KR830002865B1 - 스프링 조립체 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

스프링 조립체

제1도는 본 발명의 특징을 구체화한 스프링 장치를 갖는 매트리스의 부분을 잘라낸 사시도이다.

제2도는 본 발명의 특징을 구체화한 제1도의 내부 스프링 장치 일부의 평면도이다.

제3도는 제1도의 내부 스프링 장치 일부의 확대 평면도디다.

제4도는 제1도의 내부 스프링 장치를 제3도의 4-4선을 따라서 취한 측면 단면도이다.

제5도는 제1도의 내부 스프링 장치의 두 개의 연결된 코일 스프링의 개략적인 측면도이다.

제6도는 제1도의 내부 스프링 장치의 두 개의 연결된 코일 스프링의 개략적인 측면도이다.

제7도는 제1도의 내부 스프링 장치의 두 개의 연결된 코일 스프링의 개략적인 측면도이다.

제8도는 제1도의 내부 스프링 장치의 두 개의 연결된 코일 스프링 개략적인 측면도이다.

제9도는 제1도의 내부 스프링 장치의 선택된 스프링의 평면도이다.

본 발명은 매트리스의 내부 스프링 장치에 알맞는 스프링 조립체에 쓰일 나선형 코일 스프링을 개선하고, 또 이러한 개선된 나선형 스프링을 사용하여 내부 스프링 장치에 쓰일 개선된 스프링 조립체를 만드는 것에 관한 것이다.

내부 스프링 장치는 보통 평행한 열로 배치되는 다수의 나선형 코일 스프링들로 이루어졌다. 각 열의 스프링들은 인접한 스프링이 교차 나선으로 연결된다. 교차 나선은 상기 코일 스프링보다 작은 단면적을 갖는다. 교차나선은 내부 스프링의 아래 위로 스프링 열을 가로지르며 인접한 스프링들의 말단 고리를 이어 맺는다. 코일 스프링의 말단 고리는 마주보는 2개의 옵셋(offset) 부분으로 이루어진 닫힌 고리 형태이다. 내부 스프링 장치에 사용되는 각 열의 코일 스프링들은 옵셋 부분이 서로 인접하여 있어 이부분이 교차나선에 의해 감겨진다. 내부 스프링 장치는 지지하는 몸체의 형상에 적용하는 것이 바람직하다.

옵셋 부분을 갖는 내부 스프링은 그렇지 않는 스프링보다 적응성이 좋다. 스프링의 적응성은 최소한 인접한 스프링의 회전 작용에 기인한다. 종래의 스프링 옵셋은 U형이 있으며 교차나선이 U형 부재의 밑바닥 부분을 감게된다. 교차나선으로 감겨진 인접한 옵셋의 밑바닥 부분들은 교차 나선의 원주 안에 실질적으로 측에 평행하게 포함된다. 비록 그들이 가까이 배치되더라도 그들 사이의 회전 작용이 매우 커서 밑바닥 부분들이 서로 교차 이동할 수도 있다. 이 회전 작용은 각 스프링이 독립적으로 압축되어 지지 몸체나 지지 하중의 형태에 따라 적응하도록 한다. 또한 내부 스프링 장치에 상당한 크기의 견고성을 제고하여야 한다.

견고성은 적용 하중고 스프링의 압축량 사이의 비율이다. 내부 스프링 장치의 견고성을 코일 회전수(단위 면적당 코일수), 코일 탄성계수 등에 관계된다. 주어진 내부 스프링 장치에서 견고성을 증가시키기 위해 미국 특허 3,653,082호에서는 옵셋 주위를 감고 있는 교차 스프링의 길이 방향 측면을 압축하거나 조이는 방법이 기술되었다. 이 조임은 감싸진 옵셋에 교차 나선을 마찰 없이 속밑시키며 상호 연결된 옵셋 즉 상호 연결된 스프링의 회전 작용을 제한한다. 그러나 이 방법은 회전 작용에 의존하는 지지 몸체에 대한 적응성을 감소시킨다.

따라서 매트리스 내부 스프링 장치는 견고성, 적응성 어느쪽의 성질도 희생하지 않으며 견고성과 적응성을 동시에 가지는 것이 바람직하다. 또한 제조비용을 증가시키지 않고도 내부 스프링의 견고성과 몸체적응성을 최대화하는 것이 바람직하다. 매트리스 내부 스프링 장치는 각기 다른 부분에 따라 변화하는 적응성과 견고성을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들면 길이 방향 측면이 중앙부나 아래위 끝 부분보다 더 견고해야 하는 것이다. 다른 부분, 예를 들면 넓은 매트리스의 중앙부에도 부가의 견고성을 제공하는 것이 바람직할 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 종래의 스프링 옵셋을 가진 장치보다 더 나은 견고성과 적응성을 가지는 코일스프링을 포함하는 개량된 스프링 조립체를 제공하는 것이다.

또한 제조 비용을 증가시키지 않고 적응성과 견고성을 최적화한 코일 스프링을 포함하는 스프링 조립체를 제공하는 것이다.

전술한 목적과 다른 목적들이 본 발명에 따라 인접한 코일 스프링 사이의 회전작용을 허용하나 회전작용을 미리 정해진 값 이내에 제한시키고 그 이상 하중이 부가되면 하중이 옆 스프링으로 전달되게 하는 코일 스프링을 제공하므로써 실현되는 것이다.

본 발명의 또한 적어도 하나 이상의 스프링이 적응성과 견고성을 최적화하는 형태의 옵셋을 가지는 스프링 조립체를 제공한다.

개량된 나선형 코일 스프링은 자신의 두 말단고리에 싸인(sine) 곡선 형상의 교대하는 돌기를 가지는 옵셋을 제공한다. 본 발명에 따른 스프링 조립체는 한쌍의 스프링들이 인접하여 각각의 옵셋의 돌기들이 서로 겹쳐지도록 한다. 돌기들은 스프링을 감고 있는 교차 나선 원주 바깥으로 연장되어 있다. 이러한 옵셋들은 돌기면 사이의 최대 편향각에 도달될 때까지 자유롭게 회전할 수 있다. 이 최대 편향각은 돌기의 크기와 교차 나선의 내경에 의존한다. 이 최대 편향각에 도달되면 교차 스프링에 의해 회전작용이 지연되고 한쪽 스프링에 걸렸던 하중이 부분적으로 옆 코일에 전달된다. 이 하중 압력의 전달은 작용 하중량에 대한 스프링의 변위를 감소시킨다. 따라서 스프링 사이의 회전작용에 의한 요령되는 정도의 적응성을 희생시키지 않고서 좀더 견고한 내부 스프링이 제공되는 것이다.

이 코일 스프링들이 교차 나선에 의해 이어 맺어지면 제한된 회전 작용을 하는 스프링의 쌍 혹은 제한된 회전작용을 하는 인접한 옵셋의 쌍 등으로 간주될 수 있다.

옵셋 돌기는 말단 고리와 같은 평면에 서로 반대방향으로 교대하여 돌출된다. 인접하는 옵셋은 서로 겹쳐질 수 있는 형태이다. 만약 압력이 위의 스프링에 작용하면 이 스프링의 안쪽으로 연장되는 돌기는 아래 스프링에 의해 아랫쪽 운동이 제한되며 밖으로 연장되는 돌기는 교차 나선에 의해 제한될 때까지 회전할 수 있다. 따라서 그 이상 압력이 걸리면 압력의 일부가 인접 스프링으로 전달되어 하중에 대한 스프링의 변위를 감소시킨다. 하중이 아래 부분에 깔리는 옵셋을 갖는 스프링에 걸릴 때 이와 반대되나 유사한 작용이 일어난다.

선택된 구체예에서는 코일 스프링의 말단 고리에 교대하는 돌기가 있는 두 개의 옵셋이 있다. 게다가 스프링은 양쪽 말단 고리 모두 위와 같은 형상이다.

본 발명의 목적, 작동방법, 모양, 잇점 등이 도면을 참조하면 좀더 자세히 이해될 수 있을 것이다.

도면을 보면(특히 제 1 도) 본 발명에 따른 매트리스(10)가 설명되어 있다. 매트리스(10)에는 매트리스커버(14)로 싸여진 내부 스프링 장치(12)가 있다.

내부 스프링 장치(12)는 평행한 열로 늘어서 있는 다수의 코일 스프링(16)을 포함한다. 각 나선 코일 스프링(16)들은 말단고리(20) 열을 만들며 교차 나선(22)에 의해 인접 스프링(16)과 이어 맺어진다. 각 말단교리(20)는 2개이며 반대 방향이고 교차 나선(22)에 의해 감싸지는 옵셋(24)으로 이루어졌다. 교차 나선(22)은 인접한 옵셋(24)의 상대이동을 제한하여 최대 편향각에 다다르면 스프링(16) 사이의 회전을 지연시킨다. 코일 스프링(16)에으 작용 하중은 인접 스프링(16)에 전달되어 내부 스프링 장치(12)의 견고성을 증가시킨다. 최대 편향각도 도달하기 전까지의 회전 작용은 지지 몸체에 바람직한 정도의 적응성을 주기에 충분하다.

제 2 도를 보면 내부 스프링 장치(12)의 나선형 코일 스프링(16)은 길이 방향으로 연장되는 다수의 열 형태이다. 각 열의 인접하는 코일 스프링(16)들은 충분히 가까워서 각 스프링의 옵셋(24) 부분이 서로 겹쳐지도록 되어 있다. 교차 나선(22)은 내부 스프링 장치(12)의 길이방향 측면으로부터 횡으로 연장되어 각 코일 스프링(16) 쌍의 겹쳐진 옵셋(24) 부분을 이어 맺는다.

각 코일 스프링(16)의 양 반대측에 말단고리(20)를 가지며 각 코일 스프링(16)의 말단고리(20)들이 내부 스프링 장치(12)의 아래 윗면을 형성한다. 교차 나선(22)이 스프링 장치(12)의 아래, 윗면에서 옵셋(24) 부분을 이어 맞는다. 간략하게 하기 위하여 코일 스프링(16)의 아래, 위 두 말단 고리(20) 중 단지 하나만이 설명되며 나머지 말단고리도 이와 동일하다.

제 3 도와 제 4도를 참조하면 말단고리(20)의 옵셋(24) 부분은 교대하여 돌출하는 돌기(26)가 있으며 그 일부는 교차나선(22)의 원주 밖으로 연장된다. 대향되는 옵셋(24)을 가지는 각 말단 고리(20)들은 실질적으로 하나의 평면에 놓여 있다. 인접하는 코일 스프링(16)들은 자신들의 교대하는 돌기(26)들이 부분적으로 겹치며 연결하는 교차 나선(22)이 돌기(26)를 부분적으로 감싸도록 배치된다. 다른 배치가 생각될 수도 있지만 바람직하게는 각 코일 스프링(16)의 한쪽 옵셋(24) 부분은 인접한 코일 스프링(16)의 옵셋(24) 위로 겹쳐지며 나머지 옵셋(24) 부분은 인접한 또 다른 코일 스프링(16)의 옵셋(24) 부분 아래로 겹쳐지도록 배치된다.

옵셋(24) 부분의 교대하는 돌기(26)은 밑바닥(28), 첫번째 혹은 내부로 연장된 돌기(30)과 두번째 혹은 외부로 연장된 돌기(32)를 포함한다. 따라서 첫번째와 두번째 돌기(30, 32) 서로 반대 방향으로 연장되어 있다. 만약 옵셋(24) 부분이 종래대로 U형태라면 본 발명의 형태는 밑바닥 부분을 U형태로 가정하면 첫번째와 두번째 돌기(30, 32)가 있는 것이 다르다.

교차나선(22)은 겹쳐진 옵셋(24) 부분들을 감싸며 이때 각 옵셋(24)의 밑바닥(28) 부분들은 교차나선(22)의 주축과 평행하게 원주 포함되며 돌기(30, 32) 부분들이 교차 나선(22)의 원주 밖으로 돌출하게 된다. 이와 같은 구조의 효과는 이하 자세히 설명하겠다.

제5도, 제6도, 제7도, 제 8도를 보면 코일 스프링(16)에 하중이 가해지면 이 코일의 옵셋(24) 부분은 인접 스프링(16)의 옵셋(24) 부분에 대해 회전을 한다. 좀더 자세하게는 인접한 옵셋(24) 부분 위에 겹쳐지는 옵셋(24) 부분 위에 겹쳐지는 옵셋(24)부분이 회전하기 시작한다. 상기 스프링(16)의 첫번째 혹은 내부로 연장된 돌기(30)는 인접 옵셋(24) 부분의 두번째 혹은 외부로 연장된 돌기(32)에 의해 아랫 방향으로 움직이는 것이 방해된다. 상기 코일 스프링(16)의 두번째 혹은 외부로 연장된 돌기(32)는 아래에 놓여진 인접한 스프링의 옵셋(24)에 대해 자유롭게 이동할 수 있다. 상기 코일 스프링(16)의 밑바닥은 나선(22)의 윗쪽 호방향으로 이동한다. 겹쳐진 옵셋(24)의 평면들은 하중이 없었을 경우 동일 평면이었으나 이제 각을 형성하게 되며 이를 편향각이라 한다.

마찬가지로 밑에 깔리는 옵셋(24)이 있는 스프링(16)이 압축되면 두번째 돌기(32)는 인접한 스프링(16)의 첫번째 돌기(30)에 의해 윗쪽으로의 이동이 제한된다. 밑에 깔리는 옵셋(24)은 밑바닥(28)과 첫번째 돌기(32)가 아랫쪽 원호 방향으로 이동할 수 있으므로 위의 옵셋(24)에 대해 회전한다. 또 다시 겹쳐지는 옵셋(24)의 평면들은 상대적인 편향각을 이루게 된다. 겹쳐지는 옵셋(24)들이 이렇게 상대적인 이동을 하므로 이중의 내부 스프링(16)에 걸렸을 때 회전작용을 할 수 있다. 이러한 회전작용은 어느 정도의 독립적인 스프링 압축을 허용하므로 내부 스프링 장치(12)가 기대어진 몸체의 형상에 대해 적응할 수 있도록 하여준다. 이런 내부 스프링 장치(12)의 적응성은 기대어진 몸체에 만족할 정도의 안락함을 줄 수 있다. 만약 전체적인회전 작용이 허용되며 즉 편향각이 제한되지 않는 내부 스프링 장치라면 주어진 코일 회전수, 코일 탄성계수에 대해 본 발명에 의한 내부 스프링 장치보다 낮은 견고함을 가질 것이다. 내부 스프링 장치(12)의 코일 스프링(16)은 완전히 회전작용이 제한되어 최대 편향각까지만 회전 작용이 가능하다. 만약 스프링(16)에 더이상 하중이 걸리면 인접 스프링도 동시에 압축될 것이다. 주어진 하중에 대해 더 많은 코일 스프링(16)들이 압축된다면 더많은 저항력을 발생시킬 수 있으며 내부 스프링 장치(12)는 좀더 높은 견고성을 가질 것이다.

고대하는 돌기(26)에 대한 고차나선(22)의 안지름이 최대편향각을 결정한다. 위에 기술한대로 스프링(16)이 압축되면 첫번째 돌기(30)가 아랫방향으로 연장되는 원호로 이동하거나 두번째 돌기(32)가 원호의 윗방향으로 이동하게 된다. 인접한 옵셋(24)의 이동은 고차 나선(22)에 의해 제한받게 된다. 각 돌기(30,32)는 다리부분(34)의 꼭지부분(36)을 가진다. 고차나선(22)이 인접하는 옵셋(24)들을 감고 있을 때 꼭지부분(36)은 고차 나선(22)의 원주 밖에 다리 부분(34)은 안에 위치하게 된다. 옵셋(24)의 이동에 따라 편향각이 증가하게 되면 다리부분(34)는 고차나선(22)의 내주면에 서로 맞붙을 때까지 접근하여 맞붙으면 회전이 제한된다. 최대 편향각이 도달되면 옵셋(24)의 이동이 불가능하다.

내부 스프링 장치(12)는 인접한 코일 스프링(16)들 간의 회전작용에 의해 바람직한 정도의 적응성을 가진다. 내부 스프링 장치(12)는 또한 더큰 견고성을 가진다. 유사한 장치인 U형의 옵셋 부분을 가진 장치는 본 장치에 비해 덜 견고하다. 최적의 견고함이 각 코일의 코일 회전수나 탄성개수의 증가없이 또한 몸체에의 적응성을 희생하지 않고 제공될 수 있는 것이다.

선택된 편향각은 0°-15°사이이다. 다른 변수와 함께 선택된 편향각은 내부 스프링 장치(12)의 견고성에 기여한다. 선택된 코일 스프링(16)은 옵셋(24) 부분은 길이가 2.54cm-3.17cm, 고대하는 돌기(30, 32)는 기초선으로부터 0.63cm 떨어져 있다.

제 9 도에는 대향되는 옵셋 부분이 서로 다른 코일 스프링(42)이 구체화되어 있다. 이 선택된 코일 스프링(42)은 서로 다른 길이의 제 1 , 제 2 옵셋(44, 46)을 가진다. 제 1 옵셋(44)은 첫번째, 두번째 돌기(48, 50)를 가지며 밑바닥이 없다. 제 2 옵셋(46)은 첫번째, 두번째 돌기(52, 54)와 밑바닥(56)이 있다. 제 2 옵셋(46)은 제 1 옵셋(44)보다 25%가량 길다.

명세서에는 선택된 모양을 설명하였으나 다른 구체에도 가능하다. 내부 스프링 장치 전체를 최대 편향각을 갖게 할 수 있고, 또한 일부만 최대 편향 각을 갖게 할 수도 있으며, 원하는 적응성과 견고성에 따라, 내부 스프링 장치의 위치마다 최대 편향각이 다르게 하여 각기 다른 적응성을 갖게 할 수 있다.

본 발명의 정신을 벗어나지 않고 구조, 배열, 작동에 변화를 가할 수 있다.

Claims (1)

1. 다수의 나선형의 코일 스프링(16)이 다수의 평행한 열로 배치되며 각 스프링(16)은 마주보는 말단 고리(20)를 가지며 이 말단고리(20)들이 장치의 위, 아랫면을 만들며, 다수의 교차 나선(22)이 코일 스프링(16) 열을 가로질러 인접하는 각 스프링(16)의 말단고리(20) 부분을 이어 매어 각 스프링(16)을 연결하는 매트리스 내부 스프링(12)을 위한 스프링 조립체에 있어서, 교차 나선(22)에 의해 연결된 상기 코일 스프링(16)의 적어도 한쌍의 말단고리(20)는 다수의 교대하는 돌기(30, 32)를 가지는 옵셋(24)으로 형성되며 옵셋(24)의 일부가 교차 나선(22)에 의해 감싸지며 한 옵셋(24)의 돌기(30, 32)는 인접한 옵셋(24)의 돌기(32, 30)의 위에 겹쳐지고, 상기 교차 나선(22)이 한쌍의 스프링(16)들의 옵셋(24) 사이의 이동을 제한하여 한쌍의 스프링(16)들의 옵셋(24) 사이의 회전작용이 미리 정해진 최대 편향각 이후에는 불가능하도록 하는 매트리스 내부 스프링(12)을 위한 스프링 조립체.

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