C3)充满自动充气的泡沫塑料并有其自己的阀(64a，64b，64c)和可透空气的间隔元件(一个示于64d)。(C1，C2，C3)中的每个阀通过箱(A)的壁(60)并通过其自己的壁，使得可以以一选择的方式从每个箱抽出空气。可以选择地调整的泡沫塑料芯箱控制对应于身体上部、中部和下部的盘簧层的硬度和柔软性的各区域，从而大大地增强垫子的灵活性。

图7以省略图表示一种由四个箱组成的复合垫子。有壁( 70)的外箱完全包围和气密地密封三个内箱(A，B，C)。箱(B)是有其自己的包围一自动充气的泡沫塑料芯(SF1)的壁(72)的下箱。上箱(C)也有包围自动充气的泡沫塑料芯( SF2)的壁( 71)。第四个箱(A)的自己的壁(79)包围一常规的盘簧芯，箱(A)夹在箱(B)和箱(C)之间。盘簧芯具有安置在盘簧两端上下的保护层(74)。

所有四个箱装有阀，以选择地抽去空气。盖( 70)中的阀装了一个可透空气的间隔元件(75a)，以便当抽空气时避免被箱(A)的壁(79)阻塞。阀(75)有目的地安置在一个位置，使得当从其箱抽去空气时，另三个箱受到压缩(只要其各自的阀是打开的)。具有壁(72)的下箱(B)有阀(78)，该阀有通过总盖的外壁( 70)和其自己的壁(72)而通过其内部的抗阻塞的间隔元件(78a)。有密封盖( 71)的上箱(C)完全包围自动充气的泡沫塑料芯(SF2)。它有阀(76)，该阀具有抗堵塞的可透空气的间隔元件(76a)，从其内部通过其自己的壁(71)和通过外壁( 70)而引导，使得只能从该箱抽去空气。

包含一常规的盘簧芯(73)的箱(A)夹在箱(B)和箱(C)之间。它有其自己的完全包围该盘簧层的壁(79)，使得空气只能从其通过阀(77)抽去。为了这样做，该阀通过其自己的壁(79)和外壁(70)。所有四个阀都能选择地激励，以调节四个箱的任一箱中的空气体积，从而提供新水平的灵活性和舒适性。该垫子也可压缩，以便于运输或存放。

图8表示本发明的一种构型，该构型具有模拟沉入外盖(81)和沉入泡沫塑料芯(82)的表面(FS1)中的身体各部分的重量(W)。盘簧芯(83)支承该泡沫塑料，但如果通过阀(84)和通过间隔元件(85)抽出一些空气，那么泡沫塑料将变得更软而更加具有这些重要的轮廓。相反，盘簧区段也将压缩而变得更坚固，给该垫子额外的垫子。

图9表示如图8中的同一构型但去了一个重量(W1)，阀(94)关闭，而当泡沫塑料(92)缓慢地向上恢复时，泡沫塑料芯(92)和表面(FS1)能显示使用人身体的压痕。另一方面，当空气从外箱(91)通过阀(94)和间隔元件(95)抽出时，盘簧芯(93)将受压而提供更多的向上支承。也可以从该垫子结构抽去额外的空气，而观察到使用人身体的压痕留在表面(SF1)上，从而不显示向上恢复。

图10表示一个处在其压缩和放气状态中的泡沫塑料盘簧复合垫子，有一个或多个阀(101)(102)装在箱壁(100)上和一个或多个可透空气的间隔元件(仅示出103)用于防止堵塞。阀(102)大于阀(101)而可以用于快速放气，至于阀(101)可以用于调节该复合垫子以及给其放气。

图11表示在其充气状态中的同一泡沫塑料盘簧复合垫子，有一个或多个充气阀(1101和1102)和一个或多个防止堵塞的可透空气的间隔元件(仅示出1103)。

虽然已描述了本专利的垫的不同用途，但尚未包括其它用途，如各种坐垫、各种形式的缓冲垫子以及需要一个用于增加舒适性和灵活性的支承设备的任何其它用途。

Claims (8)

1.一种有复合层的垫子，包括一个包围至少一个自动充气的聚尿烷泡沫塑料芯和至少一个盘簧芯的气密封皮箱，所述气密封皮箱有至少一个用作抽走空气的机构的阀。

2.权利要求1的复合垫子，其特征在于，所述盘簧芯在其上下表面上各包括一保护层。

3.权利要求1或2的复合垫子，其特征在于，包括两个安置成该垫子上下层的自动充气的聚尿烷泡沫塑料芯和一个安置在其间的盘簧芯。

4.权利要求1～3中任何一项的复合垫子，其特征在于，在一个附加的气密箱中包围至少一个自动充气的聚尿烷芯，所述附加的气密箱被包围在所述气密封皮箱中并包括一个阀，该阀通过所述气密封皮箱的壁，以便从所述附加的气密箱抽去空气。

5.权利要求4的复合垫子，其特征在于，被包围附加的气密箱中的自动充气的聚尿烷泡沫塑料芯的数目为两个。

6.权利要求3～5中任何一项的复合垫子，其特征在于，所述盘簧芯被包围在另一个附加的气密箱中，后者有一个与该另一附加气密箱相同的阀配置，而且其中所有附加的气密箱被包围在该气密封皮箱中。

7.权利要求3～6中任何一项的复合垫子，其特征在于，至少一个自动充气的聚尿烷泡沫塑料芯沿垂直方向被划分为至少两个纵向或横向区段，而且其中，用于所述芯的该附加气密箱由用于每个所述区段的单个附加的气密箱替换，每个箱有一个与全尺寸的这些附加气密箱相同的阀配置。

8.权利要求1～7中任何一项的复合垫子，其特征在于，安装在每个附加的气密箱或气密封皮箱上的该阀或这些阀包括一个或多个可透空气的间隔元件，这些间隔元件使任何邻近的物料不会阻挡通过所述阀的空气流。

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