阅读说明：本技术 用于分散接触压力的非线性床垫弹簧 (Non-linear mattress springs for distributing contact pressure ) 是由 周文鹏 邹学院 王恒 于 2020-06-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于分散接触压力的非线性床垫弹簧,包括复合弹簧；复合弹簧包括一级管弹簧、二级管弹簧和公共固定板,一级管弹簧的底部竖直地固定在公共固定板的上方,二级管弹簧的顶部竖直地固定在公共固定板的下方；一级管弹簧的底部设有下固定板,二级管弹簧的顶部设有上固定板；一级管弹簧的外部套有由织布制成的床垫弹簧包,床垫弹簧包的长度小于一级管弹簧和二级管弹簧的长度之和,使一级管弹簧和二级管弹簧不同的预压缩程度。其优点是：结构科学,设计合理；基于非线性弹簧结构,成本较低,结构简单,设计自由度较大,可根据不同体型、体重人群灵活控制参数,除了普通人群外,还有利于特殊人群的个性化定制。(The invention discloses a nonlinear mattress spring for dispersing contact pressure, which comprises a composite spring; the composite spring comprises a primary tube spring, a secondary tube spring and a common fixing plate, wherein the bottom of the primary tube spring is vertically fixed above the common fixing plate, and the top of the secondary tube spring is vertically fixed below the common fixing plate; the bottom of the primary tube spring is provided with a lower fixing plate, and the top of the secondary tube spring is provided with an upper fixing plate; the mattress spring bag made of woven fabric is sleeved outside the primary tube spring, and the length of the mattress spring bag is smaller than the sum of the lengths of the primary tube spring and the secondary tube spring, so that the primary tube spring and the secondary tube spring have different precompression degrees. The advantages are that: the structure is scientific, and the design is reasonable; based on the nonlinear spring structure, the cost is lower, the structure is simple, the design freedom is higher, the parameters can be flexibly controlled according to different body types and weights of people, and the personalized customization of special people is facilitated besides common people.)

用于分散接触压力的非线性床垫弹簧

技术领域

本发明涉及一种床垫，尤其涉及一种用于床垫的弹簧配件。

背景技术

弹簧床垫是利用弹簧来实现弹性支撑的床垫，其成熟的工艺和较低的材料成本使得其成为床垫市场目前性价比较高、市场占有率最高的类型。然而，弹簧床垫的力学特性遵循线性的胡克定律，弹簧的弹力与下陷的深度是成正比例的关系，弹簧的弹力又近似接近对应人体部位的接触压力。人体体型特征和重量分布决定了人睡在床垫上时臀部、肩部等部位对应的位置会下陷相对较多，因此会造成这些区域接触压力集中，即弹簧的弹力对臀部、肩部形成较大的压迫，对其它人体部分的压迫却比较小，导致对人体的压力分布严重不均匀。减小弹簧胡克系数或者加长弹簧可以一定程度上分散接触压力，但是这会造成床垫过软，承托性不够，使得脊柱过弯，腰椎脊椎部位拉力过大。为了解决这个矛盾的问题，人们对弹簧床垫结构进行了改进，结合其他材料和结构来分散接触压力，例如在床垫最上端加上一层记忆棉，采用弹簧、乳胶混合支撑结构等等。然而，这种混合型床垫结构相对复杂、成本较高，乳胶、记忆棉等材料限制了整个床垫的寿命，而且，由于没有充分考虑不同人身材差异，效果有限，因此市场上顾客的接受度不高。

发明内容

为解决现有弹簧床垫因为其力学特性为线性，存在无法有效解决臀部、肩部等部位容易接触压力集中的技术问题，本发明提供一种通过多级弹簧的缓冲作用来降低接触压力随位移的增加速度、有效分散臀部、肩部等部位的接触压力、提高水体睡眠舒适程度、用于分散接触压力的非线性床垫弹簧。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种用于分散接触压力的非线性床垫弹簧，包括复合弹簧；其特征是：所述复合弹簧包括一级管弹簧、二级管弹簧和公共固定板，一级管弹簧的底部竖直地固定在公共固定板的上方，二级管弹簧的顶部竖直地固定在公共固定板的下方。

进一步优选地，所述一级管弹簧的底部设有下固定板，二级管弹簧的顶部设有上固定板。

进一步优选地，所述复合弹簧的外部套有由织布制成的床垫弹簧包，床垫弹簧包的形状为圆筒形结构，下固定板固定在床垫弹簧包的底部，公共固定板固定在床垫弹簧包的壁部，上固定板固定在床垫弹簧包的顶部，床垫弹簧包的长度小于一级管弹簧和二级管弹簧的长度之和。

进一步优选地，所述下固定板设有固定一级管弹簧的固定件，公共固定板设有固定一级管弹簧和二级管弹簧的固定件，上固定板设有固定二级管弹簧的固定件。

复合弹簧在装入床垫弹簧包时，复合弹簧两端和中间连接部位均被固定，同时保持一级管弹簧和二级管弹簧不同的预压缩程度，即一级管弹簧和二级管弹簧依次对应的不同的预弹力F1、F2，优选为F2>F1。

进一步优选地，所述二级管弹簧的下方级联有一级或一级以上的多级管弹簧。

作为本发明技术方案的原理说明，将非线性床垫弹簧应用到弹簧床垫后，弹簧床垫由于非线性床垫弹簧的缓冲作用，当人体躺在弹簧床垫上时，人体产生的重力对弹簧床垫迫使床垫下陷一级管弹簧压缩，假设F2>F1，在压力达到预弹力F2前，只有一级管弹簧产生压缩；压力超过预弹力F2之后，一级管弹簧和二级管弹簧均被压缩，此时，二级管弹簧的压缩形成了二级缓冲的作用，有效降低了弹簧床垫对人体的压力增加速度，使得弹簧床垫能够贴合承托人体，即增加其它部分的压力，而降低了臀部、肩部等部位的接触压力，从而达到了接触压力分散的技术效果，避免了在臀部、肩部产生过于集中的接触压力，从而大幅提升睡眠的舒适感。

由上可知，相对于现有技术，本发明具有如下的优点：结构科学，设计合理；基于非线性弹簧结构，通过二级缓冲的作用，有效降低了弹簧床垫对人体的压力增加速度，使得弹簧床垫能够贴合承托人体，达到了接触压力分散的技术效果，避免了在臀部、肩部产生过于集中的接触压力，大幅提升睡眠的舒适感；成本较低，结构简单，设计自由度较大，可根据不同体型、体重人群灵活控制参数，除了普通人群外，还有利于特殊人群的个性化定制。

附图说明

图1为本发明的优选实施的非线性床垫弹簧的立体结构示意图。

图2为图1分解图。

图3为非线性床垫弹簧的使用状态示意图。

图4为复合弹簧的弹力-位移曲线图。

附图标号说明：1-非线性床垫弹簧，2-一级管弹簧，3-二级管弹簧，4-床垫弹簧包，5-下固定板，6-公共固定板，7-上固定板。

具体实施方式

下面结合附图和优选的实施方式，对本发明及其有益技术效果进行进一步详细说明。

参见图1～图2，本发明优选实施的用于分散接触压力的非线性床垫弹簧1，包括复合弹簧；其特征是：所述复合弹簧包括一级管弹簧2、二级管弹簧3和公共固定板6，一级管弹簧2的底部竖直地固定在公共固定板6的上方，二级管弹簧3的顶部竖直地固定在公共固定板6的下方。

优选地，所述一级管弹簧2的底部设有下固定板5，二级管弹簧3的顶部设有上固定板7，一级管弹簧2和二级管弹簧3对应的长度依次为L1、L2。

更优选地，所述复合弹簧的外部套有由织布制成的床垫弹簧包4，床垫弹簧包4的形状为圆筒形结构，下固定板5固定在床垫弹簧包4的底部，公共固定板6固定在床垫弹簧包4的壁部，上固定板7固定在床垫弹簧包4的顶部，床垫弹簧包4的长度L小于一级管弹簧2和二级管弹簧3的长度之和，即L<L1+L2。也即一级管弹簧2和二级管弹簧3在床垫弹簧包4中处于预压缩状态。

优选地，所述一级管弹簧2和二级管弹簧3对应的胡克系数依次为K1、K2。

由于复合弹簧在装入床垫弹簧包4时，复合弹簧两端和中间连接部位分别通过下固定板5、上固定板7、公共固定板6均被固定在床垫弹簧包4上，同时保持一级管弹簧2和二级管弹簧3不同的预压缩程度，一级管弹簧2和二级管弹簧3依次对应的不同的预弹力F1、F2，则优选为F2>F1。

作为其它更高级的实施方式，优选地，所述二级管弹簧3的下方级联有一级或一级以上的多级管弹簧。多级管弹簧构成的的复合弹簧，舒适感会更好，但同时，制造工艺相对复杂，也会增加制造成本，主要应用于较为高端的弹簧床垫。

参见图3，人体躺在由上述的非线性床垫弹簧1制成的弹簧床垫上时，对复合弹簧的挤压的力学过程如下：(1)弹簧的对弹簧床垫的支撑力从0迅速增加到F1；(2)支撑力到达预弹力F1后继续增加，一级管弹簧2开始压缩且弹力随之增加；此时复合弹簧整体胡克系数为K1；(3)一级管弹簧2的弹力达到预弹力F2时，二级管弹簧3也开始压缩，此时复合弹簧整体胡克系数变为K＝(K1*K2)/(K1+K2)；(4)复合弹簧压缩至对人身体形成足够支撑时，人体在弹簧床垫上达到力学平衡，弹簧不再下陷。此时一级管弹簧2、二级管弹簧3压缩长度分别为△L1、△L2。

该过程中复合弹簧的弹力-位移曲线来如图4所示，过程(3)中胡克系数小于K2，也就是说支撑力在该过程中单位下陷深度增加值相比过程(2)有所降低，这就在一定程度上降低了臀部、肩部等部位的接触压力，从而达到了接触压力分散的技术效果。与单纯用一级管弹簧2的支撑相比，“压力减小值”近似为K1*△L2。

为了适应不同体型的人群，尽可能增加“压力减小值”以达到最佳的分散效果，在兼顾弹簧床垫尺寸的因素下，对定制服务，可根据实际情况对K1、K2、F1、F2、L1、L2进行合理优化设计。

上述说明内容中，对属于现有技术中常规使用的内容，如结构和工艺，为了节省篇幅，不再赘述。未揭示的加工工艺和零件，按现有技术的常规技术处理即可。

根据上述说明书及具体实施例并不对本发明构成任何限制，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变形，也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。