UA127392C2 - Порожниста трубчаста пружина з піноматеріалу з розширенням від центра - Google Patents

Abstract

Порожниста трубчаста пружина (10) з піноматеріалу, яка включає певну кількість отворів (20), які радіально простягаються від зовнішньої поверхні (30) до центрального порожнистого осердя (40). Трубчаста пружина (10) з піноматеріалу розташована з таким співвідношеннями товщини стінки та діаметра до висоти, що центральне розширення досягається за стискальних навантажень. У варіанті здійснення, як-от у матраці, сидінні, подушці або подушечці, пружини (10) розташовані в масиві, причому деякі з них стикаються одна з одною завдяки наявності центрального розширення.

Description

Ця заявка має пріоритет над патентною заявкою США Мо 62/590,084, поданою 22 листопада 2017 року під назвою "НоПом/ Тибшіаг Сепіег Виїдіпд Боат 5ргіпд" ("Порожниста трубчаста пружина з піноматеріалу з розширенням від центру"), на яку зроблене посилання і яка включена до цього документа в повному обсязі.

Галузь техніки, до якої належить винахід

Цей винахід загалом стосується циліндричних пружин на основі піноматеріалу, які, наприклад, застосовують у подушках, подушечках, матрацах і сидіннях.

Рівень техніки

Відомі численні пружини на основі піноматеріалу з порожнистим осердям, наприклад для використання в подушках, подушечках, сидіннях, матрацах тощо. Також відомі пружини з піноматеріалу, які зазвичай мають трубчасту форму та численні прорізи або отвори, що проходять усередину від зовнішньої поверхні.

Один приклад таких пружин на основі піноматеріалу з порожнистим осердям описаний у патенті США Мо 4,194,255 (Рорре) і опублікованій заявці США Мо 2009/0079119А1 (Рорреє).

У цьому прикладі показані загалом рівномірно розташовані в бічному напрямку отвори, які проходять усередину, причому вказані отвори мають ромбоподібну форму в бічному напрямку.

Одним недоліком такої конструкції є розширення, яке з'являється в разі застосування вертикального (тобто осьового) стиснення та зазвичай викликає латеральне (бічне) зміщення або деформування всередину. Недоліком такого бічного або латерального розширення є те, що пружини потрібно розташовувати на відстані одна від одної в разі їх застосування в пружинному ліжку (наприклад, у подушці, подушечці, матраці, сидінні тощо) або, у разі більш щільного їх розміщення, пружини можуть стикатися одна з одною під дією стискальних навантажень. Ще одним недоліком цієї пружинної конструкції є схильність до розширення, у стані спокою, верхнього та нижнього країв у радіальному напрямку, а також відносна складність виробництва, а саме склеювання протилежних кінців зрізаної смуги з піноматеріалу для утворення циліндричної пружини.

Інший приклад циліндричної пружини на основі піноматеріалу з порожнистим осердям описаний у патенті США Мо 8,353,501 В2 (Рорре). У цьому прикладі малюнок виробу містить отвори напівромбічної та повної ромбоподібної форми, які проходять у бічному напрямку,

Зо причому ці отвори розділені розділюовальним елементом. Вважається, що такі пружини на основі піноматеріалу виявляють більшу стійкість до стиснення (тобто мають вищий коефіцієнт жорсткості пружини) порівняно з пружинами, які проілюстровані у вищенаведених прикладах.

Однак вони також потребують використання додаткового піноматеріалу, який використовується в розділювальних елементах. Іншим недоліком цих пружин з піноматеріалу є латеральне (бічне) зміщення або деформування всередину в разі застосування осьових навантажень. Ще одним недоліком є відносно низьке співвідношення висоти до діаметра, що також обмежує щільність укладання в пружинному ліжку.

Відповідно, існує потреба у створенні загалом циліндричної пружини на основі піноматеріалу з порожнистим осердям, яка має витягнутий малюнок отвору, що сприяє розширенню від центру за осьових навантажень, простоті виготовлення, а саме забезпеченні цілісності шва склеювання за одночасного зменшення бічного деформування всередину в разі застосування осьових навантажень.

Суть винаходу

Цей винахід стосується пружин з піноматеріалу, наприклад для використання в подушках, подушечках, сидіннях, матрацах тощо, які мають отвори, що проходять від зовнішньої поверхні до внутрішнього порожнистого осердя пружини. Пружина має переважне співвідношення діаметра до висоти й одночасно в ній забезпечується розширення від центру, крім того, у деяких варіантах здійснення використовують зменшену товщину внутрішніх стінок порівняно з пружинами за відомим рівнем техніки, що дає змогу забезпечити несподіване збільшення стійкості до стискального навантаження (тобто вищий коефіцієнт жорсткості пружини) за рахунок концентрації зміщень через розширення в середині пружини. Перевагою такого профілю розширення є те, що пружини схильні до підтримання ефекту осьового переміщення коливань (тобто у вертикальному напрямку для вертикально орієнтованих пружин), причому розширення окремих пружин спрямоване до суміжних пружин. У деяких варіантах здійснення під час укладання в масив опуклості внутрішніх пружин стикаються з опуклостями суміжних пружин, забезпечуючи опір ковзанню та покращуючи стійкість до осьового стиснення. Подібно до цього для пружин може бути забезпечене відносно високе співвідношення висоти до діаметра зі збереженням конструктивної міцності.

У додатковому варіанті здійснення цього винаходу запропонована пружина з піноматеріалу бо з розширенням від центру. Під час прикладання зусилля стискання (тобто в осьовому напрямку)

пружина згідно з цим винаходом випинається в радіальному напрямку назовні в її центральній частині (тобто в ділянці біля середини у її вертикальному або осьовому напрямку). Під час упакування в масив з іншими пружинами відповідно до цього винаходу суміжні пружини випинаються назовні та необов'язково стикаються одна з одною, що забезпечує підвищену стійкість до осьового стиснення. Наприклад, у варіанті здійснення, у якому пружини розташовані в масиві в матраці, пружини забезпечують посилену підтримку. Наступна перевага цього винаходу полягає в тому, що підвищена стійкість до стиснення дає змогу застосовувати тонші стінки та зменшити кількість матеріалу, потрібного для виготовлення пружини, одночасно забезпечуючи таку саму стійкість до стиснення, що й пружини більшого об'єму.

Ці та інші варіанти здійснення цього винаходу розкриті далі в описі та на фігурах. Цей короткий опис і наведений далі детальний опис наведені виключно як приклад, вони є ілюстративними та пояснювальними і призначені не для обмеження, а для кращого пояснення заявленого винаходу. Інші системи, способи, ознаки та переваги наведених як приклади варіантів здійснення будуть або стануть очевидними для фахівця в цій галузі техніки після ознайомлення з наведеними нижче фігурами та детальним описом.

Короткий опис графічних зображень

Об'єкт винаходу, викладений у цьому документі, а саме його конструкція й експлуатація, можуть бути краще зрозумілими після вивчення супровідних фігур, на яких однакові номери позицій стосуються одних і тих самих деталей. Компоненти на фігурах необов'язково наведені в масштабі, а акцент зроблений на ілюстрації принципів об'єкта винаходу. Крім того, усі фігури призначені для ілюстрації концепцій, і відносні розміри, форми та інші детальні ознаки на них можуть бути показані схематично, а не точно. Проілюстроване на супровідних кресленнях - це принаймні один з найкращих варіантів здійснення цього винаходу.

На Фіг. 1 представлений вигляд у перспективі порожнистої трубчастої пружини з піноматеріалу згідно з цим винаходом; на Фіг. 2 представлений вигляд збоку порожнистої трубчастої пружини з піноматеріалу згідно з цим винаходом; на Фіг. З представлений вигляд збоку масиву пружин за відомим рівнем техніки, які стиснуті та виявляють бічне зміщення;

Зо на Фіг. 4 представлений вигляд збоку випробувального пристрою з масивом пружин за відомим рівнем техніки, які стиснуті та виявляють бічне зміщення; на Фіг. 5 представлений вигляд збоку порожнистої трубчастої пружини згідно з цим винаходом з прикладеним осьовим (вертикальним) навантаженням, яка демонструє розширення від центру згідно з цим винаходом; на Фіг. 6 представлений вигляд збоку масиву порожнистих трубчастих пружин згідно з цим винаходом, які стиснуті та демонструють розширення від центру згідно з цим винаходом; на Фіг. 7 представлений вигляд збоку випробувального пристрою з масивом порожнистих трубчастих пружин згідно з цим винаходом, які стиснуті та демонструють розширення від центру згідно з цим винаходом; на Фіг. 8 представлений вигляд у перспективі матраца згідно з цим винаходом; на Фіг. 9 представлений вигляд зверху в поперечному перерізі матраца згідно з цим винаходом; на Фіг. 10 представлений вигляд збоку в поперечному перерізі матраца згідно з цим винаходом; на Фіг. 11 представлений вигляд збоку в перспективі з вертикальним розділенням компонентів матраца згідно з цим винаходом; на Фіг. 12 представлений вигляд збоку в поперечному перерізі матраца згідно з цим винаходом; і на Фіг. 13 представлений вигляд збоку в перспективі з розрізом подушечки згідно з цим винаходом.

Детальний опис

Ознайомлюючись із детальним описом об'єкта цього винаходу, слід розуміти, що це розкриття не обмежується конкретними описаними варіантами здійснення, оскільки вони можуть бути змінені. Крім того, слід ураховувати, що термінологія, використана в цьому документі, наведена з метою опису лише конкретних варіантів здійснення та не має на меті встановлення обмежень, оскільки обсяг цього винаходу буде обмежений лише формулою винаходу. Хоча цей винахід допускає різні варіанти здійснення в різних формах, на кресленнях показаний і далі в цьому документі буде детально описаний переважний варіант здійснення цього винаходу з розумінням того, що це розкриття слід розглядати як ілюстрацію принципів бо цього винаходу і воно не покликане обмежувати його широкий аспект лише проілюстрованим варіантом здійснення. Усі ознаки, елементи, компоненти, функції та етапи, описані стосовно будь-якого варіанта здійснення, наведеного в цьому документі, можна вільно комбінувати й замінювати елементами, компонентами, функціями та етапами з будь-якого іншого варіанта здійснення, якщо не зазначено інше. Отже, слід розуміти, що представлене розкриття проілюстроване й викладене лише з метою наведення прикладу та його не слід сприймати як обмеження обсягу цього винаходу.

У наведеному далі описі та на фігурах подібні елементи ототожнюються з подібними номерами позицій. Використання термінів "наприклад", "тощо", "або" і "й т. ін" вказує на невиключні альтернативи без обмежень, якщо не зазначено інше. Використання термінів "який має", "який містить", "який включає" або "включає" означає "який включає серед іншого", або "включає серед іншого", якщо не зазначено інше.

У контексті цього документа термін "і/або", розміщений між першим об'єктом і другим об'єктом, означає один з (1) першого об'єкта, (2) другого об'єкта та (3) перший об'єкт і другий об'єкт. Численні об'єкти, перелічені з виразом "і/або", слід тлумачити однаково, тобто як "один чи більше" об'єктів, об'єднаних таким чином. Необов'язково можуть бути присутні інші об'єкти, відмінні від об'єктів, конкретно ідентифікованих виразом "і/або", незалежно від того, пов'язані вони з цими конкретно визначеними об'єктами чи не мають до них стосунку. Таким чином, як необмежувальний приклад, посилання на "А і/або В", у разі його використання разом з необмежувальним виразом, наприклад "який містить", в одному варіанті здійснення може вказувати лише на А (необов'язково включно з об'єктами, відмінними від В); в іншому варіанті здійснення лише на В (необов'язково включно з об'єктами, відмінними від А); ще в одному варіанті здійснення як на А, так і на В (необов'язково включно з іншими об'єктами). Ці об'єкти можуть вказувати на елементи, дії, конструкції, етапи, операції, значення тощо.

Подальший опис посилатиметься на фігури. На Фіг. 1 і 2 представлений приклад пружини 10 з піноматеріалу згідно з цим винаходом. Пружина 10 з піноматеріалу зазвичай має корпус порожнистої трубчастої форми з певною кількістю утворениху ній отворів 20. Отвори проходять від зовнішньої поверхні 30 пружини 10 у радіальному напрямку всередину до центру пружини 10. Пружина має рожнисте центральне осердя 40, хоча передбачається, що в деяких варіантах здійснення осердя 40 може бути відсутнім. Отвори 30 можуть бути утворені будь-яким способом. Прикладами відповідних способів є видалення матеріалу з твердого циліндра та утворення осьових розрізів у смузі з піноматеріалу, а потім згинання смуги для з'єднання Її відповідних кінців з утворенням форми порожнистого циліндра. Діаметр пружини 10 у вивільненому стані показаний номером позиції 50, а висота пружини 10 у вивільненому стані показана номером позиції 60. Було встановлено, що циліндричні пружини 10 з піноматеріалу із пробитими отворами забезпечували бажану властивість розширення від центру за співвідношення діаметра до висоти набагато нижче, ніж 4: 3 (діаметр: висота), що не було досягнуто із застосуванням попередніх випробуваних пружин. Однак слід розуміти, що може бути вибране будь-яке співвідношення висоти та ширини пружини, за якого в разі застосування зусилля стискання пружина випинається від її вертикальної центральної ділянки та уникається бічне зміщення.

Для виготовлення пружини пропонується смуга з піноматеріалу, у якій прорізуються наскрізні прорізи. Протилежні кінці смуги з піноматеріалу прикріплені, завдяки чому прорізані прорізи відкриваються зовні, утворюючи отвори 20, що проходять від зовнішньої поверхні пружини 10 усередину до осердя 40. Довжина щілини вибирається такою, щоб досягти бажаного центрального розширення пружини 10 у разі її стиснення.

Різні пружини в цьому винаході та попередньо відомі пружини були випробувані, щоб визначити, чи досягнуто бажаного ступеня центрального розширення (на відміну від ковзання).

В одному прикладі з використанням попередньої пружини, як показано на Фіг. З їі 4, було встановлено, що ефект колби за рахунок внутрішніх зусиль пружини був відносно невеликим, тому пружина мала тенденцію ковзати збоку або схилятися в один бік, якщо співвідношення діаметра до висоти перевищувало 4: 3. Як показано на Фіг. 3, випробувані пружини 100 попереднього рівня техніки проілюстровані нахилом у першому радіальному напрямку Х без подібного нахилу назовні на протилежній поверхні. На Фіг. 4 показане експериментальне розташування, у якому пружини 100 були стиснені, і спостерігалося ковзання, проілюстроване на Фіг. 3.

Приклад цього винаходу, який показує середню бажану ступінь розширення, проілюстрований на Фіг. 5-7. На Фіг. 5 пружина 10, відповідно до цього винаходу, показана під осьовим стисканням. Сила стискання 200 прикладається донизу до верхівки 70 пружини.

Проілюстрована також протилежна сила на дні 80 пружини 10 основи в напрямку 210. У цьому бо прикладі пружина випинається в бік в обох напрямках, як показано опорними індикаторами Х і

Х". На ілюстрації напрямок Х зображено ліворуч, а Х" -- праворуч, але слід розуміти, що розширення може бути локалізоване повністю навколо пружини в її центрі або навколо нього.

Масив пружин 10 зображений на Фіг. б і 7, як-от розміщений усередині подушки, сидіння, подушечки або матраца 300, необов'язково з шарами 302, 303 листа, які межують із відповідними верхніми боками 70 і нижніми боками 80 пружин 10 з піноматеріалу, відповідно, у яких стискальні сили застосовані в осьовому напрямку (проілюстровано номерами 200 і 210 та відповідними стрілками) на пружинах 10, розташованих у межах матраца 300, наприклад, як у разі застосування першої сили 200 (наприклад, в осьовому напрямку) через необов'язковий шар 302 з піноматеріалу й протилежної другої сили 210 через необов'язковий шар 303. Видно, що для кожної пружини розширення утворюється на центральній лінії 220 або біля неї в напрямках Х, проілюстрованих відповідними стрілками Х і Х". На сусідніх пружинах показано, що протилежні сили в розширенні в напрямках Х стикаються з розширенням у напрямках Х", при цьому сусідні пружини забезпечують структурну підтримку одна одної.

Приклад матраца 300 згідно з винаходом проілюстрований на Фіг. 8. У матраці 300 пружини 100 з піноматеріалу згідно з винаходом можуть бути розміщені в масиві, як-от проілюстрованому на Фіг. 4 і б у внутрішній частині матраца. Вид верхнього поперечного перерізу такого масиву проілюстрований на Фіг. 9. Як показано на Фіг. 9, пружини 100 з піноматеріалу розміщені у внутрішньому просторі 305 матраца 300 в будь-якому бажаному розташуванні. Аналогічно, у внутрішньому просторі 305 можуть бути запропоновані множинні шари пружин 100. Необов'язково пропонуються крайова конструкція 310 або додаткові внутрішні роздільники 320, які забезпечують додаткове вирівнювання пружин 100. Будь-яка кількість або розташування додаткових опор або роздільників 310, 320 можуть бути запропоновані таким чином, що для матраца 300 можна досягнути бажаних конструктивних характеристик.

В альтернативному варіанті здійснення матраца 300 витягнуті пружини 100 з піноматеріалу розміщені, простягаючись у бічному або поздовжньому напрямку всередині матраца, який відрізняється тим, що верхні боки пружин 100 орієнтовані в бічному напрямку всередині матраца, а не вертикально, як показано на фіг. 2, 6 і 9. Приклади матраців із пружинами, які розширюються в бічному напрямку (за шириною) згідно з цим винаходом, проілюстровані на

Зо Фіг. 10 ії 11. У цьому варіанті здійснення пружини 100 витягнуті й розташовані з боків. Пружини встановлюються всередині матраца на монтажних конструкціях 320, 330, хоча може використовуватися будь-яка конструкція, яка утримуватиме пружини 100 в бажаному положенні всередині матраца. У проілюстрованих варіантах здійснення конструкції 320 і 330 включають піну з пам'яттю або пінополіуретан та включають приймальні прорізи 325, 335, які поздовжньо простягаються й мають форму, яка дає змогу приймати та утримувати пружини 100. Також пропонуються необов'язкові додаткові верхні та нижні шари 310, 315 і 340. У цьому прикладі шари 310 ї 315 розташовані над утримувальною конструкцією 320, а шар 340 знаходиться нижче утримувальної структури 330. Однак слід розуміти, що може бути запропоноване будь- яке розташування шарів.

Слід визнати, що може бути використане будь-яке розташування витягнутої пружини 100 цього винаходу, наприклад розміщення подовжених пружин поздовжньо в межах матраца 300 або розташування витягнутих пружин як поздовжньо, так і бічним способом усередині матраца, як проілюстровано на Фіг. 12. Для наочності на Фіг. 12 витягнуті пружини 100 проілюстровані з номерами 100 ії 105. У цьому варіанті здійснення, як проілюстровано на Фіг. 12, витягнуті пружини 105 розташовані поздовжньо в межах матраца, сидіння або подушки 400, а розташовані в бічному напрямку витягнуті пружини проілюстровані номерами 100.

Варіант здійснення подушечки 500 цього винаходу проілюстрований на Фіг. 13. У цьому варіанті здійснення пружини 100 цього винаходу розташовані у внутрішній частині подушечки 500. Може використовуватися будь-яке розташування пружин 100, яке забезпечує бажану міцність та інші характеристики подушечки 500. В одному прикладі пружини 100 розташовані в бічному напрямку всередині подушечки 500, причому стискальні сили 200 і 210 діють на довгі сторони пружин 100. В альтернативних варіантах здійснення пружини розташовуються всередині подушечки вертикально, як у розташуванні, проілюстрованому на Фіг. 7, де стискальні сили 200 і 210 діють у пружинах в осьовому напрямку.

Хоча варіанти здійснення сприйнятливі до різних модифікацій та альтернативних форм, конкретні приклади їх показані на кресленнях і детально тут описані. Слід розуміти, однак, що ці варіанти здійснення не повинні обмежуватися конкретною формою, що розкривається, а навпаки, ці варіанти здійснення повинні охоплювати всі модифікації, еквіваленти та альтернативи, які відповідають духу розкриття. Окрім того, будь-які ознаки, функції, етапи або бо елементи варіантів здійснення можуть бути введені у формулу винаходу або додані до неї, так само як негативні обмеження, що визначають винахідницьку сферу формули винаходу за ознаками, функціями, етапами або елементами, які не входять у сферу застосування.

Claims (9)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Порожниста трубчаста пружина, яка містить: перфоровану пінопластову смужку, закріплену на протилежних кінцях, утворюючи порожнисту трубчасту форму; множину отворів, які проходять від зовнішньої поверхні пружини до внутрішнього осердя; і вертикальну середню зону; при цьому трубчаста пружина має циліндричну форму і конфігурована так, що деформується з бічним розширенням у вертикальній середній зоні або поблизу неї у відповідь на прикладення зовнішньої стискаючої сили до трубчастої пружини в осьовому напрямку.

2. Матрац, який містить множину порожнистих трубчастих пружин за п. 1, які розташовані всередині масиву в серцевині матраца.

З. Матрац за п. 2, який відрізняється тим, що під час стискання донизу понад масивом принаймні дві з множини трубчастих пружин, розташованих всередині масиву, радіально випирають назовні і стикаються одна з одною.

4. Матрац за п. 3, який відрізняється тим, що кожна пружина конфігурована так, щоб створювати додатковий опір стисканню, коли сусідні трубчасті пружини стикаються одна з одною під час випинання.

5. Матрац за п. 3, який відрізняється тим, що пружини конфігуровані для утримання свого положення одна відносно одної, коли сусідні трубчасті пружини стикаються одна з одною при випинанні.

6. Масив з множини порожнистих трубчастих пружин за п. 1.

7. Масив за п. б, в якому щонайменше дві з множини трубчастих пружин, розташованих всередині системи, конфігуровані так, щоб радіально деформуватися назовні і стикатися одна з одною після прикладання стискаючої сили до масиву. Зо

8. Масив за п. 7, в якому кожна пружина конфігурована так, щоб надавати додатковий опір стисканню, коли сусідні трубчасті пружини стикаються одна з одною під час випинання.

9. Масив за п. 7, в якому пружини конфігуровані для утримування в положенні одна відносно одної, при стисканні сусідніх трубчастих пружини одна з одною при випинанні. тин 4о солена дже онннквжнн я сю ра шт шо шиті Ї. ри І : --т і БО зе у чу вн дах Р; «4 і і они і 10 І - їх 1 Її : / їк х і як Ї ! : АКА ЗИ и ди 60 АХ и і К ій х мМ лі ПИКА ї ) и ра з / ШЕЯщИ АХ : . і І і р ух 7 А А І МИ ИАККИ КИ ії У п хх, ох М АХ : за ками. А У і й А і і і / . / кі Км 1 я з : і КА х У и, 1 й я і: ї її і т ИИМ У и У, ви 20 зи їі А р і Кох Ж них ко ж

Фіг. 1