ПРУЖИННЫЕ БЛОКИ С ПОЛНОСТЬЮ АКТИВНЫМИ ПРУЖИНАМИ И СПОСОБ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
SPRING UNITS WITH COMPLETELY ACTIVE SPRINGS AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу изготовления пружинных блоков, к пружинным блокам с полностью активными пружинами и к полностью активным пружинам, используемым в пружинных блоках. Настоящее изобретение относится, в частности, к блокам независимых пружин, содержащим множество пружин, каждая из которых заключена в матерчатый чехол.
Уровень техники
Пружинные блоки широко используются при изготовлении матрацев и сидений. Такие пружинные блоки обычно представляют собой матрицу, состоящую из множества пружин, соединенных вместе напрямую, например, с помощью спиральной вязальной проволоки или опосредованно, например, посредством матерчатых чехлов, в каждом из которых содержится отдельная пружина. Популярностью пользуются блоки независимых пружин, в которых каждая пружина заключена в отдельный матерчатый чехол, что обусловлено комфортом и ощущением роскоши, которые дарят такие блоки.
Для обеспечения прочной опорой желательно использовать пружины, характеризующиеся высокой степенью жесткости. Это достигается за счет предварительного поджатия пружин. В патентах США №№6186483 Bi и 5924681 Bi, соответственно, описаны пружины с завязанными концевыми витками, где пружина предварительно нагружена с использованием матерчатой петли.
В патенте США №4817924 описан пружинный блок для матрацев, в котором концевые витки пружин не завязаны. Концевые витки имеют участки, идущие перпендикулярно продольной оси пружины. Другие примеры витых пружин с незавязанными концевыми витками описаны в патентах США №№2010/0295223 А1 и 7921561 В1. Получению плоской опорной поверхности, обеспечивающей комфортные ощущения, способствует плоская поверхность, заданная концевыми витками пружин, даже в состоянии покоя, в котором пружины не нагружены.
Пружины, используемые в блоках независимых пружин, традиционно проектируются таким образом, чтобы они задавали торцевую поверхность, ориентированную перпендикулярно оси пружины в состоянии покоя. Концевые витки обычно завязываются. За счет использования пружин с концевыми витками, содержащими кольцеобразные участки, обращенные перпендикулярно продольной оси пружины, на нижнем и верхнем концах пружины могут быть заданы плоские поверхности. Такие кольцеобразные опорные поверхности способствуют тому, что обеспечивается относительная плоскостность нижней и верхней поверхности блока независимых пружин. Кроме того, могут быть минимизированы проблемы, связанные с износом материала чехлов.
Хотя за счет использования пружин, концевые витки которых обращены перпендикулярно оси пружин, можно обеспечить ощущение комфорта, плоские концевые витки не способствуют обеспечению жесткости пружины. Следовательно, такие конфигурации пружин могут потребовать много проволоки. Для обеспечения большей жесткости с одновременным сокращением общей длины проволоки может быть изменен угол наклона в центральной части пружины. Однако для сохранения пружиной эффекта памяти формы, существуют определенные ограничения в отношении используемого угла наклона. Большее количество проволоки, потребное для производства пружин, которые используются в блоках независимых пружин, повышает себестоимость таких пружинных блоков.
Раскрытие изобретения
Данная область техники испытывает постоянную потребность в пружинных блоках, используемых в них пружинах и способах изготовления таких блоков, которые решали бы некоторые из указанных проблем. В частности, испытывается потребность в таких изделиях и способах, которые позволили бы уменьшить затраты, связанные с производством блоков независимых пружин. Испытывается также потребность в изделиях и способах, требующих меньшее количество проволоки для изготовления пружин, которые заключаются в матерчатые чехлы, с одновременным обеспечением жесткости, по меньшей мере, сопоставимой с жесткостью обычных пружин, используемых в блоках.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ изготовления блока независимых пружин для матрацев и сидений. В этом блоке предусмотрено множество пружин. Каждая из этого множества пружин заключена в отдельный матерчатый чехол; при этом указанные пружины в чехлах образуют ряд независимых пружин. Множество пружин состоит из полностью активных пружин. Каждая полностью активная пружина имеет центральную спиральную часть, которая содержит, по меньшей мере, один виток; первый незавязанный концевой виток; и второй незавязанный концевой виток; при этом первый концевой виток задает первый конец полностью активной пружины, а второй концевой виток задает противоположный второй конец полностью активной пружины. Центральная спиральная часть задает ось пружины. Каждая полностью активная пружина выполнена таким образом, чтобы тогда, когда она находится в несжатом состоянии и не заключена в матерчатый чехол, ее первый концевой виток и второй концевой виток характеризовались определенным, т.е. ненулевым углом наклона в продольной плоскости, с тем, чтобы первый концевой виток и второй концевой виток могли способствовать увеличению силы сжатия полностью активной пружины.
Согласно описываемому способу, по меньшей мере, некоторые из пружин, используемых для образования пружинного блока, представляют собой полностью активные пружины. В полностью активных пружинах концевые витки, задающие противоположные аксиально-направленные концы полностью активной пружины, характеризуются определенным, т.е. ненулевым, углом наклона в продольной плоскости. Форма каждой полностью активной пружины в состоянии покоя такова, что концевые витки полностью активных пружин не задают плоские кольца, расположенные в плоскости, перпендикулярной оси пружины, но способствуют увеличению силы сжатия. Это позволяет сократить количество проволоки, потребной для поддержания заданной жесткости.
Может быть предусмотрена такая форма каждой полностью активной пружины в состоянии покоя, что когда такая полностью активная пружина находится в несжатом состоянии и не заключена в матерчатый чехол, она характеризуется определенным углом наклона в продольной плоскости по всему первому концевому витку и по всему второму концевому витку.
Кроме того, может быть предусмотрена такая форма каждой полностью активной пружины в состоянии покоя, что когда такая полностью активная пружина находится в несжатом состоянии и не заключена в матерчатый чехол, ее первый концевой виток имеет угол наклона в продольной плоскости, по меньшей мере, 8° в любой точке первого концевого витка в пределах 35 мм от верхнего конца пружины. В альтернативном или дополнительном варианте может быть предусмотрена такая форма каждой полностью активной пружины в состоянии покоя, что когда такая полностью активная пружина находится в несжатом состоянии и не заключена в матерчатый чехол, ее второй концевой виток имеет угол наклона в продольной плоскости, по меньшей мере, 8° в любой точке второго концевого витка в пределах 35 мм от нижнего конца пружины. Верхний и нижний концы пружины могут представлять собой наиболее удаленные друг от друга точки пружины в состоянии покоя вдоль линии, заданной осью пружины. Расстояние в 35 мм может отмеряться вдоль пружинной проволоки.
Для каждой полностью активной пружины и соответствующего чехла могут быть предусмотрены такие размеры, что когда такая полностью активная пружина заключена в матерчатый чехол, первый и второй концевые витки сжимаются таким образом, что сжатый первый концевой виток оказывается в первой плоскости, располагающейся под углом относительно оси пружины, отличным от 90°, а сжатый второй концевой виток оказывается во второй плоскости, также располагающейся под углом относительно оси пружины, отличным от 90°.
Кроме того, каждая полностью активная пружина может содержать первое концевое удлинение, которое отходит от первого концевого витка и загибается к центральной спиральной части. Каждая полностью активная пружина может также содержать второе концевое удлинение, которое отходит от второго концевого витка и также загибается к центральной спиральной части. За счет этого можно решить проблемы, связанные с износом материала чехла. Первое концевое удлинение и второе концевое удлинение могут иметь длину 10-20 мм, измеренную вдоль проволоки каждого из указанных удлинений.
Центральная спиральная часть каждой полностью активной пружины может содержать, по меньшей мере, один виток. Центральная спиральная часть каждой полностью активной пружины может содержать, по меньшей мере, два витка. Каждая полностью активная пружина может содержать, по меньшей мере, четыре витка, в том числе первый концевой виток и второй концевой виток.
Калибр проволоки каждой полностью активной пружины может быть выбран в диапазоне, по меньшей мере, от 0,8 мм до, максимум, 2,2 мм. Калибр проволоки каждой полностью активной пружины может быть выбран в диапазоне, по меньшей мере, от 1,6 мм до, максимум, 2,2 мм.
Диаметр центральной спиральной части каждой полностью активной пружины может быть выбран в диапазоне, по меньшей мере, от 25 мм до, максимум, 90 мм. Диаметр центральной спиральной части каждой полностью активной пружины может быть выбран в диапазоне, по меньшей мере, от 60 мм до, максимум, 80 мм.
Описываемый способ может включать в себя проведение ультразвуковой сварки для выполнения продольных и поперечных швов на матерчатых чехлах.
Описываемый способ может включать в себя соединение между собой множества рядов независимых пружин для образования блока независимых пружин.
В описываемом способе может быть предусмотрено, что каждая пружина, используемая в блоке независимых пружин, представляет собой полностью активную пружину.
В качестве материала для изготовления матерчатых чехлов может быть использовано нетканое полотно.
Описываемый способ может включать в себя сжатие пружин блока независимых пружин в направлении, параллельном оси пружин, с целью сжатия блока независимых пружин, и скручивание блока сжатых независимых пружин относительно оси, перпендикулярной осям всех заключенных в чехлы пружин. Таким образом, блоку независимых пружин может быть придана форма рулона компактных размеров, что особенно удобно при транспортировке.
Описываемый способ может включать в себя создание полностью активных пружин с помощью устройства для навивания. Этот способ может также включать в себя термическую обработку полностью активных пружин перед их заключением в соответствующие матерчатые чехлы.
Согласно еще одному из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен блок независимых пружин для матрацев и сидений. Блок независимых пружин состоит из массива пружин в матерчатых чехлах; при этом массив пружин в матерчатых чехлах включает в себя полностью активные пружины, соответственно заключенные в отдельные матерчатые чехлы. Каждая полностью активная пружина имеет центральную спиральную часть, содержащую, по меньшей мере, один виток и задающую ось пружины; незавязанный первый концевой виток, задающий первый конец полностью активной пружины; и незавязанный второй концевой виток, задающий противоположный второй конец полностью активной пружины. Каждая полностью активная пружина обладает формой в состоянии покоя, при которой первый концевой виток и второй концевой виток характеризуются определенным, т.е. ненулевым, углом наклона в продольной плоскости, благодаря чему первый концевой виток и второй концевой виток способствуют увеличению упругой силы полностью активной пружины.
Может быть предусмотрена такая форма каждой полностью активной пружины в состоянии покоя, что первый концевой виток имеет угол наклона в продольной плоскости, по меньшей мере, 8° в любой точке первого концевого витка в пределах 35 мм от верхнего конца пружины. Может быть также предусмотрена такая форма каждой полностью активной пружины в состоянии покоя, что второй концевой виток имеет угол наклона в продольной плоскости, по меньшей мере, 8° в любой точке второго концевого витка в пределах 35 мм от нижнего конца пружины.
Для каждой полностью активной пружины и соответствующего чехла могут быть предусмотрены такие размеры, что когда такая полностью активная пружина заключена в матерчатый чехол, первый концевой виток сжимается таким образом, что сжатый первый концевой виток оказывается в первой плоскости, располагающейся под углом относительно оси пружины, отличным от 90°. Для каждой полностью активной пружины и соответствующего чехла могут быть предусмотрены такие размеры, что когда такая полностью активная пружина заключена в матерчатый чехол, второй концевой виток сжимается таким образом, что сжатый второй концевой виток оказывается во второй плоскости, также располагающейся под углом относительно оси пружины, отличным от 90°.
Каждая полностью активная пружина может также содержать первое концевое удлинение, отходящее от первого концевого витка и загибающееся к центральной спиральной части. Каждая полностью активная пружина может также содержать второе концевое удлинение, отходящее от второго концевого витка и также загибающееся к центральной спиральной части. Таким образом, могут быть сведены к минимуму проблемы, связанные с износом материала, из которого изготовлены чехлы.
Центральная спиральная часть каждой полностью активной пружины может содержать, по меньшей мере, один виток.
Центральная спиральная часть каждой полностью активной пружины может содержать, по меньшей мере, два витка.
Каждая полностью активная пружина может содержать, по меньшей мере, четыре витка, в том числе первый концевой виток и второй концевой виток. Калибр проволоки каждой полностью активной пружины может быть выбран в диапазоне, по меньшей мере, от 0,8 мм до, максимум, 2,2 мм. Калибр проволоки каждой полностью активной пружины может быть выбран в диапазоне, по меньшей мере, от 1,6 мм до, максимум, 2,2 мм.
Диаметр центральной спиральной части каждой полностью активной пружины может быть выбран в диапазоне, по меньшей мере, от 25 мм до, максимум, 90 мм. Диаметр центральной спиральной части каждой полностью активной пружины может быть выбран в диапазоне, по меньшей мере, от 60 мм до, максимум, 80 мм.
В качестве материала для изготовления матерчатых чехлов может быть использовано нетканое полотно.
Согласно еще одному из вариантов осуществления настоящего изобретения предложена полностью активная пружина для блока независимых пружин для матрацев и сидений. Полностью активная пружина имеет центральную спиральную часть, содержащую, по меньшей мере, один виток; незавязанный первый концевой виток, задающий первый конец полностью активной пружины; и незавязанный второй концевой виток, задающий второй конец полностью активной пружины, который расположен напротив первого конца. Полностью активная пружина имеет форму состояния покоя, в котором первый концевой виток и второй концевой виток характеризуются определенным, т.е. ненулевым, углом наклона в продольной плоскости, благодаря чему первый концевой виток и второй концевой виток способствуют увеличению силы сжатия полностью активной пружины.
Может быть предусмотрена такая форма полностью активной пружины в состоянии покоя, что первый концевой виток имеет угол наклона в продольной плоскости, по меньшей мере, 8° в любой точке первого концевого витка в пределах 35 мм от верхнего конца пружины. Может быть также предусмотрена такая форма полностью активной пружины в состоянии покоя, что второй концевой виток имеет угол наклона в продольной плоскости, по меньшей мере, 8° в любой точке второго концевого витка в пределах 35 мм от нижнего конца пружины.
Полностью активная пружина может также содержать первое концевое удлинение, отходящее от первого концевого витка и загибающееся к центральной спиральной части. Полностью активная пружина может также содержать второе концевое удлинение, отходящее от второго концевого витка и также загибающееся к центральной спиральной части. Таким образом, могут быть сведены к минимуму проблемы, связанные с износом материала, из которого изготовлены чехлы.
Центральная спиральная часть полностью активной пружины может содержать, по меньшей мере, один виток. Центральная спиральная часть полностью активной пружины может содержать, по меньшей мере, два витка. Полностью активная пружина может содержать, по меньшей мере, четыре витка, в том числе первый концевой виток и второй концевой виток.
Калибр проволоки полностью активной пружины может быть выбран в диапазоне, по меньшей мере, от 0,8 мм до, максимум, 2,2 мм. Калибр проволоки полностью активной пружины может быть выбран в диапазоне, по меньшей мере, от 1,6 мм до, максимум, 2,2 мм.
Диаметр центральной спиральной части полностью активной пружины может быть выбран в диапазоне, по меньшей мере, от 25 мм до, максимум, 90 мм. Диаметр центральной спиральной части полностью активной пружины может быть выбран в диапазоне, по меньшей мере, от 60 мм до, максимум, 80 мм.
Модификации и дополнительные признаки блока независимых пружин и полностью активной пружины согласно вариантам осуществления настоящего изобретения соответствуют модификациям и дополнительным признакам, описанным в контексте способа создания блока независимых пружин.
Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения создан блок независимых пружин, содержащий полностью активные пружины, в которых первые и вторые концевые витки на противоположных концах пружины не сконфигурированы в виде плоских колец, обращенных перпендикулярно оси пружин, а характеризуются определенным углом наклона в продольной плоскости. Первые и вторые концевые витки способствуют увеличению силы сжатия пружин. Количество проволоки, потребное для обеспечения надлежащей силы сжатия, может быть сокращено.
Краткое описание чертежей
Варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны в привязке к прилагаемым чертежам.
На Фиг. 1 показано перспективное, частично открытое, изображение матраца с блоком независимых пружин согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
На Фиг. 2 показана полностью активная пружина, еще не заключенная в матерчатый чехол, которая может быть использована в пружинных блоках и способах согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
На Фиг. 3 изображен подробный вид части концевого витка полностью активной пружины, представленной на Фиг. 2.
На Фиг. 4 показана полностью активная пружина, представленная на Фиг. 2, в состоянии покоя и в предварительно нагруженном состоянии, когда полностью активная пружина заключена в матерчатый чехол.
На Фиг. 5 изображен подробный вид части концевого витка полностью активной пружины, представленной на Фиг. 2, в предварительно нагруженном состоянии, в котором полностью активная пружина заключена в матерчатый чехол.
На Фиг. 6 изображен график жесткости, показывающий степень жесткости полностью активной пружины, представленной на Фиг. 2, в сравнении с обычными независимыми пружинами.
На Фиг. 7 показаны перспективные изображения полностью активных пружин, которые могут быть использованы в пружинных блоках и способах согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, а также перспективный вид обычной пружины.
На Фиг. 8 показаны перспективные изображения полностью активных пружин, которые могут быть использованы в пружинных блоках и способах согласно еще одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, а также перспективный вид обычной пружины.
Осуществление изобретения
Иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны в привязке к прилагаемым чертежам. Хотя некоторые варианты реализации завяленного изобретения будут описаны в контексте конкретных сфер применения, например, в контексте матрацев, варианты осуществления настоящего изобретения не ограничены этой сферой применения. Признаки различных вариантов реализации настоящего изобретения могут комбинироваться друг с другом, если специально не оговорено иное. По всему нижеследующему описанию одни и те же или эквивалентные элементы или механизмы обозначены одинаковыми номерами позиций.
На Фиг. 1 изображено мягкое основание в форме одностороннего матраца (1), содержащего блок (2) независимых пружин, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Это мягкое основание или матрац (1) содержит блок (2) независимых пружин, поверх которого уложена прокладка (4) из пеноматериала, покрытая набивкой (5) из волокна. Этот узел в сборе укладывается на основание (7) и полностью охватывается покрытием (6) с мягкой обивкой. Хотя один из вариантов осуществления настоящего изобретения, описанный в этой заявке, проиллюстрирован и описан применительно к одностороннему матрацу, он может быть применим в равной мере и к двустороннему матрацу или сиденьям. В случае использования указанного варианта применительно к двустороннему матрацу нижняя сторона пружинного блока также снабжается прокладкой из пеноматериала, которая укладывается поверх нижней стороны пружинного блока, после чего эта прокладка, в свою очередь, покрывается набивкой из амортизирующего материала.
Блок (2) независимых пружин состоит из множества рядов (3) независимых пружин. Ряд (3) независимых пружин может быть, соответственно, сформирован путем подготовки куска ткани; заключения полностью активной пружины в кусок ткани; складывания куска ткани таким образом, чтобы он накрыл полностью активную пружину до или после заключения внутрь полностью активной пружины; и выполнения продольных и поперечных швов, например, сваркой. Каждый ряд (3) независимых пружин может располагаться по всей ширине изделия (1). Эти ряды расположены параллельно друг другу, и соединены, например, путем склеивания своих боковых сторон с помощью клеильного станка, образуя комплект или матрицу пружин, состоящую из множества продольных и поперечных рядов пружин в чехлах, соединенных вместе склеиванием, сваркой или иным стандартным способом, используемым для создания блоков независимых пружин. Блок (2) независимых пружин может быть изготовлен с помощью любого стандартного пружинонавивочного автомата и с использованием любой стандартной технологии заключения пружин в матерчатые чехлы при условии, что, по меньшей мере, некоторые из пружин, заключенные в соответствующие матерчатые чехлы, являются полностью активными пружинами, что будет подробнее описано ниже.
По меньшей мере, некоторые из пружин, заключенные в матерчатые чехлы блока (2) независимых пружин, представляют собой полностью активные пружины. Обычно полностью активной пружиной считается пружина, обладающие такой формой в состоянии покоя, в которой первый и второй концевые витки, задающие противоположные аксиально-направленные концы полностью активной пружины, характеризуются определенным, т.е. не нулевым, углом наклона в продольной плоскости, за счет чего увеличивается упругая сила полностью активной пружины при сжатии. Первый концевой виток полностью активной пружины не имеет участка, идущего перпендикулярно оси пружины по всему значимому отрезку витка. Подобным же образом, второй концевой виток полностью активной пружины не имеет участка, идущего перпендикулярно оси пружины по всему значимому отрезку витка. На каждом из витков - первом и втором - пружина может характеризоваться углом наклона в продольной плоскости, превышающим пороговое значение, т.е. превышающим 5° или 8°, по всей длине, отходящей от наиболее удаленной в осевом направлении точки пружины в направлении ее центральной части.
Признаки полностью активных пружин согласно вариантам осуществления настоящего изобретения будут описаны в привязке к Фиг. 2-8. Полностью активные пружины обладают памятью формы. Это достигается за счет правильного выбора материала и соответствующей обработки пружин, например, термической обработки. Соответственно, геометрические признаки формы полностью активных пружин в состоянии покоя, описанные в настоящем документе, будут одинаковыми, вне зависимости от того, находится ли пружина в ненагруженном состоянии перед заключением в соответствующий матерчатый чехол, или находится ли она в ненагруженном состоянии после извлечения из соответствующего матерчатого чехла. Благодаря эффекту памяти формы, геометрические признаки формы полностью активных пружин в состоянии покоя задают полностью активные пружины даже тогда, когда полностью активные пружины деформированы до такой степени, что изменяется их конфигурация, т.е. когда они заключены в соответствующие матерчатые чехлы с предварительным поджатием.
На Фиг. 2 показана полностью активная пружина (10), которая может быть использована, по меньшей мере, в некоторых или всех чехлах блока независимых пружин. На Фиг. 2 полностью активная пружина (10) показана в ненагруженном состоянии, т.е. когда она еще не заключена в соответствующий матерчатый чехол.
Полностью активная пружина (10) характеризуется незавязанными концевыми витками. Проволочные концы (25) и (26) остаются незавязанными даже тогда, когда полностью активная пружина (10) заключается в соответствующий матерчатый чехол. Концевые витки полностью активной пружины (10) наклонены относительно оси (13) пружины. Форма полностью активной пружины (10) в состоянии покоя такова, что концевые витки не имеют участков, которые располагались бы в плоскости, перпендикулярной оси (13) пружины, как в случае с обычными пружинами, используемыми в блоках независимых пружин. Полностью активная пружина, используемая в блоке независимых пружин, предварительно нагружается; при этом ее предварительно нагруженное состояние поддерживается за счет матерчатого чехла, в который она была заключена, что будет подробнее описано ниже.
Обычно полностью активная пружина (10) включает в себя центральную спиральную часть (20, первый концевой виток (21) и второй концевой виток (22). Центральная спиральная часть (20) содержит, по меньшей мере, один виток, но может содержать, по меньшей мере, два витка. В общем, полностью активная пружина (10) может содержать около четырех витков, в том числе такие концевые витки, как витки (21) и (22). Первый концевой виток (21) и второй концевой виток (22) расположены на противоположных сторонах центральной спиральной части (20); при этом они задают противоположные концы полностью активной пружины (10). Первое концевое удлинение (23) может отходить от первого концевого витка (21) и загибаться назад по направлению к центральной спиральной части (20). Первое концевое удлинение (23) может отходить от верхнего аксиально-направленного конца (11) полностью активной пружины (10), который является наиболее отдаленной точкой полностью активной пружины (10) по направлению вдоль оси (13) пружины. Второе концевое удлинение (24) может отходить от второго концевого витка (22) и загибаться назад по направлению к центральной спиральной части (20). Второе концевое удлинение (24) может отходить от нижнего аксиально-направленного конца (12) полностью активной пружины (10), который является второй наиболее отдаленной точкой полностью активной пружины (10) по направлению вдоль оси (13) пружины.
Первый концевой виток (21) и второй концевой виток (22) полностью активной пружины (10) наклонены относительно оси (13) пружины. Как будет подробнее разъяснено ниже, концевые витки (21) и (22) полностью активной пружины сжимаются, когда полностью активная пружина (10) заключается в соответствующий матерчатый чехол. Первый концевой виток (21) и второй концевой виток (22) способствуют повышению упругой силы полностью активной пружины (10) за счет наклона первого концевого витка (21) и наклона второго концевого витка (22). Первый концевой виток (21) и второй концевой виток (22) вместе с соответствующими удлинениями (23) и (24) могут, но не обязательно должны, иметь такую форму, которая обеспечивает их нахождение в плоскостях, расположенных под углом к оси (13) пружины, отличным от 90°, когда полностью активная пружина (10) находится в ненагруженном состоянии, т.е. когда полностью активная пружина (10) находится в состоянии покоя.
Первый концевой виток (21) и второй концевой виток (22) полностью активной пружины (10) могут быть расположены таким образом, что при взгляде сбоку, как это проиллюстрировано на Фиг. 2, можно заметить, что первый и второй концевые витки (21) и (22) не параллельны друг другу, а находятся в сходящихся касательных плоскостях. На виде сбоку, представленном на Фиг. 2, один из концевых витков (21) и (22) - первый или второй - может быть наклонен вниз, а другой - отклонен вверх.
Калибр проволоки полностью активной пружины (10) может быть не меньше 0,8 мм и не больше 2.2 мм. Опционально калибр проволоки полностью активной пружины (10) может быть не меньше 1,6 мм и не больше 2.2 мм.
Диаметр каждого витка центральной спиральной части (20) полностью активной пружины (10) может составлять, по меньшей мере, 25 мм и, максимум, 90 мм. Опционально диаметр каждого витка центральной спиральной части (20) полностью активной пружины (10) может составлять, по меньшей мере, 60 мм и, максимум, 80 мм.
Пружина может характеризоваться определенным углом наклона в продольной плоскости, по меньшей мере, отрезка определенной длины, как первого концевого витка (21), так и второго концевого витка (22). Например, на каждом из концевых витков (21) и (22) - первом и втором - угол наклона в продольной плоскости может составлять, по меньшей мере, 8° для отрезка пружины заданной длины, отходящего, соответственно, от верхнего и нижнего концов (11) и (12) пружины в направлении центральной спиральной части (20).
Первый концевой виток (21) может характеризоваться углом наклона в продольной плоскости, составляющим, по меньшей мере, 8° в любой точке первого концевого витка (21) в пределах 35 мм, отмеренных вдоль пружинной проволоки от верхнего конца (11) пружины в направлении центральной спиральной части (20). Второй концевой виток (22) может характеризоваться углом наклона в продольной плоскости, составляющим, по меньшей мере, 8° в любой точке второго концевого витка (22) в пределах 35 мм, отмеренных вдоль пружинной проволоки от нижнего конца (12) пружины в направлении центральной спиральной части (20).
В других вариантах осуществления настоящего изобретения первый концевой виток (21) может характеризоваться углом наклона в продольной плоскости, составляющим, по меньшей мере, 5° в любой точке первого концевого витка в пределах заданного отрезка, отмеренного вдоль пружинной проволоки от верхнего конца (11) пружины в направлении центральной спиральной части (20). Второй концевой виток (22) может характеризоваться углом наклона в продольной плоскости, составляющим, по меньшей мере, 5° в любой точке второго концевого витка в пределах заданного отрезка, отмеренного вдоль пружинной проволоки от нижнего конца (12) пружины в направлении центральной спиральной части (20).
Первое концевое удлинение (23) и второе концевое удлинение (25) могут характеризоваться длиной, соответственно, 10-20 мм, отмеренной вдоль проволоки концевых удлинений (23) и (24), соответственно.
На Фиг. 3 изображен подробный вид концевого витка (21) полностью активной пружины, иллюстрирующий наклонную конфигурацию этого концевого витка. Для любой точки на концевом витке (21), расположенной в пределах заданного отрезка, отходящего от верхнего конца (11) пружины, может быть задана касательная (15). Касательная (15) пересекает плоскость (14), расположенную перпендикулярно оси (13) пружины. Касательная (15) идет под углом 16 градусов к плоскости (14). Угол (16) может задавать угол наклона концевого витка (21) в продольной плоскости в соответствующей точке концевого витка (21). Угол (16) может составлять, по меньшей мере, 8° в любой точке первого концевого витка (21) в пределах отрезка в 35 мм, отмеренного вдоль пружинной проволоки, отходящей от верхнего конца (11) пружины в направлении центральной спиральной части (20).
Было признано, что пружина, конфигурация которой представлена на Фиг. 2 и 3, обеспечивает надежную опору и обладает достаточной жесткостью. Пружина согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения сокращает количество потребной проволоки в сравнении с обычными независимыми пружинами, которые в ненагруженном состоянии характеризуются концевыми витками, горизонтальные отрезки которых не способствуют увеличению упругой силы пружин.
Для каждой полностью активной пружины (10), используемой в блоке (1) независимых пружин, и соответствующего матерчатого чехла могут быть предусмотрены такие размеры, которые позволяют сжать концевые витки полностью активной пружины (10) матерчатым чехлом при заключении полностью активной пружины в такой матерчатый чехол. Первый концевой виток (21) и второй кольцевой виток (22) могут сжиматься матерчатым чехлом до плоского состояния. Первый концевой виток (21) и второй кольцевой виток (22) могут быть сжаты матерчатым чехлом таким образом, чтобы в том состоянии, в котором полностью активная пружина заключена в соответствующий матерчатый чехол, по меньшей мере, часть сжатого первого концевого витка задавала верхний конец заключенной в чехол полностью активной пружины, а сам сжатый первый концевой виток задавал первую плоскость, расположенную под углом к оси (13) пружины, отличным от 90°. Подобным же образом, второй кольцевой виток (22) может быть сжат таким образом, чтобы в том состоянии, в котором полностью активная пружина заключена в соответствующий матерчатый чехол, по меньшей мере, часть сжатого второго концевого витка задавала нижний конец заключенной в чехол полностью активной пружины, а сам сжатый второй концевой виток задавал вторую плоскость, расположенную под углом к оси (13) пружины, отличным от 90°. Первая и вторая плоскости могут располагаться под определенным углом друг к другу.
На Фиг. 4 проиллюстрировано сжатие первого и второго концевых витков (21) и (22), когда полностью активная пружина (10) заключена в соответствующий матерчатый чехол. Заключенная в чехол полностью активная пружина (10) характеризуется осевой длиной, которая меньше длины полностью активной пружины (10) в состоянии покоя. Память формы полностью активной пружины обеспечивает восстановление формы полностью активной пружины (30) в состоянии покоя после ее извлечения из своего чехла (35), что проиллюстрировано в левой части Фиг. 4.
Когда полностью активная пружина заключена в соответствующий матерчатый чехол (35), первый концевой виток (21) оказывается сжатым чехлом (35), образуя сжатый первый концевой виток (31) полностью активной пружины (30). Второй концевой виток (22) оказывается сжатым чехлом (35), образуя сжатый второй концевой виток (32) полностью активной пружины (30).
Сжатый первый концевой виток (31) и сжатый второй концевой виток (32) могут быть практически плоскими; при этом они не обязательно должны располагаться перпендикулярно оси (13) пружины.
Первое концевое удлинение (31) и второе концевое удлинение (32) могут быть расположены таким образом, чтобы они были смещены, соответственно, относительно сжатого первого концевого витка (31) и сжатого второго концевого витка (32). Первое концевое удлинение (31) и второе концевое удлинение (32) могут быть расположены таким образом, чтобы они находились в пространстве, заданном между сжатым первым концевым витком (31) и сжатым вторым концевым витком (32). Это позволяет минимизировать проблемы, связанные с износом материала, из которого выполнен чехол.
На Фиг. 5 показано детальное изображение сжатого первого концевого витка (31) полностью активной пружины, когда полностью активная пружина заключена в соответствующий матерчатый чехол. Сжатый первый концевой виток (31) задает верхний конец заключенной в чехол полностью активной пружины.
Сжатый первый концевой виток (31) задает первую плоскость (36), расположенную под углом к оси (13) пружины, отличным от 90°. Иными словами, перпендикуляр (37) к первой плоскости (36) идет под углом (38) к оси (13) пружины, отличным от нуля. Угол (38) может быть небольшим, чтобы уменьшить бугорчатость верхней поверхности пружинного блока.
Хотя конфигурация, в которой сжатые первый и второй концевые витки (31) и (32) не ориентированы строго горизонтально при установке блока независимых пружин в конечном изделии, может стать причиной некоторой бугристости на нижней и верхней поверхностях блока независимых пружин, такая бугристость может быть, по меньшей мере, частично компенсирована правильным выбором уплотняющего материала. Наклонная конфигурация первой и второй плоскостей, заданных, соответственно, сжатыми первым и вторым концевыми витками, может оказаться приемлемой в плане уменьшения общего количества проволоки, потребной для изготовления полностью активных пружин согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.
Определенный угол наклона в продольной плоскости первого концевого витка и определенный угол наклона в продольной плоскости второго концевого витка обусловливают эффект увеличения упругой силы пружины концевыми витками. Концевые удлинения (23) и (25) обычно никак не влияют на упругую силу пружины, необходимая степень которой и так достигается за счет их незначительной длины.
На Фиг. 6 проиллюстрирована жесткость заключенной в чехол полностью активной пружины, выведенной на кривой (41), в сравнении с жесткостью обычных серийно выпускаемых пружин с горизонтальными концевыми витками, выведенной на кривых (42) и (43). На Фиг. 6 представлены кривые зависимости деформации от упругой силы для указанных пружин. Кривая (41) получена для полностью активной пружины, характеризующейся такой формой в состоянии покоя, в котором - перед заключением этой пружины в соответствующий матерчатый чехол - противоположные первый и второй концевые витки обладают определенным углом наклона в продольной плоскости. Другие кривые (42) и (43) получены для пружин с плоскими концевыми витками в горизонтальной плоскости. Кривая (43) относится к пружине в нормальном состоянии без предварительного натяжения, а кривая (42) относится к пружине с повышенным предварительным натяжением.
Хотя на Фиг. 2-5 проиллюстрированы конфигурации полностью активных пружин, имеющих, в общем, цилиндрическую форму (полностью активных цилиндрических спиральных пружин), понятия изобретения, описанные в настоящем документе, в равной мере применимы и к другим пружинам самых разных конфигураций, таким как спиральные пружины в форме песочных часов или бочкообразные спиральные пружины. В частности, витки центральной части полностью активной пружины могут характеризоваться диаметром, варьирующимся в зависимости от положения по оси пружины. Полностью активные пружины могут, соответственно, характеризоваться незавязанными концевыми витками, которые задают противоположные концы полностью активной пружины. Противоположные концевые витки могут характеризоваться определенным углом наклона в продольной плоскости, и не содержать каких-либо участков на значимых отрезках витка, идущих в плоскости, перпендикулярной оси пружины.
На Фиг. 7 показана полностью активная пружина (50), выполненная в форме песочных часов. На Фиг. 7 показана полностью активная пружина (50) в ненагруженном состоянии, т.е. в состоянии покоя. Полностью активная пружина (50) характеризуется центральной спиральной частью (53), которая задает ось (13) пружины. Диаметр витков центральной части варьируется, и достигает минимума по центру оси полностью активной пружины (50). Таким образом, обеспечивается форма песочных часов.
Первый концевой виток (51), задающий первый конец полностью активной пружины (50), и второй концевой виток (52), задающий противоположный второй конец полностью активной пружины (50), характеризуются определенным углом наклона в продольной плоскости.
Для иллюстрации конструкции концевых витков (51) и (52), характеризующихся определенным углом наклона в продольной плоскости, для сравнения представлена обычная пружина (70) в форме песочных часов с незавязанными концевыми витками (71) и (72). Обычная пружина (70) содержит концевые витки (71) и (72), задающие противоположные концы обычной пружины (70). Однако концевые витки (71) и (72) задают кольца, лежащие в плоскостях, перпендикулярных оси пружины. Концевые витки (71) и (72) не способствуют увеличению упругой силы пружины (70).
На Фиг. 8 показана полностью активная пружина (60), выполненная в виде полностью активной цилиндрической пружины. Фиг. 8 иллюстрирует полностью активную пружину (60) в ненагруженном состоянии, т.е. в состоянии покоя. Полностью активная пружина (60) характеризуется центральной спиральной частью (63), которая задает ось (13) пружины. Витки центральной части характеризуются одинаковым диаметром, за счет чего образуется цилиндрическая форма пружины.
Первый концевой виток (61), задающий первый конец полностью активной пружины (60), и второй концевой виток (62), задающий противоположный второй конец полностью активной пружины (60), характеризуются определенным углом наклона в продольной плоскости.
Для иллюстрации конструкции концевых витков (61) и (62), характеризующихся определенным углом наклона в продольной плоскости, для сравнения представлена обычная цилиндрическая пружина (80) с незавязанными концевыми витками (81) и (82). Обычная пружина (80) содержит концевые витки (81) и (82), задающие противоположные концы обычной пружины (80). Однако концевые витки (81) и (82) задают кольца, лежащие в плоскостях, перпендикулярных оси пружины. Концевые витки (81) и (82) не способствуют увеличению упругой силы пружины (80) в отличие от концевых витков (61) и (62) полностью активной пружины согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
Прочие признаки, характеристики и модификации полностью активных пружин (50) и (60), представленных на Фиг. 7 и 8, могут быть такими же, что и признаки, характеристики и модификации, описанные в привязке к Фиг. 1-6. В частности, калибр проволоки, диаметр витков, количество витков и/или угол наклона первого и второго концевых витков в продольной плоскости могут иметь любую из конфигураций, описанных в привязке к Фиг. 1-6.
В блоке независимых пружин согласно любому из вариантов осуществления настоящего изобретения, описанных в настоящем документе, материал, из которого изготовлены чехлы для пружин, может быть полунепроницаемым. Может быть предусмотрен материал, обладающий большей воздухонепроницаемостью в отношении потоков воздуха, поступающих внутрь чехла, чем в отношении потоков воздуха, выходящих из чехла наружу. Швы, разграничивающие соответствующие чехлы, могут представлять собой сварные швы синусоидальной формы. Эти конфигурации могут быть применимы в плане обеспечения высокой жесткости полностью активных пружин согласно вариантам осуществления настоящего изобретения при большой нагрузке на блок независимых пружин.
При изготовлении блока независимых пружин полностью активные пружины могут проходить различные стадии обработки, призванные улучшить память формы и/или упростить хранение и транспортировку блока независимых пружин. Например, для улучшения памяти формы полностью активные пружины могут быть подвергнуты термической обработке. А, к примеру, для удобства хранения и/или транспортировки блок независимых пружин может быть сжат до плоского состояния и свернут в виде рулона.
В настоящем документе подробно описаны полностью активные пружины в матерчатых чехлах, блоки независимых пружин с указанными пружинами и способы изготовления таких блоков независимых пружин. В других вариантах осуществления настоящего изобретения могут быть реализованы и иные конфигурации. Например, могут быть использованы различные конфигурации полностью активных пружин, в которых незавязанные концевые витки - первый и второй - характеризуются определенным углом наклона в продольной плоскости. Или, к примеру, могут быть использованы пружины бочкообразной формы, в которых витки центральной спиральной части характеризуются диаметром, варьирующимся по оси пружины; при этом указанный диаметр достигает максимума по центру оси пружины.
Все пружины блока независимых пружин, заключенные в матерчатые чехлы, могут представлять собой, например, полностью активные пружины с незавязанными первыми и вторыми концевыми витками, наклоненными таким образом, что это способствует повышению упругой силы полностью активной пружины. Однако в других вариантах реализации блок независимых пружин согласно одному из вариантов осуществления заявленного изобретения может содержать в некоторых чехлах полностью активные пружины описанной выше конфигурации, а также обычные пружины, заключенные в другие чехлы блока независимых пружин.
Хотя иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения были описаны в контексте блоков независимых пружин для матрацев, полностью активные пружины и блоки независимых пружин, в которых используются полностью активные пружины, не ограничены данной конкретной сферой применения. Варианты реализации заявленного изобретения могут быть эффективно применены к блокам независимых пружин, используемых в любых других элементах мебели для сидения и спанья.