专利名称：具有同心弹簧组件的床垫弹簧架的制作方法
本申请是名称为“具有同心弹簧组件的床垫弹簧架”的、申请日为1995年3月20日的、原美国第08/406694号申请的连续部分，在本申请中包含了上述原申请的全部内容以供参考。
总体而言，本发明涉及一种床垫弹簧架。具体地说，本发明涉及一种局部得到加固的床垫弹簧架。
过去，床垫弹簧架由许多彼此相邻分布在床垫上、下表面之间的盘簧或弹簧构成。通常成行地安装弹簧，这决定了床垫弹簧架的长度和宽度。当使用独立的盘簧或弹簧时，用各种装置将它们连在一起，形成整体的弹簧床架。或者，可只由一根连续线材绕成一行弹簧，在此行弹簧中，每根弹簧由连接段相连。随后将各行弹簧相连而形成了床垫弹簧架。在US4358097和US4488712中披露了这种具有成行的由一根连续线材绕成的弹簧的弹簧装置的例子，在本申请中也包含了这样的例子。
通常，床垫弹簧架中的弹簧具有相似结构，它们一般具有由制成弹簧的线材的规格和弹簧的圈数或螺距所确定的相同圈径和相似强度。所以，普通床垫的上表面通常在由这种床垫弹簧架制成的整个床垫长度和宽度的范围内具有相同的坚固性。
但是，经常需要使床垫的特定区域的坚固性高于床垫其它区域的坚固性。例如，可能希望承受卧于其上的人体的主要重量的床垫中心区域得到加固。另外，可能希望使床垫边缘更坚固或耐用以承受当人坐在床端时所产生的压力。
当如利用不同线材直径和/或不同弹簧圈数来改变各弹簧强度时，可在弹簧架的特定区域内改变强度。但正如所了解到的那样，这种方案需要连续调整弹簧成形机，于是因调整机器需要人力以及床垫弹簧架装配被延迟而造成实际的成本增加。另外，不得不协调形成一个床垫弹簧架所需的不同弹簧的不同线材和不同尺寸的有效利用率。因而从成本观点出发，这种方法不实用。
还希望在采用了连续式弹簧组件的床垫弹簧架的某个区域内改变强度。这种连续式弹簧产品获得了显著的商业成功，这主要是因为，连续式弹簧产品在达到同一强度的同时所耗材料明显少于由各弹簧连成的成行的弹簧所耗的材料量。但是人们发现，当为了使弹簧产品的特定部分的强度高于该弹簧产品的其它部位的强度时，难于改造或需要付出高成本来改造由这些连续式弹簧制成的弹簧产品。改变线材直径或改变弹簧组件的某根特定弹簧或某些特定弹簧的圈数是不实际的选择，因为所有弹簧是由一根连续线材绕成的。另外，将特定的连续式弹簧组件分成不连续部分将破坏由连续式弹簧产品所带来的效益。
因而，本发明的一个目的是提高所选床垫区域的强度。
本发明的另一个目的是延长在正常实用过程中主要承重的所选床垫区域的寿命。
本发明的再一个目的是提供一种加固型床垫弹簧架，与床垫其它区域相比，该床垫弹簧架在特定床垫区域内提供了更强有力的支承。
另外，本发明的一个目的在于以低成本和简单的设计来制作上述床垫弹簧架。
本发明的另一个目的是制造一种其不同部分具有不同强度的连续式弹簧产品。
本发明的另一个目的是提供一种连续式弹簧产品及其制造方法，此方法不需要对组装过程作出实质改动就形成了具有不同强度的产品部分。
与上述目的相应地，床垫弹簧架采用了加强型弹簧组件，这种加强型弹簧组件所具有的弹簧是采用弹簧套弹簧的设计方案而形成的同心弹簧组件。同心弹簧组件被螺旋穿条连成一个整体式弹簧架。
在一个实施例中，弹簧架包括许多在此被定义为外簧的并排的独立弹簧。这些外簧通常相互平行且排成直行。外簧具有对置的端部簧圈，这些端部簧圈共同构成了弹簧架的上表面和下表面。弹簧架的所选行或所选区还包括一个或多个伸展于弹簧架上、下表面之间的独立内簧。所述内簧分别被同心地绕装在相应的外簧内，从而使内簧端部簧圈和外簧端部簧圈彼此相邻。螺旋穿条阵在端部簧圈处将内簧和外簧连在一起而形成了同心的弹簧套弹簧式加强型弹簧组件。该加强型弹簧组件与单外簧或单内簧相比具有较高的坚固性或强度。最好从弹簧侧面将内簧和外簧压在一起或嵌在一起而形成同心弹簧组件。因此，术语“内”和“外”主要起参考作用而不一定表示同心弹簧组件中的弹簧的整个方位。
上述穿条阵也将弹簧直行连在一起。所述穿条阵包括许多间隔的螺旋穿条，所述螺旋穿条彼此平行并垂直于所述直行。各穿条将相邻弹簧的端部簧圈缠在一起，从而使一行中的各弹簧被连到同行中的相邻弹簧上。若干行加强型弹簧组件与若干行单外簧连在一起而形成了整体式弹簧架。另一条螺旋穿条环绕弹簧架周边，从而将边缘弹簧连到一根粗边框上以便在弹簧架中获得较高的边部坚固性。弹簧架中包括外簧套内簧式同心弹簧组件的那些行或区域在弹簧架上形成了这样一个区域，即该区域的强度或坚固性高于只采用单外簧的区域。
在本发明的一个实施例中，在某行或某些行的弹簧中的每个弹簧组件都采用了外簧套内簧式结构，从而形成了成行的加强型弹簧组件。或者，只有特定行中的某个或某些弹簧组件可能是加强型同心弹簧组件。相类似地，所有联接到边框上的周边弹簧可以是加强型同心弹簧组件，以加强弹簧架的侧部。加强型弹簧组件的内簧和外簧最好具有相同螺距和相同扭曲方向即左旋或右旋方向。另外，如此形成弹簧，即各内簧和外簧的端部簧圈和中圈具有相同圈径。这样一来，内簧和外簧最好具有相似形状并套嵌在一起，以形成具有双线材粗细的弹簧组件，从而在所选床垫区内产生理想的坚固性。采用了本发明的同心弹簧组件的弹簧被安装和扎紧在一起。由于内簧和外簧通常在各同心弹簧组件中是共同伸展的，所以同心弹簧组件一般沿其长度具有相同的支承强度或坚固性。
本发明的一个替换实施例采用了一种彼此相连的连续式盘簧产品，从而使两个连续式盘簧产品之间相互联系并形成了一行相邻的外簧套内簧式同心弹簧组件。每一行通常包括许多相邻的成对的弹簧(下称弹簧组)，这些弹簧组通过多条靠近成行弹簧的上表面或下表面的交错排列的Z形连接段连接起来，这样一来，各弹簧被连接到靠近上表面或下表面的相邻弹簧上。当彼此相邻地安装各行连续式弹簧组件以形成弹簧架时，各Z形连接段在弹簧架的上表面或下表面内被排成直行或直列。
为了形成本发明的同心弹簧组件，一行由一条连续线材制成的外簧被安装为弹簧架的一行。一行也由一条连续线材制成的内簧通常与该行外簧平行设置，从而使各内簧和外簧套嵌在一起，各Z形连接段排成一行并通常搭接在一起以形成本发明的加强型弹簧组件。如上所述，“内”、“外”标志用于参照而并不意味着一组弹簧具有大于另外一组弹簧圈径的簧圈或者内簧组完全套嵌在外簧组中。外簧行中的弹簧最好等于内簧行中的弹簧的圈数(螺距)和圈径，所以它们通常是可互换的。为了形成同心弹簧组件，通常与一行内簧平行地安置一行外簧。于是根据本发明的设计原则，成行的弹簧一起变形并套嵌在一起而形成了一行同心弹簧组件，单个弹簧可以按类似方式装在一起；但是整行弹簧是同时套嵌的。
为了形成具有加强型特定区域的弹簧架，成行的同心弹簧组件被安置在弹簧架的特定区域内。所述成行的同心弹簧组件最好横跨弹簧架。如果合适的话，接着在该成行的同心弹簧组件的两侧安置其它成行的单一连续弹簧，以形成弹簧架的其余部分。安装Z形连接段，该Z形连接段将相邻的成行单簧和成行同心弹簧联在一起，将每行中的相邻同心弹簧组件组或弹簧组连在一起，从而Z形段搭接在一起。接着用螺旋穿条将Z形段的搭接部扎结在一起。
第一套螺旋穿条安置在弹簧架上表面内以便将Z形上连接段的搭接部连接起来。与此相似的，第二套螺旋穿条位于弹簧架下表面内并将Z形下连接段的搭接部连起来。各螺旋穿条的长度约等于所连接的行的长度，这种长度最好是弹簧架的宽度。根据本发明的设计原则，如果需要，该弹簧行也可以是纵向弹簧行，从而与横向加强相反地，沿纵向加强弹簧架的各部位。螺旋穿条将搭接的Z形内外簧连接段连接在一起而形成了同心弹簧组件。螺旋穿条也将各相邻行连接在一起而形成了弹簧架。一旦形成了各行加强型同心弹簧组件并将相邻行固接在一起，就可以环绕弹簧架的周边将整个弹簧架连接到边框上，此边框将另一组螺旋穿条用作弹簧架的牵系线材段的一部分。
因此，本发明的弹簧架通过采用螺旋穿条连接的弹簧套弹簧式的加强弹簧组件而为所选床垫区域提供了所需的高坚固性和耐用性。用以形成加强型弹簧组件的内簧和外簧最好是相似的，因而与强度完全不变的传统弹簧架的制造工艺相比，上述弹簧架的加工难度并没有显著加大。另外，无需特殊线材或卷绕技术来制作加强型弹簧组件，因而使加工成本保持在最低点。内簧和外簧被装在一起而形成同心弹簧组件。本发明还提出了一种弹簧架，它综合应用了连续式盘簧组件和同心弹簧组件，以便在保留了连续式盘簧产品的所需性能的同时改变弹簧架的强度特性。
本发明的上述和其它的目的和优点将从附图和对附图的描述中看得更清楚。
图1是采用了由螺旋穿条阵系扎在一起的加强型弹簧组件的本发明弹簧架的俯视图；图2是沿图1所示的弹簧架的2-2线截取的横截面图3是沿图1的3-3线截取的、表示本发明的加强型弹簧组件系扎在边框上的横截面图；图4A是具有根据本发明设计原则而制成的同心弹簧组件的连续式弹簧产品的透视图；图4B是内簧的连续式弹簧产品与外簧的连续式弹簧产品相连以形成同心弹簧组件的透视图；图5是具有一行同心弹簧组件的本发明的弹簧架的平面图；图6是平面示意图，其中每行中的各弹簧组和同心弹簧组件组由实线表示，此实线构成了连接弹簧用的Z形连接段的连续部分；图7是图6所示装配部的局部放大俯视图；图8是本发明弹簧架的另一个替换实施例的局部俯视图；图9是图8实施例的平面示意图，其中在每行中的各弹簧组和同心弹簧组件组由实线表示，此实线构成了连接弹簧用的Z形连接段的连续部分。
在此所示的并构成说明书一部分的附图表示本发明的实施例，它和上述对本发明的简要描述以及下述对实施例的具体描述一起来说明本发明的设计原则。
图1示出了采用本发明的加强型弹簧组件的床垫弹簧架10。床垫弹簧架10包括许多被定义为用于本发明目的的外簧的弹簧12。一些外簧12是与其它被定义为内簧的弹簧14共同使用的，这些内簧14被装在特定外簧12内以形成如以下进一步描述的加强型弹簧组件16。尽管内簧14和各自的外簧12最好是同心的，但各弹簧及其簧圈的方向可以是互不相同的。所以，这里所使用的术语“内”和“外”主要起参考作用，而不一定表示在加强型弹簧组件16中的整个弹簧方向。
为形成床垫弹簧架10，外簧12并排设置并排列成直行18。外簧12由一系列簧圈构成，每个弹簧两端的簧圈为20、22(参见图2)。这些外簧12的各个相应的端部簧圈20、22均分别位于相同的对置的平面内并构成了床垫弹簧架10的上表面24和对置的下表面26。一根其直径大于绕制弹簧12、14所用线材直径的加强边框28在上表面24和下表面26内环绕床垫弹簧架10的周边。该边框28提高了床垫弹簧架边部的强度。
根据本发明的设计原则，床垫弹簧架10的特定区域、具体地说是床垫弹簧架的某行弹簧如行18b中的弹簧的强度比其它行的弹簧如行18c、18d中的弹簧的强度高，这是因为通过在该行的每个外簧12内装入内簧14而形成了加强型弹簧组件16。例如，可以并排安置内簧14和外簧12，并在簧侧将它们压在一起而形成套嵌式弹簧组件。当如此安置弹簧时，最好是弯曲每根内簧14，即，使每根内簧沿大体与其相应的外簧12相似的弯曲道路或方向前进，从而内簧和外簧基本同心。例如，内簧14a沿与外簧12a相同的方向卷绕(在图1和图2中是从上表面24至下表面26的右旋方向)。另外，内簧14a最好具有与外簧12a大致相同的螺距(每单位长度的圈数)。但应该理解的是，也可以以不同的螺旋方向和/或螺距卷绕内簧12和外簧14，尽管这可能更难于将内簧和外簧组装成同心的弹簧组件。
每卷内簧14都被装在一卷外簧12内，如图2所示，在此弹簧架中的弹簧形成了大致同心的、具有两倍线材直径的加强型弹簧组件16。内簧14和外簧12被有效地套嵌在一起，它们一般彼此同心地伸缩，这样床垫中每一卷簧的圈数基本保持接近，而当表面24、26承载时，内、外簧同时弯曲(见图2)。如上所述，相邻簧圈的各自方向相对改变，结果无论弹簧被标为“内簧”还是“外簧”，一个簧圈都落在另一个簧圈之内或之外。
床垫弹簧架10的弹簧12、14被螺旋穿条阵连接或扎结在一起。具体地说，参见图1，许多间隔的螺旋穿条30沿基本垂直于弹簧直行18的方向在床垫弹簧架10中纵向延伸。螺旋穿条30将一行中的相邻弹簧连在一起。例如如图1所示，一根螺旋穿条30a把例如行18a、18b和18c中的第一弹簧12a和第二弹簧12b连在一起，同时另一根螺旋穿条30b把行18a、18b和18c等行中的第二弹簧12b和第三弹簧12c连在一起。螺旋穿条30将相邻弹簧12、14的靠近表面24、26的各个端部簧圈绕接在一起。
如图1所示，除了将一行中的弹簧连在一起外，螺旋穿条30也将各内簧14的端部簧圈与相应的外簧12的端部簧圈连在一起。所以，螺旋穿条30组成了加强型弹簧组件16。如在行18b中看到的那样，外簧12a和内簧14a靠近上表面的端部簧圈20被穿条30a系在一起。另外，弹簧12a、14a的上端部簧圈20和内簧12b及外簧14b的靠近上表面的端部簧圈20被穿条30a连了起来。每根螺旋穿条30一般也从床垫弹簧架10的一端伸向另一端，如图1所示，它跨接每行18的弹簧并将相邻行的弹簧连在一起。这样一来，床垫弹簧架10包括许多弹簧12、14，其中包括由螺旋穿条30成行连接的加强型同心弹簧组件16。于是所述穿条将直行18连在一起而给床垫弹簧架10提供了一张整体式弹簧网。
螺旋穿条32也和边框28一样环绕床垫弹簧架10的周边。缠绕螺旋穿条32以便将边框28与靠近边框的各周边弹簧的上端部簧圈20连接起来。这样，边框28被固定到床垫弹簧架10中，从而使弹簧架具有了边部支承能力。螺旋穿条32还在行18b的端部将周边的加强型弹簧组件16与边框28连在一起。如图3所示，通过缠绕螺旋穿条32而将边框28缠紧在内簧14a和外簧12a的端部簧圈上。根据本发明的设计原则，行18b包括许多加强型弹簧组件16，从而使采用弹簧架10的床垫在行18b附近具有高强度或高坚固性。同样，可以将其它行的弹簧或单卷弹簧形成为包括内簧14和外簧12的加强型弹簧组件16，从而有选择地改变床垫局部的坚固性。此外，同心弹簧组件可设置在床垫弹簧架的四周以便加强或加固弹簧架边部。虽然只在图1中画出了床垫弹簧架10的上表面24，但可以形成相似的下表面结构26，并在相邻弹簧之间和在直行之间利用螺旋穿条阵30和环绕边框28的第二根螺旋穿条32将下表面连接起来。沿下表面26延伸的螺旋穿条32在图2中以虚线表示。
如图1所示，靠近上表面24的弹簧端部簧圈20的终点为结扎部34，此结扎部环绕簧圈局部而形成了基本连续的弹簧。在下表面26附近使用了相似的结扎部。具有上述结构的且被螺旋穿条30连在一起的本发明的加强型弹簧组件16使床垫弹簧架10因局部受到加强而具有坚固性。加强型弹簧组件16最好由这样的弹簧12、14构成，即所述弹簧组件16中的弹簧12、14的线材直径与床垫弹簧架10中的其余外簧12的线材直径近似。因而，不用粗线材来提高弹簧架10表面的坚固性，从而节省了材料开支。另外，其加固区具有加强型弹簧组件16的床垫弹簧架10可以基本与不用加强型弹簧组件的弹簧架相似，于是有用的制作过程得以保留下来。虽然只在图中示出了包含加强型弹簧组件16的一行弹簧18，但是其它行的弹簧也可以采用相似的加强型弹簧组件。
图5示出了根据本发明的设计原则制成的弹簧架的一个替换实施例。弹簧架40包括彼此大致平行并相互靠近而形成弹簧架40的多行弹簧如行42、43、44。各行弹簧42、43、44包括许多由一根连续线材制成的弹簧，所述线材通常被绕成许多相间隔的成对的弹簧45(下称弹簧组45)或相间隔的成对的同心弹簧组件54(下称同心弹簧组件组54)。弹簧组45的各弹簧45a、45b通过Z形连接段47和48相连，这些连接段顺序排列并首先分别固定在弹簧架40的上表面53内而接着固定在弹簧架的下表面52内(见图4A和图5)。同心弹簧组件组54的各弹簧以相似方式由Z形连接段56、57相连，这些连接段顺序排列并先固定在上表面53内而接着固定在下表面52内(见图4A和图5)。
如图4A和图4B清楚所示，各弹簧组45或弹簧组件组54包括与第二右旋弹簧45b错位的第一右旋弹簧45a或与第二弹簧组件54b错位的第一弹簧组件54a，第二右旋弹簧45b或第二弹簧组件54b具有与弹簧45a或弹簧组件54a相同的圈数或相同的螺距。各行如行42的弹簧45a的轴线58位于与第二平面51平行间隔的平面50内，偏置弹簧45b的轴线49位于第二平面51内。在优选实施例中，相邻弹簧45a、45b的轴线58、49等间距，轴线基本垂直于弹簧架40的上表面53和下表面52。行43的同心弹簧组件54a、54b以相似方式间隔布置在平行平面内，其中轴线59、60垂直于上表面52和下表面53。
根据本发明的设计原则，通过将一行内簧如弹簧45a、45b和一行外簧55a、55b组装在一起就形成了行43的同心弹簧组件54a、54b(见图4B和图5)。如上所述，“内簧”和“外簧”仅用于参照的目的。内簧45a、45b一般与外簧55a、55b相同，从而可简单地将两行内簧和外簧装配在一起形成一行以下将进一步描述的同心弹簧组件54a、54b(见图4A)。
参见图5，本发明的弹簧架40包括许多行弹簧42、43、44，至少其中一行如行43包括加强型同心弹簧组件54a、54b，从而使弹簧架40局部或某些部位比弹簧架其它部位更坚固。通常，一整行弹簧既可以是单卷弹簧45也可以是同心弹簧组件54，但如果需要，可以使用半行同心弹簧组件甚至单卷同心弹簧组件。尽管图5为描述起见而示出了一种方案，但是应该理解可以采用许多象行43这样的相邻行的弹簧。另外，不管是单根弹簧还是同心弹簧组件，最好以相似方式安装和固定所有行的弹簧。
图4A示出了根据本发明设计原则制成的一行同心弹簧组件。具体地说，行43包括许多相邻的同心弹簧组件组54或弹簧组件54a、54b，它们是由安置成内簧45a、45b的内簧组45和包括独立外簧55a、55b在内的外簧组55构成的。即，每个同心弹簧组件如54a将包括内簧45a和外簧55a。如上所述，在优选实施例中，内簧45a和外簧55a通常具有相同的形状并可互换。
参见图4B，由加强型弹簧组件54构成的行43是通过将一行外簧55a、55b和一行内簧45a、45b组装在一起而形成的。例如，第一行43a的内簧45a、45b可装成弹簧架40的一行弹簧。接着，一行43b外簧55a、55b被固定在行43a的内簧45a、45b的附近以便与之平行，从而使内簧组45与外簧组55对齐。每一行43a、43b由一根连续线材制成，从而使相邻弹簧最好通过Z形连接段连接。如上所述，可以按与内簧45a、45b行的制造方式相同的方式制成外簧55a、55b行，因为内簧和外簧的名称仅用于参照的目的，以便于描述上述同心弹簧组件的独特结构。最好如此安置内簧45a、45b行和外簧55a、55b行，以使所有弹簧具有相同的螺旋方向和具有相同的各Z形连接段47、48的方向。为达到一致性，外簧55a、55b行的连接段也被标为47、48。这样一来，如图4A和图4B所示，当根据本发明的设计原则将相邻行43a、43b的弹簧压成一行43的同心弹簧组件54时，每一行43a、43b被简单地嵌连在一起，从而使每一加强型同心弹簧组件54a中的至少一根内簧如45a与该同心弹簧组件的外簧55a同心地卷绕或定位。当制作一行43同心弹簧组件54时，重合的连接段47、48集中用线材段56、57表示(见图4A和图5)。
如从以下描述中所了解到的那样，用于形成弹簧架40中的弹簧的弹簧连接技术即使在弹簧不是砂漏形的情况下也能防止相邻弹簧在受压时绞缠在一起。因此，可以采用各种形状如砂漏形或罐形，但所示的圆柱形是优选实施例。
成行的同心弹簧组件54可装在弹簧架40的侧部以便在弹簧架内沿纵向延伸，从而加固床垫侧部，所述的床垫侧部因人坐在其上而承受许多压力。但在优选实施例中，行43的同心弹簧组件54是沿弹簧架40的横向安置的，以在沿弹簧架40长度方向的某部位上形成加强部，进而在沿由这样的弹簧架形成的床垫的长度方向上的某部位处形成加强部。
通常最好在弹簧架的各行42、43、44中装入螺旋方向和螺距(每单位长度内的圈数)相同的弹簧，同一行中的弹簧是相同的。换句话说，每一行的结构通常是相同的，除了几行同心弹簧组件54包括两行套嵌在一起的内簧45和外簧55。
在本发明的优选实施例中，行43中的相邻弹簧的轴线59、60的间距等于其它行42、44中的相邻弹簧的轴线49、58的间距。相同的定位和间隔也适用于相邻的两行内簧组件45a、45b或相邻的两行同心弹簧组件54。应该在弹簧架40的上表面53内连接行42中的弹簧组45a、45b和相邻的同心弹簧组件组54a、54b。如图5清晰所示的那样，在行42中，典型的相邻弹簧45a、45b被位于上面53内的Z形连接段47连接起来，同心弹簧组件的相邻组54a、54b也被位于弹簧架40的上表面53内的双股Z形连接段56连接起来。在整个弹簧架40内重复这种连接方式。与此相似的，在弹簧架40下表面52内的Z形连接段48与双股Z形连接段57位于同一平面内。在整个弹簧架40内重复这种连接方式。结果，在上表面53内的Z形连接段和在下表面52内的Z形连接段都排成直列。换句话说，Z形连接段47、56和48、57都在弹簧架40的上表面53和下表面52内排成直行和直列。
为了连接相邻行的弹簧和弹簧组件，首先如此布置行42、43、44，以使连接各行中的相邻弹簧组的Z形连接段(如连接内簧组或单根弹簧45a、45b的线材段47、48或连接同心弹簧组件组54a、54b的连接段56、57)与相邻行的弹簧或弹簧组件的Z形连接段搭接。接着，由螺旋穿条将所述Z形连接段的搭接部连接或扎结在一起。参见图4A和图5，在此标为61的第一组螺旋穿条设置在弹簧架40的上表面53内以便将上Z形连接段(例如图7所示的连接段47、56)的搭接部62连在一起。与此相似的，在此标为63的第二组螺旋穿条位于弹簧架40的下表面52内并用于将下Z形连接段(如连接段48、57)的搭接部64连在一起。在图5中，图左侧表示弹簧架的下表面52，以便示出穿条63和Z形连接段48。如图4A中清楚所示的那样，每段螺旋穿条的长度最好约等于弹簧行的长度，螺旋穿条61、63大致平行于弹簧行。如图4A所示，螺旋穿条61、63也将相邻行的内簧45a、45b和相邻行的外簧55a、55b连在一起。这样一来，使内簧45a、45b与外簧55a、55b基本同心地套嵌在一起，从而形成了本发明的同心弹簧组件54a、54b。
可以在一台装配机上将螺旋穿条安装到连续成行的弹簧上。在这样的机器中，安置相邻行的弹簧时要使相邻Z形连接段47、56和48、57的搭接部62、64分别处于搭接关系。接着，将一条螺旋穿条扭曲或螺旋缠绕在Z形连接段的搭接部62、64上。在根据本发明的设计原则形成一行加强型同心弹簧组件54的过程中，在将螺旋穿条61、63装到搭接部62、64上之前，必须先将一行内簧45a、45b套嵌或安置在一行外簧55a、55b中。在将特定的螺旋穿条螺旋缠绕到Z形连接段的搭接部62、64上后，被连起来的相邻的成行的弹簧和/或相邻的成行的同心弹簧组件被前移，另一组上、下螺旋穿条61、63被螺旋缠绕在下一行弹簧45a、45b上或下一行同心弹簧组件54a、54b上(这取决于下一行的结构)。一行接一行地重复上述过程，从而形成了床垫所需的长度，随后从机器中将其取出。
参见图7，将看到螺旋穿条61、63的线材直径最好约等于Z形连接段的搭接部62、64半径的四分之一。被螺旋穿条61、63环绕其上的Z形连接段的半径约等于螺旋穿条半径的八倍，这种尺寸关系可以使螺旋穿条的若干线材圈65穿过相邻搭接部并将此相邻搭接部锁合。在如此锁合或互连的情况下，相邻的弹簧或同心弹簧组件虽可相对转动，但却不能相对纵向和横向移动。换句话说，当较小直径的螺旋穿条被用于将连接段的大半径搭接部62、64锁合时，所述螺旋穿条只允许相邻的互连弹簧之间出现相对转动。
现在参见图6，每一方框70代表在弹簧行42中的典型的顶面Z形连接段47的有效轮廓线。相似的，每一方框72代表在包含本发明的同心弹簧组件54a、54b的行43中的典型的顶面Z形连接段56的轮廓线。各方框71代表在行42中的典型的底面Z形连接段48的轮廓线，各方框73代表在行43中的典型的底面Z形连接段57的轮廓线。于是如图6所示的那样，方框70、72和71、73代表承重部件。由于这些部件70、72和71、73中的每个部件都搭接在一起，所以弹簧架40的结构是一种很紧凑的、带弹簧较多的弹簧装配件。另外，根据本发明的以上描述，弹簧行43提供了更坚固、强度更大且更承重的承重弹簧组件。
现在参见图5和图7，将看到绕过并锁合相邻搭接的弹簧段62、64的螺旋穿条61、63的若干线圈都在同一横向面75内对中。还将看到此平面75穿过一横列中的所有弹簧或同心弹簧组件的竖直轴线58、59或49、60。因而，一行中的每个弹簧或弹簧组件被螺旋穿条61、63的若干线圈65连接到相邻行的两个弹簧或同心弹簧组件上，位于直径平面内的中心面75是由弹簧或弹簧组件的竖直轴线58、59或49、60构成的。人们发现，弹簧或弹簧组件的轴线的这种相对于搭接的弹簧段62、64的形状和位置的位置防止了当弹簧被完全压缩时的弹簧侧变形或扭曲。
一旦各行弹簧被装入本发明的弹簧架40中，就可用一个如图1-3所示的边框完成弹簧架的构成。为此，边框被固定到相邻行的周边弹簧上，如盘簧32。也可以采用其它将边框固定到弹簧架40上的连接结构。
图8和图9示出了在将本发明应用到与图4A-7所示的产品相似的连续式弹簧产品中的情况下的本发明的另一个实施例。在图8的俯视图中示意地示出了上述结构。图8和图9的弹簧组件一般与图4A-7所示弹簧组件相同，不同之处仅在于弹簧是通过Z形连接段固定的，从而使单行中的所有弹簧的竖直轴线都位于同一竖直平面80内，而不是交替错位地布置在如图4A-7所示的两个不同的平面内。
各弹簧的Z形段不是只从每个弹簧的一侧向外伸展，而是向外伸展超过了每个弹簧的两侧，从而使这样的结构具有与图4A-7所示实施例同样的优点，并减小或消除了弹簧会搭接或接触同一弹簧的相邻簧圈的趋势。具体地说，在此实施例中，各行弹簧82、84、86是由一段连续线材绕制成的，每段线材形成了许多由位于弹簧架90上表面内的基本呈Z形的连接段相连的相间隔的成对的弹簧88(下称弹簧组88)。在下表面内，基本呈Z形的连接段91将弹簧架90的相邻弹簧组88连在一起。
根据本发明的设计原则，各弹簧架90最好包括至少一行84同心弹簧组件92。由弹簧92a、92b形成的每个弹簧组92将包括一组内簧88a、88b和一组外簧94a、94b，所述内簧和外簧最好通过以上根据图4A-7来描述的方式安置和套嵌在一起。换句话说，成行的内簧88a、88b被压到成行的外簧94a、94b中而与之一起形成了共同被标为弹簧组件92a、92b的本发明的同心弹簧组件。即，例如弹簧组件92a包括一根内簧88a和一根外簧94a，各弹簧组件92b包括一根内簧88b和一根外簧94b。弹簧组件92a、92b分别被位于上表面和下表面内的Z形连接段93、95连在一起。
各弹簧组88、92包括与第二右旋弹簧88b或弹簧组件92b偏置的第一右旋弹簧88a或弹簧组件92a，所述弹簧88b或弹簧组件92b最好分别具有与弹簧88a或弹簧组件92a相同的圈数。但是，弹簧88a、88b和弹簧组件92a、92b的轴线位于同一平面80内，此平面80包含了相邻弹簧和弹簧组件的轴线。虽然各行的弹簧一般最好具有相同的直径、螺旋方向、螺距，但其它螺旋方向、直径或螺距仍然可用于实施本发明。
在图8和图9的实施例中，Z形连接段的拐角在弹簧架90的上表面和下表面内都位于弹簧88和弹簧组件92的圈线外。如上所述，Z形连接段的外间距有助于用螺旋穿条98将Z形连接段的搭接部连接在一起。
参见图8，要指出的是，螺旋穿条98的若干线圈100环绕并将弹簧的相邻搭接部102锁合在相邻行的弹簧组件上。还要指出的是，当形成并固定了所有Z形段时，锁合的搭接段102都位于同一个横向平面104内，此平面104经过了装在一横列中的所有弹簧和弹簧组件的轴线106。因而，各弹簧或弹簧组件被线圈100连接在相邻行的另两个弹簧或弹簧组件上，由轴线106限定的线圈100的中心104位于弹簧和弹簧组件的直径平面内。
现在参见图9，每一方框110代表典型的顶面Z形连接段89的有用的轮廓线。相似的，每一方框112代表在包含本发明的同心弹簧组件92a、92b的行中的典型的顶面Z形连接段93的轮廓线。每一方框111代表典型的底面Z形连接段91的轮廓线，每一方框113代表典型的底面Z形连接段95的轮廓线。于是如图9所示的那样，方框110、112和111、113代表承重部件。由于这些部件110、112和111、113中的每个部件都搭接在一起，所以图9所示的弹簧架40的结构是一种很紧凑的、带弹簧较多的弹簧装置。另外，根据本发明的以上描述，图9所示的成行的弹簧提供了更坚固、强度更大且更承重的承重弹簧组件。
为了实施本发明而示出了若干种不同的弹簧结构，但是除了所示的单根弹簧和连续式弹簧产品外，也可以采用其它弹簧产品。根据本发明的设计原则，可采用Bonnell弹簧以及结簧(如偏心弹簧)和非结簧。
尽管通过描述各实施例来说明本发明且相当具体地描述了这些实施例，但申请人绝不是想对以下的权利要求书的范围限定或限制到如此具体的内容。其它优点和改型对本领域技术人员来说是显而易见的。所以，没有将较宽范围内的本发明限定在具体的细节、典型装置和方法以及示出和描述的示例上。因而，在没有脱离申请人的整体设计概念范围的情况下可以作出对上述细节的改动。
权利要求
1.一种床垫弹簧架，它包括许多相邻的外簧，它们在弹簧架的上表面和下表面之间彼此平行地伸展；至少一个伸展于上表面和下表面之间的内簧，该内簧与所述外簧中的一个外簧同心地安置，所述内簧和外簧在弹簧架的某部位共同形成了一个加强型弹簧组件；一个将同心弹簧组件的内簧和外簧相连以便将弹簧固定成一个弹簧组件的连接件；所述加强型同心弹簧组件沿其长度在弹簧架的上述部位处产生同等的强度，以便在弹簧架的上表面和下表面上提供支承。
2.如权利要求1所述的弹簧架，其特征在于，该内簧和外簧的端部簧圈位于所述上表面或下表面内，所述连接件连接各弹簧的端部簧圈，从而将弹簧固定为一个弹簧组件。
3.如权利要求1所述的弹簧架，其特征在于，所述连接件是一根缠绕在内簧和外簧局部上的螺旋穿条。
4.如权利要求1所述的弹簧架，其特征在于，许多外簧与同等数目的、与该外簧同心安置的内簧一起被排成一行，从而在该弹簧架中形成了一行同心弹簧组件。
5.如权利要求1所述的弹簧架，其特征在于，为形成一个弹簧架，所述成行的同心弹簧组件被一根螺旋穿条连接到相邻成行的弹簧上。
6.如权利要求1所述的弹簧架，其特征在于，所述内簧和外簧具有大致相同的螺距。
7.如权利要求1所述的弹簧架，其特征在于，在所述内簧端部簧圈之间的簧圈具有与在所述外簧端部簧圈之间的簧圈大致相同的直径。
8.如权利要求1所述的弹簧架，其特征在于，该弹簧架还包括一个在该弹簧架的上表面或下表面内环绕所述弹簧直行的周边的边框；缠绕一个边框以及与所述边框相邻的周边弹簧的端部簧圈而在该上表面或下表面上形成加强边缘的第二螺旋穿条，所述第二螺旋穿条缠绕该加强型弹簧组件的同心内簧和外簧，从而将该组件固定在该边框上。
9.如权利要求1所述的弹簧架，其特征在于，所述螺旋穿条垂直于所述弹簧直行并在弹簧架的上表面或下表面内将一行中的相邻弹簧的端部簧圈绕在一起。
10.如权利要求9所述的弹簧架，其特征在于，所述螺旋穿条跨接至少两个弹簧直行，从而将所述弹簧直行连在一起。
11.如权利要求9所述的弹簧架，其特征在于，该弹簧架还包括许多条相间隔的螺旋穿条，它们垂直于所述弹簧直行并将相邻弹簧的端部簧圈缠在一起，从而使一行中的每根弹簧与该行中的相邻弹簧相连。
12.一种用于一个床垫弹簧架中的弹簧结构，它包括一根具有对置的端部簧圈的外簧，所述端部簧圈位于该弹簧架的上表面和下表面内；一根伸展于所述上表面和下表面之间、且与一根上述外簧同心布置的内簧，所述内簧和外簧的相应端部簧圈彼此相邻并布置在所述上表面和下表面内；一根使弹簧联接而将同心的内簧和外簧连在一起的连接件，它可使所述弹簧同时在弹簧架中变形并使其在该弹簧架中的某部位形成一个加强型弹簧组件，该组件沿其长度具有同等强度，从而当该加强型弹簧组件放置在弹簧架中时能对弹簧架的上表面和下表面提供相等的支承。
13.如权利要求12所述的弹簧结构，其特征在于，所述内簧和外簧具有大致相等的螺距。
14.如权利要求12所述的弹簧结构，其特征在于，在所述内簧端部簧圈之间的簧圈具有与在相应的外簧端部簧圈之间的簧圈大致相等的直径。
15.一种床垫弹簧架，它包括一行外簧，由单根连续线材段形成此行弹簧且此行中包含许多通过连接段而相连的外簧；一行内簧，由单根连续线材段形成此行弹簧且此行中包含许多通过连接段而相连的内簧；所述的这行内簧与所述的这行外簧被装配在一起，至少一内簧与一外簧大致同心地安置，从而形成一个伸展于该弹簧架的上表面和下表面之间的弹簧组件；各行的局部在该上表面或下表面附近彼此搭接；一个用以连接该行的搭接部而以组装关系将该行内簧和该行外簧连在一起以便在弹簧架的某部位上形成一个加强型弹簧组件的连接件，所述加强型弹簧组件一般沿其长度具有同等强度以支承所说的上表面和下表面。
16.如权利要求15所述的弹簧架，其特征在于，该弹簧架还包括许多布置成一行的同心弹簧组件，该行同心弹簧组件包括装配在一起的一行内簧和一行外簧。
17.如权利要求15所述的弹簧架，其特征在于，该弹簧架还包括许多行弹簧，各行弹簧是由一条连续线材段制成的，这些行弹簧与弹簧架中的加强型弹簧组件装配在一起。
18.如权利要求15所述的弹簧架，其特征在于，各行弹簧的局部与相邻行弹簧的局部搭接，该搭接部被一个连接件连在一起，从而在一个装配好的弹簧架中固定所述成行的弹簧。
19.如权利要求15所述的弹簧架，其特征在于，所述连接件是一根螺旋穿条，该螺旋穿条在上表面或下表面附近缠绕所述搭接部，从而装配出弹簧组件。
20.如权利要求19所述的弹簧架，其特征在于，所述螺旋穿条跨接内簧行和外簧行，从而沿其长度方向以组装关系将所述弹簧行连在一起。
21.如权利要求15所述的弹簧架，其特征在于，该连接段呈Z形。
22.如权利要求15所述的弹簧架，其特征在于，一行中的每个内簧通常与该行中相应的外簧同心地布置，从而形成一行相邻的加强型弹簧组件，这些弹簧组件由连接段相连。
23.如权利要求15所述的弹簧架，其特征在于，所述形成同心弹簧组件的内簧和外簧具有大约相等的螺距。
24.如权利要求15所述的弹簧架，其特征在于，在组成同心弹簧组件的外簧和内簧的连接段之间的簧圈具有相同直径。
25.如权利要求15所述的弹簧架，其特征在于，形成所述同心弹簧组件的外簧和内簧具有同一螺旋方向。
26.一种用于床垫弹簧架的弹簧结构，它包括一行外簧，此行外簧由一根连续线材制成并包含许多通过连接段而相连的外簧；一行内簧，此行内簧由一根连续线材制成并包含许多通过连接段而相连的内簧；将所述的这行内簧和所述的这行外簧装配在一起，至少一个内簧以大致与一个外簧同心的方式安装，从而形成了一个在该弹簧架上、下表面之间伸展的弹簧组件；各行弹簧的局部在上表面或下表面附近相互搭接；一个用以连接弹簧行的搭接部而以装配关系将该行内簧和该行外簧固定在一起以便在弹簧架的某部位形成一个加强型弹簧组件的连接件，所述加强型弹簧组件一般沿其长度具有同等强度以支承所说的上表面和下表面。
27.如权利要求26所述的弹簧结构，其特征在于，它还包括许多排成一行的同心弹簧组件，所述成行的同心弹簧组件包括装配在一起的一行内簧和一行外簧。
28.如权利要求26所述的弹簧结构，其特征在于，该连接段呈Z形。
29.如权利要求26所述的弹簧结构，其特征在于，一行中的每个内簧与该行中相应的外簧同心地布置，从而形成了一行相邻的加强型弹簧组件，这些弹簧组件由连接段相连。
30.如权利要求26所述的弹簧结构，其特征在于，组成同心弹簧组件的内簧和外簧具有大约相同的螺距。
31.如权利要求26所述的弹簧结构，其特征在于，在组成同心弹簧组件的外簧和内簧的连接段之间的簧圈具有相同直径。
32.如权利要求26所述的弹簧结构，其特征在于，组成同心弹簧组件的内簧和外簧具有同一螺旋方向。
33.一种床垫弹簧架的制作方法，它包括使许多外簧彼此相邻并基本相互平行地放置，从而使对置的弹簧端部簧圈共同构成弹簧架的上表面和下表面；至少将一个内簧装入到其中一个外簧中，从而使该内簧大致与该外簧同心地卷绕，该内簧和外簧的相应端部簧圈在上表面和下表面处彼此相邻；将螺旋穿条绕过同心内簧和外簧的端部簧圈并扎紧在相邻外簧的端部簧圈上，在该弹簧架的一个表面上将同心的内、外簧与相邻外簧连在一起以便在弹簧架的某个部位上形成一个加强型弹簧组件，该加强型弹簧组件沿其长度具有相同的强度，从而使该组件在被装入到该弹簧架中时对弹簧架的上表面和下表面提供相同的支承。
34.如权利要求33所述的方法，它还包括将许多内簧装入相应的外簧中，用该螺旋穿条将内簧和相应的外簧连在一起以便在弹簧架中产生一个加强型弹簧组件区。
35.如权利要求33所述的方法，它还包括在该弹簧架的一个表面上将一个边框放置在弹簧周围，使第二根螺旋穿条缠绕所述边框和靠近该边框的弹簧的端部簧圈，以便在该表面上形成一个加强型周边。
36.一种床垫弹簧架的制作方法，它包括设置一行内簧和一行外簧，每行弹簧都是由单根连续线材制成的并且包括许多通过连接段相连的弹簧；将该行内簧与该行外簧装在一起，如此安装这两行弹簧，即，至少一个内簧与一个外簧是同心的，从而形成一个伸展于该弹簧架上、下表面之间的弹簧组件；使一行弹簧的局部与另一行弹簧的相应局部搭接在一起；用一连接件将这两行弹簧的搭接部连在一起，从而以装配关系将该行内簧与该行外簧固定在一起，以便在弹簧架的某部位上形成一个加强型弹簧组件，所述加强型弹簧组件一般沿其长度具有同等的强度，以支承上、下表面。
37.如权利要求36所述的方法，其特征在于，所述成行的弹簧被装在一起而形成了许多排成一行的同心弹簧组件，这一行同心弹簧组件包括装配在一起的一行内簧和一行外簧。
38.如权利要求36所述的方法，其特征在于，它还包括在该加强型弹簧组件附近安置许多行弹簧以形成一个弹簧架，每行弹簧都是由单根连续线材制成的。
39.如权利要求36所述的方法，其特征在于，它还包括将一根螺旋穿条绕过所述弹簧行的搭接部。
40.如权利要求36所述的方法，其特征在于，它还包括使所述内簧行和外簧行的连接段搭接在一起，并用连接件将所述搭接的连接段相连。
全文摘要
一种弹簧架(10,40)包括许多通常彼此平行的外簧(12,45),以形成上、下表面(24,26,52,53)。一个或多个外簧(12,45)具有一个呈相似形状的且通常与相应的外簧同心的内簧(14,55)。在一个实施例中,螺旋穿条(30,61)将同心弹簧的相邻端部簧圈缠绕在一起,以形成加强型弹簧组件(16,54)。螺旋穿条(30)将该弹簧架的弹簧(16)连在一起并将周边弹簧的端部簧圈连接到一个边框(28)上。在本发明的另一个实施例中,该弹簧架包括一行内簧(55)和一行外簧(45),各行弹簧是由单根连续线材制成的,从而使该行的相邻弹簧通过连接段而相连。将这些行的弹簧装在一起,以使所述内簧(55)和外簧(45)同心,从而形成了加强型弹簧组件(54)。
文档编号A47C23/043GK1179203SQ96192712
公开日1998年4月15日 申请日期1996年3月20日 优先权日1995年3月20日
发明者托马斯·J·韦尔斯 申请人:L&P产权管理公司