Пружинный матрас

Данное техническое решение относится к области производства мебели, в частности к производству матрасов, служащих для восприятия нагрузок от тела пользователя. Техническое решение относится к матрасам такого типа, основы которых выполнены из множества пружинных элементов, соединенных между собой в пружинный блок. Техническое решение предназначено для его использования в конструкциях пружинных матрасов: умеренно мягких, средних, умеренно жестких и жестких.
Из рекламных публикаций известна конструкция пружинного матраса, содержащая каркас с днищем, установленный в каркасе блок пружин, изолирующие слои и чехол, выполненный из двух соединенных частей (Яндекс, Матрас Аскона Balance Lux, www.anatomiyasna. ru, 2019).
Из патентных публикаций известен пружинный матрас, который в соответствии с формулой изобретения содержит множество взаимно соединенных цилиндрических пружин, заключенных в карманы для, по меньшей мере, одной пружины, при этом участки карманов, расположенные на концах пружины, смещены по направлению друг к другу, пропущены сквозь пружину и соединены с помощью соединительного средства, причем участки кармана на концах пружины соединены так, что пружина остается сжатой. Участки кармана смещены по направлению друг к другу так, что контактируют друг с другом. Соединительное средство расположено с возможностью создания требуемого нахлеста между участками кармана, при этом полученный таким образом нахлест определяет степень сжатия пружины. Соединительное средство представляет собой механический соединительный элемент, предпочтительно скобу. Соединительное средство представляет собой поверхностное соединение, такое, как клей, сварной шов. Карман предпочтительно выполнен из тканого материала, поддающегося сварке. Пружина сжата так, что длина пружины в сжатом состоянии составляет 2/3 длины той же пружины в свободном состоянии и предпочтительно менее 1/2. Отношение длины пружины к ее диаметру в сжатом состоянии составляет менее 2, предпочтительно менее 1 и наиболее предпочтительно менее 1/2. Множество сжатых пружин, где по меньшей мере некоторые пружины сжаты в разной степени. Пружины сжаты в разной степени так, чтобы образовать участки матраса разной толщины и упругости (RU2234456C2, 27.07.2003).
Также известен пружинный матрас, содержащий множество взаимно соединенных спиральных пружин, заключенных в оболочки, отличающийся тем, что, по меньшей мере, две пружины, которые находятся вблизи друг друга, расположены друг от друга с разделительным промежутком (SA), который превышает приблизительно 10% диаметра наибольшего из спиральных витков соседних пружин. Разделительный промежуток превышает 15% и предпочтительно 20% диаметра наибольшего из спиральных витков соседних пружин. Разделительный промежуток превышает 1 см. Оболочки, охватывающие соседние пружины, расположены друг от друга с разделительным промежутком (SB), который превышает 10%, предпочтительно 15% и наиболее предпочтительно 20% диаметра наибольшего из спиральных витков соседних пружин. Матрас содержит множество пружин, расположенных в полосах из покрывающего материала, при этом несколько полос соединены вместе. По меньшей мере, большинство пружин и предпочтительно, по существу, все пружины в, по меньшей мере, одной полосе отделены друг от друга. Пружины в большинстве полос и, предпочтительно, по существу, во всех полосах отделены друг от друга. Разделительный промежуток достигается посредством создания соединения покрывающего материала, простирающегося в продольном направлении полос с каждой стороны пружин. Разделительный промежуток достигается посредством двух соединительных линий для соединения покрывающего материала с каждой стороны пружин, при этом линии расположены на расстоянии друг от друга в продольном направлении полос. Полосы расположены параллельно продольному направлению матраса. Плотность размещения пружин в, по меньшей мере, одном продольном направлении, в котором обеспечены разделительные промежутки, меньше, чем 15 пружин на один метр, и предпочтительно меньше, чем 13 пружин на один метр. Спиральный виток пружин, имеющий наибольший диаметр, имеет размер диаметра 2-10 см и предпочтительно около 6 см. Пружины содержат, по меньшей мере, четыре спиральных витка и предпочтительно меньше 10 спиральных витков. Спирально намотанные проволоки пружин имеют толщину в пределах между 0,5 и 3,0 мм и предпочтительно в пределах между 1,5 и 2,2 мм. Оболочка изготовлена из предпочтительно сваривающейся текстильной ткани (RU2281678C2, 20.08.2006).
Известен единый матрас, который согласно формуле изобретения содержит множество связок из помещенных в карманы витых пружин, образующих единый каркас матраса, состоящий из частей с различной жесткостью, причем каждая из связок расположена по существу параллельно каждой из множества других связок, помещенных в карманы витых пружин, при этом продольные верхние концы всех помещенных в карманы витых пружин лежат по существу в общей плоскости, перпендикулярной продольным осям помещенных в карманы витых пружин для образования верхней плоской поверхности матраса, образуемой указанными концами пружин, отличающийся тем, что помещенные в карманы витые пружины во множестве связок имеют дискретную силу сжатия и выборочно расположены в каркасе матраса так, что пружины, имеющие особую силу сжатия, образуют сектор первой жесткости в каркасе матроса, а витые пружины, имеющие другую силу сжатия, образуют сектор второй жесткости в каркасе матраса, при этом первый и второй сектора граничат друг с другом и расположены на противоположных сторонах воображаемой линии, разделяющей указанный модуль на две продольные по существу равные половины, при этом связки помещенных в карманы витых пружин на противоположных сторонах от воображаемой разделительной линии соединены непосредственно друг с другом вдоль указанной линии без разрыва в каркасе матраса между секторами первой и второй жесткости, причем две различные половины указанной плоской поверхности матраса имеют различные показатели жесткости для удовлетворения различных требований к комфортности двух одновременных пользователей. Матрас включает накладку, расположенную на верхней плоской поверхности матраса и по существу одинаковую по площади с каркасом, обеспечивая в основном плоскую поверхность на верхней стороне каркаса. Пружины первого сектора выполнены из стальной проволоки с диаметром примерно 0,063 дюйма (1,6 мм) и пружины второго сектора выполнены из стальной проволоки с диаметром примерно 0,083 дюйма или 2,1 мм (RU2135061C2, 27.08.1999).
Из патентной документации известен матрас для кровати, который в соответствии с формулой изобретения содержит верхний матрас, нижний матрас, расположенный под указанным верхним матрасом, и опорный слой, расположенный между верхним матрасом и нижним матрасом и предназначенный для частичной поддержки верхнего матраса, по меньшей мере сторона, расположенная на конце для ног нижнего матраса, выполнена с возможностью перемещения относительно стороны, расположенной на конце для головы нижнего матраса, или в котором сторона, расположенная в конце для головы нижнего матраса, предпочтительно неподвижна, или наружные размеры нижнего матраса в расширенном состоянии соответствуют наружным размерам верхнего матраса, или, в котором нижний матрас может дополнительно принимать по меньшей мере одно, а предпочтительно ряд промежуточных состояний между указанным расширенным состоянием и указанным сжатым состоянием, или, в котором нижний матрас представляет собой матрас с блоком независимых пружин, содержащий цилиндрические пружины, расположенные в карманах, или, в матрасе с блоком независимых пружин содержатся параллельные ряды, взаимно соединенные бок о бок друг с другом, при этом каждый ряд имеет непрерывные оболочки, а каждая оболочка содержит цилиндрическую пружину, при этом расширение матраса в расширенное состоянии происходит в направлении, параллельном рядам, или в направлении, перпендикулярном рядам, или в обоих этих направления, или, в котором нижний матрас содержит по меньшей мере один упругий элемент, проходящий между указанной подвижной стороной и указанной противоположной стороной нижнего матраса, причем указанный по меньшей мере один упругий элемент выполнен с возможностью приложения силы сжатия для приведения нижнего матраса в сжатое состояние, или матрас дополнительно содержит каркас, выполненный с возможностью, по меньшей мере частичного, вмещения нижнего матраса, причем указанный опорный слой соединен с указанным каркасом. В данном матрасе предусмотрен блок независимых пружин, содержащий параллельные ряды, взаимно соединенные боковыми сторонами, при этом каждый ряд содержит непрерывные оболочки, а каждая оболочка содержит цилиндрическую пружину, при этом матрас дополнительно содержит по меньшей мере один упругий элемент, который проходит между двумя противоположными сторонами матраса и который выполнен с возможностью приложения силы сжатия для сближения указанных противоположных сторон друг с другом. В матрасе имеются расположенные параллельно упругие элементы, которые отделены друг от друга и распределены по длине или ширине матраса с блоком независимых пружин (RU2683365C2, 28.03.2019 - прототип).
В патенте RU2683365C2 предусмотрено изменение жесткости матраса, включающее следующие этапы: обеспечение наличия верхнего матраса, обеспечение наличия нижнего матраса, расположенного под указанным верхним матрасом, причем нижний матрас имеет изменяемую протяженность в направлении длины и/или в направлении ширины матраса, при этом, по меньшей мере, одна сторона нижнего матраса выполнена с возможностью перемещения относительно противоположной стороны нижнего матраса, причем нижний матрас выполнен с возможностью расширения в расширенное состояние, в котором он имеет меньшую жесткость, и сжатия в сжатое состояние, в котором он имеет большую жесткость, и обеспечение наличия опорного слоя между верхним матрасом и нижним матрасом и перекрытие им, по меньшей мере, одной подвижной стороны нижнего матраса для обеспечения частичной поддержки верхнего матраса с формированием тем самым, по меньшей мере, одного отделения под верхним матрасом, которое является, по меньшей мере, частично пустым при нахождении нижнего матраса в сжатом состоянии и по меньшей мере частично заполненным при нахождении нижнего матраса в расширенном состоянии, и регулирование жесткости матраса путем перемещения указанной по меньшей мере одной подвижной стороны.
Конструкция прототипа является сравнительно сложной, требующей использования устройств для смещения частей матраса относительно друг друга, при этом изменение жесткости матраса связано с выполнением множества малоэффективых операций, при этом перемещения частей матраса относительно друг друга регулируют жесткость матраса в ограниченных пределах.
Как это следует из прототипа, известны матрасы с разной жесткостью сторон, как по длине, так и по ширине матраса. При этом возможность выбора жесткости матраса в зависимости от требований персонального потребителя в прототипе ограничена техническими характеристиками верхнего и нижнего пружинных блоков матраса и расположенными между ними опорными слоями – компенсаторами нагрузок.
Общими признаками прототипа и представленного в данном описании пружинного матраса являются такие признаки, что оба они относятся к пружинным регулируемым по жесткости матрасам и при этом каждый из них содержит нижний и верхние короба, блок пружин в нижнем коробе, верхний и нижний изоляционные слои и компенсаторы нагрузки.
Техническим результатом представленного в данном описании матраса является упрощение его конструкции и обеспечение возможности оперативного изменения жесткости матраса, отвечающей нагрузке от массы персонального пользователя.
Технический результат получен пружинным матрасом, содержащим нижний и верхние короба, блок пружин в нижнем коробе, верхний и нижний изоляционные слои и компенсаторы нагрузки, причем матраса содержит чехол, выполненный из соединенных верхней и нижней частей, и в нижней части чехла расположена основа матраса, выполненная из нижнего короба с днищем и множества расположенных в нем пружин, образующих блок пружин, при этом под блоком пружин на днище нижнего короба расположен, по меньшей мере, один нижний изоляционный слой матраса, на который опирается блок пружин, на блоке пружин расположен, по меньшей мере, один верхний изоляционный слой матраса, при этом матрас содержит верхний короб, внутри которого по его длине расположены компенсаторы нагрузок, имеющие разную плотность и упругость, причем по периметру каждого компенсатора закреплены гибкие элементы, соединенные в рабочем положении матраса с гибкими элементами верхнего короба, при этом на верхней кромке верхнего короба по его периметру расположены упругие элементы, сжатые верхней частью чехла и имеющие в сжатом положении закругленную форму с наружной и верхней сторон матраса, а замок-молния расположен выше оси симметрии матраса на его виде сбоку.
Верхний короб матраса, верхний и нижний изоляционные слои и компенсаторы нагрузок выполнены из пенополиуретана, а чехол матраса выполнен из слоев ткани, обладающей свойствами ее растяжения и восстановления формы после растяжения, при этом выполненные из пенополиуретана элементы матраса расположены в чехле в сжатом состоянии.
Верхний и нижний изоляционные слои выполнены взаимозаменяемыми, имеют идентичную форму и выполнены из одинакового по плотности и упругости материала.
Гибкие элементы верхнего короба закреплены на нем лентами-липучками, расположенными на нижней кромке верхнего короба.
Каждый компенсатор выполнен меньшей мере из двух слоёв пенополиуретана, между которыми расположен пружинный блок, выполненный из множества соединенных между собой пружин.
На фиг.1 показан пружинный матрас в сборе.
На фиг.2 – показан матрас в сборе в продольном разрезе (чехол снят).
На фиг.3 – вид А на фиг.1.
На фиг.4 – разрез Б-Б на фиг.2.
На фиг.5 – разрез В-В на фиг.1.
На фиг.6 – основа пружинного матраса в аксонометрии.
На фиг.7 – форма универсального изоляционного слоя в аксонометрии, используемого в качестве верхнего и нижнего изоляционных слоев матраса.
На фиг.8 – схема верхнего короба матраса в аксонометрии (гибкие упругие элементы 7 не показаны).
На фиг.9 – компенсатор жесткости в аксонометрии.
На фиг.10 – фрагмент компенсатора с минипружинным блоком внутри.
Пружинный матрас (фиг.1) содержит чехол, выполненный из верхней части 1 и нижней части 2, соединенных между собой замком-молнией 3, при этом чехол выполнен из упругой ткани, плотно сжимающей расположенные внутри чехла элементы матраса. Замок-молния 3 на фиг. 1 показан прямой линией и условными выступами (фиг.5) на боковых сторонах матраса.
Основным формообразующим элементом матраса является пружинная основа 4 (фиг.2), которая в данном исполнении матраса имеет форму уплощенного параллелепипеда и выполнена из множества пружинных элементов, соединенных между собой в пружинный блок. На основе 4 расположен, по меньшей мере, один верхний изоляционный слой 5, под основой 4 расположен аналогичный нижний изоляционный слой 5, при этом нижний и верхний слои 5 выполнены предпочтительно из пенополиуретана. Матрас имеет верхний короб 6 (фиг.2,8), на верхней кромке которого закреплены по периметру этого короба гибкие упругие элементы 7 из пенополиуретана. Элементы 7 в рабочем сжатом чехлом матраса положении деформируются натяжением чехла матраса и принимают форму, показанную на фиг.5.
Внутри верхнего короба 6 расположены компенсаторы 8 нагрузок (фиг.2,9), каждый из которых имеет уплощенную форму. Компенсаторы выполнены предпочтительно из пенополиуретана, имеют соответствующую нагрузке плотность и упругость. Каждый компенсатор 8 нагрузок расположен в индивидуальном чехле из синтетической или смесовый ткани, при этом в одном исполнении компенсатор имеет постоянную жесткость по ширине и длине, а во втором и третьем исполнениях он имеет переменную жесткость по ширине и длине, соответственно.
По периметру на нижней кромке верхнего короба 6 закреплены гибкие элементы-липучки 9, которые на фиг. 8 показаны условно. Элементы-липучки 9 соединены с гибкими элементами 10 верхнего короба 6. В рабочем положении матраса гибкие элементы 10 соединены с гибкими элементами 11 каждого компенсатора 8 (фиг.9).
Жесткость компенсаторов 8 изготовлена или в соответствии с заказом покупателя, или подобрана из накопителей изготовителя и магазина, где хранятся готовые типовые компенсаторы, предназначенные для комплектации матрасов в соответствии с требованиями покупателя. Требуемые компенсаторы выбирают из накопителя в соответствии с обозначенной на них маркировкой по плотности и упругости, которые соответствуют типовым нагрузкам на матрас от действия на него типичных по массе тел разных персональных пользователей.
Основа 4 данной конструкции матраса выполнена из расположенных в гибких оболочках 12 пружин 13 (фиг.2,6), образующих блок пружин или пружинный блок, причем смежные оболочки пружин соединены между собой известными средствами. Блок пружин 13 расположен в нижнем коробе 14. Короб 14 имеет опоры 15, на которое опирается днище 16. На днище опирается блок пружин 13. Высота пружин 13, больше высоты нижнего короба 14, которая соответствует расчетным нагрузкам на матрас. Пружины 13 (фиг.2) образуют собой ряды пружин, при этом каждая пружина соединена с нижним коробом 14 матраса и опирается на днище 16 нижнего короба 14.
Жесткость нижнего короба 14 больше жесткости верхнего короба 6, при этом верхний и нижний короба также выполнены предпочтительно из пенополиуретана.
Замок-молния 3 чехла матраса расположен на горизонтальной линии разъема частей 1 и 2 чехла матраса, которая расположена на высоте h от нижней опорной поверхности 17 матраса (фиг.1), что обеспечивает удобство доступа к компенсаторам 8 матраса за счет расположения линии разъема выше продольной оси 18 симметрии матраса на виде сбоку.
Предусмотрено исполнение каждого компенсатора 8, по меньшей мере, из двух слоёв упругого материала, в частности, предпочтительно из пенополиуретана (фиг.10), между которыми расположен пружинный блок 20, выполненный из множества соединенных между собой пружин 21. Каждый компенсатор 8 имеет изолирующие слои 22, между которыми расположен пружинный блок 20. Высота каждой пружины такого пружинного блока находится в пределах 30-50мм, а жесткость пружины выбрана в соответствии с нагрузкой на компенсатор, зависящей от массы тела персонального пользователя.
Сборка матраса осуществляется следующим образом. Располагают на нижней части 2 чехла (фиг.5) нижний короб 14 с одним изоляционным слоем 5, на котором затем располагают основу 4 (фиг.2). Располагают на основе 4, по меньшей мере, один верхний изоляционный слой 5. Далее на верхнем изоляционном слое 5 располагают верхний короб 6 с закрепленными на его верхней кромке по периметру гибкими упругими элементами 7 (фиг.2). Затем в верхнем коробе 6 располагают последовательно по длине матраса, по меньшей мере, два компенсатора 8 нагрузок (на фиг.3 показаны три компенсатора) которые соединяют между собой известными средствами, а также их соединяют с верхним коробом 6 путем завязывания в узел гибких элементов 10 короба со смежными гибкими элементами 11 компенсаторов 8 (фиг.9). Все названные компоненты матраса соединяют в местах их примыкания друг к другу.
Полученную конструкцию накрывают верхней частью 1 чехла. После чего совмещают кромки верхней части чехла с кромками нижней части 2 чехла, сжимают матрас сверху вниз прилагаемой к нему равномерной нагрузкой, застегивают замок-молнию 3, расправляют складки верхней и нижней частей чехла и постепенно снимают с матраса нагрузку.
Перед сборкой матраса компенсаторы 8 нагрузок выбирают по их плотности и упругости в зависимости от нагрузок на матрас от массы тела персонального пользователя матрасом. При этом массу тела, возраст и рост персонального пользователя сообщает пользователь, а распределение нагрузок по длине и ширине проектируемого к продаже матраса получают на специальной модели матраса, имеющей датчики нагрузок. Распределение нагрузок на проектируемом матрасе от массы тела персонального пользователя матраса (покупателя) осуществляют в местах приобретения матраса. Для этого пользователя располагают в лежачем положении на опытной модели матраса, снимают нагрузки на матрасе опытной модели матраса в головной части пользователя, в области туловища и ног, вводят полученные показатели в базу данных нагрузок, совмещают полученные нагрузки с имеющейся базой компенсаторов 8 нагрузок по их характеристикам, соответствующим полученным нагрузкам от персонального пользователя, и выбирают типы компенсаторов, которые соответствуют снятым нагрузкам от действия различных зон тела пользователя. Далее (при необходимости) по полученным данным, располагают в верхнем коробе вместо имеющихся в нем базовых компенсаторов нагрузок другие компенсаторы нагрузок, которые соответствуют нагрузкам на матрас от персонального пользователя.
Сборку базового матраса осуществляют в производственных условиях, причем операцию измерения нагрузок на матрасе от действия тела персонального пользователя, а также операцию подбора и замены соответствующих компенсаторов производят в магазине.
Компенсаторы 8, имеющие разную жесткость могут быть установлены в любом возможном порядке в зависимости от требований пользователя: в соответствии со схемой расположения компенсаторов 8 по длине матраса, а также в соответствии со схемой расположения компенсаторов по ширине – при изготовлении двуспального матраса.
Работает матрас следующим образом. Нагрузки от массы тела персонального пользователя на матрасе воспринимаются компенсаторами 8 нагрузок, которые компенсируют и сглаживают эпюру нагрузок, исключая пиковые нагрузки на матрасе. Более равномерно распределенные нагрузки передаются от компенсаторов 8 на верхний изоляционный слой 5, а затем на пружины 13 пружинного блока, которые в значительной мере гасят нагрузки и передают их на нижний изоляционный слой 5, что исключают на нем, на днище 15 и нижнем коробе 14 опасные концентрации напряжений.
Нагрузки воспринимаются каждым компенсатором 8 отдельно от других компенсаторов. При этом каждый компенсатор деформируются на проектную величину в зависимости от ранее предусмотренных нагрузок в процессе проектирования персонального матраса указанным выше способом. Далее, через компенсаторы нагрузки передаются на верхний один или несколько изоляционных слоев 5, частично перераспределяются этим слоем и более равномерной форме передаются на основу 4 матраса и от нее нагрузки передаются через нижний короб 14 матраса на кровать.
Как это следует из описания матраса, его конструкция является сравнительно простой, позволяющей в широком диапазоне требований покупателей обеспечить возможность выбора персонального более удобного матраса с целью снижения концентрации напряжений, как на отдельных участках тела пользователя, так и на соответствующих участках матраса. Это в итоге повышает удобство и комфортность пользования матрасом, а также рабочий ресурс матраса путем уменьшения его износа за счет более равномерных нагрузок на матрасе при его длительной эксплуатации.
Вышеописанная конструкция матраса позволяет использовать парные матрасы, сдвинутые друг к другу боковыми сторонами, причем такие парные матрасы выполняют отдельно друг от друга для обеспечения разной жесткости матрасов. Имея разные по жесткости компенсаторы, пользователи разных по жесткости матрасов (благодаря упрощенным конструкции и способу сборки матрас) могут самостоятельно или в магазине подобрать необходимую каждому пользователю отдельно требуемую жесткость матраса.
Технический результат получен совокупностью изложенных в формуле существенных признаков матраса, которая обеспечивает возможность изготовления матрасов путем сборки соединяемых компонентов матраса, удобной и быстрой замены базовых компенсаторов нагрузок на другие компенсаторы нагрузок, плотность и упругость которых соответствует нагрузкам, полученным от массы тела персонального пользователя.