(57)【要約】  マットレスに使用されるような、ポケットスプリングは、上端コンボリューションと、上端コンボリューションの反対側の下端コンボリューションと、そして上端コンボリューションと下端コンボリューションの間で複数のヘリカルな中間コンボリューションを有する圧縮ばねと、圧縮ばねの上端コンボリューションに隣接する頂壁、圧縮ばねの下端コンボリューションに隣接する底壁、および頂壁から底壁に向かって広がる側壁を備える柔軟性のある筐体と、柔軟性のある筐体に接続した引張部材を備える。ポケットスプリングが、引張部材が、いかなる力も加わらない位置へ圧縮されるまで、引張部材は圧縮ばねに抵抗する。従って、ポケットスプリングは、圧縮時に非線形応答を示す。【選択図】  図１０
2018516141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端コンボリューションと、前記上端コンボリューションと反対側の下端コンボリューションと、前記上端コンボリューションと前記下端コンボリューションの間で複数のヘリカルな中間コンボリューションを有する圧縮ばねと、
前記圧縮ばねの前記上端コンボリューションに隣接する頂壁、前記圧縮ばねの前記下端コンボリューションに隣接する底壁、および前記頂壁から前記底壁に向かって広がる側壁を備える柔軟性のある筐体と、
前記柔軟性のある筐体に接続された引張部材を備えるポケットスプリング。
【請求項２】
前記引張部材は、前記柔軟性のある筐体の前記側壁にラミネートされる、請求項１に記載のポケットスプリング。
【請求項３】
前記引張部材はエラストマから形成される、請求項２に記載のポケットスプリング。
【請求項４】
前記エラストマは、前記柔軟性のある筐体の実質すべての前記側壁にラミネートされる、請求項３に記載のポケットスプリング。
【請求項５】
前記エラストマは、ラテックス又はネオプレンである、請求項３に記載のポケットスプリング。
【請求項６】
前記柔軟性のある筐体の前記側壁は、不織布から形成される一つ又は複数の部分を備える、請求項２に記載のポケットスプリング。
【請求項７】
前記柔軟性のある筐体の前記側壁は弾性布から形成される中央部分を備え、前記引張部材は前記柔軟性のある筐体の前記側壁の前記中央部分にラミネートされる、請求項２に記載のポケットスプリング。
【請求項８】
前記側壁の一部は前記引張部材である、請求項６に記載のポケットスプリング。
【請求項９】
前記引張部材は弾性布から形成される、請求項８に記載のポケットスプリング。
【請求項１０】
前記柔軟性のある筐体は弾性布から形成される、請求項１に記載のポケットスプリング。
【請求項１１】
前記引張部材は、前記柔軟性のある筐体の内部を通して圧縮ばねの縦方向の中心軸に沿って伸びるように、前記柔軟性のある筐体の前記頂壁と前記柔軟性のある筐体の前記底壁に接続される、請求項１に記載のポケットスプリング。
【請求項１２】
前記引張部材は弾性ケーブルである、請求項１１に記載のポケットスプリング。
【請求項１３】
前記引張部材は内側ばねである、請求項１１に記載のポケットスプリング。
【請求項１４】
前記圧縮ばねは、上端コンボリューションと、前記上端コンボリューションと反対側の下端コンボリューションを有する内側コイルをさらに備え、前記内側コイルの前記下端コンボリューションは前記圧縮ばねの前記下端コンボリューションと連続している、請求項１に記載のポケットスプリング。
【請求項１５】
前記内側コイルは、前記圧縮ばねの非圧縮高さより低い非圧縮高さを有する、請求項１４に記載のポケットスプリング。
【請求項１６】
第一の端部と前記第一の端部に対して反対側の第二の端部を有するばねと、
前記ばねの前記第一の端部に隣接する頂壁、前記ばねの前記第二の端部に隣接する底壁、および前記頂壁から前記底壁に向かって広がる側壁を備える柔軟性のある筐体と、
前記柔軟性のある筐体に接続した引張部材を備えるポケットスプリング。
【請求項１７】
マトリクス状に配置され、第一の支持面と前記第一の支持面に対して反対側の第二の支持面を形成する多数のポケットスプリングであり、
上端コンボリューションと前記上端コンボリューションに対して反対側の下端コンボリューションを有する圧縮ばね（ａ）と、
前記圧縮ばねの前記上端コンボリューションに隣接する頂壁、前記圧縮ばねの前記下端コンボリューションに隣接する底壁、および前記頂壁から前記底壁に向かって広がる側壁を備える柔軟性のある筐体（ｂ）と、
前記柔軟性のある筐体に接続した引張部材（ｃ）をそれぞれ備える前記多数のポケットスプリングと、
前記第一の支持面に隣接する上部支持層と、
前記第二の支持面に隣接する下部基層と、
前記上部支持層と前記下部基層の間に広がるサイドパネルを備えるマットレス。
【請求項１８】
各ばねの前記引張部材はエラストマから形成される、請求項１７に記載のポケットスプリング。
【請求項１９】
前記エラストマは、各ばねの前記柔軟性のある筐体の実質すべての前記側壁にラミネートされる、請求項１８に記載のポケットスプリング。
【請求項２０】
前記エラストマは、ラテックス又はネオプレンを備える、請求項１８に記載のポケットスプリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ばねと、ばねを備えるマットレスに関する。特に、本発明は、非線形応答を圧縮時に示すポケットスプリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、一軸荷重がばねに加えられるとき、ばねは、線形圧縮率を示す。すなわち、一般的なばねを２インチ圧縮させることは、１インチ圧縮させることに対して二倍の力がかかる。ばねの線形応答はフックの法則で表される。フックの法則では、ばねを所定の距離Ｄで伸ばす又は圧縮するために必要な力（Ｆ）は距離（Ｄ）に比例することが述べられている。この関係は、数学的にＦ＝ｋＤで表され、ｋは所定のばねのばね定数を表す。高いばね定数は、ばねが、圧縮するためにより大きな力を必要とすることを示し、低いばね定数は、ばねが、圧縮するためにより小さい力を必要とすることを示す。
【０００３】
スプリングレートは、ばねを分類するために使用されるもう一つの公知の値である。所定のばねのスプリングレートは、ばねを１インチ圧縮させるために必要な力の量である。高いばね定数を有するばねは同様に高いスプリングレートを有し、低いばね定数を有するばねは同様に低いスプリングレートを有する。当然、ばね定数とスプリングレートの値は、前提となるばねの現実の応答の近似にすぎない。しかし、ばね定数とスプリングレートの値は、ばねの全体寸法よりも適当な距離（Ｄ）の値を与えられた多くのばねで正確な近似である。さらに、フックの法則は、様々な異なるばね形状、例えばコイルばね、片持ちばね、板ばね、又はラバーバンドにも当てはまる。
【０００４】
ワイヤコイルばねのような、線形応答を示すばねは、内側ばねを囲む詰め物と内部との組み合わせで、一般的に、マットレスの内側ばねとして使用される。多くのマットレスの内側ばねは、整列したワイヤコイルばねを備える。整列したワイヤコイルばねは、多くの場合、コイルばねのレース端のコンボリューションでワイヤの格子と隣接する。この配置の利点は生産が安価なことである。しかし、この種類の内側ばねは、しっかりとした硬いマットレスの表面をもたらす。
【０００５】
マットレスの構造に使用されるもう一種類のばねはポケットスプリングである。ポケットスプリングは柔軟性布カバーに包まれた圧縮ばねである。ポケットスプリングは、まとまった単位となるよう共に縫われる。このポケットスプリングは、圧縮ばねが、それぞれ相対的に柔軟になるので、より快適なマットレスの表面をもたらす。そのため、各圧縮ばねは、隣り合う圧縮ばねに悪影響を与えることなく、個別に曲がることができる。多くのポケットスプリングのマットレスでは、圧縮ばねは、いかなるたわみも経る前に支持力の水準を示すように、布カバー内で予め圧縮される。圧縮ばねは、プレロードの値を超えて初めて、たわみ始める。この時点で、圧縮ばねは線形応答ばねとして作用する。
【０００６】
内側ばねマットレスの代替品は、一つ又は複数のフォーム層で構成されたマットレスである。整列したワイヤコイルばねを備える内側ばねと異なり、フォームマットレスは、マットレスに加えられた力に対して非線形応答を示す。特に、フォームマットレスは、荷重が増加するにつれて、より大きな支持力を示す。例えば、一般的なフォームマットレスは、フォームの最大圧縮のおおよそ６０％圧縮されると、大きな支持力を示す。フォームマットレスの非線形応答は改善した快眠をユーザにもたらす。しかし、フォームの機械的性質は経年劣化し、フォームマットレスのすべての快適さに悪影響をもたらす。さらに、フォームマットレスは金属ばねのマットレスより高価である。
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、圧縮されるにつれて変化する抵抗力を示すばねに関する。特に、本発明は、引張部材を備えるポケットスプリングに関する。引張部材は、ポケットスプリングの第一部の圧縮で、収容される圧縮ばねと反対に働く。そのようなポケットスプリングは、ユーザの体の一部に対する大きな支持力をマットレス上のユーザに示すために、マットレスの内部に使用される。ユーザの体があるところでは、より大きい荷重がマットレスに加わる。そのようなポケットスプリングを備えるマットレスは、フォームマットレスで一般的に見られる非線形な支持力を、ポケットスプリングの使用を通じて、ユーザに示す。
【０００８】
本発明の代表的な一つの実施形態では、マットレスに使用される、圧縮ばねを備えるポケットスプリングが提供される。圧縮ばねは、連続ワイヤで作られ、上端コンボリューションと、上端コンボリューションの反対側の下端コンボリューションと、上端コンボリューションと下端コンボリューションの間でヘリカルに渦を巻く複数の中間コンボリューションを有する。圧縮ばねの上端コンボリューションは圧縮ばねの最上端の円形ループ内で終わっている。下端コンボリューションは、圧縮ばねの最下端に円形ループを同様に形成している。上端と下端コンボリューションはそれぞれ、圧縮ばねの支持端の構造としての役割を果たす、ほぼ平坦な形状で終わっている。代表的なポケットスプリングは、柔軟性のある筐体をさらに備える。柔軟性のある筐体は、圧縮ばねの上端コンボリューションに隣接する頂壁と、下端コンボリューションに隣接する底壁と、頂壁と底壁の間に広がる連続的な側壁で、圧縮ばねを備える。柔軟性のある筐体は、好ましくは、不織布から形成される。柔軟性のある筐体は、少なくともポケットスプリングの縦方向（又は垂直方向）の軸に沿って所望の伸び量を示す。
【０００９】
代表的な一つの実施形態では、ポケットスプリングは引張部材を備える。引張部材は、エラストマから作られ、柔軟性のある筐体の側壁の一部にラミネートされる。特に、引張部材は、柔軟性のある筐体の側壁の中央部分にラミネートされる円筒のバンドの形をしている。しかし、引張部材は、柔軟性のある筐体の実質すべての側壁にラミネートすることができると考えられる。また、引張部材がラミネートされる柔軟性のある筐体の側壁の一部は、少なくともポケットスプリングの縦方向（又は垂直方向）の軸に沿って、引張部材と同量だけ伸びることができる素材から形成されると考えられる。これにより、引張部材と引張部材の下にある柔軟性のある筐体の一部の両方が伸びることができる。しかし、引張部材は、引張部材の下にある柔軟性のある筐体の一部が備える素材より大きな張力をさらに示すことができる。
【００１０】
本発明によれば、圧縮ばねが、柔軟性のある筐体に「収容される」又は入れられると、圧縮ばねは、柔軟性のある筐体により予め圧縮された状態で維持される。このとき、引張部材は、伸びた又は張力が加えられた状態にある。従って、ポケットスプリングの静止状態は、柔軟性のある筐体の内部で圧縮ばねが予め圧縮されるとともに引張部材には張力が加えられていることから、圧縮ばねによる力と引張部材４０による力が釣り合っていることを示している。これについて、力が、その後、ポケットスプリングに加わると、一般的に、ポケットスプリングでみられる「プレロード」はなくなる又は除かれて、ポケットスプリングでみられる初期状態又は釣り合いは第一の応答状態へ移る。第一の応答状態では、引張部材の引張量は小さくなり、圧縮ばねでみられる圧縮は大きくなる。その後、ポケットスプリングに加わる力が大きくなるにつれて、圧縮ばねは、所定の位置まで圧縮される。その位置で、引張部材は緩み状態になり、圧縮ばねのみが、ポケットスプリングに加わる力に抵抗する。このように、本発明のポケットスプリングは、力が加わるとき、二つの異なる応答状態を示す。すなわち、第一の応答状態では、圧縮ばねと引張部材の両方に力がかけられ、ポケットスプリングのばね定数は、圧縮ばねのばね定数から引張部材のばね定数を引いた値である。第二の応答状態では、圧縮ばねのみに力がかけられ、ポケットスプリングのばね定数は圧縮ばねのばね定数である。従って、柔軟性のある筐体に引張部材が接続されることによって、本発明のポケットスプリングは、荷重に対して非線形応答を示し、ポケットスプリングの好ましい圧縮応答に発展できる。
【００１１】
本発明の代表的なもう一つの実施形態では、上述のポケットスプリングに似て、圧縮ばねと柔軟性のある筐体を備えるポケットスプリングが提供される。ただし、柔軟性のある筐体自体が引張部材としての役割を果たすように、柔軟性のある筐体の側壁はすべて弾性布から形成される。ポケットスプリングの追加の改善点として、柔軟性のある筐体の側壁は複数の部分を備え、側壁の選ばれた部分のみが弾性布から形成される。残りの面は非弾性布から形成される。このように、弾性布を備える柔軟性のある筐体の量を調整し、所望の張力を示し、ポケットスプリングの好ましい圧縮応答を得ることができる。
【００１２】
本発明の代表的なもう一つの実施形態では、上述のポケットスプリングに似て、圧縮ばねと柔軟性のある筐体を備えるポケットスプリングが提供される。ただし、引張部材はエラストマから作られ、柔軟性のある筐体の側壁の中央部分の内部面にラミネートされる。さらに、この代表的な実施形態では、柔軟性のある筐体の全体は非弾性素材から形成される。このため、引張部材が伸びた状態になるために、柔軟性のある筐体の側壁にラミネートされたとき、引張部材はプリテンション状態にある。そのため、ポケットスプリングが圧縮し、引張部材が部分的に緩むと、柔軟性のある筐体の引張部材の下の非弾性素材は、外側で波形に縮み始める。都合が良いことに、不織布を全体で備える柔軟性のある筐体を有することによって、柔軟性のある筐体は、プリテンション状態を超えて引張部材が更に伸びることを防ぐ。これにより、張力が加えられた状態で引張部材にクリープを生じることがない。また、引張部材は、側壁の中央部分だけでなく、柔軟性のある筐体の側壁の実質すべての内部にラミネートされてもよい。
【００１３】
本発明の代表的なもう一つの実施形態では、上述のポケットスプリングに似て、圧縮ばねと柔軟性のある筐体を備えるポケットスプリングが提供される。ただし、引張部材は、柔軟性のある筐体の頂壁と底壁に連結された弾性ケーブルの形をしており、そのため、弾性ケーブルは、圧縮ばねの縦方向の中心軸に沿って柔軟性のある筐体の内部を貫通する。弾性ケーブルは、圧縮ばねが最大圧縮になる前に弾性ケーブルが緩み状態になるように、形成される。そのため、ポケットスプリングは、上述の代替の実施形態に似て、荷重に対して非線形応答を示す。弾性ケーブルは、直線的に整列するか又は編まれて一つの紐にされた一つ又は複数の弾性ストランドを備えているものと考えられる。加えて、弾性ケーブルは、弾性ストランドの芯を囲む織物で形成されたカバーをさらに備える。
【００１４】
弾性ケーブルの形をした引張部材の代替として、ポケットスプリングは、柔軟性のある筐体の頂壁と底壁に接続される内側ばねの形をした引張部材を備えてもよい。そのため、内側ばねは、圧縮ばねの縦方向の中心軸に沿って柔軟性のある筐体の内部を貫通する。内側ばねは、ポケットスプリングが圧縮するにつれて、張力が加えられた状態から圧縮状態へ移り、この状態で、内側ばねには圧縮ばねの圧縮力に加わる圧縮力が作用する。しかし、いくつかの実施形態で、内側ばねは、圧縮状態に移るのではなく、曲がるように構成されるものと考えられる。これらの実施形態で、内側ばねは、圧縮力を及ぼすことがない。
【００１５】
さらに、本発明の他の代表的な実施形態では、外側コイルと内側コイルを有するコイル・イン・コイルスプリングを備えるポケットスプリングが提供される。外側コイルと内側コイルは、連続ワイヤからなる同軸でヘリカル状のばねである。コイル・イン・コイルスプリングは、上述の様々な柔軟性のある筐体と引張部材を組み合わせて使用される可能性がある。コイル・イン・コイルスプリングの外側コイルは、平坦な基部から始まり、ばねの形状を成すために上方に向かって螺旋部に続いている。外側コイルの上端コンボリューションは、コイル・イン・コイルスプリングの先端の円形ループで終わっている。基部では、二重の環状ループが形成されている。ここで、内側のループは上方に向かって螺旋状に伸びて内側コイルを形成している。外側コイルは、内側コイルよりも高い。また、外側コイルの径は、内側コイルの径よりも長い。そのことが、外側コイルと内側コイルの間で干渉なきことを確実にしている。初期荷重がかかる間、外側コイルのみが圧縮される。一方、大きな荷重又は集中荷重が加わる場合、外側と内側両方のコイルが荷重を支えるように働く。
【００１６】
従って、そのような収容されたコイル・イン・コイルスプリングは、また、荷重に対して非線形応答を示す。そして、特に、この実施形態のポケットスプリングは、上述のポケットスプリングの二つの応答状態に対して三つの異なる応答状態を示す。この実施形態のポケットスプリングは、コイル・イン・コイルスプリングの配置と引張部材を採用している。第一の応答状態では、コイル・イン・コイルスプリングの外側コイルと引張部材に力がかけられる。したがって、ポケットスプリングのばね定数は、コイル・イン・コイルスプリングの外側コイルのばね定数から引張部材のばね定数を引いた値である。従って、第二の応答状態では、引張部材は緩み状態にあり、コイル・イン・コイルスプリングの外側コイルにのみ力がかけられる。そのため、ポケットスプリングのばね定数は、コイル・イン・コイルスプリングの外側コイルのばね定数である。最後に、第三の応答状態では、コイル・イン・コイルスプリングの外側と内側両方のコイルに力がかけられる。したがって、ポケットスプリングのばね定数は、コイル・イン・コイルスプリングの外側コイルのばね定数に内側コイルのばね定数を足した値になる。
【００１７】
本発明のさらなる実施形態では、マトリクス状に配置された多数の上述のポケットスプリングを備えるマットレスが提供される。そして、ポケットスプリングの柔軟性のある筐体の頂壁は第一の支持面（又はスリープサーフェス）を形成し、ポケットスプリングの柔軟性のある筐体の底壁は、第一の支持面と反対側の第二の支持面を形成する。また、マットレスは、第一の支持面に隣接する上部支持層を、第二の支持面に隣接する下部基層と併せて備える。さらに、サイドパネルが、上部支持層と下部基層の間で、二層の全周に広がる。そのため、ポケットスプリングは完全に囲まれる。
【００１８】
本発明のさらなる特徴と利点は、本明細書の記述内容、図、および非限定的な例の検討がされると、当業者に明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】は、本発明に従って形成された代表的なポケットスプリングの斜視図である。
【００２０】
【図１Ｂ】は、図１Ａの代表的なポケットスプリングの斜視図であり、予め決められた第一の力Ｆ１がポケットスプリングに加えられている。
【００２１】
【図１Ｃ】は、図１Ａの代表的なポケットスプリングの斜視図であり、予め決められた第二の力Ｆ２がポケットスプリングに加えられているため、ポケットスプリングは部分的に圧縮されている。
【００２２】
【図１Ｄ】は、図１Ａの代表的なポケットスプリングの斜視図であり、予め決められた第三の力Ｆ３がポケットスプリングに加えられているため、ポケットスプリングはさらに圧縮されている。
【００２３】
【図２Ａ】は、本発明に従って形成されたもう一つの代表的なポケットスプリングの斜視図である。
【００２４】
【図２Ｂ】は、図２Ａの代表的なポケットスプリングの斜視図であり、予め決められた第一の力Ｆ１がポケットスプリングに加えられている。
【００２５】
【図２Ｃ】は、図２Ａの代表的なポケットスプリングの斜視図であり、予め決められた第二の力Ｆ２がポケットスプリングに加えられているため、ポケットスプリングは部分的に圧縮されている。
【００２６】
【図２Ｄ】は、図２Ａの代表的なポケットスプリングの斜視図であり、予め決められた第三の力Ｆ３がポケットスプリングに加えられているため、ポケットスプリングはさらに圧縮されている。
【００２７】
【図３Ａ】は、本発明に従って形成されたもう一つの代表的なポケットスプリングの斜視図である。
【００２８】
【図３Ｂ】は、図３Ａの代表的なポケットスプリングの斜視図であり、予め決められた第一の力Ｆ１がポケットスプリングに加えられている。
【００２９】
【図３Ｃ】は、図３Ａの代表的なポケットスプリングの斜視図であり、予め決められた第二の力Ｆ２がポケットスプリングに加えられているため、ポケットスプリングは部分的に圧縮されている。
【００３０】
【図３Ｄ】は、図３Ａの代表的なポケットスプリングの斜視図であり、予め決められた第三の力Ｆ３がポケットスプリングに加えられているため、ポケットスプリングはさらに圧縮されている。
【００３１】
【図４Ａ】は、本発明に従って形成されたもう一つの代表的なポケットスプリングの斜視図である。
【００３２】
【図４Ｂ】は、図４Ａの代表的なポケットスプリングの斜視図であり、予め決められた第一の力Ｆ１がポケットスプリングに加えられている。
【００３３】
【図４Ｃ】は、図４Ａの代表的なポケットスプリングの斜視図であり、予め決められた第二の力Ｆ２がポケットスプリングに加えられているため、ポケットスプリングは部分的に圧縮されている。
【００３４】
【図４Ｄ】は、図４Ａの代表的なポケットスプリングの斜視図であり、予め決められた第三の力Ｆ３がポケットスプリングに加えられているため、ポケットスプリングはさらに圧縮されている。
【００３５】
【図５Ａ】は、本発明に従って形成されたもう一つの代表的なポケットスプリングの斜視図である。
【００３６】
【図５Ｂ】は、図５Ｂの代表的なポケットスプリングの斜視図であり、予め決められた第一の力Ｆ１がポケットスプリングに加えられている。
【００３７】
【図５Ｃ】は、図５Ａの代表的なポケットスプリングの斜視図であり、予め決められた第二の力Ｆ２がポケットスプリングに加えられているため、ポケットスプリングは部分的に圧縮されている。
【００３８】
【図５Ｄ】は、図５Ａの代表的なポケットスプリングの斜視図であり、予め決められた第三の力Ｆ３がポケットスプリングに加えられているため、ポケットスプリングはさらに圧縮されている。
【００３９】
【図６】は、代表的なポケットスプリングに加えられる力の関数として、図１Ａから図１Ｄの代表的なポケットスプリングのたわみを示すグラフである。
【００４０】
【図７Ａ】は、本発明に従って形成されたもう一つの代表的なポケットスプリングの斜視図であり、予め決められた第一の力Ｆ１がポケットスプリングに加えられている。
【００４１】
【図７Ｂ】は、図７Ａの代表的なポケットスプリングの斜視図であり、予め決められた第二の力Ｆ２がポケットスプリングに加えられているため、ポケットスプリングは部分的に圧縮されている。
【００４２】
【図７Ｃ】は、図７Ａの代表的なポケットスプリングの斜視図であり、予め決められた第三の力Ｆ３がポケットスプリングに加えられているため、ポケットスプリングの内側コイルに力がかけられるが、まだ圧縮されていない。
【００４３】
【図７Ｄ】は、図７Ａの代表的なポケットスプリングの斜視図であり、予め決められた第四の力Ｆ４がポケットスプリングに加えられているため、ポケットスプリングの内側コイルは部分的に圧縮されている。
【００４４】
【図８Ａ】は、本発明に従って形成されたもう一つの代表的なポケットスプリングの斜視図であり、予め決められた第一の力Ｆ１がポケットスプリングに加えられている。
【００４５】
【図８Ｂ】は、図８Ａの代表的なポケットスプリングの斜視図であり、予め決められた第二の力Ｆ２がポケットスプリングに加えられているため、ポケットスプリングは部分的に圧縮されている。
【００４６】
【図８Ｃ】は、図８Ａの代表的なポケットスプリングの斜視図であり、予め決められた第三の力Ｆ３がポケットスプリングに加えられているため、ポケットスプリングの内側コイルに力がかけられるが、まだ圧縮されていない。
【００４７】
【図８Ｄ】は、図８Ａの代表的なポケットスプリングの斜視図であり、予め決められた第四の力Ｆ４がポケットスプリングに加えられているため、ポケットスプリングの内側コイルは部分的に圧縮されている。
【００４８】
【図９Ａ】は、本発明に従って形成されたもう一つの代表的なポケットスプリングの斜視図であり、予め決められた第一の力Ｆ１がポケットスプリングに加えられている。
【００４９】
【図９Ｂ】は、図９Ａの代表的なポケットスプリングの斜視図であり、予め決められた第二の力Ｆ２がポケットスプリングに加えられているため、ポケットスプリングは部分的に圧縮されている。
【００５０】
【図９Ｃ】は、図９Ａの代表的なポケットスプリングの斜視図であり、予め決められた第三の力Ｆ３がポケットスプリングに加えられているため、ポケットスプリングの内側コイルに力がかけられるが、まだ圧縮されていない。
【００５１】
【図９Ｄ】は、図９Ａの代表的なポケットスプリングの斜視図であり、予め決められた第四の力Ｆ４がポケットスプリングに加えられているため、ポケットスプリングの内側コイルは部分的に圧縮されている。
【００５２】
【図１０】は、図１Ａから図１Ｄの代表的なポケットスプリングを組み込んでいるマットレスの部分斜視図で、多数のポケットスプリングを表すため、マットレスアセンブリの一部が取り除かれている。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
本発明は、圧縮されるにつれて変化する抵抗力を示すばねに関する。特に、本発明は、引張部材を備えるポケットスプリングに関する。引張部材は、ポケットスプリングの第一部の圧縮で、収容される圧縮ばねと反対に働く。そのようなポケットスプリングは、ユーザの体の一部に対する大きな支持力をマットレス上のユーザへ示すために、マットレスの内部に使用される。ユーザの体があるところでは、より大きい荷重がマットレスに加わる。そのようなポケットスプリングを備えるマットレスは、フォームマットレスで一般的に見られる非線形な支持力を、ポケットスプリングの使用を通じて、ユーザに示す。
【００５４】
本発明の代表的な一つの実施形態として、まず始めに図１Ａから図１Ｄを参照すると、マットレスに使用されるポケットスプリング１０は、圧縮ばね２０を備える。圧縮ばね２０は、連続ワイヤで作られ、上端コンボリューション２２と、上端コンボリューション２２の反対側の下端コンボリューション２４と、上端コンボリューション２２と下端コンボリューション２４の間でヘリカルに渦を巻く複数の中間コンボリューション２６を有する。圧縮ばね２０の上端コンボリューション２２は圧縮ばね２０の最上端の円形ループ内で終わっている。同様に、下端コンボリューション２４は、圧縮ばね２０の最下端に円形ループを形成している。上端と下端コンボリューション２２、２４はそれぞれ、圧縮ばね２０の支持端の構造としての役割を果たす、ほぼ平坦な形状で終わっている。
【００５５】
図１Ａから図１Ｄで表される代表的な実施形態では、四つの中間コンボリューション２６がある。そのため、圧縮ばね２０は合計で六つのコンボリューション又はターンから形成される。当然、その他の様々なばねは、例えば、異なる数のコンボリューション又は代替の寸法を有する。また、その他の様々なばねは、本発明の意図および範囲から逸脱することなく使用されるものとする。
【００５６】
引き続き図１Ａから図１Ｄを参照すると、代表的なポケットスプリング１０は、圧縮ばね２０を備える柔軟性のある筐体３０をさらに備える。柔軟性のある筐体３０は、一般的に、円筒構造を有する。柔軟性のある筐体３０は、圧縮ばね２０の上端コンボリューション２２に隣接する頂壁３２と、圧縮ばね２０の下端コンボリューション２４に隣接する底壁３４と、頂壁３２と底壁３４の間に広がる連続的な側壁３６を備える。柔軟性のある筐体は、好ましくは、不織布から形成される。不織布は、熱と圧力で互いに接合又は溶着される（例えば、超音波溶着又は同様の熱溶着の手順によって）。例えば、適当な織物は、不織ポリマー繊維、又は不織ポリプロピレン、又は不織ポリエステルのような、当業者で公知の様々な熱可塑性繊維の一つを備えてもよい。これに関して、いくつかの実施形態で、適当な不織布は、エラスタン（すなわち、スパンデックス）のような弾性素材を備えてもよい。弾性素材は、伸びることで初期形状に復帰することができる。つまり、広範な種類の織物又は同様の素材が、本発明に従って柔軟性のある筐体を形成するために使用されてもよい。当然、そのような不織布は、スティッチング又はステープル留め、他の適当な方法で接合していてもよい。しかし、柔軟性のある筐体に特定の不織布を選択する際、一般的に、不織布が選択される。そのため、不織布は、ポケットスプリング１０の縦軸（又は垂直軸）に沿って所望の伸び量をもたらす又は示す。
【００５７】
また、引き続き図１Ａから図１Ｄを参照すると、代表的なポケットスプリング１０は引張部材４０を備える。引張部材４０は、エラストマから作られ、柔軟性のある筐体３０の側壁３６の一部にラミネートされる。具体的に、この実施形態では、引張部材４０は、柔軟性のある筐体３０の側壁３６の中央部分にラミネートされる円筒のバンドの形をしている。しかし、引張部材４０は、柔軟性のある筐体３０の実質すべての側壁３６にラミネートすることができると考えられる。
【００５８】
引張部材４０はエラストマである。そのため、引張部材４０は、特定の形状に関わりなく、引張の際にクリープが全くかほとんどなく、復帰可能な長い伸びを示す。例えば、エラストマは、ラテックス、又はネオプレン、又は他の架橋ポリマーでもよい。また、引張部材４０がラミネートされる柔軟性のある筐体３０の側壁３６の一部は所定の素材（例えば、弾性布又は柔軟性のある不織布）から形成されるものと考えられる。その素材は、上述のように、非弾性布から形成される柔軟性のある筐体３０の残りについて、少なくともポケットスプリング１０の縦方向（又は垂直方向）の軸に沿って引張部材４０と同量だけ伸びることができる。これにより、引張部材４０と引張部材４０の下にある柔軟性のある筐体３０の一部の両方が伸びることができる。しかし、引張部材４０は、引張部材４０の下にある柔軟性のある筐体３０の一部が備える素材より大きな張力をさらに示すことができる。
【００５９】
図１Ａから図１Ｄを参照すると、圧縮ばね２０が、柔軟性のある筐体３０に「収容される」又は入れられると、圧縮ばね２０は、柔軟性のある筐体３０により予め圧縮された状態で維持される。このとき、引張部材４０は伸びた状態にある。従って、ポケットスプリング１０の静止状態では、柔軟性のある筐体３０の内部で圧縮ばね２０が予め圧縮されるとともに引張部材４０には張力が加えられていることから、圧縮ばね２０による力と引張部材４０による力が釣り合っており、その状態が図１Ａに示されている。しかし、図１Ｂに表すように、第一の力Ｆ１がポケットスプリング１０に加えられると、新たな平衡状態に移り、そこでは、引張部材４０の引張量が小さくなり、圧縮ばね２０が、予め決められた第一の力Ｆ１と引張部材４０からの張力の両方に抵抗する。その後、さらなる力としてＦ２がポケットスプリング１０に加えられ、ポケットスプリング１０は、引張部材４０が連続的に引張量を減らしながら圧縮し続ける。しかし、引張部材４０は、さらなる圧縮を受ける圧縮ばね２０に引き続き張力を示す。その後、図１Ｄに表すように、予め決められた第二の力Ｆ２を超える、さらなる力Ｆ３が、ポケットスプリング１０に加えられ、ポケットスプリング１０は、引張部材４０が緩み状態になり引張のない状態になる位置へ圧縮する。そして、圧縮ばね２０のみが、予め決められた第三の力Ｆ３に抵抗する。つまり、引張部材４０は、圧縮ばね２０が最大圧縮に達する前に緩み状態になるように構成されている。
【００６０】
図６を参照すると、図６は、ポケットスプリング１０に加えられる力が大きくなるにつれて、代表的なポケットスプリング１０がたわむことを表している。そして、図６は、ポケットスプリング１０が荷重に対して非線形応答を示すことを表している。特に、ポケットスプリング１０は二つの異なる応答状態を「プレロード」と示す。一般的に、ポケットスプリングでみられる「プレロード」は、柔軟性のある筐体３０内の圧縮ばね２０が予め圧縮されたことによる力と張力が加えられた状態の引張部材４０による力の釣り合いによってなくなる又は除かれる。これについて、力が、その後、ポケットスプリング１０に加えられると、ポケットスプリング１０は、釣り合う状態から第一の応答状態へ直接移る。図６に表すように、グラフ上の原点から延びる初期の実線は、ポケットスプリング１０の第一の応答状態を表す。この状態で、圧縮ばね２０と引張部材４０の両方に力がかけられ、ポケットスプリング１０のばね定数は、圧縮ばね２０のばね定数と引張部材４０のばね定数を合成した値である。特に、ポケットスプリング１０の第一の応答状態でのばね定数は、圧縮ばね２０のばね定数から引張部材４０のばね定数を引いた値である。その後、ポケットスプリング１０に加わる力が大きくなるにつれて、ポケットスプリング１０は、図６で、緩やかな傾きを有する実線で表される第二の応答状態へ移る。第二の応答状態では、圧縮ばね２０のみに力がかけられ、ポケットスプリング１０のばね定数は圧縮ばね２０のばね定数である。従って、引張部材４０が柔軟性のある筐体３０に接続されることによって、本発明のポケットスプリング１０は荷重に対して非線形応答を示す。従って、これについて、本発明の代表的なポケットスプリングにより、様々な非線形圧縮応答を生じる。以下でさらに詳細に説明するように、代表的なポケットスプリングに使用されている引張部材とコイルの形状又は種類を変えることによって所望の様々な非線形圧縮応答が得られる。
【００６１】
図２Ａから図２Ｄを参照すると、本発明の代表的なもう一つの実施形態では、（ｉ）連続ワイヤで作られ、上端コンボリューション１２２と、上端コンボリューション１２２の反対側の下端コンボリューション１２４と、上端コンボリューション１２２と下端コンボリューション１２４の間で複数の中間コンボリューション１２６を有する圧縮ばね１２０と、（ｉｉ）圧縮ばね１２０の上端コンボリューション１２２に隣接する頂壁１３２と、圧縮ばね１２０の下端コンボリューション１２４に隣接する底壁１３４と、頂壁１３２と底壁１３４の間に広がる側壁１３６を備える柔軟性のある筐体１３０を備えるポケットスプリング１１０が提供される。従って、ポケットスプリング１１０は、図１Ａから図１Ｄを参照して説明したポケットスプリング１０に似た構造を有する。しかし、この代表的なポケットスプリング１１０では、柔軟性のある筐体１３０の側壁１３６はすべて弾性布から形成される。そのため、柔軟性のある筐体１３０自体が引張部材としての役割を果たす（すなわち、図１Ａから図１Ｄを参照して説明したポケットスプリング１０と比べて、引張部材４０を置き換えている）。
【００６２】
図示していないが、他の考えられる実施例では、ポケットスプリング１１０の柔軟性のある筐体１３０の側壁１３６は複数の面を備え、側壁の選ばれた一面のみが弾性布から形成される。残りの面は、低弾性を有する織物から形成される。このように、弾性布を備える柔軟性のある筐体１３０の量を調整し、所望の張力を示し、ポケットスプリング１１０の好ましい圧縮応答を得ることができる。
【００６３】
柔軟性のある筐体１３０の特定の形状に関わらず、ポケットスプリング１１０は、図１Ａから図１Ｄと図６を参照して説明したポケットスプリング１０に似て、荷重に対して非線形応答を示す。具体的に、第一の応答状態では、圧縮ばね１２０と柔軟性のある筐体１３０（引張部材としての役割を果たす）の両方に力がかけられる。したがって、ポケットスプリング１１０のばね定数は、圧縮ばね１２０のばね定数から柔軟性のある筐体１３０のばね定数を引いた値である。第二の応答状態では、圧縮ばね１２０のみに力がかけられ、ポケットスプリング１１０のばね定数は圧縮ばね１２０のばね定数である。
【００６４】
図３Ａから図３Ｄを参照すると、本発明の代表的なもう一つの実施形態では、（ｉ）連続ワイヤで作られ、上端コンボリューション２２２と、上端コンボリューション２２２の反対側の下端コンボリューション２２４と、上端コンボリューション２２２と下端コンボリューション２２４の間で複数の中間コンボリューション２２６を有する圧縮ばね２２０と、（ｉｉ）圧縮ばね２２０の上端コンボリューション２２２に隣接する頂壁２３２と、下端コンボリューション２２４に隣接する底壁２３４と、頂壁２３２と底壁２３４の間に広がる側壁２３６を備える柔軟性のある筐体２３０を備えるポケットスプリング２１０が提供される。従って、ポケットスプリング２１０は、図１Ａから図１Ｄを参照して説明したポケットスプリング１０に似た構造を有する。
【００６５】
ポケットスプリング２１０は、また、引張部材（図示せず）を備える。引張部材はエラストマから作られ、柔軟性のある筐体２３０の側壁２３６の中央部分の内部面にラミネートされる。これについて、引張部材は、図１Ａから図１Ｄを参照して説明した引張部材４０に実質似ているものとする。しかし、外装面以外の、側壁２３６の内部面にラミネートされる。
【００６６】
図１Ａから図１Ｄを参照して説明したポケットスプリング１０と異なり、この代表的な実施形態では、柔軟性のある筐体２３０の全体は非弾性素材から形成される。このため、引張部材が図３Ａで表された伸びた状態になるために、引張部材が、柔軟性のある筐体２３０の側壁２３６にラミネートされたとき、引張部材はプリテンション状態にある。図３Ｃと図３Ｄで表されるように、ポケットスプリング２１０が圧縮し、引張部材が部分的に緩むと、柔軟性のある筐体２３０の側壁２３６の引張部材の下の非弾性素材は波形に縮み始める。都合が良いことに、非弾性素材を全体で備える柔軟性のある筐体２３０を有することによって、柔軟性のある筐体２３０は、図３Ａで表されるプリテンション状態を超えて引張部材が更に伸びることを防ぐ。これにより、張力が加えられた状態で引張部材にクリープを生じることがない。
【００６７】
図１Ａから図１Ｄを参照して説明した引張部材４０のように、また、ポケットスプリング２１０の引張部材は、側壁２３６の中央部分だけでなく、柔軟性のある筐体２３０の実質すべての側壁２３６にラミネートされてもよい。
【００６８】
引張部材の特定の形状に関わらず、ポケットスプリング２１０は、また、図１Ａから図１Ｄと図６を参照して説明したポケットスプリング１０に似て、荷重に対して非線形応答を示す。具体的に、第一の応答状態では、圧縮ばね２２０と引張部材の両方に力がかけられる。したがって、ポケットスプリング２１０のばね定数は、圧縮ばね２２０のばね定数から引張部材２４０のばね定数を引いた値である。第二の応答状態では、圧縮ばね２２０のみに力がかけられ、ポケットスプリング２１０のばね定数は圧縮ばね２２０のばね定数である。
【００６９】
図４Ａから図４Ｄを参照すると、本発明の代表的なもう一つの実施形態では、（ｉ）連続ワイヤで作られ、上端コンボリューション３２２と、上端コンボリューション３２２の反対側の下端コンボリューション３２４と、上端コンボリューション３２２と下端コンボリューション３２４の間で複数の中間コンボリューション３２６を有する圧縮ばね３２０と、（ｉｉ）圧縮ばね３２０の上端コンボリューション３２２に隣接する頂壁３３２と、下端コンボリューション３２４に隣接する底壁３３４と、頂壁３３２と底壁３３４の間に広がる側壁３３６を備える柔軟性のある筐体３３０を備えるポケットスプリング３１０が提供される。従って、ポケットスプリング３１０は、図１Ａから図１Ｄを参照して説明したポケットスプリング１０に似た構造を有する。
【００７０】
ポケットスプリング３１０は、また、柔軟性のある筐体３３０の頂壁３３２と柔軟性のある筐体３３０の底壁３３４に連結された弾性ケーブル３４０の形をした引張部材を備える。そのため、弾性ケーブル３４０は、圧縮ばね３２０の縦方向の中心軸に沿って柔軟性のある筐体３３０の内部を貫通する。図４Ｃに表されるように、ポケットスプリング３１０が圧縮されるにつれて、柔軟性のある筐体３３０の側壁３３６は、即座に、圧縮ばね３２０の周りで緩み始める。弾性ケーブル３４０は、柔軟性のある筐体３３０の側壁３３６に、側壁３３６を張力が加えられた状態にし続ける張力を示さないためである。図４Ｄに表されるように、弾性ケーブル３４０は、圧縮ばね３２０が最大圧縮になる前に弾性ケーブルが緩み状態になるように、形成される。
【００７１】
弾性ケーブル３４０に関して、図示されていないが、弾性ケーブル３４０は、直線的に整列するか又は編まれて一つの紐にされた一つ又は複数の弾性ストランドを備えているものと考えられる。いくつかの実施形態で、弾性ケーブル３４０は、弾性ストランドの芯を囲む織物で形成されたカバーをさらに備える。
【００７２】
弾性ケーブル３４０の特定の形状に関わらず、ポケットスプリング３１０はまた、図１Ａから図１Ｄと図６を参照して説明したポケットスプリング１０に似て、荷重に対して非線形応答を示す。具体的に、第一の応答状態では、圧縮ばね３２０と弾性ケーブル３４０の両方に力がかけられる。したがって、ポケットスプリング３１０のばね定数は、圧縮ばね３２０のばね定数から弾性ケーブル３４０のばね定数を引いた値である。第二の応答状態では、圧縮ばね３２０のみに力がかけられ、ポケットスプリング３１０のばね定数は圧縮ばね３２０のばね定数である。
【００７３】
図５Ａから図５Ｄを参照すると、本発明の代表的なもう一つの実施形態では、（ｉ）連続ワイヤで作られ、上端コンボリューション４２２と、上端コンボリューション４２２の反対側の下端コンボリューション４２４と、上端コンボリューション４２２と下端コンボリューション４２４の間で複数の中間コンボリューション４２６を有する圧縮ばね４２０と、（ｉｉ）圧縮ばね４２０の上端コンボリューション４２２に隣接する頂壁４３２と、下端コンボリューション４２４に隣接する底壁４３４と、頂壁４３２と底壁４３４の間に広がる側壁４３６を備える柔軟性のある筐体４３０を備えるポケットスプリング４１０が提供される。従って、ポケットスプリング４１０は、図４Ａから図４Ｄを参照して説明したポケットスプリング３１０と実質同一の構造を有する。
【００７４】
しかし、図４Ａから図４Ｄを参照して説明した弾性ケーブル３４０の形をした引張部材の代替として、この代表的な実施形態では、ポケットスプリング４１０は、柔軟性のある筐体４３０の頂壁４３２と柔軟性のある筐体４３０の底壁４３４に接続される内側ばね４４０の形をした引張部材を備える。そのため、内側ばね４４０は、圧縮ばね４２０の縦方向の中心軸に沿って柔軟性のある筐体４３０の内部を貫通する。
【００７５】
圧縮ばね４２０が柔軟性のある筐体４３０の内部にあるとき（図５Ａに表すように）、内側ばね４４０は伸びた状態にあり、圧縮ばね４２０の圧縮力に抵抗する張力が働く。その後、第一の力Ｆ１と、予め決められた第二の力Ｆ２がポケットスプリング４１０に加わると（図５Ｂと図５Ｃに表すように）、内側ばね４４０は部分的に緩み状態になり、ポケットスプリング４１０は部分的に圧縮される。しかし、圧縮ばね４２０の圧縮力に抵抗する張力は働き続ける。その後、予め決められた第二の力Ｆ２を超える第三の力Ｆ３がポケットスプリング４１０に加わると（図５Ｄに表すように）、ポケットスプリング４１０はさらに圧縮し、内側ばねは完全な緩み状態になり、圧縮状態へ移る。この状態で、内側ばね４４０には、圧縮ばね４２０の圧縮力に加わる圧縮力が作用する。
【００７６】
従って、ポケットスプリング４１０は、また、図１Ａから図１Ｄと図６を参照して説明したポケットスプリング１０に似て、荷重に対して非線形応答を示す。具体的に、第一の応答状態では、圧縮ばね４２０と内側ばね４４０の両方に力がかけられる。したがって、ポケットスプリング４１０のばね定数は、圧縮ばね４２０のばね定数から内側ばね４４０のばね定数を引いた値である。しかし、図１Ａから図１Ｄと図６を参照して説明したポケットスプリング１０と異なり、第二の応答状態では、圧縮ばね４２０と内側ばね４４０の両方が圧縮状態にある。したがって、ポケットスプリング４１０のばね定数は、圧縮ばね４２０のばね定数に内側ばね４４０のばね定数を足した値である。
【００７７】
また、いくつかの実施形態で、内側ばね４４０は、圧縮状態に移るのではなく、曲がるように構成してもよい。そのような実施形態で、内側ばね４４０は、圧縮力を及ぼすことがない。そして、第二の応答状態（すなわち、圧縮）では、圧縮ばね４２０のみに力がかけられ、ポケットスプリング４１０のばね定数は圧縮ばね４２０のばね定数となる。
【００７８】
図７Ａから図７Ｄを参照すると、本発明の代表的なもう一つの実施形態では、外側コイル５２１と内側コイル５２７を有するコイル・イン・コイルスプリング５２０を備えるポケットスプリング５１０が提供される。外側コイル５２１と内側コイル５２７は、連続ワイヤからなる同軸でヘリカル状のコイルである。図示するように、外側コイル５２１は、平坦な基部５２４から始まり、上方に向かって螺旋部に続いている。外側コイル５２１の上端コンボリューション５２２は、コイル・イン・コイルスプリング５２０の先端の円形ループで終わっている。基部５２４では、二重の環状ループが形成されている。ここで、内側のループは上方に向かって螺旋状に伸びて内側コイル５２７を形成している。外側コイル５２１は、内側コイル５２７よりも高い。また、この代表的な実施形態では、外側コイル５２１の径は、内側コイル５２７の径よりも長い。そのことが、外側コイル５２１と内側コイル５２７の間で干渉なきことを確実にしている。外側コイル５２１の本体は、六つのコンボリューション又はターンを備える。一方、内側コイル５２７の本体は、七つのコンボリューションを備える。当然、コイルの代替の実施形態は、異なる数のコンボリューション又はターンのような異なる形状と末端コイルの異なる形状で構成されてもよい。本発明で使用されうる、もう一つの代表的なコイル・イン・コイルスプリングの例では、米国特許第７，９０８，６９３号を参考文献としている。ここに本明細書の一部を構成するものとして米国特許第７，９０８，６９３号公報の内容を援用する。
【００７９】
いくつかの実施形態では、内側コイル５２７のばね定数は、外側コイル５２１のばね定数より大きい。例えば、マットレスに使用されるとき、コイル・イン・コイルのデザインは、ポケットスプリング５１０の圧縮中に異なる二つのばね定数をもたらす。初期荷重がかかる間、外側コイル５２１のみが圧縮される。一方、大きな荷重又は集中荷重が加わる場合、外側コイル５２１と内側コイル５２７の両方が荷重を支えるように働く。これにより、例えばマットレスが睡眠に使用されるとき、マットレスは軽荷重下で快適に圧縮できる。この際、荷重は、相対的に大きな表面領域に分布する。同時に、コイル・イン・コイルのデザインは、例えばマットレスに腰掛けられているとき、所定の位置に集中する重荷重を効率よく支持できる。上部又は外側コイル５２１は十分に柔軟性があるため、弾性でかつ快適な着座又は睡眠のための面を提供する。そして、下部は、十分な強度を有し、不快さや損傷なく、異常な応力、又は集中荷重、又は衝撃を吸収する。また、相対ばね定数は、圧縮に対して、外側コイル５２１と合成されたコイル５２１、５２７の間で緩やかな変化をもたらす。そのため、荷重が増加するにつれて、外側コイル５２１のみの圧縮から外側コイル５２１と内側コイル５２７の両方の圧縮へ遷移することが、マットレスに腰掛けるユーザに感じ取られることはない。
【００８０】
引き続き図７Ａから図７Ｄを参照すると、代表的なポケットスプリング５１０は、（ｉ）コイル・イン・コイルスプリング５２０の外側コイル５２１の上端コンボリューション５２２に隣接する頂壁５３２と、コイル・イン・コイルスプリング５２０の基部５２４に隣接する底壁５３４と、頂壁５３２と底壁５３４の間に広がる側壁５３６を備える柔軟性のある筐体１３０と、（ｉｉ）エラストマから作られ、円筒のバンドとなり、柔軟性のある筐体５３０の側壁５３６の一部にラミネートされ、図１Ａから図１Ｄを参照して説明した引張部材４０と実質同一の挙動となる引張部材５４０をさらに備える。従って、この代表的な実施形態のポケットスプリング５１０の柔軟性のある筐体５３０と引張部材５４０は、図１Ａから図１Ｄを参照して説明したポケットスプリング１０の柔軟性のある筐体３０および引張部材４０と同様の方法で、機能を果たす。しかし、単体の圧縮ばね２０とは反対に、コイル・イン・コイルスプリング５２０をこの代表的なポケットスプリング５１０が備えることは、特定の圧縮距離でポケットスプリング５１０のばね定数を変化させる追加の方法をもたらす。そのため、下記に記載されるように、ポケットスプリング５１０が荷重に対して非線形応答を示し、好ましい圧縮応答に発展する。
【００８１】
図７Ａを参照すると、コイル・イン・コイルスプリング５２０が、柔軟性のある筐体５３０に「収容される」又は入れられると、コイル・イン・コイルスプリング５２０の外側コイル５２１は、柔軟性のある筐体３０により予め圧縮された状態で維持される。このとき、引張部材５４０は伸びた状態にある。コイル・イン・コイルスプリング５２０は、柔軟性のある筐体５３０の内部で予め圧縮されているので、予め決められた第一の力Ｆ１をポケットスプリング５１０に加えても、ポケットスプリング５１０は圧縮しない。予め決められた第一の力Ｆ１は、コイル・イン・コイルスプリング５２０が引張部材５４０によって張力が加えられた状態にあるため、コイル・イン・コイルスプリング５２０を柔軟性のある筐体５３０内に圧縮して収めるために必要な力と等しい。この時点で、コイル・イン・コイルスプリング５２０（すなわち、コイル・イン・コイル５２０の外側コイル５２１）は、予め決められた第一の力Ｆ１と引張部材５４０の張力の両方に抵抗する。予め決められた第一の力Ｆ１を超える追加の力がポケットスプリング５１０に加えられると、ポケットスプリング５１０は圧縮する。
【００８２】
図７Ｂを参照すると、予め決められた第一の力Ｆ１を超える予め決められた第二の力Ｆ２がポケットスプリング５１０に加えられると、ポケットスプリングは、その後、部分的に圧縮し始める。特に、第二の力Ｆ２が加えられると、コイル・イン・コイルスプリング５２０の外側コイル５２１は、予め圧縮された状態を超えて圧縮される。しかし、内側コイル５２７にはまだ力はかけられない。さらに、引張部材５４０は部分的に緩み状態になる。しかし、引張部材５４０は、引き続き部分的に伸びた状態にある。従って、引張部材５４０は、引き続き、コイル・イン・コイルスプリング５２０の外側コイル５２１と柔軟性のある筐体５３０の側壁５３６に張力を示す。これにより、側壁５３６は実質張力が加えられた状態であり続ける。
【００８３】
図７Ｃを参照すると、予め決められた第二の力Ｆ２を超える予め決められた第三の力Ｆ３がポケットスプリング５１０に加えられると、ポケットスプリング５１０は、コイル・イン・コイルスプリング５２０の内側コイル５２７に力がかけられる位置まで圧縮する。しかし、内側コイル５２７自体はまだ圧縮しない。図７Ｃで表されるように、引張部材５４０は、内側コイル５２７が圧縮するより前に、緩み状態に入る。そのため、引張部材５４０と柔軟性のある筐体５３０の両方が、コイル・イン・コイルスプリング５２０の周りで緩む。従って、図７Ｃでは、引張部材５４０は、もはやコイル・イン・コイルスプリング５２０の外側コイル５２１へ張力をかけない。そして、コイル・イン・コイルスプリング５２０の外側コイル５２１のみが、予め決められた第三の力Ｆ３に抵抗する。
【００８４】
図７Ｄを参照すると、予め決められた第三の力Ｆ３を超える予め決められた第四の力Ｆ４がポケットスプリング５１０に加えられると、ポケットスプリング５１０は、コイル・イン・コイルスプリング５２０の内側コイル５２７も圧縮される位置まで圧縮する。引張部材５４０は、引き続き緩み状態にあり、張力を示さない。従って、コイル・イン・コイルスプリング５２０の外側コイル５２１と内側コイル５２７の両方が、予め決められた第四の力Ｆ４に抵抗する。
【００８５】
そのようなポケットスプリング５１０が組み合わされることで、ポケットスプリング５１０は、また、荷重に対して非線形応答を示す。特に、ポケットスプリング５１０は、上述のポケットスプリング１０、１１０、２１０、３１０、４１０では二つの応答状態であることと比べて、三つの異なる応答状態を示す。第一の応答状態では、図７Ｂで表されるように、コイル・イン・コイルスプリング５２０の外側コイル５２１と引張部材５４０に力がかけられる。したがって、ポケットスプリング５１０のばね定数は、コイル・イン・コイルスプリング５２０の外側コイル５２１のばね定数から引張部材５４０のばね定数を引いた値である。第二の応答状態では、追加の力が加えられる間、図７Ｃで表されるように、引張部材５４０は緩み状態にあり、コイル・イン・コイルスプリング５２０の外側コイル５２１にのみ力がかけられる（内側コイル５２７はまだ圧縮しないため）。従って、第二の応答状態のポケットスプリング５１０のばね定数は、コイル・イン・コイルスプリング５２０の外側コイル５２１のばね定数である。しかし、図７Ｄで表される第三の応答状態では、コイル・イン・コイルスプリング５２０の外側コイル５２１と内側コイル５２７の両方に力がかけられる。したがって、ポケットスプリング５１０のばね定数は、コイル・イン・コイルスプリング５２０の外側コイル５２１のばね定数に内側コイル５２７のばね定数を足した値になる。
【００８６】
図８Ａから図８Ｄを参照すると、本発明の代表的なもう一つの実施形態では、外側コイル６２１と内側コイル６２７を有するコイル・イン・コイルスプリング６２０を備えるポケットスプリング６１０が提供される。外側コイル６２１と内側コイル６２７は、連続ワイヤからなる同軸でヘリカル状のばねである。図示するように、外側コイル６２１は、平坦な基部６２４から始まり、上方に向かって螺旋部に続いている。外側コイル６２１の上端コンボリューション６２２は、コイル・イン・コイルスプリング６２０の先端の円形ループで終わっている。基部６２４では、二重の環状ループが形成されている。ここで、内側のループは上方に向かって螺旋状に伸びて内側コイル６２７を形成している。さらに、ポケットスプリング６１０は、柔軟性のある筐体６３０を備える。筐体６３０は、コイル・イン・コイルスプリング６２０の外側コイル６２１の上端コンボリューション６２２に隣接する頂壁６３２と、基部６２４に隣接する底壁６３４と、頂壁６３２と底壁６３４の間に広がる側壁６３６を備える。
【００８７】
この代表的な実施形態では、図２Ａから図２Ｄを参照して説明したポケットスプリング１１０と同様に、柔軟性のある筐体６３０の側壁６３６は、すべて弾性布から形成される。そのため、柔軟性のある筐体６３０自体が引張部材としての役割を果たす。このように、代表的なポケットスプリング６１０は、コイル・イン・コイルスプリング６２０を有することによる利点と、完全に弾性素材を備える柔軟性のある筐体６３０を有することによる利点の両方をもたらす。
【００８８】
図９Ａから図９Ｄを参照すると、本発明の代表的なもう一つの実施形態では、外側コイル７２１と内側コイル７２７を有するコイル・イン・コイルスプリング７２０を備えるポケットスプリング７１０が提供される。外側コイル７２１と内側コイル７２７は、連続ワイヤからなる同軸でヘリカル状のばねである。図示するように、外側コイル７２１は、平坦な基部７２４から始まり、上方に向かって螺旋部に続いている。外側コイル７２１の上端コンボリューション７２２は、コイル・イン・コイルスプリング７２０の先端の円形ループで終わっている。基部７２４では、二重の環状ループが形成されている。ここで、内側のループは上方に向かって螺旋状に伸びて内側コイル７２７を形成している。さらに、ポケットスプリング７１０は、柔軟性のある筐体７３０を備える。筐体７３０は、コイル・イン・コイルスプリング７２０の外側コイル７２１の上端コンボリューション７２２に隣接する頂壁７３２と、基部７２４に隣接する底壁７３４と、頂壁７３２と底壁７３４の間に広がる側壁７３６を備える。
【００８９】
この代表的な実施形態では、図３Ａから図３Ｄを参照して説明したポケットスプリング２１０と同様に、ポケットスプリング７１０は、また、引張部材（図示せず）を備える。引張部材はエラストマから作られ、柔軟性のある筐体７３０の側壁７３６の中央部分の内部面にラミネートされる。しかし、同時に、柔軟性のある筐体７３０の全体は非弾性素材から形成される。引張部材が図９Ａで表された伸びた状態になるために、引張部材は、柔軟性のある筐体７３０の側壁７３６にラミネートされた状態で、プリテンション状態にある。図９Ｃと図９Ｄで表されるように、ポケットスプリング７１０が圧縮し、引張部材が部分的に緩むと、柔軟性のある筐体７３０の側壁７３６の引張部材の下の非弾性素材は波形に縮み始める。このように、代表的なポケットスプリング７１０は、柔軟性のある筐体７３０の内部面にラミネートされる引張部材を有する場合に得られる利点以外に、コイル・イン・コイルスプリング７２０を有することによる利点と、完全に非弾性素材を備える柔軟性のある筐体７３０を有することによる利点の両方をもたらす。
【００９０】
図１０を参照すると、本発明に従って形成された代表的なマットレス８００は、図１Ａから図１Ｄを参照して説明した多数の上述のポケットスプリング１０を備える。ポケットスプリング１０はマトリクス状に配置される。そして、ポケットスプリング１０の柔軟性のある筐体３０の頂壁３２は第一の支持面（又はスリープサーフェス）を形成し、ポケットスプリング１０の柔軟性のある筐体３０の底壁３４は、第一の支持面と反対側の第二の支持面を形成する。一般的に、各ポケットスプリング１０は、連続した列に配置される。その後、そのような列は、マトリクスを形成するために隣同士で互いに接続される。溶着又は接着によって、列は相互接続される。しかし、そのような相互接続は、代替として、クランプ、又は面ファスナ、又は他の簡便な方法で行ってもよい。また、マットレス８００は、第一の支持面に隣接する上部支持層８５０を、第二の支持面に隣接する下部基層８６０と併せて備える。さらに、サイドパネル８７０が、上部支持層８５０と下部基層８６０の間で、二層８５０、８６０の全周に広がる。そのため、ポケットスプリング１０は完全に囲まれる。
【００９１】
上部支持層８５０は、フォーム、詰め物、さらに、又は当業者に公知の柔らかく柔軟な素材の組み合わせのいくつかを備えることが考えられる。さらに、上部支持層８５０は、上部支持層８５０の快適さ又は支持を改善するために形成される素材の多数の層を備えてもよい。
【００９２】
下部基層８６０は、フォーム、詰め物、さらに、又は当業者に公知の柔らかく柔軟な素材の組み合わせのいくつかを同様に備えるものとすることが考えられる。そのため、マットレス８００は、いかなる向きでも機能を果たすことができる。しかし、他の実施形態では、下部基層８６０は、多数のポケットスプリング１０を支持するために形成される剛性部材を備える。
【００９３】
本明細書を通して、様々な参考文献が言及された。そのようなすべての参考文献は、ここで参考文献に組み込まれる。
【００９４】
当業者は、また、追加の実施形態が、本発明又は下記の請求項の範囲の教示から逸脱することなく可能であることを理解する。主に理解を明確にするために、この詳細な説明、および、特にここで明らかにされた代表的な実施形態の特定の説明がされる。そして、そこから不要な制限が理解されるべきではない。そのため、変更は、本開示から当業者に明らかになる。そして、本発明の請求項の精神又は範囲から逸脱することなく、変更がなされてもよい。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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