JP5564638B2 - 枕、クッション、マットレスなどのための改良型発泡体ばね、およびこのような発泡体ばねを製造するための方法 - Google Patents

Description

本発明は改良型発泡体ばね（ｆｏａｍ ｓｐｒｉｎｇ）に関し、詳細には、発泡体でできた管状弾性体を備え、孔が外側から内側に向かって延在している改良型発泡体ばねであって、枕、マットレス、ひじ掛け椅子のクッションおよび同類のものの芯材（ｃｏｒｅ）に適用することができる改良型発泡体ばねに関する。

また、本発明は、このような改良型発泡体ばねを製造するための方法に関する。

発泡体ばねについては、例えば、主として合成発泡体材料および同類のものでできた管状体からなることを特徴とし、管状体の壁が千鳥形に対称をなす多数の中空部分を示し、その断面表面が、管状体の内壁部分における事実上のゼロから、荷重が加えられていない外壁部分における最大値まで変化する弾性ばね要素およびその製造方法を教示している特許文献１で知られている。

特許文献１は、ばねの所望の弾力を確立するために、弾性ばね様材料の少なくとも１つの芯材を上記管状体中に嵌合させ、該弾性ばね様材料の少なくとも１つの芯材の直径がほぼ管状体の内径に対応することを教示している。

また、特許文献２からは、外側から内側に向かって延在している孔を備えた管状発泡体本体を備えた弾性ばね様要素であって、本体によって取り囲まれたワイヤばねを備えることを特徴とする弾性ばね様要素が知られている。

特許文献２は、発泡体のみからなる弾性ばね様材料とは異なり、通常のタイプの発泡体、したがってより安価なタイプの発泡体を使用して管状体を構築する場合、疲労試験で硬さ損失が生じないことを主張している。

また、当分野では、特許文献３から、発泡体層の中にスリットを提供する工程と、この発泡体層から条片を切断する工程と、該条片の２つの対向する端部を互いに向かって曲げる工程と、所望の管状弾性体を形成するためにこれら２つの対向する端部を固定する工程とを含んだ、枕、マットレスなどのための管状弾性体を製造する方法が知られており、発泡体層は、いわゆる粘弾性発泡体でできており、また、発泡体中に存在している気泡（ｃｅｌｌ）の少なくとも一部は、破壊されて連続する。

したがってこのようにして形成された管状体は、好ましいことにはその外部形状が双円錐形であるか、あるいはほぼ双円錐形である。
特許文献３は、比重が小さい発泡体でできた管状弾性体などの一般的にしなやかな弾性発泡体本体とは逆に、短期間にわたる実際の使用時間において、その弾力を失うことがなく、その結果、枕および同類のものに適用される場合、より長い期間にわたってその機能を維持することができることを主張している。

また、当分野では、特許文献４に開示されているように、外側から内側に向かって導かれる空洞を備えた壁に提供される発泡体の管状体を備えた発泡体ばねであって、管状体が一方の端部からもう一方の端部まで広くなり、あるいは狭くなり、したがって樽の形をした外部形状が得られること、つまりその場合、管状体は開始に際して丸い構成を有することを特徴とする発泡体ばねが知られている。

これらのばねの主な利点のため、特許文献４は、一般的な実施形態とは逆に、それらが容易に疲労しないこと、また、短い有効寿命の後にそれらの初期の高さおよび形状を失わないことを主張している。

また、特許文献５から、発泡体でできた管状弾性体であって、孔が外表面から内表面に向かって内方に延在している管状弾性体を有する、枕、マットレスなどに使用するための発泡体ばねが知られており、管状体は、少なくとも１つの管状発泡体層、およびばねの軸線方向の長さの少なくとも一部に沿って前記発泡体層に加えられた少なくとも１つの補強層を備えている。

特許文献５は、耐伸長性が異なる補強層を使用することによって、このようなばねの弾性挙動を容易に適合させることができることを主張している。
知られているこのような発泡体ばねは、枕、マットレスなどの使用者によって極めて高く評価されているが、それらには、ばねの外部形状を特定の形状にしなければならず、したがってばねを並べて緊密かつ稠密に詰め込むことがより困難であるか、あるいはワイヤばねもしくは補強芯材または特殊な裏当てあるいは補強層のような追加部品を提供しなければならず、そのためにこのようなばねの製造がより複雑であり、より高価であり、より多くのエネルギーを消費し、また、環境をさらに汚染するという欠点がある。

また、そのような発泡体ばねには、例えば製造、梱包、保管、輸送、設置において、あるいは枕やマットレスなどに組立てる際に、ばねに加えられる強い伸長力により損傷しやすいという欠点がある。

したがって、これらのばねの取扱いには、細心の注意などの何らかの配慮が必要であり、製造工程における遅れや、製造コストの上昇を引き起こすことになる。
周知のばねのもう１つの欠点は、軸線方向に圧縮すると、横方向外方に膨らむ（ｂｕｌｇｅ）傾向があり、そのために隣接するばねの挙動に影響を及ぼすことである。

したがって枕、マットレスなどの個々のばねの弾性挙動は、その予測が困難となることがあり、したがって枕、マットレスなどを使用者の要求あるいは身体形状に適合させることは容易なことではない。

欧州特許出願公開第０００１４６９号明細書 欧州特許出願公開第０６２４３３２号明細書 米国特許出願公開第２００５／０１７２４６８号明細書 欧州特許出願公開第０８７２１９８号明細書 国際公開第２００９／０３６５２４号

本発明の目的は、枕、クッション、マットレスなどに使用するための、上記した欠点または他の欠点を示さない改良型特性を備えた発泡体ばねを提供することである。

そのために、本発明は、発泡体からなり、かつ、外壁を形成する管状弾性体を有し、さらに、外表面から内表面に向かって内方に延在する複数の孔を備え、これらの孔が千鳥形に対称をなすように配置され、孔の形状がほぼひし形である、枕、クッション、マットレスなどに使用するための発泡体ばねであって、管状弾性体がその表面の限られた部分にのみ孔を示すことと、この限られた部分が、孔を備えていない、ばねの管状弾性体の壁に長手方向の補強リブを形成している表面の限られた部分と規則的に交互に位置することとを特徴とする発泡体ばねに関する。

主な利点は、補強リブが、ばねの管状弾性体において均一に離間するとともに、ばねに荷重がかかっている場合の圧縮力の著しく改良された分散を許容し、したがって従来技術によって教示されているような金属ばねまたは追加補強の組込みがもはや不要であること、あるいは異なる密度の発泡体層の使用がもはや不要であること、等々である。

さらに、本発明に従って形成される補強リブは、より低密度の発泡体を使用して管状弾性体が形成されている場合であっても、荷重によって圧縮される際に発泡体の横方向外方に膨らむことをより有利に防止する。

ばねの主要な静的特性および動的特性を損失することなくより低密度の発泡体を使用することにより、原料コストおよびエネルギーの消費が低減され、それと同時に製造時間が著しく短縮されるだけでなく、マットレス、枕、クッションなどに使用する場合に、より良好な快適感および身体形状に対する発泡体のより良好な適合性が得られ、これらは最終使用者によって大いに認識され、高く評価されることになる。

したがって、従来技術によるばねと比較すると、はるかに単純で、かつ、費用効率のより高い方法で、同等のあるいはより良好なばねの静的、動的および長期間挙動を得ることができる。

主な利点は、補強リブが管状弾性体の一体部分を形成しており、１つの同じ製造工程で製造され、したがって個々の部品などの接着、剥離（ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）、組立て、保管および調達の問題が生じないことである。

他の利点は、上記利点の結果として、枕やマットレスなどの製造中および組立て中に乱暴に取り扱われてもばねが損傷しにくいことである。
したがって製造、組立て、処理、保管、設置などの間に、ばねを損傷しないようにするためにそれほど注意する必要がなく、したがってより製造速度の向上および総棄却率の低減が達成される。

本発明に従って生成される長手方向の補強リブは、さらにばねの弾性特性に対する隣接する圧縮ばねによる影響をより小さくすることができ、したがって枕やマットレスなどに使用する場合、個々のばねの弾性挙動をより良好に予測することができる。

ばねのこのような予測可能な挙動により、使用者に十分な快適感を与えるために、枕やマットレスなどを使用者の特定の好み、あるいは使用者の身体形状および体重により容易に適合させることができる。

本発明によるばねの他の利点は、等間隔に配置された補強リブが形成され、また、例えば金属ワイヤばねのような他の構造要素が管状壁中に存在しないため、ばねは、枕やマットレス等の製造および組立てにおける乱暴な取扱いによる損傷に対してより良好な耐性を有しており、また、それらの重量および複雑性が著しく低減されることである。

他の利点は、原料の慎重な選択およびそのような原料でできた発泡体によってのみではなく、孔を備えた部分と孔を備えていない部分の相対比率によって、また、それらの幾何学的構造およびばねの管状体に沿った相対分布によって、本発明によるばねの弾性挙動を容易に調整することができることである。

本発明によるこれらの発泡体ばねは、当然、異なる軟らかさを備えた異なる快適領域を枕、マットレスなどに形成するために他のタイプのばねと組み合わせることができる。
好ましい実施形態によれば、管状体のうちの孔を備えていない部分、したがって複数の補強リブを形成している部分は、管状体の底部から頂部まで延在している。

他の好ましい実施形態によれば、孔を備えた部分の幅は、非拡張発泡体上に形成される孔を備えていない部分の幅と本質的に同じである。
さらに他の好ましい実施形態によれば、複数の孔は、互いに対して千鳥形をなすだけでなく、孔を備えていない部分によってこれらの部分から離間される隣接部分に形成される孔に対しても千鳥形をなす。

さらに他の好ましい実施形態によれば、孔を備えていない部分の外表面は、ばねの軸線方向の長さの一部または全体にわたって正弦波の形をしている。
さらに他の好ましい実施形態によれば、非多孔部分は、管状体の周囲に沿って、また、その長手方向の軸線に沿って等間隔に配置された複数の補強リブを形成している。

さらに他の好ましい実施形態によれば、孔を備えていない部分、したがって補強リブを形成している部分の数は４個〜１２個であり、好ましくは６個〜１０個であり、より好ましくは８個である。

さらに他の好ましい実施形態によれば、ばねは、少なくとも１つの発泡体層と、一連のスリットであって、１つの方向に延在し、かつ、スリットを含んでいない対応する領域によって取り囲まれた一連のスリットと、該スリットの方向に延在している２つの対向する端部とを有する条片を備えており、中空管状体を形成するために、また、条片を湾曲させてスリットを横方向に伸長させることによって孔をひし形に形成するために、また、非スロット領域を管状体の周囲に沿って等間隔に、かつ、その長手方向の軸線に沿って整列した補強リブにするために、条片の対向する端部が曲げられて互いに近接し、かつ、一体に接着される。

さらに他の好ましい実施形態によれば、条片中のスリットは、複数の断続平行線に沿って延在している。
さらに他の好ましい実施形態によれば、条片中のスリットは千鳥形パターンに従って配置され、隣接する線に沿ったスリットは、それらの長手方向に偏倚（ｏｆｆｓｅｔ）している。

好ましい実施形態によれば、非スロット領域によって分離される２つの隣接する領域の間の条片におけるスリットは、千鳥形パターンに従って配置され、隣接する線に沿ったスリットは、それらの長手方向に偏倚している。

また、本発明は、管状弾性体を備えた、枕、マットレスなどに使用するための発泡体ばねを製造する方法に関しており、この方法には、発泡体層の少なくとも１つの部分の長手方向に延在している線に沿って断続スリットを提供する工程と、これらのスリットとスリットを備えていない発泡体層の隣接部分とを規則的なパターンで交互に配置させる工程と、この発泡体から横方向の条片を切断する工程と、条片の２つの対向する端部を互いに向かって曲げる工程と、管状弾性体を形成するためにこれらの２つの対向する端部を管状の形に固定する工程が含まれており、管状弾性体の長手方向の軸線の外側に、該軸線に沿って、スリットを備えた部分とスリットがない隣接部分が規則的に交互に配置されて、スリットがない隣接部分によってばねの管状体に長手方向の堅固な補強リブが形成される。

本発明の特徴をより良好に説明するために、本発明による発泡体ばね、およびこのような発泡体ばねを製造するための本発明による方法の以下の好ましい実施形態について、添付の図面を参照して、何ら制限されることのない一例として説明する。

本発明による発泡体ばねの略斜視図。 本発明による発泡体ばねを製造するために使用される、スリットを含んだ均等に離間された領域と、この領域と交互に配置されるスリットを含んでいない領域とを備えた発泡体層を示す図。

図１に示されているばねは、管状弾性体２を備えた、枕、クッション、マットレスなどに使用するための発泡体ばね１であり、孔３がばね１の外表面４から内表面５に向かって内方に延在する。

管状体２はさらに発泡体層６を備えている。
したがって、孔３は、好ましくは、互いに規則的に千鳥形パターンをなすように配置されている。

そのため、ばね１は、矢印Ｐによって示される方向に圧縮されると、その変形を管状体全体にわたって一様に分散させることができ、したがって、ばね１が半径方向外向きに膨らむことを制限され、また、ばね１の管状体２全体にわたって一様に分散する代わりにばね１の一部のみに圧縮力が集中することを防止される。

これらの孔３を含んだ領域１６（図２に示されている）は、孔３を含んでいない領域１８（図２に示されている）と交互に配置されており、領域１８は、管状体２の周囲に沿って一様に分布する補強リブ７を形成する。

好ましい実施形態では、補強リブ７の形状は正弦波であり、あるいは点線１４によって示されているように長手方向Ｘ−Ｘ’に沿って連続するＺ線またはＳ線を形成する。
図１に示されている発泡体ばね１の利点は、矢印Ｐによって示されているように軸線方向Ｘ−Ｘ’にばねが圧縮されても、発泡体ばね１が半径方向つまり横方向外方に膨らむ傾向を示さないことであり、したがって管状ばねの直径が本質的に維持されることである。

この好ましい実施形態の他の利点は、低密度の発泡体を使用してばね１を構築する場合であっても、本発明によるばね１の弾力、圧縮強さおよび有効寿命が著しく改善されることである。

図２は、本発明による発泡体ばね１が構築される発泡体層６を示したものである。
発泡体ばね１を形成する方法は比較的単純であり、以下の工程が含まれている。
第１の工程で、対称軸線Ｘ−Ｘ’を備え、かつ、それぞれ２対の平行側壁９〜１０および１１〜１２を備えた適切な発泡体層６から長方形の条片８が切断される。

条片８には、上記対称軸線Ｘ−Ｘ’と平行な方向に沿ったスリット１７を備えた領域１６が提供されており、領域１６は、スリット１７がない領域１８と規則的なパターンで交互に配置されている。

条片８中のスリット１７は、複数の断続平行線１３に沿って、互いから等しい距離で切断される。
スリット１７は千鳥形パターンに従って有利に配置されており、隣接する線１３に沿ったスリット１７は、それらの長手方向Ｘ−Ｘ’に、例えばスリット１７の長手方向の長さの半分に等しい距離にわたって偏倚している。

発泡体ばね１の管状体２を形成するために、点線１５によって概略的に示されている方法で条片８が曲げられる。
そうすることにより、側壁１１および１２が互いに近接して一体になり、次の工程で、例えば接着によって互いに堅固に固定され、それにより発泡体ばね１の管状体２が形成される。

上記曲げ工程の結果、条片８が伸長し、スリット１７が開いて上記孔３を形成し、これらの孔３は管状体２を貫通して半径方向に延在し、さらに、スリットを含んでいない、したがって後の段階で管状体２が形成されても孔３を示さない周辺領域１８によって作り出される補強リブ７と交互に配置される。

複数の列１３のスリット１７が、互いに対してだけでなく、スリット１７を含んでいない領域１８によって分離される隣の領域１６のスリット１７に対しても、千鳥形の構成で配置される場合、後の段階で形成される、図１に示されている補強リブ７の形状は、図１に点線１４によって示されている波形すなわち正弦波形状になる。

本発明による補強リブ７のこのような波形すなわち正弦波形状は、Ｐで示されている矢印の方向の圧縮下におけるばね１の偏向を正弦波形状の補強リブ７の接線変形に変換するのにとりわけ適しており、したがって、すでに説明したようにばね１の半径方向外向きの膨らみが防止され、半径方向外向きの膨らみによって生じるあらゆる弊害が防止される。

本発明の好ましい実施形態によれば、補強リブ７は、ばね１の軸線方向の長さＬ全体にわたって延在しているが、前記軸方向の長さＬの一部にわたってのみ補強リブ７が延在することも排他されない。

本発明は必ずしも円筒状のばね１に限定されず、他の形状のばねに適用することも可能である。
本発明は、上で説明した、一例として示し、かつ、添付の図面に示されている実施形態および製造方法に限定されず、本発明の範囲内を依然として維持しつつ、このような発泡体ばねおよびこのようなばねを製造するための方法を変更することができる。

Claims (12)

1. 発泡体からなり、かつ、外壁を形成する管状弾性体（２）を有し、さらに、外表面（４）から内表面（５）に向かって内方に延在する複数の孔（３）を備え、これらの孔（３）が千鳥形に対称をなすように配置され、孔の形状がほぼひし形である、枕、クッション、マットレスなどに使用するための発泡体ばねであって、
   前記管状弾性体（２）がその表面（４）の限られた部分（１６）にのみ孔（３）を示すことと、
   前記限られた部分（１６）が、孔（３）を備えていない、かつ、発泡体ばね（１）の管状弾性体（２）の壁に長手方向の補強リブ（７）を形成する表面（４）の限られた部分（１８）と規則的に交互に配置されることとを特徴とする発泡体ばね。
2. 孔（３）を備えていない限られた部分（１８）および孔（３）を備える限られた部分（１６）が、いずれも前記管状弾性体（２）の頂部から底部まで長手方向Ｘ−Ｘ’に延在する、請求項１に記載の発泡体ばね。
3. 孔（３）を備えた部分（１６）の幅が、非拡張発泡体条片（８）上に画定される孔（３）を備えていない部分（１８）の幅と本質的に同じである、請求項２に記載の発泡体ばね。
4. 孔（３）が、互いに対して千鳥形であるだけでなく、孔（３）を備えていない部分（１８）によってこれらの部分から分離される隣接部分（１６）に形成される孔（３）に対しても千鳥形であることを特徴とする請求項１に記載の発泡体ばね。
5. 孔（３）を備えていない部分（１８）の外表面が、発泡体ばね（１）の軸方向の長さ（Ｌ）の一部または全体にわたって正弦波形状をなすことを特徴とする請求項４に記載の発泡体ばね。
6. 孔（３）を備えていない部分（１８）の数が４個〜１２個であることを特徴とする請求項１に記載の発泡体ばね。
7. 孔（３）を備えていない部分（１８）が、前記管状弾性体（２）の周囲に沿って、かつ、その長手方向の軸（Ｘ−Ｘ’）に沿って、等間隔に配置された複数の補強リブを形成することを特徴とする請求項１に記載の発泡体ばね。
8. 発泡体ばね（１）が、少なくとも１つの発泡体層（６）と、一連のスリット（１７）であって、１つの方向に延在し、かつ、スリット（１７）を含んでいない対応する領域（１８）によって取り囲まれた一連のスリット（１７）と、スリット（１７）の方向に延在している２つの対向する端部（１１〜１２）とを備えた条片（８）からなり、中空管状弾性体（２）を形成するために、条片（８）の湾曲によってスリット（１７）を横方向に伸長させることによって孔（３）をひし形に形成するために、および、非スロット領域（１８）を前記管状弾性体（２）の周囲に沿って等間隔に、かつ、その長手方向の軸線（Ｘ−Ｘ’）に沿って整列した補強リブ（７）とするために、条片（８）の対向する端部（１１〜１２）が曲げられて互いに近接し、かつ、一体に接着される、請求項１に記載の発泡体ばね。
9. 条片（８）のスリット（１７）が複数の断続平行線（１３）に沿って延在する、請求項８に記載の発泡体ばね。
10. 条片（８）のスリット（１７）が千鳥形パターンに従って配置され、隣接する線（１３）
    に沿ったスリット（１７）がそれらの長手方向（Ｘ−Ｘ’）に偏倚する、請求項８に記載の発泡体ばね。
11. 非スロット領域（１８）によって分離される２つの隣接する領域間の領域（１６）のスリット（１７）が、千鳥形パターンに従って配置され、隣接する線（１３）に沿ったスリット（１７）がそれらの長手方向（Ｘ−Ｘ’）に偏倚する、請求項８に記載の発泡体ばね。
12. 管状弾性体（２）を備えた、枕、マットレスなどに使用するための発泡体ばね（１）を製造する方法であって、
    発泡体層（６）の少なくとも１つの部分（１６）の長手方向（Ｘ−Ｘ’）に延在している平行線（１３）に沿って断続スリット（１７）を提供する工程と、
    スリット（１７）とスリット（１７）を備えていない発泡体層（６）の隣接部分（１８）とを規則的なパターンで交互に配置させる工程と、
    発泡体から横方向の条片（８）を切断する工程と、
    条片（８）の２つの対向する端部（１１〜１２）を互いに向かって曲げる工程と、
    管状弾性体（２）を形成するために２つの対向する端部（１１〜１２）を管状の形に固定する工程とからなり、管状弾性体（２）の長手方向の軸線（Ｘ−Ｘ’）の外側に、かつ、該軸線に沿って、スリット（１６）を備えた部分とスリットがない隣接部分（１８）が規則的に交互に配置され、スリットがない部分（１８）によって発泡体ばね（１）の管状弾性体（２）に補強リブ（７）が形成されることを特徴とする方法。

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