CN106457033A - 用以练习将球踢起的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于练习将球(17)踢起的装置(10)，该装置包括支承底座(11)、竖向的旋转轴线(Γ)、以能够绕轴线(Γ)旋转的方式安装的臂(13)以及附接在臂(13)的端部处的球(17)，其特征在于，臂(13)由第一型材构成，第一型材具有第一部段(4)和第二部段(7)，第一部段大体上呈圆形或椭圆形，第一部段的第一边缘或下边缘(5)设置有用于附接至轴线(Γ)的装置，并且第一部段的第二边缘或上边缘(6)与轴线(Γ)对准并构成臂(13)的最高点；第二部段与第一部段(4)相切成相对于第一部段(4)定位在旋转轴线(Γ)的另一侧，球(17)附接至第二部段(7)的另一端以相对于底座(11)的底表面升起。

Description

用以练习将球踢起的装置
技术领域
本发明涉及对诸如足球之类的球进行踢出以及控制的教学和训练。本发明提供了在运动员踢球时使球返回至运动员从而使得通过反复练习而使技能得以提高的装置。该装置设计成使得球实现圆周运动，从而在实现的踢球动作的质量和数量方面提供反馈。
背景技术
已知用于练习将球踢起的装置包括支承底座、竖向的旋转轴线、以能够绕所述轴线旋转的方式安装的臂以及附接至臂的端部的球。
在US7527567和US7811183中描述了与这些装置相似的装置的示例。
然而，所描述的装置是复杂的并且具有许多部件，这使这些装置成本较高，并且另外，在对这些装置进行拆卸时占用很大的空间，这对于这些装置的运输、展示和储存是不利的。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提出了一种用于练习将球踢起的装置，该装置包括支承底座、竖向的旋转轴线、以绕所述轴线旋转的方式安装的臂以及附接至臂的端部的球，其特征在于，臂由第一型材构成，该第一型材具有第一部段和第二部段，该第一部段大体上呈圆形或椭圆形，第一部段的第一边缘或下边缘设置有用于附接至轴线的装置，并且第一部段的第二边缘或上边缘与轴线对准并构成臂的最高点；第二部段与第一部段相切成相对于第一部段定位在旋转轴线的另一侧，球附接至第二部段的另一端以相对于底座的底表面升起。
根据本发明的若干可选特性，假设下述方面在技术上是可行的，则可以对这些可选特性进行组合：
-所述装置包括弯曲的加强型材，该弯曲的加强型材与第一型材的第一部段相比具有较大的曲率，该加强型材在内侧连接至第一部段的下边缘和上边缘；
-加强型材布置在包含臂的竖向平面上并且与第一部段相对于轴线定位在同一侧；
-球与臂成一体；
-第一部段的上边缘具有用于配装到轴线上的装置，使得能够将臂上下颠倒地布置以获得不同的球高度；
-第二部段在中间部分中具有弯曲部位，使得臂具有总体上的问号形状；
-所述型材具有宽为25mm且高为6mm的矩形截面；
-球和臂组件的重心设置成靠近轴线；
-球的中心定位成距轴线40cm至50cm并且距底座的底表面12cm至18cm；
-底座的底部包括防滑腿；
-臂是金属、层压木材、塑料或复合材料的型材；
-底座是金属、木材、塑料或复合材料；
-所述装置包括转数计数器和秒表、用于确定臂的每单位时间转数或每单位时间往复运动的装置、以及用于显示这些每单位时间转数或每单位时间往复运动的装置。
附图说明
出于有助于使先前的描述更容易理解的目的，随附示意性地且通过说明而非限制的方式示出实际实施方式的一组附图。
图1A是根据本发明的实施方式的足球训练装置的立体图；
图1B是包括附加的铰接机构以增大运动范围的足球训练装置的第二实施方式的立体图；
图2是装置的示出了旋转运动的顺序图；
图3A是示出了用于在没有踢在球中央时给出负反馈的摆动运动的侧视图；
图3B是图1B中的装置的实施方式的侧视图，并且图3B示出了球的高度调节以及在地平面上方的附加运动两者；
图4是示出了用以调节球高度的替代性机构的立体图；
图5是示出了用以在运动场(足球场)上实现更大的调节的替代性底座的立体图；
图6A和图6B是示出了球与臂之间的旋转附接件的详细视图的截面图；
图7是示出了本发明的用户界面的实施方式的俯视图，其示出了模式选择、重复计数器、时间和电池指示功能；
图8示出了臂不具有附加的支撑件的实施方式。
具体实施方式
图1至图8示出了形成所提出的足球训练装置所需的主要部件的不同实施方式。
如图1中所示，根据本发明的用于将球17踢起的装置10包括支承底座11、竖向的旋转轴线Γ、以绕所述轴线Γ旋转的方式安装的臂13以及附接至臂13的端部的球17，并且臂13由第一型材构成，该第一型材具有第一部段4和第二部段7，该第一部段4大体上呈圆形或椭圆形，第一部段4的第一边缘或下边缘5设置有用于附接至轴线Γ的装置，并且第一部段4的第二边缘或上边缘6与轴线Γ对准并构成臂13的最高点；该第二部段7与第一部段4相切以相对于第一部段4定位在旋转轴线Γ的另一侧，球17附接至第二部段7的另一端以相对于底座11的底表面升起。
根据特别优选的实施方式，该装置包括与第一型材的第一部段4相比具有较大曲率的弯曲的加强型材14，该加强型材14在内侧连接至第一部段4的下边缘和上边缘。在这种情况下，加强型材14布置在包括臂13的竖向平面上并且相对于轴线Γ与第一部段4位于同一侧。
下文将对本发明的对象的主要部件逐一进行描述。
底座
底座11的主要功能是在工具处于使用中时为工具提供机械稳定性。在选择材料时，诸如材料的耐久性、环境可持续性、成本以及重量和市场之类的若干因素是重要的。在室内空间中使用产品时，诸如金属或木材之类的硬质材料需要诸如橡胶之类的软质材料以不损坏地板。
底座11的形状是相对任意的并且取决于产品的功能属性和市场需求。在底座11没有通过吸杯或其他附接元件紧固至地面的情况下，圆形的底座11将由于球的旋转运动以及球对底座11施加的连续载荷而提供适当的稳定性。然而，其他的较复杂形状50可以提供适合的稳定性，代表特定品牌，并且使装置51能够通过其他的紧固元件紧固至地面。此外，工具的所有实施方式在重量分布在底座11的整个周边部分上或者重量绕旋转轴线集中于中央处的情况下更加稳定。
底座11的尺寸兼顾稳定性与产品在其被使用的场所中占用的空间大小。稳定性测试表明，底座11的直径应当至少为30厘米以支承小尺寸球(3号球)以及青少年运动员所踢的球的重量。根据期望获得的稳定性、待使用的球的尺寸、重量以及运动员踢球动作所提供的力，底座可以更大。优选的机构具有直径约40厘米的底座11，但最大的稳定性通过53厘米的直径获得。
旋转支承件和轴
支承件12的功能是提供球绕底座11的顺畅旋转运动，从而使球在球被踢出时返回至运动员。理想地，支承件12的摩擦必须最小化以提供尽可能真实的踢出。可以利用一个或更多个支承件来实现该功能。尽管存在许多旋转技术，但适应旋转力的这些旋转技术对于这种类型的足球训练工具是最合适的。一个或多个(优选地两个)支承件12联接至与附接至球17的臂一起旋转的轴。轴的材料必须是耐久的，比如是钢或铝。在完美情形下，工具的最佳形式通过由金属材料制成的直径为0.65厘米或2.54厘米的轴来产生。可以利用较大的尺寸，但较大的尺寸花费较大。
臂
紧固球的臂13的独特形状是用于为运动员提供关于踢出质量的合适的反馈的本发明的关键。臂13将球17紧固在标准的止动位置中不触及地面21。在运动员期望的情况下，通过调节机构36(参见下文)，球17可以在停止时触及地面。
为了为运动员提供合适的反馈，球17必须能够从水平面(例如，与地面平行)偏离以使球17更容易地返回至地面，从而在踢球动作使球17向上升高时重回静止位置。球17返回至其自然位置的该特点是市场上已经存在的其他装置所没有的要素中的一个要素。在具有刚性得多的臂和较少的配重的这些装置中，重力使球17返回至其自然位置，并且球17由于球17的运动受底部部分的限制而不会具有比自然位置低的位置。从该位置起，如果运动员在比球的中心线靠上的点处将球17踢出，则球不会如所希望的那样向下移动，而是立即向上升高，原因在于球17在冲击期间在运动范围的下限内。这在足球中对于在地面上方进行踢球而言与球17的自然运动相反。
与先前描述的技术[US7811183Ohle]——其中，臂是直的且刚性的结构——不同，本发明关于轴线30是挠性的，关于旋转轴线20是不易弯曲的，并且具有使球17能够沿向上方向和向下方向两者进行飞行30的形状。
该特征一定不能与先前描述的技术[US20130337945]——其中，球通过配重系统来平衡——相混淆。该技术存在另一形式，其中，球的运动仅在向上方向和向下方向上受限制，而没有任何类型的旋转。在该形式中，机构不能旋转，并且工具用于将球踢起。如果使得能够旋转，则通过不同的机构和不同的飞行方式来实现向上和向下的踢球动作。
侧向臂13的特定形状和挠性与球的重量以及由专业人员所期望的摆动效果有关。在运动员有技巧地且准确地进行踢球的情况下，球17绕旋转轴线顺畅地旋转而没有摆动。在运动员准确地踢在球中央时，球在与地面水平地上下摆动的同时顺畅地旋转。另一方面，在运动员将球完全偏离中央较差地踢出时，臂13用作竖向运动中的弹簧力，从而当球17旋转以返回至运动员时在球17的飞行期间引起摆动。该摆动30是使运动员知道球17没有被准确地踢出的反馈的关键因素。
臂13的材料必须适应以下变量：成本、重量、尺寸和所需的摆动水平。在已给出最佳结果的工具中，臂13由于铝的较大的强度重量比以及铝的合理的成本(例如与钛相比)而由铝制成。铝、钢、塑料或纤维是可以用来制造臂13的材料的全部示例。
在优选实施方式中，使用单个臂13，如图9中所示。在图1A和图1B中示出的替代性实施方式中，设置了两个弯曲的臂(或者臂和臂支撑件)，其中，一个弯曲的臂用作过度摆动的吸收器14。出于摆动或美观的原因，可以添加更多的臂支撑件。臂13的长度根据利用特定的踢球力所需的行进时间来确定。如果臂13很短，球17将过快地返回至运动员，从而使运动员较难准备下一次踢球。如果臂13很长，工具将由于球17的重量和踢球力而较不稳定。在优选实施方式中，臂13的长度在最终形状被给定之前可以处于0.6m至1m的范围内。
在优选实施方式中，臂13和臂支撑件14的横截面是不匀称的并且呈矩形或者呈圆角矩形的形状，其中，水平侧边比竖向侧边长。与横梁相似，这种形状在旋转轴线处是不易弯曲的，从而引起绕底座的不受限制的顺畅运动20，但这种形状在水平轴线处是挠性的以使球17在运动员没有准确地进行踢球时能够上下移动(图3A)。相同的功效可以通过对称的横截面(例如，圆形的横截面)来获得，但材料的成本将更大。
对于所需的机械功效，臂的横截面的长度与宽度之比约为4:1。精确尺寸取决于材料性能和制造步骤，但宽度为约0.65厘米至1厘米并且厚度为0.6厘米。臂的厚度是在踢球期间以及在偏离中央踢球期间产生真实感觉的关键。钢也适合作为用于臂的材料。对于相似的横截面，由钢制成的臂将较不易弯曲且较重，这将在踢球时被注意到。
附加的竖向运动机构
在某些情况下，当球17被向上踢出时，球17的附加的飞行运动21是需要的。此功能在向下方向上由于球显然会触及地面而不是必需的。如图1B、图3A和图3B中所示，获得此功能的一种方式是添加使球的运动能够被增强的铰链35，如图3B中所示。铰链35可以直接安装在旋转支承件12上，并且铰链35用作平衡件或补偿件并使运动范围在一个方向上增大。
球的高度调节机构
该机构使球17的高度能够调节至距地面一定距离处。为了进行特定的训练(例如，守门员踢球或者踢凌空球)或者出于美观的原因，可以结合该机构。球17的高度增大不仅使运动员能够练习其他的踢球方式而且使守门员能够进行训练。
存在使球17的高度能够通过在竖向支撑件的轴线方向上调节配重部61(与球17相对)的距离来调节的其他技术[US20130337945]。然而，该技术需要特定的调节，并且这些调节对于运动员而言是难以操作的。
本发明的机构使球的高度能够经由具有旋钮15的轴来调节，该旋钮15在其转动时增大或减小球17距地面21的距离。转动旋钮15拧动了压靠在装置37的固定部分上的螺钉并且改变了球17的高度。优选实施方式的独特要素是使臂13旋转以将球17移动至如图4中所示的新高度21的能力。此时，旋钮15从旋钮15的支撑件40松开，臂13上下颠倒，并且旋钮15再次附接以将臂13连接至旋转支承件12。
在本领域中存在用于改变球的高度的其他的公知技术。
返回机构(未示出)
返回机构使球17能够返回至运动员，而无需使球17绕轴线旋转。该机构使得可以用同一腿或不同的腿连续地反复踢球。球在球被踢出的同一侧返回至运动员。存在用于实现该运动的许多技术：钩挂在底座11与旋转轴线之间的橡胶带、抵抗并抵消臂13的旋转运动的弹簧、或者置于球17的路径中的刚性的或半刚性的壁，使得球17弹起并返回至运动员。
球与臂附接装置
用于实现本发明的最终部件包括球和用于将球17附接至旋转臂13的机构。公共领域中的现有技术中描述了用于附接球的各种机构。
旋转传感器和电子模块
如图7中所示，本发明的独特特征在于对训练活动进行检测、计数和计时的能力。不同的模块72或设置可以由用户来配置或者通过结合到工具中的软件来辅助以提高功能性。这些要素将可能使运动员更有兴趣进行更多的练习并且意味着产品更加频繁地使用。
装置70可以通过电力、光电池供以动力以在室外使用，或者通过常规的电池或可再充电电池供以动力。可再充电电池是优选机构，原因在于可再充电电池是简单的并且使产品能够在照明较差的室内空间中使用。再充电可以通过计算机连接件或者通过具有插头(未示出)的常规充电器来进行。
关键要素中的一个关键要素是检测球17相对于底座11的旋转以及进行踢球的次数的能力。这些事件可以被计数、计时并且通过结合在产品内部或作为外部元件的电子模块示出。尽管理论上可以使模块旋转，但由模块示出的信息在模块紧固至固定的底座11的情况下较易于阅读。可以使用移动电话来检测旋转，在屏幕上示出信息，捕获数据并将数据传递至其他电子装置。
用于检测旋转的传感器可以利用诸如例如磁性检测、光学检测或摄影检测之类的技术来进行。
磁性传感器71由于磁性传感器71在室外空间中使用的装置中的环境稳定性而是优选技术。磁体设置在产品的旋转结构的任一部分中，并且一个或更多个磁性传感器设置在底座11周围的电子模块中。当旋转元件中的磁体经过传感器时，事件可以被记录并计时。可以利用集成软件来进行分析以确定旋转方向、事件之间的时间，计算球的速度并且计时，并示出重复次数77。电子元件还可以组合活动持续时间76和重复次数，以在运动员之间形成竞技游戏并且查看在某一时间内谁能够完成更多次踢球、以及在不同的训练项目期间跟踪功效。
训练信息可以由无线的或有线的电子模块保存并发送至其他电子装置。
光学传感器是工程领域中很常用的技术，但光学传感器由于传感器/检测器的用以保护传感器/检测器免受恶劣天气、灰尘和沙子影响的保护性壳体的成本较高而未被选入优选装置中。穿过移动装置的摄影传感器是先前描述的系统的替代方案。该技术需要对踢球动作以及球17的旋转的视频图像进行分析的软件。移动装置或计算机可以进行先前描述的剩余分析。
球与臂之间的旋转接头
实施方式的在球与臂之间设置有旋转附接件的部件包括球17和用于将球17附接至旋转臂13的装置60。图6A示出了球的附接件的实施方式。此处，球17附接至部件61，部件61附接至臂17。球经由包括作为带螺纹的轴62的螺杆、扁平的垫圈65、66、67和螺母63的一组部件附接至部件61。垫圈64和65位于球17内并且将球的缠绕材料锁定到球外侧的部件上。螺母63通过压缩保持这些部件，并且螺杆的螺纹提供了用于将球组件联接至部件61并最终联接至臂13的装置。
扁平垫圈64、65、66、67的材料顺序和几何关系对于可靠地保持球并将被踢的球的应力分布在较大的面积上是重要的。垫圈64由刚性材料制成，但垫圈64具有比相邻垫圈65小的直径。相邻垫圈65由挠性材料比如橡胶制成，并且具有较大的直径以保护球免受第一垫圈65的较硬边缘影响。在球的外侧，材料以相反的顺序布置，该最软的垫圈66布置成最靠近球。螺母63压缩刚性垫圈67和挠性的垫圈66以将球固定。
在现有技术中，描述了许多其他的附接装置，比如US7527567所描述的。然而，与由Ohle拥有的US7527567相比，本发明不需要球形的帽状件来帮助球的附接。
球17相对于臂关于自身旋转的可能性提供了对运动员的踢球动作更逼真的反应。在由运动员所熟知的若干技术中，可以使球17沿一个方向或另一方向自旋。球自旋的能力还以两种方式减小了球组件中的机构上的应力，这增加了装置的使用寿命。首先，自旋吸收来自踢球动作的能量，并且因此使原本将由球的附接机构吸收的应力消散。其次，自旋意味着球的外部上的冲击区域是随机的，从而增加了球的使用寿命。
图6B中示出了用以实现能够自旋的球的机构。在该机构中，从球突出的螺杆62足以配装到轴承68中，使螺杆与附接件61隔离并且因此使球与附接件61隔离。这种机械隔离使球组件能够相对于部件61自旋，并且同样相对于臂13自旋。此外，轴承68之间设置有分离器69以将轴承68的内部部分联接，并且分离器69使得可以使用径向的滚珠轴承。
尽管已参照了本发明的特定实施方式，但对于本领域技术人员而言明显的是，可以对所描述的装置做出许多变型和改变，并且在不背离由所附权利要求限定的保护范围的情况下所有前述细节都可以由其他技术上等同的细节取代。

Claims (16)

1.一种用于练习将球(17)踢起的装置(10)，所述装置(10)包括支承底座(11)、竖向的旋转轴线(Γ)、以能够绕所述轴线(Γ)旋转的方式安装的臂(13)以及附接在所述臂(13)的端部处的球(17)，其特征在于，所述臂(13)由第一型材构成，所述第一型材具有第一部段(4)和第二部段(7)，所述第一部段(4)大体上呈圆形或椭圆形，所述第一部段(4)的第一边缘或下边缘(5)设置有用于附接至所述轴线(Γ)的装置，并且所述第一部段的第二边缘或上边缘(6)与所述轴线(Γ)对准并且构成所述臂(13)的最高点；所述第二部段(7)与所述第一部段(4)相切成相对于所述第一部段(4)定位在所述旋转轴线(Γ)的另一侧，所述球(17)附接至所述第二部段(7)的另一端以相对于所述底座(11)的底表面升起。
2.根据权利要求1所述的装置，包括弯曲的加强型材(14)，所述弯曲的加强型材(14)与所述第一型材的所述第一部段(4)相比具有较大的曲率，所述加强型材(14)在内侧连接至所述第一部段(4)的所述下边缘和所述上边缘。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述加强型材(14)布置在包含所述臂(13)的竖向平面上并且与所述第一部段(4)相对于所述轴线(Γ)布置在同一侧。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述第一部段(4)的所述上边缘(6)具有用于配装到所述轴线(Γ)上的装置，使得能够将所述臂(13)上下颠倒以获得不同的球(17)高度。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述第二部段(7)在所述第二部段(7)的中间部分中具有弯曲部位，使得所述臂(13)具有总体上的问号形状。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述型材具有宽为25mm且高为6mm的矩形截面。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，球和臂组件的重心设置成靠近所述轴线(Γ)。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述球的中心定位成距所述轴线(Γ)40cm至50cm并且距所述底座(11)的底表面12cm至18cm。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述底座的底部包括防滑腿。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述臂是金属、层压木材、塑料或复合材料的型材。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述底座是金属、木材、塑料或复合材料。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，所述装置包括转数计数器和秒表、用于确定所述臂的每单位时间转数或每单位时间往复运动的装置、以及用于显示所述每单位时间转数或所述每单位时间往复运动的装置。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，所述装置包括用于使所述臂在所述臂与所述轴线之间的联接件中倾斜的调节机构。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述球与所述臂(13)成一体。
15.根据权利要求1至13中的任一项所述的装置，其中，所述球(17)与所述臂(13)之间的附接件(60)是旋转的，使得所述球(17)能够绕与所述臂(13)的端部大体上平行的轴线关于所述球(17)自身旋转。
16.根据权利要求15所述的装置，其中，旋转的所述附接件(60)包括与所述球(17)成一体的旋转轴(62)、用于接纳所述旋转轴(62)的部件(61)，所述部件(61)与所述臂(13)成一体并且设置有开口以容置所述轴(62)，所述旋转轴(62)通过两个滚珠轴承(68)的插置而安装在所述开口上。
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