JP3793576B2 - 低プロフィール複合材料寝具基体システム - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は、一般に寝具基体に、特に寝具基体の内部重量支持構造部材に関する。
発明の背景
米国における従来の寝具システムは、基体または「ボックススプリング」により支持されるマットレスを備える。基体は、過大な負荷または衝撃負荷の下で撓むために、マットレスを支持および固定し、および弾性的に復元するように設けられる。典型的に基体は、長方形の木製枠、および木製枠上に離間される鋼線格子網から成り、また木製枠へ固定される圧縮型バネのような幾つかの鋼線コイルにより支持される。マットレスにおける固定レベルを適切に支持および維持するために、多数の圧縮バネが基体に必要であるので、生産コストが高くなる。これは、マットレス基体に圧縮バネを使用する主な欠点である。また圧縮バネを使用する基体は典型的に、バネの上端へ取り付けられる低炭素鋼線格子網または母材を有する。この母材の鋼線および溶接部は酷使状態の下で破損する恐れがある。
基体における高コストの圧縮バネの使用を避けようとして、使用される他の形式のバネは、圧縮されると捩じりにより撓む複数の連続セクションに曲げられる鋼製バネ線から形成される捩じり鋼製バネである。捩じりバネは、圧縮バネよりも寸法的に大きく、かつ剛性があるので、基体には少なくて済む。しかしながら鋼線からの捩じり型バネの製造は、非常に高価な工具と曲げ装置を必要とする。精密な順送り曲げ用の金型は、４つ以上の隣接セクションを備えることがある複雑な捩じりバネモジュール形状を生成するのに必要である。この製造工程は、新しい工具段取り、工具段取りの手直しおよび/または機械の設定変更および工程の中断無しには、異なるバネ構成部材を生産することに経済的に適合されない。したがって、そのようなバネの構成、および結果として得られるバネ定数は、異なる支持特性を有する基体を生産するために容易にかつ安価に変更できない。さらに、これらの形式のバネにおける多くの曲がり部により、寸法的な品質管理およびバネ定数許容範囲管理の達成が非常に困難になる。また鋼材特性の変動および防食と熱処理の必要性は、鋼線バネモジュールを生産する際にコストと困難性を付加する。さらに、比較的大きい捩じりバネの扱いにくい形状は、基体枠におけるバネの組立を困難にする。
基体に鋼線バネを使用する他の欠点および捩じりバネの特定の欠点は、バネが、過大な負荷を受けた後に未圧縮の高さまで完全に戻らない「バネの歪み残留（spring set）」の現象である。バネは、バネ定数許容範囲内で撓む限り、作動特性に顕著な変化を生じることなく一定のサイクル数について繰り返し負荷を受けることができる。しかしながら最大撓み範囲を越えて撓む場合にバネは、永久変形または「歪み残留」を受けるので、弾性復元的支持の欠如、形状の恒久的変化、または破損の形態の破局的故障のような作動特性の変化が生じる。鋼線バネにおけるバネの歪み残留は、単に長期的な通常の使用、すなわち摩耗および裂損に続いて生じることもある。
寝具業界において大きくなる問題は、6〜8インチ高さの従来の基体の上端に置いたとき、寝台の頭と足の台板に比例して高すぎ、扱いにくい外観を生じる、一層厚い寸法のマットレスへ向かう傾向である。大型のマットレスと基体へ向かうこの傾向は、流通と保管のコストを増加している。
米国における寝具基体は典型的に、6.5〜7.5インチの平均厚さ（または高さ）を有する、5〜8インチ厚さの程度の寸法である。従来の基体において、この寸法の大部分は、バネモジュールの高さに起因する。一般に捩じりバネモジュールの撓みは、全高寸法の約20%へ限定される。この20%の範囲を越える圧縮は、バネの歪み残留または破損をもたらすことがある。捩じりバネモジュールの全高を減少すると、バネが強固になりすぎるか、またはその撓みと支持の機能が低下し得る。さらに寿命試験中の故障までのサイクル数を、短くされた高さのバネ鋼線モジュールで予測するのは一般により困難であり、また、より高いバネ鋼線モジュールよりも故障までのサイクル数は通常遙かに少ない。
したがって、バネの歪み残留、生産品質管理、および費用のかかる過大な高さの寸法、ならびに他の問題を含む従来技術の多くの欠陥を避けかつ克服する全く新しい基体設計および構造構想が必要である。
発明の要旨
本発明は、複合材料から形成される低プロフィール（low profile）バネモジュールを採用する、新しい低プロフィール/低高さで酷使に耐える長寿命寝具基体である。複合材料寝具基体の全高は、従来の基体の高さの約半分であるが、従来の基体よりも改善された撓み/弾性特性を有する。複合材料バネモジュールは、主要な弾性復元支持構成部材として、従来の鋼線バネの代わりに使用される。
本発明は、寝具基体において支持要素部材としての使用に特に適合されかつ特に適している各種バネ形状に、エポキシとガラス繊維との組合せ材のような複合材料を成形することにより、そのような材料から基体バネモジュールを製造する新規な方法をさらに含む。本発明は、複合材料バネモジュールを使用して基体ユニットの選択的組立をする新規な方法をさらに含み、その方法において、バネモジュールは、枠構造部材および上載格子網の上へ選択的に配置され、かつそれらに取り付けられる。
バネモジュールの好ましい実施態様において、複合材料は、一般にC形バネモジュールに成形されて、低い深さ/高さの寸法、および有効な応力と負荷の分散機能を提供する。成形された複合材料バネモジュール、特にC形複合材料バネモジュールの使用により、基体ユニットの部分組立および最終組立の両方についての自動化された組立プロセスへの容易な適合性と単純化される部材の取扱を含む、従来技術の鋼線バネに比べて多くの製造および組立上の利点が提供される。さらに複合材料から基体バネモジュールを成形する新規な方法は、実質的な工具の再段取り無しに、バネ定数のような支持と撓みの特性および異なる形状を有する広範囲のバネモジュールの製造に容易に適合できる。
本発明の1つの局面に従うと、低プロフィール複合材料寝具基体は、適切なバネ定数および改善されたバネ定数許容範囲を有するように成形された複合材料から形成される低プロフィールバネモジュールを備え、またバネモジュール支持枠部材と上載格子網とに取り付けできるように構成され、マットレス用の弾性復元支持構造を形成する。
本発明の他の局面に従うと、複合材料寝具基体システムおよび製造方法は、バネの歪み残留無しに全深さ撓みから未圧縮の状態まで戻るバネ特性を有する、選択的に配置された低プロフィールに成形された複合材料バネモジュールを支持するように適合された内部枠部材を備える枠から成り、そこにおいて複合材料バネモジュールは、モジュールの深さ寸法全体を通して撓み可能である。
本発明のさらに他の局面に従うと、低プロフィール複合材料寝具基体システムおよび製造方法は、複数の成形された複合材料バネモジュールを係合するように適合された内部枠部材、および内部枠部材上の鋼線格子網へバネモジュールのバネ端部を取り付けるクリップを備える。
本発明のさらに他の局面に従うと、低プロフィール複合材料寝具基体システムおよび製造方法は、バネ定数とバネ定数許容範囲に従って、成形された複合材料バネモジュールを選択する工程、選択された数のバネモジュールを基体枠の内部枠部材へ取り付ける工程、選択された数の内部枠部材を基体枠の周辺へ選択的に配置する工程、および格子網をバネモジュールへ取り付ける工程を含む。
本発明のこれらの局面および他の局面は、添付図面を参照してここで特に詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
添付の図面において：
図1は、本発明の低プロフィール複合材料寝具基体の一実施態様を図示する等角図である。
図2は、複合材料バネモジュールのプロフィール、および本発明の寝具基体の枠部材に関するその配置とその枠部材への取り付け方法を示す、図1の基体の立面図である。
図3は、図2の平面図である。
図4は、本発明の複合材料バネモジュール、および本発明に従って鋼線格子網の交差鋼線へバネモジュールを取り付けるクリップの等角図である。
図5は、図4のクリップの部分断面立面図である。
図6は、本発明に従って鋼線格子網へ複合材料バネモジュールを取り付けるクリップの別の実施態様の等角図である。
図7は、本発明の低プロフィール複合材料寝具基体の別の実施態様の等角図である。
図8は、本発明の複合材料寝具基体の別の実施態様の等角図である。
図9は、本発明の複合材料寝具基体の別の実施態様の等角図である。
図10は、本発明の低プロフィール複合材料寝具基体の別の実施態様の等角図である。
図11は、本発明の低プロフィール複合材料寝具基体の別の実施態様の等角図である。
図12A〜12Sは、本発明に従って形成された複合材料寝具基体バネモジュールの別の実施態様のプロフィール図である。
図13は、内部枠部材および格子網へ線状バネモジュールを取り付けた実施態様の立面図である。
図14は、線状バネモジュールおよび格子網と組合せた内部枠部材の実施態様の立面図である。
発明の実施態様の詳細な説明
図1は、本発明に従って構成された、一般に数字10で示される複合材料寝具基体の一実施態様を図示する。基体10は、一般に数字12で示される枠、マットレス支持表面部材として枠12へ平行にかつその上に配設される格子網すなわち母材14、および複数の成形された複合材料バネモジュール16を備える。この実施態様において枠12は、2つの縦方向に延びる周辺部材18、2つの横方向に延びる周辺部材20、および横断中央部材21を備え、それらの全ての部材は木材、鋼または他の適切な材料から製作でき、互いに固定されて直線で囲まれた枠を形成する。横方向周辺部材20および中央部材21へ取り付けられる複数の縦方向に延びる内部枠部材22（これは、木材または鋼、もしくはポリエチレンまたはポリプロピレンまたはガラス繊維強化プラスチックのような押し出しまたは引き抜きされたプラスチックから製作できる）は、以下でさらに説明するように複合材料バネモジュール16の取り付け箇所を提供する。格子網14は、低炭素鋼または高炭素鋼から製作できるが、代わりに、引き抜きされたガラス繊維強化プラスチックのような複合材料から形成し次いで格子状配置に接着するか、または留めることができるし、もしくは構造用フォームの回転成形または射出成形のような、比較的大きい構造部材に適切な複合材料成形プロセスにより形成できる。
格子網14は、枠12とほぼ同一の幅および長さ寸法を有する周辺境界構成部材24、複数の縦方向構成部材26、および縦方向構成部材26と交差して、マットレスを支持する直線で囲まれた格子網を形成する複数の横方向構成部材28により形成される。横方向構成部材28の終端部は、下方に曲げられて、周辺境界構成線材24および枠12上の格子網を支持する枠12へ固定される垂直支持構成部材30を形成する。支持構成部材30は、当該分野で公知のバネの様式で撓むように選択的に形成できる。図1にさらに示されるように、格子網14の母材部分は、底部箇所で内部枠部材22へ、および上部箇所で格子網14の交差する格子網構成部材26と28へ取り付けられる複数のバネモジュール16により枠12上にさらに支持される。
図1の実施態様には、格子網14により形成される表面部に関して窪んだ位置で内部枠部材22へ取り付けられる、ほぼC形構成で成形される複数の複合材料バネモジュール(図2の透視図で示される)と、基体10の長さ寸法と直交して配設されるモジュールの長さ寸法とが示される。C形モジュールの枠12および格子網14への取り付けの様式と方法を以下に説明する。しかしながら、本発明の原理と革新は、本明細書中で開示される全てのモジュールの構成と形状および同等なものへ、および任意の形状のモジュールを任意の枠と格子網の配置へ取り付ける全ての同等な様式と方法へ等しく適用できることが理解される。
ここで図2、3および4を参照すると、C形構成の成形されたバネモジュール16は、中央の湾曲したセクション32および2つのほぼ平坦な共面のバネ端部34を有する。このC形は、低プロフィール/深さの寸法および有効な応力と負荷の分散という目立たない利点を得るための、成形された複合材料バネモジュールの好ましい形状の1つである。C形バネモジュールを使用すると、撓み深さ、バネ定数、圧縮/圧縮解除の寿命サイクル、弾性復元および支持特性を危うくするまたは失うことなく、全体の基体高さ寸法を従来の基体ユニットの高さのほぼ半分まで減少させることができる。C形バネモジュールは、その深さ寸法の少なくとも100%撓むように、すなわち歪み残留または破損無しに完全に水平位置まで圧縮するように設計される。事実、C形バネモジュールは、水平位置を越えて変形でき、すなわちバネ端部34が湾曲したセクション32の最低の湾曲点の下まで動く場合に、歪み残留または破損無しに当初の未圧縮形状まで依然戻ることができる。
バネモジュール16のC形実施態様は、ほぼ細長い形状であり、すなわちバネモジュールの湾曲したセクション32の長さ寸法Xは、深さ寸法Yの少なくとも2倍の長さである。好ましくは複合材料バネモジュール16のC形実施態様は、長さ寸法Xが、深さ寸法Yの少なくとも3倍、さらにより好ましくは4倍であるように構成される。図示されたこの特定のC形実施態様において、長さ寸法Xは深さ寸法Yの約5倍である。10または12以上の長さ/深さ比を有する平バネでも、本発明に従って使用できる。
任意の特定の実施態様に採用されるバネの長さ/深さ比に関係なく、C形バネモジュール16は、本発明の寝台システムの格子網上に加えられる圧縮応力が、ほぼ深さ寸法で、かつほぼモジュールの中心線に沿ってバネにより吸収されるように構成される。加えてC形バネモジュールは、その「バネの歪み残留」状態に達すること無しに、ほぼ水平位置まで圧縮されることができるような材料から構成され、かつそれから製作される。したがって、本発明の寝台基体が過大な負荷条件に供されても、C形バネモジュールは変形または故障しない。何故ならば、最大の撓みでも、C形バネモジュールはバネの歪み残留状態にならないからである。
図2〜5に図示されるC形バネモジュールは、約7.5インチの全長寸法、約1インチの全幅寸法、および約1.25インチの全高/深さ寸法(バネ端部34に対する中央の湾曲したセクション32の)を有する。バネ端部34間の内部長さ寸法Xは約5.25インチである。エポキシ/ガラス繊維配合材または好ましくはガラス繊維強化プラスチックのような最新の複合材料から成形される、これらの基礎寸法のC形バネモジュールは、インチ当たり約75ポンドのバネ定数、および±5%の制御されたバネ定数許容範囲を有する。勿論、これらの寸法のそれぞれ、および結果として得られるバネ定数は、バネモジュール製造工程に関連して以下にさらに説明されるように、成形の改変により容易に選択的に変更され、異なるサイズおよび剛性特性のC形バネモジュールを製造できることが理解される。
バネモジュール16は、ガラス繊維強化プラスチック、エポキシまたはビニルエステルと組合せたガラス繊維、ポリエチレンのような高密度プラスチック、高密度プラスチックフォーム、封入鋼および鋼合金などの広範囲の複合材料、または所要のバネ定数およびサイクル期間を有する任意の他の材料から製作できる。モジュールは、ガラス繊維複合材料から製造される場合、加熱および加圧下で金型キャビティで成形される雄/雌の形状に配合成形および/または圧縮成形される。例えば、製品重量の約65%〜70%である連続ガラス繊維ストランドに、製品重量の約30%〜35%であるエポキシまたはビニルエステルの浴を通して巻きつけまたは引き抜きにより樹脂系をしみこませる。ついでその材料は、圧縮金型に仕込まれ、硬化されるまで、華氏約300度で約200psiの圧力に供される。ばりは、振動軽石台のような従来の方法で除去される。成形材料を、選択および配合して、異なるバネ定数のモジュールを作製し得る。また、ほぼ直線状のバネモジュール形状は、成形を必要とすることなく専ら引き抜きプロセスにより生成されることが可能である。色素を使用して、異なるバネ定数のモジュールを簡単に識別することができ、以下に説明される組立工程に非常に役立つ。本明細書中で使用される用語「複合材料」は、記載された全ての材料および同等材料、すなわち所要のバネ定数特性を有するように押し出し、引き抜きおよび/または成形され得る材料を意味する。
以下でさらに開示するように、複合材料バネモジュールの一定の形状は、例えばガラス繊維強化プラスチックの引き抜きおよび連続引き抜きにより形成でき、そこにおいてガラス繊維ストランド(繊維とも呼ばれる)は、樹脂含浸浴を通してリールから引き出され、ついでサーフェシング材料を付与し、そして成形と硬化用の金型を通して連続的に引き出される。ついで連続ストランドは、所要の長さに切断される。引き抜きは、ほぼ直線状である複合材料バネモジュール形状材の大量生産に特に十分に適している。曲線状のバネモジュール形状材は、引き抜かれ、ついで記載されるように圧縮成形され得る。これらの工程によるバネモジュールの形成の他の重要な利点は、繊維数および/またはモジュール内の繊維の位置または配向を単に変えることにより、モジュールのバネ特性が容易に変えられる能力である。好ましい実施態様において繊維は、モジュールの長さ寸法と整合される。
図3に示されるように、それぞれのC形バネモジュール16の中央の湾曲したセクション32は、内部枠部材22の上面23に形成され、かつ湾曲したセクション32の対向する端部の上に曲げられるタブ35により、縦方向の内部枠部材22へ接線方向に取り付けられる。内部枠部材22の長さ部分と直交するようにバネモジュールの長さ部分を配置することにより、バネ端部34は、過大な負荷状態下で、内部枠部材22の上面の下に撓むことができる。あるいは、バネモジュールは、図8および10を参照して以下にさらに説明するように、バネモジュールが取り付けられる内部枠部材の長さ寸法に、その長さ寸法を整合させて配置できる。内部枠部材22が木材または引き抜きプラスチックから製造されるならば、C形バネモジュールは、U字形のステープルを、モジュール16の湾曲したセクションの窪んだ表面の上端にまだがるように、枠部材22の上面へ単にステープルで留めることができる。
図4の拡大等角詳細図に示されるように、バネモジュール16のバネ端部34は、クリップ40の手段により縦方向支持構成部材26と横方向交差構成部材28との各交差箇所39へ取り付けられ、そのクリップは、本体41を備えることができ、交差箇所39において格子網構成部材のそれぞれを固定して取り付けるために、上部の縦方向構成部材係合指状部42および直交するように配置される横方向鋼線構成部材係合指状部(または対向する指状部)44が本体41から延びる。クリップ40は、この実施態様においてはキャッチャー鋼線46である、バネ端部34を受容および係合する手段をさらに備え、その対向する端部は、図5に示されるように本体41の回りにかつその下で曲げられて、案内セクション48および係合端部セクション50を形成する。係合端部セクション50は、掴み力を増加するようにバネ端部34の長さに沿って偏らせることができる。
勿論、使用中にC形バネ16を圧縮すると、バネ端部34はバネ中心から外側へ移動する。この移動を受容するためにクリップ40は、母材を捩じることなく、一方同時に各交差箇所39において格子網のバネモジュールへの確実な取り付けを維持しながら、交差箇所39に関するバネ端部34の滑動を許容するように設計される。この構造によりバネ端部34のそれぞれは、格子網14へ確実に固定され、一方同時に、バネモジュールが変形すると、格子網14への確実な取り付けを維持しながら、各クリップ40および各交差箇所39に関して滑り接触して自由に移動できる。
図6に示されるように、クリップ40は、あるいは、バネ鋼の単片から製作でき、本体41、縦方向構成部材係合指状部42、直交するように配置される横方向構成部材係合指状部44、および本体41の横方向端部を内側に曲げて形成されるバネ端部受容U形部52を有する。鋼製クリップ40の掴み/係合セクションのそれぞれには、鋼製バネクリップ技術において知られている尾根部53を形成することができる。
このようにして枠12および格子網14へ取り付けられるモジュール16の弾性復元バネ作用と組合せた、横方向鋼線28の支持構成部材30は、基体へ二重のバネ/支持作用を及ぼす。支持構成部材30は、従来の鋼線から製造できるので、モジュール16、特に複合材料から形成されるモジュールとは異なるバネ定数を有することができる。これらの2つの非常に異なるバネ構成部材の組合せにより、独自で改良された二重のバネ定数と作用が基体へ与えられる。さらに、本発明の設計は高炭素鋼格子網を使用できるので、負荷を受けると恒久的に曲がり変形することがある低炭素鋼溶接格子網とは異なり、格子網自体が、バネとして作用して、負荷が除かれると水平平面に完全に戻る。
本発明の寝台基体のさらに重要な利点は、枠周辺にまたがる内部枠部材の高さを単に変えることにより、全体厚さを製造工程において容易に選択できることである。この発明により、バネモジュールを支持する内部枠部材の高さを変えて、所要の厚さ寸法の寝台基体を選択的に生産することは、比較的簡単な事項である。
例えば図7に示される実施態様において、複合材料バネモジュール16は、図1の枠部材22と類似する幾分高くした内部枠部材23へ同様に取り付けられるが、かなり大きい高さを有するので、基体の全高が増加する。内部枠部材23は、ポリプロピレンまたはポリエチレンまたはガラス繊維強化プラスチックの押し出しまたは引き抜きにより形成できるか、もしくは従来の鋼成形方法により形成される鋼から製造できる。内部枠部材23のより高い断面は、勿論、これらの部材および全体の枠12の構造的剛性を増加する。
図8および9は、本発明の別の実施態様を図示し、ここで低プロフィールバネモジュールが、より高い基体枠に組み込まれて、従来の、すなわち大きい高さ寸法を有する基体を提供するが、その実施態様は低プロフィールバネモジュールの利点を有する。図8は、基体10を図示し、ここで内部枠部材60は、基体の長さ部分と直交するように配置され、また支持柱62により末端部において支持され、かつ柱62によっても支持される中央縦方向に配置される内部支持部材64により支持される。支持柱62は、枠部材60を持ち上げるように機能するので、基体の高さを従来の寸法まで増加させる。枠部材60のほぼU形の断面は、モジュール16の湾曲したセクション32を中に受容するに十分な幅であるので、モジュール16が枠部材60の長さ部分と整合する。他の高くした断面の内部枠形状も使用できる。タブは、適正な位置で各モジュールの湾曲したセクション32と係合するように枠部材60の垂直壁から切断でき、またバネ端部34は、上述と同様の様式で交差箇所39へ固定される。横方向交差構成部材28の終端部66は、下方に曲げられて支持柱62と係合する。支持柱62は、微孔質ウレタンまたは気泡体のような複合材料からも形成でき、またある程度の屈曲性または可塑性を有するので、上述の二重バネ作用が基体へ与えられる。
図9に示されるように、横方向支持柱62の代わりに、横方向内部枠部材60の横方向端部は、下方へ曲げられて、縦方向周辺枠部材18へ取り付けできるように支柱セクション61およびベース63を形成する。支柱セクション61により、基体の全高が大きくなる。
図10に示されるように、U形枠部材60は、最小にされた高さを有する基体用に、図1において枠部材22が取り付けられる様式で、支柱セクション61または持ち上げ用支持柱62無しに、枠周辺部材18、20上へ直接取り付けることもできる。
図11は、本発明の基体10の他の実施態様を図示し、基体10は、射出成形された構造気泡体、もしくは押し出しまたは引き抜きされたプラスチック、または圧縮成形されたプラスチック、もしくは吹き込み成形または回転注型成形された、および/または反応射出成形されたポリウレタンのような複合材料から形成される横方向内部枠部材70を使用する。このようにして作製された枠部材は、冷延鋼から製造された枠部材よりも実際により剛性があるようにできる。図示されるように枠部材70は、構造用トラスとして形成でき、上部と下部のトラススパン部71、72および強化構成部材73が、バネモジュール16の取り付け箇所の下に設けられる。クリップは、各モジュールの接線方向接点と係合するように上部トラススパン部71の上面に一体形成できる。各枠部材70の横方向端部は、木材または複合材料から製作できる枠周辺部材75内に嵌入され、かつそれに押しつけられる当接部材74として形成できる。当接部材74は、ほぼ垂直形状の複合バネモジュールに取って換えられるか、またはそれを押しつけるように適合され、鋼線構成部材無しに上述の二重バネ作用を提供できる。この実施態様は、木材または鋼から成る基体の重量を減少させるという別の利点を有する。この実施態様および他の実施態様において枠12は、吹き込み成形されるか、またはポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレンまたはイソフタル酸ポリエステルようなプラスチックを押し出しまたは引き抜きしたものから形成でき、引き抜きの場合には難燃添加剤および繊維がそのようなプラスチックへ加えられる。その枠は、内部枠部材70へ適用可能な複合材料形成プロセスにより作製できる。
本発明の製造および組立の方法およびプロセスに従うと、複合材料寝具基体システムの実際の組立は、非常に柔軟性があり、かつバネモジュールの比較的小さいサイズと単純な形状により大幅に単純化される。例えば、本発明の複合材料寝具基体を選択的に組立てるために、下記の工程が任意の論理的順序で実施される。枠周辺部材が先ず組立られる。内部モジュール支持枠部材を縦方向に(図1におけるように)または横方向に(図8および9におけるように)設けるべきかが決定される。中央枠部材は、内部枠部材に直交して置くように設けることができる。ついで内部枠部材の数が、どれだけの数を枠周辺部材内に充填すべきかについて、各部材の断面幅だけにより限定されるように選択的に決めらる。バネモジュールは、内部枠部材を枠周辺部材へ取り付ける前後に、内部枠部材へ取り付けることができる。モジュールの取り付け箇所数(例えば、タブ35の形態で)により、1つの枠部材が支持できるモジュール数が決まることになる。例えば1つの枠部材は、40箇所ものモジュール取り付け箇所数を備えることができるが、20個の等しく離間したモジュールだけが組立工程で取り付けできる。
使用されるバネモジュールの形式は、均一または所要の組合せのいずれかであるように、形状および/または色(バネ定数を示す)により選択できる。例えばバネ定数の高いモジュールは、基体の腰領域および/または背中領域に置くことができ、一方、バネ定数の低いモジュールは端部近くに置くことができる。格子網は、先ず格子網構成部材交差箇所に取り付けられ、ついで上述の様式でバネモジュール端部と滑動係合するようにモジュール上へ位置決めされるモジュール係合クリップを有し得る。ついで詰め物および覆いが取り付けられる。組立工程のそれぞれは、小形、軽量および単純な形状のバネモジュール組立の自動化、および使いにくい複数のアーム鋼線バネにより強制される寸法的な制約の除去に役立つ。
本発明のC形バネモジュールに関して本明細書中で使用される用語「細長い」は、バネの長さがその幅の少なくとも約2倍であることを意味する。さらに「水平に配置される」は、湾曲したセクションの約中央3分の1に沿う任意の箇所でモジュールの裏側すなわち「後」面上の接線点がほぼ水平であることを意味する。「上向きに配置された」は、C形の窪み側または前側または面側がほぼ垂直上向きに面することを意味する。また圧縮応力がバネモジュールの深さ寸法に沿って作用するのが本明細書中で示される場合、これは、圧縮応力が、モジュールが全体としてその深さ寸法において圧縮する傾向があるように加えられることを意味する。それは、応力が図2の中心線Cに沿って正確に作用することを意味しない。
二三の実施態様だけを上述してきたが、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、多くの改変例を実施できることは言うまでもない。例えばC形バネモジュールのC形は連続した曲線状に成形または形成する必要はないが、段付きの様式で形成できることは明らかであり、集約したその形状は、本明細書中で図示されるC形バネモジュール16の中央の湾曲したセクション32に近似している。また本発明のC形バネモジュールのバネ端部34は、共面であることも、または平面であることさえも必要ない。これらの端部は、格子網に関して滑動可能に取り付ける必要もないが、縦方向構成部材と横方向構成部材の交差箇所で、または必要に応じて他の場所で格子網へ強固に固定できる。またC形バネモジュールは、本明細書中に図示される特定の実施態様におけるように上向きではなく、下向きに配置できる。
ほぼC形は、本発明に従って使用できる唯一の形状ではない。寝具基体用のバネモジュールを生産する成形および/または引き抜きプロセスでの複合材料の目立たない使用は、広範囲のバネモジュール形状に役立ち、その形状の全ては、配合材料から同様に選択的に成形でき、基体の長さに対して縦方向または横方向であり得る木製、鋼製または複合材料の内部枠部材上に選択的に配置し取り付けられ、そして格子網へ固定できる。図12A〜12Rは、ほぼ直線状およびほぼ曲線状の形状を含む、寝具基体バネモジュールの代表的な形状のプロフィールを図示し、それらは成形でき、かつ本発明に従って枠と格子網の組立体へ取り付けできる。他の形状も利用できる。特に図12H〜12K、12N、12Oおよび12Sに示す形状は、さらに成形する必要はなく引き抜きによる大量生産に特に適している。
図13および14は別の実施態様を図示し、それにより図12Sに示されるようなほぼ直線状で平らなバネモジュールを、内部枠部材および格子網14へ取り付けできる。図13において、内部枠部材22のタブ35は、直線状バネモジュール16のほぼ中央のセクションと係合するように曲げられ、その横方向端部には、吊り上げ部材80が取り付けられ、それが上方に延びて留め部材81により格子網14へ取り付けられる。吊り上げ部材80は、内部枠部材22に平行に置かれ、かつバネモジュールの行または列の横方向端部にまたがるように連続した構成部材として形成できる。吊り上げ部材80はまた、成形または引き抜きされた複合材料からなり得る。留め部材81は、吊り上げ部材80の上面に一体形成するか、または別個に取り付けでき、そしてバネモジュールが撓むと、格子網14に対する吊り上げ部材の相対的移動ができるように輪郭が付けられる。
図14において、変形された断面形状の内部枠部材22には、隣接して置かれるほぼ直線状のバネモジュール16の端部を角度をつけて受容しかつ保持する対称的に対向する脚部84が設けられる。この脚部84の部分は、内部枠部材22の角度をつけられた（angled）側壁86と接触することにより支持される。バネモジュールの上端部は、バネモジュールが撓むと、格子網14上で滑動するようになっている留め部材88により格子網14へ接続される。内部枠部材の右側または左側へ(正の傾斜または負の傾斜で)直線状のバネモジュールを任意に配置できる。
本発明を特定の好ましい実施態様および別の実施態様に関して詳細に説明してきたが、開示される発明の原理の特定の改変例と変形例を実施できることは当業者に明らかである。全てのそのような改変例と変形例は、付属の請求項および全てのそれらの等価物によりここで定義される本発明の範囲以内にある。

Claims (25)

1. 枠周辺部材および該枠周辺部材内に配置される内部枠部材を備える枠と、
   該内部枠部材へ１点で取り付けられる、複合材料から成るバネモジュールと、
   該バネモジュールの各々の上部の２点で取り付けられた格子網の形態のマットレス支持構造部材と、
   を備える複合材料寝台基体。
2. 前記バネモジュールの長さ寸法が該バネモジュールが取り付けられる前記内部枠部材の長さ寸法と整合する、請求項1に記載の基体。
3. 前記バネモジュールの長さ寸法が該バネモジュールが取り付けられる前記内部枠部材の長さ寸法と直交する、請求項1に記載の基体。
4. 前記枠周辺部材が縦方向部材と横方向部材とを備え、前記内部枠部材が該枠の該縦方向部材と平行に配置される、請求項1に記載の基体。
5. 前記枠周辺部材が縦方向部材と横方向部材とを備え、前記内部枠部材が該枠の該横方向部材と平行に配置される、請求項1に記載の基体。
6. 前記内部枠部材が前記枠周辺部材へ連結される、請求項1に記載の基体。
7. 前記内部枠部材が複合材料から成る、請求項1に記載の基体。
8. 前記枠周辺部材が複合材料から成る、請求項1に記載の基体。
9. 前記格子網が複合材料から成る、請求項1に記載の基体。
10. 寝具基体システムの内部枠部材に対しては1点で、かつ、
    該寝具基体システムの格子網に対しては２点で、取り付け可能なように構成される、
    寝具基体システムにおける支持構成部材として使用するための複合材料バネモジュール。
11. インチ当たり約65ポンド〜120ポンドの範囲のバネ定数を有する、請求項10に記載の複合材料バネモジュール。
12. ほぼ直線状の形状である、請求項10に記載のバネモジュール。
13. ほぼ曲線状の形状である、請求項10に記載のバネモジュール。
14. 寝具基体システムの内部枠部材および格子網へ取り付けるための留め部材と係合するように構成される、請求項10に記載のバネモジュール。
15. ほぼ直線状の枠と、
    該直線状の枠へ取り付けられる複数の内部枠部材と、
    該内部枠部材へ底部の１点で取り付けられる複数の複合材料バネモジュールと、
    該複数のバネモジュールの上の水平な平面で支持される格子網と、
    を備える、寝台マットレス用の支持構造部材として使用されるように適合された寝台基体であって、
    該バネモジュールの各々は、該格子網に上部の２点で取り付けられ、
    該格子網がほぼ平面のマットレス支持面を提供し、該複合材料バネモジュールが該格子網用に撓み可能な支持体を提供する、寝台基体。
16. 前記格子網が、前記直線状の枠へ直接取り付けられる支持構成部材をさらに有する、請求項15に記載の寝台基体。
17. 前記バネモジュールを前記格子網へ取り付ける留め部材をさらに備える、請求項15に記載の寝台基体。
18. 前記内部枠部材が、該内部枠部材の端部から前記直線状の枠へほぼ垂直で配向される支持構成部材をさらに有する、請求項15に記載の寝台基体。
19. 前記内部枠部材が、前記直線状の枠の長さ部分とほぼ平行の配向で該直線状の枠へ取り付けられる、請求項15に記載の寝台基体。
20. 前記内部枠部材が、前記直線状の枠の幅部分とほぼ平行の配向で該直線状の枠へ取り付けられる、請求項15に記載の寝台基体。
21. 連結される長さ方向と幅方向の周辺部材により形成されるほぼ長方形の枠と、
    該ほぼ長方形の枠へ取り付けられる複数の内部枠部材と、
    該内部枠部材へ１点で取り付けられる複数の複合材料バネモジュールと、
    該複合材料バネモジュールへ2点で取り付けられる格子網と、
    を備える低プロフィールマットレス基体支持部材。
22. 前記格子網が、前記バネモジュールから該格子網へ延びる吊り上げ構成部材をさらに有する、請求項21に記載の基体。
23. 前記格子網が複合材料から作製される、請求項21に記載の基体。
24. 前記ほぼ長方形の枠が複合材料から作製される、請求項21に記載の基体。
25. 前記複数のバネモジュールのそれぞれのバネモジュールが、前記格子網および前記内部枠部材へ取り付けられる、複合材料からなる複数の構成部材を有する、請求項21に記載の基体。

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