ES2587405T3 - Muelles cilíndricos y cónicos combinados - Google Patents

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ES2587405T3 ES08843531.8T ES08843531T ES2587405T3 ES 2587405 T3 ES2587405 T3 ES 2587405T3 ES 08843531 T ES08843531 T ES 08843531T ES 2587405 T3 ES2587405 T3 ES 2587405T3
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Abstract

Un conjunto de muelles que incluye una pluralidad de espirales de muelle, que comprende al menos una espiral de muelle (100, 110, 120, 200, 210, 300, 310, 320, 500, 520, 704) no conectada a lo largo de una porción superior de la misma a una espiral de muelle adyacente, que tiene una porción de muelle superior (101, 111, 121, 211, 301, 311, 321, 501, 701) que tiene una forma generalmente troncocónica con una primera constante elástica sustancialmente lineal, y una porción de muelle inferior (102, 112, 122, 202, 212, 302, 312, 322, 502, 710) que tiene una forma generalmente cilíndrica dispuesta debajo de la porción de muelle superior con una segunda constante elástica sustancialmente lineal, donde la segunda constante elástica sustancialmente lineal es mayor que la primera constante elástica sustancialmente lineal, y donde la espiral de muelle (100) está configurada de modo que la porción superior (101) se comprime sustancialmente antes de que la porción inferior (102) se comprima sustancialmente en respuesta a una carga, caracterizado porque la porción superior (101) está configurada para comprimirse con la primera constante elástica sustancialmente lineal durante un intervalo más largo de carga aplicada en relación con la compresión de la segunda constante elástica lineal de la porción de muelle inferior (102).

Description

DESCRIPCION
Muelles cilmdricos y conicos combinados.
5 CAMPO DE LA INVENCION
Esta invencion se refiere a muelles para uso con un conjunto de muelles en arffculos de acolchado tales como colchones.
10 ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Los colchones de muelles tradicionales generalmente contienen un conjunto de muelles que tiene una serie de muelles que proporcionan soporte de acolchado a uno o mas usuarios. Cuando un usuario duerme sobre la superficie del colchon, aplica un peso sobre los muelles subyacentes, los cuales, a su vez, se comprimen para 15 proporcionar soporte de acolchado adecuado. Tfpicamente, los usuarios mas ligeros aplican menos peso sobre los muelles, haciendo que estos muelles se compriman menos y proporcionando de ese modo una sensacion diferente a la que experimental una persona mas pesada. En consecuencia, los usuarios mas ligeros podnan experimentar un nivel de comodidad diferente comparados con los usuarios mas pesados para una serie de muelles dada. Esto puede presentar un problema cuando dos companeros de sueno son de pesos significativamente diferentes, por 20 ejemplo 120 libras y 220 libras. En tales casos, es improbable que un colchon resulte comodo para ambos companeros.
Una razon de que un colchon tradicional pueda resultar mas comodo para ciertos usuarios es que a menudo estan construidos con muelles que tienen unas constantes elasticas lineales. Tales muelles se comprimen una distancia 25 que es linealmente proporcional al peso del usuario, hasta que alcanzan la compresion total. Por lo tanto, los muelles se comprimen menos bajo una persona ligera que bajo una persona pesada. Los ingenieros han intentado soslayar este problema fabricando un colchon que tiene muelles con constantes elasticas no lineales (por ejemplo, muelles conicos). Tales muelles no lineales pueden comprimirse significativamente bajo una persona ligera y sin embargo no comprimirse totalmente bajo una persona pesada, proporcionando ocasionalmente niveles de comodidad similares 30 para ambas. No obstante, incluso los muelles no lineales tales como los muelles conicos son desventajosos debido a ciertas propiedades y una forma general irregular. En particular, por debajo de un cierto umbral de peso, estos mueles todavfa se comprimen linealmente con el peso aplicado. La compresion de tipo no lineal se produce ffpicamente mas alla de este umbral de peso. Por lo tanto, los muelles no lineales ffpicos tendnan que comprimirse significativamente antes de que un usuario experimente un nivel de comodidad deseado. En otras palabras, los 35 usuarios tendnan que ser de suficiente peso antes de que puedan experimentar un cierto nivel de comodidad proporcionada por la compresion no lineal de los muelles. Ademas de la desventaja de requerir un usuario pesado, tal compresion significativa del conjunto de muelles tambien puede resultar inadecuada para la vida de la cama. Por otra parte, los colchones que tienen muelles no lineales son diffciles de fabricar debido a la forma irregular de las espirales de muelle. Por ejemplo, los muelles conicos son particularmente diffciles de ensamblar porque no pueden 40 estar en contacto a lo largo de toda su longitud tal como se exige en algunos procedimientos de ensamblaje de colchones.
Por consiguiente, existe una necesidad de un colchon que sea comodo para los usuarios con un extenso intervalo de pesos. Generalmente, existe una necesidad de un arffculo de acolchado que proporcione un nivel similar de soporte 45 de acolchado para una amplia variedad de usuarios.
BREVE RESUMEN DE LA INVENCION
La presente invencion proporciona un conjunto de muelles de acuerdo con la reivindicacion 1. Caractensticas 50 ventajosas se proporcionan en las reivindicaciones dependientes. Los sistemas y procedimientos descritos en este documento incluyen conjuntos de muelles para arffculos de acolchado tales como colchones. Los conjuntos de muelles pueden tener uno o mas muelles asimetricos que estan configurados para proporcionar un nivel similar de firmeza a usuarios con pesos diferentes. Los muelles asimetricos incluyen porciones que tienen constantes elasticas lineales y no lineales. En un ejemplo, un muelle asimetrico incluye una porcion conica superior y una porcion 55 cilmdrica inferior. Tal disposicion permite que un usuario del colchon experimente compresion no lineal sin causar una compresion sustancial de los muelles helicoidales. Los sistemas y procedimientos preven un colchon que es suficientemente blando para usuarios mas ligeros y suficientemente firme para usuarios mas pesados.
Con fines de claridad, y no a modo de limitacion, los sistemas y procedimientos pueden describirse en este
documento en el contexto de proporcionar conjuntos de muelles para colchones. Sin embargo, se apreciara que los principios descritos en este documento pueden adaptarse a una amplia variedad de aplicaciones. Por ejemplo, los principios de esta descripcion pueden aplicarse a divanes donde un almohadon esta fijado a un conjunto mas grande. Ademas, los principios pueden aplicarse a sillas, confidentes, sofas, sofa-camas, asientos de coches, 5 colchones de cunas, divanes desplegables y colchones plegables. Mas en general, los sistemas descritos en este documento pueden emplearse en cualquier ambiente donde sea deseable proporcionar soporte para una amplia variedad de usuarios.
Mas en particular, los sistemas y procedimientos descritos en este documento preven un conjunto de muelles 10 internos que incluye una pluralidad de espirales de muelle que tienen una porcion de muelle superior y una porcion de muelle inferior. La porcion de muelle superior tiene una primera constante elastica sustancialmente lineal.
La porcion de muelle inferior puede estar dispuesta debajo de la porcion de muelle superior y puede tener una segunda constante elastica sustancialmente lineal. En ciertas realizaciones, la segunda constante elastica 15 sustancialmente lineal es mayor que la primera constante elastica sustancialmente lineal. La espiral de muelle puede estar configurada de modo que la porcion superior se comprime sustancialmente antes de que la porcion inferior se comprima sustancialmente. La porcion de muelle superior puede incluir una pluralidad de espirales que tienen un primer paso, y la porcion de muelle inferior puede incluir una pluralidad de espirales que tienen un segundo paso. La pluralidad de espirales de la porcion de muelle superior puede tener un primer paso similar. La pluralidad de 20 espirales de la porcion de muelle inferior puede tener un segundo paso similar. En ciertas realizaciones, el primer paso es diferente del segundo paso. El primer paso puede ser mayor o menor que el segundo paso. En otras realizaciones, el primer paso es el mismo o sustancialmente similar al segundo paso. El paso de una espiral de muelle puede afectar a su constante elastica, y la espiral de muelle puede tener pasos que confieren constantes elasticas lineales y no lineales a la misma. De acuerdo con la invencion, la porcion de muelle superior de la espiral 25 de muelle es sustancialmente troncoconica. La porcion de muelle inferior de la espiral de muelles es sustancialmente cilmdrica. La espiral de muelle puede ser una espiral recubierta o una espiral abierta. En ciertas realizaciones, la espiral de muelle esta formada de composicion metalurgica que contiene uno o mas elementos seleccionados de entre el grupo de acero, cromo, mquel, molibdeno, cobre, titanio, cobalto, niobio, vanadio, aluminio, platino y tungsteno.
30
La espiral de muelle puede formarse a partir de un alambre y puede incluir un alambre de igual diametro a lo largo de toda la longitud de la espiral de muelle. Alternativamente, la espiral de muelle puede incluir un alambre de diametro variable. En ciertas realizaciones, la porcion de muelle superior tiene un primer diametro y la porcion de muelle inferior tiene un segundo diametro, de modo que el primer diametro es menor que el segundo diametro. La 35 porcion de muelle superior puede incluir un alambre de un primer diametro y la porcion de muelle inferior puede incluir un alambre de un segundo diametro, de modo que el primer diametro es mayor que el segundo diametro. Las espiras de muelle pueden formarse a partir de un cable de alambre de un solo filamento. En ciertas realizaciones, la espiral de muelle esta formada de cable de alambre de filamentos multiples tal como los descritos en la patente de EE.UU. N° 7.168.117.
40
Procedimientos para fabricar espirales de muelle a partir de cable de alambre de filamentos multiples pueden encontrarse en la publicacion de solicitud de patente de EE.UU. N° US2005-0056066A1.
En ciertas realizaciones, la porcion de muelle superior de la espiral de muelle comprende entre un cuarto y tres 45 cuartos de la altura de espiral de muelle. La porcion superior de la espiral de muelle puede tener un extremo superior y un extremo inferior y un diametro. En ciertas realizaciones, el diametro de la espiral de muelle aumenta monotonamente desde el extremo superior hasta el extremo inferior. En ciertas realizaciones, la espiral de muelle incluye una espiral desplazada en cada extremo. Una espiral desplazada puede ser una gran espiral que mejora la estabilidad de la espiral de muelle. Una espiral desplazada tambien puede facilitar el procedimiento de fabricacion.
50
Las espirales de muelle pueden disponerse en filas y columnas de modo que cada espiral de muelle sea adyacente a al menos una otra espiral de muelle. Las espirales de muelle adyacentes pueden conectarse con adhesivo. Alternativamente, las espirales de muelle adyacentes pueden conectarse con una grapa anillada u otras fijaciones metalicas. De acuerdo con la invencion, las espirales de muelle adyacentes no estan conectadas a lo largo de la 55 porcion superior de las espirales. Dejar la porcion superior de las espirales sin conectad permite que un muelle se comprima sin afectar a su vecino. Esta practica permite que el durmiente se mueva sobre un colchon sin molestar al otro durmiente.
En ciertas realizaciones, el conjunto de muelles esta adaptado para una estructura de soporte acolchado tal como un
colchon. La estructura de soporte acolchado puede ser de un tamano de colchon estandar tal como Twin, Twin XL, Full, Full XL, Queen, Olympic Queen, King, o California King. Tambien puede ser de un tamano a medida. Ademas, la estructura de soporte acolchado podna ser un colchon mas pequeno disenado para un nino o bebe. Tal colchon puede ser parte de una cuna.
5
En ciertas realizaciones, la estructura de soporte acolchado comprende ademas al menos una capa adicional dispuesta adyacente al conjunto de muelles. En ciertas realizaciones, la al menos una capa adicional incluye al menos una de una capa de relleno, una capa de tapizado, una capa de bastidor, una capa almohadillada, una capa de espuma, una capa de guata y una capa impermeable.
10
Los sistemas y procedimientos descritos en este documento se refieren ademas a un conjunto de dos muelles apilados en un muelle interior. Este sistema de dos muelles apilados puede tener sustancialmente la misma constante elastica que el muelle asimetrico descrito anteriormente. Espedficamente, un conjunto de muelles puede incluir una pluralidad de espirales de muelle, que comprenden al menos un conjunto de espirales de muelle que tiene 15 una espiral de muelle superior con un primer muelle sustancialmente lineal, y una espiral de muelle inferior dispuesta debajo de la espiral de muelle superior con una segunda constante elastica sustancialmente lineal, donde la segunda constante elastica sustancialmente lineal es mayor que la primera constante elastica sustancialmente lineal, y donde la espiral de muelle esta configurada de modo que la porcion superior se comprime sustancialmente antes de que la porcion inferior se comprima sustancialmente.
20
Los sistemas descritos en este documento preven ademas una espiral de muelle de compresion, que comprende una porcion conica superior con una primera elastica lineal, y una porcion cilmdrica inferior dispuesta debajo de la porcion de muelle superior con una segunda constante elastica lineal, donde la segunda constante elastica lineal es mayor que la primera constante elastica lineal, y donde la espiral de muelle esta configurada de modo que la porcion 25 superior se comprime sustancialmente antes de que la porcion inferior se comprima sustancialmente.
Ademas, los sistemas y procedimientos descritos en este documento se refieren a una espiral de muelle de compresion para uso en un colchon, que comprende un muelle conico superior con una primera constante elastica lineal, y un muelle cilmdrico inferior dispuesto debajo de la porcion de muelle superior con una segunda constante 30 elastica lineal, donde la segunda constante elastica lineal es mayor que la primera constante elastica lineal, y donde la espiral de muelle esta configurada de modo que la porcion superior se comprime sustancialmente antes de que la porcion inferior se comprima sustancialmente.
En un aspecto, los sistemas detallados en este documento preven una espiral de muelle de compresion fabricada de 35 cable de alambre de filamentos multiples, que comprende una porcion de muelle superior con una primera constante elastica lineal y una primera constante elastica no lineal, y una porcion de muelle inferior dispuesta debajo de la porcion de muelle superior con una segunda constante elastica lineal. En una realizacion, esta espiral de muelle forma parte de un conjunto de muelles, que comprende al menos una de tales espirales. La porcion de muelle superior es sustancialmente troncoconica. La porcion de muelle inferior es sustancialmente cilmdrica.
40
Los sistemas y procedimientos de este documento se refieren ademas a un procedimiento de fabricacion de dicha espiral de muelle, que comprende escoger una primera constante elastica lineal para la porcion superior, y escoger una segunda constante elastica lineal para la porcion inferior, de modo que la segunda constante elastica lineal sea mayor que la primera constante elastica lineal, y de modo que la porcion superior se comprima sustancialmente 45 antes de que la porcion inferior se comprima sustancialmente, y de fabricacion de una espiral de muelle que tiene la primera constante elastica lineal, y segunda constante elastica lineal. La espiral de muelle puede fabricarse usando cualquier tecnica conocida en la tecnica. Una tecnica preferente usa un punto de arrollamiento programable y una herramienta de paso.
50 BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
Lo precedente y otros objetos y ventajas de la invencion se apreciaran mas plenamente a partir de la siguiente descripcion adicional de los mismos, con referencia a los dibujos adjuntos, donde:
55 Las figs. 1A-3C representan muelles asimetricos, de acuerdo con diversas realizaciones ilustrativas de la invencion.
Las figs. 4A-4B representan diversas vistas de un muelle asimetrico recubierto ejemplar.
La fig. 5 representa un conjunto de muelle asimetrico que tiene dos muelles apilados.
La fig. 6 representa una vista de la seccion transversal de un colchon que contiene un conjunto de muelles con muelles asimetricos, de acuerdo con una realizacion ilustrativa de la invencion.
5 La fig. 7 representa un grafico (800) que ilustra la compresion de muelles asimetricos ejemplares en respuesta a diferentes cargas.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION
10 Para proporcionar una comprension general de la invencion, a continuacion se describiran ciertas realizaciones ilustrativas, incluyendo un colchon que tiene al menos una espiral asimetrica con una constante elastica no lineal.
Las figs. 1A-1C representan muelles asimetricos ejemplares que tienen diferentes caractensticas elasticas a traves de la longitud del muelle. En particular, la fig. 1A muestra una espiral de muelle (100) que tiene una porcion superior 15 (101) y una porcion inferior (102). La espiral de muelle (100) incluye un extremo superior (103) y un extremo inferior (104). Los extremos (103) y (104) pueden estar girados dentro del muelle para que no haya puntos agudos sobresaliendo del muelle. La porcion superior (101) tiene una forma generalmente conica por lo cual el diametro de la espiral de muelle en la porcion superior (101) disminuye hacia el extremo superior (103). La porcion inferior (102) es generalmente cilmdrica de modo que el diametro permanece sustancialmente igual a lo largo de la longitud de la 20 espiral de muelle (100) en la porcion inferior (102). Al ser de forma generalmente conica, la porcion superior (101) permite una compresion no lineal de la espiral de muelle (100) en respuesta a una carga. La porcion inferior generalmente cilmdrica (102) permite mas regularidad de forma e impide la compresion extensiva de toda la espiral de muelle (100).
25 Una o mas espirales de muelle (100) pueden combinarse en una disposicion adecuada en un conjunto de muelles de un colchon. Como ejemplo, el conjunto de muelles puede incluir una rejilla de espirales de muelle (100) dispuestas en filas y columnas periodicas que abarcan una porcion sustancial de la longitud y anchura de un colchon. Durante el funcionamiento, cuando un usuario aplica un peso a la superficie del colchon, las espirales de muelle (100) se comprimen. Durante la compresion, la porcion superior (101) se comprime de manera no lineal, debido al menos a 30 su forma conica y la porcion inferior (102) se comprime linealmente. Dependiendo de la naturaleza y las caractensticas ffsicas de la espiral de muelle, la porcion superior (101) y la porcion inferior (102) pueden comprimirse de manera diferente segun un cierto peso aplicado. Tal como se ilustra en las figs. 1A-1C, la porcion superior (101) e inferior (102) pueden tener diferentes pasos para efectuar diferentes constantes elasticas a lo largo de la longitud de la espiral de muelle (100).
35
Mas espedficamente, en la fig. 1A, el paso, que puede ser la distancia entre espiras adyacentes de la espiral de muelle (100), de la porcion superior (101) es menor que el paso de la porcion inferior (102). En tales realizaciones, la distancia entre espiras adyacentes de la espiral de muelle (100) en la porcion superior (101) puede ser similar, y la distancia entre espiras adyacentes de la espiral de muelle (100) en la porcion inferior (102) puede ser similar. Sin 40 embargo, la distancia entre espiras adyacentes de la espiral de muelle (100) puede ser diferente en la porcion superior (101) de la distancia en la porcion inferior (102). En la realizacion ilustrada, la distancia entre espiras adyacentes de la espiral de muelle (100) en la porcion superior (101) es menor que la distancia entre espiras adyacentes en la porcion inferior (102).
45 La fig. 1B muestra una espiral de muelle (110) que tiene un mayor paso en la porcion superior (111) que en la porcion inferior (112). La fig. 1C muestra una espiral de muelle (120) que tiene angulos de paso iguales en la porcion superior (121) y la porcion inferior (122). La espiral de muelle puede tener un extremo superior (123) y un extremo inferior (124). En ciertas realizaciones, dependiendo del valor de las constantes elasticas en la porcion superior (101) puede comprimirse antes de que se comprima la porcion inferior (102). La porcion superior (101) puede comprimirse 50 sustancialmente antes de que la porcion inferior (102) comience a comprimirse. En ciertas realizaciones, la porcion superior (101) puede comprimirse sustancialmente antes de la porcion inferior (102) se comprima sustancialmente. En ciertas realizaciones, dependiendo del valor de las constantes elasticas en la porcion inferior (102) puede comprimirse antes de que se comprima la porcion superior (101). La porcion inferior (102) puede comprimirse sustancialmente antes de que la porcion superior (101) comience a comprimirse. En ciertas realizaciones, la porcion 55 inferior (102) puede comprimirse sustancialmente antes de que la porcion superior (101) se comprima sustancialmente. Cada espiral de muelle en las figs. 1A, 1B y 1C puede conferir un grado diferente de blandura o firmeza a un conjunto de colchon que tiene muelles (100), (110) y (120).
La porcion superior (101) de la espiral de muelle permite que el muelle se comprima con una constante elastica no
lineal. En esta realizacion, la porcion superior tiene una forma troncoconica. La porcion inferior (102) tiene una forma cilmdrica. Los cilindros pueden estar empaquetados unos junto a otros de modo que los dos cilindros adyacentes esten en contacto a lo largo de su longitud. Igualmente, muelles asimetricos en un conjunto de muelles pueden estar en contacto sustancialmente a lo largo de su porcion cilmdrica. Por lo tanto, dos muelles asimetricos de la figura 1 5 pueden ser recubiertos de tela y pegados entre sf a lo largo de su porcion cilmdrica. Un beneficio adicional de la zona cilmdrica es la estabilidad lateral que confiere al muelle.
La espiral de muelle asimetrica puede fabricarse de varios materiales. Un material popular para espirales de muelle es la composicion metalurgica denominada comunmente acero, que puede contener elementos tales como cromo, 10 mquel, molibdeno, cobre, titanio, cobalto, niobio, vanadio, aluminio, platino y tungsteno. La espiral de muelle tambien puede formarse a partir de aleaciones de cualquiera de los materiales anteriores.
La espiral de muelle asimetrica tambien puede formarse a partir de diferentes clases de alambre. Por ejemplo, la espiral de muelle puede formarse a partir de un alambre macizo. Ademas, la espiral de muelle puede formarse a 15 partir de cable de alambre de filamentos multiples. Tal espiral de muelle puede comprender una pluralidad de filamentos configurados como un cordon multifilamento, el cordon multifilamento arrollado en un muelle helicoidal tal como se describe en la patente de EE.UU. N° 7.168.117.
En ciertas realizaciones, el muelle macizo o de filamentos multiples puede estar cubierto en un revestimiento tal 20 como plastico. Un revestimiento puede mejorar la longevidad del muelle.
Las espirales de muelle de las realizaciones ilustradas pueden fabricarse obteniendo un alambre y retorciendolo en la forma apropiada. Una persona o una maquina agarra ambos extremos del alambre. Se retuerce un extremo, haciendo que el alambre forme una espiral. En una practica, el alambre puede arrollarse primero para hacer un 25 muelle cilmdrico que tiene un diametro que es el diametro mas estrecho de la porcion conica. Despues el alambre se vuelve a arrollar para agrandar el diametro de unas pocas espirales. Se obtiene como resultado una espiral de muelle asimetrica. En otra practica, el alambre se arrolla para hacer un muelle cilmdrico que tiene un diametro que es el diametro mas grande de la porcion conica. Despues el alambre se retuerce mas para disminuir el diametro de unas pocas espirales. Despues de formarse la espiral de muelle, puede endurecerse. Por ejemplo, se puede templar 30 el muelle usando calor.
Un punto de arrollamiento movil, una herramienta de paso movil y rodillos de alimentacion de alambre pueden usarse en cualquier combinacion u orden para formar espirales de muelle. En una realizacion, en primer lugar, los rodillos de alimentacion de alambre envfan un alambre desde una bobina hasta el punto de arrollamiento movil. El 35 punto de arrollamiento movil puede ser una pieza de metal alrededor de la cual el alambre se enrolla para formar una espiral. El punto de arrollamiento puede girar, bobinando el alambre alrededor del mismo. En ciertas realizaciones, el alambre puede arrollarse para formar una espiral de muelle que adopta la forma y el diametro del punto de arrollamiento. Los procedimientos descritos en este documento engloban el uso de un punto de arrollamiento que es de forma similar a un lapiz, que tiene una porcion cilmdrica y una porcion ahusada o conica o 40 troncoconica. Un alambre envuelto alrededor de tal punto de arrollamiento puede formar un muelle con una porcion cilmdrica y una porcion conica o troncoconica. Mientras el alambre se envuelve alrededor del punto de arrollamiento, la herramienta de paso movil puede deslizar a lo largo del lado del punto de arrollamiento. La herramienta de paso puede servir como grna, determinando la posicion de cada espiral. La herramienta de paso puede controlar el paso de la espiral entre circunvoluciones y de este modo la altura total del muelle. En ciertas realizaciones, las tecnicas de 45 fabricacion tradicionales usan levas mecanicas para controlar estos movimientos. Las levas mecanicas tienen tipicamente perfiles de movimiento sencillos, permitiendo que las herramientas se muevan hacia fuera hasta una distancia predeterminada, establecida por la forma de la leva, y despues vuelvan a sus ongenes de movimiento respectivos. Los procedimientos descritos en este documento engloban una tecnica de fabricacion que usa servomotores programables para controlar los tres movimientos, permitiendo un control de movimiento preciso. El 50 punto de arrollamiento y la herramienta de paso pueden programarse para moverse hasta numerosas posiciones dentro de un solo ciclo de formacion de espiral, modificando el diametro de la espiral y el paso dentro de la espiral para producir geometnas de espiral complejas.
En ciertas realizaciones, la constante elastica de las espirales de muelle puede modificarse cambiando la forma de la 55 al menos una de la porcion superior y la porcion inferior de las espirales de muelle. Las figs. 2A y 2B representan muelles asimetricos que tienen una porcion superior con diferentes formas. Estas formas pueden influir en la constante elastica y alterar de ese modo la firmeza y la comodidad del colchon. La fig. 2A muestra una espiral de muelle (200) que tiene una porcion superior conica (201) y una porcion inferior cilmdrica (202). La espiral de muelle puede tener un extremo superior (203) y un extremo inferior (204). La fig. 2B muestra una espiral de muelle (210)
que tiene una porcion superior troncoconica (211) y una porcion inferior cilmdrica (212). La espiral de muelle puede tener un extremo superior (213) y un extremo inferior (214). En ciertas realizaciones, la porcion superior troncoconica (211) puede tener una forma similar a un cono pero plano en la parte superior.
5 La constante elastica de las espirales de muelle puede modificarse cambiando la proporcion de la altura de la porcion superior y/o la porcion inferior comparada con la altura global de la espiral de muelle. La fig. 3A muestra una espiral de muelle (300) que tiene una porcion superior troncoconica (301) que es aproximadamente 1/4 de la altura total de la espiral de muelle y una porcion inferior cilmdrica (302) que es aproximadamente 3/4 de la altura total de la espiral de muelle. El muelle (300) tambien tiene un extremo superior (303) y un extremo inferior (304). La fig. 3B 10 muestra una espiral de muelle (310) que tiene una porcion superior troncoconica (311) que es aproximadamente 1/2 de la altura total de la espiral de muelle y una porcion inferior cilmdrica (312) que es aproximadamente 1/2 de la altura total de la espiral de muelle. El muelle (310) tambien tiene un extremo superior (313) y un extremo inferior (314). La fig. 3C muestra una espiral de muelle (320) que tiene una porcion superior troncoconica (321) que es aproximadamente 3/4 de la altura total de la espiral de muelle y una porcion inferior cilmdrica (322) que es 15 aproximadamente 1/4 de la altura total de la espiral de muelle. El muelle (320) tambien tiene un extremo superior (323) y un extremo inferior (324). La porcion superior y/o la porcion inferior pueden seleccionarse como teniendo una longitud que sea de cualquier proporcion adecuada de la altura total de la espiral de muelle. Alterar el tamano relativo de la porcion superior y/o la porcion inferior puede ayudar a ajustar con precision el muelle para soportar usuarios que tienen pesos diferentes. La espiral de muelle puede incluir cualquier numero de porciones que tengan 20 constantes elasticas y/o pasos y/o formas y/o alturas adecuados.
Las figs. 4A y 4B representan diversas vistas de un muelle asimetrico recubierto ejemplar (500). La fig. 4A muestra una espiral de muelle (500) que tiene una porcion superior troncoconica (501) y una porcion inferior cilmdrica (502). La espiral de muelle puede tener un extremo superior (503) y un extremo inferior (504). Ademas, la espiral de muelle 25 puede tener un recubrimiento (506), tal como tela. El material de recubrimiento puede ser, por ejemplo, tela o espuma. En ciertas realizaciones, el recubrimiento (506) incluye material igmfugo. El recubrimiento (506) puede resultar util para fijar juntas una fila de espirales de muelle adyacentes. Las espirales recubiertas pueden mejorar el procedimiento de fabricacion eliminando la necesidad de conectar espirales abiertas adyacentes con grapas anilladas u otras fijaciones metalicas. La fig. 4B muestra una vista en angulo de una espiral de muelle recubierta 30 (520). La espiral de muelle (521) esta cubierta con un recubrimiento (522).
La figura 5 representa un conjunto de muelle que tiene dos muelles apilados. El muelle superior (704) tiene una forma troncoconica, y el muelle inferior (710) es cilmdrico. El muelle superior (704) tiene un extremo superior (701) y un extremo inferior (702). El muelle inferior (710) tiene un extremo superior (711) y un extremo inferior (712). El 35 conjunto de muelle incluye una capa de soporte (720) entre los muelles superior (704) e inferior (710). La capa de soporte (720) puede formar una base estable para el muelle superior. Los dos muelles apilados tienen una constante elastica sustancialmente similar a un muelle asimetrico con una porcion troncoconica superior y una porcion cilmdrica inferior representadas en las figs. 1A-3C.
40 Los dos muelles apilados (704) y (710) pueden formarse a partir de un calibre de alambre sustancialmente similar. Alternativamente, pueden formarse a partir de calibres de alambre diferentes. El calibre de alambre para los muelles apilados superior y/o inferior puede seleccionarse dependiendo de una constante elastica deseada.
La capa de soporte (720) puede estar hecha de metal o cualquier otro material resistente. Puede estar revestido con 45 una sustancia tal como plastico. Se pueden usar diferentes tecnicas para impedir que los muelles superior e inferior se deslicen a lo largo de la capa de soporte. Por ejemplo, la capa de soporte puede formarse con ranuras en las que descansan los muelles. Ademas, se puede revestir la capa de soporte con una sustancia que aumente su coeficiente de rozamiento. Como tal, el conjunto de muelles apilados puede hacerse estable, mediante cualquier procedimiento y aparato adecuados.
50
En ciertas realizaciones, un conjunto de muelles de un colchon incluye una pluralidad de tales muelles apilados que se mantienen juntos con una grapa anillada u otras fijaciones metalicas. Los muelles apilados en conjuntos de muelles pueden ser abiertos o recubiertos. La fig. 6 representa una vista de seccion transversal de un colchon (600) que contiene una pluralidad de muelles asimetricos (605). El colchon (600) puede tener una capa inferior (601) y una 55 capa de tapizado (602). El colchon puede tener tambien una o mas capas de espuma (603) y capas adicionales (604). El colchon comprende al menos un muelle asimetrico (605) que puede estar encerrado en una bolsa (606). Los muelles adyacentes pueden estar conectados con fijaciones (607) tal como pegamento.
La capa inferior (601) proporciona soporte al colchon e impide el hundimiento. Esta capa puede incluir materiales
5
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45
ngidos tales como madera, metal, resinas, o plastico fuerte. La capa de tapizado (602) forma una superficie exterior blanda pero duradera en el colchon. La capa de tapizado puede proteger los componentes interiores del colchon contra el deterioro por uso diario. Tambien proporciona una superficie para dormir blanda para el usuario del colchon. En ciertas realizaciones, el colchon (600) puede tener capas adicionales (604). Las capas adicionales (604) pueden incluir materiales igmfugos para mejorar la seguridad del colchon, materiales resistentes al agua, materiales impermeables, material reductor de alergenos, materiales a prueba de acaros, o materiales que protegen contra otros organismos. Alternativamente, una capa adicional podna ser un material blando tal como espuma (603) que mejora la comodidad del colchon.
El colchon (600) incluye un conjunto de muelles que tiene al menos un muelle asimetrico (605). El muelle (605) puede ser similar a los muelles descritos con referencia a las figs. 1-5. El conjunto de muelles podna contener dos o mas clases de muelles diferentes. Por ejemplo, los muelles mas ngidos pueden usarse en la parte del colchon donde un usuario requiere mayor soporte. Alternativamente, una mitad del colchon podna tener muelles mas ngidos para un companero de sueno mas pesado y la otra mitad podna tener muelles mas blandos para un companero de sueno mas ligero. Una opcion adicional sena colocar muelles mas ngidos en el centro del colchon que en los bordes, ya que el centro del colchon es la primera parte en hundirse con el tiempo.
Uno o mas muelles asimetricos (605) en el colchon (600) pueden estar encerrados en una bolsa (606). Esta bolsa puede estar hecha de tela, espuma, u otro material. Una pieza continua de material de recubrimiento puede cubrir multiples espirales, conectandolas. Alternativamente, las espirales recubiertas adyacentes pueden conectarse pegando el material de recubrimiento entre sf. Las espirales abiertas, en cambio, pueden conectarse con una grapa anillada u otras fijaciones metalicas.
El colchon (600) puede fabricarse usando tecnicas conocidas en la tecnica de la fabricacion de colchones, en combinacion con tecnicas para fabricar muelles asimetricos descritas en este documento.
En una serie de datos experimentales, cuyos resultados se exponen en la tabla 1, se probaron espirales de muelle asimetricas (similares a las mostradas en las figs. 1-5) aplicando diferentes cargas.
TABLA 1
Especimen #
Altura in Alargamiento en el maximo in Deformacion en el maximo % Carga maxima lbf Constante elastica lbf/in
1—Espiral 5B
10,125 7,000 0,631 2,475 0,354
2—Espiral 6
8,625 7,000 1,142 4,477 0,640
3—Espiral 5A
8,750 7,000 0,698 2,736 0,391
Media
9,167 7,000 0,824 3,229 0,461
Desviacion tfpica
0,832 0,000 0,278 1,088 0,155
La tabla 1 presenta, para cada una de las tres espirales de muelle, la altura, el alargamiento en el maximo, la deformacion en el maximo, la carga maxima y la constante elastica. El comportamiento de cada muelle se muestra con mas detalle en el grafico (800) de la fig. 7. La fig. 7 representa un grafico (800) que ilustra la compresion de muelles asimetricos ejemplares en respuesta a diferentes cargas. El eje horizontal (802) muestra la compresion, medida en pulgadas. El eje vertical (804) muestra la cantidad de carga aplicada al muelle. Los diagramas (806), (808) y (812) representan la compresion de diferentes muelles asimetricos bajo diferentes cargas. Los diagramas (806), (808) y (812) son sustancialmente lmeas rectas a cargas bajas, indicando compresion lineal. A cargas mas altas, los diagramas (806), (808) y (812) son curvados, indicando compresion no lineal. El diagrama (810) es una lmea recta que ilustra el comportamiento teorico de un muelle con solo una constante elastica lineal. Este grafico demuestra que a cargas mas altas (por ejemplo, superiores a 3 lbf), los muelles asimetricos (por ejemplo, un muelle que tiene la respuesta mostrada en el diagrama (812)) resisten la compresion y, por lo tanto, se comprimen menos que un muelle con una constante elastica lineal (por ejemplo, un muelle que tiene la respuesta mostrada en el diagrama (810)).

Claims (11)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un conjunto de muelles que incluye una pluralidad de espirales de muelle, que comprende
    5 al menos una espiral de muelle (100, 110, 120, 200, 210, 300, 310, 320, 500, 520, 704) no conectada a lo largo de una porcion superior de la misma a una espiral de muelle adyacente, que tiene
    una porcion de muelle superior (101, 111, 121, 211, 301, 311, 321, 501, 701) que tiene una forma generalmente troncoconica con una primera constante elastica sustancialmente lineal, y
    10
    una porcion de muelle inferior (102, 112, 122, 202, 212, 302, 312, 322, 502, 710) que tiene una forma generalmente cilmdrica dispuesta debajo de la porcion de muelle superior con una segunda constante elastica sustancialmente lineal,
    15 donde la segunda constante elastica sustancialmente lineal es mayor que la primera constante elastica sustancialmente lineal, y donde la espiral de muelle (100) esta configurada de modo que la porcion superior (101) se comprime sustancialmente antes de que la porcion inferior (102) se comprima sustancialmente en respuesta a una carga,
    20 caracterizado porque la porcion superior (101) esta configurada para comprimirse con la primera constante elastica sustancialmente lineal durante un intervalo mas largo de carga aplicada en relacion con la compresion de la segunda constante elastica lineal de la porcion de muelle inferior (102).
  2. 2. El conjunto de muelles de acuerdo con la reivindicacion 1, donde la porcion de muelle superior incluye 25 una pluralidad de espirales que tienen un primer paso similar, y la porcion de muelle inferior incluye una pluralidad de
    espirales que tienen un segundo paso similar, de modo que el primer paso es diferente del segundo paso.
  3. 3. El conjunto de muelles de acuerdo con la reivindicacion 1, donde la espiral de muelle, en respuesta a una carga, sufre compresion lineal de la porcion superior antes de sufrir compresion no lineal a medida que pasa a la
    30 compresion lineal de la porcion inferior.
  4. 4. El conjunto de muelles de acuerdo con la reivindicacion 1, donde la porcion de muelle inferior de la espiral de muelle es sustancialmente cilmdrica.
    35 5. El conjunto de muelles de acuerdo con la reivindicacion 1, donde la porcion de muelle superior de la
    espiral de muelle se comprime entre un cuarto y tres cuartos de la altura de espiral de muelle.
  5. 6. El conjunto de muelles de acuerdo con la reivindicacion 1, donde la espiral de muelle esta formada de composicion metalurgica que contiene uno o mas seleccionados de entre el grupo de acero, cromo, mquel,
    40 molibdeno, cobre, titanio, cobalto, niobio, vanadio, aluminio, platino y tungsteno.
  6. 7. El conjunto de muelles de acuerdo con la reivindicacion 1, donde la espiral de muelle esta formada de cable de alambre de filamentos multiples; comprende una espiral recubierta; comprende una espiral abierta; o incluye una espiral desplazada en cada extremo.
    45
  7. 8. El conjunto de muelles de acuerdo con la reivindicacion 1, donde las espirales de muelle estan dispuestas en filas y columnas de modo que cada espiral de muelle es adyacente a al menos una otra espiral de muelle.
    50 9. El conjunto de muelles de acuerdo con la reivindicacion 8, donde las espirales de muelle adyacentes
    estan conectadas con adhesivo; o con al menos una de una grapa anillada y otras fijaciones metalicas.
  8. 10. El conjunto de muelles de acuerdo con la reivindicacion 1, donde el conjunto de muelles esta adaptado para una estructura de soporte acolchado tal como un colchon (600).
    55
  9. 11. Una estructura de soporte acolchado (600) que comprende un conjunto de muelles de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior.
  10. 12. La estructura de soporte acolchado de acuerdo con la reivindicacion 11 que es de un tamano de
    colchon estandar tal como Twin, Twin XL, Full, Full XL, Queen, Olympic Queen, King, o California King.
  11. 13. La estructura de soporte acolchado de acuerdo con la reivindicacion 11 que comprende ademas, al
    menos una capa adicional dispuesta adyacente al conjunto de muelles, donde la al menos una capa adicional 5 incluye al menos una de una capa de relleno, una capa de tapizado, una capa de bastidor, una capa almohadillada, una capa de espuma, una capa de guata y una capa impermeable.
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