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组合的圆柱形和锥形 弹簧

阅读：124发布：2020-05-12

专利汇可以提供组合的圆柱形和锥形弹簧专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种包括有具有非线性弹簧刚度的不对称线圈弹簧的床垫为体重不同的用户提供了舒适性。该弹簧的下部为圆柱形，并且上部为圆锥形或截头圆锥形。该机构使得弹簧能够在进行非线性压缩之前进行线性压缩。结果得到对于体重轻的用户而言足够柔软并且对于体重更重的用户足够硬度的床垫。，下面是组合的圆柱形和锥形弹簧专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种包括多个螺旋弹簧的内弹簧组件，所述多个螺旋弹簧包括：
至少一个螺旋弹簧，其具有：上弹簧部分，其具有第一基本上线性的弹簧刚度和第一基本上非线性的弹簧刚度；以及下弹簧部分，其位于上弹簧部分下方并且具有第二基本上线性的弹簧刚度；
其中第二基本上线性的弹簧刚度大于第一基本上线性的弹簧刚度；
其中所述至少一个螺旋弹簧被构造成使得上弹簧部分在下弹簧部分明显压缩之前明显压缩。
2.如权利要求1所述的内弹簧组件，其中上弹簧部分包括具有相同第一节距的多个线圈，并且下弹簧部分包括具有相同第二节距的多个线圈，第一节距与第二节距不同。
3.如权利要求1所述的内弹簧组件，其中所述至少一个螺旋弹簧响应于负载在发生非线性压缩之前发生线性压缩。
4.如权利要求1所述的内弹簧组件，其中所述至少一个螺旋弹簧的上弹簧部分为基本圆锥形或基本截头圆锥形。
5.如权利要求1所述的内弹簧组件，其中所述至少一个螺旋弹簧的下弹簧部分为基本圆柱形。
6.如权利要求1所述的内弹簧组件，其中所述至少一个螺旋弹簧的上弹簧部分为螺旋弹簧高度的1/4至3/4。
7.如权利要求1所述的内弹簧组件，其中所述至少一个螺旋弹簧由包含金属组合物，该金属组合物含有以下材料中的一种或多种：钢、铬、镍、钼、铜、钛、钴、铌、钒、铝、铂和钨。
8.如权利要求1所述的内弹簧组件，其中所述至少一个螺旋弹簧由多股金属线缆形成。
9.如权利要求1所述的内弹簧组件，其中所述至少一个螺旋弹簧包括被封装的线圈。
10.如权利要求1所述的内弹簧组件，其中所述至少一个螺旋弹簧包括敞开线圈。
11.如权利要求1所述的内弹簧组件，其中所述至少一个螺旋弹簧包括在两端的偏置线圈。
12.如权利要求1所述的内弹簧组件，其中所述多个螺旋弹簧被成排和成列地布置，使得各螺旋弹簧与至少另一个螺旋弹簧相邻。
13.如权利要求12所述的内弹簧组件，其中相邻的螺旋弹簧通过粘接剂连接。
14.如权利要求12所述的内弹簧组件，其中相邻的螺旋弹簧通过拱圈和其它金属紧固件中的至少一个连接。
15.如权利要求12所述的内弹簧组件，其中相邻的螺旋弹簧沿着螺旋弹簧线圈的上部没有相连。
16.如权利要求1所述的内弹簧组件，其中内弹簧组件适用于缓冲支撑结构件例如床垫。
17.一种缓冲支撑结构件，其包括具有多个螺旋弹簧的内弹簧组件，内弹簧组件包括至少一个螺旋弹簧组件，该螺旋弹簧组件具有：上部螺旋弹簧，其具有第一基本线性的弹簧刚度和第一基本非线性的弹簧刚度；以及下部螺旋弹簧，其设置在上部弹簧部分下方并且具有第二基本线性的弹簧刚度；
其中第二基本线性的弹簧刚度大于第一基本线性的弹簧刚度，以及
其中所述至少一个螺旋弹簧被构造成使得上部螺旋弹簧在下部螺旋弹簧开始压缩之前明显压缩。
18.如权利要求17所述的缓冲支撑结构件，其具有标准床垫尺寸，例如单人床、加长单人床、普通双人床、加长双人床、中号双人床、加长中号双人床、大号双人床或加州大号双人床。
19.如权利要求17所述的缓冲支撑结构件，还包括与内弹簧组件相邻设置的至少一个附加层，其中至少一个附加层包括填料层、装饰层、框架层、被絮层、泡沫层、棉絮层和防水层中的至少一层。
20.一种压缩螺旋弹簧，其包括：
上圆锥形部分，其具有第一线性弹簧刚度和第一非线性弹簧刚度；和
下圆柱形部分，其位于上圆锥形部分下方并且具有第二线性弹簧刚度，
其中第二线性弹簧刚度大于第一线性弹簧刚度，以及
其中所述压缩螺旋弹簧被构造成使得上圆锥形部分在下圆柱形部分开始压缩之前明显压缩。
21.一种用于床垫的压缩螺旋弹簧，其包括：
基本截头圆锥形的上螺旋弹簧，其具有第一线性弹簧刚度和第一非线性弹簧刚度；以及
基本圆柱形的下螺旋弹簧，其位于上螺旋弹簧下方并且具有第二线性弹簧刚度，其中第二线性弹簧刚度大于第一线性弹簧刚度，以及
其中所述压缩螺旋弹簧被构造成使得上螺旋弹簧在下螺旋弹簧开始压缩之前明显压缩。
22.一种内弹簧组件，其包括至少一个如权利要求21所述的压缩螺旋弹簧。
23.一种压缩螺旋弹簧，其包括：
上弹簧部分，其具有第一线性弹簧刚度和第一非线性弹簧刚度；以及
下弹簧部分，其位于上弹簧部分下方并且具有第二线性弹簧刚度，
其中所述压缩螺旋弹簧由多股金属线缆制成。
24.如权利要求23所述的压缩螺旋弹簧，其中上弹簧部分的形状从基本圆锥形和基本截头圆锥形中选择。
25.如权利要求23所述的压缩螺旋弹簧，其中下弹簧部分为基本圆柱形。

说明书全文

组合的圆柱形和锥形弹簧

技术领域

[0001] 本发明涉及弹簧，其用于在缓冲件例如床垫中的内装弹簧组件。

背景技术

[0002] 传统的弹簧床垫通常包含有具有一组弹簧的内弹簧组件，这些弹簧给一个或多个用户提供了缓冲支撑。在用户睡在床垫表面上时，他/她在下面的弹簧上施加了重量，这些弹簧反过来压缩以提供足够的缓冲支撑。通常，越轻的用户在弹簧上施加的重量越小，从而使得这些弹簧压缩更少，由此提供了对于更重用户所体验到的感觉不同的感觉。因此，对于给定弹簧组而言，更轻的用户相对于更重的用户体验到不同的舒适度。这在两个睡觉者具有明显不同的重量例如120lbs和220lbs时会出现问题。在这些情况中，一个床垫不太可能对两个睡觉者而言都是舒适的。

[0003] 传统床垫对于某些用户而言更舒适的一个原因在于，它们通常被构造使用具有线性弹簧刚度。这些弹簧压缩的距离与用户重量成线性正比，直到它们带到完全压缩。因此，弹簧在体重轻的用户情况下比在体重重的用户情况下压缩更少。工程师试图通过制作具有多个具有非线性弹簧刚度的弹簧(例如锥形弹簧)的床垫来解决这个问题。这些非线性弹簧可以在体重轻的人作用下明显压缩，但是在体重重的人作用下仍然不会完全压缩，从而有时会给两个睡觉者都提供类似的舒适度。但是，非线性弹簧例如锥形弹簧由于某些特性和大体上不规则的形状所以也有缺点。具体地说，低于某个重量阈值，这些弹簧仍然随着所施加的重量而线性压缩。非线性压缩通常在超过该重量时出现。因此，典型的非线性弹簧在用户体验到所期望的舒适度之前必须明显压缩。换句话说，用户在能够体验到由弹簧非线性压缩提供的特定舒适度之前必须具有足够的重量。除了需要体重重的用户的缺点之外，内弹簧组件的这种明显压缩对该床的使用寿命而言也并不合适。而且，由于螺旋弹簧的不规则形状，具有非线性弹簧的床垫制造困难。例如，锥形弹簧尤其难以组装，因为它们不能如一些床垫组装方法所要求的一样在其整个长度上接触。

[0004] 因此，需要一种对大多数体重的用户而言舒适的床垫。通常，需要对于大范围用户提供类似的缓冲支撑水平的缓冲件。

发明内容

[0005] 在这里所述的系统和方法包括用于缓冲件例如床垫的内弹簧组件。这些内弹簧组件可以具有一个或多个不对称弹簧，它们构成为给具有不同重量的用户提供类似的硬度。这些不对称弹簧包括具有线性和非线性弹簧刚度的部分。在一个实施例中，不对称弹簧包括上锥形部分和下圆柱形部分。这种结构在不会引起螺旋弹簧出现明显压缩的情况下使得床垫用户能够体验到非线性压缩。这些系统和方法提供了对更轻用户而言足够柔软并且对更重用户而言足够硬度的床垫。

[0006] 为了清楚起见，并且不是以限制的方式，这里在提供用于床垫的内弹簧组件的本文中对这些系统和方法进行说明。但是，要理解的是，在这里所述的原理适用于广泛用途。例如，本公开内容的原理可以适用于睡椅，其中将垫子固定在更大的组件上。另外，这些原理可以适用于座椅、双人小沙发、沙发、坐卧两用长椅、汽车座椅、婴儿床床垫、折叠睡椅和折叠床垫。更普遍的是，在这里所述的系统可以用在期望为大多数用户提供支撑的环境中。

[0007] 更具体地说，在这里所述的系统和方法提供了一种内弹簧组件，它包括多个具有上弹簧部分和下弹簧部分的螺旋弹簧。上弹簧部分具有第一基本上线性的弹簧刚度和第一基本上非线性的弹簧刚度。下弹簧部分可以设置在上弹簧部分下方并且可以具有第二基本上线性的弹簧刚度。在某些实施方案中，第二基本上线性的弹簧刚度大于第一基本上线性的弹簧刚度。螺旋弹簧可以被构造成使得上弹簧部分在下弹簧部分明显压缩之前明显压缩。上弹簧部分可以包括多个具有第一节距的线圈，并且下弹簧部分可以包括多个具有第二节距的线圈。上弹簧部分的多个线圈可以具有类似的第一节距。下弹簧部分的多个线圈可以具有类似的第二节距。在某些实施方案中，第一节距与第二节距不同。第一节距可以大于或小于第二节距。在其它实施方案中，第一节距与第二节距相同或基本上类似。螺旋弹簧的节距会影响其弹簧刚度，并且螺旋弹簧可以具有使其赋予线性和非线性弹簧刚度的节距。在某些实施方案中，螺旋弹簧的上弹簧部分基本上为锥形或基本上为截头圆锥形。螺旋弹簧的下弹簧部分可以基本上为圆柱形。螺旋弹簧可以为封装的线圈弹簧或敞开的线圈弹簧。在某些实施方案中，螺旋弹簧由包含金属组合物形成，该金属组合物包括以下材料中的一种或多种：钢、铬、镍、钼、铜、钛、钴、铌、钒、铝、铂和钨。

[0008] 螺旋弹簧可以由金属线形成，并且可以包括在螺旋弹簧的整个长度上直径相同的金属线。可选的是，螺旋弹簧可以包括直径变化的金属线。在某些实施方案中，上弹簧部分具有第一直径，而下弹簧部分具有第二直径，从而第一直径小于第二直径。上弹簧部分可以包括具有第一直径的金属线，而下弹簧部分可以包括具有第二直径的金属线，从而第一直径大于第二直径。螺旋弹簧可以由单股金属线缆形成。在某些实施方案中，螺旋弹簧由例如在美国专利No.7168117中所述的那些一样的多股金属线缆形成，该专利文献其全文在这里被引用作为参考。可以在全文在这里被引用作为参考的美国专利申请公布No.US2005-56066A1中找到用多股金属线缆制造线圈弹簧的方法。

[0009] 在某些实施方案中，螺旋弹簧的上弹簧部分为螺旋弹簧高度的1/4至3/4。螺旋弹簧的上弹簧部分可以具有顶端、底端和直径。在某些实施方案中，螺旋弹簧的直径从顶端向底端单调增大。在某些实施方案中，螺旋弹簧在每个端部处包括偏置线圈。偏置线圈可以是用来提高螺旋弹簧的稳定性的较大线圈。偏置线圈也有利于制造过程。

[0010] 螺旋弹簧可以如此成排和成列布置，从而每个螺旋弹簧与至少一个其它螺旋弹簧相邻。相邻的螺旋弹簧可以用粘接剂连接。可选的是，相邻的螺旋弹簧可以用拱圈或其它金属紧固件连接。在其它实施方案中，相邻螺旋弹簧沿着线圈的上部没有连接。让线圈上部不连接使得一个弹簧能够在不影响其相邻弹簧的情况下压缩。这样使得一个睡觉者能够在床垫上移动而不干扰另一个睡觉者。

[0011] 在某些实施方案中，内弹簧组件适用于缓冲支撑结构件例如床垫。缓冲支撑结构件可以为标准床垫规格例如单人床、加长单人床、普通双人床、加长双人床、中号双人床、加长中号双人床、大号双人床或加州大号双人床。它也可以是定制规格。另外，缓冲支撑结构件可以为设计用于小孩或婴儿的更小号床垫。这种床垫可以为婴儿床或摇篮的一部分。

[0012] 在某些实施方案中，缓冲支撑结构件还包括至少一层与内弹簧组件相邻设置的附加层。在某些实施方案中，至少一层附加层包括填料层、装饰层、框架层、被絮层、泡沫层、棉絮层和防水层中的至少一层。

[0013] 在这里所述的系统和方法还涉及将内弹簧中的两个层叠弹簧的装配。这种具有两个层叠弹簧的系统可以具有与上述不对称弹簧相同的弹簧刚度。具体地说，内弹簧组件可以包括多个螺旋弹簧，这些螺旋弹簧包括至少一个螺旋弹簧组件，该螺旋弹簧组件具有带有第一基本上线性弹簧刚度和第一基本上非线性弹簧刚度的上螺旋弹簧和设置在上螺旋弹簧下方并且具有第二基本上线性弹簧刚度的下螺旋弹簧，其中第二基本上线性弹簧刚度大于第一基本上线性弹簧刚度，并且其中螺旋弹簧被构造成使得上弹簧部分基本上在下部分明显压缩之前明显压缩。

[0014] 在这里所述的系统另外提供了一种压缩螺旋弹簧，它包括具有第一线性弹簧刚度和第一非线性弹簧刚度的上锥形部分和设置在上弹簧部分下方并且具有第二线性弹簧刚度的下圆柱形部分，其中第二线性弹簧刚度大于第一线性弹簧刚度，并且其中螺旋弹簧被构造成使得上部弹簧部分基本上在下部弹簧部分明显压缩之前明显压缩。

[0015] 另外，在这里所述的系统和方法涉及一种用于床垫的压缩螺旋弹簧，它包括具有第一线性弹簧刚度和第一非线性弹簧刚度的上锥形弹簧和设置在上锥形弹簧下方并且具有第二线性弹簧刚度的下圆柱形弹簧，其中第二线性弹簧刚度大于第一线性弹簧刚度，并且其中所述螺旋弹簧被构造成使得上锥形弹簧在下圆柱形弹簧明显压缩之前明显压缩。

[0016] 在一个方面中，在这里所述的系统提供了一种由多股金属线缆制成的压缩螺旋弹簧，它包括具有第一线性弹簧刚度和第一非线性刚度的上弹簧部分和设置在上弹簧部分下方并且具有第二线性弹簧刚度的下弹簧部分。在一个实施方案中，该螺旋弹簧为内弹簧组件中的包括至少一个这种线圈的一部分。上弹簧部分可以基本上为锥形或基本上为截头圆锥形。下弹簧部分可以基本上为圆柱形。

[0017] 在这里所述的系统的方法还涉及一种制造螺旋弹簧的方法，该方法包括：为上弹簧部分选择第一线性弹簧刚度和第一非线性弹簧刚度和为下部选择第二线性弹簧刚度，从而第二线性弹簧刚度大于第一线性弹簧刚度，使得上弹簧部分基本上在下弹簧部分明显压缩之前明显压缩；并且制造出具有第一线性弹簧刚度、第一非线性弹簧刚度和第二线性弹簧刚度的螺旋弹簧。可以采用本领域公知的任意技术来制造该螺旋弹簧。优选的技术包括可编程曲线规和节距工具。附图说明

[0018] 从参照附图给出的以下进一步说明中将更加全面地理解本发明的前面和其它目的和优点，其中：

[0019] 图1A-3C显示出根据本发明各种例举实施方案的不对称弹簧。

[0020] 图4A-4B显示出示例性封装的不对称弹簧的各个视图。

[0021] 图5显示出具有两个层叠弹簧的示例性不对称弹簧组件。

[0022] 图6显示出根据本发明例举实施方案的包含有具有不对称弹簧的内弹簧组件的床垫的剖视图。

[0023] 图7显示出曲线图800，显示出与不同负载对应的示例性不对称弹簧的压缩。

具体实施方式

[0024] 为了全面理解本发明，现在对某些示例性实施方案进行说明，它包括带有至少一个具有非线性弹簧刚度的不对称弹簧的床垫。但是，下面给出的实施方案仅仅用于例举说明，并且本领域普通技术人员将理解的是，在这里所述的这些系统和方法可以用于其它合适的用途并且可以为这些用途进行改变，并且这些其它的添加和变化将不会脱离其范围。

[0025] 图1A-1C显示出在弹簧长度上具有不同弹簧特性的示例性不对称弹簧。具体地说，图1A显示出具有上部101和下部102的螺旋弹簧100。螺旋弹簧100具有顶端103和底端104。顶端103和底端104可以卷入螺旋弹簧中，因此不会有从螺旋弹簧伸出的尖点。上部101具有大体上锥形形状，由此螺旋弹簧在上部101中的直径朝着顶端103逐渐减小。
下部102大体上为圆柱形，从而在下部102中直径沿着螺旋弹簧100的长度保持基本上相同。在形状大体上为锥形的情况下，上部101允许螺旋弹簧10响应于负载发生非线性压缩。
该大体上为圆柱形的下部102使得形状更规则，由此防止了整个螺旋弹簧大幅度压缩。

[0026] 一个或多个螺旋弹簧100可以按照合适的结构组合在床垫的内弹簧组件中。例如，内弹簧组件可以包括以横跨床垫的大部分长度和宽度的周期性的排和列的结构布置的多个螺旋弹簧100构成的格栅。在操作期间，在用户向床垫表面施加重量时，螺旋弹簧100压缩。在压缩期间，上部101至少由于其锥形形状以非线性方式压缩，并且下部101线性压缩。根据螺旋弹簧的特性和物理特征，上部101和下部102可以根据所施加的某一重量而不同地压缩。如图1A-1C所示，上部101和下部102可以具有不同的节距以沿着螺旋弹簧100的长度实现不同的弹簧刚度。

[0027] 更具体地说，在图1A中，上部101的节距(为在螺旋弹簧100中的相邻线圈之间的距离)小于下部102的节距。在这样的实施方案中，螺旋弹簧100的上部101中的相邻线圈之间的距离可以是类似的，并且螺旋弹簧100的下部102中的相邻线圈之间的距离可以是类似的。但是，在螺旋弹簧100的相邻线圈之间的距离在上部101中可以与在下部102中不同。在所示的实施方案中，螺旋弹簧100的在上部101中的相邻线圈之间的距离小于在下部102中的相邻线圈之间的距离。

[0028] 图1B显示出在上部111中具有比在下部112中更大节距的螺旋弹簧110。图1C显示出在上部121和下部122中具有相同螺旋角的螺旋弹簧120。螺旋弹簧可以具有顶端123和底端124。在某些实施方案中，根据弹簧刚度值，上部101可以在下部102压缩之前压缩。上部101可以在下部102开始压缩之前明显地压缩。在某些实施方案中，上部101可以在下部102明显地压缩之前明显地压缩。在某些实施方案中，根据弹簧刚度值，下部102可以在上部101压缩之前压缩。下部102可以在上部101开始压缩之前明显地压缩。在某些实施方案中，下部102可以基本上在上部101明显地压缩之前明显地压缩。在图1A、1B和1C中的每个螺旋弹簧给具有弹簧100、110和120的床垫组件赋予不同的柔软度或刚度。

[0029] 螺旋弹簧的上部101使得螺旋弹簧能够以非线性弹簧刚度的方式压缩。在该实施方案中，上部具有截头圆锥形形状。下部102具有圆柱状。这些圆柱状部可以彼此相邻叠置，从而两个相邻圆柱状部沿着其长度接触。类似地，在内弹簧组件的不对称弹簧也可以基本上沿着其圆柱状部接触。因此，图1的两个不对称弹簧可以封装在织物中或者沿着其圆柱状部粘接在一起。圆柱状区域的另一个优点在于它在弹簧上赋予了侧向稳定性。

[0030] 不对称螺旋弹簧可以由许多材料制成。螺旋弹簧的常用材料为通称为钢的金属组合物，它可以包含例如铬、镍、钼、铜、钛、钴、铌、钒、铝、铂和钨。螺旋弹簧也可以由任意上述材料的合金形成。

[0031] 不对称螺旋弹簧也可以由不同种类的金属线形成。例如，螺旋弹簧可以由一根实心金属线形成。另外，螺旋弹簧可以由多股的金属线缆形成。这种螺旋弹簧可以包括被构造成多股绳子的多股线缆，如在其全文在这里被引用作为参考的美国专利No.7168117中所述的，该多股线缆盘绕成螺旋弹簧。在某些实施方案中，可以用涂层例如塑料覆盖该实心或多股绳弹簧。涂层可以改善弹簧的使用寿命。

[0032] 所示实施方案的螺旋弹簧可以通过获得金属线并且将它扭成适当的形状而制造出。人或机器抓住金属线的两端。将一端扭转，从而使得金属线形成线圈。在一个实施方式中，可以首先将金属线盘绕以制作出其直径为锥形部分的最小直径的圆柱形弹簧。然后将该金属线回卷以扩大几个线圈的直径。这样形成不对称螺旋弹簧。在另一个实施方式中，将金属线盘绕以制作出其直径为锥形部分的最大直径的圆柱形弹簧。然后将该金属线进一步扭转以减小几个线圈的直径。在形成螺旋弹簧之后，可以使其硬化。例如，可以采用加热使得弹簧回火。

[0033] 可以按照任意组合使用可动曲线规(coiling point)、可动节距工具和金属线供给辊来形成螺旋弹簧。在一个实施方案中，首先金属线供给辊从卷筒将金属线送到可动曲线规。可动曲线规可以为金属件，金属线围绕着该金属件盘绕以形成线圈。曲线规可以转动，从而将金属线盘绕在其上。在某些实施方案中，可以将金属线盘绕以形成为曲线规的形状和直径的螺旋弹簧。在这里所述的方法包括使用形成与铅笔类似的曲线规，它具有圆柱形部分和锥形或圆锥形或截头圆锥形部分。缠绕在这种曲线规上的金属线可以形成具有圆柱形部分和圆锥形或截头圆锥形部分的弹簧。在金属线缠绕在曲线规上的同时，可动节距工具可以沿着曲线规侧面滑动。该节距工具可以用作引导件，用来确定每个线圈的位置。节距工具可以控制在卷绕线圈之间的线圈节距，并且因此控制弹簧的整体高度。在某些实施方案中，传统的制造技术采用机械凸轮来控制这些运动。机械凸轮通常具有简单的运动轮廓，从而使得这些工具能够向外运动由凸轮形状设定的预定距离，然后返回到其相应的运动起始点。在这里所述的方法包括采用可编程伺服电机来控制所有三种运动的制造技术，从而能够进行精确的运动控制。曲线规和节距工具可以被编程为在单次线圈形成循环内运动到多个位置，从而改变线圈的直径和在线圈内的节距，从而产生出复杂的线圈几何形状。在不脱离本发明的范围的情况下，在这里所述的系统还可以用本领域所公知的任意技术制作。

[0034] 在某些实施方案中，可以通过改变螺旋弹簧的上部和下部中的至少一个的形状来改变螺旋弹簧的弹簧刚度。图2A和2B显示出具有不同形状的上部的不对称弹簧。这些形状会影响弹簧刚度，由此改变床垫的刚度和舒适性。图2A显示出具有圆锥形上部201和圆柱形下部202的螺旋弹簧200。该螺旋弹簧可以具有顶端203和底端204。图2B显示出具有截头圆锥形上部211和圆柱形下部212的螺旋弹簧210。螺旋弹簧可以具有顶端213和底端214。在某些实施方案中，截头圆柱形上部211可以具有与锥体类似但是在顶部是平坦的形状。

[0035] 可以通过改变上部和/或下部的高度相对于螺旋弹簧的整体高度的比例来改变螺旋弹簧的弹簧刚度。图3A显示出具有其高度大约为螺旋弹簧总高度的1/4的截头圆柱形上部301和其高度大约为螺旋弹簧总高度的3/4的圆柱形下部302的螺旋弹簧300。螺旋弹簧300也具有顶端303和底端304。图3B显示出具有其高度大约为螺旋弹簧总高度的1/2的截头圆柱形上部311和其高度大约为螺旋弹簧总高度的1/2的圆柱形下部312的螺旋弹簧310。螺旋弹簧310也具有顶端313和底端314。图3C显示出具有其高度大约为螺旋弹簧总高度的3/4的截头圆柱形上部321和其高度大约为螺旋弹簧总高度的1/4的圆柱形下部322的螺旋弹簧320。螺旋弹簧320也具有顶端323和底端324。在不脱离本发明的范围的情况下，上部和/或下部也可以选择为具有为螺旋弹簧总高度的任意适合比例的长度。改变上部和/或下部的相对尺寸可以有助于对螺旋弹簧进行微调以支撑具有不同重量的用户。在不脱离本发明范围的情况下，螺旋弹簧可以包括任意数量的具有合适弹簧刚度和/或节距和/或形状和/或高度的部分。

[0036] 图4A和4B显示出示例性的封装的不对称弹簧500的各种视图。

[0037] 图4A显示出具有截头圆锥形上部501和圆柱形下部502的螺旋弹簧500。螺旋弹簧可以具有顶端503和底端504。另外，螺旋弹簧可以具有外罩506例如织物外罩。外罩材料例如可以为织物或泡沫。在某些实施方案中，外罩506包括耐火材料。外罩506可以用来将一排相邻螺旋弹簧连接在一起。封装的螺旋弹簧由于避免了用拱圈或其它金属紧固件将相邻开口线圈连接的需要，所以可以改善制造过程。图4B显示出封装螺旋弹簧520的斜视图。用外罩522罩住螺旋弹簧521。

[0038] 图5显示出具有两个层叠的弹簧的示例性弹簧组件。上弹簧704具有截头圆锥形形状，并且下弹簧710为圆柱形。上弹簧704具有顶端701和底端702。下弹簧710具有顶端711和底端712。弹簧组件包括位于上弹簧704和下弹簧710之间的支撑层720。该支撑层720可以形成用于上弹簧的稳定基座。两个层叠的弹簧具有基本与在图1A-3C中所示的具有上截头圆锥形部分和下圆柱形部分的一个不对称弹簧类似的弹簧刚度。

[0039] 在某些实施方案中，两个层叠的弹簧704和710可以由基本上类似规格的金属线形成。可选的是，它们可以由不同规格的金属线形成。可以根据所期望的弹簧刚度来选择用于层叠的上部和/或下部弹簧的金属线规格。

[0040] 支撑层720可以由金属或任意其它坚固的材料制成。它可以涂覆有物质例如塑料。人们可以采用不同的技术来防止上、下部弹簧沿着支撑层滑动。例如，支撑层可以形成有让弹簧设置在其中的凹槽。还有，人们可以用可以提高其摩擦系数的物质涂覆支撑层。这样，在不脱离本发明的范围的情况下，可以通过任意合适的方法和设备来使得层叠弹簧的组装可靠。

[0041] 在某些实施方案中，床垫的内弹簧组件包括多个用拱圈或其它金属紧固件保持在一起的多个这样层叠的弹簧。在内弹簧组件中的这些层叠弹簧可以是敞开的或封装的。图6显示出包含有多个不对称弹簧606的床垫600的剖视图。床垫600可以具有底层601和一层装饰层602。床垫也可以具有一层或多层泡沫层603和附加层604。床垫包括至少一个可封装在袋部606中的不对称弹簧605。可以用连接件607例如胶将相邻弹簧连接。

[0042] 底层601给床垫提供支撑并且防止下沉。该底层可以包括刚性材料例如木材、金属、树脂或坚固塑料。装饰层602给床垫形成柔软但耐久的外表面。装饰层可以保护床垫的内部部件免受日常磨损和撕扯。它也可以为床垫用户提供柔软的睡觉表面。在某些实施方案中，床垫600可以具有附加层604。附加层604可以包括用以改善床垫安全性的耐火材料、以及耐水材料、防水材料、降过敏材料、防螨材料或防止其它微生物的材料。可选的是，附加层可以为柔软材料例如泡沫603，以改善床垫的舒适性。

[0043] 床垫600包括具有至少一个不对称弹簧605的内弹簧组件。弹簧605可以与图1-5所述的弹簧类似。该内弹簧可以包含有两种或更多类型弹簧。例如，可以在用户需要更大支撑的那部分床垫中采用更硬的弹簧。可选的是，床垫的一半可以具有用于更重的睡觉者的更硬弹簧，而另一半可以具有用于更轻的睡觉者的更软弹簧。另一个选择是在床垫的中部设置比边部处更硬的弹簧，因为床垫的中部是随着时间首先下沉的部分。

[0044] 可以将在床垫600中的一个或多个不对称弹簧605封装在袋部606中。该袋部可以由织物、泡沫或其它材料制成。一个连续的封装材料件可以覆盖多个线圈，从而将它们连接在一起。相邻的封装线圈可替代地通过将该封装材料胶粘在一起来连接。相反，可以用拱圈或其它金属紧固件将敞开线圈连接在一起。

[0045] 床垫600可以将采用床垫制造领域所公知的技术与在这里所披露的制造不对称弹簧的技术相结合来制造出。

[0046] 在其结果在表1中给出的一组试验数据中，通过施加不同的负载来测试不对称螺旋弹簧(与在图1-5中所示的那些类似)。

[0047]高度最大延伸长度最大应变最大负载弹簧刚度
样品#
(英寸) (英寸) (％) (磅) (磅/英寸)
样品1-线圈5B 10.125 7.000 0.631 2.475 0.354
样品2-线圈6 8.625 7.000 1.142 4.477 0.640
样品3-线圈5A 8.750 7.000 0.698 2.736 0.461
平均 9.167 7.000 0.824 3.229 0.461
标准偏差 0.832 0.000 0.278 1.088 0.155

[0048]

[0049] 表1显示出三种螺旋弹簧的每一个的高度、最大延伸长度、最大应变、最大负载和弹簧刚度。在图7中的曲线图800中更详细地显示出每个弹簧的性能。图7显示出曲线图800，用来说明示例性不对称弹簧响应于不同负载的压缩。水平轴线802示出了为英寸的测量出的压缩。竖直轴线804示出了施加在弹簧上的负载。曲线806、808和812显示出不同不对称弹簧在不同负载下的压缩。曲线806、808和812在低负载下基本上为线性的，表明线性压缩。在更高负载下，曲线806、808和812弯曲，表明非线性压缩。曲线810为直线的，表明只具有线性弹簧刚度的弹簧的理论性能。该曲线图说明，在更高负载(例如大于3磅(lbf))下，不对称弹簧(例如，具有在曲线812中所示的响应性的弹簧)抵抗压缩，因此比具有线性弹簧刚度的弹簧(例如，具有在曲线810中所示的响应性的弹簧)压缩得更少。

[0050] 在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以采用所述实施方案的各种变化、变型和其它实施方式。更具体地说，上述或引用作为参考的任意方法、系统和设备特征可以与在这里所述或引用作为参考的任意其它合适的方法、系统和设备特征组合，并且落入在所期望的发明范围内。在不脱离其精神或实质特征的情况下，这些系统和方法可以按照其它特定形式实施。因此前面的实施方案在任何方面都应该被认为是例举说明，而不是对本发明进行限制。在这里所引证的参考文献的教导其全文在这里被引用作为参考。

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