CN101516455B - 用于竞赛用球的片构造 - Google Patents

Abstract

一种竞赛用球，其可以是足球或其他各种类型的球。该竞赛用球包括多个五边形镶片，每一个五边形镶片具有五条凸起的边缘。该竞赛用球还包括多个六边形镶片，每一个六边形镶片具有三条大致线性的边缘和三条凹入的边缘。五边形镶片和六边形镶片沿着邻接的凸起边缘和凹入边缘连接，且六边形镶片通过邻接的线性边缘彼此连接。

Description

用于竞赛用球的片构造

背景技术

足球(soccer ball)，也称为足球(football)，是在足球比赛中使用的主要装置物品。传统足球通常包括围绕膨胀的囊的镶片式外壳。外壳由多个耐用、耐磨损的镶片形成，这些镶片通过沿相邻边缝合到一起从而形成封闭表面。囊位于壳体的内侧，并且由基本上不透气的材料制成。囊还包括带阀的开口，可以通过壳体访问该开口，以便于充气。当充气时，囊膨胀并施加向外的压力到外壳，由此使得外壳形成为大致球形，但不必是完美的球形。一些足球还可以在囊和外壳之间包括衬里，其可以包括泡沫或织物。

从数学方面来说，形成传统足球的外壳的镶片对应于规则、截头二十面体的各个面。二十面体是具有二十个面的多面体。术语“规则”当应用到二十面体时，表示二十面体中每一个面都是相同尺度的等边三边形的构造。规则二十面体由此包括二十个等边三边形以及十二个顶点，其中每一个顶点都在五个等边三边形交会的地方形成。规则的截头二十面体是如上所述的规则的二十面体，其中十二个定点被移除(即截去)以形成五边形面。原来的二十个面的剩余部分成为等边的六边形。因此，规则的截头二十面体是具有三十二面的多面体，其中十二面为等边五边形且其中二十面为等边六边形，且该多面体具有六十个顶点形成在三个面交会的点处。

传统足球外壳以规则的截头二十面体为模型，且包括三十二个镶片：二十个等边六边形镶片和十二个等边五边形镶片。这些镶片沿着相邻的边缝合到一起。由囊传递的内部压力使得传统足球的每一个镶片向外弯曲，由此足球形成大致但不完美的球形。当囊被充气时，在囊和外壳之间接触的面积是六边形镶片大于五边形镶片。该差异导致六边形镶片承受来自囊的更多的压力且可能导致外壳的不均匀的变形特征。由此球是在六边形镶片还是五边形镶片处被击中可以影响足球随后的路径和速度。上述应力的不同还可能导致在六边形镶片和五边形镶片之间的不均匀磨损。此外，在六边形镶片之间的缝合处比在六边形和五边形镶片之间的缝合处能够承受更大的应力。

发明内容

本发明的各实例涉及一种大致球形的竞赛用球，该竞赛用球包括多个五边形镶片和多个六边形镶片。每一个五边形镶片具有多个第一边缘，至少一个第一边缘具有非线性构造。每一个六边形镶片具有多个第二边缘，至少一个第二边缘具有非线性构造。六边形镶片和五边形镶片沿着邻接的第一边缘和第二边缘连接，且六边形镶片通过邻接的第二边缘彼此连接。

具有非线性构造的第一边缘可以为凸起，且具有非线性构造的第二边缘可以为凹入，邻接的第二边缘为大致线性。作为替换，具有非线性构造的第一边缘可以为凹入，且具有非线性构造的第二边缘可以为凸起，邻接的第二边缘为大致线性。在一些构造中，竞赛用球可以包括至少一个十边形镶片，其具有两个六边形镶片的形状。

在进一步的构造中，每一个六边形镶片的三个第二边缘具有非线性构造，且每一个六边形镶片的三个第二边缘为大致线性。每一个具有非线性构造的第二边缘的弦的长度大于大致为线性的第二边缘的长度。例如弦的长度在大致为线性的第二边缘长度的1.10倍和1.30倍范围内，或弦的长度是大致为线性的第二边缘长度的约1.19倍。

本发明的各具有新颖特性的方面的优点和特征在所附的权利要求中具体地指出。然而，为了得到对新特性的优点和特征的进一步理解，可以参考随后的说明和附图，其描述了设计本发明的各方面的各实施例和原理。

附图说明

前面的综述以及随后更加详细的说明将会在结合附图之后得到更好的理解，在附图中：

图1是根据本发明的竞赛用球的立视图；

图2是竞赛用球的六边形镶片的俯视图；

图3是竞赛用球的五边形镶片的俯视图；

图4是沿着邻接边缘结合的六边形镶片和五边形镶片的俯视图；

图5A-5C描述了五边形镶片的各种构造；

图6是桥接镶片的俯视图；

图7是结合有桥接镶片的竞赛用球的立视图；

图8是六边形镶片和五边形镶片的另一构造的俯视图。

具体实施例

随后的讨论和附图共开了根据本发明的各个实例的各种竞赛用球。这些竞赛用球被描述为具有适用于足球的外部镶片构造。与该外部镶片构造相关的思路也可以应用到其他类型的竞赛用球，包括排球、棒球、垒球等等。因此，此处所讨论的思路可以应用到很大范围的竞赛用球中。

参考图1，竞赛用球100被描述为具有外壳体，该外壳体包括二十个六边形镶片110和十二个五边形镶片120。镶片110和120沿着邻接的边缘被接合到一起并形成球100的大致整个外表面。尽管六边形镶片110每一个都可以具有等边六边形的构造，术语“六边形”在此处被用于表示六边形镶片110展示大致的六边结构。类似的，尽管五边形镶片120每一个都可以具有等边五边形的构造，术语“五边形”在此处被用于表示五边形镶片120展示大致的五边结构。如随后更详细地讨论，镶片110和120可以具有直的边缘、弯曲的边缘(即凹入或凸出)、直和弯曲边缘的组合以及不同长度的边缘。然而，总体来说，六边形镶片110具有大致的六边结构而五边形镶片120具有大致的五边结构。

在图2中示出了独立的六边形镶片110，其具有与三条边缘112交替布置的三条边缘111。每一个六边形镶片110还包括位于相邻边缘111和112的交叉点(即顶点)处的六个顶点113。每一个边缘112是向内弯曲或拱以形成凹入构造，而每一个边缘111具有大致直的构造。边缘112的向内弯曲被描述为弧(即圆的一段)，但也可以形成为具有其他弯曲形状。在一些构造中，该向内弯曲可以合并有直段或其它不规则构造。因此，边缘112的向内弯曲构造可以显著地变化。

为了便于参考，多个弦114示出为限定每一个边缘112的定点113之间的虚线。尽管边缘111可以具有与弦114的长度相同的长度，边缘111被描述为比弦114短。更具体地说，每一条弦114被描述为具有每一条边缘111的长度的1.19倍。在一些构造中，边缘111和弦114的长度之间的相对差异可以变化。例如，每一条弦114的长度可以在每一条边缘111的长度的1.10倍到1.30倍的范围内，或每一条弦114的长度可以在每一条边缘111的长度的1.01倍到1.50倍的范围内。在一些构造中，每一个边缘111的长度甚至可以大于或等于每一条弦114的长度。因此，边缘111和弦114的相对长度可以显著地变化。

边缘112和弦114的相对长度也可以变化。，每一个边缘112被描述为具有弦114的长度的大约1.026倍。在一些构造中，边缘112和弦114的相对差异也可以变化。例如，每一个边缘112的长度可以在每一个弦114的长度的1.001倍到1.50倍的范围内。因此，边缘112和弦114的相对长度可以显著地变化。

六边形镶片110的尺寸可以根据球100所期望的尺寸而变化。更具体地说，当球100的尺寸增大时，六边形镶片110的尺寸可以成比例的增大。然而，作为实例，弦114可以具有46.3毫米的长度，而边缘112的曲率半径可以是60.5毫米。

在图3中示出了独立的五边形镶片120，其具有五条边缘122和在相邻边缘交叉点处(即顶点处)的六个顶点123。每一条边缘122都向外弯曲或拱以形成凸出构造。边缘122的向外弯曲被描述为弧(即圆的一段)，但也可以形成其他的弯曲形状。在某些构造中，向外的弯曲可以合并有直的段或其他不规则的构造。因此，边缘122的向外弯曲可以显著的变化。然而，通常边缘122的向外弯曲将具有与边缘112的向内弯曲的形状互补的形状，由此便于边缘112和122的配合和接合，如下文更详细地所述。

多个弦124，为了便于参考，示出为在顶点123之间的虚线，顶点123限定了每一条边缘122。通常，弦124的长度大致等于弦114的长度。弦124延伸通过镶片120的内部，而弦114位于六边形镶片110的外部。

五边形镶片120的尺寸可以根据球100所期望的尺寸而变化。更具体地说，当球100的尺寸增大时，五边形镶片120的尺寸可以成比例的增大。然而，作为实例，弦124可以具有46.3毫米的长度，而边缘122的曲率半径可以是60.5毫米。

镶片110和120结合以在镶片110和120之间形成接缝的方式在图4中示出。通常，镶片110和120被布置为边缘122延伸到由边缘112形成的凹入区域并与边缘112邻接。于是，例如缝合、粘接或搭接操作被用于接合边缘112和122以形成接缝。在球100的一些构造中，每一个镶片110和120可以包括绕着每一个镶片110和120延伸的附加材料已形成镶边，这些镶边被缝合到一起。例如，每一个镶片110和120可以包括额外的5毫米材料以形成镶边，且每一个镶片110和120的镶边材料可以被折向球100内部并缝合。因此，各种技术可以被用于接合镶片110和120。

镶片110彼此结合到一起的方式是相似的。通常，两个镶片110被布置为使得边缘彼此邻接，例如缝合、粘接或搭接(bonding)操作被用于结合边缘110。对于镶片110和120之间的接合，镶边(flange，即，附加材料)也可以被用于促进接合。

尽管没有示出，球100也可以包括位于由镶片110和120形成的壳体中的泡沫层、橡胶层、织物层和囊中的任意一个或所有。泡沫层可以定位为与壳体的内表面相邻以增强球100的柔韧性和缓冲性。泡沫层的厚度可以在0.5毫米到4.5毫米之间，例如适合的材料包括各种聚合物泡沫，譬如聚烯烃泡沫。橡胶层可以定位为与泡沫层相邻并与镶片110和120相对以提供增强的能量回传(energy return)。织物层定位为与橡胶层相邻，且可以由天然棉线织物、聚酯织物或合并有棉线和聚酯纤维两者的织物形成。囊是球100的最内层，且由基本不透气的材料形成，包括天然橡胶、丁基合成橡胶或聚氨酯。囊还可以包括带阀的开口(未示出)其延伸通过织物层、橡胶层、泡沫层和壳体以便于加压气体的引入。当充入适当的压力时，囊膨胀，由此使得球100具有大致球形的形状。

基于上述讨论，球100包括二十个六边形镶片110和十二个五边形镶片120。五边形镶片120的边缘122向外弯曲或以其它方式具有凸出构造，反之六边形镶片110的边缘112向内弯曲或者以其它方式具有凹入构造。该构造在球100的整体球形上是有益的。与传统足球的六边形镶片相比，六边形镶片110由于边缘112处的凹入而具有较小的面积。相似的，与传统足球的五边形镶片相比，五边形镶片120由于边缘122处的凸出而具有较大的面积。如在背景技术部分所述，传统足球中在囊和壳体之间的接触面积是六边形镶片大于五边形镶片。该差异导致传统足球中六边形镶片承受来自囊的更大应力且可导致壳体的不均匀的变形特征。然而，在球100中由于六边形镶片110的降低的面积和五边形镶片120升高的面积，该接触面积更加相等。也就是说，六边形镶片110和五边形镶片120承受更加相等的应力，其使得球100具有更加球形的形状。此外，该构造具有使与六边形镶片110和五边形镶片120中的每一个相关的硬度大致相等的可能。

在六边形镶片110和五边形镶片120中的更相等的应力还有助于均衡镶片110和120之间的接缝经受的应力。如在背景技术部分的讨论，在传统足球的六边形镶片之间的接缝比在六边形和五边形镶片之间的接缝经受更大的应力。通过均衡在镶片110和120中的应力，在镶片110和120之间的接缝处的应力更加一致，由此减低了在这些接缝处失效的可能性。相似的，更均衡的应力还导致六边形镶片110和五边形镶片120之间更加均匀的磨损。

球100的另一有益之处涉及镶片110和120的变形。更具体地说，更一致的应力和硬度使得在力作用到球100的外表面时镶片110的变形与镶片120的变形基本相等。也就是说，施加到镶片110中的一个的中心的力将会导致与由相同的力施加到镶片120中的一个的中心时所导致的变形大致相同的变形。通过提供具有上述形状的镶片110和120，在六边形镶片110和五边形镶片120中所引起的应力和硬度基本相同，由此导致壳体更均匀的变形特性。无论球是在六边形镶片110还是五边形镶片120中被击中，更均匀的变形(其由更均匀的应力和硬度所导致)可以导致不论球100在何处被击中随后球100的路径和速度都很相似。

如上所述，边缘112和弦4的相对长度可以显著地变化，且该相对长度对于112的凹度和边缘122的凸出度具有影响。参考图5A，五边形镶片120被描述为包括从五边形镶片120的中心延伸到一个顶点123的线125。此外，还描绘了线126，其示出了与一条边缘122相关的半径。在该例子中，线126的长度大于线125的长度。参考图5B，描述了包括线125和线126的另一五边形镶片120的构造。在该例子中，线126的长度等于线125的长度，且五边形镶片为大致球形。参考图5C，描述了包括线125和线126的五边形镶片120。在该例子中，线126的长度小于线125的长度。因此，在本发明的范围中与边缘122相关的弯曲半径可以修改以赋予五边形镶片120不同的形状，包括在上述长度下的形状，基本圆形或边缘122显著向外弓的形状。

参考图6，在其中描述了具有两个无缝结合的六边形镶片110的构造的桥接镶片130，由此形成十边形(十条边)镶片。如上所述，球100包括二十个六边形镶片110和十二个五边形镶片120。六边形镶片110的每一个边缘都与来自其它六边形镶片110的其它边缘110邻接并接合。桥接镶片130，其形成为单件构造(即，一件式)消除了两个相邻的六边形镶片110之间的接缝。如图7所示，六个桥接镶片130可以接合到球100中以便于替换两个相邻的六边形镶片110。在图7中的球100的朝向下，桥接镶片120位于球100的前部、位于前部后面并与前部相对的后部(未示出)，两个侧部，以及上部和下部。因此，球100可以结合六个桥接镶片130。在某些构造中，球100可以结合一到十个范围内的桥接镶片。

在图8中描述了另一镶片构造，该镶片构造包括六边形镶片110’和五边形镶片120’。六边形镶片110’具有与三条边缘112’交替布置的三条边缘111’。尽管三条边缘111’的每一个都具有大致直的构造，每一条边缘112’都是向外弯曲表现出凸起构造。五边形镶片120’具有向内弯曲表现出凹入构造的五条边缘122’。当结合到球中时，二十个六边形镶片110’和十二个五边形镶片120’可以以与球100中相似的方式使用。此外，两个六边形镶片110’可以以类似于桥接镶片130的方式桥接(即，结合以展示无缝构造)。

上述讨论公开了具有镶片结构的竞赛用球，该镶片结构包括不同的六边形镶片和五边形镶片。与传统足球的直边镶片相反，上述公开的竞赛用球具有弯曲的或以其它方式凹入或凸出的边缘，这使得镶片中的应力变得一致。一致化的应力的有益之处包括更好的球形、更均匀的变形、在镶片之间的缝中更一致的应力，以及更均匀的磨损。

本发明已经参考各个实施例在上面和附图中公开。然而，该公开的目的是提供关于本发明各方面的各种特征和原理的实例，而不是要限定本发明的各方面的范围。相关技术领域的技术人员将会理解可以对上述实施例进行大量的修改和改进而不会背离由所附权利要求所限定的本发明的范围。

Claims (35)

1.一种大致球形的竞赛用球，包括：

多个五边形镶片，每一个五边形镶片具有形成多个第一顶点的多个第一边缘，每一个第一顶点位于距离五边形镶片的中心第一距离处，至少一个所述第一边缘具有曲率半径大于或等于第一距离的非线性构造；以及

多个六边形镶片，每一个六边形镶片具有多个第二边缘，至少一个所述第二边缘具有非线性构造；

所述六边形镶片和所述五边形镶片沿着邻接的第一边缘和第二边缘连接，且所述六边形镶片沿邻接的第二边缘彼此连接。

2.如权利要求1所述的竞赛用球，其中所述具有非线性构造的第一边缘为凸起的，且所述具有非线性构造的第二边缘为凹入的。

3.如权利要求2所述的竞赛用球，其中所述邻接的第二边缘为大致线性。

4.如权利要求1所述的竞赛用球，其中所述具有非线性构造的第一边缘为凹入的，且所述具有非线性构造的第二边缘为凸起的。

5.如权利要求4所述的竞赛用球，其中所述邻接的第二边缘为大致线性。

6.如权利要求1所述的竞赛用球，还包括至少一个十边形镶片，该镶片具有两个六边形镶片的形状。

7.如权利要求1所述的竞赛用球，其中每一个所述六边形镶片的三个第二边缘具有非线性构造，且每一个所述六边形镶片的三个第二边缘为大致线性。

8.如权利要求7所述的竞赛用球，其中每一个所述具有非线性构造的第二边缘的弦的长度大于所述大致为线性的第二边缘的长度。

9.如权利要求7所述的竞赛用球，其中每一个所述具有非线性构造的第二边缘的弦的长度在所述大致为线性的第二边缘长度的1.10倍和1.30倍范围内。

10.如权利要求7所述的竞赛用球，其中每一个所述具有非线性构造的第二边缘的弦的长度是所述大致为线性的第二边缘长度的约1.19倍。

11.一种大致球形的竞赛用球，包括：

多个五边形镶片，每一个五边形镶片具有形成五个顶点的五条凸起的边缘，该五个顶点的每个位于距离五边形镶片的中心第一距离处，其中每个凸起的边缘的曲率半径大于或等于第一距离；以及

多个六边形镶片，每一个六边形镶片具有三条大致线性的边缘和三条凹入的边缘，

所述五边形镶片和所述六边形镶片沿着邻接的凸起边缘和凹入边缘连接，且所述六边形镶片沿邻接的线性边缘彼此连接。

12.如权利要求11所述的竞赛用球，还包括至少一个桥接镶片，其具有两个六边形镶片的形状。

13.如权利要求11所述的竞赛用球，其中每一个所述凹入的边缘的弦的长度大于所述线性边缘的长度。

14.如权利要求11所述的竞赛用球，其中每一个所述凹入的边缘的弦的长度在所述线性边缘的长度的1.10倍和1.30倍的范围内。

15.如权利要求11所述的竞赛用球，其中每一个所述凹入的边缘的弦的长度为所述线性边缘的长度的1.19倍。

16.一种大致球形的竞赛用球，包括：

多个五边形镶片，每一个五边形镶片具有形成五个顶点的五个凸起的边缘，该五个顶点的每个位于距离五边形镶片的中心第一距离处，其中每个凸起的边缘的曲率半径大于或等于第一距离；

多个六边形镶片，每一个六边形镶片具有三个基本线性的边缘和三个凹入的边缘，每一个所述凹入的边缘的弦的长度大于所述线性边缘的长度；以及

至少一个桥接镶片，其具有两个六边形镶片的形状，所述五边形镶片和所述六边形镶片沿着邻接的凸起边缘和凹入边缘连接，且所述六边形镶片沿邻接的线性边缘彼此连接。

17.如权利要求16所述的竞赛用球，其中所述弦的长度在所述线性边缘的长度的1.10倍和1.30倍的范围内。

18.如权利要求16所述的竞赛用球，其中所述弦的长度为所述线性边缘的长度的1.19倍。

19.如权利要求16所述的竞赛用球，其中所述桥接镶片是沿着线性边缘以无缝构造接合的两个六边形镶片。

20.一种大致球形的竞赛用球，包括沿着邻接边缘连接的多个镶片，所述多个镶片包括：

六个包括两个六边形部分的桥接镶片，每一个六边形部分具有三个凹入的边缘和三个基本线性的边缘，所述六边形部分沿着第一六边形部分的一条第一边缘和第二六边形部分的一条第一边缘两者无缝地接合；

八个六边形镶片，每个该六边形镶片都具有三个凹入的边缘和三个基本线性的边缘；以及

十二个五边形镶片，每个该五边形镶片都具有形成五个顶点的五个突出的边缘，该五个顶点的每个位于距离五边形镶片的中心第一距离处，其中每个突出的边缘的曲率半径大于或等于第一距离。

21.如权利要求20所述的竞赛用球，其中所述六边形镶片的所述凹入的边缘的每个的弦的长度大于所述六边形镶片的所述线性边缘的长度。

22.如权利要求20所述的竞赛用球，其中所述六边形镶片的所述凹入的边缘的每个的弦的长度在所述六边形镶片的所述线性边缘的长度的1.10倍和1.30倍的范围内。

23.如权利要求20所述的竞赛用球，其中所述六边形镶片的所述凹入的边缘的每个的弦的长度为所述六边形镶片的所述线性边缘的长度的1.19倍。

24.一种大致球形的竞赛用球，具有基本由多个镶片形成的外壳，所述镶片包括：

十二个五边形镶片，每个该五边形镶片都具有形成五个顶点的五个凸出的边缘，该五个顶点的每个位于距离五边形镶片的中心第一距离处，其中每个凸出的边缘的曲率半径大于或等于第一距离；

二十个六边形镶片，每个该六边形镶片都具有三个凹入的边缘和三个大致线性的边缘；

所述五边形镶片和所述六边形镶片彼此邻接以致凸起的边缘接合凹入的边缘且线性边缘彼此接合。

25.如权利要求24所述的竞赛用球，其中每一个凹入的边缘与两个线性的边缘相邻。

26.如权利要求24所述的竞赛用球，其中至少所述两个六边形镶片无缝地接合以形成桥接镶片。

27.如权利要求24所述的竞赛用球，其中所述凹入的边缘的每个的弦的长度大于所述线性边缘的长度。

28.一种竞赛用球，包括：

多个镶片，其沿着邻接的边缘接合以形成该竞赛用球的外表面，所述镶片包括具有至少一个凸出的边缘的五边形镶片和具有至少一个凹入边缘的六边形镶片；以及

位于所述镶片中用于封闭加压流体的可膨胀囊，

其中施加到五边形镶片的中心的第一力使得五边形镶片的中心变形，以及大小等于第一力的第二力施加到六边形镶片的中心并导致六边形镶片的中心变形，五边形镶片中心的变形等于在六边形镶片中心的变形。

29.如权利要求28所述的竞赛用球，其中所述五边形镶片的边缘都具有大致相同的形状。

30.如权利要求28所述的竞赛用球，其中所述六边形镶片具有三个凹入的边缘和三个大致线性的边缘。

31.一种大致球形的竞赛用球，包括：

多个基本圆形的镶片，每个该基本圆形的镶片都具有形成多个第一顶点的第一边缘，该第一顶点的每个位于距离该基本圆形的镶片的中心第一距离处，其中每个第一边缘具有曲率半径大于或等于第一距离的非线性构造；以及

多个六角镶片，每一个六边形镶片都具有第二边缘，至少一个第二边缘具有非线性构造，

所述圆形镶片和所述六边形镶片沿着邻接的第一边缘和第二边缘连接，且所述六边形镶片沿着邻接的第二边缘彼此连接。

32.如权利要求31所述的竞赛用球，其中所述邻接的第二边缘为大致线性。

33.如权利要求31所述的竞赛用球，还包括至少一个十边形镶片，其具有两个六边形镶片的形状。

34.如权利要求31所述的竞赛用球，其中每一个六边形镶片的第二边缘中的三条具有非线性构造，且每一个六边形镶片的第二边缘中的三条为大致线性。

35.如权利要求34所述的竞赛用球，其中每一个具有非线性构造的第二边缘的弦的长度大于基本线性的第二边缘的长度。

Images