床垫组件 |
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| 申请号 | CN201380060592.X | 申请日 | 2013-11-20 | 公开(公告)号 | CN104812271B | 公开(公告)日 | 2017-11-14 |
| 申请人 | 美梦有限公司; | 发明人 | 迈克尔·S·德弗兰克斯; 拉胡尔·基尔提卡; J·埃文·施皮尔克; 加里·罗伯特·斯特凡; 克雷格·桑德斯; 林赛·塔夫茨; 威廉·尤金·拉比特; | ||||
| 摘要 | 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。这种类型的床垫相比于常规的 螺旋 弹簧 床垫设计显著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还允许穿过床垫的气流的显著改进。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。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特性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，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。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种床垫组件，包括： |
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| 说明书全文 | 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。 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11A至图11C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——例如，当使用者侧卧在一叠毯子或枕头上时——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——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——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和由柱塞支撑平台21悬置的独立地经弹簧加载的柱塞的矩阵14，该柱塞支撑平台21由合适的框架部件22支撑。在柱塞整体定位于独立式床垫内的某些实施方式中，框架部件22可以由位于围绕柱塞支撑平台的边缘框架的内表面上的凸缘形成。在其他实施方式中，框架部件22可以是如下底部框架的一部分：该底部框架允许柱塞的位于柱塞支撑平台21下方的部分延伸到由该底部框架所提供的基部中。 [0042] 参照说明性柱塞16，该柱塞通过保持在贯穿柱塞支撑平台21的孔内的销引导件(在该图中未示出)而被悬置。柱塞16包括承载在柱塞销24上的上部泡沫头部23，柱塞销24被保持在销引导件内。该销抵抗在柱塞支撑平台21下方被保持于销引导件上的张力弹簧26的弹簧作用而在销引导件中上下移动。围绕位于柱塞支撑平台21上方的柱塞销的轴定位的泡沫或其他类型的阻尼环25在销向下运动期间被压缩以提供非线性的载荷-变形响应和/或抑制柱塞的弹簧作用。该特定实施方式还包括床垫头部和脚部处的与柱塞矩阵并排的泡沫块28a至28b。 [0043] 代表性柱塞16响应于施加在上部泡沫头部23上的重量而抵抗其相应的张力弹簧26独立地运动，以向躺在床垫上的人提供具有大量独立的支撑点的床垫。柱塞设计成用以接受不同的弹簧、高度调节环、泡沫帽、以及泡沫或螺旋弹簧环圈，从而允许不同的柱塞呈现不同的坚硬度、阻尼、运动的深度以及其他特性。因此，整个柱塞矩阵14可以包括具有不同的弹簧、头部和阻尼元件的柱塞以产生可构造的支撑轮廓30。具有不同特性的柱塞可以被组织到一系列定制区域中，如此能够使床垫与床垫之间各不相同以适应不同的客户喜好。 [0044] 与常规的螺旋弹簧床垫相比，各个柱塞的相比于常规的螺旋弹簧移动经过大得多的竖向范围的真正独立的运动获得了改进的身体轮廓仿形和舒适度。与常规泡沫床垫相比，柱塞矩阵14的开放特性和相对较薄的顶部泡沫层12允许大量气流穿过床垫。每个柱塞均可以在制造之后从床垫独立地拆除，并且可以插入配置有不同的弹簧、阻尼元件、高度调节元件或其他设计特征的不同的柱塞以提供呈现不同水平的坚硬度和其他特性的替代性柱塞。整个床垫因此是能够通过拆除以及更换各种柱塞和其他部件以改变支撑轮廓30而在制造之后进行构造的。应该注意的是，存在于常规实施方式中的诸如边缘框架、支撑柱塞支撑平台的框架、每个柱塞的销引导件、床垫上的罩或裙状件之类的某些元件和其他细节为了易于说明而未示出。 [0045] 为了提供可构造的支撑轮廓特征的示例，图3A是分成五个坚硬度区域的双人床床垫的支撑轮廓32的概念图。该特定示例床垫的坚硬度轮廓是包括10英寸长的区域A(头部区域)、12英寸的区域B(肩部区域)、8英寸的区域C(背部区域)、12英寸的区域D(臀部区域)以及32.5英寸的区域C(背部区域)的标准的双人床床垫(例如，74.5英寸×38英寸)。图3B为具有包括并排设置的两组区域A1至E1和A2至E2的坚硬度轮廓34的双人床垫(例如，特大号或大号尺寸)的概念图。每组区域均可以呈现用于分享该床垫的两个人的不同的定制的支撑轮廓。尽管可以构造具有不同尺寸、形状和坚硬度特性的众多区域，但图3A和图3B中示出的分区示例被认为是适合作为许多使用者的标准的可构造区域的。应该注意的是，任一特定床垫的支撑轮廓都可以通过更换或者重新设置柱塞或其他部件而随着时间的推移来改变以适应使用床垫的人的成长、体重或喜好的变化。 [0046] 图4是结合有图1中示出的柱塞矩阵床垫10的床组件40的分解视图。床垫组件的部件大体按照双人床的比例示出。该附图示出了包括被接纳在贯穿柱塞支撑平台21的对应的孔41内的代表性柱塞16的柱塞矩阵14。柱塞矩阵14由边缘框架15围绕并且泡沫垫12坐置在柱塞矩阵14的顶部上。该示例中的罩17可以是为床垫提供保护和宜人的外观的裙状件。底部框架42——该底部框架42可以包括额外的横杆和其他常规的特征——支撑床垫10。在图4中示出的特定示例中，底部框架42包括凸缘44，该凸缘44足够宽以位于边缘框架15和支撑平台21的外部部分的下方并且支撑边缘框架15和支撑平台21的外部部分。 [0047] 应该理解的是，柱塞矩阵可以实现于一系列不同的实施方式中，并且在不同实施方式中柱塞支撑平台被支撑在不同位置中。在图4中示出的构型中，例如，柱塞支撑平台21和边缘框架15两者都构造成坐置在底部框架42的凸缘44上。在图6中示出的替代性构型中，柱塞支撑平台21和边缘框架15两者都构造成坐置在框架板66上，该框架板66坐置在底部框架64的凸缘上。这些构型允许柱塞延伸到由框架42和62形成的基部中。在图22中示出的另一构型中，柱塞矩阵可以由位于边缘框架224内侧上的凸缘225支撑，其中，柱塞定位成整体在一体式床垫的封套内移动。对于该实施方式而言，可以包括一个或更多个顶部罩和拉链式封套以增加缓冲作用、将床垫的部件保持在一起、以及使床垫在结构上形成一体式单元。 [0048] 图5是替代性柱塞矩阵床垫20的立体图，该柱塞矩阵床垫20包括在床垫的头部部分和脚部部分处与柱塞矩阵14并排定位的泡沫块28a和28b。图6是包括床垫20和框架组件62的床垫组件60的分解图。在该实施方式中，柱塞矩阵20由框架组件62支撑，该框架组件62包括底部框架64和由该底部框架支撑的框架板66。框架板66包括窗口68，该窗口68的尺寸设定成允许柱塞延伸穿过该框架板并进入到通过底部框架64设置的基部中。床垫20包括泡沫顶部12、泡沫块28a和28b、由柱塞支撑平台21支撑的柱塞矩阵14、以及定位于罩17下方的边缘框架15。边缘框架15和柱塞支撑平台21两者均坐置在框架板66上，该框架板66坐置在底部框架64上。在此特定实施方式中，边缘框架的尺寸设定成仅覆盖柱塞的位于柱塞支撑平台21上方的上部部分，并且柱塞的底部部分延伸到通过框架62设置的基部中。罩17可以是允许柱塞延伸穿过框架板的裙状件。泡沫块28a至28b在床垫的所需的身体轮廓仿形低的那些部分中产生具有增大的坚硬度的头部部分和脚部部分。泡沫部分还提供了人可以在没有过度下沉到床垫中的情况下坐或站立的床垫部分。 [0049] 许多其他的床垫构型可以设计有柱塞矩阵部分、泡沫芯部部分和螺旋弹簧部分的各种组合。为了提供另一示例以说明设计的适用性，图7示出了具有四个泡沫块边缘部分28A至28D的床垫70。该构型绕床垫的整个外周提供增大的坚硬度，这对于就坐在床垫的边缘上而言是可取的。还可以对床垫的边缘部分或其他区域使用螺旋弹簧部分。作为另一设计选择，可以对床垫的整个柱塞矩阵或在床垫的某些区域中使用螺旋弹簧来代替柱塞上的泡沫环。作为另一选择，可以在泡沫块的顶部上设置由螺旋弹簧构成的部分等以产生不同的构型来满足不同的价格点和客户喜好。 [0050] 图8A至图8E是用于柱塞矩阵床垫的示例边缘图案的视图。应该理解的是，床垫的边缘根据特定设计可以是结构框架(通常由裙状件或棉套覆盖)或拉链式封套。图8A示出了具有两层格栅图案80的边缘框架15，该边缘框架15具有上部部分82和下部部分84。上部部分和下部部分各自包括两排正弦曲线图案，其中，重复的图案(正弦曲线的波长)在上部部分中比在下部部分中更短。这种设计在上部部分82中相比于在下部部分84中提供了更大的坚硬度，以向坐在床垫的边缘上的人提供所需的支撑特性。图8B示出了替代性的椭圆形格栅图案86，而图8c示出了菱形图案87。其他实施方式可以在边缘上具有罩并且在外部罩的下方包括棉絮或其他软材料。对这种类型的实施方式而言，图8D示出了通风图案86，而图8E示出了织物外观。这些示例仅为示例性的并且许多其他类型的边缘图案和外部材料可以被选作设计选择。 [0051] 图9A至图9F是用以提供不同的形状、接触轮廓、按摩纹理和所需的外观构型的用于床垫的柱塞的替代性泡沫头部的立体图。图9A示出了具有光滑表面的六边形头部，图9B示出了具有泄压槽的六边形头部，图9C示出了呈方形或菱形形状的头部93，图9D示出了具有一体环95的呈方形或菱形形状的头部94，以及图9E示出了呈圆顶形形状的头部96。可以设计其他头部以提供按摩感或其他触感。例如，图9F示出了具有突出的脊状部的六边形头部97，图9G示出了具有突出的窝状部的六边形头部98，以及9H示出了具有突出的脊状部和窝状部的组合的六边形头部99。不同的床垫可以包括头部形状、尺寸和表面纹理的各种组合以提供众多不同的潜在的支撑点构型。柱塞头部还可以是在床垫已经构造成之后根据需要而拆除以及替换的。此外，这些示例仅为说明性的并且许多其他类型的头部图案、纹理和材料可以被选作为设计选择。 [0052] 图10为替代性床垫设计100的立体图，该替代性床垫设计100包括柱塞矩阵101、螺旋弹簧头部部分102和螺旋弹簧脚部部分103的组合。为了提供具体的示例，该替代性方案可以构造为这样的床垫：该床垫具有位于矩阵101中的230个柱塞、位于头部部分102中的42个螺旋弹簧、以及位于脚部部分103中具有84个螺旋弹簧。该床垫包括围绕结构性泡沫或其他适合的材料的外周的坚固的框架104。头部部分102的螺旋弹簧由第一泡沫基部块105a支撑，并且位于脚部部分103中的螺旋弹簧由第二泡沫基部块105b支撑。平台支撑框架106支撑柱塞支撑平台107，该柱塞支撑平台107对柱塞矩阵101进行悬置，在由支撑框架196形成的基部中提供足够的空间以适应柱塞的运动。整个结构坐置在底板108上并且通常由裙状件遮盖。应该注意的是，为了易于说明而省略了某些细节，例如泡沫框架106的侧板、平台支撑框架106的侧板、顶部泡沫垫、使内部部件显露的裙状件以及其他设计细节。 [0053] 图11A为说明性柱塞16的立体图，该柱塞16包括六边形泡沫头部23、内部可移动销24、位于销的上部部分上的外部泡沫环25、以及张力弹簧26。该附图示出了包括销引导件 110的额外特征，该销引导件110包括夹112，夹112由图中列举的双臂夹的一个臂部表示，用于选择性地将销引导件固定至柱塞支撑平台。夹可以用手捏住以将柱塞插入柱塞支撑平台以及将柱塞从与柱塞支撑平台的接合中拆除。在不构造成用于在床垫已经制成之后拆除以及更换柱塞的替代性实施方式中，柱塞可以不包括夹并且可以永久性地安装在床垫中。这种特定实施方式还包括位于张力弹簧26的底部处的为弹簧26的底部提供阻尼及降噪支撑表面的衬套114。作为可选的特征，由环116a至116c表示的许多可选择的高度调节环可以拧在弹簧26上以限制弹簧的由高度调节环保持的部分的扩张。高度调节环防止弹簧的一部分扩张以改变坚硬度和弹簧的延伸长度。具有不同长度的高度调节环116a至116C因此可以安装在弹簧上以调节柱塞的弹簧特性和行程深度。高度调节环可以包括止动件，该止动件在高度调节环已经被拧至弹簧的顶部时与销引导件110上的夹112相接合或与另一部件相接合以防止高度调节环在床垫的使用期间脱离弹簧。 [0054] 图11B是示出了围绕销的上部部分的外部泡沫环的替代性构型的说明性柱塞16’的立体图。这种特定的环包括由以不同的方式构造的泡沫块制成的三个部分117a、117b和117c。所述不同的块具有不同的形状、高度和宽度。所述不同的块还可以呈现不同的密度并且由不同类型的材料形成。作为一种选择，所述各部分可以构造成用以在销向下移动时在销上产生递增的阻尼效果或递增的坚硬度。例如，分段式泡沫环在销的与主要是顶层117a的压缩相对应的初始运动期间可以呈现相对较软的坚硬度，随后，在主要是第二层117b被压缩时变得越来越硬，并且第三层117c提供明显更硬的阻力以防止柱塞在正常使用期间降到最低点。 [0055] 图11C是说明性活塞16”的立体图，其中，围绕销的顶部部分的泡沫环已经由螺旋弹簧118替换。螺旋弹簧118通常位于罩119内以减小噪音和振动。在各种实施方式中，螺旋弹簧可以与一个或更多个泡沫部分或泡沫层相组合以对柱塞的弹簧刚度响应和阻尼特性进行定制。例如，泡沫或其他类型的层可以设置在螺旋弹簧的顶部端部和底部端部以减小弹簧的噪音并且使感觉变柔软。 [0056] 图12是提供了各部件的更多细节视图的说明性柱塞16的分解图。部件是大体按照具有12英寸高度的柱塞的比例示出的。泡沫头部23例如通过该泡沫头部的底部上的容纳位于销24的顶部上的凸缘120的袋部而选择性地附接至销24上的凸缘120。销在销引导件110内上下移动。围绕销24的顶部部分的泡沫环25被保持在销的凸缘120与位于销引导件110的顶部上的凸缘122之间，使泡沫环在销于销引导件内向下移动时被压缩。弹簧26由销引导件上的弹簧安装部123(在该实施方式中为坚固的螺纹)紧固以在弹簧响应于施加至柱塞的顶部的重量而扩张时将弹簧牢固地保持至销引导件。卡合至销引导件110的顶部中的第一窗口支承件124和卡合至该销引导件的底部中的第二窗口支承件126在销在销引导件内移动时使销24居中并且使销24稳定。盖128可以卡合到销的底部上以提供阻尼并且使由销施加的力散布至弹簧的底部。额外的阻尼衬套114可以被保持在位于弹簧26的端部上的轴向突柱上。可选的高度调节环116可以拧到弹簧26上以限制弹簧的一部分的扩张。 [0057] 图13A至图13D示出了销引导件的多种选择。图13A示出了这样的销引导件130：其中，窗口支承件已经由延长的支承件131a至131b替换，所述延长的支承件131a至131b卡合到销引导件本体中以增大向销提供的支撑和稳定性。在该实施方式中，销24的轴具有带有四个长形翅片的“X”形横截面，并且延长的支承件131a至131b各自包括接纳销的对应的翅片的四个通道，并且允许销在销引导件内自由地滑动。图13B示出了另一替代性销引导件132，其中，延长的支承件已经由形成在销引导件的内表面上的四个一体式通道所替代。 [0058] 图13C示出了构造成与一对嵌套式张力弹簧相接合的销引导件135。为了支撑呈嵌套构型的弹簧，销引导件包括构造成用以支撑嵌套式弹簧的相应的上端部的两个弹簧安装部136和137。在该实施方式中，弹簧安装部为绕引导件本体的呈轴向层叠关系设置的坚固的螺纹。如图13D中所示，外部张力弹簧138固定至外部螺纹136，而内部弹簧139固定至内部螺纹137。尽管可以改变所选择的特定弹簧，但外部弹簧安装部136大体对应于单弹簧销引导件上的弹簧安装部，并且外部弹簧138大体对应于单弹簧实施方式的弹簧。在双弹簧实施方式中，内部弹簧139比外部弹簧更窄且更短，并且上端固定至第二弹簧安装部137，该第二弹簧安装部137在用于安装外部弹簧138的上端部的第一弹簧安装部136的正下方并且从第一弹簧安装部136轴向地嵌入。 [0059] 图14至图15的截面图示出了单弹簧实施方式的操作。图14为单弹簧实施方式的柱塞16的截面图，其中，销24处于其较高位置。泡沫头部23定位在销24的顶部上，销以可滑动的方式被接纳在销引导件内，并且销引导件110被保持在贯穿柱塞支撑平台21的孔41内。泡沫环25被保持在位于销24的顶部上的凸缘120与位于销引导件110的顶部上的凸缘122之间以提供非线性的载荷-变形响应和/或抑制柱塞的弹簧作用。弹簧26紧固至销引导件110上的螺纹123。存在位于销22的底部上的盖128以及与位于弹簧26的底部上的突柱相接合的挠性衬套114。图15为处于完全降低位置的柱塞16的截面图。销24已经相对于销引导件110向下移动，泡沫环25已经被压缩以提供非线性的载荷-变形响应和/或抑制弹簧作用，并且张力弹簧26已经扩张。 [0060] 图16至图17的截面图示出了具有高度调节环的单弹簧实施方式的操作。图16为处于完全升起位置的具有高度调节环116的说明性柱塞16的截面图。高度调节环被拧到弹簧26上以限制弹簧的上部部分162的扩张，而仅允许弹簧的底部部分164随着销24的运动而扩张。图17为处于完全降低位置的柱塞16的截面图。弹簧26的上部部分162由于高度调节环而未扩张，而弹簧的底部部分164已经扩张。泡沫环25已经被压缩，但相比于没有高度调节环的图15中的情况，泡沫环25的压缩程度较小。如先前提到的，可以使用具有不同长度的高度调节环以调节柱塞的弹簧特性和销行程长度。 [0061] 图18至图20的截面图示出了双弹簧实施方式的操作。图18为处于完全升起位置的具有双张力弹簧138、139的替代性柱塞180的截面图。嵌套式螺旋弹簧通过在销24的第一部分的向下运动期间仅拉伸外部弹簧138、以及随后在销的后续向下运动期间拉伸两个弹簧138、139来向柱塞提供了非线性的弹簧特性。该柱塞可以与先前描述的说明性柱塞16相类似，除了使用双弹簧销引导件135、嵌套式张力弹簧138和139(另外见图13C至图13D)以及设置在可移动销24的翅片中的长形槽口182之外，所述可移动销24通常具有轴，所述轴具有带有四个长形翅片的X形横截面。槽口182沿着销的轴的底部部分延伸，例如，沿着轴向上约三分之一的部分延伸。外部张力弹簧138固定至外部螺纹136，而内部张力弹簧139固定至双弹簧销引导件135上的内部螺纹137。位于内部弹簧139的端部上的突柱184以可滑动的方式被保持在槽口182内，由此允许突柱在销的向下行程的第一部分期间在槽口内自由地滑动。因此，槽口182在销24的向下行程的初始部分期间适应于仅外部弹簧138的拉伸(而没有拉伸内部弹簧139)，直到槽口182的顶部到达内部弹簧的突柱184的点为止，如图19中所示。 [0062] 因此，销24的底部在销的整个向下行程中拉伸外部弹簧138，而位于内部弹簧139的底部处的突柱184在销的向下运动的初始部分期间在槽口182内自由地滑动。外部弹簧138因此被拉伸达销24的整个行程范围，而内部弹簧139仅在销的一部分向下运动期间被拉伸。即，内部弹簧139在销24的初始向下行程期间未被拉伸，并且位于内部弹簧139的底部处的突柱184在槽口182内自由地滑动。图19示出了销24已经向下移动了足够的量以使突柱 184变为与槽口182的顶部相接合、使内部弹簧通过销的进一步向下运动而被拉伸的点。图 20示出了销24已经向下移动至其完全降低位置并且两个弹簧138、139均被拉伸的点。因此，在销24的向下运动的第一部分期间仅外部弹簧138被拉伸，而在销的向下运动的第二部分期间外部弹簧138和内部弹簧139两者都被拉伸。 [0063] 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。图21A示出了具有不同尺寸的方形或菱形形状的柱塞头部的多变式柱塞矩阵设计210。图21B示出了具有在尺寸和形状两方面都不同的柱塞头部的多变式柱塞矩阵设计212。图21C示出了具有在尺寸和形状两方面都不同的镶嵌式柱塞头部的多变式柱塞矩阵设计214。每种设计都通常构造有具有不同的弹簧和阻尼特性的柱塞区域构造以提供定制的支撑轮廓。在这些示例中，具有类似的柱塞头部的不同区域可以表示具有不同的弹簧和阻尼特性的区域，并且不同的头部形状可以设计成用以辅助产生所需的支撑轮廓。将理解的是，这些示例仅为说明性的，并且使用众多柱塞形状和尺寸的多变式柱塞矩阵设计可以作为设计选择来研发。多变式柱塞矩阵部分还可以与螺旋弹簧部分和泡沫块部分相结合以进一步改变设计选择。 [0064] 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220的立体图。柱塞矩阵构造为三个部分222a、222b和222c，所述三个部分222a、222b和222c设计成并排设置以产生标准尺寸的床垫。每个柱塞矩阵部分均包括相应的柱塞支撑平台223a、223b和223c，所述柱塞支撑平台223a、223b和223c可以构造有互锁结构或紧固件以将这些部分固定在一起。柱塞矩阵部分的尺寸设定成贴合地配装在边缘框架224内，该边缘框架224包括凸缘225以将柱塞支撑平台支撑在边缘框架的中间位置。顶垫226构造成用于放置在容纳柱塞矩阵部分的边缘框架的顶部上。泡沫层228设计成用以在柱塞矩阵、边缘框架和顶罩上延伸以保护独立式床垫并且为独立式床垫添加结构稳固性。可以设置各种可选择的拉链式罩以在泡沫层228的顶部上延伸，例如用以提供床垫的防水罩、可清洗罩、额外的棉套或所需的外观。每个柱塞矩阵部分222a、222b和222c通常均可以在相应的箱中运输，并且由客户定制的边缘框架224、泡沫垫226、泡沫层228和任意额外的罩通常可以在单独的箱中运输，以形成能够通过邮政或包裹配送服务便捷地运输的多箱(在该示例中为四箱)模块化床垫。 [0065] 图23A至图23D为示出了模块化柱塞矩阵床垫220的客户组装过程的立体图。如在接连的图23A至图23C中所示，客户展开边缘框架224并将柱塞矩阵222a、222b和222c插入就位，并且柱塞支撑平台定位于边缘框架的凸缘225上。然后，如图23D中所示，客户将泡沫垫226置于柱塞矩阵的顶部上并且拉上组件上的由层228表示的一个或更多个封套的拉链，所述一个或更多个封套通常包括至少泡沫层和外罩。在该示例中的泡沫垫226包括多个由所列举的窗230表示的用格栅覆盖的通气窗。外罩通常由耐用的、可透气的、可机洗的织物制成。罩也可以包括类似的或其他适合类型的通气结构。 [0066] 每个柱塞矩阵部分均构造成用于在相应的箱内运输，而边缘框架构造成是折叠式的以在单独的箱内运输。顶垫和罩也构造成是折叠式或卷起式的并且被放置在与边缘框架相同的箱内，以形成模块化床垫组件的多箱运输构型。 [0067] 图24A至图24C为构造成用于与机械调节式床框架一起使用的折叠式活塞矩阵床垫240的侧视图。图24A为经组装的床垫的侧视图，该床垫可以构造为与参照图22所描述的床垫220类似的模块化单元。床垫的基本元件为罩241、顶垫242和床垫组件，该床垫组件包括边缘框架(未示出)和柱塞矩阵243。图24B为柱塞矩阵243的侧视图，该柱塞矩阵243构造为通过挠性连接件246a至246c连接的四个部分244a至244d。图24C示出了允许柱塞矩阵弯曲以适应机械调节式床框架的挠性连接件。所述连接件可以构造成用以滑动到柱塞矩阵平台部分上并且可以通过边缘框架以及其他适合的紧固件或协作结构来固定就位。 [0068] 对上文所述的所有实施方式而言，可以对各种部件使用一系列特定材料，作为设计选择，所述部件的尺寸、形状和其他特性通常可以在适合的参数范围内改变。下文的材料规格是为某些代表性实施方式提供的，以帮助实现该实施方式，并且尽管所述材料规格意在适用于代表性实施方式，但本发明不限于这些特定的材料或实施方式。 [0069] 参照图4和图6，在呈现出期望的重量、成本、强度和易于组装的特性的特定实施方式中，顶垫12可以由标准的聚氨酯泡沫(PUF)、粘弹性的PUF、乳胶泡沫，具有凝胶成分的PUF、具有相变材料(PCM)的PUF、聚乙烯泡沫(PEF)、网状泡沫或其他适合的材料来构造。边缘框架15可以由PUF、PEF、热塑性聚合物或其他适合的材料来构造。罩17可以由诸如包括有由聚丙烯、聚酯、 (人造纤维)、 (莫代尔)、 (天丝)、棉、毛或其他适合的材料制成的纤维的机织织物或针织织物之类的织物来构造。泡沫块28a和28b可以由标准的PUF、粘弹性的PUF、乳胶泡沫、具有凝胶成分的PUF、具有PCM的PUF、PEF、网状泡沫或其他适合的材料来构造。柱塞支撑平台21和支撑板66可以由塑料、木材、Sintra -聚苯乙烯泡沫-Sintra 夹层材料、生物复合材料或其他适合的材料来构造。底部框架42和62可以由木材、金属、塑料或其他适合的材料来构造。 [0070] 参照如图10中示出的组合式柱塞矩阵和螺旋弹簧实施方式，位于头部部分102和脚部部分103中的螺旋弹簧可以是通常在床垫中使用的螺旋弹簧。泡沫框架104可以是或其他合适的材料。泡沫基部块105a和105b可以是标准的PUF、粘弹性的PUF、乳胶泡沫、具有凝胶成分的PUF、具有PCM的PUF、PEF、网状泡沫、这些成分的组合、或其他合适的材料。平台支撑框架106可以是塑料、木制、Sintra -聚苯乙烯泡沫-Sintra夹层材料、生物复合材料或其他合适的材料。底板108可以是阻燃非织造材料或其他合适的材料。该实施方式可以包括通常由PUF、粘弹性的PUF、乳胶泡沫、具有凝胶成分的PUF、具有相变材料(PCM)的PUF、PEF、网状泡沫和/或其他合适的材料构造的顶垫，以及裙状件，比如阻燃的(FR)针织隔障或阻燃的高蓬松非织造材料、其他类型的机织织物或非织造织物、或其他合适的材料。 [0071] 参照图12中示出的示意性柱塞16，泡沫头部23可以是由PUF、PEF或其他合适的材料构成的模制部件。销24通常包括轴，所述轴具有带有四个长形翅片(近似1/8英尺厚)的X形横截面，并且销24可以包括沿着翅片的加强凸缘以增加刚性。销24可以由ABS来构造。销引导件110和支承件124、126可以是由 或其他合适的材料构造的模制部件。泡沫环25可以是由PUF、PEF或其他合适的材料构造的模制部件。端盖128可以是由PUF、PEF或其他合适的材料构造的模制部件。衬套114可以是由 其他合适的材料构造的模制部件。高度调节环也可以是由聚丙烯、高密度聚乙烯或其他合适的材料构造的模制部件。 [0072] 可以采用各种各样的环和弹簧以提供不同的弹簧特性和阻尼特性。为了详细说明一种示例弹簧，该示例弹簧必需从基本规格在一范围内变化以实现定制化的支撑轮廓，柱塞弹簧可以具有1.28英寸的直径和0.056英寸的弹簧丝厚度。对于双弹簧柱塞而言，并且另外的内部弹簧可以具有1.02英寸的直径和0.061英寸的弹簧丝厚度。 [0073] 在图22中示出的呈现出期望的重量、成本、强度和易于组装的特性的模块化床垫220的特定实施方式中，柱塞支撑平台223a至223c可以由塑料、木材、Sintra -聚苯乙烯泡沫-Sintra 夹层材料、生物复合材料或其他合适的材料来构造。边缘框架224可以由具有1英寸至4英寸的侧壁尺寸的PUF、PEF、热塑性聚合物或其他的合适的材料来构造。顶垫226可以由标准的PUF、粘弹性的PUF、乳胶泡沫、具有凝胶成分的PUF、具有PCM的PUF、PEF、网状泡沫或其他合适的材料来构造，并且可以包括作为设计选择的其他泡沫、棉套和通气元件。外罩228可以由诸如包括有由聚丙烯、聚酯、Rayon、Modal、Tencel、棉、毛或其他适合的材料制成的纤维的机织织物或针织织物之类的织物来构造，并且可以包括作为设计选择的通气部件。对于图24A至图24C中示出的折叠式实施方式而言，边缘连接件246a至246c可以由PUF、PEF、橡胶或其他合适的材料来构造。 |
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