CN1012466B - 用于球赛的球 - Google Patents

Abstract

一种用于比赛的球包括橡胶制的空心球壳体；一只装在壳体上用来给壳体打气的阀；一只附在阀上的阀橡皮；一层纤维层，该纤维层是由形成一个球面的六个等边四边形块组成，等边四边形由两块近似梯形的纤维块组成；任选一个等边四边形的中央缝线作为放置口；直接或通过橡胶制薄层粘到纤维层上的皮革块；圆周线上任选一条缝线，其它缝线分别按一定的间隔等分未缝部分；若干条包含所有缝线的圆周线把球面分成相同形状的小块。

Description

本发明涉及一种如排球和足球之类用于球类赛中的球，具体地说是关于具有纤维层的球，包括一个橡胶制的空心壳体，一只装在壳体上的来给壳体打气用的阀;一附在阀上的阀橡皮，一层形成一个球面来覆盖壳体表面的纤维层;直接或通过橡胶制薄层粘到纤维层上的一层皮革;若干条包含缝线的圆周线把球面分成相同形状的小块。

已知的球结构包括橡胶制的壳体、加强层橡胶薄层及皮制层，现在大部分生产的球类产品所采用的加强层是把数千米线（如尼龙）缠绕到壳体上的裹线层而成（例如美国专利4，333，648）。由缠绕线组成的加强层有缺陷，尽管其加强性能很好（即指球形度和耐用性），但球撞击人体时让人感到不舒服。

最近，在女子排球、少年足球及其它方面，人们有一个很强的愿望，即要求排球或足球撞击人体时能减少痛感，且碰到手或脚时有一个舒适的感觉。

然而，用缠绕线制成的加强层很难达到柔软的感觉。发明人经过广泛的调查研究，发现把众多的织物纤维块及类似物缝合起来形成容纳壳体的球面来代替由缠绕线组成的加强层后，给人以更舒适的感觉。为此发明人对各种具体的结构作了研究。

由于缝制的纤维层不仅要给人有良好的感觉，而且还要有很好的尺寸稳定性，球形度及耐用性，所以对材料的质量，形状，毗连的纤维块的缝合结构及其它有一个严格的规定。

在美国专利2，091，455和2，244，503中，所采用的结构包括橡胶制的空心壳体，一层纤维层，一层薄橡胶层及一层表层，由于缝合部分在球面上不是均匀分布的，所以几乎不可能保持球的球形度;缝合部分的强度与其它部分不一样，即缝合部分的强度比其它部分高，径线和纬线方向分别变得一致起来;还由于两极的存在，使应力分布不均匀。而且还有一个缺点，即本来在纤维织物斜线方向可给人舒适的感觉的效果由于组成缝合部分的圆周线的存在而丧失，因此，在目前还没有人制造过上述结构的球。

而且，在美国专利4，239，568和日本审定专利8519/1956中，球内的纤维层是通过把众多的纤维块粘合起来而成的，但由于纤维块仅仅是互相叠合，所以机械强度（如接合部分的抗拉强度）较差，还存在着球形度和耐用性差的问题。而且还有这样的缺点，即随着时间推移，球变形增大。此外还有一个问题，根据所述的具有这样结构的球，其纤维块接合部分比纤维块其它部分厚，因而在球面上产生了不平现象，即称作透镜现象。例如在传递排球时，该现象可使球传递出现差错，这是因为手碰到球上的不平处而造成的。当手击球时，该不平处给人以一种疼痛感。这样的球没有什么商业价值。

为了克服上述缺点，采用一种办法，例如通过把另外的纤维块粘结到球的凹形部使纤维层的厚度相同。如果，由于厚纤维层及夹在中间的粘胶，纤维固有的那给人良好的感觉大大地减弱了。可以推测，由粘结的纤维块组成的纤维层的球旨在改善碰撞人体时的感觉，同时牺牲了其它因素，例如球的球形度和耐用性。本发明的球不仅比这些球有更好的感觉，而且还满足诸如球形度和耐用性之类的其它因素。

可以想象，在上述由粘结的纤维块组成的球 中，为改善球形度，尺寸稳定性和耐用性，把以上所述的纤维层粘结起来并用数层纤维层以达到加强效果。但是，这种由数层纤维层叠放起来的纤维层很难使球具有满意的特性，如球形度，尺寸稳定性和耐用性。

本发明的目的是要解决上述的问题，提供一种具有良好球形度、尺寸稳定性和耐用性的球，表面平滑。通过在纤维层上开一合适的放置口，避免了凸出物的出现，使球碰到人体时痛感较少。

本发明的球包括一个橡胶制的空心壳体;一只装在壳体上用来给壳体打气用的阀;一附在阀上的阀橡皮;一层形成一个球面来覆盖壳体表面的纤维层;直接或通过橡胶制薄层粘到纤维层上的一层皮革;在一条圆周线上任选一条缝线，其它缝线分别按规定的间隔等分未缝部分;若干条包含所有缝线的圆周线把球面分成相同形状的小块;

纤维层是由形成一个球面的六个等边四边形块组成，等边四边形由两块近似梯形的纤维块所组成，该纤维块由二条向外弯曲且大致平行的长边A和B（其中A和B满足A＞B的关系式）及两长度相同的短边组成（其中B＝2C），纤维块对称地缝合起来形成一个等边四边形，六个等边四边形以这样的方式缝合，即相邻的四边形的中央缝线互成直角;所说纤维层有一个由未缝部分构成的当壳体放进纤维层后被缝合的放置口，放置口的每一接缝余量单独位于纤维层的外层，并以180°折回，纤维层的其它接缝余量位于壳体表面上。

由一条任意选定的缝线延伸而成的假想圆周线上，任选的缝线和其它缝线将未缝部分均匀。因此，甚至在上述的圆周线上，未缝部分的纤维织物的这种柔软感在偏斜方向上不会削弱。

而且，若干个包括全部缝线在内的圆周线满足上面提到的条件，这些圆周均布在球面上，也就是说，球面上所有被圆周线分割成的小块具有相同的形状。

由于各缝线形成的圆周线并不密，且在球面上均布，纤维织物的伸长能力（即给人的舒适感）达到最大值。这种特性均布全球面。

图1是本发明纤维层第一个实施例的前视图;

图2是第一个实施例中的纤维块前视图;

图3是剖面图，表示第一个实施例的纤维层中的放置口，其中纤维层还没有受到张力的作用;

图4是沿图1中线Ⅰ-Ⅰ截取的剖面图;

图5是沿图1中线Ⅱ-Ⅱ截取的剖面图;

图6是表示第一个实施例纤维层上的圆周线位置的前视图;

图7是第一个实施例纤维块的拉伸特性曲线;

图8是表示按第一个实施例而做成的排球前视图;

图9是沿图8中的线Ⅲ-Ⅲ截的剖面图;

图10表示第一个实施例另一经过改进的纤维块的前视图。

现在来详细介绍一下本发明的实施例，这里把本发明的特性应用于排球上。

图1～9表示本发明的一个实施例。

在图1～3中，数字1表示壳体，里面可充压缩空气。该壳体是一个空心球，由具有低透气性的异丁烯-异戊间二烯橡胶制成。给壳体1打气的阀装在壳体上。通过阀，打入空气，使壳体的内压升高到体约0.4kg/cm²至0.5kg/cm²。数字2表示覆盖壳体1并用作加强层的纤维层。该纤维层是通过缝合12块近似梯形的纤维块3来组成一球面而成。每组纤维块以这样的方式互相缝合，即它们的最长边被缝合起来，这样制成了对称于中央缝线的等边四边形（在球面上，故四边非直线）块5。六个等边四边形块5均按上述的方式制作。块5以这样的方式缝制成一球面，即每条等边形中央线4与邻接的中央线互相垂直。数字6是放置口，通过让等边四边形5的部分中央缝线4不缝合而得到的。具有放置口6的等边四边形5的中央缝线4分别在两端被缝合数厘米。也就说，中央缝线4的中间未缝合。为什么要在中央缝线4上形成一个放置口6的原因是这样的。若在等边四边形5一边上形成开口6，则中央缝线4下的接缝7a余量在上述的边和中央缝线4相交处伸入纤维层的表面，由于接缝7a和7b余量的叠加，形成凸出物，产生“透镜”现象。

纤维块3的形状近似于梯形，该梯形由两条向外弯曲且大致平行的长边A和B（其中A和B满足A＞B）及两长度相同的短边C（其中B和C满足B＝2C）组成。这些纤维块3被切成稍大于如图2虚线表示的能覆盖壳体表面的尺寸，因此，纤维块3留有大约1厘米宽的余量。上述虚线是一条缝线8。如图2所示两长边A和B互相并不严 格平行，这是因为它们以相反的方向弯曲，由于它们边的顶角连线互相平行，所以在本说明书中只说近似平行。还由于它们每边呈弯曲状，所以纤维块3能完全覆盖住整个球面。

纤维块3被叠合起来，通过机器在缝线8上用线9把它们缝合形成一个袋。为了改善缝合部分的强度，每一接缝7a的余量被折回180°并用粘结剂粘到纤维层2的内表面（无图示）。而且，接缝7a的余量也可被叠合起来并以一个方向折回，且在粘结剂中浸一下以加强缝合部分。当缝合步骤完成以后，袋状纤维层2在放置口6处翻过来。因此，纤维层2的接缝7a的余量位于纤维层的内侧2。

通过放置口6把壳体1装进纤维层2中，接着接缝7b的余量被叠合起来并缝合形成纤维层2。不象接缝7a的余量，接缝7b的余量是位于纤维层的外侧。

下一步把接缝7b的余量折回180°，如图3所示，用粘胶将接缝7b的余量粘到纤维层的表面。之后，压缩空气通入壳体1，使之鼓凸起来。因此，如图4所示，纤维层2伸长。对应于纤维层2的伸长，粘胶10和接缝7b的余量也伸长，使纤维层表面平缓，所以不会产生“透镜”现象。

在另一方面，位于纤维层2内侧的接缝7a的余量而引起的不平度被壳体1所缓和，见图5，因此保持了纤维层2的球形。

在图6中，各圆周线由缝线的延长线所组成。在图中，点划线表示缝线。用细实线表示的圆周线D对应于等边四边形块5每边的延长线的边，而用粗实线表示的圆周线E表示对应于中央缝线4的延长线的圆周线。在该实施例中，有六条圆周线D，其中在等边四边形5的每个顶角有三条相交，它们之间的夹角为60°，另外在中央缝线4的中间有二条相交，其夹角为90°。还有三条圆周线E，它们之间相交互成90°角。在圆周线D上，缝线与未缝制的线的长度比例为1∶1.5（实际长度为12cm比18cm）。圆周线D上有二条缝线和二条未缝制的线，间隔布置，即每条圆周线D由二条缝制过的线和二条未缝部分组成，比例是1∶1.5∶1∶1.5。在圆周线E上，缝线与未缝线之间的长度比例为1∶1（实际长度为15∶15），位于圆周线E上的两缝线和两条未缝线等距布置。

由上述九条圆周线D和E分割成的割块形状为三角形，其三个角的角度分别为60°，45°和99°（在球面上）。纤维层球面上有48块这样的三角形割块。上述的三角形S是由向外弯曲的曲线组成。每个角的角度就是该点两曲线的切线所夹的角度。

缝线与未缝线的长度比例基本为1∶1.5或1∶1，它们均间隔布置。因此由缝线和未缝线所带来的结构上的差别对球形度影响减少到最小。

纤维块3在径线方向上的强度通常不同于纬线方向上的强度。也就是说，径线方向上的强度大于纬线方向。因此，当纤维层2由纤维块3缝合而成时，由于壳体1的内压，纤维层在纬线方向上的延伸率大于径线方向。由于这种不等的延伸率，缝线与含有该缝线的圆周线不完全一致，有时相对于圆周线弯曲大约数毫米。即使在这种情况下，由于本发明中的每一块纤维3的径线方向互相有规则地排列，这样可互相抵消使球不变形。因为球的变形量最大允许达到2毫米，所以纤维块3和等边四边形块5的变形量也允许在上述的范围内。即使由于缝线有规则的排列而使变形互相抵消，但缝线并不与含有这些缝线的圆周线完全一致。在这种情况下，可以认为缝线与圆周线基本一致。这种情况完全落在本发明允许变形范围之内。

至于纤维3的材料，可用聚酯纱（65%）和棉纱（35%）的混纺纱、尼龙（100%）、聚酯（100%）和类似原料的短纤维平纹织物。可用一种纬纱数从30～30至150～150的纤维（每英寸的纱线数）。所用的缝纫线，包括缝纫机用芳族聚酰胺纤维线、尼龙和具有纱线支数30至40的聚酯，抗拉强度高。所用的缝纫机针距为1.5mm。

如图1～2所示，在每块等边四边形5中由短纤维组成的纤维块的径线方向a对称于中央缝线4，并与线4的倾斜角为45°图2中的箭头b表示纬线的方向。倾斜度一般保持在20°～70°之间。如果倾斜度低或高于这个范围，球的球形度就变差。这就是，当倾斜度为45°时，球的变形限制在不超过0.5毫米左右。在另一方面，当倾斜角在大约20°或70°时，变形量大约为1毫米。这种1毫米的变形量对球的飞行路线并不起很大影响。

因为纤维块3是由短纤纱织物组成，所以从 微观角度看，在纱线表面有大量包含短纤纱的绒毛。因此，当使用平纹织物结构时，径纱和纬纱之间能获得大的织造强度。因此，织物在偏斜方向的强度较大，如果中央缝线4的方向与织物偏斜方向相合时，织物的变形量较小。

由于壳体1上装有压缩空气，所以纤维层2总是处于一定的张紧状态。在上述张紧状态下，要合理选定材料的质量，厚度与纱的其它因素，使其处于复合状态，在此状态下，结构伸长大致达到最大值，而纱线本身将要拉长。如图7所示，在不到伸长率P和由壳体1所加的负荷时，纤维层2处于稳定状态。在图7中，O到P部分表示结构伸长，超过P值时表示纱线伸长。例如，由聚酯（65%）和棉（35%）纱线组成的短纤平纹织物的结构伸长率最大能达到5%左右，这时在径线方向加载3公斤，在纬线方向加载1.8公斤。把纤维层2的结构伸长保持在最大值的理由如下：当纤维层2的伸长低于上述值时，就会出问题，即壳体1里的气压不能保持在预定的值，球的形状也不能保持在预定的尺寸，球使人的感觉变差。相反，当纤维层伸长超过上述的值时，由于球太硬，也会出现使人感觉不好的问题，而且由于影响缝线精度，很难保持球形度。

图8和图9显示了具有上述结构的排球成品，其中数字11是橡胶制的薄层11，称为覆盖纤维层2的中间层，数字12表示皮革块，它在整个圆周上都很薄，用粘胶之类的粘结层13把它粘在橡胶制的薄层11上。皮革是由十入条近似条状的真皮或人造革组成。

为了使球较轻一些，皮革块12也可直接用粘结剂粘到纤维层2上，不用橡胶制薄层。

图10表示了一种对本实施例的改进，其中径线a的方向平行于中央缝线4。在这种情况下，用由尼龙、聚酯及其它制成的连续长丝织成的织物来作为纤维3的材料。术语“连续长丝”意思是纱线只由一根连续的长丝线组成的单丝，或由几根连续长丝加捻而成的复丝。在上述的纤维块3中，纱线的表面较平滑，经纱和纬纱很容易在其接触表面相互滑动。因此径线a和纬线b方向上的张力很大，而织物的偏斜方向张力很小。当织物由连续的长丝组成时，同短纤维纱的织物比较，上述的张力差就显得很大。因此，通过让径线方向（该方向纤维的张力很大）与中央缝线方向（即纤维块3的纵向）相一致就能获得很高的球形度。

正如上面所说的，本发明中的纤维层由许多纤维块组成，它们被缝合起来，使球有良好的球形度，尺寸稳定性及耐用性。而且，在纤维层上有一条任意选定的缝线延长线作为圆周线，其它缝线以一定的间隔等分未缝部分。还有，包含所有缝线的圆周线把球面分成具有相同形状的小块。圆周线不完全由缝线组成，因此，在含缝线的圆周线上也能获得纤维织物那样柔软的感觉。

包含缝线的圆周线把球面分成很多具有同样形状的小块。即圆周线均布在球面上，因此缝线对球的球形度，尺寸稳定性和耐用性的不良影响也在球面上均匀分布。因而由于球面上位置不同而引起的感觉差别随时间推移产生的变形及其它减小至最小值。这样可以完全获得纤维织物固有的柔软感觉。

Claims (3)

1、一种用于比赛的球，它包括一个橡胶制的空心壳体；一只装在壳体上用来给壳体打气用的阀；一附在阀上的阀橡皮；一层形成一个球面来覆盖壳体表面的纤维层；直接或通过橡胶制薄层粘到纤维层的一层皮革；在一条圆周线上任选一条缝线，其它缝线分别按规定的间隔等分未缝部分；若干条包含所有缝线的圆周线把球面分成相同形状的小块，其特征在于：纤维层是由形成一个球面的六个等边四边形块组成，所说的纤维层有一个由未缝部分构成的、当壳体放进纤维层后被缝合的放置口，放置口的每一接缝余量单独位于纤维层的外层，并以180°折回，纤维层的其它接缝余量位于壳体表面上。

2、根据权利要求1的球，其特征在于可任选一个等边四边形中央缝线作为放置口。

3、根据权利要求1的球，其特征在于放置口的接缝余量由粘胶粘接在纤维层的外表面，且当纤维层受壳体内压作用而伸长时，通过粘胶把施加在该层的张力传送到放置口的接缝余量上。

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