CN103328052A - 具有带压痕的外壳的运动球 - Google Patents

Abstract

运动球可包含包括多个连接板的外壳。板中的至少一个可具有第一层、第二层和第三层。外壳界定外表面中的至少一个压痕，并且第一层被毗邻于压痕结合到第三层。在一些构型中，外壳也可界定第三层的表面中的至少一个压痕，该至少一个压痕在位置上可以与外表面中的压痕相对应。另外，运动球可包括位于外壳内的中间结构和囊状物。

Description

具有带压痕的外壳的运动球

背景

各种可充气运动球，例如英式足球，通常呈现包括外壳、中间结构和囊状物的层状结构。外壳形成运动球的外部部分并且一般由沿着邻接边缘区域连接在一起(例如，使用缝合或粘合剂)的多个耐用且抗磨损的板(panel)构成。虽然板构型可显著地变化，但是传统的英式足球的外壳包括三十二个板，其中的十二个板具有五边形的形状并且其中的二十个板具有六边形的形状。

中间结构形成运动球的中间部分并被定位在外壳和囊状物之间。在其它目的之中，中间结构可提供对运动球的软化感觉，给予能量返回并且限制囊状物的膨胀。在一些构型中，中间结构或中间结构的部分可以作为衬里材料结合、连接或者以其它方式并入外壳中。在其它的构型中，中间结构或中间结构的部分可以结合、连接或者以其它方式并入囊状物中。

具有可充气的构型的囊状物位于中间结构内以提供运动球的内部部分。为了有助于膨胀(例如，使用压缩空气)，囊状物一般包括延伸穿过中间结构和外壳中的每一个的装有阀的开口，因而是从运动球的外部可进入的。

概述

运动球可包含包括多个连接板的外壳。板中的至少一个可具有：(a)包括聚合物材料并被定位以形成球的外表面的一部分的第一层、(b)包括聚合物泡沫材料并被向内且毗邻于第一层定位的第二层、以及(c)包括织物材料并被向内和毗邻第二层定位的第三层。外壳界定在外表面中的至少一个压痕，并且第一层被毗邻于压痕结合到第三层。在一些构型中，外壳也可界定第三层的表面中的在位置上可与外表面中的压痕相对应的至少一个压痕。另外，运动球可包括位于外壳内的中间结构和囊状物。

制造运动球的方法可以包括：提供板，该板具有(a)包括聚合物材料的第一层、(b)包括聚合物泡沫材料并毗邻于第一层定位的第二层，以及(c)包括织物材料并毗邻于第二层定位的第三层。板的区域被压缩和加热以便(a)软化第二层的聚合物泡沫材料的一部分以及(b)将第一层结合到第三层。此外，板的边缘区域连接到另外的板的边缘区域。

在所附权利要求中特别地提出了本发明的新颖性特性方面的优点和特征。然而，为了获得对新颖性的优点和特征的增进理解，可对描述和图示与本发明有关的各种构型和概念的以下描述性内容和附图做出参考。

附图描述

当结合附图阅读时，前述概述和以下详细描述将被更好地理解。

图1是运动球的透视图。

图2是运动球的另一个透视图。

图3是如被图2中的剖面线3所界定的运动球的横断面视图。

图4是运动球的板的俯视图。

图5是板的仰视图。

图6是如被图4和5中的剖面线6所界定的板的横断面视图。

图7A-7F是与图4一致并且描绘了板的另外的构型的俯视图。

图8A-8D是与图6一致并且描绘了板的另外的构型的横断面视图。

图9A-9C是用于形成板的过程的示意性透视图。

图10A-10C是如分别被图9A-9C中的剖面线10A-10C所界定的用于形成板的过程的横断面视图。

图11是另一个运动球的透视图。

图12是如被图11中的剖面线12所界定的横断面视图。

详细描述

下面的讨论和附图公开了各种运动球构型和与运动球的制造有关的方法。虽然运动球被关于英式足球来讨论和描绘，但是与构型和方法相关的观念可被应用到各种类型的可充气式运动球。因此，除了英式足球外，在本文中讨论的概念可被并入例如篮球、足球(不论美式足球还是英式橄榄球)、排球和水球中。各种不可充气式运动球，例如棒球和垒球，也可包含在本文中讨论的概念。

一般的运动球构型

在图1-3中描绘了具有英式足球的一般构型的运动球10。球10呈现层状结构，该层状结构具有(a)形成球10的外部部分的外壳20、(b)位于外壳20内的中间结构30、以及(c)形成球10的内部部分的可充气囊状物40。当被加压时，囊状物40引起球10呈现大体球形的形状。更特别地，囊状物40内的压力导致囊状物40将向外的力置于中间结构30上。进而，中间结构30将向外的力置于外壳20上。为了限制囊状物40的膨胀并且也限制外壳20中的张力，中间结构30的一部分可具有受限的拉伸程度。换句话说，囊状物40将向外的力置于中间结构30上，但中间结构30的拉伸特性有效地阻止向外的力引起外壳20中的显著的张力。相应地，中间结构30约束来自于囊状物40的压力，同时允许向外的力引起外壳20中的球形形状，因而给予球10以球形的形状。

外壳20由沿着邻接边或边缘区域连接在一起以形成多个接缝22的各种板21形成。虽然板21被描绘为具有十二个等边五边形的形状，但是板21可具有不等边形状、凹或凸的边缘、或者以棋盘形布置类型(tessellation-type)的方式结合以形成外壳20的各种其它形状(例如，三角形、正方形、矩形、六边形、梯形、圆形、椭圆形、非几何形状)。在一些构型中，球10可具有十二个五边形板21和二十个六边形板21，以给予传统的英式足球的一般构型。所选择的板21也可与毗邻的板21形成单一(即，单片)结构，以形成减少接缝22的数量的桥接板。虽然接缝22可通过用缝合(例如，手工或机器缝合)连接板21的邻接边缘区域而形成，但是接缝22也可通过粘合剂结合或焊接而形成。焊接接缝的例子Raynak等人的美国专利申请公布2010/0240479中公开，该美国专利申请公布通过引用并入本文。

外壳20界定了外表面23和相对的内表面24。外表面23面向外并形成球10的外表面。内表面24与外表面23相对地定位并且面向里并面向中间结构30。在球10的许多构型中，内表面24接触中间结构30。如图1-3所描绘的，多个压痕(indentation)25和26在外壳20中形成并且朝着外壳20的中心区域延伸。然而压痕25在外表面23中形成，压痕26在内表面24中形成。压痕25与压痕26大体相对地定位。压痕25和26给予球10各种优点。例如，压痕25可具有提升球10的美感的设计或外形。在一些构型中，压痕25也可形成标识球10的制造商或传达有关球10的特征的标记。此外，压痕25可提升球10的空气动力学，或者为个人提供例如在踢球、运球或传球期间对球10的更好控制。

中间结构30定位在外壳20和囊状物40之间，并且可被形成以产生为运动球提供软化感觉的一个或多个可压缩泡沫层、给予能量返回的橡胶层和约束囊状物40的膨胀的约束层。中间结构30的总体结构可显著地变化。例如，约束层可由以下元件形成：(a)线、纱线或细丝，其在各个方向上围绕囊状物40重复地缠绕，以形成覆盖几乎全部的囊状物40的网状结构；(b)多个大体平坦或平面的织物元件，其被缝合在一起以形成围绕囊状物40延伸的结构；或者(c)多个大体平坦或平面的织物带，其被用乳胶浸渍并被置于围绕囊状物40的重叠构型中。再如，中间结构30可被形成为大体无缝且弯曲的(例如，半球状或球状)织物，如在Raynak等人的美国专利申请公布2009/0325746中所公开的，该美国专利申请公布通过引用并入本文。在球10的一些构型中，中间结构30或中间结构30的部分也可被结合、连接或以其它方式并入囊状物40中，或者中间结构30可以不在球10中存在。相应地，中间结构30的结构可显著地变化以包括各种构型和材料。

囊状物40具有可充气结构并且位于中间结构30内以提供球10的内部部分。当充气时，囊状物40呈现圆形或大体球形的形状。为了有助于膨胀，囊状物40可包括延伸穿过中间结构30和外壳20的带阀的开口(未描绘)，因此囊状物40是可从球10的外部可进入的，或者囊状物40可具有半永久性地充气的无阀结构。囊状物40可由大体上阻止囊状物40内的空气或其它流体扩散到球10的外部的橡胶或碳乳胶材料形成。除了橡胶或碳乳胶材料之外，各种其它的弹性材料或以其它方式可拉伸的材料可被用于囊状物40。囊状物40也可具有由多个连接板形成的结构，如在Rapaport等人的美国专利申请公布2009/0325745中所公开，该美国专利申请通过引用并入本文。

板的构型

单个板21在图4-6中被描绘并且具有包括第一层或外层51、第二层或中间层52和第三层或内层53的层状结构。外层51形成外表面23的一部分，中间层52向内且毗邻于外层51定位，且内层53向内且毗邻于中间层52定位。在这个构型中，中间层52定位在层51和53之间。也就是说，层51和53有效地形成位于中间层52的相对侧上的覆盖层(即，外层和内层)。

各种材料可被用于层51-53中的每一个，包括各种聚合物材料、聚合物泡沫材料和织物。更特别地，外层51可由给予球10以耐用且抗磨损的外表面的聚合物材料形成。适合于板21的聚合物材料的例子包括聚氨酯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚丙烯和聚烯烃。在一些构型中，外层51可由合成革材料形成。中间层52可由诸如聚氨酯或乙烯醋酸乙烯酯共聚物的聚合物泡沫材料形成。在一些构型中，中间层52可包括具有不同密度的数层(例如，三层)聚合物材料。另外，内层53可由织物材料(例如，编织或针织织物)形成。更特别地，内层53的织物材料可由聚酯、棉、尼龙、人造纤维、丝绸、氨纶或各种其它的材料形成。织物材料也可包括多种材料，例如聚酯和棉混合物。在一些构型中，一个或多个层51-53可包含加强或强化外壳20的细丝或纤维。

层51和53通常被中间层52互相间隔开。然而，在压痕25和26的区域中，层51和53向内弯曲并被结合或以其它方式互相固定。也就是说，压痕25和26互相相对地定位并且在相应的位置延伸到板21中，在该位置处，层51和53的分别形成压痕25和25的部分被互相固定。既然大部分的外层51与内层53间隔开，层51和53在压痕25和26的区域中延伸穿过中间层52以结合或以其它方式互相固定。同样地，中间层52可部分地形成缝隙或另外地不在压痕25和26的区域中存在。在一些构型中，中间层52可在压痕25和26的区域中大大地压缩，因此形成分离层51和53的形成压痕25和26的部分的聚合物层。

压痕25和26相对于板21的位置可显著地变化。如所描述的，压痕25和26平行于板21的多个边缘27延伸。在这个构型中，压痕25和26形成从边缘27向内间隔开的五边形形状。然而，在板21的另外的构型中，压痕25和26可位于其它区域中或可给予不同的形状或布置。例如，图7A描绘了其中压痕25形成通过放射状部分连接的同心五边形的构型。在图7B和7C中，压痕25分别具有圆形和三角形的构型，但也可以是正方形、矩形、六边形或任何其它的规则或不规则的形状。参考图7D，压痕25呈现放射状的构型。在一些构型中，压痕25可具有图形外形，如在图7E中，或可给予信息，如在图7F中。压痕25也可形成公司logo或商标的形状。如以上所讨论的，压痕25可以具有提升球10的美感的设计或外形、形成标识球10的制造商的标记、传达关于球10的特征的信息、提升球10的气体动力学或提供给个人对球10的更好控制。这些优点可通过改变压痕25和26的形状和布置而被包含在球10中。

压痕25和26的具体构型也可显著地变化。参考图6，压痕25和26每个具有延伸至板21的近似中点的大体圆形的构型。在另一个构型中，如在图8A中所描绘的，相比于压痕26，压痕25可延伸穿过板21的较多厚度。参考图8B，压痕25延伸穿过板21的大体上全部的厚度。参考图8C，压痕25和26可被互相间隔开，使得中间层52的一部分在压痕25和26之间延伸。在这个构型中，中间层52具有(a)压痕25和26之间的第一厚度以及(b)在与压痕25和26间隔开的区域中的第二厚度，第一厚度小于第二厚度。与圆形形成对照，压痕25和26也可呈现正方形的构型，如在图8D中所描绘的。因此，压痕25和26可具有各种构型。

基于以上讨论，板21包含压痕25和26，压痕25和26可以具有提升球10的美感的设计或外形。在一些构型中，压痕25也可形成标识球10的制造商的标记或者传达关于球10的特征的信息。另外，压痕25可提升球10的空气动力学，或者为个人提供例如在踢球、运球或传球期间对球10的更好控制。

制造过程

可利用各种制造过程以在板21中形成压痕25和26。制造过程的例子被在图9A-9C和10A-10C中描绘。参考图9A和10A，板21中的一个位于台板61上。压板62定位在台板61上并且包括具有五边形形状(例如，压痕25和26的形状)的凸出物63。压板62然后朝着台板61平移并压缩板21，如在图9B和10B中所描绘的。更特别地，凸出物63压进并加热形成压痕25和26的板21的区域。像这样地，压板62和凸出物63(a)软化可由聚合物泡沫塑料形成的中间层52的一部分并且(b)将外层51结合到内层53。如在图9C和10C所描绘的，压板62然后从板21移开以大体上完成压痕25和26的形成。

当被暴露于足够的热时，板21内的聚合物材料从固态转变为软化状态或者液态，特别在利用热塑性聚合物材料时。当被充分地冷却时，聚合物材料然后从软化状态或者液态转变为固态。基于这些性质，(a)外层51的聚合物材料可软化以形成与内层53的织物材料的结合物并且(b)中间层52的聚合物泡沫材料可融化、软化、分开、断裂或形成允许层51和53互相接触和结合的缝隙。

为了适当地加热板21内的材料，结合装置62可当与板21接触时发热。在一些构型中，电阻式加热元件可被并入压板62中以提高压痕25和26的区域中的板21的温度。可选择地，高频(HF)加热元件、无线电频率(RF)加热元件或超声加热元件可被并入压板62和凸出物63中以提高压痕25和26的区域中的板21的温度。

作为另外的问题，以上公开的过程描绘了按压到板21的一侧中的凸出物63。也就是说，凸出物63压进板21的包括外层51的侧部。虽然压板62压缩外层51以抵靠平放在台板61上的内层53，但是压痕26在内层53中形成。更特别地，外层51被来自于压板62的压力有效地置于张力中。当来自于压板62的压力被去除时，外层51中的张力朝着板21的中心拉内层53。虽然凸出物63仅仅压进板21的一侧，但是由于板21中的力的均衡，压痕25和26二者都形成。因此，压痕25和26二者都可通过用压板62压进板21的仅仅一侧而形成。

另外的运动球构型

另一个运动球70在图11和12中被描绘为包括外壳71、中间结构72和囊状物73。如外壳20的板21一样，外壳71具有包括外层81、中间层82和内层83的层状构型。另外，层81和83分别在外壳71的区域中形成压痕74和75。虽然外壳20包括由接缝22连接的各种板21，但是外壳71具有不包括板或包括较少板的大体上均匀或不间断的构型。然而，为了给予接缝类似于接缝22的外形，压痕74和75位于对应球10中的接缝22的位置的区域内。也就是说，压痕74和75给予球70中的接缝外形。

在上文和在附图中参考各种构型公开了本发明。然而，本公开所起的目的是提供与本发明有关的各种特征和概念的例子，而不意在限制本发明的范围。相关领域的技术人员将认识到可对以上描述的构型做出很多变化和修改，而不偏离如被所附权利要求所限定的本发明的范围。

Claims (22)

1.一种运动球，包括：

外壳，其包括多个连接板，所述板中的至少一个具有：(a)包括聚合物材料并被定位以形成所述球的外表面的一部分的第一层、(b)包括聚合物泡沫材料并被向内且毗邻于所述第一层定位的第二层，以及(c)包括织物材料并被向内且毗邻于所述第二层定位的第三层，所述外壳界定在所述外表面中的至少一个压痕，所述第一层被毗邻于所述压痕结合到所述第三层；以及

囊状物，其位于所述外壳内。

2.根据权利要求1所述的运动球，其中所述外壳界定在所述第三层的表面中的第二压痕，所述第一层被毗邻于所述第二压痕结合到所述第三层。

3.根据权利要求1所述的运动球，其中至少所述第一层在所述第一层结合到所述第三层的区域中延伸穿过所述第二层。

4.根据权利要求1所述的运动球，其中所述第二层具有(a)毗邻于其中所述第一层结合到所述第三层的区域的第一厚度，以及(b)与其中所述第一层结合到所述第三层的所述区域间隔开的第二厚度，所述第一厚度小于所述第二厚度。

5.根据权利要求1所述的运动球，其中所述第一层的所述聚合物材料和所述第二层的所述聚合物泡沫材料中的至少一种包括热塑性聚合物材料。

6.根据权利要求1所述的运动球，其中中间结构位于所述外壳和所述囊状物之间。

7.一种运动球，包括：

外壳，其包括界定多个边缘的至少一个板，所述板具有聚合物泡沫层和位于所述聚合物泡沫层的相对侧的一对覆盖层，所述板界定在所述覆盖层中的相对的压痕，所述压痕从所述边缘向内间隔开，并且所述覆盖层在所述压痕处互相结合；以及

囊状物，其位于所述外壳内。

8.根据权利要求7所述的运动球，其中所述覆盖层中的第一覆盖层由聚合物材料形成且所述覆盖层中的第二覆盖层由织物材料形成。

9.根据权利要求7所述的运动球，其中所述覆盖层在所述压痕之间延伸到所述聚合物泡沫层中。

10.根据权利要求7所述的运动球，其中所述聚合物泡沫层具有(a)在所述压痕之间的第一厚度，以及(b)与在所述压痕间隔开的区域中的第二厚度，所述第一厚度小于所述第二厚度。

11.根据权利要求7所述的运动球，其中中间结构位于所述外壳和所述囊状物之间。

12.一种运动球，包括：

外壳，其具有从所述球向外面向的外表面和向内面向的相对的内表面，所述外壳包括至少一个板，所述板具有：(a)界定所述外表面中的压痕的外层，以及(b)界定所述内表面中的压痕的内层，所述外层的大部分与所述内层间隔开，并且所述外层在所述压痕处固定到所述内层；以及

囊状物，其位于所述外壳内。

13.根据权利要求12所述的运动球，其中所述压痕与所述板的边缘间隔开。

14.根据权利要求12所述的运动球，其中所述外层由聚合物材料形成并且所述内层是织物材料。

15.根据权利要求12所述的运动球，其中聚合物泡沫层在所述外层和所述内层之间延伸。

16.根据权利要求12所述的运动球，其中中间结构位于所述外壳和所述囊状物之间。

17.一种运动球，包括：

外壳，其包括至少一个板，所述板具有中心层和位于所述中心层的相对侧上的一对覆盖层，所述板界定所述覆盖层中的相对的压痕，所述中心层的大部分由聚合物泡沫材料形成，具有第一厚度，并且所述中心层的一部分位于所述压痕之间，具有第二厚度，所述第一厚度大于所述第二厚度；以及

囊状物，其位于所述外壳内。

18.根据权利要求17所述的运动球，其中所述覆盖层中的第一覆盖层由聚合物材料形成并且所述覆盖层中的第二覆盖层由织物材料形成。

19.根据权利要求17所述的运动球，其中中间结构位于所述外壳和所述囊状物之间。

20.一种制造运动球的方法，所述方法包括：

提供板，所述板具有(a)包括聚合物材料的第一层、(b)包括聚合物泡沫材料并毗邻于所述第一层定位的第二层，以及(c)包括织物材料并毗邻于所述第二层定位的第三层；

压缩并加热所述板的区域，以便(a)软化所述第二层的所述聚合物泡沫材料的一部分以及(b)将所述第一层结合到所述第三层；以及

将所述板的边缘区域连接到另外的板的边缘区域。

21.根据权利要求20所述的方法，还包括定向所述第一层以形成所述运动球的外表面的一部分的步骤。

22.根据权利要求20所述的方法，其中压缩并加热的步骤包括利用高频和超声焊接中的一种来提高所述板的温度。

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