CN111201065B - 球玩具 - Google Patents

Abstract

公开了一种球玩具，该球玩具具有实心的、弹性地挠曲的本体。该本体被孔穿透，支撑装置安装在该孔中，从而在该支撑装置中限定本体的旋转轴线。孔在各个端部处具有孔封闭件，机械连接装置将各个封闭件连接至支撑装置。当由用户以夹紧的方式保持封闭件时，本体能够相对于该封闭件关于所述轴线自旋。本体由具有选定硬度特性的热塑性橡胶制成，从而使本体具有优异的弹跳性能，并且由于本体的自旋而导致不可预测弹跳方向。

Description

球玩具

技术领域

本发明涉及一种适于弹跳和自旋的球玩具。更具体地，本发明涉及一种具有支撑部件的可弹跳球，当球弹跳时，可以使球绕支撑部件自旋从而引起方向改变。可以利用球拍(球棒)或类似用具来使球滚动、抛掷或击打球。

背景技术

对新的新奇玩具和游戏的需求是持续的，球玩具在大范围的统计人口中受欢迎。本领域中已知的球设计是广泛且多种多样的，具有不同的尺寸、形状和制造材料，从而影响球在弹跳或投掷时的行为方式。

在一些情况下，球玩具可以包括额外的功能以影响球在飞行中的轨迹。本领域中已知的此类装置包括US 3,798,835中所描述的电动马达被保持在球芯内部的马达驱动式球玩具、或者US 2,563,019中所描述的使用滑轮和弹簧的组合来致动球在各个方向上的运动。诸如此类的装置虽然在某种程度上有效，但是活动部件数量较大使诸如此类的装置容易损坏，而且制造不经济。

国际专利公开WO 2011/083313描述了一种自供动力式玩具，该自供动力式玩具呈中空球形式，中空球限定有外壳，动能储存飞轮在该外壳内刚性地安装至轴，该轴在任一端部处通过低摩擦套环保持就位。通过将旋转轴插入到外壳中的装填孔并将旋转轴压靠呈锥齿轮形式的摩擦装置来操作球。这导致飞轮旋转并存储动能。低摩擦套环构成支撑件并在它们之间限定轴的旋转轴线。

WO 2011/083313中所公开类型的现有技术自旋球玩具的缺点是这些球玩具的弹跳特性较差。据发现，当使球的内部中空以容纳机械部件时，损害本体的柔韧性(挠曲性，柔性)和弹性。具有如下的球玩具将是有利的：该球玩具在投掷或弹跳时能够改变轨迹、速度和取向，同时在使用球玩具时可能损坏的活动部件的数量最小。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的缺点，并且如此提供了一种适于关于至少单个轴线(axis)自旋的弹跳球玩具。

对本发明的背景的先前论述意在促进对本发明的理解。然而，应当理解的是，该论述不是承认或认可所提及的材料的任何材料如在本申请的优先权日是澳大利亚或其他地方的公知常识的一部分。

此外并且除非上下文另外明确要求，否则在整个说明书和权利要求书中，词语“包括”、“包含”等应被理解为“包括但不限于”的包括性含义——而不是意味着“包括此项并且不包括任何其他项”的排他性或穷举性含义。

发明目的

根据本发明的第一方面，提供一种球玩具，该球玩具具有：实心的、弹性地挠曲的本体，该本体被孔穿透；支撑装置，该支撑装置安装在孔内，使得在支撑装置中限定本体的旋转轴线；位于孔的各个端部处的孔封闭件；机械连接装置，该机械连接装置将各个封闭件连接至支撑装置，由此当由用户以夹紧的方式保持封闭件时，本体能够相对于封闭件关于所述轴线自旋。

在本发明的一种优选形式中，支撑装置包括单个滚动元件支撑件。支撑件具有牢固地插入到本体中的外环以及固定至机械连接装置的相对转动的内环。

优选地，机械连接装置包括轴(shaft)，该轴安装在内环内并能够与内环共同旋转。

封闭装置优选地连接至轴的相应的自由端部。

优选地，轴被处理成具有比本体的刚度大的刚度。理想地，轴由热塑性化合物制成。更优选地，该化合物的肖氏D硬度计标度的硬度在75至83的范围内。轴由优选地拉伸强度在10000psi至12000psi范围内的材料制成。优选材料的示例是聚甲醛(polyoxymethylene,POM)，也称为缩醛(acetal)。

当本体受到弹跳冲击时，轴优选地以相对较小的程度随孔弹性变形。因此，即使在由于弹跳动作引起变形的情况下，轴仍适于保持自由并能够独立于本体进行旋转。

球的形状可以是大致球形的或者具有大致更平坦的部分，趋于是椭球形或椭圆形(卵形)。球可以具有连续或不连续的外表面，例如包括镶面(panel)或刻面(facet)。例如，球可以是网格多面体形状的。

在本发明的优选形式中，本体适于表现出增强的弹跳能力。当从1m的高度落到光滑的水泥表面上的球形的本体弹跳到至少530mm的高度时，弹跳能力被视为得到增强。优选地，本发明的球适于弹跳到至少720mm的高度。

优选地，本体通过包括热塑性橡胶而适应。优选地，热塑性橡胶就肖氏硬度计A型硬度标度而言具有的硬度值在34至50的范围内。更优选地，硬度值在38至47的范围内。理想地，肖氏A硬度计标度的硬度值为40。

热塑性橡胶可以通过包括小比例的选自SEBS(苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯)，SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)，聚丙烯(PP)以及包括聚氨酯、天然乳胶和聚乙烯的膨胀橡胶中的一者或更多者的化合物而适应于期望的硬度或弹性。

在本发明的另一种优选形式中，位于孔的各个端部处的孔封闭件包括盖，该盖包括热塑性弹性体(TPE)。

在本发明的又一种优选形式中，盖的硬度值超过本体的硬度值。优选地，盖就肖氏A标度而言具有的硬度值可以在40至60的范围内、更优选地在45至55的范围内。在特别优选的实施方式中，盖的肖氏A标度的硬度为50度。

在一种实施方式中，孔沿着孔的长度的至少主要部分具有衬里。优选地，衬里的肖氏硬度介于从本体的硬度至盖的硬度的范围内。更优选地，衬里的硬度等于盖的硬度。衬里可以包括聚合物。作为示例，衬里包括聚氯乙烯。

在另一种实施方式中，支撑装置包括第一滚动支撑件和第二滚动支撑件，第一滚动支撑件和第二滚动支撑件连接至轴并且沿着轴以彼此间隔开的关系定位。

附图说明

为了使本发明可以易于理解并付诸实践，现在将参考随附附图。因而：

图1中的(a)是本发明的一种优选实施方式的弹跳球的立体图，并且图1中的(b)是该优选实施方式的弹跳球的旋转轴线正交的径向侧视图。

图2是图1的球的轴向截面。

图3是图2的旋转轴的立体图。

图4是图2的旋转轴的侧视图。

图5是如图1和图2所示的那样配装至图3和图4的轴的端盖的立体图。

图6是图5的盖的轴向截面。

图7是本发明的一种替代性实施方式的图示。

图8示出本发明的球在游戏中的使用形式。

具体实施方式

本发明的球提供了一种玩具，该玩具既可以用作玩游戏所用的球，又可以用作自旋的“不安(fidget)”装置，用于提供压力释放或简单地使用户的手忙碌。

该球可以形成为各种尺寸、颜色和形状，本文所描述的理念能够适于广泛的各种球类型、形状、尺寸和材料。可以设想的是，通常将球制造成可以易于握在手掌中的尺寸，以便有效地将球用作不安装置以及用于弹跳和投掷。球可以制造为不同尺寸以分别适合儿童和成人的手尺寸。

参考图1，在本发明的一种优选实施方式中，以(a)中的立体图和(b)中的侧视图示出了自旋的弹跳球10。相同的附图标记表示相同的部件。该球包括本体12，该本体12是实心的并且由热塑性橡胶制成，除了孔14从表面至表面沿直径由其穿过之外。在各个端部处，孔由端盖16封闭，以防止手指和类似附加物以及大多数其他外来对象的插入。如图1中的(b)所示，端盖从本体略微突出，但几乎完全保持在由限定本体的球体的圆的圆周的假定延伸范围所确定的假想体积内。尽管在该实施方式中优选的是，端盖不应当进一步突出，但是可以设想的是，在一种替代性实施方式中，盖中的至少一个盖可以定形状和定尺寸成进一步突出，以辅助用户的抓握或者在球被投掷时轴向地撞击表面的情况下引起不可预测的弹跳。盖具有圆形的周向边缘，以有助于避免对不便地抓住球的球手或碰巧被撞击到的人造成撕裂伤。

在该实施方式中，本体具有55mm的直径，但是可以在可接受的制造公差内变化。应当理解的是，本体尺寸对于本发明不是关键的，并且本体尺寸可以较大而具有在55mm至65mm的范围内的直径，或者本体尺寸可以较小，这受到诸如对小孩子有窒息危险的考虑因素之类的限制。

端盖16不直接连接至本体，并且能够借助于滚动支撑组件18而独立于本体且自由地旋转，如下面另外参考图3至图6所说明的，在图3至图6中，相同的部件具有相同的附图标记。

端盖具有内部插槽20，该内部插槽20具有矩形的、抗旋转的轴向截面，并且该内部插槽20定形状成适于紧密地配装在、安装于孔14内的可旋转轴24的相应的相对的端部22上。轴24是推配合到滚动支撑组件18的中心孔26中的单件式部件。轴具有八边形刻面的中间部分28，该中间部分28抵抗旋转而容置到支撑组件的内旋转环中，该内旋转环具有互补地构造的轴向轮廓。轴和端盖限定了能够相对于周围本体通过支撑装置旋转的整体组件。

端盖16中的各个端盖在配装至轴24时均具有暴露的端面30。该端面相对于形成有插槽20的端部位于远端，并且该端面定轮廓成形成轻微凹陷部32，用户能够将指尖放置在该凹陷部中。当球的本体相对于轴自旋时，该凹陷部有助于用于用户抓握的稳定接合。

端盖16具有张开的(喇叭形的)轴向截面，在具有凹陷部32的暴露端部处较粗，并且渐缩而在插槽20的端部处较细。发现这种形状有利于通过使本体在本体芯部处的中空度最小化而有助于保持旋转平衡。

端盖由热塑性弹性体(TPE)制成。然而，盖的硬度值大于本体的硬度值。在该实施方式中，盖的硬度为50度。盖的硬度可以在40至60的范围内。不希望受到理论的束缚，推测的是，本发明的球在弹跳动作下可获得的增强的自旋性能是盖与球本体之间的硬度差异的结果。因为盖仍然可变形，但变形程度比本体略微更小，所以当球弹跳并且孔变形时，比本体更硬的盖保持较大的旋转整体性，从而有效地弹离并远离孔的变形壁。

由塑料化合物制成的轴比本体和盖更刚硬。当本体在弹跳冲击下变形时，轴随着本体变形，但变形程度是相对有限且较小的。弯曲(挠曲)的差异用于辅助保持包括端盖和轴组件的子组件的旋转整体性。

由于球要经受的用途的严酷性，轴具有呈渐缩凸缘34形式的加厚部分，该渐缩凸缘34位于刻面的中间部分的任一侧。各个端盖16在插槽20中均具有互补形状的凹部36，使得当端盖推配合到轴的端部22上时，凹部接纳凸缘并保持凸缘以免在球的自旋和弹跳动作期间的变形下被排出。

制造球的本体所用的热塑性橡胶(TPR)可以是聚合的塑料材料和橡胶的共聚物或物理混合物。橡胶可以是合成橡胶，例如聚丁二烯。发现热塑性橡胶材料的橡胶性质提供了：当冲击硬表面时为球提供性能优势的变形范围。发现的是，为获得最佳效果，TPR硬度需要在肖氏A标度的34至50的范围内。优选地，硬度在同一标度的38至47的范围内。对于高尔夫球而言，该发现是令人惊讶的，高尔夫球在硬表面上表现出令人赞叹的弹跳特性，但是高尔夫球的硬度超过肖氏A硬度计标度的96、或者肖氏D标度的约60。

TPR可以包括用于将TPR的硬度改变为所发现的适合于弹跳性能的程度的附加塑料成分。在一种示例中，表现出肖氏硬度计A型标度的约45的硬度的本体通过将40TPR与以下共聚物嵌段相结合来生产：

SEBS(苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯)+SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)+PP(聚丙烯)+泡沫橡胶

在另一种示例中，表现出肖氏硬度计A型标度的约40的硬度的本体通过将30-35TPR与先前示例的共聚物嵌段相结合来生产。这大约与单独使用40TPR化合物所产生的硬度相同，从而表明了制造的灵活性。球的构造通过将肖氏A硬度为50的端盖施加至(在连接至支撑件时的)中心轴来完成。

图7中示出了球的另一种实施方式。球100具有端盖210，该端盖210定尺寸成在相对的支撑件200的原本暴露的面215上形成密封。各个盖210的外周邻接保护衬里130，以防止盖210被迫进入内安装有支撑件的中心孔腔120中。代替通过穿过图1至图6的实施方式中所示类型的单个支撑件的轴来连接盖，各个盖210包括单个中央尖头230，该单个中央尖头230延伸穿过腔120并且能够直接连接至来自相对的盖210的配合尖头230。尖头230可以例如使用诸如夹配合、凸-凹或者锁及钥匙连接装置之类的机械连接装置连接在一起。一旦尖头230被连接，则盖210通过由相对的盖210形成的中心轴线保持就位，从而形成以下的整体子组件：盖和支撑件，以及限定中心轴线的轴，可以使球100的本体绕该中心轴线自旋。

在图7的实施方式中，孔120可以用于多种不同目的。例如，包括LED灯的视觉显示器可以安装在孔腔内或者不固定地放置在孔腔内。还可以在此结合在使用球时产生效果的其他材料，诸如声音生成器(铃、拨浪鼓、哨、电子声)或装饰性设计。当在球的内部使用诸如LED的视觉添加物时，球可以由透明材料形成，以使用户能够看到球的内部显现的效果。

可选地，图7的实施方式可以在球100内包括重物300。重物有助于角动量，由此可以使球的自旋速度显著增大。重物300可以以可移除的方式安装或者固定在形成于球100的本体内的凹部310内。重物300可以在球100的相对侧上安装在相对的凹部310内。相对的重物提供了重量在球内的均匀分布，从而提供平稳的自旋。

与球100一起使用的重物可以具有各种不同的质量，使得球可以被供给有不同范围的固定重物，或者重物本身可以是可拆卸的，从而允许用户选择期望的重量并将对应的重物插入以获得不同的重物相关的性能结果。

设想的是，在进一步的实施方式中，球100可以具有多个凹部，重物可以插入该多个凹部中，并且用户能够使重物绕球移动处于不同的位置，以尝试改变飞行中的球的行为。

重物可以由被涂覆或未涂覆的不锈钢、铁或其他金属形成，这取决于要使用的期望重物(重量)。也可以提供其他密度较小的非金属或复合材料。对于可移除的重物，重物或重物涂覆部可以包括移除装置，以使重物能够插入球100内的接纳凹部以及从球100内的接纳凹部移除。

为了以自旋模式操作球，用户将使用拇指和另一根手指——方便地为食指或中指——以夹紧式抓握通过端盖夹持球。然而，抓握力将取决于用户的手相对于球的大小以及端盖的暴露面的间距。用户然后可以在端盖相对于抓握的手保持静止的同时使用另一只手的食指或拇指使球本体自旋。用户然后可以将自旋的球从用户抓握的手丢落或投掷，并欣赏自旋在弹跳方向上的效果。用户可以通过实践不同的技术来学习以可预测的方式管理和控制弹跳。

例如，用户可以在将球丢落或抛掷到合适的表面上以欣赏所产生的方向变化之前，使用每只手的一根手指通过端盖抓握球，从而使用户的拇指自由地使球自旋。由于手的相对大小，这种抓握可能是唯一适合较小儿童的抓握。

在球具有相对较大的尺寸例如足球的尺寸的情况下，除非用户的手过大，否则老少用户均可以采用前段的技术。

图8示出了当以投掷或弹跳动作使用时，所描述的实施方式中的任何实施方式的球玩具的可能运动。人类用户404握住相对的支撑件或外部保护盖，并使球10绕与图2至图4的轴28对准的轴线A沿箭头400的方向自旋。该动作本身为用户提供了娱乐，并且可以用于占用手指并提供压力释放。当在球赛中使用时，可以使球在投掷或弹跳之前自旋，如图8所示的那样，球内的支撑件18向球提供自旋运动，这影响自旋方向。

尽管已经关于大致球形的球描述了本发明，但是不应将本发明解释为受此限制。在其他实施方式中，球可以具有大致更平坦的部分，形状倾向于是椭球形或椭圆形。球可以具有连续或不连续的外表面，例如包括镶面或刻面，或者可以是带凹痕部的。表面不仅需要由橡胶或塑料物质制成，而且还可以具有纤维材料或织物的外涂层。

可以使本发明的球弹跳的表面不必是固定结构诸如球场、道路或墙壁，而也可以是球拍或类似的击球用具。因此，用户可以参加如下游戏：在该游戏中，球从第一用户的手自旋并投出，以便由第二用户用球拍击打。通过给予球足够的自旋，可以进行如下游戏：在该游戏中，两个或更多个用户彼此之间击打自旋的球。

这些实施方式仅示出了提供呈自旋及弹跳球形式的玩具的本发明的设备的特定示例。利用从本公开获得的领悟，本领域技术人员可以很好地了解到其他实施方式，所要求保护的发明借助于这些实施方式付诸实践。

Claims (22)

1.一种球玩具，所述球玩具具有：

a.实心的、弹性地挠曲的本体，所述本体被孔穿透；

b.支撑装置，所述支撑装置在所述孔内安装至所述本体；

c.轴，所述轴安装至所述支撑装置，以限定所述本体相对于所述轴的旋转轴线；

d.用于所述孔的各个端部处的孔封闭件，所述孔封闭件操作地连接至所述轴的相应的自由端部；

其中，当由用户用一只手以夹紧的方式保持所述孔封闭件时，所述本体能够相对于所述孔封闭件和所述轴而关于所述轴线自旋。

2.根据权利要求1所述的球玩具，其中，所述支撑装置包括滚动元件支撑件，所述滚动元件支撑件具有外环和内环，所述外环牢固地插入到所述本体中，所述内环用于相对于所述外环转动且固定至所述轴，从而使得所述轴能够与所述内环共同旋转。

3.根据权利要求2所述的球玩具，其中，所述孔封闭件以与所述轴的所述自由端部呈固定关系的方式连接，以形成整体组件。

4.根据权利要求2或权利要求3所述的球玩具，其中，在由于所述球玩具的弹跳动作而变形期间，所述轴适于保持自由并且能够独立于所述本体进行旋转。

5.根据权利要求4所述的球玩具，其中，当所述本体受到弹跳冲击时，所述轴能够以相对较小的程度随所述孔弹性变形。

6.根据权利要求5所述的球玩具，其中，所述轴被处理成具有比所述本体的刚度大的刚度。

7.根据权利要求6所述的球玩具，其中，所述轴由热塑性化合物制成。

8.根据权利要求7所述的球玩具，其中，所述化合物的肖氏D硬度计标度的硬度在75至83的范围内。

9.根据权利要求7或权利要求8所述的球玩具，其中，所述轴由拉伸强度在10000psi至12000psi的范围内的材料制成。

10.根据权利要求9所述的球玩具，其中，所述化合物由聚甲醛(POM)形成。

11.根据权利要求1所述的球玩具，其中，所述本体适于通过包括热塑性橡胶而表现出增强的弹跳能力。

12.根据权利要求11所述的球玩具，其中，所述橡胶就肖氏A硬度标度而言具有的硬度值在34至50的范围内。

13.根据权利要求12所述的球玩具，其中，就肖氏A硬度标度而言所述硬度值在38至47的范围内。

14.根据权利要求1所述的球玩具，其中，位于所述孔的各个端部处的所述孔封闭件包括盖，所述盖由热塑性橡胶(TPR)制成。

15.根据权利要求14所述的球玩具，其中，所述盖的硬度值超过所述本体的硬度值。

16.根据权利要求14所述的球玩具，其中，盖就肖氏A硬度标度而言具有的硬度值在40至60的范围内。

17.根据权利要求1所述的球玩具，所述球玩具具有包括多个不连续部的外表面。

18.根据权利要求17所述的球玩具，其中，所述不连续部限定刻面。

19.根据权利要求1所述的球玩具，所述球玩具为球形部分。

20.根据权利要求1所述的球玩具，其中，所述支撑装置包括第一滚动支撑件和第二滚动支撑件，所述第一滚动支撑件和所述第二滚动支撑件连接至所述轴并且沿着所述轴以彼此间隔开的关系定位。

21.根据权利要求14所述的球玩具，其中，所述孔沿着所述孔的长度的至少主要部分具有衬里。

22.根据权利要求21所述的球玩具，其中，所述衬里的肖氏硬度介于从所述本体的硬度至所述盖的硬度的范围内。

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