床垫组件的制作方法
【专利说明】床垫组件
【背景技术】
[0001] 本公开总体上涉及床垫组件，并且更具体地，涉及包括能够独立移动的带垫的柱 塞的阵列的床垫组件。
[0002] 标准床垫的设计在过去五十年中发展得非常慢。标准床垫通常包括或者安装在衬 垫下方的基部上、或者夹置在一对衬垫之间的一组金属螺旋弹簧。然后以棉套材料覆盖所 述金属弹簧和所述一个或多个衬垫。整个结构随后被缝到布罩中并且边缘被包裹及缝合。 因此，一旦床垫被制成，则部件就是不可更换的。由于金属弹簧的尺寸和固有坚硬度，以弹 簧为基础的床垫呈现出有限的顺应人的身体的轮廓的能力，而仅对此进行改善就具有极大 的难度。尽管独立的螺旋弹簧设计成在人的身体的重量作用下压缩以使床垫的表面与人的 身体的轮廓在一定程度上相匹配，但是许多使用者仍在某些身体位置感受到压力点，特别 在他们没有仰面平躺时更是如此，导致不自然的身体位置和辗转反侧的睡眠。
[0003] 结合有改进质量和耐久性的泡沫制品的金属弹簧床垫的限制已经引起作为螺旋 弹簧床垫的可行性替代的泡沫芯床垫的相对较新近的研发。与常规的以弹簧为基础的床垫 相比，泡沫芯床垫能够在身体轮廓仿形、压力点消除以及改进的舒适度和支撑方面提供显 著的改进。基本的泡沫床垫通常包括具有所需性能的一层或更多层泡沫，所述一层或更多 层泡沫组装到织物罩中，这通常看起来与标准的金属弹簧床垫相同。泡沫床垫可以包括由 相对较高弹性的泡沫制成的中心芯部，该中心芯部夹置在两层较低弹性的泡沫之间，所述 较低弹性的泡沫封装于织物外壳中。这种构型提供了双面两用床垫。
[0004] 尽管泡沫床垫克服了螺旋弹簧床垫的一些缺点，但它们呈现出其他缺点，包括：过 度坚硬、难以调节坚硬度、以及缺乏穿过泡沫芯的气流而使身体热量留存在床垫内。因此， 仍需要克服弹簧床垫和泡沫床垫的缺点的改进的床垫设计。
【发明内容】
[0005] 本发明的实施方式在如下柱塞矩阵床垫中满足了上文描述的需求，该柱塞矩阵床 垫包括许多能够独立移动的带泡沫垫的柱塞，所述柱塞形成能够独立移动的支撑点的阵 列。柱塞矩阵床垫相比于常规的螺旋弹簧床垫设计显著地提高了对身体轮廓的仿形。柱塞 矩阵床垫相比于常规的泡沫床垫设计还允许穿过床垫的气流的显著改善。不同的柱塞可以 具有不同的弹簧和阻尼特征以允许床垫的不同的柱塞和柱塞区域呈现不同的坚硬度水平。 在某些实施方式中，单个柱塞可以被独立地拆除及更换，例如以具有不同的弹簧或阻尼元 件的另一柱塞来替换该柱塞，以及进行其他类型的调节和修理。多种可选的设计特征和构 型提供了众多的具有不同水平的复杂性和功能性的替代性构型，所述替代性构型能够被组 织成各种组合，以产生一系列为满足不同的客户喜好和价格点而设计的型号。
[0006] 在特定的实施方式中，床垫组件包括框架和由框架支撑的柱塞矩阵，该柱塞矩阵 包括由柱塞支撑平台悬置的许多柱塞，其中，每个柱塞都提供独立的支撑点。顶垫定位于柱 塞矩阵的上方，并且罩被置于柱塞矩阵和顶垫上。柱塞矩阵限定了用于躺在床垫组件上的 人的支撑轮廓，该柱塞矩阵可以被分成具有不同坚硬度特性、阻尼特性、竖向偏移特性或其 他特性的多个区域。例如，可以为床垫的头部部分、肩部部分、背部部分、臀部部分和腿部部 分设置呈现不同特性的区域。
[0007] 每个柱塞通常包括销引导件，该销引导件被以可拆装的方式保持在贯穿柱塞支撑 平台的孔内。销可以包括：定位在柱塞支撑平台的上方的凸缘、和从凸缘延伸穿过孔的引导 件本体。以可滑动的方式被接纳在销引导件中的销包括：定位于销引导件的凸缘上方的凸 缘、和从销的凸缘延伸穿过引导件本体的轴。销的凸缘承载可变形头部。张力弹簧具有第 一端部和第二端部，该第一端部被固定至引导件本体，该第二端部定位于引导件本体的下 方且接纳销轴的底部端部。弹簧构造成随着销相对于销引导件的向下运动而弹性地伸展。 围绕销的轴被保持在销的凸缘与销引导件的凸缘之间的阻尼装置随着销相对于销引导件 的向下运动而弹性地变形。某些实施方式包括夹，夹允许在柱塞床垫组件制成之后将柱塞 从柱塞支撑平台上拆除。在另外的实施方式中，柱塞可以用螺钉、铆钉或其他永久性的或可 拆装的紧固件紧固至柱塞支撑平台。
[0008] 参照本公开内容及包括在其中的附图的各个特征的下列详细描述，可以更容易地 理解本公开内容。
【附图说明】
[0009] 附图提供了柱塞矩阵床垫的各种实施方式和部件，该柱塞矩阵床垫提供了很多独 立的悬置点。
[0010] 图1为柱塞矩阵床垫的第一说明性实施方式的立体图。
[0011] 图2为躺在柱塞矩阵床垫的第二说明性实施方式的人的侧视图。
[0012] 图3A和图3B为示出了不同坚硬度区的柱塞矩阵床垫的概念性图示。
[0013] 图4为柱塞矩阵床垫的第一说明性实施方式的分解图。
[0014] 图5为具有泡沫侧部分的柱塞矩阵床垫的第二替代性实施方式的立体图。
[0015] 图6为柱塞矩阵床垫的第二说明性实施方式的分解图。
[0016]图7为具有泡沫外周的柱塞矩阵床垫的第三替代性实施方式的立体图。
[0017] 图8A至图8E为柱塞矩阵床垫的边缘框架或边缘覆盖件的示例图案的视图。
[0018] 图9A至图9H为床垫的柱塞的替代性泡沫头部的立体图。
[0019] 图10为包括柱塞矩阵部分和螺旋弹簧部分的组合的替代性床垫的实施方式的立 体图。
[0020] 图IlA至图IlC为柱塞矩阵床垫的替代性柱塞设计的立体图。
[0021] 图12为柱塞矩阵床垫的说明性柱塞设计的分解图。
[0022] 图13A至图13D为示出了柱塞矩阵床垫的替代性柱塞销引导件设计的视图。
[0023]图14为处于其完全升起位置的第一说明性柱塞的截面图。
[0024] 图15为处于完全降低位置的第一说明性柱塞的截面图。
[0025] 图16为处于完全升起位置的具有高度调节环的第二说明性柱塞的截面图。
[0026] 图17为处于完全降低位置的具有高度调节环的第二说明性柱塞的截面图。
[0027] 图18为处于完全升起位置的具有双张力弹簧的第三说明性柱塞的截面图。
[0028] 图19为处于部分降低位置的具有双张力弹簧的第三说明性柱塞的截面图。
[0029] 图20为处于完全降低位置的具有双张力弹簧的第三说明性柱塞的截面图。
[0030] 图21A至图21C示出了使用具有不同尺寸和形状的柱塞头部的替代性多变式柱塞 矩阵设计。
[0031] 图22为示出了为了便于运输而构造为分解部件的模块化柱塞矩阵床垫的立体 图。
[0032] 图23A至图23D为示出了模块化柱塞矩阵床垫的客户组装过程的立体图。
[0033] 图24A至图24C为构造成与可机械调节的床框架一起使用的折叠式柱塞矩阵床垫 的侧视图。
【具体实施方式】
[0034] 本发明的实施方式可以在设置有能够独立移动的支撑点的阵列的柱塞矩阵床垫 组件中实现，所述柱塞矩阵床垫组件相比于常规的螺旋弹簧床垫设计显著地改进了身体轮 廓仿形和支撑。与常规床垫不同的是，柱塞矩阵床垫在使用者没有平躺在床垫上时为使用 者提供改善的支撑。尽管常规的床垫在使用者仰卧时给予支撑，但该支撑在使用者不是平 躺时一一例如，当使用者侧卧在一叠毯子或枕头上时一一变得不均匀。柱塞矩阵系统提供 了更大范围的竖向偏移，这使得床垫能够甚至在使用者躺在障碍物上或者以另外的方式处 于不自然的状态时恰当地对准使用者的身体。柱塞矩阵床垫相比于常规的泡沫芯床垫设计 还允许穿过床垫的气流的实质改善。
[0035] 与常规的床垫不同，各个柱塞可以构造成具有不同的弹簧、柱塞头部和阻尼元件 以提供具有不同的坚硬度特性的柱塞或柱塞区域。各个柱塞还可以在床垫已经被制成之后 被独立地拆除以及更换以改变各个柱塞的坚硬度特性以及进行其他类型的调节和修理。呈 现不同坚硬度和其他特性的具有不同的弹簧、头部和阻尼元件的不同的柱塞可以设置到呈 现不同的、可定制的支撑轮廓的各种不同的支撑区域中。例如，可以为床垫的头部部分、肩 部部分、背部部分、臀部部分和腿部部分设置具有不同坚硬度的区域。每个床垫均可以具有 由客户指定的定制支撑轮廓。在为两个人设计的床垫中，可以为分享该床垫的每个人构造 独立的并排的支撑轮廓。柱塞矩阵设计可以结合到平床垫中，也可以结合到为机械地调节 的床框架而设计的折叠式实施方式中。
[0036] 在一个实施方式中，床垫包括能够独立移动的带泡沫垫的柱塞的矩阵、位于柱塞 的顶部上的床垫衬垫、框架和由框架支撑的钢性的柱塞支撑平台。柱塞各自从柱塞平台悬 置并且经弹簧加载以提供独立的支撑点。每个柱塞均包括销，所述销构造成在销引导件内 上下移动，所述销引导件被接纳在贯穿柱塞支撑平台的对应的孔内。被保持在销引导件上 的张力弹簧向上迫压柱塞，并且允许销响应于施加至柱塞的顶部的重量而向下移动。边缘 框架可以围绕柱塞或柱塞的在柱塞平台上方延伸的部分，以在床垫的边缘处提供额外的支 撑。沿着床垫的一个或更多个边缘还可以包括泡沫块或由螺旋弹簧构成部分以提供额外的 边缘支撑。
[0037] 在特定的实施方式中，嵌套式螺旋弹簧结合在柱塞上以提供非线性的弹簧特性。 作为另一选择，不同的柱塞可以构造成具有不同的高度调节环以调节柱塞的最大行程和弹 簧特性。可以结合各种不同的柱塞头部形状和尺寸以产生各种床垫构型。例如，可以在同 一床垫内使用多种泡沫帽构型，例如六边形、圆顶形、镶嵌式几何形状、以及在顶部表面上 具有各种凸出部以提供按摩感觉和有吸引力的美学外观的设计。柱塞还可以包括阻尼装置 例如围绕销的位于柱塞支撑平台上方的轴的泡沫环以提供非线性的载荷-变形响应和/或 抑制柱塞的弹簧作用。泡沫环一一所述泡沫环可以通过贯穿该泡沫环的纵向切口来拆除、 或通过将销从柱塞中拆除来拆除一一可以是一体式的、或者分段成具有不同的坚硬度水平 的泡沫部分。泡沫环部段可以具不同的材料、密度、高度、宽度和其他特性。例如在特定的 设计中，分段的环圈可以包括呈现递增的坚硬度的多个部分。作为另一替代，阻尼装置可以 是螺旋弹簧，该螺旋弹簧可以定位于罩的下方并且与泡沫部件相结合以减小噪音并且改进 阻尼效果。
[0038]床垫的各种实施方式可以包括具有网状件的罩或外周封套、泡沫封套、聚氨酯或 聚乙烯泡沫或其他适合的构型。该床垫可以位于拉链式的或其他类型的罩内以对内部床垫 组件进行封装及保护。在此特定构型中，柱塞位于床垫的封套内。在其他设计中，柱塞可以 延伸到床垫的底部表面下方并延伸到下方的基部中。可以提供各种可选择的罩，例如防水 罩、可清洗罩、具有额外棉套、装饰性设计等等的罩。
[0039]特定的替代具有模块化设计，该模块化设计包括分组式柱塞矩阵、折叠式边缘框 架、顶垫和拉链式罩，构造成用于在若干个包装箱中进行运输。另一实施方式包括分段式 的、折叠式的柱塞矩阵，该柱塞矩阵构造成在可机械调节的框架的顶部上弯曲。为具有不同 水平的复杂性和功能性的众多替代性设计提供各种各样的泡沫块、螺旋弹簧、柱塞设计、边 缘框架、柱塞头部、床垫区域、可更换部件以及其他可选的特征，所述替代性设计能够以各 种组合的方式被采用以产生设计成用以满足不同客户喜好和价格点的一系列模型。对下文 描述的所有实施方式而言，诸如泡沫层、膜、通气口、部件的覆盖件、减震器、缓冲器之类的 一系列可选的特征和细节已经被省略以避免使附图杂乱，并且所述可选的特征和细节可以 被包括作为标准的或可选的特征。
[0040] 现在转向附图，图1为示出了典型床垫的某些基本部件的柱塞矩阵床垫10的简化 实施方式的立体图。该组件包括位于由边缘框架15围绕的柱塞的矩阵14的顶部上的泡沫 罩12。列举了代表性的柱塞16以帮助描述。柱塞及边缘框架组件通常位于罩或裙状件17 内，该罩或裙状件17提供外周封套以保护床垫并且可以增加床垫的结构整体性。该罩通常 包括通气孔或可透气材料以提供穿过床垫的气流。尽管示出了网状边缘框架15,但边缘框 架和外周封套可以由诸如聚氨酯、聚乙烯泡沫、结构塑料或其他适合的构造物之类的具有 一系列所需构型的任意适合的材料来构造。外周封套还可以采用常规的棉套和织物被覆件 以给予柱塞矩阵与常规的螺旋弹簧矩阵类似的外观。
[0041] 图2为躺在替代性柱塞矩阵床垫20上的人的侧视图，该图示出了关于人的身体的 轮廓的独立的柱塞运动。床垫10的基本元件包括顶部泡沫层12和由柱塞