JP2014506490A - 逆コイルヘッド型コイルおよびインナースプリング - Google Patents

Abstract

逆コイルヘッド型コイルおよびインナースプリングは、実質的に円筒形であり螺旋形ワイヤ形状のコイル本体と、前記コイル本体を通る基準面の両側で終結する対向するコイル端とを有する。逆コイルヘッド型コイルは、マトリクス状に相互に接続されてインナースプリングを形成する。ここで、各コイルの一方のみの末端部は前記インナースプリングの外縁に配置される。前記コイル本体の螺旋形巻き線の数およびピッチの変形例も開示される。
【選択図】 図１

Description

（関連出願）
本願は、2011年１月20日に出願された米国特許仮出願第13/010,525号について優先権を主張するものであり、当該出願は、全体として本明細書に援用される。

本発明は、マットレスおよび着座用など反発性サポート構造の分野一般に関し、より具体的には、反発性サポート構造の内部にある個々のスプリングコンポーネントおよびスプリングアセンブリの技術分野に関する。

複数のワイヤ形状スプリングまたはコイルのマトリクスまたはアレイから構成されるマットレスインナースプリングがマットレスの反発性中芯（core）として長く用いられており、それを詰め物（padding）および張り地（upholstery）で覆うことによってマットレスが完成される。成形スチールワイヤからなるインナースプリングは、スチールワイヤストックからコイルを形成し、それらのコイルをマトリクスアレイ状に相互に接続または互いに編み合わせる機械によって大量生産される。そのような機械を用いることにより、ワイヤの寸法、コイルのデザインもしくはそれらのデザインの組み合わせ、マトリクスアレイ内の隣接するコイルに対するコイル配向、およびコイル相互の接続またはレーシングの方法を含むインナースプリングのデザイン特性を選択し、変更することが可能である。

どのようなマットレスの設計の根底にも、製造および快適性に関する一般的な設計考慮事項がある。例えば、スプリングコイルの相互係合を容易にする端部または末端回旋を有するコイルの開発について、当該産業においてかなりの尽力がなされている。例えば、米国特許第4,726,572号および米国特許第7,404,223号に開示されているような、直線部分を備えたオフセット部分がその上に形成された端部の回旋構造が開発されている。オフセット部分は、レーシングワイヤのさらに多くの螺旋状スパイラルに係合する直線部分の実質的な長さに沿ってスプリング端部がしっかりと固定されることを可能にし、それによって、個々のコイルがさらに安定化される。干渉および側方安定性のないインナースプリングのコイルの改良された相互係合が常に模索されている。また、製造の容易さおよびコストの最小化も常に重要な事項である。

米国特許第7,386,897号には、コイル本体（ボディ）の両側で終端する末端部を有するように示されるコイルの一例が示されている。そこで説明されているように、コイルは、インナースプリングの上部および底部サポート表面を取り囲む辺縁ワイヤを用いて構成されるインナースプリングにおいて用いられる。記載されているように、辺縁ワイヤはこのタイプのコイルを用いたインナースプリングのアセンブリには必要である。この開示されたコイルは、高抗張力ワイヤからなり、性能特性を維持するために必要な回旋の数を最小とする。高抗張力ワイヤは、用いられる材料の量を最小とすることができるが、材料費および扱いに要する費用が増大し、ワイヤ形成用の機器にさらに大きな無駄が生じる。

一実施例において、本開示における逆コイルヘッド型コイルは、ワイヤからなる複数の巻き線を有するほぼ螺旋形のコイル本体と、前記コイル本体の上側部位に連続しており前記コイル本体の軸にほぼ垂直な平面内にある第１端部の巻き線であって、非螺旋形である第１端部の巻き線と、前記コイル本体の下側部位に連続しており前記コイル本体の軸にほぼ垂直な平面内にある第２端部の巻き線であって、非螺旋形である第２端部の巻き線と、を有する。接続用セグメントが、末端回旋と同じ平面に伸びる勾配アームの形で前記第１端部の巻き線と前記コイル本体との間に配置される。前記第１および第２端部の巻き線はそれぞれ、自由端を有しており、両自由端は前記コイル本体の軸の同じ側に配置される。

他の実施例において、説明される逆コイルヘッド型コイルは、前記コイルの長手方向軸を中心にした螺旋形経路を形成するワイヤからなる３つまたはそれ以上の螺旋状巻き線を備えた実質的に円筒形の本体を有しており、前記コイル本体は対向する軸方向端部で終わっており、前記対向する軸方向端部のそれぞれはオフセットおよび自由端を有しており、前記自由端は前記コイルの長手方向軸と同じ側で終わっている。前記コイル本体の中心に配置される螺旋状巻き線のピッチおよび直径は、その他の螺旋状巻き線のピッチおよび直径よりも小さい。勾配アームは、前記コイル本体の対向する軸方向端部のうち一方と前記コイル本体との間に配置される。

他の実施例において、説明されるマットレスインナースプリングは、アレイ状に相互に接続された複数のワイヤコイルを備えており、各ワイヤコイルは、対向する端部に末端回旋を有するコイル本体とそれらの間の複数の回旋とを備えており、各末端回旋は前記コイル本体の長手方向軸にほぼ垂直な平面内にあり、自由端および少なくとも１つの線形セグメントを有する。勾配アームが末端回旋のうち一方と複数の回旋のうち１つとの間に配置される。前記コイルの両端部の自由端または末端部は前記コイル本体の同じ側にある。前記コイル端の末端ワイヤ端部が前記コイル本体の同じ側にあるか軸方向に整列しているので、インナースプリングにおいて互いに編み合わされる場合にはこのコイルデザインは実際に上手く作用するが、圧縮される場合には各コイルは末端端部に向かって傾く傾向または癖がある。この癖は、傾く傾向をインナースプリングに与えるこれらコイルを用いて作られたインナースプリングにおいて強くなるので、マットレス構造の周囲の構成要素を用いて制御または対策を施されなくてはならない。

本発明による逆コイルヘッド型コイルの斜視図である。 図１の逆コイルヘッド型コイルの側面図である。 図２の逆コイルヘッド型コイルの反対側の側面図である。 図１の逆コイルヘッド型コイルの上面図である。 図１の逆コイルヘッド型コイルを用いて組み合わされたインナースプリングの斜視図である。 本開示の逆コイルヘッド型コイルの他の実施例の立面図である。

図面に示されるように、本開示および関連発明の逆コイルヘッド型コイル（以下「RCH型コイル」または「コイル」と称する）は、全体として参照番号10で示される。RCH型コイル10は、20a、20bおよび20cなどの複数のほぼ螺旋状の巻き線によって形成されたほぼ螺旋状および円筒形の本体12cを備えている。コイル本体12cは、それぞれのコイル端12a、12bにつながっている。コイル端12a、12bは、あらゆる形状をとることが可能であり、概ね同一の平面内にありコイル本体の軸とはほぼ垂直な１つまたはそれ以上のセグメントを有している。図１に示す実施例では、線形、曲線状であって、コイル本体の広がりの側方内側または外側に伸延し得る多数のセグメントを各コイル端12a、12bが有している。コイル端のセグメントは、線形または曲線状とすることができ、さらに、螺旋状コイル本体の直径の範囲内または外側に配置されることができる。コイル本体12cの直径の部分的または全体的に外側に伸延するように形成されている場合、コイル端のこれらのセグメントは「オフセット」と称され、例えば図５に示されるように、互いに編み合わされる隣接コイルのオフセットに巻き付ける例えば螺旋状レーシングワイヤによってなどのように、コイル間の相互係合を容易にするものである。前述のように、本開示のコイルにおいて、対向するコイル端は逆位相であり、図１に示すようにコイルの本体を貫く基準面Aに関してほぼ直径的に反対側つまり180度逆位相である。

コイル本体12cは、コイルの螺旋状巻き線のそれぞれの半径方向中心にコイルの長さに沿った縦軸を有する。コイル本体は、全体として12aで示される第１のコイル端および全体として12bで示される第２のコイル端と連続している。「第１のコイル端」および「第２のコイル端」という名称は、単に識別および参照のためのものであり、その他の点でコイル端の位置や向きを規定するものではない。従って、本明細書では、第１のコイル端12aまたは第２のコイル端12bのいずれもが代替的に「コイル端」と称されることができる。コイル端12a、12bのいずれもが、片面または両面マットレスにおけるインナースプリングのコイルのサポート端として働くことができる。２つのコイル端12a、12bは、同一の構成とされる必要はない。コイル端12a、12bは、コイル本体の縦軸にほぼ垂直なそれぞれの平面内に概ね存在し、インナースプリングのほぼ平面状のサポートまたは底部表面を形成する。コイル端12a、12bは同一の形状または類似的でない形状とすることができ、コイル本体よりも概ね大きな直径を有するかあるいはコイル本体を超えて側方に伸延することができる。

コイル端12a、12bは、それぞれ、３つのオフセット部および１つの開放または末端部を備えた開放端オフセット構成で形成される。末端部15aおよび15b（本明細書では「自由端」とも称される）は、コイルに対して開放されたままとなっている、つまり、それらはコイル本体またはコイル端には戻らず、それらに連結または結びつけられていない。図１に示されるように、各コイル端12a、12b上には、第２のオフセット14に接続された略線形の第１のオフセット13があり、第２のオフセット14も略線形であるが多数の接続用または切り替え用またはステップのあるセグメント14a、14b、および14c、ならびに末端オフセット15も備えており、末端オフセット15からはそれぞれの末端部15a、15bが伸延している。各末端オフセット15は自由端または末端部15aを備えており、この末端部15aは、末端オフセット15から略垂直に、または第２のオフセット14に略平行に伸延するように回転されている。末端部15aは、好ましくは、コイル本体の第１の回旋との干渉を回避し、同一または隣接するコイルとの干渉によるクリック音などのノイズを防止するようにコイルの中心を超えないように伸延される。好ましくは、オフセット部分はコイル本体12cの略螺旋形状の中にはない。オフセット13、14および15は、ほぼ同一平面内にあり、この平面はコイル本体12cの軸とは垂直である。このような概略的構成のコイル端12aおよび12bは、円形端部を有するコイルよりもインナースプリングアレイにおいて接近してコイルを配置でき、図５に示すように、コイル間を進みコイルを相互に接続するレーシングワイヤのためのほぼ線形の通り道を提供する点で有利である。コイルは、第１のオフセット13が隣接コイルの末端オフセット15に重なるように、インナースプリングマトリックス内に位置づけられる。さらに図５に示すように、重なったオフセットはレーシングワイヤ34で共に接続され、隣接コイルの全列を相互に接続して、インナースプリング30を形成する。接続されたオフセット13および15は、各コイルの独立した動きを可能にし、レーシングワイヤ相互接続部で蝶番作用を提供する。

第１のオフセット13は、コイル端12a、12bをコイル本体12cに接続するための切り替えまたは接続用セグメント16から延びている。接続用セグメント16とコイル本体12cとの一体的接続は、螺旋形コイル本体12cから切り替え角をもっており、その角度で勾配アーム16aを形成し、図示される概略的な部位において、異なるタイプの荷重下でコイルのスプリングレートを変更する。コイルの圧縮、そしてコイルの堅さは、コイル本体12cおよびコイル端12a、12bに対して勾配アーム16aの長さおよび角度を変更することによって、限度内で調整されることができる。本明細書に援用されている米国特許第4,726,572号に説明されているように、コイルに荷重がかかる場合に、勾配アーム16がさらなるサポートを加える。

本開示のRCH型コイルの好ましい実施例は、最初はスパイラル形状とされ、その後、所望のコイル端または末端回旋を有するように形成される単一のワイヤピースからなる。好ましい実施例において、ワイヤストックは、例えば、引張り強度が235,000から255,000 psiの14.25ゲージなどである。コイルは、ほぼ全体の軸長が、約6.0インチから6.5インチの範囲であり、およそ4.75の巻き線または回転を有する。中心回旋20bは、中心に隣接する２つの回旋20a、20cよりも、わずかに小さなピッチおよび直径の数値を有する。中心回旋20bは、ピッチも直径もいずれも約44 mmである。中心回旋に隣接する２つの回旋20a、20cは、それぞれ、約48 mmのピッチおよび直径を有する。各自由端15bのおよその長さは、約15 mmである。

図５は、複数のRCH型コイル10が、コイルのそれぞれの端部12aおよび12bに係合し、特に、コイル端の第１のオフセット13および隣接コイルのコイル端の末端オフセット15、並びにその逆も同じように係合するレーシングワイヤ34によって互いに接続されるインナースプリング30の一部を示している。ここで、それぞれの末端部15aおよび15bは、一貫してインナースプリング内を向いて配置されている。このように、コイル端15aは、インナースプリングの一方側に向かって共通して配置されており、コイル端15bはインナースプリングの反対側に向かって共通に配置されており、コイル端15aとは直径に沿ってほぼ対向することがわかる。図５にさらに示すように、マットレスインナースプリング30の外縁部は、インナースプリングの外縁または側部（左および右側、並びに頭および足の端部側）に配置された逆コイルヘッド型コイルによって形成されており、第２のコイル端12bの末端部15bはインナースプリング30の片側の外縁に、特に、インナースプリング30の外縁のエッジに配置され、第１のコイル端12aの末端部15aはインナースプリング30の片側の外縁の内周側に配置される。ここで、インナースプリング30の外縁は、インナースプリング30の側面に沿ったコイルの最外側の領域によって規定される。インナースプリングの外縁の反対側では、第１のコイル端12aの末端部15aがインナースプリングの外縁に配置され、第２のコイル端12bの末端部15bが外縁の内周側に配置される。インナースプリングの外縁のその他２つの側面について、１つは末端オフセット15によって形成され、他方は第１のオフセット13によって形成される。もちろん、これらの配向はインナースプリング30の反転によって逆向きにされることが可能である。図５に示す例において、末端部15bは、インナースプリングの１つの長手方向の外縁に配置され、末端部15aは、インナースプリングの対向する長手方向の外縁に配置され、末端オフセット15は、インナースプリングの１つの横方向外縁（例えば、マットレスインナースプリングの頭側または足側端部）に配置され、第１のオフセット13はインナースプリングの対向する横方向外縁に配置される。

図６は、本開示のRCH型コイル10の他の実施例を示している。ここで、コイル本体12cはコイルの螺旋状巻き線同士の間にピッチ角または垂直に空いた間隔を有する。およその例示的大きさは、例えば、160 mmから165 mmの略総コイル高さCHに対して、ピッチ間隔Aが20 mm、ピッチBが15 mm、ピッチCが37 mm、ピッチDが39 mm、ピッチEが37 mm、およびピッチFが15 mmであり得る。ピッチの大きさがより小さいことによって、コイルのその端部で柔らかな初期感触つまりより容易な圧縮をコイルに与えるより小さなスプリングレートが作り出され、コイル本体の中間域に向かっておよびベースに向けて徐々に高いスプリングレートとなっている。RCH型コイルのコイル本体12cは、本明細書に援用されている、本発明の譲渡人に譲渡された米国特許第7,178,187号に開示されるコイルと同一または類似とすることができる。RCH型コイル10の上述の軸整列特性は、非対称なコイル設計のこれらのタイプについても同様の効果を有する。

広く説明されるように本発明の精神または範囲から逸脱することなく特定の実施例において示されるように多くの変形及び／または変形例が本発明になされ得ることは当業者には明らかである。したがって、これらの実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の他の特徴および局面は本開示を読んで理解すれば当業者には明らかとなるであろう。報告された結果および実施例のそのような特徴、局面、および期待される変形および変形例は明らかに本発明の範囲内であり、本発明は以下に述べる請求の範囲によってのみ限定される。

Claims (25)

1. 複数の相互に連結された逆コイルヘッド型コイルを備えたマットレスインナースプリングであって、各逆コイルヘッド型コイルは、
   ワイヤからなる複数のほぼ螺旋形の巻き線を有するほぼ螺旋形のコイル本体と、
   前記コイル本体の第１の端部に連続する第１のコイル端であって、実質的に、前記コイル本体の軸にほぼ垂直な平面内にある第１のコイル端と、
   前記コイル本体の第２の端部に連続する第２のコイル端であって、実質的に、前記コイル本体の軸にほぼ垂直な平面内にある第２のコイル端と、
   を備え、
   前記第１のコイル端は、前記コイル本体を通る基準面の第１の側に配置される末端部を有し、
   前記第２のコイル端は、前記コイル本体を通る前記基準面の第２の側に配置される末端部を有し、
   前記複数の逆コイルヘッド型コイルはマトリクス状に配列されており、前記コイルの軸は実質的に平行であり、前記第１のコイル端は実質的に同一平面にあり、前記第２のコイルヘッド端は実質的に同一平面にあり、隣接するコイルの前記第１のコイル端はレーシングワイヤによって互いに編み合わされており、前記レーシングワイヤはコイルの前記第１のコイル端のオフセットに係合され、隣接するコイルの第１のコイル端の末端オフセットに係合され、前記第１のコイル端の末端部は前記末端のオフセットから伸延しており、
   隣接するコイルの前記第２のコイル端はレーシングワイヤによって互いに編み合わされており、前記レーシングワイヤはコイルの前記第２のコイル端のオフセットに係合され、さらに、隣接するコイルの第２のコイル端の末端オフセットに係合され、前記第２のコイル端の末端部は前記末端のオフセットから伸延している、
   マットレスインナースプリング。
2. 前記逆コイルヘッド型コイルのそれぞれは、前記コイル本体において少なくとも３つの巻き線を有する、請求項１に記載のマットレスインナースプリング。
3. 前記逆コイルヘッド型コイルの前記第１および第２のコイル端の直径は、約43 mmから55 mmの範囲である、請求項１に記載のマットレスインナースプリング。
4. 前記逆コイルヘッド型コイルの前記コイル本体の中間部位に配置される前記コイル本体の巻き線の直径は、約44 mmである、請求項１に記載の逆コイルヘッド型コイル請求項１に記載のマットレスインナースプリング。
5. 前記逆コイルヘッド型コイルの前記第１および第２のコイル端はそれぞれ、少なくとも１つのオフセットを有する、請求項１のコイル請求項１に記載のマットレスインナースプリング。
6. 前記逆コイルヘッド型コイルは、235,000から255,000psiの引張り強度を有する14.25ゲージのワイヤによって形成されている、請求項１に記載のマットレスインナースプリング。
7. 複数の相互に接続された逆コイルヘッド型コイルを備え、前記逆コイルヘッド型コイルのそれぞれは、実質的に円筒形のコイル本体を備えており、前記コイル本体の長手方向の軸の周りにはワイヤからなる３つ以上の螺旋形巻き線を有しており、前記コイル本体は互いに対向する第１および第２のコイル端で終結している、マットレスインナースプリングであって、
   前記第１および第２のコイル端のそれぞれは、少なくとも１つのオフセットおよび自由端を有しており、前記第１のコイル端の前記自由端は前記コイルの本体を通る基準面の第１の側に配置され、前記第２のコイル端の前記自由端は前記コイルの本体を通る前記基準面の反対の側に配置され、
   前記コイル本体の中間部位に配置される少なくとも１つの螺旋形巻き線のピッチおよび直径は、前記第１または第２のコイル端に比較的近い前記コイル本体の他の螺旋形巻き線のピッチおよび直径よりも小さい、
   マットレスインナースプリング。
8. 前記逆コイルヘッド型コイルの前記コイル本体の前記中間部位に配置される前記螺旋形巻き線は、約38mmから44mmの範囲のピッチを有する、請求項７に記載のマットレスインナースプリング。
9. 前記逆コイルヘッド型コイルの前記第１および第２のコイル端の直径は、約48mmから52mmの範囲である、請求項７に記載のマットレスインナースプリング。
10. 前記逆コイルヘッド型コイルの前記コイル本体の中間部位に配置される前記螺旋形巻き線は、約44mmの直径を有する、請求項７に記載のインナースプリング。
11. 圧縮されない状態の前記逆コイルヘッド型コイルのコイル高さは、約100mmから125mmの範囲である、請求項７に記載のインナースプリング。
12. 前記コイル本体が少なくとも４つまたはそれ以上の螺旋形巻き線を有する、請求項７に記載のインナースプリング。
13. 前記コイル端の前記自由端は約15mmの長さを有する、請求項７に記載のインナースプリング。
14. 前記逆コイルヘッド型コイルの前記第１および第２のコイル端は、ほぼ矩形の形状を有する、請求項７に記載のインナースプリング。
15. アレイ状に相互に接続された複数のワイヤコイルを備えるマットレスインナースプリングであって、各ワイヤコイルは、
    複数の螺旋形回旋を有するコイル本体と、
    前記コイル本体の一方の端部にある第１のコイル端と、
    前記コイル本体の他方の端部にある第２のコイル端と、を備えており、
    前記第１および第２のコイル端の各々は、実質的に、前記コイル本体の長手方向の軸にほぼ垂直な平面内にあり、
    前記第１のコイル端は、前記コイル本体を通る基準面の一方の側に配置される自由端を有し、
    前記第２のコイル端は、前記コイル本体を通る基準面の反対側に配置される自由端を有し、
    前記コイル本体は、少なくとも４つの螺旋形回旋を有しており、前記螺旋形回旋の間に少なくとも２つの異なるピッチ角を有している、
    マットレスインナースプリング。
16. 前記ワイヤコイルは、235,000から255,000psiの引張り強度を有する14.25ゲージのワイヤから形成されている、請求項15に記載のマットレスインナースプリング。
17. 前記インナースプリングの外縁コイルは、辺縁ワイヤには取り付けられていない、請求項15に記載のマットレスインナースプリング。
18. 前記コイル本体が約4.75の回旋を含んでいる、請求項15に記載のマットレスインナースプリング。
19. 前記複数のワイヤコイルは、螺旋形レーシングワイヤを用いて接続されている、請求項15に記載のマットレスインナースプリング。
20. 各コイルの中心回旋は、他の回旋よりも小さい直径およびピッチを有する、請求項15に記載のマットレスインナースプリング。
21. 各コイルの前記第１および第２のコイル端の前記自由端は、約15mmの長さ寸法を有する、請求項15に記載のマットレスインナースプリング。
22. 前記第２のコイル端の前記自由端は、前記インナースプリングの外縁の１つのセグメントに配置され、前記第１のコイル端の前記自由端は、前記インナースプリングの外縁の前記１つのセクションの内周側に配置される、請求項15に記載のマットレスインナースプリング。
23. 前記第１のコイル端の前記自由端は、前記インナースプリングの外縁の対向するセグメントに配置され、前記第２のコイル端の前記自由端は、前記インナースプリングの外縁の対向するセグメントの内周側に配置される、請求項22に記載のマットレスインナースプリング。
24. 前記インナースプリングの長手方向外縁にある各コイルの１つの末端部のみが、前記インナースプリングの前記長手方向外縁に配置されている、請求項15に記載のマットレスインナースプリング。
25. 前記インナースプリングの横方向外縁にある各コイルの両方の末端部は、前記インナースプリングの横方向外縁の近傍に配置される、請求項15に記載のマットレスインナースプリング。

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