[发明专利]一种预应力床垫及其设计方法

权利要求书

1.一种预应力床垫的设计方法，所述预应力床垫包括弹性层，为了调整弹性层的支托力f和变形量s，其特征在于，包括以下步骤：

首先让使用者平躺在不同硬度的床垫上，了解使用者最喜欢的床垫硬度和能接受的最软床垫；

测量使用者躺在最喜欢硬度床垫上床垫的压强f₁和床垫的变形S₁，测量使用者躺在能接受的最软床垫上床垫的压强f₂；

设定弹性层的预应力值f₀＝f₂，并按下式确定所述弹性层的刚度系数K_b：

K_b＝(f₁-f₀)/S_l；

通过对所述弹性层进行预压缩以获得所设定的预应力值f₀，所述弹性层的预压缩量S₀按下式确定：

S₀＝f₀/K_b。

2.根据权利要求1所述的预应力床垫的设计方法，其特征在于，所述弹性层为弹簧弹性层，所述弹簧弹性层包括多个并列排布的支承弹簧，首先确定所述支承弹簧的刚度系数为K，支承弹簧外端面外圆面积为a，然后通过以下公式计算支承弹簧覆盖率β，β＝aK_b/K；或者首先确定所述支承弹簧覆盖率为β，外端面的外圆面积a，然后通过以下公式计算支承弹簧的刚度系数K，K＝aK_b/β。

3.一种预应力床垫，包括弹性层，其特征在于，还包括对所述弹性层进行预压缩，使所述弹性层获得预应力的预应力构件。

4.根据权利要求3所述的预应力床垫，其特征在于，所述弹性层为弹簧弹性层、乳胶弹性层、海绵弹性层或3D纤维弹性层。

5.根据权利要求3所述的预应力床垫，其特征在于，所述预应力构件包括多个设置在所述弹性层上下表面的扣板组件和连接上下扣板组件的线绳，所述线绳两端连接点之间的长度小于弹性层的厚度；或者，所述预应力构件包括设置在所述弹性层上下表面的网格状构件和连接上下网格状构件的线绳，所述线绳两端连接点之间的长度小于弹性层的厚度；或者所述预应力构件包括设置在所述弹性层上下表面的布或柔性薄板和多条连接所述弹性层上下表面的布或柔性薄板的线绳，所述线绳两端连接点之间的长度小于弹性层的厚度。

6.根据权利要求3所述的预应力床垫，其特征在于，所述弹性层为弹簧弹性层，所述弹簧弹性层包括多个并列排布的支承弹簧，所述预应力构件为两端分别连接于所述支承弹簧上下两端的线绳，所述线绳两端连接点之间的长度小于所述支承弹簧的自由高度；或者，所述预应力构件为两端分别连接于所述支承弹簧上下两端的拉伸弹簧，所述拉伸弹簧的自由长度小于所述支承弹簧的自由高度；或者，所述预应力构件为两端分别连接于所述支承弹簧上下两端的套筒构件或气缸组件，所述套筒构件或气缸组件自由伸缩的总长度小于所述支承弹簧的自由高度；或者，所述预应力构件为用于容纳并压缩所述支承弹簧并具有柔性侧壁的筒状构件，所述筒状构件的高度小于所述支承弹簧自由高度。

7.根据权利要求3所述的预应力床垫，其特征在于，所述弹性层为弹簧弹性层，所述弹簧弹性层包括多个并列排布的支承弹簧，所述支承弹簧的上下两端还设置有支架，或者设置有条状或片状或线状的联结构件，所述预应力构件两端分别连接于所述上下两端支架或联结构件上；

所述预应力构件为两端分别连接于所述支承弹簧上下两端支架或联结构件上的线绳，所述线绳两端连接点之间的长度小于所述支承弹簧的自由高度；或者所述预应力构件为两端分别连接于所述支承弹簧上下两端支架或联结构件的拉伸弹簧，所述拉伸弹簧的自由长度小于所述支承弹簧的自由高度；或者，所述预应力构件为两端分别连接于所述支承弹簧上下两端支架或联结构件上的套筒构件或气缸组件，所述套筒构件或气缸组件自由伸缩的总长度小于所述支承弹簧的自由高度。

8.根据权利要求3所述的预应力床垫，其特征在于，所述床垫上设有标记弹性层的预应力值和刚度系数或柔度系数的标签。

9.根据权利要求3至8任一项所述的预应力床垫，其特征在于，所述弹性层的下表面设有刚性支撑层。

10.根据权利要求9所述的预应力床垫，其特征在于，所述刚性支撑层为木板、塑料板或金属板，或者为刚性的网状、密排的条状支撑结构。