CN1682040B - 高外形可包装线圈和内装弹簧 - Google Patents

Abstract

一种具有在六又四分之三至七又二分之一英寸范围内的总体高度的高外形线圈在压缩下保持轴向对齐。由这些高外形线圈构造的高外形内装弹簧可在包装机中与其他高外形内装弹簧一起进行包装，而不会滑移或者侧向偏转。在各种载荷下，线圈的轴向式压缩避免内装弹簧中相邻线圈的接触。

Description

高外形可包装线圈和内装弹簧

技术领域

本发明总体涉及用于诸如座垫和床垫的反撑装置(reflexive support)的线圈、弹簧和内装弹簧组件，尤其是涉及线圈和内装弹簧样式，其可以在运输和处理的包装过程中受到压缩。

背景技术

用作反撑和支撑芯部以支撑诸如座垫和床垫的装置的内装弹簧组件通常由以各种布局连接的多个线圈或者弹簧制成。在钢丝形内装弹簧中，线圈通常为螺旋状，通常其端部冲压成型以便为与覆盖的衬垫和装饰交界提供支脚或支撑表面。内装弹簧线圈通常通过用交叉螺旋钢丝编结相邻各圈而以矩阵或阵列形式连接在一起，该交叉螺旋钢丝在内装弹簧宽度或者长度上延伸。端对端测得的线圈的高度(也称为“长度”)表示内装弹簧的高度，其进一步表示床垫或者座位表面的总体高度或者厚度。

在市场中需要通过高度增加的线圈而制造总体高度增加的内装弹簧以提供具有增高隆起和更大范围压缩的反撑表面。然而，与内装弹簧的制造和处理相关的困难在于进行包装，其中将内装弹簧单元沿着线圈轴线压缩至未受压高度的一小部分，以降低运输体积。这对于将内装弹簧从单独的制造工厂运输到最终产品生产工厂(例如床垫厂)是非常必要的。对5-6英寸范围内传统高度的线圈制成的内装弹簧进行包装可能会在使阵列的所有线圈保持轴向对齐方面存在一些问题。这种问题在使用增加高度的线圈的情况下变得更为突出，这就局限内装弹簧高度制造和处理。这种问题由具有中心锥形螺旋样式的线圈所加重，其中该线圈体的中心区域具有相对线圈的端部具有成锥形的小直径，使得处于包装处理的完全压缩情况下线圈轴向不稳定，导致线圈在包装的压力下旋转或偏移而不能轴向对齐。

本发明的目的在于提供一种改进的线圈弹簧以增加其总体高度，其在包装处理过程中和包装处理之后保持轴向对齐和尺寸稳定性。

发明内容

本发明提供了一种具有增加的15总体高度的高外形内装弹簧线圈，其在包装处理过程中和包装处理之后保持轴向对齐。该线圈弹簧包括诸如钢丝的弹性材料，螺旋盘绕该弹性材料以形成线圈体和位于线圈各端部的端部螺旋。此外，线圈弹簧具有大致位于六又四分之三至七又二分之一英寸(或者170-190mm)范围内未受压总体高度。作为进一步20的说明，线圈高度是端对端测量的并且在此也称为长度。本发明的高外形内装弹簧线圈的特定尺寸可以使内装弹簧在包装和拆包处理的过程中保持尺寸稳定性。高外形线圈的螺旋(convolution)或者圈的节距和直径设计为允许沿着线圈轴线完全压缩和解压线圈。

在本发明的总体设计方面，高外形线圈具有中心螺旋，其节距大于相邻螺旋的节距，并且其外径小于相邻螺旋的外径。线圈端部螺旋的节距小于线圈所有其他螺旋的节距。在用Carlson检测仪进行测量时，高外形线圈具有位于1.55-1.95磅/英寸范围内的压缩力，并且当组装于内装弹簧中时其可以在包装机中进行包装并沿着线圈轴线进行压缩。

在此，参照附图将更加详细地说明本发明的这些和其他方面，所示的实施例仅是其中可执行和实施本发明的原理和思想的一些方式的示例。

附图说明

附图中：

图1是本发明的高外形内装弹簧线圈的正视图；

图2是本发明的高外形内装弹簧线圈的俯视图；

图3是本发明的高外形15内装弹簧线圈弹簧的另一实施例的正视图；

图4是图3的高外形内装弹簧的俯视图；以及

图5是由本发明的高外形线圈构造的内装弹簧的一部分的透视图。

具体实施方式

参照附图，示出了以10表示的高外形内装弹簧线圈，其总体最终端对端长度或者高度尺寸大致位于六又四分之三至七又二分之一英寸的范围内(或者大致170-190mm的范围内)。线圈10以螺旋形式线材(例如，12-16标准规格)形成为螺旋体13，在线圈体的相对的端部具有邻近的端部螺旋16。在该具体实施例中，存在形成线圈主体的三个螺旋或者图，包括中间体螺旋14a和14b，以及中心螺旋12。本发明线圈的另一实施例可以以不同结构构成，例如不同数量的螺旋或者圈，以及线圈端部的不同形状，如稍后进一步所述的。在五圈螺旋线圈的具体实施例中，中心螺旋12具有最小直径，并且相邻的中间体螺旋14a和14b的直径以确定程度变大，端部螺旋16的直径最大。中间体螺旋14a和14b由较大的端部螺旋16稳定，并且当该线圈受到轴线压缩时，该中间体螺旋压入端部螺旋16的直径内。

图1和2示出以由传统卷曲线圈成形装置(coiler wire forming equipment)制造的原始形式的线圈10，如图2中所示，端部螺旋16大致呈圆形。原始形式的线圈10可随后形成如图4中所示的端部螺旋，或者其他形式，以及具有在此所述的其他线圈参数。原始线圈应当具有位于大约8V₂英寸至9V₂英寸的优选的总体线圈高度。这是一个重要的参数，其可以在制造根据本发明的高外形线圈的过程中得以设定和测量，以确保位于六又四分之三至七又二分之一英寸范围内的所需最终高度。

根据本发明的设计原理，在提供可在传统包装工艺中进行包装的高15外形线圈中，在此，将从一个螺旋的最外边缘至相邻螺旋所测得的线圈尺寸称为“节距”并在图1中指定为“A”、“B”和“C”。“A”表示中心螺旋12的节距。“B”表示中间螺旋14的节距。“C”表示端部螺旋16的节距。中心螺旋具有表示为“x”的外径(O.D.)，其是横向地从中心螺旋的外切线至相对的圈所测得的，中间螺旋的O.D.表示为“y”。对于具有大致7英寸(178mm)线圈高度/长度的线圈，中心螺旋O.D.“x”优选地处于50mm至53mm范围内。

根据本发明的设计原理，中间螺旋O.D.“y”必须至少比中心螺旋O.D.“x”至少大1mm。这些尺寸对线圈的性能和特性非常重要，尤其是处于压缩和处于包装的高压下。在压缩情况下，线圈的特性理想的是“轴向式(on-axis)”的，表示沿螺旋线圈体的轴线压缩线圈，而没有或者几乎没有侧向扭曲。当在使用于床垫结构中的内装弹簧组件并且尤其是在大量内装弹簧组件中时，轴向式压缩对于使矩阵中的线圈保持对齐非常重要，并且对于在装载或拆卸线圈内装弹簧时防止相邻线圈的任何接触而产生卡嗒声非常重要。有如在此所使用的，术语“可包装”表示线圈或者由此类线圈制造的内装弹簧组件的特征，其轴向式的压缩和解压，尤其是在用于例如床垫制造中的内装弹簧包装机压缩载荷下。

为了高外形可包装线圈的尺寸稳定性，根据本发明的设计原理制造的最终线圈10应当具有以下尺寸范围。中心螺旋12应当具有位于54-58mm范围内的节距和位于51-55mm范围内的O.D.。中间螺旋14应当具有位于53-60mm范围内的节距和位于52-55mm范围内的O.D.。端部螺旋16应当具有位于25-35mm范围内的节距和位于59-65mm范围内的外径(OD.)。本发明的高外形线圈优选地具有位于六又四分之三至七又二分之一英寸范围内总体未压缩高度。

在本发明的高外形线圈的热处理和初始压缩(安装)之前、热处理后初始压缩(安装)之前以及最终状态的各种制造状态中，以下尺寸也是本发明的高外形线圈的节距和O.D.尺寸的所需尺寸范围的代表值。

热处理前

压缩前(原始)         节距(mm)         O.D.(mm)

中心螺旋      (A)    59-67            50-54

中间螺旋      (B)    59-66            52-55

端部螺旋      (C)    25-35            59-65

热处理后/

压缩前               节距(mm)         O.D.(mm)

中心螺旋      (A)    58-63            50-55

中间螺旋      (B)    59-66            52-55

端部螺旋      (C)    25-35            59-65

热处理后/

压缩后(最终)

中心螺旋      (A)    54-58            51-55

中间螺旋      (B)    53-60            52-55

端部螺旋      (C)    25-35            59-65

在线圈10受到热处理后，但是在初始压缩或者“调整(set)”之前，15线圈应当具有以下尺寸。端部螺旋应当具有位于25-35mm范围内的节距尺寸和位于59-65mm范围内的O.D.。中间体螺旋14应当具有位于59-66mm范围内的节距和位于52-55mm范围内的OD.。中心螺旋12应当具有位于58-63mm范围内的节距和位于50-55mm范围内的O.D.。

在线圈10已经受到热处理和压缩之后，线圈应当具有以下尺寸。端部螺旋16应当具有25-35mm的节距和59-65mm范围内的OD.。中间体螺旋14应当具有位于53-60mm范围内的节距和位于52-55mm范围内的O.D.。中心螺旋12应当具有位于54-58mm范围内的节距和位于51-55mm范围内的O.D.。

如果任一所述螺旋的O.D.大于所述范围，线圈10将不会在包装操作中(即在内装弹簧包装机中)受到轴向式压缩，并且当在内装弹簧组件中受到载荷时可能在侧向切点相互接触。如果螺旋的上述O.D.处于这些范围之下，线圈将不会尺寸稳定，尤其是处于包装压缩载荷之下，并且使线圈体转滑(spin-out)而不与端部螺旋对齐，即不是轴向式压缩。同样，如果螺旋之间的所述节距大于所述范围，线圈10将不会尺寸稳定，尤其是处于包装压缩之下。并且如果螺旋之间的节距小于所述范围，线圈10将通过主体螺旋相对端部螺旋侧向偏转而阻止包装和转滑。

如图5所示，线圈弹簧10是如何在内装弹簧组件中互连的示例是通过用交叉螺旋线材18将端部螺旋16编结在一起。其他示例包括使用编织品或其他包装将线圈布置在平行轴线阵列中，或者使用其他类型的紧固装置将线圈阵列保持在矩阵布置中，其中线圈的轴线通常平行。在所示的示例中，交叉螺旋编结线18在线圈10的各行之间横向延伸，在此情况下沿着线圈相对端部的端部螺旋18延伸，以形成厚度等于线圈轴线长度的内装弹簧。虽然示出在特定径向方向上编结在一起，但是应该理解的是，一个或者更多线圈可相对于内装弹簧组件中的其他线圈转动。

当由Carlson式弹簧检测仪测量时，具有位于六又四分之三至七又二分之一英寸范围内总体高度或长度而没有干扰包装工艺的压缩线圈10所需的压缩力为1.55-1.95磅/英寸。如本领域所公知的，Carlson检测仪提供了标准的弹性系数检测，其测量将线圈压缩至超过压缩至未受压高度或长度的20％一英寸所需要力的大小。基于这种测量，确定包装线圈10所需的压缩力。发明者已经发现如果在1.55-1.95磅/英寸范围内可在Carlson检测仪受到压缩，具有上述尺寸的线圈10在组装于内装弹簧中时将在包装机中基本上轴向式包装，而不会干扰相邻线圈。所称的包装包括大批包装至少若干堆叠在一起的若干内置弹簧，其由诸如重纸(heavy paper)的材料片间隔，并且在包装机中受到成批压缩，有如在该行业中通常进行的一样。线圈10设计成在同时包装若干内装弹簧所需的包装压力之下受到轴线压缩。

如图2中所示，线圈10的端部螺旋16通常可以形成圆形，并以平面结构终止线圈，该平面结构用作线圈的支撑端结构，以连接于相邻线圈，并用来与填充和装饰叠置。在本发明的高外形线圈的设计原理内可实行端部螺旋的其他结构。

图3和4示出本发明的另一实施例，其中线圈10具有供上述高外形线圈的特定配置的端部螺旋16。如图3和4所示，端部螺旋16形成具有第一分支24，其通过连接段20从中间体螺旋14a或14b延伸，该连接段20以一角度在中间螺旋和端部螺旋之间延伸。连接段20可以包含于线圈的一端或者两端。可以对连接段20的长度进行调整以改变线圈的弹性，而不改变内装弹簧中线圈的轴向式压缩的性能。第一分支段24在一端部连接于第二分支段26，该第二分支段26通常正交于第一分支段24并且相对于第一分支段24横向设置。第二分支段26在第二端部连接于第三分支段28，该第三分支段28通常正交于第二分支段并通常与第一分支段相对，并且在终点29终止线圈。连接段20的长度可调以改变线圈10的压缩和稳定性。除了用作线圈端部的支撑部件之外，第一和第三分支段24，28也可以用作线圈间连接部件，其与内装弹簧组件中的相邻线圈编结在一起，如图5中所示。虽然不是圆形，但是可以认为，形成为具有分支的端部螺旋16具有从分支横穿线圈端部测量的直径或者外径。如图2中所示的圆形中，端部螺旋的外径是横穿线圈端部测量的。本发明的原理可应用于其他类型的线材形式线圈或者弹簧，可以改变其样式和尺寸。本发明的线圈的端部螺旋的形式对于完全压缩下线圈的线性特性不是关键的。而且，对本发明的线圈或者利用本发明的线圈构造的内装弹簧顺序压缩和解压，不仅适用于作为产品生产中中间处理步骤的包装内装弹簧过程，而且也有利于线圈或者内装弹簧的最终使用，例如座垫或者床垫结构的完全压缩，其可能发生在折叠或者存储5操作中。

Claims (26)

1.一种通常用于内装弹簧中的螺旋线圈，该线圈包括中心螺旋，从中心螺旋延伸的至少一个中间螺旋和从每个中间螺旋延伸的端部螺旋，当未受压缩时，该线圈的从一端部螺旋至相对的端部螺旋测得的高度尺寸在六又四分之三至七又二分之一英寸的范围内，该中心螺旋的节距和外径尺寸小于中间螺旋的节距和外径尺寸，并且在组装成内装弹簧时，该螺旋线圈在包装机中基本上轴向式包装，而与相邻的线圈没有干涉，且其具有在1.55-1.95磅/英寸的Carlson检测仪压缩力。

2.如权利要求1所述的线圈，其还包括中间螺旋和端部螺旋之间的连接段。

3.一种用相互连接的高外形线圈构成的内装弹簧，该高外形内装线圈包括：

中心螺旋；

至少一个位于该中心螺旋相对侧的中间螺旋；

在中心螺旋的每一侧连接于中间螺旋的端部螺旋，

该中心螺旋的节距和外径尺寸小于中间螺旋的节距和外径尺寸；

该线圈的从一端部螺旋至相对端部螺旋测得的高度在六又四分之三至七又二分之一英寸的范围，并且在组装成内装弹簧时，该螺旋线圈在包装机中基本上轴向式包装，而与相邻的线圈没有干涉；

其中，所述线圈通过用交叉螺旋线材将端部螺旋编结在一起而互连；并且该线圈具有位于1.55-1.95磅/英寸范围内的Carlson检测仪压缩力。

4.如权利要求3所述的内装弹簧，其中该线圈的中间螺旋具有相同的节距和外径尺寸。

5.如权利要求3所述的内装弹簧，其中该线圈还包括中间螺旋和端部螺旋之间的连接段。

6.一种高外形内装弹簧，包括多个相互连接的高外形线圈，使得线圈的轴线大致平行并且将线圈对齐使得线圈端部处于第一公共平面中，该公共平面形成内装弹簧的支撑表面，并且线圈的相对端部处于第二公共平面中，该第二公共平面形成内装弹簧的相对支撑表面，该高外形线圈的端对端的长度尺寸在六又四分之三至七又二分之一英寸范围内，该线圈具有通过Carlson检测仪测量的位于1.55-1.95磅/英寸范围内的压缩力，并且在组装成内装弹簧时，该螺旋线圈在包装机中基本上轴向式包装，而与相邻的线圈没有干涉。

7.如权利要求6所述的内装弹簧，其中在未受压状态下，从一支撑表面到相对支撑表面测得的内装弹簧高度大致为7英寸。

8.如权利要求6所述的内装弹簧，其中在未受压状态下，该内装弹簧的各线圈的高度大致为7英寸。

9.如权利要求6所述的内装弹簧，其中该内装弹簧的每个线圈的中心螺旋的节距大于相邻螺旋的节距。

10.如权利要求6所述的内装弹簧，其中各线圈的中心螺旋的外径小于与该中心螺旋相邻的螺旋的外径。

11.如权利要求6所述的内装弹簧，其中与中心螺旋相邻的线圈的螺旋对称。

12.如权利要求6所述的内装弹簧，其中与中心螺旋相邻的线圈的螺旋具有共同外径。

13.如权利要求6所述的内装弹簧，其中线圈的中间螺旋的节距对称。

14.如权利要求6所述的内装弹簧，其中线圈的中间螺旋具有共同外径。

15.如权利要求6所述的内装弹簧，其中线圈的端部螺旋的节距小于中心螺旋的节距。

16.如权利要求6所述的内装弹簧，其中端部螺旋的节距小于中间螺旋的节距。

17.如权利要求6所述的内装弹簧，其中线圈的端部螺旋的外径大于中心螺旋的外径。

18.如权利要求6所述的内装弹簧，其中线圈的端部螺旋的外径大于中间螺旋的外径。

19.如权利要求6所述的内装弹簧，其中线圈的端部螺旋具有至少一个分支段。

20.如权利要求6所述的内装弹簧，其中线圈包括五个螺旋。

21.如权利要求6所述的内装弹簧，其中在热处理和压缩前，线圈的中心螺旋具有位于59-67mm范围内的节距和位于50-54mm范围内的外径。

22.如权利要求6所述的内装弹簧，其中在热处理和压缩前，与中心螺旋相邻的线圈的螺旋具有位于59-66mm范围内的节距和位于52-55mm范围内的外径。

23.如权利要求6所述的内装弹簧，其中线圈的中心螺旋具有位于54-58mm范围内的节距和位于51-55mm范围内的外径。

24.如权利要求6所述的内装弹簧，其中与中心螺旋相邻的线圈的螺旋具有位于53-60mm范围内的节距和位于52-55mm范围内的外径。

25.如权利要求6所述的内装弹簧，，其中线圈的端部螺旋具有位于25-35mm范围内的节距和位于59-65mm范围内的外径。

26.权利要求6所述的内装弹簧与床垫材料结合而形成床垫。

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