СЕКЦИОНИРОВАННЫЙ ПРУЖИННЫЙ МАТРАЦ
SECTIONALISED SPRING MATTRESS

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к пружинным матрацам, содержащим пружины, заключенные в обшивки, называемым секционированными матрацами, а также к способу и устройству для их изготовления.
Уровень техники
Обычной технологией изготовления пружинных матрацев является так называемая секционированная технология. Это означает, что пружины заключены в карманы, т.е. окружены по отдельности обшивочным материалом. Таким образом, пружины являются по отдельности упругими, так что они могут сгибаться по отдельности, не оказывая влияния на соседние пружины, и тем самым повышается комфорт для пользователя, поскольку его вес распределяется более равномерно по поверхности, которая воспринимает нагрузку.
Однако недостатком матрацев этого типа является то, что они часто являются относительно мягкими, что затрудняет движения на кровати, когда пользователь, например, поворачивается или садится на кровати. Кроме того, имеется опасность падения с кровати при лежании вблизи края или при сидении на краю, что может приводить к повреждениям и дискомфорту.
Например, в GB 225 225, US 2 878 012 и US 2 359 003 раскрыты подушки, предназначенные для использования в качестве автомобильных сидений, с цилиндрическими пружинами, в которых окружающие обшивки являются непроницаемыми для воздуха, и предусмотрены обратные клапаны или т.п. для ограничения потока воздуха в обшивки. В результате обеспечивается демпфирование, которое затрудняет возврат цилиндрических пружин в растянутое положение, что уменьшает раскачивания и колебания при движении автомобиля по неровной дороге и т.п. Однако эти подушки не предназначены, не пригодны для использования в кроватях и, кроме того, другого типа, чем обычные секционированные матрацы, содержащие по отдельности закрытые пружинные блоки, которые распределены в матраце.
Кроме того, в US 5 467 489 предлагается секционированный матрац, в котором цилиндрические пружины заключены в непроницаемые для воздуха обшивки, в которых внизу расположены обратные клапаны и наверху выпускные проходы. Это приводит к образованию воздушного потока через матрац, который обеспечивает охлаждающее действие для пользователя. Но при этом не обеспечивается демпфирование. Этот матрац также другого типа, чем обычные секционированные матрацы, содержащие по отдельности закрытые пружинные блоки, которые соединены друг с другом гибкими связями.
Таким образом, имеется потребность в секционированном матраце, который может быть выполнен мягким и комфортным и в то же время позволяющим пользователю двигаться относительно легко, и при этом уменьшается опасность падения пользователя с кровати. Имеется также потребность в секционированном матраце, который при сохранении в основном положительных свойств секционированных матрацев, также имеет определенные свойства, которые напоминают свойства матрацев из вязкоэластичных материалов, такие как начальное медленное погружение в матрац при опускании на него. Желательно также относительно простое и экономичное изготовление матраца с указанными выше свойствами.
Цель изобретения
Поэтому целью данного изобретения является создание пружинного матраца указанного во вступительной части типа, а также способа и устройства для его изготовления, в которых указанные выше недостатки исключены полностью или, по меньшей мере, частично.
Цель достигнута с помощью пружинного матраца, способа и устройства для его изготовления, согласно формуле изобретения.
Сущность изобретения
Согласно одному аспекту изобретения, создан пружинный матрац для кроватей, содержащий множество рядов, соединенных сторона к стороне, при этом указанные ряды содержат непрерывный обшивочный материал с множеством отдельных карманов с заключенными в них цилиндрическими пружинами, при этом обшивочный материал, по меньшей мере, для некоторых карманов является, по меньшей мере, по существу непроницаемым для воздуха и обеспечивает сопротивление для выдавливаемого воздуха, когда пружины матраца нагружаются, что приводит, при равномерной нагрузке во время переходного периода, к постепенно увеличивающемуся сжиманию пружины в ее сжатое состояние.
За счет непроницаемости для воздуха обшивочного материала, так что имеется сопротивление проникновению воздуха через материал, воздух может входить в карманы и выходить из них, но с сопротивлением, так что это не происходит мгновенно, а медленно в течение определенного периода времени. Это достигается, например, за счет использования абсолютно непроницаемых обшивочных материалов, в которых расположены отверстия или перфорации для обеспечения адекватного потока воздуха, или же посредством использования не полностью непроницаемого для воздуха материала, который сам обеспечивает адекватное демпфирование воздушного потока. За счет выбора подходящей проницаемости материала и/или подходящего числа и размера отверстий можно управлять обеспечиваемым демпфированием на подходящем уровне.
С помощью конструкции, согласно изобретению, воздушная подушка заполняется в ненагруженном состоянии с помощью заключенной в нее пружины, расширяющей материал. Когда пружина подвергается нагрузке, то воздушная подушка сначала поглощает большинство силы, и воздух выдавливается из кармана. Однако за счет сопротивления потоку это происходит не мгновенно, а постепенно во время переходного периода. При постепенном выходе воздуха из подушки пружины все больше и больше поглощают силу нагрузки, а затем, наконец, поглощают всю силу. Это приводит к первоначальному демпфированию и первоначальному сопротивлению при воздействии нагрузки, которые затем постепенно уменьшаются при продолжающейся нагрузке. Это облегчает, например, движение на кровати и, например, безопасное сидение на краю кровати. В то же время матрац быстро, например после нескольких секунд, возвращается в нормальное состояние нагрузки пружин, что означает, что отсутствует отрицательное влияние на комфорт для пользователя.
Таким образом, пользователь имеет то же ощущение, как при использовании матрацев из вязкоэластичного материала, таких как матрацы Tempur, в которых матрац обеспечивает начальное сопротивление и в которых пользователь затем медленно погружается в матрац, который его окружает. Однако такие вязкоэластичные матрацы часто имеют несколько недостатков, такие как большая зависимость от температуры свойств матраца и плотная поверхность матраца. В матраце, согласно изобретению, указанные выше свойства комбинируются с положительными признаками секционированных матрацев, такими как воздушный поток через матрац, который делает его холодным и приятным при использовании. Кроме того, свойства матраца являются довольно независимыми, например, от температуры, что обеспечивает получение свойств такого матраца независимо от окружения. Это означает, что свойствами матраца можно управлять уже при изготовлении и что они не изменяются при использовании.
Матрац, согласно изобретению, предпочтительно обеспечивает начальное сопротивление и желаемое медленное погружение пользователя в матрац, при одновременной проницаемости матраца для воздуха между пружинами в карманах и по существу полной независимости свойств от температуры. В сжатом состоянии, когда пружины сами поддерживают весь вес пользователя, матрац действует как нормальный секционированный матрац.
Переходный период, в котором происходит постепенное увеличение сжатия пружины до ее сжатого состояния, предпочтительно находится в диапазоне 0,5-20 с, более предпочтительно в диапазоне 1-15 с, и наиболее предпочтительно в диапазоне 4-12 с, когда пружинный блок подвергается равномерной нагрузке 20 Н.
2
2
Кроме того, обшивочный материал, включая любые перфорации, имеет проницаемость для воздуха, измеренную с помощью стандартного метода испытаний, от 0,15 л/м/с до около 1,6 л/м/с при перепаде давления на обшивочном материале 100 Па.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения ряды расположены сторона к стороне посредством соединения друг с другом поверхностей обшивочных материалов, предпочтительно посредством склеивания или сварки. Кроме того, карманы рядов предпочтительно разделены с помощью сварки.
Согласно одному варианту выполнения изобретения, все карманы могут иметь одинаковое сопротивление для воздуха при сжимании, когда пружины матраца подвергаются нагрузке. Однако, в качестве альтернативного решения, можно создавать матрац, в котором некоторые карманы предназначены для обеспечения сопротивления выдавливаему воздуху, когда пружины матраца нагружаются, при этом это сопротивление отличается от сопротивления других карманов. Таким образом, можно обеспечивать зоны в матраце с различными свойствами. Например, предпочтительно располагать вблизи края матраца карманы, которые обеспечивают сопротивление выдавливаему воздуху, когда нагружаются пружины матраца, которое больше сопротивления карманов внутри матраца. Это означает, что край матраца является первоначально более жестким, что уменьшает опасность падения пользователя при посадке на край кровати, падения с кровати и т.п. Можно также располагать зоны с различными свойствами для обеспечения согласования с различными частями тела пользователя, так что, например, части, подвергаемые большой нагрузке, соответствующие, например, плечам и тазу пользователя, обеспечивают меньшее начальное сопротивление, чем другие части матраца.
Обшивочный материал предпочтительно является обеспечивающим возможность сварки текстильным материалом.
Ряды пружинного матраца предпочтительно содержат множество отдельных карманов, которые отделены друг от друга относительно непроницаемым для воздуха образом. Однако, в качестве альтернативного решения, два или более соседних отдельных карманов, по меньшей мере, одного из рядов могут быть отделены друг от друга так, что возможен непосредственный поток воздуха между этими отдельными карманами, например, за счет канала или отверстия, предусмотренного между ними.
Согласно второму аспекту изобретения, создан способ изготовления пружинных матрацев для кроватей, содержащий стадии:
обеспечения по существу непроницаемого для воздуха обшивочного материала;
заключения цилиндрических пружин (5) в отдельные карманы (4), при этом карманы расположены в рядах непрерывных кусков обшивочного материала (3);
соединения друг с другом множества рядов (2) сторона к стороне;
выполнения перед или после заключения цилиндрических пружин и соединения друг с другом рядов, перфораций в обшивочном материале, по меньшей мере, некоторых из карманов. С помощью этого способа достигаются преимущества, соответствующие указанным выше преимуществам относительно первого аспекта изобретения.
Согласно еще одному аспекту изобретения, создано устройство для изготовления пружинных матрацев для кроватей, содержащее средства для заключения цилиндрических пружин (5) в отдельные карманы (4) из по существу непроницаемого для воздуха материала, при этом карманы расположены в рядах из непрерывных кусков обшивочного материала (3); средства для соединения друг с другом множества рядов (2) сторона к стороне; и средства для выполнения перфораций в обшивочном материале, по меньшей мере, некоторых из карманов. С помощью этого устройства достигаются преимущества, соответствующие указанным выше преимуществам относительно первого и второго аспектов изобретения.
Эти и другие преимущества данного изобретения следуют из приведенного ниже подробного описания специальных вариантов выполнения.
Краткое описание чертежей
На прилагаемых чертежах изображено:
фиг. 1 - часть матраца, согласно одному варианту выполнения изобретения, в изометрической проекции сверху;
фиг. 2 - часть матраца, согласно альтернативному варианту выполнения изобретения, в изометрической проекции сверху;
фиг. 3 - матрац, согласно другому варианту выполнения изобретения, содержащий зоны с различными свойствами, на виде сверху;
фиг. 4 - матрац, согласно еще одному варианту выполнения изобретения, содержащий зоны с различными свойствами, на виде сверху;
фиг. 5 - график зависимости высоты пружины от времени после воздействия нагрузки на матрац, согласно изобретению.
Описание предпочтительных вариантов выполнения
В качестве примера ниже приводится подробное описание вариантов выполнения изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.
Как показано на фиг. 1, матрац 1, согласно изобретению, содержит множество рядов 2, которые соединены друг с другом сторона к стороне. Ряды выполнены из непрерывного обшивочного материала 3 с множеством расположенных в нем отдельных карманов 4. Цилиндрические пружины 5 заключены в карманы.
Ряды 2 могут быть предпочтительно выполнены посредством складывания обшивочного материала вокруг пружин, и для разграничения рядов друг от друга соединительные линии, такие как линии сварки, полосы клея или т.п., расположены как в продольном направлении рядов - продольные соединительные линии 21, так и поперек продольному направлению рядов - поперечные соединительные линии 22. Это приводит к образованию отдельного кармана для каждой пружины. Соединительные линии 21, 22 предпочтительно расположены так, чтобы обеспечивать непроницаемое разграничение между карманами. Однако некоторые из поперечных соединительных линий 22 могут допускать определенный поток воздуха между карманами, которые они разграничивают, что обеспечивает возможность прохождения воздушного потока между двумя или более соседними карманами. Продольные соединительные линии 21 могут быть расположены над концами заключенных пружин, как показано на фиг. 1, или же, в качестве альтернативного решения, могут быть расположены по сторонам пружин.
Ряды пружин предпочтительно расположены сторона к стороне, как показано на фиг. 1 и 2. Ряды предпочтительно соединены друг с другом с помощью 2-3 распределенных по вертикали фиксирующих точек напротив каждой пружины. Естественно, возможно меньшее или большее число фиксирующих точек. Можно также располагать длинную фиксирующую линию по существу параллельно продольному направлению пружин вместо нескольких коротких фиксирующих точек. Соединение друг с другом рядов можно осуществлять посредством сварки или склеивания. Однако, в качестве альтернативного решения, соединение можно осуществлять с помощью зажимов, липучей ленты Велкро или другим подходящим образом.
Указанный выше матрац предпочтительно изготавливается посредством изготовления сначала рядов соединенных друг с другом карманов с пружинами в обшивке, после чего эти ряды разрезают на подходящую длину и соединяют друг с другом сторона к стороне с образованием матраца.
В связи с данным изобретением можно использовать цилиндрические пружины различного размера, и в основном можно использовать пружины любой длины. Однако предпочтительно использовать пружины с диаметром 1-10 см и наиболее предпочтительно с диаметр около 6 см. Пружины предпочтительно содержат, по меньшей мере, три витка и предпочтительно менее 10 витков. Кроме того, они изготовлены преимущественно из спиральной проволоки с толщиной в диапазоне 0,5-3,0 мм, предпочтительно с толщиной в диапазоне 1,25-2,20 мм.
Обшивочный материал, по меньшей мере, некоторых карманов является, по меньшей мере, по существу непроницаемым для воздуха, и предпочтительно обшивочный материал по существу всех карманов матраца является, по меньшей мере, по существу непроницаемым для воздуха. Это достигается за счет использования материала, который является относительно непроницаемым для воздуха, но все еще имеет определенную проницаемость для воздуха, за счет чего обеспечивается возможность ограниченного потока воздуха через материал. Однако предпочтительно использовать по существу полностью непроницаемый для воздуха материал, но с небольшими перфорациями 23 или т.п. для обеспечения прохождения определенного, ограниченного потока воздуха в карманы и из них. Эти отверстия или перфорации 23 предпочтительно расположены с выходом в зазоры, возникающие между соседними блоками карманов.
Обшивочный материал предпочтительно содержит слоистый материал, содержащий опорный слой из прочного и предпочтительно поддающегося сварке материала, и уплотнительный слой, который является по существу непроницаемым для воздуха. Опорный слой может быть целесообразно выполнен из текстильного материала, в то время как уплотнительный слой может быть целесообразно выполнен из некоторого вида синтетического материала, такого как полиуретан. Однако, в качестве альтернативного решения, можно использовать гомогенный материал, который является как относительно прочным, так и относительно непроницаемым для воздуха.
2
2
Обшивочный материал в комбинации с перфорациями, если они имеются, предпочтительно обеспечивает воздушную проницаемость, которая является достаточной для получения желаемых свойств матраца, указанных выше. Среднюю воздушную проницаемость обшивочного материала, включая любые перфорации, можно измерять с помощью стандартного способа, такого как SS-EN ISO 9237:1995, при перепаде давления на обшивочном материале 100 Па. В этом случае воздушная проницаемость предпочтительно находится в диапазоне 0,15-1,6 л/м/с и наиболее предпочтительно в диапазоне 0,3-1,4 л/м/с.
По существу непроницаемые для воздуха карманы приводят к сопротивлению выдавливаемому воздуху при воздействии на пружины матраца нагрузки, которое, при равномерной нагрузке во время переходного периода, обеспечивает постепенно увеличивающееся сжатие пружины в ее сжатое состояние.
Указанное сжатие пружины матраца при постоянной силе нагрузки схематично показано на графике на фиг. 5. При приложении силы нагрузки пружина сначала сжимается относительно быстро во время фазы А, в течение которой воздух расширяет боковые стенки кармана, и пружина поглощает по существу всю силу сжатия. Сжатием, происходящим во время этой фазы, можно управлять, например, посредством согласования размера обшивки кармана и т.д. После этого начального сжатия заключенный воздух расширяет карман и предотвращает дальнейшее сжатие, и после этого сжатие происходит относительно медленно, поскольку воздух выдавливается через перфорации кармана и/или через слегка проницаемый для воздуха обшивочный материал. Во время фазы В происходит медленное уменьшение высоты пружины, в то время как воздушная подушка, образующаяся в кармане, поглощает, по меньшей мере, частично силу нагрузки. Постепенно выдавливается так много воздуха, что пружина поглощает по существу всю силу сжатия. В этой ситуации не происходит дальнейший выход потока воздуха из кармана, а также дальнейшее сжатие пружины. Это состояние равновесия обозначено на фиг. 5 как фаза С.
Переход от начала воздействия на пружину нагрузки в состояние равновесия (фаза С) достигается за счет нескольких факторов, таких как воздушная проницаемость обшивочного материала, число и размер перфораций, если они имеются, величина силы сжатия, размер пружины и т.д. Однако эти параметры целесообразно выбираются так, что при нормальном использовании при действии на пружину нагрузки в диапазоне 20 Н, время перехода составляет в пределах 0,5-20 с, предпочтительно в пределах 1-15 с, и наиболее предпочтительно в пределах 4-12 с. Это время перехода состоит почти исключительно из указанной выше фазы В, в то время как фаза А происходит так быстро, что относительно времени является по существу пренебрежительно малой в данном контексте.
В варианте выполнения, согласно фиг. 1, перфорации 23 расположены по существу в центре окружных поверхностей пружинных блоков, однако в радиальном направлении они расположены так, чтобы не быть как раз напротив соседних пружинных блоков. Этот вариант выполнения обеспечивает прекрасную работу большинства матрацев и приводит к хорошо сбалансированному потоку воздуха в матрац и из матраца. Однако возможны многие другие альтернативные расположения перфораций 23. Например, такое альтернативное решение показано на фиг. 2. В этом варианте выполнения отверстия и перфорации 23 расположены аналогичным образом с раскрывом в зазоры, которые образуются между соседними пружинными блоками, но также расположены на верхней стороне и/или нижней стороне пружинных блоков, т.е. на концах или вблизи концов пружинных блоков. В показанном специальном варианте выполнения перфорации расположены на верхней стороне матраца. Этот вариант выполнения пригоден, например, когда пружинные блоки выполнены так, что витки пружины при использовании могут блокировать перфорации, расположенные как раз напротив них. В показанном на фиг. 2 варианте выполнения эта проблема эффективно исключена, поскольку перфорации расположены на частях обшивки, которые расположены между витками пружины, различного размера. Кроме того, в показанном варианте выполнения перфорации расположены не с симметричным распределением, а смещены в направлении центральной оси пружины, предпочтительно к продольной соединительной линии, которая расположена здесь.
Это является преимуществом, поскольку по естественным причинам некоторое количество чрезмерного обшивочного материала собирается вблизи соединительной линии, что дополнительно уменьшает опасность блокировки перфораций во время использования.
Можно также использовать различные карманы с различным сопротивлением потоку воздуха в карманы и из карманов в различных зонах матраца. Пример матраца с такими различными зонами показан на фиг. 3. В этом варианте выполнения карманные блоки в зоне 71 вдоль края кровати выполнены с более высоким сопротивлением потоку воздуха, вытекающего из карманов, чем у других карманов матраца. Это уменьшает, например, опасность падения пользователя с кровати. Кроме того, в этом примере предусмотрены две зоны 72 и 73 с карманными блоками, которые выполнены с меньшим сопротивлением потоку воздуха, вытекающему из карманов, чем у других карманов матраца. Следовательно, части матраца, которые при нормальном использовании подвергаются большим нагрузкам, т.е. там, где располагаются таз и плечи пользователя, имеют меньшее сопротивление изменениям и более быстро опускаются вниз в сжатое состояние равновесия, когда пользователь удобно укладывается на кровати. Однако понятно, что возможны многие другие разделения матраца на зоны. Эти зоны имеют различное время перехода при воздействии нагрузки до достижения состояния равновесия. В специальных случаях некоторые зоны могут иметь почти не существующее сопротивление воздуху, как в обычных карманных блоках, и/или могут иметься зоны с почти абсолютным сопротивлением воздуху, когда карманы не выпускают воздух или же выпускают воздух очень медленно, в этом случае опорные воздушные подушки образуются, по меньшей мере, в течение более длительного переходного времени.
Альтернативное разделение на зоны показано на фиг. 4. В этом разделении на зоны предусмотрены две специальные зоны 72' и 73' с карманными блоками, которые выполнены с меньшим сопротивлением воздуху, вытекающему из карманов, чем в других карманах матраца. В результате, части матраца, которые при нормальном использовании подвергаются большим нагрузкам, т.е. там, где располагаются таз и плечи пользователя, имеют меньшее сопротивление изменениям и быстрее опускаются вниз в сжатое состояние равновесия, когда пользователь удобно укладывается в кровати.
Разделение на зоны можно просто выполнять и регулировать посредством изменения, например, количества и размера перфораций карманов. Таким образом, можно просто обеспечивать различные зоны в различных частях матраца без необходимости каких-либо больших изменений в процессе изготовления. Таким образом, изготовление является гибким и управляемым и обеспечивает, например, простое изготовление матрацев по индивидуальным заказам.
Устройство для изготовления пружинных матрацев указанного выше типа содержит средства для заключения цилиндрических пружин в отдельные карманы в обшивочном материале, так что карманы расположены в рядах из непрерывных кусков обшивочного материала, и средства для соединения друг с другом множества рядов сторона к стороне. Многие такие средства для изготовления блоков карманов в рядах и для соединения друг с другом таких рядов сами по себе уже хорошо известны, и поэтому не требуют подробного описания в данной заявке. Кроме того, устройство для изготовления предпочтительно содержит средства для выполнения перфораций в обшивочном материале, по меньшей мере, некоторых из карманов. Эти перфорационные средства могут содержать, например, одно или несколько прокалывающих, разрезающих или прожигающих наконечников, которые перемещаются к обшивочному материалу для выполнения перфораций подходящей формы и размера и в заданных положениях относительно карманов, которые сформированы или подлежат формированию. Обычно устройство выполнено так, что перфорация выполняется после формирования рядов, т.е. в готовых карманах, но перед соединением рядов друг с другом. Однако можно также выполнять перфорацию после соединения рядов друг с другом или же выполнять в обшивочном материале даже перед формированием рядов.
Описание изобретения приведено выше применительно к вариантам выполнения. Однако возможно множество вариантов выполнения. Например, как указывалось выше, можно использовать крепежные элементы других типов для соединения различных подразделений в зоны и т.д. Такие очевидные варианты выполнения следует рассматривать как входящие в объем изобретения, заданный прилагаемой формулой изобретения.