ПРУЖИНА ИЗ ПЕНЫ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ПОДУШКАХ ДЛЯ СНА, ДИВАННЫХ ПОДУШКАХ, МАТРАСАХ И ТОМУ ПОДОБНОМ, И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТАКОЙ ПРУЖИНЫ ИЗ ПЕНЫ
FOAM SPRING FOR PILLOWS, COUCH CUSHIONS, MATTRESSES ETC, AND METHOD OF FOAM SPRING MANUFACTURING

Область техники
Настоящее изобретение относится к пружине из пены, в частности к усовершенствованной пружине из пены с изготовленным из пены трубчатым упругим корпусом с отверстиями, проходящими внутрь от наружной поверхности, которая может использоваться во внутренней части подушек для сна, матрасов, кресельных подушек и т.п.
Настоящее изобретение также относится к способу изготовления такой пружины из пены.
Уровень техники
Пружины из пены известны, например, из европейской патентной публикации ЕР 0001469, в которой описываются упругий пружинный элемент и способ его изготовления, отличающиеся тем, что элемент в основном состоит из трубчатого корпуса, изготовленного из синтетического пеноматериала и т.п., при этом стенка корпуса имеет некоторое количество полостей, которые расположены симметрично в шахматном порядке, и поверхность поперечного сечения которых варьируется, практически, от нуля у внутренней стенки корпуса, до максимального значения у наружной стенки при отсутствии каких-либо нагрузок.
Для получения требуемой упругости пружины предлагается установить в вышеуказанный трубчатый корпус, по меньшей мере, одну сердцевину из упругого пружинистого материала, при этом диаметр сердцевины должен соответствовать внутреннему диаметру трубчатого корпуса.
Из европейской патентной публикации ЕР 0624332 также известен упругий пружинный элемент, который содержит трубчатый корпус из пены, имеющий отверстия, проходящие внутрь от наружной поверхности, и отличающийся тем, что он содержит проволочную пружину, которую окружает корпус.
В отличие от упругого пружинного материала, состоящего только из пены, указывается, что при испытании на усталость не обнаруживается никаких потерь твердости при использовании обычных и более дешевых типов пены для изготовления трубчатого корпуса.
Из опубликованной патентной заявки US 2005/0172468 известен способ изготовления трубчатого упругого корпуса для подушек для сна, матрасов и т.п., который заключается в выполнении прорезей в слое пены, вырезании полосы из этого слоя пены, изгибании двух противоположных концов полосы навстречу друг к другу и соединении обоих этих концов для образования трубчатого упругого корпуса; слой пены получают из вязкоупругой пены, и по меньшей мере часть ячеек, имеющихся в пене, являются раскрытыми.
Трубчатый корпус, образованный таким способом, предпочтительно имеет двухконусную или практически двухконусную форму.
Указывается, что в отличие от обычной гибкой упругой пены корпус, выполненный из пены, имеющей низкую удельную плотность, например трубчатый упругий корпус, не теряет упругих свойств в течение короткого периода фактического использования, в результате чего он может сохранять функциональные возможности в течение длительного периода времени при использовании в подушках для сна и т.п.
Также известны из европейской патентной публикации ЕР 0872198 пружины из пены, которые содержат трубчатый корпус из пены, имеющий стенки с полостями, проходящими внутрь от наружной поверхности, отличающиеся тем, что корпус имеет форму с расширением и сужением от одного конца к другому, что приводит к образованию наружной бочкообразной формы, т.е. в случае, если корпус изначально имеет круглую конфигурацию.
В качестве главного преимущества этих пружин отмечается то, что в отличие от обычных вариантов выполнения они меньше подвергаются усталости и не теряют начальную высоту и форму после короткого периода использования.
Из опубликованной международной заявки WO 2009/036524 также известны пружины из пены для использования в подушках для сна, матрасах и т.п., которые имеют трубчатый упругий корпус, выполненный из пены, с отверстиями, проходящими от наружной поверхности к внутренней поверхности, при этом трубчатый корпус включает в себя по меньшей мере один трубчатый слой пены и по меньшей мере один усиливающий слой, накладываемый на вышеуказанный слой пены по меньшей мере на часть осевой длины пружины.
Отмечается, что упругие характеристики такой пружины могут быть легко адаптированы за счет использования усиливающего слоя с различными сопротивлениями растяжению.
Несмотря на то, что такие известные пружины из пены высоко оценены пользователями подушек для сна, матрасов и т.п., они имеют недостаток, заключающийся в том, что либо наружная поверхность пружины должна иметь конкретную форму, что делает плотное размещение пружин рядом друг с другом более сложным, либо должны быть предусмотрены дополнительные компоненты, например проволочные пружины, или усиливающие сердцевины, или специальные опорные или усиливающие слои, что делает изготовление таких пружин более сложным, более дорогостоящим, более энергоемким и более загрязняющим окружающую среду.
Они также имеют недостаток, заключающийся в том, что они легко повреждаются, например, во время изготовления, упаковки, хранения, транспортирования, установки и т.д. или при сборке подушек для сна, матрасов и т.п. из-за высоких растягивающих усилий, прикладываемых к пружинам.
Вследствие этого, при обращении с такими пружинами требуется соблюдать осторожность, что требует повышенного внимания, часто приводя к замедлению процесса изготовления и повышению производственных расходов.
Другой недостаток известных пружин состоит в том, что они сжимаются в осевом направлении и имеют склонность к расширению в поперечном направлении, тем самым влияя на свойства смежных пружин.
Таким образом, получение требуемых упругих свойств отдельных пружин в подушке для сна, матрасе и т.п. или формы корпуса не является простой задачей.
Сущность изобретения
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить пружину из пены с улучшенными свойствами для использования в подушках для сна, диванных подушках, матрасах и т.п., которая не имеет вышеуказанных или других недостатков.
Для решения поставленной задачи изобретение относится к пружине из пены для использования в подушках для сна, диванных подушках, матрасах и т.п., имеющей выполненный из пены и образующий наружную стенку трубчатый упругий корпус с отверстиями, проходящими внутрь от наружной поверхности к внутренней поверхности, причем эти отверстия расположены симметрично в шахматном порядке и в основном имеют ромбовидную форму; пружина отличается тем, что трубчатый корпус имеет вышеуказанные отверстия только на некоторой части поверхности, которая регулярно чередуется с некоторой частью поверхности, не имеющей вышеуказанные отверстия и образующей продольные усиливающие ребра в стенке трубчатого корпуса пружины.
Главное преимущество состоит в том, что за счет равномерного расположения в трубчатом корпусе пружины усиливающие ребра обеспечивают намного улучшенное распределение сжимающих усилий, когда пружина находится под нагрузкой, без необходимости использования металлической пружины или дополнительных усилений или использования слоев пены с другой плотностью и т.п., как известно из уровня техники.
Кроме того, усиливающие ребра, образованные согласно изобретению, лучше препятствуют поперечному расширению пены, когда она сжата под нагрузкой, даже если для образования корпуса используется пена с меньшей плотностью.
Использование пены с меньшей плотностью без потери основных статических и динамических свойств пружины не только снижает стоимость исходного материала и расход энергии, обеспечивая в то же время важные преимущества в отношении сроков изготовления, но также обеспечивает улучшенное чувство комфорта и приспособляемость пены к форме тела при использовании в матрасе, подушке для сна, диванной подушке и т.п., что может быть высоко оценено пользователями.
Сопоставимые или даже лучшие статические, динамические и долговременные характеристики пружины могут быть получены намного более простым и менее затратным способом по сравнению с известными из уровня техники способами.
Главное преимущество состоит в том, что усиливающие ребра образуют неотъемлемую часть трубчатого корпуса и изготавливаются во время одного и того же этапа производства, не создавая проблем с адгезией, отслаиванием, сборкой, хранением и приобретением отдельных компонентов и т.д.
Другое преимущество состоит в том, что в результате этого пружины менее склонны к повреждениям из-за небрежного обращения во время изготовления и сборки подушек для сна, матрасов и т.п.
Вследствие этого, во избежание повреждения пружин во время изготовления, сборки, транспортирования, хранения, установки и т.д. не требуется проявлять повышенную осторожность, что позволяет повысить производительность и снизить общую долю брака.
Продольные усиливающие ребра, образующиеся согласно изобретению, в свою очередь, снижают влияние на упругие свойства пружин со сторон смежных сжимаемых пружин, позволяя точнее прогнозировать характеристики упругости каждой отдельной пружины, используемой в подушке для сна, матрасе и т.п.
Благодаря этим более прогнозируемым свойствам пружин облегчается изготовление подушки для сна, матраса и т.п. согласно конкретным пожеланиям заказчиков или форме его тела и весу, чтобы заказчик мог ощутить наибольший комфорт.
Другое преимущество пружин согласно изобретению состоит в том, что благодаря образованию равномерно расположенных усиливающих ребер и отсутствию других конструкционных элементов, например металлических проволочных пружин, в трубчатой стенке, пружины лучше сопротивляются повреждению из-за небрежного обращения во время изготовления и сборки подушек для сна, матрасов и т.п., при этом значительно снижается их масса и упрощается конструкция.
Другое преимущество состоит в том, что свойства упругости пружины согласно изобретению могут легко регулироваться не только за счет разумного выбора исходных материалов и изготавливаемой из них пены, но также и за счет соответствующего соотношения частей, которые имеют отверстия, и частей, которые не имеют отверстия, и их геометрической конфигурации и относительного распределения по корпусу пружины.
Такие пружины из пены согласно изобретению, разумеется, могут комбинироваться с пружинами других типов для создания различных комфортных зон с различной мягкостью в подушке для сна, матрасе и т.п.
Согласно предпочтительному варианту осуществления часть корпуса, которая не имеет отверстия и, следовательно, образует множество усиливающих ребер, проходит от нижней части до верхней части трубчатого корпуса.
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления ширина части, имеющей отверстия, по существу, равна ширине части, которая не имеет вышеуказанные отверстия, определяемой по нерастянутой пене.
Согласно следующему предпочтительному варианту осуществления в части, имеющей отверстия, отверстия расположены в шахматном порядке не только относительно друг друга, но также относительно отверстий, образованных в каждой смежной части, которая отделена от этой части частью, не имеющей вышеуказанные отверстия.
Согласно следующему предпочтительному варианту осуществления наружная поверхность части, которая не имеет отверстия, имеет синусоидальную форму на протяжении части осевой длины пружины или по всей осевой длине пружины.
Согласно следующему предпочтительному варианту осуществления неперфорированные части образуют множество усиливающих ребер, равномерно расположенных по внешней поверхности трубчатого корпуса вдоль его продольной оси.
Согласно следующему предпочтительному варианту осуществления количество частей, которые не имеют отверстия и, следовательно, образуют усиливающие ребра, составляет от 4 до 12, предпочтительно от 6 до 10, более предпочтительно равно 8.
Согласно следующему предпочтительному варианту осуществления пружина включает в себя полосу из по меньшей мере одного слоя пены с рядами прорезей, проходящими в одном направлении и окруженными соответствующими зонами, которые не содержат прорези, и двумя противоположными концами, проходящими в одном направлении с прорезями, при этом противоположные концы полосы изогнуты близко друг к другу и склеены для образования полого трубчатого корпуса и отверстий ромбовидной формы за счет растягивания прорезей в поперечном направлении в результате изгибания полосы и усиливающих ребер из зон без прорезей, равномерно расположенных по внешней поверхности трубчатого корпуса и выровненных вдоль его продольной оси.
Согласно следующему предпочтительному варианту осуществления прорези в полосе проходят вдоль множества прерывистых параллельных линий.
Согласно следующему предпочтительному варианту осуществления прорези в полосе расположены в шахматном порядке, при этом прорези вдоль смежных линий смещены в продольном направлении.
Согласно предпочтительному варианту осуществления прорези в полосе между двумя смежными зонами, которые разделены зоной без прорезей, расположены в шахматном порядке, при этом прорези вдоль смежных линий смещены в продольном направлении.
Изобретение также относится к способу изготовления пружины из пены с трубчатым упругим корпусом для использования в подушках для сна, матрасах и т.п., который включает в себя выполнение прерывистых прорезей вдоль линий, проходящих в продольном направлении по меньшей мере одной части слоя пены, и чередование этих прорезей в регулярном порядке со смежной частью слоя пены, не имеющей вышеуказанные прорези, вырезание поперечной полосы из этой пены, изгибание двух противоположных концов полосы в направлении друг к другу и их соединение в форме трубы для образования трубчатого упругого корпуса, в котором на наружной поверхности вдоль продольной оси трубчатого корпуса в регулярном порядке чередуются части с прорезями и смежные части без прорезей, при этом части без прорезей образуют сплошные продольные усиливающие ребра в трубчатом корпусе пружины.
Краткое описание чертежей
Для более понятного объяснения отличительных особенностей изобретения нижеследующий предпочтительный вариант выполнения пружины из пены и осуществления способа изготовления такой пружины из пены согласно изобретению приведен только в качестве примера без какого-либо ограничения со ссылкой на приложенные чертежи.
На фиг.1 схематично показана пружина из пены согласно изобретению, вид в перспективе;
на фиг.2 - слой пены с равномерно расположенными зонами, имеющими прорези и чередующимися с зонами, не имеющими прорези, используемый для изготовления пружины из пены согласно изобретению.
Описание предпочтительного варианта осуществления изобретения
Пружина, показанная на фиг.1, является пружиной 1 из пены для использования в подушках для сна, диванных подушках, матрасах и т.п. и имеет трубчатый упругий корпус 2 с отверстиями 3, проходящими внутрь от наружной поверхности 4 к внутренней поверхности 5 пружины 1.
Трубчатый корпус 2 состоит из слоя 6 пены.
Отверстия 3 предпочтительно расположены в регулярном шахматном порядке относительно друг друга.
Такая конструкция обеспечивает равномерно распределенную деформацию пружины 1 по всей длине корпуса пружины 1 при сжатии в направлении, указанном стрелкой Р, тем самым ограничивая радиальное расширение пружины 1 и предотвращая концентрирование сжимающих усилий только в одной части пружины 1 вместо их равномерного распределения по всей длине корпуса 2 пружины 1.
Зоны 16 (показаны на фиг.2), в которых выполнены отверстия 3, чередуются с зонами 18 (показаны на фиг.2), в которых не выполнены отверстия 3, при этом зоны 18 образуют усиливающие ребра 7, которые равномерно распределены по наружной поверхности трубчатого корпуса 2.
В предпочтительном варианте осуществления форма усиливающих ребер 7 представляет собой синусоиду или соответствует непрерывной Z-образной или S-образной линии в продольном направлении Х-Х', как показано пунктирной линией 14.
Преимущество пружины 1 из пены, показанной на фиг.1, состоит в том, что когда пружина сжимается в осевом направлении Х-Х', как показано стрелкой Р, она не стремится расшириться в радиальном или поперечном направлении, в результате чего диаметр трубчатой пружины, по существу, остается неизменным.
Другое преимущество этого предпочтительного варианта осуществления состоит в том, что упругость, прочность при сжатии и срок службы пружины 1 согласно изобретению заметно увеличиваются, даже когда при ее изготовлении используется пена меньшей плотности.
На фиг.2 показан слой 6 пены, из которого согласно изобретению изготавливается пружина 1 из пены.
Способ изготовления пружины 1 из пены является относительно простым и содержит следующие этапы.
На первом этапе из соответствующего слоя 6 пены вырезается прямоугольная полоса 8 с осью симметрии Х-Х' и с двумя парами параллельных боковых стенок 9-10 и 11-12 соответственно.
В полосе 8 предусмотрены зоны 16 с прорезями 17 в направлении, параллельном вышеуказанной оси симметрии Х-Х', при этом зоны 16 чередуются в регулярном порядке с зонами 18 без прорезей 17.
Прорези 17 в полосе 8 вырезаны вдоль множества прерывистых параллельных линий 13 на равном расстоянии друг от друга.
Прорези 17 преимущественно расположены в шахматном порядке, в результате чего прорези 17 вдоль смежных линий 13 смещены в продольном направлении Х-Х', например, на расстояние, равное половине продольной длины прорезей 17.
Для образования трубчатого корпуса 2 пружины 1 из пены полоса 8 подвергается гибке таким образом, как схематично показано пунктирной линией 15.
При этом боковые стенки 11 и 12 сводятся вместе и на следующем этапе жестко соединяются друг с другом, например, с помощью склеивания, тем самым образуя трубчатый корпус 2 пружины 1 из пены.
В результате вышеуказанной гибки полоса 8 растягивается, и прорези 17 расширяются и образуют вышеуказанные отверстия 3, которые проходят в радиальном направлении через корпус 2, чередуясь с усиливающими ребрами 7, образуемыми окружающими зонами 18, которые не имеют прорези, вследствие чего не будут иметь никаких отверстий 3 при образовании трубчатого корпуса 3 на более поздней стадии.
В случае, когда несколько рядов 13 прорезей 17 расположены в шахматной конфигурации не только относительно друг друга, но также и относительно прорезей 17 в следующей зоне 16, отделенной зоной 18, которая не имеет никаких прорезей 17, усиливающие ребра 7, образующиеся на более поздней стадии и показанные на фиг.1, приобретают форму волны или синусоиды, показанной пунктирной линией 14 на фиг.1.
Такая волнообразная или синусоидальная форма усиливающих ребер 7 согласно изобретению особенно пригодна для преобразования деформации пружины 1 при сжатии в направлении стрелки, обозначенной буквой Р, в касательную деформацию синусоидальных усиливающих ребер 7, тем самым препятствуя радиальному расширению пружины 1 со всеми сопутствующими отрицательными последствиями, как будет объяснено далее.
Несмотря на то, что согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения усиливающие ребра 7 проходят по всей осевой длине L пружины 1, не исключается, что усиливающие ребра 7 могут проходить только на протяжении части вышеуказанной осевой длины L.
Изобретение необязательно ограничивается цилиндрической пружиной 1, но также может применяться для пружин, имеющих другие формы.
Настоящее изобретение никоим образом не ограничивается вышеописанными вариантами выполнения и способа изготовления, приведенных в качестве примера и показанных на приложенных чертежах; наоборот, такая пружина из пены и способ изготовления такой пружины могут варьироваться, соответствуя при этом объему изобретения.