(57)【要約】  容器入り砂時計型コイルおよび容器入り砂時計型コイルマットレスコアは、砂時計型の断面を有し、シート材料の封包物、パッケージ、ケーシング、ハウジング、格納容器またはカプセル化によって封じ込められたスチールワイヤコイルを有し、コイルは、布地、不織布、または他の材料からなる封包物内に封入され、封包物は個々のコイルスプリングを封入し、マットレスコアにおいてアレイ状または一列整列に多数のコイルスプリングを維持するのに寄与する。コイルの砂時計型構成は、両コイル端の間に配置されるコイル本体の少なくとも１つの螺旋状回旋がコイル本体の他の各回旋よりも小さい直径を有しており、初期圧縮では比較的低いばね定数を有し、より高い圧縮荷重ではより高いばね定数を有するマットレスコアをもたらす。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の容器入りワイヤコイルを備えるマットレスコアであって、各コイルは、ワイヤの複数の螺旋状回旋によって形成されるコイル本体と、前記コイル本体の第１および第２の軸方向端部にあるコイル端とを有し、前記両コイル端の間に配置される前記コイル本体の少なくとも１つの螺旋状回旋が、前記コイル本体の他のすべての回旋よりも小さい直径を有し、それによって前記マットレスコアの前記容器入りワイヤコイルのそれぞれが、初期の圧縮では相対的に低いばね定数を有し、より高い圧縮荷重ではより高いばね定数を有する、マットレスコア。
【請求項２】
前記コイル本体の前記少なくとも１つの螺旋状回旋は、前記コイル本体の前記第１および第２の軸方向端部から等距離にある、請求項１に記載のマットレスコア。
【請求項３】
前記複数の螺旋状回旋の直径は、前記コイル本体の中央に近づくにつれて減少する、請求項１に記載のマットレスコア。
【請求項４】
前記コイル本体の中間点に配置される前記回旋は、前記コイル本体のその他の回旋のピッチ寸法よりも小さいピッチ寸法を有する、請求項１に記載のマットレスコア。
【請求項５】
前記複数のワイヤコイルのそれぞれは、容器に収容される前には、約8.0インチから約8.5インチの非圧縮のコイル高さの寸法を有する、請求項１に記載のマットレスコア。
【請求項６】
前記複数のワイヤコイルのそれぞれは、容器に収容された後は、約7.5インチの圧縮前の高さを有する、請求項１に記載のマットレスコア。
【請求項７】
前記複数の容器入りワイヤコイルのそれぞれは、約1.10 lbs.の圧縮では、6.25インチのコイル高さを有する、請求項１に記載のマットレスコア。
【請求項８】
前記複数の容器入りワイヤコイルのそれぞれは、約1.20 lbs.の圧縮では、5.25インチのコイル高さを有する、請求項１に記載のマットレスコア。
【請求項９】
前記複数の容器入りワイヤコイルのそれぞれは、約1.30 lbs.の圧縮では、約4.25インチのコイル高さを有する、請求項１に記載のマットレスコア。
【請求項１０】
前記複数の容器入りワイヤコイルのそれぞれは、約1.55 lbs.の圧縮では、約3.25インチのコイル高さを有する、請求項１に記載のマットレスコア。
【請求項１１】
第１の末端部の回旋と第２の末端部の回旋との間に延びる複数の螺旋状巻き線を有するワイヤコイルであって、前記第１の末端部の回旋および前記第２の末端部の回旋から等距離にある螺旋状巻き線は最小の直径を有し、
前記ワイヤコイルのばね定数は、それに印加される圧縮の程度に伴って増加する、ワイヤコイル。
【請求項１２】
前記コイルの高さは、約8.0インチから約8.5インチである、請求項11に記載のワイヤコイル。
【請求項１３】
前記複数の螺旋状巻き線の直径は、前記第１の末端回旋と中心の回旋との間で減少している、請求項11に記載のワイヤコイル。
【請求項１４】
前記複数の螺旋状巻き線の直径は、中心の回旋から前記第２の末端部の回旋にかけて増加している、請求項11に記載のワイヤコイル。
【請求項１５】
前記ワイヤコイルの中間点に配置される回旋と隣接する各回旋との間のピッチは、他の全ての回旋間のピッチよりも小さい、請求項11に記載のワイヤコイル。
【請求項１６】
前記コイルは布地の容器に収容されている、請求項11に記載のワイヤコイル。
【請求項１７】
前記布地の容器に収容されているコイルの高さは、約7.5インチである、請求項16に記載のワイヤコイル。
【請求項１８】
前記コイルの高さは、約1.10 lbs.の圧縮下で約6.25インチである、請求項17に記載のワイヤコイル。
【請求項１９】
前記コイルの高さは、約1.20 lbs.の圧縮下で約5.25インチである、請求項17に記載のワイヤコイル、
【請求項２０】
前記コイルの高さは、約1.30 lbs.の圧縮下で約4.25インチである、請求項17に記載のワイヤコイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本願は、2011年１月21日に出願された米国特許仮出願第61/435,062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。
【０００２】
本発明は、マットレスなどの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内部の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。
【背景技術】
【０００３】
マットレスのインナースプリングは、「インナースプリング」として互いに編み合わされるか、互いに縫合され、溶接もしくは音波溶接され、または糊付けされた織物もしくは伸縮性のある材料の封包物（enclosure）に収納もしくは収容された複数のワイヤフォームスプリングあるいはコイル（「マーシャルコイル」としても知られる）のマトリクスまたはアレイから構成され、マットレスのスプリングコアとして長く用いられている。成形されたスチールワイヤから形成され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連結または互いに編み合わせる機械を用いて大量生産される。そのような機械を用いることにより、インナースプリングの設計特性が、ワイヤの寸法、コイルのデザインもしくはデザインの組み合わせ、マトリクスアレイ内の隣接コイルに対するコイルの配向、およびコイルの相互接続もしくはレーシングの方法から選択され、変更され得る。別の構成のワイヤ形成コイルは、布製の封包物に入れて用いられ、異なるタイプのスプリングコアを形成し得る。布に封入されたコイルは、整列を維持するための封包物に依存するより柔らかいばね定数のコイルで形成される。一方、全てのワイヤインナースプリングは、より硬くより高いばね定数のものである傾向があり、個別のコイル封包物によらずに配列を維持し（かつ隣接するスプリングとの接触を避け）なければならない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、砂時計型の断面を有するスチールワイヤコイルを利用して、新規なスプリングおよびサポート特性を有する反発性の封入コイルコアを実現する新しいタイプの容器入りコイルおよび容器入りコイルマットレスコアを提供する。本発明の容器入り砂時計型コイルは、例えばマーシャル型コイルのように、シート材料の封包物、パッケージ、ケーシング、ハウジング、格納容器、またはカプセル化により、例えばマーシャル型コイルの形態で封じ込められている。ここでコイルは、布地、不織布、または他の材料から形成された封包物であって、個々のコイルスプリングを封入し、多数のコイルスプリングをマットレスコア内でアレイ状あるいは整列状態に維持するのに寄与する封包物に封入される。コイルの砂時計型構成は、コイル本体の少なくとも１つの螺旋状回旋が当該コイル本体の他の各回旋よりも小さい直径を有しており、初期圧縮下では比較的低いばね定数を有し、より高い圧縮荷重ではより高いばね定数を有する容器入りコイルおよびマットレスコアを提供する。コイル本体の相対的な直径およびピッチ寸法は、少なくとも２つの異なるばね定数およびこれらのばね定数間の段階的変化、ならびに固有の軸方向安定性を有する容器入りコイルおよびマットレスコアを提供するように設計されている。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本開示の容器入り砂時計型コイルの斜視図である。
【図２】本開示の容器入り砂時計型コイルの立面図である。
【図３】本開示の容器入り砂時計型コイルの端面図である。
【図４】本開示の複数の容器入り砂時計型コイルを用いて作成されたスプリングコアの一部の斜視図である。
【図５】本開示の容器入り砂時計型コイルの他の実施例の立面図である。
【図６】本開示の容器入り砂時計型コイルの他の実施例の立面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
図１から図４は、全体として10で示される本開示の容器入り砂時計型コイル、およびスプリングコア100（図４に示す）の好ましい実施例を示している。スプリングコア100は、スプリングサポート特性が要求されるマットレスあるいは椅子または家具などのその他のサポート構造のためのコアとして用いられ得る。マットレスのコアとして用いられる場合、例えば、当業者には公知のように、互いに溶接、糊付けまたは縫い合わせられたシート材料内に個別に容器に収容された一連のあるいはひと続きのコイルによって容器入りコイル10のマトリクスが形成される。マットレスコア100は、その後、詰め物（padding）および張り地（upholstery）などの材料を様々に組み合わせたものによって包まれ、マットレスが形成される。容器入り砂時計型コイル10は、コイル20および封包物30を備えている。封包物30は、シート状の不織繊維材料または織物の布地などのフレキシブルなシート材料から形成される。封包物30は、図１〜図３において、コイル20を収容する材料の単一の封包物またはチューブとして示されているが、当業者には周知であり先行特許に詳細に説明されているように、多数の封包物30は、隣接するコイルの間および／またはコイル20の端部で互いに溶接または縫合される材料の切れ目なく隣接した帯状片から連続して形成され得ることが理解される。
【０００７】
図２に示されるように、コイル20の概略的な構成は、向きが入れ替え可能で対応する末端部211および221を有する第１および第２のコイル端21および22と、コイル端21および22の間のコイル本体24とを備えている。コイル本体は、コイルワイヤWの複数の螺旋状の巻き線すなわち回旋によって形成されており、コイルワイヤWは、例えばHGC 560-7.5T, 13 3/4ゲージタイプのスチールワイヤであり得る。
【０００８】
コイル本体24のワイヤWからなる複数の螺旋状の巻き線すなわち回旋は、さらに図５および図６に示されている。ここで、１つの回旋は、図５に示すセクションA〜Eおよび図６に示すセクションA〜Eのように、例えばコイル本体の第１の側面上の一点から反対側へ、そして第１の側面に戻ってくるワイヤの180度螺旋形の経路として測定される。図５および図６に示すように、回旋A〜Eは、コイル本体上のどの開始点からでも測定され得る。コイル端21、22とコイル本体24との間は半分または部分的な回旋PCもあり得る。コイル本体の回旋のそれぞれは、「ピッチ」とも呼ばれる垂直寸法および内径（ID）または外径（OD）として測定され得る直径を有している。図５および図６に示される寸法は、本開示の容器入り砂時計型コイルのある実施例の代表的なものであり、本開示は、これらの特定の大きさ、または、寸法の特定の組み合わせに限定されるものではない。例えば、図５において、あるコイルの実施例は、コイル端21、22の間のコイル本体24に回旋を有しており、これらの回旋は、コイル端21、22により近い回旋よりも小さい直径を有している。両コイル端から等距離にあるコイル本体の中央でコイル本体24の直径が最小となることにより、砂時計型コイル構成が形成される。回旋のピッチ（垂直方向）は、図示されるように、例えば、コイル本体の中間つまり中央の部位では比較的ピッチが小さい回旋となり、コイル本体のそれぞれ半分では比較的ピッチが大きい回旋となり、各コイル端の最も近くでは比較的小さいまたは最小の回旋となるように、変化可能であってもよい。一般に、比較的大きい回旋ピッチ寸法は、より高いばね定数をもたらす。比較的大きい回旋直径は、より低いばね定数、より大きいサポート面積、および比較的小さい側方安定性をもたらす。図５および図６に示されるコイル端21からコイル端22まで測ったときのコイル全体の高さは、圧縮されていない状態、すなわち容器に収容されていない状態、あるいは容器への収容によるいかなる圧縮状態でも、コイルの、および複数のコイルからなるインナースプリングの全体のばね定数、サポート特性、安定性および性能における要因である。図５および図６に示される寸法の特定の組み合わせは、コイル端21、22の最も近くで比較的高いばね定数（より柔らかい感触）を有し、コイルが圧縮されるにつれてより高いばね定数（より堅い感触）に徐々に変化するコイルをもたらす。コイル本体24の砂時計型構成は、圧縮荷重の下ではコイルおよびインナースプリングの比較的高いばね定数をもつ堅さを実質的に増大させるとともに、初期または低圧縮下ではコイル両端の近くで比較的低いばね定数の柔らかい初期の感触を保持している。コイル本体の回旋の図示されるピッチおよび直径の寸法、コイル全体の高さ、およびコイル端の直径の特定の組み合わせは、コイルおよびインナースプリングに、圧縮荷重下では比較的高いばね定数の堅さをもたらし、初期すなわち低圧縮下ではコイル両端近くでより低いばね定数の柔らかい初期の感触を有し、コイルおよびインナースプリングに側方安定性をもたらすように具体的に設計されている。整列を維持するための封包物に完全には依存しない荷重または圧縮下のコイルの本来の側方安定性は、インナースプリング全体に��らに大きな安定性を与える。図５および図６にも示すように、コイル本体の中間点（コイル端21と22との間）に配置される１以上の回旋は、好ましくは、コイル本体のその他の回旋と比較して、より小さいピッチ寸法を有する。この構成は、容器入りコイルから形成されるマットレスコアを丸めて梱包できるという特性を高め、これを可能にする。
【０００９】
コイルの高さ寸法の代表的な一例として、封入あるいは包囲する前のそのままの圧縮されていないコイルは、8.0インチから8.5インチの範囲の全高を有し得る。その後、コイルは、例えば封包物30の高さであり得る約7.5インチの高さまで予め圧縮され得る。圧縮化では、1.10 lbs. +/- 0.10ではコイル高さは、6.25インチであり、1.20 lbs. +/- 0.05ではコイル高さは5.25インチであり、1.30 lbs. +/- 0.10ではコイル高さは4.25インチであり、1.55 lbs. +/- 0.10ではコイル高さは3.25インチである。これは、コイルおよびマットレスコアの圧縮力あるいはばね定数は、容器入りコイルの圧縮の程度に伴って増大して、所望の変更可能なスプリングの力およびサポートを提供することを表す。異なる全高寸法を有するコイルの他の実施形態では、封包物30の垂直方向の大きさは適宜に変更され得る。あるいは、より大きいまたはより小さい程度の圧縮を、容器入りコイルおよびマットレスコアのばね定数および感触をそれに応じて変更する封包物30によってコイルに付与してもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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