JPS644763B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、マツトレスの内部スプリングユニツ
トに適したスプリング組立体用の改良スパイラル
スプリングに関するものである。本発明はまた内
部スプリングユニツト用の改良スプリング組立体
に関するものである。その組立体は少くとも一対
の改良したスパイラルコイルスプリングを包含す
る。

内部スプリングユニツトは、複数のほぼ平行な
列に整列された複数個のスパイラルコイルスプリ
ングを包含する。各列のスプリングは、横らせん
体により各スプリングをこれに隣接したスプリン
グに結びつけることによつて相互に連結されてい
る。横らせん体は、その横断面直径がコイルスプ
リングの横断面直径よりも実質的に小さいスパイ
ラルコイルである。横らせん体はユニツトの上下
両表面内でコイルスプリング列を横断して延在し
ており、しかも隣接したコイルスプリングの端部
すなわち末端巻き部の周囲を通つてこれに結びつ
けられている。コイルスプリングの末端巻き部は
全体として２個の対向したオフセツト部を形成し
た閉鎖ループである。オフセツト部を有するコイ
ルスプリングは、オフセツト部が各列において互
いに隣接し且つ横らせん体で取り囲まれるように
内部スプリングユニツト内に配設されている。

内部スプリングユニツトは支持される身体の形
状に順応するものであるのが望ましい。一般にオ
フセツト部のあるコイルスプリングを有する内部
スプリングユニツトは、このようなオフセツト部
のないコイルスプリングを有するユニツトよりも
支持される身体への順応性が大きい。このスプリ
ングの順応性は、少なくとも一部は、隣接したス
プリング間の蝶番動作より与えられる。従来のス
プリングオフセツト部はＵ字形部材であり、しか
も横らせん体がこれらＵ字形部材のベース部を取
り囲んでいる。隣接したオフセツト部の取り囲ま
れた両ベース部は、横らせん体の円周内で横らせ
ん体の主軸とほぼ平行に配置されている。ベース
部は極めて近接して配置されているけれども、ベ
ース部間で大きな蝶番動作を行なうことができる
ようになつている。すなわち、ベース部は互いに
すれ違つて動くことができる。この蝶番動作によ
れば支持される身体あるいは他の負荷の形状に順
応するようにコイルスプリングが互いに独立して
多少圧縮されるようになつている。

大きな剛度を有する内部スプリングユニツトを
提供することもまた望ましい。ここでいう剛度と
は、加えられた負荷に対するコイルスプリングの
圧縮の度合いとして定義される。ユニツトの剛度
は、多くの変数、例えば単位コイル数（単位表面
積当りのコイルの数）およびコイル剛性のような
多くの変数により左右される。所定のユニツトの
ためにコイル数を増加するかあるいはより大きな
剛性のコイルスプリングと取り替えることにより
加えられた負荷に対するスプリングの圧縮度合い
は減少するだろうが、そのようなユニツトの製造
費は増加するはずである。内部スプリングユニツ
トの剛度を増加する他の方法は米国特許第
3653082号に述べられており、その方法は、ユニ
ツトの長手方向側端でコイルスプリングのオフセ
ツトの周囲で横らせん体をクリンプすなわち圧縮
することである。このクリンプ部分は、包囲され
たオフセツトに対し横らせん体を摩擦係合させ、
相互に連結されたオフセツト間したがつて隣接し
てコイルスプリング間の蝶番動作を制限するよう
になつている。この方法は、しかしながら支持さ
れる身体の形状にスプリングを順応させる度合い
（これは蝶番動作に基いて決まるものである）を
減少させる。

他の特性を大きく犠牲にすることなくして、マ
ツトレスの内部スプリングユニツトが剛度を有し
且つ支持される身体に対する大きな順応性を有す
るものであることが望ましい。ユニツト製造費を
それほど増加することなしに内部スプリングユニ
ツトの剛度と身体順応特性を最大にすることもま
た望ましい。内部スプリングユニツトの異なつた
部分に種々の剛度および身体への順応性を与える
こと、例えば長手方向側端を一層堅固にそして中
央部あるいは端部に一層大きな身体への順応性を
与えることもまた望ましい。内部スプリングユニ
ツトの他の領域例えば大変に広いマツトレスの長
手方向の中央領域に付加的な剛度を与えることも
望ましい。

従つて、本発明の目的は、従来のスプリングオ
フセツト部を有するユニツトより剛度が大きくし
かも望ましい身体への順応性を有する改良された
スパイラルコイルスプリングおよびそのようなコ
イルスプリングを有するスプリング組立体を提供
することである。本発明の他の目的は、ユニツト
のコストをそれほど増加することなく最適なスプ
リングの順応性および剛度を与える改良されたコ
イルスプリングを有するスプリング組立体を提供
することである。

以上の目的および他の目的は、隣接したコイル
スプリング間で予め決められた程度の蝶番動作を
許容し、その後、さらに負荷を受けたさいに、オ
フセツト部を取り囲むスプリングの圧力の一部を
伝達することにより負荷に対して大きな抵抗すな
わち大きな剛度を引起すようなオフセツト形状を
有するスパイラルコイルスプリングを提供するこ
とによつて実現することができる。本発明はま
た、スプリングの順応特性および剛度特性の両特
性を最適化するオフセツト形状を備えた少なくと
もいくつかのコイルスプリングを有するスプリン
グ組立体を提供する。

改良されたスパイラルコイルスプリングの各々
は、その２個の末端巻き部の少なくとも１個に少
なくとも１個のオフセツト部を有し、該オフセツ
ト部は曲がりくねつたあるいは蛇のように曲がつ
た形状をなす互い違いになつた突出部を有する。
本発明のスプリング組立体は、少なくとも一対の
かようなコイルスプリングを包含し、これらのコ
イルスプリングは隣接したオフセツトの突出部が
互いにほぼ重なり合うように互いに隣接して配置
されている。突出部はオフセツト部を取り囲んで
いる横らせん体の円周を越えて延在するものであ
ることが望ましい。かようなオフセツト部は、突
出部の平面の間のなす角度が最大撓み角に達する
迄互いに自由に蝶番動作をする。この撓み角は突
出部の寸法およびオフセツト部を取り囲んでいる
横らせん体の内径とピツチに左右される。この最
大撓み角に達すると、スプリング間の蝶番動作は
横らせん体によつて阻止されてコイルスプリング
の１個に加えられた負荷圧力の一部は他のコイル
スプリングに伝達される。このような負荷圧力の
伝達が行なわれると負荷に対するスプリングの圧
縮が減少される。従つて、スプリング間の望まし
い蝶番動作の大きさおよびユニツトの順応特性を
犠牲にすることなく一層大きな剛度を与えること
ができる。

本発明のコイルスプリングは、横らせん体によ
つて互に結びつけられているときには、限定され
た対をなすコイルスプリングすなわち隣接したオ
フセツト部の限定された対を有するスプリングと
みなすことができる。

オフセツト突出部はスプリングの末端巻き部の
他の部分とほぼ同一平面内にあり、互い違いに反
対方向に延びている。隣接したオフセツト部は互
いにほぼ重なり合うような形状をなしている。限
定された対をなして上側に重ねられたコイルスプ
リングに圧力が加えられると、その内側へ延在し
ているオフセツト突出部は他の下側にあるコイル
スプリングの突出部によつて下方への運動が実質
的に妨げられ、一方外側へ延在している突出部は
オフセツト部を取り囲んでいる横らせん体によつ
て制限を受けるまで上向き弧内を運動する。その
後、さらに負荷圧力が加えられるときはその一部
が他のコイルスプリングに伝達されるので、負荷
当りの負荷されたコイルスプリングの圧縮度合い
が減少する。下側に重ねられたオフセツトを有す
るコイルスプリングに圧力が加えられるときに同
様なしかし反対の動作が生ずる。

好ましい実施例においては、コイルスプリング
の末端巻き部にはその対向した両オフセツト部に
互い違いになつた突出部が形成されている。さら
に、コイルスプリングの両末端巻き部をこのよう
な形状に形成してもよい。

次に添付図面を参照して、本発明およびその目
的作動、特徴そして利点について説明する。

添付図面、特に第１図には本発明の特徴を具体
化したマツトレス１０を示す。マツトレス１０は
内部スプリングユニツト１２を包含しており、内
部スプリングユニツト１２は適当なマツトレスカ
バー１４で覆われている。内部スプリングユニツ
ト１２は複数個のスパイラルコイルスプリング１
６を包含しており、これらのスプリング１６は複
数列に整列して配設されている。各スパイラルコ
イル１６は、端部すなわち末端の渦巻２０で終わ
る一連の渦巻で形成されておりしかも、末端巻き
部２０の周囲を通して結びつけられる横らせん体
２２によつて隣接したコイルスプリング１６に相
互に連結されている。各末端巻き部２０には２つ
の対向したオフセツト部２４が形成され、そのオ
フセツト部２４は横らせん体２２によつて取り囲
まれている。この横らせん体２２は隣接したオフ
セツト部２４の相互の動きを最大撓み角に制限し
て、スプリング１６間の蝶番動作を阻止してい
る。コイルスプリング１６の１つに加えられた荷
重圧力の一部は隣接したコイルスプリング１６に
伝達されるので、ユニツト１２の堅固さが増加す
る。しかしながら最大撓み角に到達する前にスプ
リング１６の間で許容される蝶番動作は、支持さ
れた身体にとつて望ましい程度のスプリング順応
性を満足させるものである。

第２図において、内部スプリングユニツト１２
のスパイラルコイルスプリング１６は、内部スプ
リングユニツト１２の縦方向に延びる複数の列に
配設されている。各列の隣接したコイルスプリン
グ１６はそれらの互に隣り合うオフセツト部２４
が少なくとも部分的に重なるように十分接近して
配設されている。横らせん体２２は、内部スプリ
ングユニツト１２の横方向に延設され、各列のコ
イルスプリング１６の対の互に重なつたオフセツ
ト部２４を通つて結びつけて、内部スプリングユ
ニツト１２の一方の縦側から他方の縦側までに至
つている。

各コイルスプリング１６は両端に末端巻き部２
０を有しており、その両末端巻き部２０は内部ス
プリングユニツト１２の上下両面を形成してい
る。横らせん体２２は、同様にしてユニツト１２
の上下両面でコイルスプリング１６のオフセツト
部２４を通つてこれらを互に結びつけている。簡
単明瞭にするために、コイルスプリング１６の両
側の末端巻き部２０のうち一方のみを図示してあ
るが、反対側の末端巻き部２０もまた同様な構成
をなすものである。

第３図および第４図に示すように、末端巻き部
２０のオフセツト部２４は互い違いになつた突出
部２６で形成されており、突出部２６の少なくと
もいくつかはこれを取り囲んでいる横らせん体２
２の外周部をこえて延びている。対向したオフセ
ツト部２４を有する各末端巻き部２０はほぼ単一
平面内にある。隣接したコイルスプリング１６
は、それらの互い違いになつた隣り合う突出部２
６が少なくとも部分的に重なり合う状態に配置さ
れており、相互に連結している横らせん体２２は
部分的に突出部２６を取り囲んでいる。他の構成
にすることも考えられるが、各コイルスプリング
１６は、オフセツト部２４の一方が隣接したコイ
ルスプリング１６のオフセツト部２４の上に重ね
て置かれ、他方のオフセツト部２４が、反対側に
隣接したコイルスプリング１６のオフセツト部２
４の下に重ねて置かれるように配設するのが望ま
しい。

オフセツト部２４の互い違になつた突出部２６
は、ベース部分２８と、内側に入り込んだ第１突
出部３０と、外側に張り出した第２突出部３２と
から成るように構成するのが望ましい。従つて、
第１、第２突出部３０，３２は、互いに反対方向
に延びている。オフセツト部２４が従来のような
Ｕ字形の形態をもつものであると想像するなら
ば、仮定した従来のＵ字形のオフセツトのベース
部分の対向する側に第１、第２突出部３０，３２
が延設されることになり、互い違いになつた突出
部の形態はこのＵ字形形態とはかけ離れたものと
なる。横らせん体２２はオフセツト２４のベース
部２８が横らせん体２２の中にあり且つ該横らせ
ん体の主軸および横らせん体２２の周囲の第１の
部分および外側の部分の両部分と整合すべく、重
なつたオフセツト部２４を取り囲むようにするの
が望ましい。このような構造の効果について以下
に説明する。

１個の末端巻き部２０の２個所の対向したオフ
セツト部２４は、互いに重ね合わせられる鏡像関
係をなす形状を有するように形成されている。コ
イルスプリング１６の右方のオフセツト部２４は
隣接したコイルスプリング１６の左方のオフセツ
ト部２４と一致した形状を有する。従つて、隣接
して重なつたオフセツト部２４は、互いに重ね合
わせられるようになつている。

第５図〜第８図に示すように、コイルスプリン
グ１６が荷重を受けているとき、すなわち押圧さ
れているとき、スプリング１６のオフセツト部２
４は、隣接したスプリング１６のオフセツト部２
４に対し蝶番のように動く。より詳しく言えば、
隣接したオフセツト部２４の上に重なるオフセツ
ト部２４が回転を始めている状態を特に示してあ
る。内側へ張り出した突出部すなわち第１の突出
部３０は、隣接したオフセツト部２４の第２の突
出部すなわち外側へ突出した突出部３２が下側に
あるので、実質的に下方へ動かないようにされて
いる。その第２の突出部３２は、下側に重なるオ
フセツト部２４に対して上向き弧内を自由に上方
へ運動できるようになつている。オフセツト部２
４のベース部２８もまた上向き弧内を動く。これ
らの重なりあつたオフセツト部２４の平面は、ス
プリング２６が無負荷である時にはほぼ平行であ
るけれども、この時はある角すなわち撓み角をな
す。

上記と同様な方法で、下側に重なるオフセツト
部２４のコイルスプリング１６が圧縮されるとき
には、第２の突出部すなわち外側に突出している
突出部３２は、隣接したオフセツト部２４の第１
の突出部すなわち内側に張り出した突出部３０が
上側に重なつているので上方に動かないようにさ
れている。しかしながら、下側に重なるオフセツ
ト部２４は、上側にあるオフセツト部２４に対し
て回転する。というのは、下側に重なるオフセツ
ト部２４のベース部分２８および第１突出部３０
は下方へ向う弧内を動くようになつているからで
ある。また一方、オフセツト部２４の両平面は、
相対的に平行な位置から動いて、撓み角を形成し
ている。

コイルスプリング１６が圧縮される際に隣接し
たオフセツト部２４に対する一のオフセツト部２
４のこの相対運動は、隣接したスプリング１６の
間の蝶番動作を与える。この蝶番動作によりスプ
リングがある程度独立して圧縮されるので、内部
スプリングユニツト１２の全体を、横たえられた
身体の形状と一致させることができる。内部スプ
リングユニツト１２のこの順応特性により、その
上に横たえられた身体に望ましい安息感が与えら
れる。もし、蝶番動作が全体的に行なわれるなら
ば、すなわち、撓み角に制限がないならば、内部
スプリングユニツトは、所定のコイル数およびコ
イルの剛性に対し、本発明に係るユニツト１２よ
りも剛度が小さくなる。内部スプリングユニツト
１２のコイルスプリング１６は次に詳述するよう
に完全な蝶番動作を行なうことはできない。蝶番
動作は所定の最大撓み角に達する迄行なわれるに
すぎない。所定のコイルスプリング１６が更に圧
縮されすなわち負荷を受けた場合には、これに隣
接するコイルスプリング１６が一緒に圧縮され
る。与えられた負荷に対して圧縮状態に置かれて
いるコイルスプリングが多ければ多い程、その負
荷に対する抵抗は一層大きくなる。すなわち、内
部スプリングユニツト１２の剛度は一層大きくな
る。

互い違いとなつている突出部２６の寸法に対す
る横らせん体２２の内径により最大撓み角が規定
される。上述のように、コイルスプリング１６の
圧緒に基づいて、第１の突出部すなわた内側に張
り出した突出部３０が下方に向つている弧内を回
転するかまたは第２の突出部すなわち外側に突出
している突出部３２が上方に向う弧内を回転する
ようになつている。上側あるいは下側に重なる隣
接したオフセツト部２２に対して動く範囲は取り
囲んでいる横らせん体２２によつて制限される。
各突出部３０，３２は脚部３４および先端すなわ
ち頂点部３６を有している。頂点部３６は取り囲
んでいる横らせん体２２の外側にあり、一方脚部
３４は横らせん体２２の円周内に配置されてい
る。撓み角が所定のオフセツト部２４の移動に基
づいて増加するとき、脚部３４はこれを取り囲ん
でいる横らせん体２２の内表面へ接触するまで接
近して、オフセツト部２４が隣接したオフセツト
部２４に対してそれ以上動かないように防止す
る。オフセツト平面間の撓み角が最大になると、
オフセツト部２４が互に運動することは実質的に
不可能である。

内部スプリングユニツト１２は、隣接したコイ
ルスプリング１６間の蝶番動作により、横たえら
れた身体に対して望ましい程度の順応性を有して
いる。内部スプリングユニツト１２はまた大きな
剛度を有している。互い違いとなつている突出部
２６が形成されたオフセツト部２４を有しない同
様なユニツト、例えばＵ字形のオフセツト部は実
質的に剛度が小さいものである。本発明によれ
ば、コイルの数や各コイルの剛性を増大させるこ
となく、また支持される身体の形状に対する所望
のスプリング順応性を犠牲にすることなく最適の
剛度が与えられる。

好ましい撓み角は約０〜15度である。然しなが
ら選定される角度は要求される剛度とユニツト１
２の剛度に寄与する他の変数とに左右される。基
準線で端から端迄（基準線で）約2.5〜3.1センチ
メートル（１〜１1/4インチ）にわたつて延在す
るオフセツト部を有する好ましいコイルスプリン
グ１６は、基準線からほぼ0.6センチメートル
（1/4インチ）に亘つて延びる互い違いになつてい
る突出部３０，３２を有する。

第９図に示す好ましい実施例においては、コイ
ルスプリング４２の対向したオフセツト部は互い
に異なつている。この好ましいコイルスプリング
４２は異なつた長さの第１および第２のオフセツ
ト部４４，４６を有している。第１オフセツト部
４４は第１および第２の突出部４８，５０を有し
ているが実質的にベース部分は有していない。第
２オフセツト部４６は第１および第２の突出部５
２，５４とベース部分５６とを有している。第２
オフセツト部４６は第１オフセツト部４４より約
25％長い。

ここに図示し説明したオフセツト部の形状は考
慮される好ましいものであるけれども、これに限
定されることなく本発明に係るスプリングの限定
された蝶番動作を付与するような他の形状も考え
うることは勿論である。さらに、本発明は内部ス
プリングユニツト１２を説明し図示しており、こ
のスプリングユニツト１２においては、相互に連
結された隣接コイルスプリング１６のすべてが、
ユニツト１２の上下両表面で互い違いになつた突
出部２６を形成したオフセツト部２４を有してい
る。

しかしながら、この構造は、スプリングの順応
性および剛度の調節を必要とするユニツト１２の
一部分にのみ設けてもよい。与えられたいかなる
内部スプリングユニツト１２の構造も、ユニツト
１２の色々な部分における最大撓み角を変えるこ
とができるので、ユニツト１２の異なつた部分に
異なつた度合のスプリング順応性および剛度が与
えられる。

特に特許請求の範囲に於て限定されたような本
発明の精神を逸脱することなく構造、配列および
作動の細部を変化させうることは明白である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の特徴を具体化する内部スプリ
ングユニツトを有するマツトレスの一部を断面し
た斜視図、第２図は第１図の内部スプリングユニ
ツトの部分的平面図、第３図は第１図の内部スプ
リングユニツトの拡大された部分的平面図、第４
図は第３図の４−４線に沿つた断面図、第５図〜
第８図は第１図の内部スプリングユニツトの相互
に連結された２つのコイルスプリングの図解側面
図、第９図は第１図の内部スプリングユニツトの
好ましいスプリングの平面図である。 １０……マツトレス、１２……内部スプリング
ユニツト、１４……マツトレスカバー、１６……
スパイラルコイルスプリング、２０……末端巻き
部、２２……横らせん体、２４……オフセツト
部、２６……突出部、２８……ベース部分、３
０，４８，５２……第１突出部、３２，５０，５
４……第２突出部、３４……脚部、３６……峯
部、４２……コイルスプリング、４４……第１オ
フセツト部、４６……第２オフセツト部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部スプリングユニツト用のスプリング組立
   体において、 複数のほぼ平行な列に配置され、しかも前記ユ
   ニツトの上下両表面を形成する対向した末端巻き
   部を有する複数個のスパイラルコイルスプリング
   と、 コイルスプリングの前記列を横切つて延在し、
   前記コイルスプリングの末端巻き部の互に隣接す
   る部分の周りで隣り合う複数個のスプリングを互
   に結びつける複数個の横らせん体とを備え、 該横らせん体によつて互に結びつけられている
   前記コイルスプリングの末端巻き部の少なくとも
   一対の前記隣接部分の各々がオフセツト部として
   形成され、前記オフセツト部の各々は、互い違い
   になつている複数の突出部と、前記横らせん体に
   よつて取り囲まれたベース部分とを有し、該突出
   部は部分的に前記横らせん体によつて取り囲まれ
   ており、前記互い違いになつている突出部は、該
   突出部が形成されている末端巻き部の平面内に実
   質的に在り、 第１オフセツト部の前記互い違いになつている
   突出部が前記対のうちの第２オフセツト部の互い
   違いとなつている突出部のほぼ上に重なり、かつ
   該突出部の輪郭と一致し、一対の前記互い違いに
   なつている突出部と前記横らせん体とは協働し
   て、前記隣接する末端巻き部相互間に、前記取囲
   んでいる横らせん体の内径とピツチ及び前記突出
   部の寸法に左右される最大撓み角まで、前記ベー
   ス部分の縦軸線のまわりに実質的に制限されない
   枢動を許容することを特徴とする内部スプリング
   ユニツト用スプリング組立体。 ２ 拘束された一対の隣接したオフセツト部の各
   オフセツト部は、ベース部分と、少くとも、内側
   に入り込んだ第１突出部と外側に張り出した第２
   突出部とを含み、該突出部は、前記ベース部分が
   前記取囲んでいる横らせん体の主軸とほぼ整列す
   るとき前記横らせん体の円周を越えて延在するよ
   うになつていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のスプリング組立体。 ３ 拘束された対をなすオフセツト部の前記ベー
   ス部分と前記第１および第２の突出部とはほぼ接
   触関係をなして互いに重なりあつていることを特
   徴とする特許請求の範囲第２項記載のスプリング
   組立体。 ４ ユニツトの上下両表面内に拘束された複数対
   の隣接したオフセツト部をさらに包含することを
   特徴とする特許請求の範囲第３項記載のスプリン
   グ組立体。 ５ 前記隣接するオフセツト部の少くとも１対が
   実質的に鏡像関係をなす形状を有していることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスプリン
   グ組立体。 ６ 前記ベース部分の少くとも１つが、前記突出
   部の１つを２分する線から垂直に延在しているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスプ
   リング組立体。