(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックと繊維とを含む複合材料により形成されるばね本体部と、
前記ばね本体部のプラスチックとは異なるプラスチックのみにより、枠体および格子状体に取り付けられるように形成され、前記ばね本体部に一体的に成形される取付具と
を備える複合材料製ばねモジュール。
【請求項２】
前記ばね本体部のプラスチックはビニルエステル系であり、前記ばね本体部の繊維は繊維ガラスである請求の範囲第１項の複合材料製ばねモジュール。
【請求項３】
前記ばね本体部の繊維は、概ね前記ばね本体部の長さに沿って延在するように配される請求の範囲第１項の複合材料製ばねモジュール。
【請求項４】
前記ばね本体部の繊維は、本質的に、前記ばね本体部の全長にわたって延在する請求の範囲第１項の複合材料製ばねモジュール。
【請求項５】
前記ばね本体部の繊維は、複数の繊維ストランドを含む請求の範囲第１項の複合材料製ばねモジュール。
【請求項６】
前記ばね本体部の繊維は、前記ばね本体部の長さよりも概ね短い長さの繊維を複数含む請求の範囲第１項の複合材料製ばねモジュール。
【請求項７】
前記繊維は、前記ばね本体部のプラスチック内にランダムに配される請求の範囲第６項の複合材料製ばねモジュール。
【請求項８】
前記取付具のプラスチックは、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロンおよびＡＢＳから構成される群より選択される請求の範囲第１項の複合材料製ばねモジュール。
【請求項９】
前記取付具は、前記ばねモジュールを含む構造との係合のために形成された把持用部材を備える請求の範囲第１項の複合材料製ばねモジュール。
【請求項１０】
前記取付具の把持用部材は、前記ばねモジュールを含む構造の部材との摩擦係合のために形成される請求の範囲第９項の複合材料製ばねモジュール。
【請求項１１】
前記ばね本体部は概ね平らである請求の範囲第１項の複合材料製ばねモジュール。
【請求項１２】
前記ばね本体部は概ね曲線状である請求の範囲第１項の複合材料製ばねモジュール。
【請求項１３】
前記取付具の把持用部材は、支柱部材(stanchion)を介して前記ばね本体部から離隔されている請求の範囲第９項の複合材料製ばねモジュール。
【請求項１４】
前記取付具の把持用部材は、前記ばねモジュールにより支持される構造の部材を収容する溝を画成すべく間隔が空けられている請求の範囲第９項の複合材料製ばねモジュール。
【請求項１５】
前記把持用部材は、前記取付具が取り付けられる部材と摩擦係合する、丸みを帯びた(radiused)頭部を備える請求の範囲第９項の複合材料製ばねモジュール。
【請求項１６】
前記取付具は、部材を前記取付具に挿入することのできる上方開口部を有する請求の範囲第１項の複合材料製ばねモジュール。
【請求項１７】
前記取付具は、部材を前記取付具に挿入することのできる側方開口部を有する請求の範囲第１項の複合材料製ばねモジュール。
【請求項１８】
枠体と格子状体とを有する、マットレス用基礎部分に用いられる複合材料製ばねモジュールであり、
枠体と、前記枠体の上に被される格子状体とに取り付けられるように形成されたばねモジュールであって、
プラスチックおよび繊維を備えた複合材料により形成されるばね本体部と、
前記ばね本体部の周囲に成形され、前記ばね本体部のプラスチックとは異なるプラスチックのみにより形成される取付具であり、マットレス用基礎部分の前記枠体への取付のために形成された少なくとも一つの枠体用取付具と、マットレスの基礎部分の前記格子状体への取付のために形成された少なくとも一つの格子状体用取付具とを含む取付具とを備えるばねモジュール。
【請求項１９】
前記ばね本体部は、概ね直線状であり、前記枠体および前記格子状体に取り付けられた際に前記枠体および前記格子状体に対して概ね平行に配される請求の範囲第１８項の複合ばねモジュール。
【請求項２０】
前記枠体用取付具は前記ばね本体部の一方の面に形成され、前記格子状体用取付具は前記ばね本体部の他方の面に形成される請求の範囲第１８項の複合ばねモジュール。
【請求項２１】
前記取付具は、前記マットレスの基礎部分の前記枠体および前記格子状体に連動して係合されるべく形成される請求の範囲第１８項の複合ばねモジュール。
【請求項２２】
前記取付具は、前記ばね本体部に対して可撓性を備えている請求の範囲第１８項の複合ばねモジュール。
【請求項２３】
前記ばね本体部は、本質的に前記ばね本体部の全長にわたって延在する複数の繊維を備える請求の範囲第１８項の複合ばねモジュール。
【請求項２４】
前記ばね本体部は、前記ばね本体部内に概ねランダムに配される複数の繊維を備える請求の範囲第１８項の複合ばねモジュール。
【請求項２５】
前記取付具のうち少なくとも一つが可撓性のヒンジ部を備える請求の範囲第１８項の複合ばねモジュール。
【請求項２６】
前記枠体用取付具は、前記マットレス用基礎部分の前記枠体の枠体部材との固定係合のために形成された頸状部と鍵状部とを備える請求の範囲第１８項の複合ばねモジュール。
【請求項２７】
前記格子状体用取付具は、マットレスの基礎部分との固定係合のために形成された把持用突起部を備える請求の範囲第１８項の複合ばねモジュール。
【請求項２８】
前記把持用突起部は、丸みを帯びた先端部を有する請求の範囲第２３項の複合ばねモジュール。
【請求項２９】
互いに結合される周縁部材と横断部材と長手部材とを有する基礎部分の枠体と、
基礎部分の前記枠体に対して平行に且つ間隔をあけて配される格子状体と、
複合材料製ばねモジュールであって、それぞれ、繊維強化プラスチック製の本体と、前記ばね本体部に一体的に形成され、前記ばね本体部のプラスチックとは異なるプラスチックのみにより形成される枠体用取付具および格子状体用取付具とを備え、それぞれの前記ばねモジュールは、前記枠体用取付具を介して基礎部分の枠体に取り付けられ、前記格子状体用取付具を介して格子状体に取り付けられるようなばねモジュールと
を備える複合材料製のマットレス用基礎部分。
【請求項３０】
前記基礎部分の枠体の前記周縁部材および前記横断部材は、概ね平坦な状態に配される請求の範囲第２９項の複合材料製のマットレス用基礎部分。
【請求項３１】
前記横断部材の幅広面(major width)が前記周縁部材の幅広面と直交する請求の範囲第２９項の複合材料製のマットレス用基礎部分。
【請求項３２】
前記枠体は、前記周縁部材の端部に取り付けられる帯板材をさらに備え、前記帯板材の幅広面が前記周縁部材の幅広面に対して直交して直立する請求の範囲第２９項の複合材料製のマットレス用基礎部分。
【請求項３３】
前記長手部材は、前記横断部材に取り付けられる鋼製部材である請求の範囲第２９項の複合材料製のマットレス用基礎部分。
【請求項３４】
前記長手部材は、前記周縁部材の一端部に取り付けられる一方の帯板材から、前記周縁部材の他端部に取り付けられる他方の帯板材まで延在する請求の範囲第３２項の複合材料製のマットレス用基礎部分。
【請求項３５】
前記横断部材は直立した状態に配置される請求の範囲第３０項の複合材料製のマットレス用基礎部分。
【請求項３６】
中央に位置する長手部材を備える請求の範囲第２９項の複合材料製のマットレス用基礎部分。
【請求項３７】
前記長手部材は、前記複合材料製ばねモジュールを取付けるために形成された取付箇所を備える請求の範囲第２９項の複合材料製のマットレス用基礎部分。
【請求項３８】
前記ばねモジュールはそれぞれ、本質的に前記ばねモジュールの本体の全長にわたって延在する、本質的に連続した繊維を備える請求の範囲第２９項の複合材料製のマットレス用基礎部分。
【請求項３９】
前記ばねモジュールはそれぞれ、前記ばね本体部内に繊維の列を備える請求の範囲第２９項の複合材料製のマットレス用基礎部分。
【請求項４０】
前記ばねモジュールの枠体用取付具は、前記ばね本体部より延出する鍵状部と頸状部とを備える請求の範囲第２９項の複合材料製のマットレス用基礎部分。
【請求項４１】
前記ばねモジュールの格子状体用取付具は、前記格子状体をつかむために形成された把持用突起部を備える請求の範囲第２９項の複合材料製のマットレス用基礎部分。
【請求項４２】
前記ばねモジュールの取付具は、可撓性のヒンジ部を備える請求の範囲第２９項の複合材料製のマットレス用基礎部分。
【請求項４３】
前記ばねモジュールの取付具を形成するプラスチックは、本質的に前記ばね本体部の全体を被覆する請求の範囲第２９項の複合材料製のマットレス用基礎部分。
【請求項４４】
前記ばねモジュールの取付具を形成するプラスチックは、前記ばね本体部の一部のみを囲繞する請求の範囲第２９項の複合材料製のマットレス用基礎部分。
【請求項４５】
前記格子状体は複合材料により形成される請求の範囲第２９項の複合材料製のマットレス用基礎部分。
【請求項４６】
請求の範囲第１項に記載の複合材料製ばねモジュールを複数支持する厚さの大きいマットレス基礎部分用フレームであって、
互いに平行な二つの長手方向の周縁部材と、前記長手周縁部材の間に設けられる平行な長手方向の中央部材と、
一方の前記枠体周縁部材から他方へ直角に延出する、前記枠体周縁部材に取り付けられた横断部材であって、その幅広面が前記枠体周縁部材の幅広面と直交する複数の枠体横断部材と、
前記周縁部材に平行な、前記横断部材と直交するようにその上端に取り付けられる上方部材と
を備える基礎部分用フレーム。
【請求項４７】
前記上方部材は、基礎部分のばねモジュールの取付箇所を提供する請求の範囲第４６項の厚さの大きいマットレス基礎部分用フレーム。
【請求項４８】
前記周縁部材の両端の間に延在する帯板材であって、その幅広面が前記周縁部材の幅広面と直交し、その幅狭な底端部が前記周縁部材の底面と本質的に面一な帯板材をさらに備える請求の範囲第４６項の厚さの大きいマットレス基礎部分用フレーム。
【請求項４９】
前記上方部材は鋼により形成される請求の範囲第４６項の厚さの大きいマットレス基礎部分用フレーム。
【請求項５０】
前記帯板材の幅広面は、前記横断部材の幅広面よりも小さい請求の範囲第４６項の厚さの大きいマットレス基礎部分用フレーム。
【請求項５１】
請求の範囲第１項に記載の複合材料製ばねモジュールを複数支持する厚さの薄いマットレス基礎部分用フレームであって、
互いに平行な二つの長手方向の周縁部材と、前記長手方向の周縁部材の間に設けられる平行な長手方向の中央部材と、
前記長手方向周縁部材及び中間部材間に直交するように延在しこれらに取り付けられた横断方向の端部周縁部材および中間部材であって、その幅広面が前記長手方向の周縁部材および中央部材の幅広面と平行な複数の横断部材と、
前記長手方向の周縁部材の端部間に延在する帯板材であって、その幅広面が前記横断部材の幅広面に対して直立し、その幅狭な底端部が前記長手方向の部材の底面と面一な帯板材と
を備える基礎部分用フレーム。
【請求項５２】
複数の繊維をプラスチック材料内に封止して、繊維を封止した複合材料製のばね本体部を形成し、
前記ばね本体部を支持構造に取り付けるために、枠体および格子状体に取り付けられるように形成される取付具の形状をした型空洞を有する型に、前記複合材料製ばね本体部を挿入し、
前記ばね本体部のプラスチック材料とは異なる成形可能なプラスチック材料のみを前記型空洞に注入して、前記ばね本体部に前記取付具を一体的に形成する
ステップを備える、取付具を一体的に形成した複合材料製ばねモジュールを製造する方法。
【請求項５３】
引き抜き成形(pultrusion)によってプラスチック材料内に繊維を封止するステップを備える請求の範囲第５２項の方法。
【請求項５４】
請求の範囲第１項に記載の複合材料製ばねモジュールを複数支持する枠体と、前記ばねモジュールにより支持される格子状体とを備えた、マットレスの基礎部分を組立てる方法であって、
前記枠体を組立て、
前記取付具を前記枠体の枠体部材に固定すること(securement)により前記ばねモジュールを前記枠体に取付け、
前記ばねモジュールの取付具に前記格子状体の部材を挿入することにより、前記ばねモジュールを前記格子状体に取り付ける
ステップを備える方法。
【請求項５５】
枠体部材の穴に取付具の鍵状部を挿入し、前記枠体部材の長さ方向に対して前記ばねモジュールを９０°回転して、前記取付具を前記枠体部材に係合することにより、前記ばねモジュールを前記枠体に取り付ける請求の範囲第５４項の方法。
【請求項５６】
前記取付具の把持用突起部に格子状体の部材を係合すべく挿入することにより前記ばねモジュールを前記格子状体に取り付ける請求の範囲第５４項の方法。
【請求項５７】
ばね定数に応じて複合材料製ばねモジュールを選択するとともに、選択されたばねモジュールのばね定数によって、マットレスの基礎部分の種々の領域において所望のばね特性を提供するために、前記ばねモジュールを前記枠体に対して選択的に配置するステップをさらに備える請求の範囲第５４項の方法。
【請求項５８】
基礎部分の枠体により支持される請求の範囲第１項に記載の複合材料製ばねモジュールによって支持されるマットレス用基礎部分の格子状体の構成要素として用いられるクロスワイヤ(crosswire)であって、
マットレス用基礎部分の枠体の片側から反対側へ横断するように延在する、適切な長さにわたって概ね直線形状の領域と、
前記直線形状の領域の端部から下方向へ延出し、マットレス用基礎部分の支持用枠体部材への取付のために形成される設置用脚部を末端とする、概ね垂直な支持要素と、
前記直線形状の領域にある、前記クロスワイヤが前記設置用脚部により支持される場合、水平方向の平面内に延在する段違い部であって、前記クロスワイヤに取り付けられるばねのセクションの両側に前記段違い部が位置するように前記直線形状の領域にそって位置付けられる段違い部と
を備えるクロスワイヤ。
【請求項５９】
マットレスの基礎部分のボーダーワイヤのための可撓的な支持部として用いられるボーダーワイヤ(borderwire)支持用複合材料製ばねであって、
繊維を本体に封止したばね本体部と、
マットレス用基礎部分の枠体部材への取付のために形成される設置用基部と、前記設置用基部より概ね垂直に延出する直立部分と、
ボーダーワイヤの交差箇所を摩擦的に係合する溝を形成する、前記直立部分の上方遠端に設けられた、前記本体部のプラスチックとは異なるプラスチックのみにより形成される取付具と
を一体的に成形した支持用ばね。
【発明の詳細な説明】
関連出願
この出願は、１９９５年６月７日に出願された米国特許出願番号第08/487,022号の一部継続出願である。
発明の技術分野
この発明は、重みを支持する構造物の可撓性部材として一般に用いられ、特に、人間の重みを支持する可撓性の構造物、例えばベッド、座面や家具等に用いられるプラスチック系複合材料製ばねに関する。
発明の背景
座面、ベッドや家具等の支持構造物の可撓性支持部材として用いられるばねは、従来より慣例的に、ばね鋼や針金により構成されてきた。例えば、米国特許第188,636号、第488,378号、第1,887,058号、第4,535,978号、第4,339,834号および第5,558,315号を参照されたい。また、ばね状支持部材をプラスチック系材料により構成する試みが行われてきた。例えば米国特許第4,530,490号、第4,736,932号、第5,165,125号および第5,265,291号を参照されたい。繊維強化プラスチック製のばねは比較的よくできている。しかし、例えば座面、家具やベッド等の、可撓性のある支持構造物においてこれらを用いる場合、フレーム構造とその上に被される支持表面とにばねを取り付けるための適切な手段を提供しなければならない、という克服しがたい技術上の問題を呈する。これまでプラスチック製ばねは、乗用車用の繊維強化プラスチック製板ばねに関する米国特許第4,411,159号等にも記載されているように、ただ機械的に支持構造物に取付けられてきた。繊維強化プラスチックは非常に硬質で剛なので、これを機械的に取付けることはどのような方式をもってしても困難である。機械式の締結手段(例えば米国特許第4,736,932号に記載)のために、ほとんどの場合、取付け用の穴をばねに穿孔する必要があり、これは余計な製造工程や組立工程を要する。また、繊維強化構造に穿孔することにより、最適なばね特性を提供するのに重要な、長くて好適なストランド状(strand)／ロービング状(roving)繊維を切断してしまう。本願の関連出願では、フレームと、その上に被されるグリッドとにマットレスの基礎部分のばねを取り付けるためのクリップを開示している。これは十分に機能的で且つ新規なものだが、この方策は、付加的な構成要素や余計な組立作業を必要とし、ばねとクリップとの間で起こりうる滑り(slippage)によるマイナス面や、このような相対的な動きにより不快音が発生する点を完全に克服するものではない。
従来のベッドの構成は、基礎部分(foundation)、つまり「箱状(box)ばね」により支持されるマットレスを一般に含む。基礎部分は、マットレスに支持力・硬さと、過重な負荷や衝撃によって撓みうる弾力性とを付与するために設けられる。この基礎部分は、一般に、矩形状の木製のフレームと、この木製のフレームに固定された例えば圧縮ばね等の鋼線製ばねの列を介して上記木製のフレームの上方に支持される鋼線製のグリッドとにより構成される。マットレスの硬さの度合いを適切に支持し維持するために、多数の圧縮ばねを基礎部分に備え付ける必要があり、これは製造コストを高める結果となる。マットレスの基礎部分に圧縮ばねを用いることは、主にこの点において不都合である。また、圧縮ばねを用いた基礎部分は、一般に、ばねの上端部に取り付けられた低炭素鋼線製のグリッド、つまりマトリクスを有する。マトリクスの線材部分および接合部分は、酷使した場合、曲がったり壊れたりする可能性がある。鋼や金属を用いた上記構成においては、グリッドおよびフレームにばねを固定するために締結手段が必要となる。このような構成は、動的な荷重により簡単に軋み音を生じうる、金属−金属間の接触を引き起こす。
圧縮ばねを基礎部分に用いることによる高コストを回避する試みとして、圧縮されるとねじり力によって撓むような多数の連続するセクションに折り曲げられる大径の(heavy gauge)ばね鋼線により形成される鋼製ねじりばねを、上記以外の型式のばねとして用いるものがある。例えば米国特許第4,932,535号、第5,346,190号および第5,558,315号を参照されたい。ねじりばねは圧縮ばねよりも寸法が大きく剛なので、基礎部分に必要なねじりばねの数は少なくて済む。しかし、ねじり式ばねを鋼線から製造する場合、非常に高価な工作機具類や曲げ加工用機具を必要とする。４つ以上の隣接するセクションを備えうる、ねじりばねの複雑なモジュール形状を作成するためには、精巧な曲げ加工用順送り型が必要である。新たな工作機具類、工作機具類の再加工および／または機械類の設定変更や、プロセスの中断等を要することなく種々のばね形状を作成するには、上記のような製造プロセスは経済的に適当でない。したがって、様々な支持特性を呈する基礎部分を製造する際に、上記ばねの形状や、結果として生じるばね定数を容易に且つ低コストにて変更することができない。さらに、上記型式のばねには多くの折り曲げがあり、それらは、寸法精度の制御や、ばね定数の許容差(tolerance)の制御を非常に達し難くするものである。また、鋼製材料の特性が変化することや、耐腐食加工および熱処理を必要とする点は、鋼線製のばねモジュールを製造する際のコストおよび困難性をさらに高める。さらに、ねじりばねは比較的大きく、その形状が取り扱いにくいため、基礎部分のフレームにばねを組付ける作業は比較的困難なものとなる。
鋼線製のばねを基礎部分に用いる際の他の欠点であって、ねじりばね特有の欠点として、過重な負荷を受けた後にばねが圧縮前の高さまで完全に復元しない「スプリングセット(spring set)」という事象がある。ばねをそのばね定数の許容差の範囲内で撓めている限りは、機能上の特性に目立った変化を及ぼすことなく特定の回数だけばねに負荷を繰り返し与えることができる。しかし、最大撓みの範囲を超えて撓められた場合、ばねは永久的に変形、つまり「固定(set)」されて、結果として、弾性的な支持力が不足するといった機能上の特性の永久的な変化や、永久的な変形や、破損という形での壊損等を生じる。鋼線製のばねに生じるスプリングセットは、ただ単に長期にわたって通常の使用をおこなうこと、つまり、大きな負荷を継続的にかけ続けることによっても発生しうる。この事象は一般に疲労(fatigue)と呼ばれ、壊損を招く可能性がある。
例えば「ピロートップ(pillow-top)」マットレス等の厚み寸法の大きいマットレスを、高さ６〜８インチの従来の基礎部分の上に載置する場合、それはベッドの頭側および裾側の板に比して高くなりすぎることがある。これにより、外観が損なわれ、臥面が過度に高くなるという結果が生じる。大きなマットレスおよび基礎部分を用いるという傾向は、流通および保管にかかるコストの増大を招く。米国におけるマットレスの基礎部分は、一般に、厚さ５〜８インチの寸法をとり、その厚み(高さ)の平均は６．５〜７．５インチである。従来の基礎部分においては、上記寸法のほとんどを鋼線製のばねモジュールの高さが占めていた。一般に、鋼線製のねじりばねモジュールの撓み量は、高さ寸法全体の約２０％に制限されるものである。この２０％の範囲を超えて圧縮すると、スプリングセットや破損が発生しうる。ねじりばねモジュールの高さ全体を低減すると、ばねが剛になりすぎる可能性があり、所望の撓み特性や、大きな負荷を吸収した後に回復(recovery)するという能力を低下させる。また、高さの低い鋼線製ばねモジュールについては、破損に至るまでのサイクル数を寿命試験において予測するのが一般に困難である。通常、上記破損に至るまでのサイクル数は、高さの大きい鋼線製ばねモジュールについてのそれに比して相当少ない。それでもなお、所望の支持特性および撓み特性を保持する、高さの低い基礎部分を得るのが望ましい。
発明の概要
この発明は、座面やベッド等の支持構造物の可撓性支持部材として用いられる複合材料製のばねモジュールを提供する。この複合材料製ばねモジュールは、補強繊維を包含し硬化するプラスチックにより構成されたばね本体と、ばね本体に一体形成されるか、ばね本体の周囲に成形されるか、あるいはばね本体に接着されるような取付具を形成する第二のプラスチックまたは高分子材料とを含む。マットレスの基礎部分用のばねモジュールにおいては、取付具は、基礎部分のフレーム構造の部材と、フレーム構造の上に被されるグリッドまたは支持構造の要素とに機械的に係合されるべく選択的に形成される。プラスチック製の取付具をばね本体の周囲に一体的に形成することにより、例えばフレームやグリッド等の周辺部品にばねを固定するための、物質的に別個の取付具の必要性を排除する。取付具の材料は、ばね本体のプラスチック材料と同一のものであっても、異なるものであってもよい。
さらにこの発明は、厚さが小さく且つ高さが低く、酷使にも耐えうる寿命の長い、新規なマットレス用基礎部分の製造を可能とする。このマットレス用基礎部分は、一体形成された取付具を有する複合材料製ばねモジュールを組込んだものである。複合材料製ばねモジュールは、従来の鋼線製のばねの代わりに、主な弾力性の支持部品として用いられる。ある実施形態においては、マットレス用の複合材料製の基礎部分は、その高さ全体が従来の基礎部分の高さの約５０〜６０％であるにも関わらず、従来の基礎部分よりも優れた撓み・ばね特性を有する。さらにこの発明は、厚さの大きい新規なフレーム上に設置された複合材料製ばねモジュールを使用する、大きな厚み、または従来通りの高さを有するマットレス用の基礎部分を提供する。
さらにこの発明は、例えばエポキシ／ポリエステルおよび繊維ガラスの組合せ等になる複合材料を、マットレスの基礎部分における支持部材として使用するのに特に適当でとりわけ好適な種々のばね形状に成形して、基礎部分のばねモジュールを製造する新規な方法を含む。この明細書においては、「複合(composite)」という用語は、少なくとも二つの材料が固体の状態で混合されている組合せを意味する。これらは、例えば、成形、押出成形または引き抜き成形(pultrusion)することのできる全てのプラスチック材料と、このプラスチック材料に接着されるか、封止されるか、または取付けられる繊維性の材料等である。また、「複合」という用語は、成形可能な材料により形成された取付具を、繊維の組込まれたばね本体の周囲に一体的に形成することも意味する。さらにこの発明は、複合材料製のばねモジュールを用いた一単位(unit)のマットレス用基礎部分を選択的に組み立てる新規な方法を含む。ここでは、ばねモジュールは、フレーム構造と、上に被されるグリッドとに選択的に配置され、しっかりと取り付けられる。
ばねモジュールの好適な実施形態においては、複合材料を引き抜き成形して、概ね平たく延伸されたばねモジュールとすることにより、深さあるいは高さ寸法が小さく、応力および負荷の効果的な分散を提供する。成形または引き抜き成形された複合材料製ばねモジュールを用いることと、特に、複合材料製ばねモジュールの平たく延伸された形態を用いることは、従来の鋼線製ばねよりも優れた、製造および組立に際しての数々の利点を提供する。これには、基礎部分の構築や、モジュールの製造および取扱い性を簡便化した点や、一単位の基礎部分を部分組立(sub-assembly)したり最終組立したりするための自動化された製造・組立プロセスへの適用を容易にした点が含まれる。さらに、複合材料から基礎部分用のばねモジュールを製造する新規な方法は、根本的なプロセスを本質的に再加工したり変更したりすることなく、形状、撓み特性および支持特性が異なり、且つ種々のばね定数を有する様々なばねモジュールを製造するのに容易に適用することができる。このプロセスにより、動作特性の再現性を著しく高めることができる。
さらにこの発明は、ばねモジュールと、その上に被されるグリッドとを支持する、厚さの大きい基礎部分用フレームおよび厚さの薄い基礎部分用フレームを含む。厚さの薄いフレームは、互いに平行な長手方向の部材および中央部材と、幅広面(major width)が長手方向の部材の幅広面に対して平行な横断部材と、幅広面が横断部材の幅広面と直交する端部帯板材とを有する。厚さの大きいフレームは、互いに平行な長手方向の周縁部材および中央部材と、長手方向の部材に、これと直交するように取り付けられる横断部材および端部帯板材とを有する。横断部材および帯板材の幅広面は、長手方向の部材の幅に対して直立しており、帯板材の幅狭の底端部は、長手方向の部材の底面と面一である。
さらにこの発明は、ばねモジュールの取付具と係合するように水平方向に設けられた段違い部(offset)を有する、マットレス用基礎部分のグリッドの新規なクロスワイヤ(crosswire)、すなわち横断要素を提供する。こうしてクロスワイヤの長さ方向に取付具が移動するのを制止する。さらにこの発明は、フレーム部材への取付けと、グリッドのボーダーワイヤ(周縁ワイヤ、borderwire)を可撓的に支持するための摩擦係合とのために形成された、マットレスの基礎部分用グリッドのボーダーワイヤを支持する複合材料製ばねを提供する。
この発明の上記および他の形態は、添付の図面を参照しつつ、本明細書中に特に詳細に記載されている。
【図面の簡単な説明】
添付の図面において、
図１Ａ〜１Ｃは、本発明の、取付具を一体に形成した複合材製ばねモジュールの斜視図である。
図２は、本発明の、取付具を一体に形成した複合材製のばねモジュールマットレスの基礎部分の斜視図である。
図３Ａおよび図３Ｂは、マットレス基礎部分のグリッドの交差部分と係合した、本発明の、取付具を一体に形成した複合材製ばねモジュールの斜視図である。
図４は、本発明の、取付具を一体に形成した複合材製ばねモジュールを有する、厚さの厚いマットレス基礎部分の斜視図である。
図５は、本発明のマットレス基礎部分の変形例の一部分の斜視図である。
図６Ａは、本発明の、取付具を一体に形成した複合材製ばねモジュールの変形例の斜視図である。
図６Ｂは、本発明の、取付具を一体に形成した複合材製ばねモジュールの別の実施形態の斜視図である。
図６Ｃは、本発明のマットレス基礎部分のフレーム部材およびグリッドと係合した本発明のばねモジュールの立面図である。
図６Ｄは、マットレス基礎部分のフレーム部材に取り付けた、本発明のばねモジュールの変形例の斜視図である。
図７は、本発明のマットレス基礎部分のグリッドのボーダーワイヤ支持ばねの断面図である。
発明の好ましい実施例および変形例の詳細な説明
図１Ａから１Ｃは、本発明の複合材料製ばねモジュールの好ましい実施形態を示している。このモジュールは、ほぼ平面的な、伸長された形状の、複合材製繊維強化プラスチックのばね本体部３２と、本体部に一体に形成され、中央部に配設されたフレーム固定用取付具３４と、グリッドに固定するスタンチョン(支柱)取付具３６を本体部３２の両末端部に有する。フレーム固定取付具３４とスタンチョン取付具３６(ここでは両者を集合的に”取付具”と呼ぶ)は、プラスチックや金属、構造的に適切なものであればいかなる材料で製造してもよく、また、本体部３２のそれぞれの配設箇所の周辺に成形してもよいし、接着してもよいし、締め付けて固定したり(fasten)しっかりと固定(secure)してもよい。好ましい実施の形態では、取付具３４および３６はインサート成形によって、ばね本体部３２に対して一体的に成形される。例えば、(図に示す純平面的で長方形状の、又は本願もしくは関連する出願に記載されたその他の形状の)ばね本体３２は、本体部３２を収容するキャビティと、それに連結された取付部材３４および３６の形状のキャビティとを有する型の中に入れられる。その後、ポリプロピレン、ポリエチレン、サントプレン(Santoprene、商標)、ナイロンもしくはＡＢＳなどの成形可能な材料のうち適宜なものであれば、それを型の中に射出し、本体部３２が完全にもしくは部分的に封入される。または、(本体部３２と取付具３４、３６を含む)モジュール全体を、繊維強化プラスチック材料等により単一部品に成形してもよい。また、取付部材を別個に成形、もしくは引き抜き成形して、ばね本体部に接着(糊付け)してもよい。
ばねモジュール本体部３２は、繊維強化プラスチックや、エポキシ樹脂、ビニル樹脂、ポリエステル等と組み合わせた繊維や、ポリエチレン等の高密度プラスチックや、高密度の発泡プラスチックや、封止された(encapsulated)鉄鋼およびその合金、その他所望のばね定数(rate)および周期を備えた様々な材料など、多種多様な複合材料から製造し得る。繊維強化複合材料で製造される場合、このモジュールは、コンパウンド成形及び／又は圧縮成形される。この場合は、加熱・加圧下で雄型／雌型キャビティの形状に成形される。または、引き抜き成形により成形される。例えば、製品容積のおよそ６０％から８０％をしめる連続ガラス繊維ストランドに、エポキシ樹脂やビニル樹脂浴を通して巻き付けや引き抜きによって樹脂組織を含浸させる。エポキシ樹脂やビニル樹脂は製品容積のおよそ２０％から４０％をしめることになる。この材料は次に、圧縮成形型に充填され、成形・キュア(硬化)される。振動軽石ベッドなどの公知の方法でバリを除去する。様々な成形材料を選択・混合することによって、様々なばね定数のモジュールを製造することができる。
図１に示すような、ほぼ直線的なばね本体部を成形するには、引き抜き成形が好ましい。引き抜き成形では、液状プラスチック材料の含浸槽の中と、本体部の断面形状を決めるダイの中を通して、強化繊維を引く。そしてばね本体を所望の長さにカットする。異なるばね定数のモジュールを簡単に見分けるために、成形材料の中に色素を投入することができる。これによって、後に説明する組立工程が非常に楽になる。なお、本明細書で使用する「複合(composite)」という用語は、ばね本体のプラスチック材料とそのばね本体内に含まれる繊維との組み合わせを指す。またその他に、後に詳しく説明するように、ばね本体部周囲に固定用取付具を形成するように成形したような、第３の材料を組み合わせた場合をも指す。
ある形状の複合材製ばねモジュールは、後にさらに開示するように、例えば繊維強化プラスチックから、引き抜き成形、もしくは連続引き抜き成形によって製造される。この成形では、(限定はされないが、グラスファイバー、Ｋｅｖｌａｒ(商標)、Ｍｙｌａｒ(商標)、グラファイト、炭素又は鋼ストランド等を含む)繊維ストランドをリールから引き、樹脂含浸槽及び成形・硬化ダイを連続的に通して引く。次にこの複合材の連続ストランドを横方向に(すなわち、断面に沿って)カットし、所望の長さのばね本体部完成品を得る。引き抜き成形法はとりわけ、ほぼ直線形状の大容積のばね本体部製品を得るのに適している。曲線形状のばねモジュールも、引き抜き成形及び／又は圧縮成形により製造することができる。上記のような方法でばねモジュールを製造する際の、もうひとつ非常に効果的なメリットは、繊維の量や、モジュール内の繊維の位置や配向を変えるだけで、モジュールのばね特性を簡単に変更することができる点である。好ましい実施形態においては、モジュールの長手方向に沿って繊維を配列させ、モジュール本体のほぼ全長にわたって繊維を延在させる。別の実施形態では、所定の角度、またはランダムな角度で繊維を交差させる。
本願発明の、取付具付き複合材製ばねモジュール１６は以下において、マットレスの基礎部分に取り付けるものとして説明する。このマットレスは、ばねモジュールを支持する下部フレーム構造と、ばねモジュールによって弾力的に支持される上部グリッド(格子)とを有する。だがここで、このばねモジュールをいかなる種類の支持構造に取り付けたとしても、また、このばねモジュールに弾力的な表面あるいは弾性的な物体を提供すべく、いかなる種類の追加構造を付加したとしても、それは充分に本発明の範囲内に含まれるということを理解されたい。このばねモジュールが取り付けられ得る特定の構造体や組立品の例としては、乗り物や航空機のシート、エネルギー吸収壁や床、振動減衰支持体、およびサスペンションシステムなどが挙げられる。
図２は、本発明による厚さの薄いマットレスの基礎部分の一実施形態を示す。ここには本発明に従って構成された複合材製ばねモジュール１６が複数含まれている。この基礎部分１０には、図中の符号１２で示す、新規な薄厚のフレームが含まれている。このフレームは複数の複合材料製ばねモジュール１６を支持しており、そのばねモジュールは、フレーム１２の上方にフレームに対して平行に配設され、マットレス表面を構成するグリッド、すなわちマトリクス１４に固定されている。本実施形態のフレーム１２は、２本の長手方向周縁部材１８、中央長手方向部材１９、および複数の中間横断部材２１を含む。これらは全て、木、鋼、アルミニウム等の金属、または引き抜き成形、もしくは押し出し成形されたビーム状の部材、またはブロー成形された部材、構造発泡体部材その他の適宜な材料から構成され、互いに固定されて直線状のフレームを構成し得る。この薄型のフレームにおいては横断部材２１は、その幅広面ｗｔが長手方向部材１８および１９の幅広面ｗｐに対して平行かつ面一になるように平らに載置される。その幅狭の端部ｅは部材１８および１９の上面に対して直角となる。長手方向に伸展した、(木、鋼、ポリエチレンやポリプロピレン、ＰＶＣなどの押し出し成形／引き抜き成形されたプラスチック、もしくはグラスファイバー強化プラスチックなどで構成された)上部長手方向フレーム部材２２は横断部材２１の幅広面ｗｔ(上面)に対して直角に取り付けられている。フレームの長手方向両端部には横断方向に、端部帯状ボード、すなわち、ストリップ２３が、横断部材２１の外側幅狭面に対して取り付けられている。従って、この帯状ボード２３の幅ｗｆは両端の横断部材２１の幅ｗｔに対して垂直であり、その底部の幅狭端部は長手方向部材の底面と面一である。この帯状ストリップ２３の底面は、フレーム縁部材の底面と面一であって、それによって布張りを取り付けるためのなめらかな連続面を形成している。帯状ボード２３を、両端の横断部材２１よりも鉛直上方に突出させて、上部長手方向フレーム部材２２の端部が当接するチョック(止め)としてもよい。この上部長手方向フレーム部材２２が等しい長さにカットされており、その端部が帯状ストリップ２３に当接することによって、組立時にフレームが規制され、直角が出る(checked and square)。ばねモジュール１６は、後にさらに説明するように、上部長手方向フレーム部材２２の上面に取り付けられる。
グリッド１４は、フレーム１２と概ね同様の幅・長さ寸法を有する周辺境界要素２４(”ボーダーワイヤ”と呼ぶ)と、複数の長手方向要素２６と、長手方向要素２６を横切る複数の横断方向グリッド要素２８(”クロスワイヤ”と呼ぶ)とから形成される。長手方向要素２６は、ボーダーワイヤに対して、留め具で留められるか、もしくは溶接、もしくは単に曲げて引っかけて固定される。全体で、マットレスの支持表面を形成するほぼ直角なグリッド１４を形成する。(要素２４、２６、２８を含む)グリッド１４は低炭素鋼で構成してもよいし、高炭素鋼で構成してもよい。または、繊維強化プラスチック等の複合材を、接着、超音波溶着又はその他の固定方法で直角なマトリクスに形成してもよいし、その他の形状にしてもよい。または、回転成形や構造発泡体のインジェクション成形などの比較的大構造物に適した成形方法でプラスチックもしくは混合材料を成形して、単一の一体構造に形成してもよい。
横断方向要素すなわちクロスワイヤ２８の終端部は、下方へ向かうにつれて湾曲して鉛直支持要素３０を形成している。これには載置脚３１が形成され、フレーム１２に固定されて周縁部ボーダーワイヤ２４を支持している。また、フレーム１２上にグリッド１４を係止している。フレーム１２からの高さが所望の高さになるように、かつ当業者に周知のばねと同様に撓むように、この支持要素３０の形状を選択的に形成し得る。
図２に更に示されているように、グリッド１４は複数のばねモジュール１６によってフレーム１２の上方に支持されている。ばねモジュール１６の下部は、上部長手方向フレーム部材２２に固定され、そしてモジュールの上部はグリッド１４の要素２６及び２８の交点に固定される。図１Ａ〜１Ｃおよび３Ａと３Ｂに更に示されているように、グリッドに取り付けるためのスタンチョン(支柱)取付具３６はそれぞれ、モジュール本体部３２の末端部に固定／成形された基部４１と、フレキシブルなヒンジ４３を介して基部４１に連結した垂直部材４２(”スタンチョン”と呼ぶ)と、スタンチョン部材４２の両端部に設けられて、長手方向グリッド要素２６に取り付けられ、長手方向要素２６との交点において横断方向グリッド要素２８をまたぐ(straddle)形状の一対のつかみ用爪部４４(図３Ａおよび３Ｂに拡大的に示される)とを含む。この実施形態では、長手方向グリッド要素２６は横断方向グリッド要素２８に重なり、溝４７に固定される。
図１Ａ、３Ａ、３Ｂのばねモジュールのスタンチョン取付具において、各つかみ用爪部は、横方向に伸長した固定用タブ４４ｄｈを有する。この突起は、モジュール本体部３２の長手方向にほぼ沿っており、基礎部分組立時に長手方向グリッド要素２６を収容する溝４６に通じる内側開口部４６ｏの上部に伸びている。内側開口部４６ｏによって、長手方向グリッド要素２６が簡単に溝４６に入り、それぞれの下部が下方に傾斜した固定用タブ４４ｄｈは、開口部４６ｏを通じてグリッド要素２６を溝４６に導く。好ましくは、開口部４６ｏの高さは要素２６の断面よりも低く、要素２６が開口部４６ｏを通過する際に固定用タブ４４ｄｈが上に押し上げられ、それからスナップ式に閉じてグリッド要素２６を溝４６内に捕捉し、保持する。
図１Ｂに示されているように、各つかみ用爪部４４には溝４６の上に伸びる円形(丸みを帯びた)先端部４５を形成することもできる。ここで、溝４６はグリッド要素２６を収容し、摩擦係合する寸法であって、同様に、溝４６に直角な第２の溝４７は横断方向要素２８を収容する寸法である。図１Ｃに示すように、溝４７の上に伸展して横断方向要素２８を摩擦係合する、第２の円形先端部４８を設けることもできる。
図３Ａに示すように、横断方向要素２８に形成した鉛直段違いノッチ２９は、鉛直部材４２の上側末端部に近接してまたぐように配置され、グリッド取付具が横断要素２８の長手方向に沿って動くことを制限する。グリッド取付用スタンチョン３６は、交差するグリッド要素２６及び２８を、正しい相対位置にフレキシブルに固定し、マット基礎部分の迅速な組立を可能にする。ばねモジュール本体部とグリッドとの間に配設されたヒンジ４３は、グリッド上にいかなる負荷がかかったときにも多次元的な生の(live)レスポンスを可能にする。全てのスタンチョン取付具がフレキシブルなプラスチックで形成されていることによって、とりわけ負荷に対する変形量を無段階に変えられるという効果を発揮する。かつまた、つかみ用爪部４４とグリッド取付具との接点において軋み音が発生する可能性は完全になくなる。
図３Ｂに示すように、本願発明はさらに、つかみ用爪部４４間に設けられた第２の溝４７をまたぐのに充分な横方向の段違い２９１を有する横断方向グリッド要素２８、すなわちクロスワイヤを含む。このような形状によれば、グリッド固定スタンチョン３６取付具は、長手方向グリッド要素２６に沿った横方向の変位と、クロスワイヤ２８に沿った動きが制限される。さらに、この水平方向の段違い２９１はつかみ用爪部４４の一部分に重なり合って(overlapped)、交差し合うグリッド要素が取付具内に機械的に係合する強度を高める。クロスワイヤ２８が含まれた、グリッドの上面によって決定される平面内で横方向に延出しているという意味で、この横方向段違い２９１は水平(horizontal)である。
フレーム固定用取付具３４は好ましくは、長手方向フレーム部材上部の開口部と割り出し(indexed)係合する形状である。例えば、鍵状部(キー)３７はフレーム固定用取付具３４の底部に、通常モジュール本体部の長手方向に沿った方向に形成される。対応する大きさの穴部が上部長手方向フレーム部材２２の上部に設けられる。鍵状部３７はこの穴を通り、それから９０°回転されて、モジュールを支持するフレーム部材に機械的に係合する。例えば、鍵状部３７から伸長する(図６Ａ、６Ｂに示される)頸状部(ネック)３９は、フレーム部材２２上の穴の幅よりも大きな長さを有するので、穴の中で９０°回転させる際に穴の縁は頸状部に突き当たり、モジュールとフレーム部材は機械的・摩擦的に係合する。同様に、図６Ａに示すように、鍵状部３７の長さを溝状の長手方向部材２２の内側幅よりも長くして、９０°回転させて、鍵状部をその長さ方向に沿ってフレーム部材２２によって押圧嵌合させるようにすることもできる。または、フレーム部材２２に設けた穴の寸法を、その一部においては鍵状部３７および頸状部３９に対してクリアランスを有するようにして、その部分の隣接部における穴の寸法はより小さくして、モジュールをその穴のより小さな部分に滑り込ませるにつれて鍵状部を捕捉するようにすることもできる。フレーム部材の穴に滑り込ませつつ係合するような形状にした鍵状部は、図６Ｂ、および６Ｃに示される。
上記のように、一体的に形成された取付具３４，３６を使用してモジュールをフレーム構造に取り付ける方法が単純なので、モジュールをフレームに対して固定するために別段の締め具などを使用する必要性は全くない。取付具３４、３６によって、モジュール１６をフレームと上部グリッドに対して、極度に簡単、迅速に取り付けることができる。このように、モジュールの取付具をマットレスの基礎部分、またはシートや家具などのその他の構造物に互いに機械的に係合させる方法は、本発明の基礎部分を手動によって組み立てる場合にも、自動的に組み立てる場合にも理想的に適している。さらに、フレキシブルな材料またはプラスチック材料(より好ましくは、ばね本体の、繊維なしの材料よりも柔軟な材料)で形成された取付具３４、３６の本質的な柔軟性は、ばねモジュールの全体に、フレーム及びグリッドに対して相対的に、多面的な自由度を与えるので、取付具とフレームやグリッドとの結合部に於いて軋み音が発生する可能性は全くなくなる。
図２で示した基礎部分は、比較的高さ、すなわち厚みの小さいものであった。フレームの底面からグリッド上部までで計測される全高が、７インチ以上の高さを有する鋼線ばねモジュールを備えた従来の基礎部分よりも実質的に低いからである。このように本発明の基礎部分の厚さ寸法を小さくできたのは、複合材料製ばねモジュール１６と取付具が、より高さの高い鋼線状のばねに劣らない撓み特性を実現しつつ、最小限の高さ寸法を有する結果である。
上記の説明に関わらず、基礎部分１０はいかなる所望の高さにも構成することができる。ここで、モジュール１６はフレーム部材２２との結合箇所周辺で自由にたわむことができる。図４は、図中２５で示す、高さの高いフレームを有する比較的厚いタイプの基礎部分１０を示している。ここでは横断フレーム部材２１の幅広面ｗｔが鉛直方向に配設されており、その高さ寸法が大きくなったため、長手方向部材２２(およびばねモジュール１６)も高い位置に配設された。部材２１は幅狭の端部ｅを下にして立設されている。別の言い方をすれば、周縁部材１８は平らに配設され、横断部材２１は立設されている。横断部材２１の幅狭の端部は長手方向周縁部材１８と中央長手方向部材１９の上面、すなわち幅広面ｗｐの上に載置されている。上部長手方向部材２２は、横断部材２１の幅狭の上側端部ｅに連結されている。帯状ストリップ２３も同様に両端の横断部材２１の横に鉛直に立設されている。その幅広面ｗｆが鉛直に配向され、長手方向部材の幅ｗｐに対して垂直である。そして横断方向部材の幅狭の底面端部は長手方向周縁フレーム部材１８の底面と面一である。このような構成は、全横断端部が相隣り合って立設された２倍厚のボード(double board thickness)によって強化された、非常に硬いフレームを提供する。もちろん、横断部材２１の剛性は、その幅狭端部ｅ上に負荷がかかった場合に最大となるのであり、その端部ｅには長手方向部材２２が載置されている。厚みと硬さをより大きくするために、さらにフレーム部材を使用してもよい。厚さが厚いフレーム２５を備えた厚い基礎部分においては、横断方向グリッド要素２８の鉛直支持要素３０の高さを高くして、その高さは、高くなったグリッドから長手方向周縁フレーム部材１８までとする。
または、合理的な範囲で、グリッド固定用スタンチョン取付具３６の鉛直部材４２の長さが、モジュールやフレームの最上部材から計ったグリッドの位置が所望の高さになるように設計することができる。例えば、図５はスタンチョン３６を、単一格子の取り付け用ワイヤ５０で置き換えた実施形態である。このワイヤ５０の端部５１は別の形状の取付具３６に係合するように形成されており、両端部５１の中間部分５２でグリッドと互いに係合しあう。端部５１の鉛直部分は無論、所望の高さの基礎部分を製造するために、製造工程において選択することができる。
複合材料製ばねモジュール本体部に一体形成した取付具という本発明の基本的なコンセプトは、ばねモジュール本体部がいかなる形状であっても達成される。例えば、図６Ａ〜６ＤはほぼＵ字形、もしくはＣ字形の形状のばねモジュール１６を示している。このモジュールは、２つのほぼ平らな同一平面内に位置する端部を備えた、概して湾曲した本体部３２を有する。これら端部から、グリッド固定用スタンチョン取付具３６が鉛直に伸展している。また、本体部３２のおよそ中央部分にはフレーム固定用取付具３４が備わっている。
Ｕ字形のばねモジュール１６は、本発明のベッドシステムのグリッドに加えられた圧縮応力が、ばねによって概して深さ方向に、かつモジュールの中心線に沿って吸収される様な形状をしている。加えて、このＵ字型ばねモジュールは、その「スプリングセット」の位置に達することなく、ほぼ平面形になるまで圧縮し得るような形状および材料で構成される。従って、最大のたわみでもスプリングセットの位置になることがないので、本発明のベッドシステムの基礎部分に過重な負荷がかかっても、このＵ字型ばねモジュールは変形したり、その他の破損を被ることはない。
図６Ｂは、鍵状部３７を上述したフレーム部材の穴に挿入することによってフレーム部材２２の上に取り付けられた、Ｕ字型のばねモジュール１６を示している。交差するグリッドのワイヤがグリッド固定用スタンチョン３６によって摩擦係合されることもすでに述べた。図６Ｃに示すように、針金もしくはホチキス形状の機械的留め具３５を、取付具３４をまたぐように追加的に取り付けてもよい。この留め具によって、モジュールをフレーム部材にさらに安定して固定できる。このような留め具によって固定するためには、図１Ａや１Ｂに示すように、取付具３４の上に、留め具３５を収容する割り出し(index)溝３８を設けてもよい。図６Ｄにはフレーム部材に固定した様子を示す。ばねモジュールを例えばフレーム部材のような平面状の支持構造の上に留め具で固定するには、鍵状部３７及び頸状部３９を省略して面一で安定なマウント構造とすることもできる。この場合でも依然として、溝３８が形成されたフレーム固定用取付具３４の本体は、留め具を配設する取り付け機能を有する。
フレーム１２およびグリッド１４にマウントされたモジュール１６の弾力的なばねの動作と組み合わされて、横断方向ワイヤ２８の支持要素３０は、基礎部分に、弾発作用と支持作用という二重の機能を与える。支持要素３０は鋼線もしくは高分子材料で形成することができるので、モジュール１６、特に複合材で製造されたモジュールとは異なるばね定数を持たせることが可能である。これら２つの異なるばね定数を有する異なるばね要素の組み合わせは、基礎部分に、ユニークかつ改善された、ばね定数及びばね作用を提供する。例えば、鋼線製支持要素３０を、図７に示すような複合材製ばね６０とすることができる。この複合材グリッド支持ばね６０は、フレーム部材に固定するための概して平面状の設置用基部６１と、グリッド１４のボーダーワイヤ２４を鉛直に支持する直立部６２とを有する。中間部６３は、所望の撓み特性とばね特性を得ることができるいかなる適宜の形状にも形成することができる。鉛直部６２の上部には、ボーダーワイヤ２４を収容する溝６５と、溝の上に係合して溝６５内にボーダーワイヤを保持する保持キャップ６６とを有する取付具６４が設けられている。さらに、本発明では、高炭素のグリッドを使用することができるので、グリッドそれ自体もばねとして動作し、負荷が取り除かれたときには完全な水平面に戻る。負荷によって永久的に曲がり、変形し、破損し得る低炭素のものとはその点で異なる。
本発明の製造・組立方法と手順においては、ばねモジュールを比較的小さな寸法と単純な形状のものとしたことによって、複合材製のマットレス基礎部分の組立が、非常に融通性があり、単純化されたものになる。例えば、本発明の複合材製のマットレス基礎部分を選択的に組み立てるには、以下のステップを合理的な範囲でいかなる順番で実行してもよい。ばねモジュール１６は、内側フレーム部材を他のフレーム部材と連結する前にフレーム部材２２などの内側フレーム部材に取り付けることができるし、後から取り付けることもできる。ばねモジュールは、鍵状部３７をフレーム部材のキー穴部に挿入し、９０度回転させてロックさせることによってフレーム部材に固定される。ばねモジュールを取り付ける場所の数(すなわち、鍵状部３７を収容する穴の数)は、１つのフレーム部材が支持することができるモジュールの最大数を決めることになる。例えば、１つのフレーム部材に４０個以上のモジュール取付け部位を設けることができる。もっとも、組立工程において等間隔に取り付けることができるのは、２０個もしくはそれ以下のモジュールである。
ばねモジュールの種類は、形状および／または色(ばね定数を表す)によって選択することができる。その結果、均一のばね特性を有するようにすることもできるし、不均一にすることもできる。例えば、より強いばね定数のばねを、基礎部分の腰及び／又は背中の部分に配置し、そしてより弱いばね定数のばねを終端部に配置することができる。同様に、より硬いばねモジュールを基礎部分の周辺部に配置して、人が腰掛けるマットレスの縁部に、より強力な支持を付与することもできる。そしてその後、グリッド１４を、モジュール１６のスタンチョン取付具３６に固定する。前述したように、上方もしくは側方からグリッドの(要素２６と２８との)交差部分をスタンチョンのつかみ用爪部４４に係合する。その後、パッドとカバーを取り付ける。ばねモジュールは寸法が小さく、軽量で、単純な形状であり、各組立工程を自動化するのに好都合である。そして、何回も屈曲された煩雑な鋼線ばねに起因する寸法上の制約を取り除くことができる。
以上ある実施形態とその変形例について本発明を説明したが、開示された発明の原理のある種の改変や変更が当業者には理解されるであろう。特に、取付具を一体に形成した複合材料製のばねモジュールを、いかなる支持構造すなわちフレーム、もしくは、ばねに負荷を伝えるグリッドあるいはマトリクス構成などのいかなる上部構造の要素あるいは部材に対しても固定したり、それらとともに使用したりすることができる。それらは例えば、これらに限定されるものではないが、マットレスや、家具、シート、緩衝装置、およびその他のすべての弾発的に重量あるいは負荷を支持する表面が必要とされる構造ないし組立品である。
また、ばねモジュールを支持する部材、またはばねモジュールに支持される部材に対して一体的に形成される取付具、または接着される取付具はすべて、本発明の範囲に十分含まれる。そのような変形及び改変は、添付の請求の範囲とその均等物によって定義される本発明の範囲に含まれる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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