TWI626911B - 用於緩衝支持之線圈彈簧 - Google Patents

Abstract

一包括有非對稱線圈彈簧之床墊，該非對稱線圈彈簧具有對具有不同重量之使用者提供舒適度的彈簧係數。該彈簧之下部分係圓柱形的，且該上部分係圓錐形或截頭圓錐形的。此種配置造成該彈簧以一用於一基本部分壓縮之第一大致為固定之彈簧係數壓縮，以及以一用於一殘餘部分壓縮之第二大致為固定之彈簧係數壓縮。其結果為一對較輕的使用者係足夠鬆軟的以及對較重的使用者係足夠硬實的床墊。

Description

用於緩衝支持之線圈彈簧

本申請案係2007年10月29日提申之美國第11/978,869號專利申請案的一部分接續案，該申請案之整體內容於此被納入本案參考。

此處所述及之系統及方法係有關和於例如是床墊之緩衝物件中的一內彈簧組合一起使用之彈簧。

習用之彈簧床墊通常包含有一內彈簧組合，其具有對一或多個使用者提供緩衝支撐之一組彈簧。當一使用者睡在床墊之表面上時，他/她施加一重量在該等放在下面的彈簧上，其等接著壓縮以提供適當的緩衝支撐。典型的，較輕的使用者施加較小的重量在該等彈簧上，造成此些彈簧被壓縮較少，且因而對較重的人提供有不同的感受。結果，對一組給定之彈簧，較輕的使用者相較於較重的使用者可能會感受到不同程度之舒適感。此在兩個睡覺伙伴有顯著不同的重量時，例如是120磅及220磅時，可能出現一種問題。於此些狀況下，一個床墊不可能對兩個伙伴都是舒適的。

一習用之床墊對某些使用者可更加舒適的一個原因為其等常常是由具有一線性的彈簧係數之彈簧所構成。此類之彈簧壓縮一段與使用者之重量成線性比例的距離，直到其等達到完全壓縮為止。因此，彈簧在一輕的人之下會較在一重的人之下壓縮較小。工程師已嘗試藉由製造具有非線性之彈簧係數(例如具有非線性的彈簧係數之圓錐形彈簧)的彈簧之床墊來解決此種問題。此類之非線性的彈簧在一輕的人之下會明顯地壓縮，然在一重的人之下，不會完全壓縮，視情況對二者提供近似程度的舒適度。然而，即使是非線性的彈簧，此類之圓錐形彈簧由於某些特性以及整體之不規則形狀，而有諸缺點。特別的是，在一定之重量限值之下，此些彈簧仍會以被施加之重量線性地壓縮。非線性類型之壓縮典型地發生在此重量限值之外。因此，典型之非線性彈簧必須在一使用者感受一需求程度之舒適度之前顯著地壓縮。換言之，使用者在其等能感受由該等彈簧之非線性的壓縮所提供之一定程度的舒適度之前，必須有足夠的重量。除了需要一重的使用者之缺點外，該種內彈簧組合之此類的顯著壓縮對床的壽命亦可能是不適當的。此外，由於不規則形狀之彈簧線圈，具有非線性彈簧的床墊是難以製造。例如，因為如同在床墊組合之某些方法中需要，圓錐形彈簧在其等之整個長度不能接觸，圓錐形彈簧係特別難組合。

因此，有一種對具有大範圍重量之使用者係舒適的床墊之需求。大體而言，對廣大範圍之使用者提供一近似程度之緩衝支撐的一緩衝物件之需求係存在的。

於此所述及之系統及方法包括有用於例如是床墊之緩衝物件之內彈簧組合。該等內彈簧組合可能具有一或多個被組構成對具有不同重量之使用者提供一近似程度之堅實度的非對稱彈簧。該等非對稱彈簧包括具有至少線性的及非線性的彈簧係數之一的諸部分。於一範例中，一非對稱彈簧包括有一上圓錐形部分以及下圓柱形部分。於某些實施例中，該非對稱彈簧可初始以一第一線性的彈簧係數壓縮，且隨後以一第二非線性的彈簧係數壓縮。此種配置可使一床墊使用者能感受非線性的壓縮而不會造成該等線圈彈簧之一實質壓縮。於某些實施例中，該非對稱彈簧可初始以一第一大致為固定之彈簧係數壓縮，且隨後以一第二大致為固定之彈簧係數壓縮。該第二彈簧係數可高於該第一彈簧係數。此種配置可使一床墊使用者能感受以該第一大致為固定之彈簧係數之一基本部分的壓縮，以及以該第二大致為固定之彈簧係數之剩餘部分的壓縮。該等系統及方法提供有一對較輕的使用者係足夠鬆軟的以及對較重的使用者係足夠硬實的床墊。

為了清楚起見，而非藉由限制，該等系統及方法可於此說明於提供用於床墊之內彈簧組合的文中。然而，於此所述及之該等原理係可被適用於廣大範圍之應用將可被了解。例如，此處揭示之該等原理可被應用於一墊子於該處被附接於一較大組合之沙發。此外，該等原理可被應用於椅子、雙人座椅、沙發、躺椅、汽車座椅、嬰兒床床墊、折疊沙發、以及折疊床墊。更普遍地，於此所述及之該等系統可被施用於想要對各種各樣的使用者提供支撐之任何環境中。

於一觀點中，於此所述及之該等系統及方法提供有一內彈簧組合，其包括有複數個具有一上彈簧部分以及一下彈簧部分之彈簧線圈。該上彈簧部分具有一第一大致為線性的彈簧係數以及一第一大致為非線性的彈簧係數。該下彈簧部分可被設置於該上彈簧部分之下方，且可具有一第二大致為線性的彈簧係數。於某些實施例中，該第二大致為線性的彈簧係數相較於該第一大致為線性的彈簧係數係較大的。該彈簧線圈可被構造成使得該上部分大致地壓縮在該下部分大致地壓縮之前。該上彈簧部分可包括有複數個具有一第一節距之線圈，以及該下彈簧部分可包括有複數個具有一第二節距之線圈。該上彈簧部分之該等複數個線圈可具有一近似之第一節距。該下彈簧部分之該等複數個線圈可具有一近似之第二節距。於某些實施例中，該第一節距係不同於該第二節距。該第一節距相較於該第二節距可係較大的或較小的。於其他實施例中，該第一節距係相同於或大致近似於該第二節距。一彈簧線圈之節距可影響其彈簧係數，且該彈簧線圈可具有給予其線性的以及非線性的彈簧係數之各種節距。於某些實施例中，該彈簧線圈之該上彈簧部分係大致為圓錐形或大致為截頭圓錐形。該彈簧線圈之該下彈簧部分可大致為圓柱形。該彈簧線圈可為一被包裝的線圈或一開放線圈。於某些實施例中，該彈簧線圈係由冶金組合物所形成，該冶金組合物包含有一或多種選自鋼、鉻、鎳、鉬、銅、鈦、鈷、鈮、釩、鋁、鉑、以及鎢之群組的成分。

該彈簧線圈可由一金屬線所形成，且可包括有一條在該彈簧線圈整個長度上具有相同直徑之金屬線。或者，該彈簧線圈可包括有一條具有不同直徑之金屬線。於某些實施例中，該上彈簧部分具有一第一直徑，且該下彈簧部分具有一第二直徑，使得該第一直徑相較於該第二直徑係較小的。該上彈簧部分可包括有一條具有一第一直徑之金屬線，且該下彈簧部分可包括有一條具有一第二直徑之金屬線，使得該第一直徑相較於該第二直徑係較大的。該彈簧線圈可由一單股的金屬線纜所形成。於某些實施例中，該彈簧線圈係由多股金屬線纜所形成，例如是在整體內容於此被納入本案參考之美國專利案第7,168,117號中所說明的。用於自多股金屬線纜製造彈簧線圈之方法，可見於美國專利申請公開案US 2005-0056066 A1中，其整體內容於此被納入本案參考。

於某些實施例中，該彈簧線圈之該上彈簧部包括有介於該彈簧線圈之高度的四分之一及四分之三之間的部分。該彈簧線圈之該上部分可具有一頂端部以及一底端部以及一直徑。於某些實施例中，該彈簧線圈之直徑自該頂端部至該底端部單調地增加。於某些實施例中，該彈簧線圈包括有一在各端部之偏移線圈。一偏移線圈可為一增加該彈簧線圈之穩定性之大的線圈。一偏移線圈亦可促進製造程序。

該彈簧線圈可以列及行被配置，使得各個彈簧線圈係鄰接於至少一其他彈簧線圈。鄰接之彈簧線圈可以黏合劑被連接。或者，鄰接之彈簧線圈可以一彎曲形鉤扣或其他金屬固緊件被連接。於另一些實施例中，鄰接之彈簧線圈並非沿著該等線圈之上部分被連接。留下該等線圈之頂部分未被連接，使得一彈簧能壓縮但不會影響其鄰近的彈簧。此實務使得一個在睡覺的人能在一床墊上移動，而不會打擾到另一個在睡覺的人。

於某些實施例中，該內彈簧組合被設計用於一例如是一床墊的緩衝支撐結構。該緩衝支撐結構可為一標準的床墊尺寸，例如是標準雙人床墊(twin)、超長雙人床墊(twin XL)、全雙人床墊(full)、全超長雙人床墊(full XL)、皇后加大型床墊(queen)、奧林匹克皇后加大型床墊(Olympic queen)，國王加大型床墊(king)，或加州國王加大型床墊(California king)。其亦可為一客製化尺寸。此外，該緩衝支撐結構可為一被設計用於兒童或嬰兒之較小的床墊。此種床墊可為一嬰兒床或搖籃之部分。

於某些實施例中，該緩衝支撐結構進一步包括有至少一被配置成鄰接於該內彈簧組合之額外層。於某些實施例中，該至少一額外層包括有至少一填襯層、一鋪墊層、一框托層、一加襯縫合層、一發泡層、一棉絮層、以及一防水層之一。

於此所述及之該等系統及方法進一步係有關一種於一內彈簧中之二堆疊彈簧的組合。二堆疊彈簧之此系統可具有如同前述之該非對稱彈簧之大致為相同的彈簧係數。特別的是，一內彈簧組合可包括有複數個彈簧線圈，包括有至少一彈簧線圈組合，該彈簧線圈組合具有一具有一第一大致為線性的彈簧係數以及一第一大致為非線性的彈簧係數之上彈簧線圈，以及一被配置於該上彈簧線圈下方具有第二大致為線性的彈簧係數之下彈簧線圈，其中，該第二大致為線性的彈簧係數相較於該第一大致為線性的彈簧係數係較大的，以及其中，該彈簧線圈被組構成使得該上部分大致地壓縮在該下部分大致地壓縮之前。

於此所述及之該等系統另外提供有一壓縮彈簧線圈，其包括有一具有一第一線性的彈簧係數以及一第一非線性的彈簧係數之上圓錐形部分，以及一被配置在該上彈簧部分下方具有一第二線性的彈簧係數之下圓柱形部分，其中，該第二線性的彈簧係數相較於該第一線性的彈簧係數係較大的，以及其中，該彈簧線圈被組構成使得該上部分大致地壓縮在該下部分大致地壓縮之前。

此外，於此所述及之該等系統及方法係有關一種使用於一床墊中之壓縮彈簧線圈，其包括有一具有一第一線性的彈簧係數以及一第一非線性的彈簧係數之上圓錐形彈簧，以及一被配置在該上彈簧部分下方具有一第二線性的彈簧係數之下圓柱形彈簧，其中，該第二線性的彈簧係數相較於該第一線性的彈簧係數係較大的，以及其中，該彈簧線圈被組構成使得該上部分大致地壓縮在該下部分大致地壓縮之前。

於另一觀點中，於此詳細說明之該等系統提供有一由多股金屬線纜所製成之壓縮彈簧線圈，其包括有一具有一第一線性的彈簧係數以及一第一非線性的彈簧係數之上彈簧部分，以及一被配置在該上彈簧部分下方具有一第二線性的彈簧係數之下彈簧部分。於一實施例中，此彈簧線圈係一內彈簧組合之部分，該組合包括有至少一個此類之線圈。該上彈簧部分可大致為圓錐形或大致為截頭圓錐形。該下彈簧部分可大致為圓柱形。

於此之該等系統及方法進一步係有關一種製造該彈簧線圈之方法，該方法包括有選取用於該上部分之一第一線性的彈簧係數以及一第一非線性的彈簧係數，以及選取用於該下部分之一第二線性的彈簧係數，使得該第二線性的彈簧係數相較於該第一線性的彈簧係數係較大的，以及使得該上部分大致地壓縮在該下部分大致地壓縮之前，以及製造一具有該第一線性的彈簧係數、第一非線性的彈簧係數、以及第二線性的彈簧係數之彈簧線圈。該彈簧線圈可使用任何相關技術中所知之技術被製造。一較佳之技術使用一可程式化之盤捲點以及節距工具。

於又一觀點中，於此之該等系統及方法係有關一種用於緩衝支撐之線圈彈簧。該線圈彈簧包括有一具有複數個活動旋圈之上圓錐形區段。該線圈彈簧進一步包括有一具有複數個活動旋圈且被配置於該上區段之下方的下大致為圓柱形區段。在回應一負載之下，該線圈彈簧以一用於一基本部分壓縮之第一大致為固定之彈簧係數壓縮，以及以一用於一殘餘部分壓縮之第二大致為固定之彈簧係數壓縮。該第二彈簧係數相較於該第一彈簧係數係較高的。

於某些實施例中，前述之該線圈彈簧係由冶金組合物所形成，該冶金組合物包含有一或多選自鋼、鉻、鎳、鉬、銅、鈦、鈷、鈮、釩、鋁、鉑、以及鎢之群組者。於某些實施例中，該線圈彈簧係由多股金屬線纜所形成。於某些實施例中，該線圈彈簧包括有一被包裝之線圈。於某些實施例中，該線圈彈簧包括有一開放線圈。於某些實施例中，複數個該等線圈彈簧以列及行被配置，使得各個線圈彈簧係鄰接於至少一其他線圈彈簧。鄰接之線圈彈簧可以黏合劑被連接，及/或以至少一彎曲形鉤扣以及其他金屬固緊件之一被連接。該等鄰接之線圈彈簧可不沿著該線圈之該上部分被連接。於某些實施例中，該線圈彈簧被設計用於一例如是一床墊之緩衝支撐結構。於某些實施例中，該線圈彈簧係由具有一約0.070吋至約1吋之直徑的金屬線所構成。該線圈彈簧可包括有一具有至少0.074吋、0.086吋以及0.088吋之一的直徑之金屬線。於某些實施例中，一在該上圓錐形區段之頂端部的活動旋圈之直徑變化自約1吋至約2吋。一在該上圓錐形區段之頂端部的活動旋圈之直徑可為至少1.25吋、1.69吋以及1.75吋之一。於某些實施例中，該線圈彈簧之一最大活動旋圈的直徑變化自約2吋至約3吋。該線圈彈簧之一最大活動旋圈的直徑可為至少2.25吋、2.58吋以及2.75吋之一。

於此所述及之該等系統及方法的前述以及其他之目的以及優點，將可從隨後其參考隨附圖式之進一步的說明被更完整了解。

為提供對於此所述及之該等系統及方法之一整體了解，現在會說明某些說明用實施例，包括有一具有至少一非對稱線圈的床墊，該非對稱線圈具有複數個彈簧係數。然而，於下所述之該等實施例僅為解說之目的，且具有相關技術中一般技術者會了解到，於此所述及之該等系統及方法可被設計以及被修改用於其他適當之應用，且此類之其他增添以及修改將不會脫離其範圍。

圖1A至1C圖示說明通過彈簧之長度具有不同的彈簧特徵之範例式非對稱彈簧。特別的是，圖1A顯示一具有一頂部分101以及一底部分102之彈簧線圈100。該彈簧線圈100包括有一頂端部103以及一底端部104。該等端部103以及104可被轉入該彈簧中，以便沒有自該彈簧突出之尖銳點。該頂部分101具有一大致為圓錐形形狀，因而該彈簧線圈於該頂部分101之直徑朝向該頂端部103縮減。該底部分102係大致為圓柱形，使得沿著該彈簧線圈100於該底部分102之長度的直徑保持大致係相同的。由於大致為圓錐形形狀，該頂部分101使該彈簧線圈100在回應一負載之下能有一非線性的壓縮。該大致為圓柱形之底部分102在形狀上能較有規則性，且能防止整個彈簧線圈100之廣泛的壓縮。

一或多個彈簧線圈100可以一適當之配置被組合在一床墊之一內彈簧組合內。做為一範例，該內彈簧組合可包括有以循環的列及行跨展一床墊之長度及寬度之一基本部分被配置之一格網彈簧線圈100。於操作期間，當一使用者施加一重量於該床墊之表面時，該等彈簧線圈100壓縮。於壓縮期間，至少由於其圓錐形形狀，該頂部分101以一非線性的方式壓縮，且該底部分102線性地壓縮。依據該彈簧線圈之性質以及物理特徵，該頂部分101以及該底部分102針對一定施加重量可不同地壓縮。如圖1A至1C中所圖示說明的，該頂部分101以及底部分102可具有不同的節距，以沿著該彈簧線圈100之長度作用不同的彈簧係數。

更具體地說，於圖1A中，可為介於該彈簧線圈100之鄰接轉圈之間的距離之該頂部分101的節距，相較於該底部分102之節距係較小的。於此等實施例中，介於在該彈簧線圈100之該頂部分101中的鄰接轉圈之間的距離，可為近似的，且介於在該彈簧線圈100之該底部分102中的鄰接轉圈之間的距離，可為近似的。然而，介於在該彈簧線圈100之該頂部分101中的鄰接轉圈之間的距離，可不同於在該底部分102中的鄰接轉圈之間的距離。於該被解說之實施例中，介於在該彈簧線圈100之該頂部分101中的鄰接轉圈之間的距離，相較於介於在該底部分102中之鄰接轉圈之間的距離係較小的。

圖1B顯示一彈簧線圈110，其在該頂部分111中相較於在該底部分112中，具有一較大的節距。圖1C顯示一彈簧線圈120，其在該頂部分121中以及在該底部分122中，具有相等的節距角度。該彈簧線圈可具有一頂端部123以及一底端部124。於某些實施例中，依據在該頂部分101中之彈簧係數數值，該頂部分101可在該底部分102壓縮之前壓縮。該頂部分101可在該底部分102開始壓縮之前大致地壓縮。於某些實施例中，該頂部分101可在該底部分102大致地壓縮之前大致地壓縮。於某些實施例中，依據該底部分102中之彈簧係數數值，該底部分102可在該頂部分101壓縮之前壓縮。該底部分102可在該頂部分101開始壓縮之前大致地壓縮。於某些實施例中，該底部分102可在該頂部分101大致地壓縮之前大致地壓縮。於圖1A、1B以及1C中之各個彈簧線圈可給予一具有彈簧100、110以及120之床墊組合一不同程度的柔軟度或堅實度。

該彈簧線圈之該頂部分101使該彈簧能以一非線性的彈簧係數壓縮。於此實施例中，該上部分具有一截頭圓錐形形狀。該底部分102具有一圓柱形形狀。諸圓筒可相鄰彼此被包裝，使得二鄰接之圓筒係沿著其等之長度相接觸。同樣地，於一內彈簧組合中之諸非對稱彈簧可大致沿著其等之圓柱形部分相接觸。因此，圖1中之二非對稱彈簧可以布料被包裝以及沿著其等之圓柱形部分被黏結在一起。該圓柱形區域之一額外的效益為其給予該彈簧之側向穩定性。

該非對稱彈簧線圈可由數種材料被製造。針對彈簧線圈之一受喜愛的材料為通常係指鋼之冶金組合物，該冶金組合物可包含有例如為鉻、鎳、鉬、銅、鈦、鈷、鈮、釩、鋁、鉑、以及鎢之元素。該彈簧線圈亦可由任意前述材料之合金所形成。

該非對稱彈簧線圈亦可由不同類的金屬線所形成。例如，該彈簧線圈可由一實心的金屬線所形成。此外，該彈簧線圈可由多股金屬線纜所形成。此類之彈簧線圈可包括有結構成一多股索之複數股，該多股索被盤捲成如整體內容於此被納入本案參考之美國專利第7,168,117號中所述之一螺旋狀彈簧。於某些實施例中，該實心的或多股式彈簧可以一例如是塑膠之塗裝被包覆。塗裝可改善該彈簧之耐用年限。

該等被解說之實施例的彈簧線圈可藉由取得一金屬線以及將其扭轉成適當之形狀被製造。一個人或一台機器抓住該金屬線之兩端。一端被扭轉，使該金屬線形成一線圈。於一實務中，該金屬線首先可被盤捲，以作成一具有一為該圓錐形部分之最窄直徑的圓柱形彈簧。該金屬線隨後被盤捲回，以加大一些線圈的直徑。一非對稱彈簧線圈產生。於另一實務中，該金屬線被盤捲，以作成一具有一為該圓錐形部分之最大直徑的圓柱形彈簧。該金屬線隨後被進一步扭轉，以縮減一些線圈之直徑。在該彈簧線圈被形成之後，其可被硬化。例如，可使用加熱使該彈簧回火。

一可移動之盤捲點、一可移動之節距工具以及金屬線供給滾輪可被使用於任意組合中或順序中來形成彈簧線圈。於一實施例中，首先，金屬線供給滾輪將一金屬線從一卷線筒送至該可移動之盤捲點。該可移動之盤捲點可為一件該金屬線環繞其被捲繞形成一線圈之金屬。該盤捲點可轉動，該金屬線環繞其捲繞。於某些實施例中，該金屬線可被盤捲形成一採取該盤捲點之形狀以及直徑的彈簧線圈。於此所述及之該等方法包含使用一造形近似一鉛筆之盤捲點，其具有一圓柱形部分以及一成錐狀或圓錐形或截頭圓錐形之部分。一環繞此種盤捲點纏捲之金屬線，可形成一具有一圓柱形部分以及一圓錐形或截頭圓錐形部分之彈簧。當該金屬線環繞該盤捲點纏捲同時，該可移動之節距工具可沿著該盤捲點之側邊滑動。該節距工具可做為一導引件，決定各個線圈的位置。該節距工具可控制該線圈介於諸旋圈之間的節距，以及因此控制該整個彈簧的高度。於某些實施例中，習用之製造技術使用機械式凸輪來控制此些移動。該等機械式凸輪典型的具有簡單的移動廓形，以使該等工具能移出至由該凸輪之形狀所設定之一預定的距離，以及隨後返回到其等各別之移動原點。於此所述及之該等方法包含一種使用可程式控制之伺服馬達來控制所有三個移動的製造技術，以能有精確的移動控制。該盤捲點以及節距工具可被程式控制，以移動至在單一線圈形成循環中的數個位置，修改在該線圈中之該線圈的直徑以及節距，以產生複合線圈圖形。於此所述及之該等系統亦可以相關技術中所知之任何技術製成，而不會脫離所揭示之範圍。

於某些實施例中，該等彈簧線圈之彈簧係數可藉由改變至少該等彈簧線圈之頂部分以及底部分之一的形狀被修改。圖2A及2B圖示說明具有一有不同的形狀之上部分的非對稱彈簧。此些形狀可影響彈簧係數，且因而可改變該床墊之堅實度以及舒適度。圖2A顯示一具有一圓錐形頂部分201以及一圓柱形底部分202之彈簧線圈200。該彈簧線圈可具有一頂端部203以及一底端部204。圖2B顯示一具有一截頭圓錐形頂部分211以及一圓柱形底部分212之彈簧線圈210。該彈簧線圈可具有一頂端部213以及一底端部214。於某些實施例中，該截頭圓錐形頂部分211可具有一近似一錐形但頂上為平的形狀。

該彈簧線圈之彈簧係數可由改變該頂部分及/或該底部分之高度相較於該彈簧線圈之整個高度的比例被修改。圖3A顯示一具有一截頭圓錐形頂部分301以及一圓柱形底部分302之彈簧線圈300，該截頭圓錐形頂部分301係約該彈簧線圈之整體高度的1/4，該圓柱形底部分302係約該彈簧線圈之整體高度的3/4。該彈簧300亦具有一頂端部303以及一底端部304。圖3B顯示一具有一截頭圓錐形頂部分311以及一圓柱形底部分312之彈簧線圈310，該截頭圓錐形頂部分311係約該彈簧線圈之整體高度1/2，該圓柱形底部分312係約該彈簧線圈之整體高度的1/2。該彈簧310亦具有一頂端部313以及一底端部314。圖3C顯示一具有一截頭圓錐形頂部分321以及一圓柱形底部分322之彈簧線圈320，該截頭圓錐形頂部分321係約該彈簧線圈之整體高度的3/4，該圓柱形底部分322係約該彈簧線圈之整體高度的1/4。該彈簧320亦具有一頂端部323以及一底端部324。該頂部分及/或該底部分可被選取如具有一為該彈簧線圈之整體高度之不會脫離所揭示之範圍的任何適當之比例的長度。改變該頂部分及/或該底部分之相對尺寸，可助於微調該彈簧來支撐具有不同的重量之使用者。該彈簧線圈可包括有任意數量之具有適當之彈簧係數及/或節距及/或形狀及/或高度而不會脫離所揭示之範圍的諸部分。

圖4A及4B圖示說明一範例式被包裝之非對稱彈簧500之不同的視圖。圖4A顯示一具有一截頭圓錐形頂部分501以及一圓柱形底部分502之彈簧線圈500。該彈簧線圈可具有一頂端部503以及一底端部504。此外，該彈簧線圈可具有一包裝套506，例如是布料。該包裝套材料可例如是布料或發泡層。於某些實施例中，該包裝套506包括有防火材料。包裝套506對將一列鄰接之彈簧線圈附接在一起是有用的。被包裝之線圈可藉由排除以彎曲形鉤扣或其他金屬固緊件連接鄰接之開放線圈的需求，而改善製造程序。圖4B顯示一被包裝之彈簧線圈520之一具角度的視圖。該彈簧線圈521以一包裝套522被包覆。

圖5圖示說明一具有二堆疊彈簧之範例式彈簧組合700。該上彈簧704具有一截頭圓錐形形狀，以及該下彈簧710為圓柱形。該上彈簧704具有一頂端部701以及一底端部702。該下彈簧710具有一頂端部711以及一底端部712。該彈簧組合包括有一介於該上704以及下彈簧710之間的支撐層720。該支撐層720可形成一對該上彈簧之穩定基座。該二堆疊彈簧具有一大致為近似於圖1A至3C中所圖示說明之一具有一上截頭圓錐形部分以及一下圓柱形部分之非對稱彈簧的彈簧係數。

於某些實施例中，該二堆疊彈簧704以及710可由一大致為近似之金屬線規所形成。或者，其等可由不同的金屬線規所形成。用於該上及/或下堆疊彈簧之該金屬線規可依據一需求之彈簧係數被選擇。

該支撐層720可由金屬或任何其他強固之材料所製成。其可以一例如是塑膠之物質被塗覆。可使用不同的技術來防止該上以及下彈簧沿著該支撐層滑動。例如，該支撐層可形成有該等彈簧臥置其中之諸溝槽。也可以一增加其摩擦係數之物質塗覆該支撐層。如此，堆疊彈簧之組合可由不會脫離所揭示之範圍的任何適當之方法以及設備被製成穩定的。

於某些實施例中，一床墊之一內彈簧組合包括有複數個以一彎曲形鉤扣或其他金屬固緊件被握持在一起之此類的堆疊彈簧。於內彈簧組合內之該等堆疊彈簧可被開放或被包裝。圖6圖示說明一包含有複數個非對稱彈簧605之床墊600的一剖面視圖。該床墊600可具有一底層601以及一層鋪墊602。該床墊可亦具有一或多發泡層603以及額外層604。該等床墊包括有至少一可被包裝於一套袋606中之非對稱彈簧605。鄰接之彈簧可以例如是黏膠之附接件607被連接。

該底層601提供支撐給該床墊以及防止下垂。此層可包括有剛性材料例如是木頭、金屬、樹脂、或堅實的塑膠。該鋪墊層602對該床墊形成一柔軟但耐用的外表面。該鋪墊層可保護該床墊之內部構件，防止每日的損耗以及破壞。其亦提供一用於該床墊使用者之柔軟的睡臥表面。於某些實施例中，該床墊600可具有額外層604。額外層604可包括有用以改善該床墊之安全性之防火材料、抗水材料、不透水材料、減敏材料、防蟎材料、或防止其他微生物的材料。或者，一額外層可為一柔軟的材料，例如是改善該床墊之舒適度的發泡層603。

該床墊600包括有一具有至少一非對稱彈簧605之內彈簧組合。該彈簧605可近似於參考圖1至5所述之該等彈簧。該內彈簧組合可包含有二或多個不同類型的彈簧。例如，該等較硬的彈簧可被使用在該床墊之一使用者需要較大的支撐處之部分。或者，該床墊之一半可具有用於一較重的睡覺伙伴之較硬的彈簧，且該另一半可具有用於一較輕的睡覺伙伴之較軟的彈簧。另一選擇則為將較硬的彈簧放置在該床墊之中心而非在邊緣，因為該床墊之中心係經過一段時間之後首先下垂的部分。

於該床墊600中之一或多個非對稱彈簧605可被包裝於一套袋606中。此套袋可由布料、發泡層、或其他材料被製成。一連續之包裝套材料可包覆複數個線圈，將其等連接。鄰接之被包裝的線圈另外可由將該包裝套材料黏合在一起而被連接。開放線圈相對地可以一彎曲形鉤扣或其他金屬固緊件被連接。

該床墊600可使用床墊製造之相關技術中已知的技術結合用於製造於此所揭示之非對稱彈簧的技術被製造。

於一組實驗數據中，於圖表1中所提出之結果，非對 稱彈簧線圈(近似那些被顯示於圖1至5中的)係藉由施加不同的負載被測試。更具體的說，試樣1和3應用了類似於圖5中所展示的非對稱彈簧線圈。符號A和B所指的是彈簧線圈高度的不同。同樣地，試樣2應用了類似於圖6中所展示的非對稱彈簧線圈。

圖表1對三個彈簧線圈之各個展示出，高度、在鋒值之伸長量、在鋒值之應變、鋒值負載、以及彈簧係數。各個彈簧之行為被更詳細地顯示於圖7之圖表800中。圖7圖示說明一解說範例式非對稱彈簧回應不同之負載的壓縮之圖表800。該水平軸線802顯示以吋量測之壓縮。該垂直軸線804顯示施加給該彈簧之負載的量。曲線806、808以及812圖示說明不同的非對稱彈簧在不同的負載之下的壓縮，顯示至少二類型回應例如是一第一彈簧係數以及一第二彈簧係數之至少二不同的彈簧係數之反應。曲線806、808以及812係大致為在低負載下之直線，其等指出線性的壓 縮。例如，彈簧100、110、120、200、210、300、310、320、500、520、605、700、900、1000、及/或1100可顯示當自一未被壓縮之狀態被壓縮至一大致被壓縮狀態(鄰接之旋圈於該處係彼此靠近)之此類行為。於某些實施例中，彈簧100、110、120、200、210、300、310、320、500、520、605、700、900、1000、及/或1100可為一基本部分壓縮以一第一彈簧係數壓縮，於該處該第一彈簧係數係一第一大致為固定之彈簧係數。在較高的負載之下，如該彈簧壓縮成一基本壓縮的狀態，曲線806、808以及812係彎曲的，指出非線性的壓縮。特別的是，曲線806、808以及812向上彎曲，顯示在彈簧係數中自該第一彈簧係數至該第二彈簧係數之改變。於某些實施例中，該第二彈簧係數可為一第二大致為固定之彈簧係數，使得該第二彈簧係數相較於該第一彈簧係數係較高的。曲線810係一條解說僅具有一線性的彈簧係數之一彈簧之理論行為的直線。此圖表表露出在較高的負載之下(例如大於3磅)，該非對稱彈簧(例如具有被顯示於曲線812中之反應的彈簧)抵抗壓縮，以及因此壓縮較小於一具有一線性的彈簧係數之彈簧(例如是具有被顯示於曲線810中之反應的彈簧)。此外，該圖表表露出相較於以該第二彈簧係數壓縮，該非對稱彈簧以第一彈簧係數壓縮，以用於一較長範圍之被施加負載量。因此，前述之該等彈簧可以一用於一基本部分壓縮之第一彈簧係數壓縮，以及以一用於一殘餘部分壓縮之第二彈簧係數壓縮。

如先前參考圖2A及2B所述及的，該等彈簧線圈之彈 簧係數可藉由改變至少該等彈簧線圈之諸部分之一的形狀被修改。此些形狀可影響彈簧係數，且因而改變該床墊之堅實度以及舒適度。圖8A至8F圖示說明具有一上圓錐形部分以及一下大致為圓柱形區段之非對稱彈簧的實施例。於某些實施例中，該圓錐形部分可為一截頭圓錐形形狀。該上區段以及該下區段之各個包括有數種活動旋圈。各個區段可包括有不同數目之活動旋圈。於例如是高度、活動旋圈之數目、線圈直徑、節距角度、以及金屬線直徑之至少一方面上，該上區段可不同於該下區段。

更具體地，圖8A顯示一於一未被壓縮之狀態的彈簧線圈900。該彈簧線圈900包括有一上區段902以及一下區段904。該上區段902具有一大致為圓錐形形狀，因而該彈簧線圈於該上區段902中之直徑，自該上區段之頂部增加至底部。於所顯示之該實施例中，該上區段902包括有四個活動旋圈。然而，該上區段可包括有如所需求之任意數量的活動旋圈。該下區段904大致為圓柱形，使得沿著該彈簧線圈900在該下區段904中之長度的直徑，保持大致為相同的。於所顯示之該實施例中，該下區段904包括有九個活動旋圈。然而，該下區段可包括有如所需求之任意數量的活動旋圈。於所顯示之該實施例中，彈簧線圈900具有約9.75吋之一未被壓縮的長度，其中該上區段902具有約1.75吋之長度。在上區段902之頂端部的活動旋圈之直徑係約1.25吋。該最大活動旋圈之直徑，亦即該彈簧線圈900之外直徑為約2.25吋。於彈簧線圈900中之金屬線的 直徑為約0.074吋。彈簧線圈900之上以及下區段的節距係大致為固定的。然而，該上及/或下區段之節距通過各別之區段可為變動的。

圖8B顯示彈簧線圈900於一被部分地預壓縮之狀態。於一實施例中，該被部分地預壓縮之彈簧線圈900被配置在一包裝套中。於所顯示之該實施例中，彈簧線圈900具有一被部分地預壓縮之約8吋的長度。然而，該長度可依據在彈簧線圈900之負載及/或該包裝套之高度變化。在回應一負載之下，彈簧線圈900以一用於一基本部分壓縮之第一大致為固定之彈簧係數壓縮。彈簧線圈900可以一用於一殘餘部分壓縮之第二大致為固定之彈簧係數壓縮。於某些實施例中，該第二彈簧係數可高於該第一彈簧係數。於某些實施例中，該第二彈簧係數可低於該第一彈簧係數。於某些實施例中，該第一以及第二彈簧係數可大致為近似的。彈簧線圈900之負載對變形反應可為近似於如前述參考圖7之該彈簧的行為。

圖8C顯示於一未被壓縮之狀態的彈簧線圈1000，其具有一上圓錐形區段1002以及一下大致為圓柱形區段1004。圖8D顯示於一被部分地預壓縮之狀態以及具有一被部分地預壓縮之約8吋長度的彈簧線圈1000。然而，該長度可依據在彈簧線圈1000上之負載及/或一包裝套之高度變化。彈簧線圈1000之上圓錐形區段1002包括有四個活動旋圈。然而，該上區段可包括有如所需求之任意數量的活動旋圈。彈簧線圈1000之下區段1004包括有九個活動旋圈。 然而，該下區段可包括有如所需求之任意數量的活動旋圈。彈簧線圈1000具有一未被壓縮約9.75吋之長度，其中該上區段1002具有約1.75吋之長度。該活動旋圈在上區段902之頂端部的直徑為約1.69吋。該最大活動旋圈之直徑，亦即彈簧線圈900之外直徑為約2.58吋。於彈簧線圈900中之金屬線的直徑為約0.086吋。彈簧線圈1000之負載對變形反應可近似於如前述參考圖7以及圖8A至8B之彈簧行為。彈簧線圈1000之該上以及下區段的節距係大致為固定之。然而，該上及/或下區段之節距通過各別之區段可為變動的。

圖8E顯示於一未被壓縮之狀態的彈簧線圈1100，其具有一上圓錐形區段1102以及一下大致為圓柱形區段1104。圖8F顯示於一被部分地預壓縮之狀態以及具有一被部分地預壓縮之約8吋長度的彈簧線圈1100。然而，該長度可依據在彈簧線圈1100之負載變化。彈簧線圈1100之上圓錐形區段1102包括有四個活動旋圈。然而，該上區段可包括有如所需求之任意數量的活動旋圈。彈簧線圈1100之下區段1104包括有九個活動旋圈。然而，該下區段可包括有如所需求之任意數量的活動旋圈。彈簧線圈1100具有一未被壓縮之約9.75吋的長度，其中該上區段1102具有約1.75吋之長度。該活動旋圈在上區段902之頂端部的直徑為約1.75吋。該最大活動旋圈之直徑，亦即該彈簧線圈900之外直徑為約2.75吋。於彈簧線圈900中之金屬線的直徑為約0.088吋。彈簧線圈1100之負載對變形反應可近似於如 前述參考圖7以及圖8A至8B之彈簧行為。彈簧線圈1000之該上以及下區段的節距係大致為固定的。然而，該上及/或下區段之節距通過各別之區段可為變動的。

所述及之變化、修改、以及其他實施方式可在不脫離所揭示之精神以及範圍下被執行。更特別的是，前述或併入參考之任何方法、系統以及裝置特徵可與任何其他前述或併入參考之任何方法、系統以及裝置特徵被組合，且係落在於此所述及之考量的系統及方法之範圍中。該等系統及方法可以其他特定之形式被實施成，而不會脫離其精神或必要特徵。因此前述之實施例係作為解說用，而非用於限制於此所述及之該等系統及方法。於此所引用之所有參考文件之整體內容於此被納入本案參考。

100‧‧‧彈簧線圈/彈簧

101‧‧‧頂部分

102‧‧‧底部分

103‧‧‧頂端部

104‧‧‧底端部

110‧‧‧彈簧線圈/彈簧

111‧‧‧頂部分

112‧‧‧底部分

113‧‧‧頂端部

114‧‧‧底端部

120‧‧‧彈簧線圈/彈簧

121‧‧‧頂部分

122‧‧‧底部分

123‧‧‧頂端部

124‧‧‧底端部

200‧‧‧彈簧線圈/彈簧

201‧‧‧頂部分

202‧‧‧底部分

203‧‧‧頂端部

204‧‧‧底端部

210‧‧‧彈簧線圈/彈簧

211‧‧‧頂部分

212‧‧‧底部分

213‧‧‧頂端部

214‧‧‧底端部

300‧‧‧彈簧線圈/彈簧

301‧‧‧頂部分

302‧‧‧底部分

303‧‧‧頂端部

304‧‧‧底端部

310‧‧‧彈簧線圈/彈簧

311‧‧‧頂部分

312‧‧‧底部分

313‧‧‧頂端部

314‧‧‧底端部

320‧‧‧彈簧線圈/彈簧

321‧‧‧頂部分

322‧‧‧底部分

323‧‧‧頂端部

324‧‧‧底端部

500‧‧‧非對稱彈簧/彈簧線圈/彈簧

501‧‧‧頂部分

502‧‧‧底部分

503‧‧‧頂端部

504‧‧‧底端部

506‧‧‧包裝套

520‧‧‧被包裝之彈簧線圈/彈簧

521‧‧‧彈簧線圈

522‧‧‧包裝套

600‧‧‧床墊

601‧‧‧底層

602‧‧‧鋪墊

603‧‧‧發泡層

604‧‧‧額外層

605‧‧‧非對稱彈簧/彈簧

606‧‧‧套袋

607‧‧‧附接件

700‧‧‧彈簧組合

701‧‧‧頂端部

702‧‧‧底端部

704‧‧‧上彈簧

710‧‧‧下彈簧

711‧‧‧頂端部

712‧‧‧底端部

720‧‧‧該支撐層

800‧‧‧解說範例式非對稱彈簧回應不同之負載的壓縮之圖表

802‧‧‧壓縮

804‧‧‧負載

806‧‧‧一在不同的負載下之彈簧的壓縮

808‧‧‧一在不同的負載下之彈簧的壓縮

810‧‧‧一在不同的負載下之彈簧的壓縮

812‧‧‧一在不同的負載下之彈簧的壓縮

900‧‧‧彈簧線圈/彈簧

902‧‧‧上區段

904‧‧‧下區段

1000‧‧‧彈簧線圈/彈簧

1002‧‧‧上區段

1004‧‧‧下區段

1100‧‧‧彈簧線圈/彈簧

1102‧‧‧上區段

1104‧‧‧下區段

圖1A至3C依據不同的說明用實施例，圖示說明非對稱彈簧。

圖4A至4B圖示說明一範例式被包裝之非對稱彈簧之不同的視圖。

圖5圖示說明一具有二堆疊彈簧之範例式非對稱彈簧組合。

圖6依據一說明用實施例，圖示說明包含有具有非對稱彈簧之一內彈簧組合的一床墊之一剖面視圖。

圖7圖示說明解說範例式非對稱彈簧回應不同之負載的壓縮之一圖表800。

圖8A、8C、及8E依據不同的說明用實施例，圖示說 明未被壓縮之非對稱彈簧。

圖8B、8D及8F依據不同的說明用實施例，圖示說明被部分地預壓縮之非對稱彈簧，依據不同的說明用實施例。

Claims (13)

1. 一種用於緩衝支撐之線圈彈簧，其包括有：一為圓錐形的上區段，其具有至少四個活動旋圈；以及一實質為圓柱形的下區段，其被配置在具有至少四個活動旋圈之該上區段的下方，其中該實質為圓柱形的下區段具有至少四個活動旋圈，且該為圓錐形的上區段以及該實質為圓柱形的下區段之每一者皆有一固定節距；其中，在回應一負載之下，該為圓錐形的上區段線圈彈簧以用於一基本部分壓縮之一實質為固定的第一彈簧係數壓縮，以及該實質為圓柱形的下區段以用於一殘餘部分壓縮之一實質為固定的第二彈簧係數壓縮，其中相對於以該實質為固定的第二彈簧係數壓縮，該線圈彈簧構成為以一實質為固定的第一彈簧係數壓縮，以用於一較長範圍之被施加負載量，以及其中該為圓錐形的上區段具有比該實質為圓柱形的下區段較小高度；以及其中，該實質為固定的第二彈簧係數相較於該實質為固定的第一彈簧係數係較高的。
2. 如申請專利範圍第1項所述之線圈彈簧，其中，該線圈彈簧係由包含有一或多選自鋼、鉻、鎳、鉬、銅、鈦、鈷、鈮、釩、鋁、鉑、以及鎢之群組的冶金組合物所形成。
3. 如申請專利範圍第1項所述之線圈彈簧，其中，該線圈彈簧係由多股金屬線纜所形成。
4. 如申請專利範圍第1項所述之線圈彈簧，其中，該線 圈彈簧包括有一被包裝之線圈。
5. 如申請專利範圍第1項所述之線圈彈簧，其中，該線圈彈簧包括有一開放線圈。
6. 如申請專利範圍第1項所述之線圈彈簧，其中，複數個該線圈彈簧係以列及行被配置，使得各個線圈彈簧係鄰接於至少一個其他線圈彈簧。
7. 如申請專利範圍第6項所述之線圈彈簧，其中，鄰接之線圈彈簧係以黏結劑被連接。
8. 如申請專利範圍第6項所述之線圈彈簧，其中，鄰接之線圈彈簧係以至少一彎曲形鉤扣以及金屬固緊件之一被連接。
9. 如申請專利範圍第6項所述之線圈彈簧，其中，鄰接之線圈彈簧並非係沿著該線圈之該上區段被連接。
10. 如申請專利範圍第1項所述之線圈彈簧，其中，該線圈彈簧被設計用於一床墊。
11. 如申請專利範圍第1項所述之線圈彈簧，其中，該線圈彈簧係由具有一約0.074吋至約0.088吋之直徑的金屬線所構成。
12. 如申請專利範圍第1項所述之線圈彈簧，其中，在為圓錐形的該上區段之頂端部的一活動旋圈之直徑係變化自約1.25吋至約1.75吋。
13. 如申請專利範圍第1項所述之線圈彈簧，其中，該線圈彈簧之一最大活動旋圈的直徑係變化自約2.25吋至約2.75吋。