DE102004045176B4

DE102004045176B4 - Blase

Info

Publication number: DE102004045176B4
Application number: DE102004045176A
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter 90579 Nürnberg; David John 90402 Drury; Timothy David 91056 Lucas; Roland Günter 91074 Seydel
Original assignee: Adidas International Marketing BV
Current assignee: Adidas International Marketing BV
Priority date: 2004-09-17
Filing date: 2004-09-17
Publication date: 2011-07-21
Anticipated expiration: 2024-09-18
Also published as: US20060063622A1; ATE411089T1; EP2281610A1; DE602005010353D1; ATE485877T1; CN1748817A; DE102004045176A1; CN101601914B; JP4448077B2; CN101601915A; EP2281610B1; US20100222165A1; EP1637192B1; US8231487B2; US7740551B2; CN101601914A; EP1980297B1; EP1980297A1; CN101601915B; DE602005024464D1

Abstract

Blase (1) für einen aufblasbaren Ball, insbesondere einen Fußball, aufweisend: a. zumindest zwei ebene Verstärkungsflächen (10), die sich im Innern der Blase (1) erstrecken; b. zumindest ein elektronisches Bauteil (30), das innerhalb der Blase (1) angeordnet ist und durch die ebenen Verstärkungsflächen (10) in einer vorbestimmten Position gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass c. das elektronische Bauteil (30) an einer Schnittlinie (11) zwischen zumindest zwei Verstärkungsflächen (10) angeordnet ist.

Description

1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Blase für einen aufblasbaren Ball, insbesondere einen Fußball.
2. Der Stand der Technik
Bei vielen Ballsportarten wie Fußball, Handball oder Volleyball ist es für den Zuschauer wünschenswert über die reine Betrachtung des Spiels hinaus zusätzliche Informationen zu erhalten. Dies betrifft beispielsweise die Erfassung der Position der Spieler und des Balls zu jedem beliebigen Zeitpunkt des Spiels oder Informationen über die Ballgeschwindigkeit und die Laufgeschwindigkeit sowie die Leistungsfähigkeit einzelner Spieler. Auch Schiedsrichter und andere Personen, die eine regelkonforme Durchführung eines Spiels überwachen, können von solchen Informationen profitieren und das Spiel zuverlässiger leiten. Schließlich ist es auch aus Sicht eines Trainers oder eines medizinischen Betreuers eines Sportlers sinnvoll, das Geschehen auf dem Spielfeld nicht nur zu betrachten, sondern darüber hinaus zuverlässige Daten über den genauen Verlauf des Spiels zu erhalten.
In den vergangenen Jahren sind daher eine Reihe von Verfahren vorgeschlagen worden, bei denen ein Sender im Ball und gegebenenfalls weitere Sender an den Spielern angeordnet werden, die elektromagnetische Wellen oder andere Signale ausstrahlen oder reflektieren. Diese Signale können mit geeignet angeordneten Empfängern aufgenommen werden und stellen die gewünschten Informationen über die Position und Geschwindigkeit eines Objekts, beispielsweise des Balls, zu jedem beliebigen Zeitpunkt des Spiels bereit. Beispiele für solche Trackingsysteme sind aus der DE 42 33 341 C2 , der DE 100 55 289 A1 , der DE 100 29 464 A1 , der DE 100 29 456 A1 , der DE 100 29 463 A1 und der DE 200 04 174 U1 bekannt.
Eine zwingende Voraussetzung für ein solches Trackingsystem ist eine zuverlässige und dauerhafte Anordnung des Senders oder Reflektors im Ball. Dies stellt insbesondere bei größeren Bällen mit einer aufblasbaren Blase, beispielsweise einem Fußball, ein erhebliches Problem dar. Dabei sollte die Aufhängung des Senders in erster Linie die auftretenden mechanischen Belastungen bei Verformungen des Balls aber auch bei Beschleunigungen dämpfen, um eine Beschädigung der elektronischen Komponenten zu verhindern. Ferner sollten vorzugsweise die mechanischen Eigenschaften und die Flugbahn des Balls durch den eingebauten Sender nicht beeinflusst werden. Schließlich ist es für viele Anwendungen erforderlich, genau bestimmen zu können, wann der Mittelpunkt des Balls eine bestimmte Linie, beispielsweise die Torlinie eines Fußballtores, passiert hat. Der Sender sollte daher eine hinreichend genau definierte Position innerhalb des Balls einnehmen und dauerhaft beibehalten.
Bisher sind dazu im Stand der Technik ausschließlich Ansätze verfolgt worden, bei denen der Sender oder ein entsprechendes Bauteil über mehrere elastische Drähte oder ähnliche Vorrichtungen innerhalb der Blase des Balls frei schwebend aufgehängt wird. Solche Anordnungen sind beispielsweise aus der bereits genannten DE 200 04 174 U1 sowie aus der DE 100 29 459 A1 , der WO 97/20449 , der FR 2 667 510 bekannt. Ähnliche Konstruktionen zeigen auch die US 6,251,035 B1 und die DE 829,109 , wobei die letzen beiden Druckschriften andere Vorrichtungen betreffen, die dauerhaft im Inneren des Balls positioniert werden.
Die bisher bekannten Lösungen sind jedoch aus mehreren Gründen nachteilig: Zum einen ist die Herstellung der im Stand der Technik offenbarten Blasen und damit der entsprechenden Bälle sehr aufwändig und verlangt eine Vielzahl manuell durchzuführender Arbeitsschritte. Zum anderen weisen die bekannten Blasen bislang nicht die erforderliche Stabilität auf, um die empfindlichen elektronischen Komponenten dauerhaft gegen eine Beschädigung zu schützen. Ferner ist es bisher nicht gelungen die elektronischen Komponenten zuverlässig und dauerhaft in der Mitte des Balls zu positionieren.
Maßnahmen zu Erhöhung der Stabilität einer Blase an sich sind aus der US 4,826,177 und der DE 39 18 038 C2 bekannt. Dabei betreffen diese Druckschriften jedoch ausschließlich die Formstabilität des Balls (beispielsweise eines würfelförmigen Balls bzw. eine exakte äußere Rundung einer herkömmlichen Kugelform) und geben keinerlei Hinweise auf eine Verbesserung der Stabilität im Innern der Blase oder auf eine geeignete Aufhängung eines empfindlichen Gegenstands.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine Blase für einen aufblasbaren Ball, insbesondere einen Fußball, bereitzustellen, die in der Lage ist einen Sender oder ein anderes elektronisches Bauteil in einer vorbestimmten Position zu halten und auftretende Belastungen hinreichend dämpft, um eine Beschädigung des Bauteils zu verhindern. Gemäß eines weiteren Aspekts soll die Blase kostengünstig herstellbar sein und die sonstigen Eigenschaften des Balls nicht nachteilig beeinflussen.
3. Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird dieses Problem durch eine Blase für einen aufblasbaren Ball, insbesondere einen Fußball, gelöst, wobei die Blase zumindest zwei ebene Verstärkungsflächen aufweist, die sich im Innern der Blase erstrecken, und zumindest ein elektronisches Bauteil, das innerhalb der Blase angeordnet ist und durch die ebenen Verstärkungsflächen in einer vorbestimmten Position gehalten wird.
Anders als in dem erläuterten Stand der Technik wird gemäß des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung das elektronische Bauteil durch Elemente positioniert, die mehr als nur Zugkräfte übertragen können. Die ebenen Verstärkungsflächen stellen bei einer Auslenkung des elektronischen Bauteils aus seiner vorbestimmten Position zusätzlich Scherkräfte bereit. Darüber hinaus dämpfen sie eine ähnlich wie ein Öldruckstoßdämpfer auftretende Schwingungsbewegungen des Bauteils, da die Bewegung der Verstärkungsflächen zu einer Verschiebung der in der Blase befindlichen Luftvolumina führt. Wird daher beispielsweise ein Fußball mit der erfindungsgemäßen Blase bei einem festen Schuss eines Spielers zunächst erheblich deformiert und das elektronische Bauteil daher aus seiner Ursprungslage stark ausgelenkt, stellen die ebenen Verstärkungsflächen sicher, dass die Blase nach kürzester Zeit nicht nur ihre äußeren Form sondern auch im Innern ihre Ausgangskonfiguration zurückgewinnt.
Ein weiterer Vorteil ist die Tatsache, dass die bereits erwähnten Luftvolumina, die durch die ebenen Verstärkungsflächen im Inneren der Blase definiert werden, Beschleunigungskräfte, die auf das elektronische Bauteil einwirken, wirksamer dämpfen als die Konstruktionen aus dem Stand der Technik. Dies verringert die mechanische Beanspruchung des elektronischen Bauteils und erhöht damit seine Lebensdauer.
Vorzugsweise ist das elektronische Bauteil im Wesentlichen im Zentrum der Blase angeordnet, bevorzugt an einer Schnittlinie von zumindest zwei Verstärkungsflächen. Eine solche Anordnung führt dazu, dass mehrere Verstärkungsflächen eine Rückstellkraft bereitstellen, wenn das elektronische Bauteil aus dem Zentrum ausgelenkt wird.
Die Schnittlinie der zumindest zwei Verstärkungsflächen verläuft vorzugsweise vom Zentrum der Blase im Wesentlichen radial nach außen und die zumindest zwei Verstärkungsflächen schneiden sich bevorzugt unter einem Winkel ≠ 90°. In einem gegenwärtig besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Blase zumindest zwei Schnittlinien auf, wobei die Schnittlinien vorzugsweise im Wesentlichen einen Winkel von 120° definieren. Die Berührungspunkte der Schnittlinien mit einer Außenfläche der Blase definieren vorzugsweise einen im Wesentlichen regelmäßigen Tetraeder. Diese Anordnung verbindet ein hohes Maß an Stabilität mit einem geringen Gewicht aufgrund der begrenzten Anzahl innerer Verstärkungsflächen.
In einer anderen, besonders stabilen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Blase entsprechen die Linien, entlang derer die Verstärkungsflächen die Außenfläche der Blase berühren, im Wesentlichen der Form zumindest eines Paneels der Außenhülle des aufblasbaren Balls.
Um einen Druckausgleich innerhalb der Blase zu ermöglichen, weist vorzugsweise zumindest eine Verstärkungsfläche zumindest eine Öffnung auf, wobei diese Öffnung sich in einem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen in der Mitte der Verstärkungsfläche befindet.
Vorzugsweise weisen die Verstärkungsflächen eine oder mehrere Hilfsflächen auf, die die Außenfläche der Blase nicht berühren. Die Hilfsflächen definieren bevorzugt ein inneres Volumen, in dem das zumindest eine elektronische Bauteil angeordnet ist. Dieses innere Volumen stellt einen zusätzlichen Dämpfungsschutz für das elektronische Bauteil dar und begrenzt seine Auslenkung aus der vordefinierten Position.
Gemäß eines weiteren Aspekts betrifft die vorliegende Erfindung eine Blase für einen aufblasbaren Ball, insbesondere einen Fußball, mit zumindest einem elektronischen Bauteil, das innerhalb der Blase angeordnet ist, und einer Mehrzahl von Zugelementen, die angeordnet sind, um das Bauteil innerhalb der Blase in einer vorbestimmten Position zu halten, wobei das Bauteil vorzugsweise innerhalb einer separaten Kammer innerhalb der Blase angeordnet ist.
Die bevorzugte Kammer stellt einen zusätzlichen Schutz für die empfindlichen Komponenten des elektronischen Bauteils dar. Dies gilt sowohl im Einsatz als auch bei der Montage, wenn das Bauteil zunächst in die Blase eingeführt wird, und noch nicht durch die dämpfende Aufhängung gegen Stöße und andere mechanische Belastungen geschützt ist.
In einem ersten Ausführungsbeispiel wird die Kammer durch eine Mehrzahl von Hilfsflächen definiert, die sich zwischen der Mehrzahl von Zugelementen erstrecken. Dadurch wird ein zusätzliches separates Luftpolster um das elektronische Bauteil herum geschaffen, mit dem eine verbesserte Dämpfungswirkung erzielt werden kann.
In einem Weiteren, gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Kammer eine abgerundete, vorzugsweise im Wesentlichen kugelförmige Gestalt auf. Eine solche Formgebung bietet maximalen Schutz für die auftretenden mechanischen Belastungen. Wenn bei einer extremen Deformation der Blase, beispielsweise bei einem Elfmeterschuss eines Fußballs, die Außenfläche bis über die vorbestimmte Position des Bauteils hinaus deformiert wird, stellt die abgerundete Form der Kammer sicher, dass der auftretende Stoß die Kammer eher seitlich auslenkt und nicht zu einer maximalen Beschleunigung des Bauteils führt, die die empfindliche Elektronik zerstören könnte.
Darüber hinaus stellt eine kugelförmige Gestalt eine Gewichtsverteilung im Innern der Blase mit maximaler Symmetrie sicher, so dass die mechanischen Eigenschaften und die Flugbahn des Ball am geringsten beeinflusst wird. Schließlich verhindert die abgerundete Form der Kammer eine Beschädigung der Blase, wenn es bei einer extremen Deformation des Balls doch zu einem Kontakt zwischen der Innenseite der Blasenwand und der Kammer kommt.
Vorzugsweise weist zumindest eines der Mehrzahl von Zugelementen zumindest einen Befestigungsbereich an einem Ende auf, um das Zugelement an der Außenseite der Blase und/oder dem Bauteil oder der Kammer zu verankern, wobei das zumindest eine Zugelement bevorzugt ein Bündel von Fasern umfasst, und der Befestigungsbereich um das Bündel herumgespritzten Kunststoff umfasst. Ein solcher Befestigungsbereich lässt sich vergleichsweise einfach fertigen und erleichtert zudem die Endmontage der Kammer/des Bauteils innerhalb der Blase.
Das Bündel von Fasern weist bevorzugt eine kurzzeitige Zugfestigkeit von > 500 N, bevorzugt > 1000 N und besonders bevorzugt > 1200 N auf. Jedoch sind grundsätzlich auch niedrigere Werte als 500 N möglich. Ähnlich wie bei den Speichen eines Rads ermöglicht eine höhere Zugfestigkeit eine höhere Vorspannung der Zugelemente, was wiederum zu einer stabileren Positionierung des Bauteils innerhalb der Blase führt.
Für eine kostengünstige Herstellung ist es zudem besonders vorteilhaft, wenn die Zugelemente eine hinreichende Hitzebeständigkeit aufweisen. Dies ermöglicht die Zugelemente und gegebenenfalls das Bauteil vor dem abschließenden Formungsschritt bei der Herstellung der Blase in ihr Inneres einzuführen.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung gemäß eines weiteres Aspekts eine Blase für einen aufblasbaren Ball, insbesondere einen Fußball, mit einer Mehrzahl von Hohlstreben, die sich bei gefüllter Blase von der Außenseite der Blase radial nach innen erstrecken und im Wesentlichen im Zentrum der Blase einen Hohlraum definieren, und zumindest einem elektronischen Bauteil, das innerhalb des Hohlraums angeordnet ist, wobei zumindest eine der Hohlstreben eine hinreichende Größe aufweist, so dass das Bauteil durch diese Hohlstrebe von außen in das Zentrum der Blase einführbar ist.
Ein solche Anordnung ermöglicht nicht nur das Bauteil in die Blase einzuführen sondern auch die spätere Entnahme, wenn sich herausstellt, dass das Bauteil defekt ist. Die Hohlstrebe zum Einführen des Bauteils weist dazu bevorzugt eine andere Größe als andere Hohlstreben der Blase auf. Bevorzugt ist insbesondere eine Anordnung, in der die Hohlstrebe zum Einführen des Bauteils symmetrisch zu einem Ansatz für die Aufnahme einer Ventilöffnung der Blase angeordnet ist. Dadurch wird insgesamt eine gleichmäßigere Gewichtsverteilung in der Blase geschaffen und die Flugbahn des entsprechenden Balls wird durch seine Einbauten so wenig wie möglich beeinflusst.
In einem Ausführungsbeispiel ist die Blase herstellbar durch das Formen eines thermoplastischen Materials um mehrere schmelzbare oder in einer Flüssigkeit wie Öl oder Wasser lösbare Kerne, die beim Formen mit einem Abstand voneinander angeordnet sind. Damit lassen sich vergleichsweise komplexe Formgebungen der Blase erzielen, die genau auf eine vorbestimmte Form und Größe des elektronischen Bauteils abgestimmt sind. Diese Anordnung lässt sich beispielsweise verwenden, wenn das Blasenmaterial durch Umspritzen aufgebracht wird. Alternativ dazu kann die Anordnung der voneinander beabstandeten Formungskerne auch in ein flüssiges Blasenmaterial, beispielsweise Latex, eingetaucht werden, um die Blase zu erzeugen.
Zusätzliche vorteilhafte Weiterentwicklungen der erfindungsgemäßen Blase bilden den Gegenstand weiterer abhängiger Patentansprüche.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung einen Ball mit einer der oben angegebenen Ausführungsformen für eine erfindungsgemäße Blase. Vorzugsweise umfasst der Ball eine Karkasse, die zwischen der Blase und einer äußeren Hülle des Balls angeordnet ist. Verwendet die Blase des Balls die oben erläuterten ebenen Verstärkungsflächen, ist vorzugsweise in zumindest eine Verstärkungsfläche ein Befestigungskabel integriert, das an dem elektronischen Bauteil und der Karkasse befestigt ist. Die Karkasse des Balls wird somit in die Befestigung des elektronischen Bauteils mit einbezogen und stabilisiert damit seine genaue und dauerhafte Positionierung innerhalb des Balls.
Vorzugsweise ist das Befestigungskabel zwischen zwei Teilflächen einer Verstärkungsfläche angeordnet. Eine solche ”Sandwich”-Anordnung lässt sich besonders einfach herstellen.
Verwendet der Ball die oben erläuterte Blase mit einem Zugelement, das über einen Befestigungsfuß an der Blase befestigt wird, ist vorzugsweise die Blase ihrerseits im Bereich des Befestigungsfußes an einer Befestigungsfläche der Karkasse befestigt. Auch in dieser Ausführungsform wird somit eine Verbindung zwischen der Blase und der Karkasse hergestellt und zwar genau in dem Bereich, in dem die Blase bei einer Beschleunigung oder Deformation des Balls den größten Zugbelastungen durch das elektronische Bauteil ausgesetzt ist.
In ähnlicher Weise ist in einem Ball mit einer oben erläuterten Blase, die zumindest eine Hohlstrebe umfasst, vorzugsweise innerhalb dieser Hohlstrebe ein zusätzliches Befestigungskabel angeordnet, das das elektronische Bauteil und die Karkasse miteinander verbindet.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Balls bilden den Gegenstand weiterer abhängiger Ansprüche.
4. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In der folgenden detaillierten Beschreibung werden gegenwärtig bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Blase unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben:
1: Eine Gesamtdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
2: eine schematische Detaildarstellung einer Ausführungsform der Verstärkungsflächen;
3: eine schematische Detaildarstellung einer weiteren Ausführungsform der Verstärkungsflächen;
4: eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Verstärkungsflächen;
5: eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform mit Verstärkungsflächen innerhalb der Blase mit integrierten Befestigungskabeln;
6: eine schematische Detaildarstellung der Zugelemente und einer Kammer innerhalb einer Blase gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
7: eine schematische Darstellung der Zugelemente und einer Kammer für das elektronische Bauteil in einer weiteren Ausführungsform;
8 eine weitere Ausführungsform, bei der zusätzlich die Karkasse in die Befestigung des elektronischen Bauteils mit einbezogen ist;
9: eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform mit mehreren Hohlstreben gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
10: eine Abwandlung der Ausführungsform aus 9, bei der zusätzliche Befestigungskabel den Sender an der Karkasse verankern;
11: eine schematische Darstellung von Formungselementen zur Herstellung einer komplex geformten Blase;
12: ein Gerüst zur Halterung der Formungselemente aus 11 beim Formen der Blase.
13a–13d: Ausführungsformen für Befestigungseinrichtungen, wie sie beispielsweise in der Ausführungsform aus 7 verwendet werden;
14: eine weitere Ausführungsform mit zusätzlichen Querverbindungen zwischen den Zugelementen;
15: eine weitere Ausführungsform mit sich verzweigenden Zugelementen;
16a, b: Ergebnisse einer Finite-Elemente-Analyse zu Untersuchung der Beschleunigung und Auslenkung des Senders für TPU-Folien unterschiedlicher Dicke; und
17: Hysteresekurven bei der Dehnung eines TPU-Films;
18a, b: Ergebnisse einer Finite-Elemente-Analyse zu Untersuchung der Beschleunigung und Auslenkung des Senders bei Einsatz verschiedener Latex-Arten; und
19a, 19b: das dynamische Antwortverhalten einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei unterschiedlichen Aufschlaggeschwindigkeiten.
5. Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Im Folgenden werden gegenwärtig bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf eine Blase für einen Fußball erläutert, in der ein Sender zur Verwendung in einem Trackingsystem positioniert wird. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung auch für andere Bälle verwendet werden kann, in denen eine aufblasbare Blase verwendet wird, beispielsweise Handbälle, Volleybälle, Rugbybälle oder Basketbälle. Ferner kann anstelle des Senders auch ein anderes Bauteil im Innern der Blase angeordnet werden, beispielsweise ein einfacher Drucksensor oder ein akustischer Signalgeber oder ein sonstiges Bauteil, das in irgendeiner Weise elektrischen Strom zur Messung oder zur Signalausgabe verwendet. Auch ein passiver Reflektor für elektromagnetische Wellen wird im folgenden als ein elektronisches Bauteil im Sinne der vorliegenden Erfindung betrachtet.
Handelt es sich beim Sender jedoch um ein aktives elektronisches Bauteil, ist eine Stromversorgung erforderlich, die beispielsweise über einen kleinen Akkumulator sichergestellt werden kann. Zum Laden dieses Akkumulators sind verschiedene Konstruktionen denkbar, die in den nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispielen der Blase verwendet werden können (in den Figuren nicht dargestellt).
Eine erste Möglichkeit ist die Anordnung einer Induktionsspule in oder nahe an der äußeren Oberfläche des Balls, beispielsweise um die Ventilöffnung herum. Wird diese Induktionsspule einem externen elektromagnetischen Wechselfeld ausgesetzt, kann damit der Akkumulator des Senders berührungsfrei geladen werden. Die Induktionsspule kann jedoch auch im Innern des Balls angeordnet werden. In diesem Fall wird vorzugsweise die Luft aus dem Ball abgelassen, damit die Induktionsspule, die sich vorzugsweise im Zentrum des Balls befindet, in hinreichende Nähe zur Einrichtung gebracht werden kann, die das Wechselfeld erzeugt.
Denkbar ist jedoch auch die Anordnung von Kontakten, beispielsweise geeigneten Metallisierungen auf der flexiblen Außenfläche des Balls, oder auch im oder am Ventil, sodass mit einem entsprechenden Stecker ein elektrischer Kontakt zum Sender hergestellt werden kann. Vorzugweise ist in diesem Fall zusätzlich zumindest eine Datenleitung vorhanden, mit der im Sender gespeicherte Informationen, sei es über den Ladezustand oder auch sonstige Daten ausgelesen werden können.
Neben der Verwendung eines von außen zu ladenden Akkumulators ist es auch denkbar, eine Stromversorgung für den Sender vorzusehen, die die Energie aus den Beschleunigungsbewegungen des Balls generiert. Solche Systeme, die beispielsweise zu Stromversorgung von Armbanduhren bekannt sind, haben den Vorteil, dass der Ball ständig einsatzbereit ist und ein Aufladen nicht erforderlich ist.
Grundsätzlich weist ein Ball, beispielsweise ein Fußball, eine Blase auf, die innerhalb eine Außenhülle angeordnet wird. Die Außenhülle umfasst im Fall eines Fußball üblicherweise eine Vielzahl von Paneelen (bspsw. die bekannten Fünfecke und Sechsecke), die miteinander verklebt, vernäht oder verschweißt werden. Zur Verbesserung der Formstabilität kann zwischen der Blase und der Außenhülle optional eine Karkasse angeordnet werden. In einfachen Fällen besteht die Karkasse aus einem um die Blase herumgewundenen Band o. ä., das gegebenenfalls mit der Blase verklebt werden kann. Ein anderer beispielhafter Aufbau eines Fußballs ist in der DE 197 32 824 C2 der Anmelderin erläutert.
1 zeigt eine Gesamtdarstellung der Blase 1 gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung. Die Blase 1 wird ebenso wie die im Folgenden erläuterten weiteren Ausführungsbeispiele innerhalb einer Außenhülle des Balls (nicht dargestellt) und gegebenenfalls einer Karkasse (in 1 nicht dargestellt) angeordnet. Denkbar ist jedoch auch, die Oberfläche der Blase 1 mit einer geeigneten Beschichtung zu versehen, so dass die Blase 1 selbst als Ball genutzt werden kann, ohne dass es einer separaten Außenhülle bedarf.
Wie man aus der Gesamtdarstellung in 1 entnehmen kann, sind im Innern der Blase ebene Flächen 10 angeordnet, die das Kugelvolumen der Blase 1 in mehrere Kammern 20 unterteilen. Im Schnittpunkt der Flächen 10 ist das nur schematisch gezeigte elektronische Bauteil 30 angeordnet, das sich somit im Wesentlichen im Zentrum der Blase 1 befindet. Denkbar ist jedoch auch die Anordnung mehrerer elektronischer Bauteile, beispielsweise mehrerer redundanter Sender, um die Ausfallsicherheit zu erhöhen, die symmetrisch um das Zentrum der Blase auf die ebenen Flächen verteilt werden. Alternativ ist es auch denkbar im Zentrum der Blase schwerere Bestandteile des Senders anzuordnen und leichtere Komponenten symmetrisch in der Blase zu verteilen. Beispielsweise könnten Antennen oder ähnliche Funktionselemente auf die im Folgenden erläuterten Verstärkungsflächen 10, Zugelemente 60, Befestigungskabel 310 o. ä. verteilt werden. Denkbar ist auch eine Verteilung von einer oder mehrere Antennen auf die Außenfläche der Blase.
Bei der Auswahl und Anordnung der ebenen Flächen 10 innerhalb der Blase 1 muss ein Kompromiss zwischen einem möglichst geringen Gewicht einerseits und einer hinreichend stabilen Aufhängung des elektronischen Bauteils 30 andererseits gefunden werden. Dabei hat sich herausgestellt, dass sich rechtwinklig schneidende Verstärkungsflächen 10 eher ungünstig sind. Besonders bevorzugt ist hingegen die in den 1–3 gezeigte Anordnung, in der sich insgesamt sechs ebene Verstärkungsflächen 10 jeweils paarweise unter einem Winkel von etwa 120° schneiden. Die Berührungspunkte (12) der Schnittlinien (11) mit der Außenfläche (2) der Blase (1) (die Ansicht in 1 zeigt nur einen solchen Berührungspunkt 12; in den 2 und 3 sind sie nicht dargestellt) bilden dann die Eckpunkte eines regelmäßigen Tetraeders.
4 zeigt eine alternative Ausführungsform mit einer größeren Anzahl von Verstärkungsflächen 10. Man erkennt, dass die Linien (13), entlang derer die Verstärkungsflächen (10) die nur teilweise dargestellte Außenfläche (2) der Blase (1) berühren, im Wesentlichen der Form von zumindest einem Paneel des aufzublasenden Balls entsprechen, beispielsweise der Form der bekannten fünfeckigen Paneele der Außenhülle des aufzublasenden Balls.
In den in den 1–4 dargestellten Ausführungsformen werden mehrere Mechanismen verwendet, die sicherstellen, dass das elektronische Bauteil 30 bei einer Auslenkung aus dem Zentrum der Blase 1 innerhalb von kürzester Zeit an diese Position zurückkehrt. Zunächst führt jegliche Verschiebung des vorzugsweise im Schnittpunkt der Verstärkungsflächen 10 gelagerten Bauteils 30 zu inneren Spannungen in den Flächen 10 und damit zu einer aktiven Rückstellkraft. Darüber hinaus verändert eine Verlagerung des Bauteils 30 aus der Mitte der Blase 1 das Volumen der von den Verstärkungsflächen 10 und/oder der Außenfläche 2 der Blase 1 definierten Kammern 20. Dadurch entsteht ein Druckunterschied in benachbarten Kammern 20, der ebenfalls dazu beiträgt, dass das elektronische Bauteil 30 schnell in seine Ausganglage zurückkehrt.
Um wiederholte Schwingungen um die Ausgangslage zu vermeiden, kann es sinnvoll sein, Öffnungen 21 zwischen den verschiedenen Kammern 20 vorzusehen. Dadurch wird ein Druckausgleich möglich und die Schwingung des Bauteils 30 um seine Ausgangsposition wird durch das Strömen der Luft von einer Kammer 20 in die andere gedämpft. Dies entspricht der Funktion eines Öldruckstoßdämpfers in einem Kraftfahrzeug, bei dem zum Dämpfen der Schwingungsbewegung das Öl durch eine kleine Öffnung von einer Kammer des Stoßdämpfers in eine andere strömt.
Im Fall der vorliegenden Blase 1 lässt sich dieser Effekt durch die Größe der Öffnungen 21 zwischen den Kammern 20 beeinflussen. Bevorzugte Positionen für die Öffnungen 21 sind: (i) die Schnittpunkte 12 der Linien 13 an der Außenseite der Blase; oder (ii) ungefähr die Mitte einer Verstärkungsfläche 10, wie in 4 schematisch dargestellt. Darüber hinaus lässt sich die Dämpfungswirkung auch durch die Viskosität des Gases beeinflussen, mit dem die Blase 1 aufgepumpt wird.
Der Vergleich der 2 und 3 zeigt einen weiteren Aspekt: In der Ausführungsform aus 2 ist das elektronische Bauteil 30 unmittelbar im Schnittpunkt der sechs Verstärkungsflächen 10 angeordnet. Das Ausführungsbeispiel aus 3 weist hingegen vier zusätzliche Hilfsflächen 40 auf, von denen zwei in 3 zu erkennen sind, wobei die Hilfsflächen 40 ein abgetrenntes Volumen um den Schnittpunkt der sechs Verstärkungsflächen 10 bilden, in dem das elektronische Bauteil 30 angeordnet ist. Damit ergeben sich zusätzliche Möglichkeiten, das elektronischen Bauteil 30 (in 3 nicht dargestellt) gegen Beschädigungen zu schützen.
So ist es beispielsweise denkbar das durch die Hilfsflächen 40 definierte Volumen mit einem Schaumstoff o. ä. aufzufüllen. Damit kann beispielsweise für den Fall, dass bei einem sehr festen Schuss der Spann des Spielers weit in das Innere des Balls und damit der Blase 1 eindringt, eine Beschädigung verhindert werden. In einer einfacheren Variante wird das innere Volumen mit einem Gas unter einen besonders hohen Druck gefüllt, um Deformationen zu vermeiden. Abgesehen von dieser Schutzfunktion tragen die Hilfsflächen 40 auch zur weiteren Stabilisierung des von den Verstärkungsflächen 10 aufgespannten inneren Gerüsts in der Blase 1 bei.
Die Verstärkungsflächen 10, die Hilfsflächen 40 und die Außenfläche der Blase werden vorzugsweise aus einem leichten aber zugfesten Material gefertigt, das durch thermisches Formen in die gewünschte Gestalt gebracht werden kann. Besonders bevorzugt ist dafür die Verwendung einer dünnen Folie aus thermoplastischem Urethan (TPU). Durch die Dicke des verwendeten TPUs, seine genauen Materialeigenschaften, und gegebenenfalls geeignete Behandlungsschritte bei der Herstellung, wie eine Vor-Dehnung der Folie, können die dynamischen Eigenschaften der Blase 1 über weite Bereiche verändert werden. Denkbar ist auch die Verstärkung der TPU-Folie durch Glasfasern. Solche verstärkten TPU-Folien werden beispielsweise von der Firma Elastogran GmbH angeboten.
Der Einfluss unterschiedlicher Materialstärken auf das dynamische Verhalten der Blase ist in den 16a und 16b illustriert. Die Schaubilder zeigen das dynamische Verhalten einer Blase mit tetraedrischen Verstärkungsflächen (wie in 2 dargestellt) bei einem Aufschlag mit einer Geschwindigkeit von 80 mph (Meilen pro Stunde). Während 16a die resultierenden Beschleunigungen auf den Sender im Innern der Blase darstellt (in Vielfachen der Erdbeschleunigung g), zeigt 16b die Auslenkung des Senders. Dabei wurde angenommen, dass der Sender ein Gesamtmasse von 80 g aufweist. Man erkennt sofort, dass die Dicke des verwendeten TPU-Films großen Einfluss auf das Antwortverhalten der Blase hat. Aus den Schaubildern folgt, dass eine Wandstärke im Bereich von ca. 1 mm zu den geringsten Auslenkungen bei vergleichsweise niedrigen Beschleunigungswerten führt. Auch eine Wandstärke von ca. 0,5 mm liefert noch gute Resultate während es bei einer Wandstärke von ca. 0,15 mm zu nachhaltigem Kontakt mit der Außenfläche der Blase kommt.
Der Einfluss einer Vorbehandlung, insbesondere eine Dehnung der TPU-Folie vor ihrer Verwendung in der Blase ist in 17 dargestellt. Dabei erkennt man, dass der Film bei einer Auslenkung, d. h. Dehnung, nicht einer einzigen Hystereskurve folgt. Die Form der jeweiligen Hysteresekurve eines Auslenkungszyklus hängt statt dessen von der größten vorausgegangenen Auslenkung ab (vgl. die Abfolge rote Linien für die erste Dehnung; blaue Linien für die zweite Dehnung und braune Linien für die dritte Dehnung). Der Anstieg der neuen Hystereskurve fällt dann im Wesentlichen mit dem Rückkehrpfad der Hysteresekurve dieser vorausgegangenen Auslenkung zusammen. Will man daher ein bestimmtes Dehnungsverhalten der TPU-Folie in der Blase erzielen, ist es vorteilhaft die Folie vor dem Zusammenbau bis zu dem Wert zu dehnen, bei dem die sich ergebende Hysteresekurve und damit das Dehnungsverhalten der TPU-Folie die gewünschte Form zeigt. Im Ergebnis wird dadurch verhindert, dass die TPU-Folie in der Blase nach einer starken Verformung oder einer großen Beschleunigung des Balls durchhängt.
In einer modifizierten Ausführungsform des Ausführungsbeispiels der 1–4, das in der 5 gezeigt ist, werden in die Verstärkungsflächen 10 ein oder mehrere Befestigungskabel 310 o. ä. integriert, die erhebliche Zugspannungen aufnehmen können und die an ihrem einen Ende direkt oder indirekt am elektronischen Bauteil 30 befestigt sind und am anderen Ende an einer die Blase 1 umgebenden Karkasse 300 des Balls. Durch die Einbeziehung der Karkasse 300 in die Aufhängung des elektronischen Bauteils, wird die Stabilität der Verankerung des elektronischen Bauteils 30 im Innern des Balls weiter erhöht. Allerdings ist es auch möglich, die Kabel 310 lediglich mit der Außenfläche 2 der Blase 1 zu verbinden.
In der in 5 gezeigten Ausführungsform befindet sich das Befestigungskabel 310 zwischen zwei Teilflächen der Verstärkungsfläche 10. Dabei ist es sowohl möglich, eine Relativbewegung zwischen den Teilflächen und dem Befestigungskabel 310 zu ermöglichen oder das Befestigungskabel 310 ist fest verankert, beispielsweise durch Verkleben, Verschweißen etc.. In einer einfacheren Ausführungsform des Konzepts aus 5 (nicht dargestellt) ist nur eine Teilfläche vorhanden und das Kabel 310 wird daran verankert, beispielsweise durch geeignete Ösen oder die Durchführung durch entsprechende Löcher. Auch in diesem Fall ist ein Verkleben mit der Verstärkungsfläche 10 möglich. Neben einer reinen Befestigungsfunktion können in ein oder mehrere Kabel auch elektrische Leitungen integriert werden, sei es um den oben erwähnten Akkumulator des Senders 30 zu laden oder um Daten nach außen zu führen. Da das Kabel 310 ohnehin die Blase 1 nach außen durchdringt (vgl. 5) sind keine zusätzlichen Durchführungen erforderlich, wenn der Sender 30 mit Strom versorgt werden muss oder mit ihm kommuniziert werden soll.
Die 6 und 7 betreffen einen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsformen wird das elektronische Bauteil in einer Kammer 50 im Zentrum der Blase 1 angeordnet. Wie bereits im Zusammenhang mit der 3 erläutert, stellt die Kammer 50 einen zusätzlichen Schutz für das elektronische Bauteil 30 bereit. Wird die Kammer jedoch aus einem hinreichend steifen Material gefertigt, beispielsweise einem leichten aber festen Kunststoffmaterial, bietet sie bereits beim Zusammenbau der erfindungsgemäßen Blase einen Schutz für die empfindlichen Komponenten des elektronischen Bauteils. Bevorzugte Kunststoffmaterialien sind thermoplastisches Urethan (TPU) und insbesondere Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), wie es beispielsweise unter dem Namen TERLURAN^® erhältlich ist.
6 zeigt eine einfachere Ausführungsform, in der die Kammer 50 durch Verbindungsflächen 51 zwischen mehreren Zugelementen 60 gebildet wird, die die Position der Kammer 50 und damit des Bauteils 30 im Zentrum der Blase 1 festlegen. Die Verbindungsflächen 51 weisen dabei in einem Ausführungsbeispiel eine Größe auf, so dass mehr als ein Drittel der bevorzugt radial angeordneten Zugelemente 60 innerhalb der Kammer 50 liegt oder durch die Kammer 50 ersetzt wird. Dadurch wird das gesamte Gerüst zur Aufhängung des elektronischen Bauteils in seiner Mitte erheblich versteift. Kleinere Ausführungsformen der Verbindungsflächen 51, die zu einer kleineren Kammer 50 führen, sind jedoch ebenfalls denkbar.
Eine gegenwärtig bevorzugte Abwandlung ist in 7 dargestellt. Im Zentrum der Blase 1 befindet sich eine im Wesentlichen kugelförmige Kammer 50, in der das elektronische Bauteil (nicht dargestellt) angeordnet wird. Die Kammer 50 kann gegenüber dem Innenraum der Blase 1 abgedichtet werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Kammer 50 bereits vor dem abschließenden Herstellungsschritt der Blase 1 in ihrem Inneren angeordnet wird. Der Einfluss von aggressiven Gasen oder auch hohen Temperaturen auf die empfindlichen Komponenten des elektronischen Bauteils wird damit zumindest verringert. Alternativ ist es jedoch auch denkbar die Kammer 50 mit Öffnungen 52 (vgl. 7) zu versehen, um die mechanischen Belastungen auf die Kammer 50 durch den großen Luftdruck innerhalb der Blase 1 gering zu halten.
Die bevorzugte Kugelform der Kammer 50 stellt einen weiteren Schutz für das elektronische Bauteil dar. Stöße, die bis in das Zentrum der Blase 1 vordringen, treffen nicht eine gerade Seitenfläche sondern bewirken in den meisten Fällen nur eine seitliche Auslenkung der kugelförmigen Kammer 50. Dies reduziert die auf das elektronische Bauteil 30 effektiv einwirkenden Beschleunigungskräfte.
Die radialen Zugelemente 60 zur Aufhängung der Kammer 50 im Mittelpunkt der Blase 1 sind vorzugsweise aus einem Bündel hochfester Fasern 61, beispielsweise Aramid-Fasern, gefertigt. Anders als im Stand der Technik, beispielsweise der DE 200 04 174 U , ist es dabei bevorzugt, wenn die Zugelemente 60 im Wesentlichen nicht elastisch oder zumindest nicht hochelastisch sind. Besonders bevorzugt sind Fasern aus einem Kopolymer aus PPTA (Polyparaphenylen-Terephthalamid), das unter dem Handelsnamen Technora^® erhältlich ist. Dabei werden vorzugsweise etwa 200 Einzelfasern parallel in einem Bündel angeordnet und mehrere solche Bündel (beispielsweise 20 bis 40) zu einem vollständigen Zugelement 60 miteinander verdreht. Der besondere Vorteil dieser Fasern liegt neben ihrer großen Zugfestigkeit in ihrer großen Temperaturbeständigkeit, die eine Weiterbearbeitung der Blase 1 bei Temperaturen von bis zu 250°C ermöglicht. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die äußerst geringe Dehnung dieser Fasern selbst bei hohen Zugspannungen. Die Zugelemente 60 werden maximal um 30% ihrer Ausgangslänge gedehnt, vorzugsweise um weniger als 25% und besonders bevorzugt um weniger als 20%. Einzelne Fasern, aus denen die oben erläuterten Bündel und damit letztendlich die Zugelemente 60 zusammengesetzt werden, lassen sich vorzugsweise um weniger als 20%, besonders bevorzugt um weniger als 15% ihrer Ausganglänge dehnen.
Die Zugfestigkeit der Zugelemente 60 liegt vorzugsweise bei mehr als 1200 N. Dies ermöglicht die Kammer 50 unter hoher Zugspannung im Innern der Blase 1 abzuspannen, so dass bei einer Auslenkung die Rückkehr in die Ausgangslage erheblich beschleunigt wird, wodurch die Genauigkeit der Positionsbestimmung des Balls verbessert wird.
Die 19a und 19b illustrieren das Antwortverhalten einer Blase mit tetraedrisch angeordneten Zugelementen bei zwei verschiedenen Auftreffgeschwindigkeiten, nämlich 60 mph und 80 mph. Man erkennt die deutlich stärkeren Beschleunigungen bei der höheren Geschwindigkeit (grüne Kurven) und den längeren Kontakt mit der Außenfläche (Paneel).
Allgemein können in diesem Ausführungsbeispiel die dynamischen Eigenschaften der Blase, d. h. die Antwort der Blase auf eine Deformation, durch eine geeignete Auslegung der Zugelemente 60 beeinflusst werden. Dazu kann die Anzahl der Fasern in einem Zugelement ebenso variiert werden wie ihre Verbindung untereinander. Auch die Verwendung anderer als der oben genannten Aramid-Fasern mit einem nicht-linearen Dehnungsverhalten ist denkbar, um gezielt die Stabilität der Verankerung des Senders zu beeinflussen.
Das äußere und das innere Ende des Faserbündels 61 wird vorzugsweise mit einem Kunststoff umspritzt, um eine Befestigungsbereich 62 zu fertigen, beispielsweise in dem lediglich eine Verdickung angespritzt wird. Das Zugelement 60 muss dann zur Verankerung an der kugelförmigen Kammer 50 lediglich durch ein Öffnung 53 geeigneter Größe geführt werden. Denkbar ist auch die Kammer 50 aus zwei oder mehreren (Halb-)Schalen zu fertigen, die um den Befestigungsbereich 62 herumgespritzt werden und nach dem Einlegen des Bauteils 30 miteinander verclipst oder verschweißt werden. Im Ergebnis wird damit die Fertigung der Blase erheblich vereinfacht.
An den der Kammer 50 abgewandten Enden der Zugelemente 60 sind ebenfalls über angespritzte Befestigungseinrichtungen 62 Befestigungsfüße 63 angeordnet, die zur Verankerung der Kammer 50 und der Zugelemente 60 an der Außenfläche 2 der Blase 1 dienen. Dies kann durch Verkleben, Hochfrequenzverschweißen oder andere übliche Verarbeitungstechniken für Kunststoffmaterialien durchgeführt werden. Werden auch die Befestigungsfüße 63 aus einem hinreichend temperaturbeständigen Material gefertigt, kann die gesamte Blase 1 zunächst vormontiert werden, bevor sie in einem abschließenden Formungsschritt in die gewünschte Form und Größe gebracht wird.
Die 13a–13d zeigen verschiedene gegenwärtig bevorzugte Ausführungsformen der Befestigungsfüße 63 zu Verankerung der Zugelemente 60 an der Außenfläche 2 der Blase 1. Die Befestigungsfüße 63 müssen zum einen eine hinreichend große Kontaktfläche 65 für die Außenfläche 2 der Blase aufweisen und zum anderen eine zugfeste Halterung für das jeweilige Zugelement 60 bereitstellen.
In der Ausführungsform aus 13a wird das Zugelement (nicht dargestellt) in einer Schlaufe um einen Stift (nicht dargestellt) herumgeführt, der in einer Vertiefung 64 auf der Kontaktfläche 65 des Befestigungsfußes 63 angeordnet wird. Der Stift kann aus einem hinreichend stabilen Kunststoff oder auch aus einem Metall gefertigt werden, um höchsten Zugkräften widerstehen zu können. Die beiden losen Enden des Zugelements 60 (nicht dargestellt) werden in diesem Ausführungsbeispiel an der Kammer 50 befestigt.
13b zeigt eine Abwandlung, in der anstelle des (Metall-) Stifts ein knopfartiger Einsatz 67 verwendet wird, um den herum das Zugelement geführt wird. Diese Ausführungsform ist günstiger, wenn der Befestigungsfuß 63 vollständig aus Kunststoff gefertigt wird, da der knopfartige Einsatz 67 eine größere Fläche aufweist, um den hohen Zugbelastungen standzuhalten.
13c zeigt eine weitere Variante, die eine vereinfachte Herstellung erlaubt. Hier wird die Schlaufe des Zugelements 60 (nicht dargestellt) durch eine geeignete Vertiefung 68 in der Kontaktfläche 65 geführt, ohne dass es eines weiteren Bauteils bedarf.
13d, schließlich, zeigt eine Ausführungsform, bei der zunächst ein Kunststoffmaterial um das Ende des Zugelements herumgespritzt wird, das dann ebenfalls von einer Vertiefung in der Kontaktfläche aufgenommen wird (im Detail in 13d nicht zu erkennen). Die Herstellung dieser Variante lässt sich besonders einfach automatisieren. Anstelle des Umspritzens ist es auch denkbar am äußeren Ende des Zugelements einen Knoten vorzusehen (nicht dargestellt), der von der genannten Vertiefung in der Kontaktfläche 65 aufgenommen wird.
Die erläuterten Beispiele für die Befestigungsfüße 63 des Zugelements an der Blase lassen sich in verkleinerter Ausführungsform ebenfalls für die Verankerung der Kammer 50 am inneren Ende des jeweiligen Zugelements 60 verwenden. Des weiteren können die erläuterten Befestigungsfüße 63 auch verwendet werden, wenn sich eines oder mehrere Zugelemente 60 durch die Außenfläche 2 der Blase hindurch erstrecken und an der Karkasse 300 verankert werden. In allen Ausführungsformen kann es sinnvoll sein, die Enden der für das Zugelement bevorzugt verwendeten Fasern zu verstärken.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Zugelemente 60 so angeordnet sind, dass sie paarweise im Wesentlichen identische Winkel einschließen. Bei vier Zugelementen, wie in 7 dargestellt, führt dies zu einer tetraedrischen Konfiguration der Zugelemente 60 mit einem Winkel von 109,47°. Werden sechs Zugelemente verwendet, ergibt sich ein Winkel von 90°.
Zu weiteren Stabilisierung der Aufhängung des Senders ist es möglich eine oder mehrere Querverbindungen zwischen den Zugelementen 60 anzuordnen. Eine solche Ausführungsform ist schematisch in 14 dargestellt. Neben den sich radial vom Zentrum aus erstreckenden Zugelementen 60 erkennt man eine Vielzahl von Querverbindungen 69. Im Ergebnis entsteht damit eine Struktur ähnlich einem dreidimensionalen Spinnennetz. Die bei Beschleunigungen oder Verformungen des Balls auftretenden Kräfte werden dadurch gleichmäßiger auf die gesamte Blase verteilt und das Antwortverhalten des Ball wird homogener.
15 zeigt eine weitere Ausführungsform. Hier verzweigt sich zumindest ein Zugelement 60 in eine Vielzahl von Unterelementen 160, die sich vom Verzweigungspunkt 161 zur Außenfläche 2 der Blase erstrecken. Dadurch wird der Angriffspunkt der Zugbelastung, die über das Zugelement 60 übertragen wird, auf einen größeren Bereich der Außenfläche 2 verteilt. In der in 15 gezeigten Version liegt der Verzweigungspunkt 161 in der Nähe der Außenfläche. Es ist jedoch auch möglich den Verzweigungspunkt in der Mitte des Zugelements 60 zu positionieren oder sogar in der Nähe der Kammer 50. Denkbar ist auch eine Anordnung, in der sich eines oder mehrere Unterelemente erneut verzweigen (nicht dargestellt). Schließlich ist auch die Kombination der Verwendung von Querverbindungen 69 aus 14 mit Unterelementen nach 15 möglich (nicht dargestellt). Die Querverbindungen können in diesem Fall sowohl Zugelemente untereinander als auch mit Unterelementen oder Unterelemente untereinander verbinden. Bevorzugt ist dabei eine zumindest im Wesentlichen symmetrische Anordnung, um gleichmäßige mechanische Eigenschaften des Balls zu gewährleisten.
Wenn ein Faserbündel, beispielsweise die oben genannten Aramid-Fasern, als Zugelement verwendet wird, lässt sich die Aufspaltung am Verzweigungspunkt 161 besonders einfach realisieren. In diesem Fall muss das Bündel lediglich in separate Teilbündel getrennt werden, die sich vom Verzweigungspunkt 161 aus in unterschiedlicher Richtung zur Außenfläche 2 erstrecken.
Die 8 zeigt eine abgewandelte Version der Ausführungsform aus 7. Die Befestigungsfüße 63 sind in diesem Ausführungsbeispiel mit korrespondierenden Befestigungsflächen 330 auf der Innenseite der Karkasse 300 verbunden (vgl. Pfeile in 8), beispielweise durch Verkleben, Hochfrequenzschweißen oder ähnliche Techniken. Ähnlich wie in dem Ausführungsbeispiel aus 5 wird auch in der Variante aus 8 die Karkasse 300 in die Aufhängung des Senders miteinbezogen, um dadurch ein zusätzliches Maß an Stabilität zu erzielen.
Die 9 und 10, betreffen einen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Blase 1, die Verstrebungen 60' und die Kammer 50' aus vorzugsweise einstückigen Material, beispielsweise Latex gefertigt. Das Latex kann gegebenenfalls durch zusätzliche Fasern und/oder eine Vorbehandlung, beispielsweise eine Dehnung, verstärkt werden. Die Verstärkungsfasern können bei der Herstellung zur Latexlösung hinzugefügt werden oder nachträglich eingefügt werden. Denkbar ist auch die Fasern an bestimmten Stellen am Formungswerkzeug für die Latexlösung anzuordnen, so dass sie bei der Herstellung in das Latexmaterial eingebettet werden. In einer weiteren Ausführungsform wird ein Latexmaterial mit variierender Dicke verwendet, um lokal die elastischen Eigenschaften der Blase 1 zu beeinflussen.
Die Blase 1 weist eine Mehrzahl von Hohlstreben 60' auf, die sich von der Außenfläche 2 der Blase nach innen erstrecken und dort eine Kammer 50' definieren. Eine der Hohlstreben 60' weist einen größeren Durchmesser auf, um das elektronische Bauteil 30 einführen und gegebenenfalls wieder entfernen zu können. Um das größere Gewicht dieser Hohlstrebe auszugleichen, befindet sich vorzugsweise gegenüber die Ventilaufnahme 70 der Blase 1. Eine Unwucht der aufgeblasenen Blase 1 wird damit weitgehend verhindert. Wird die Blase 1 aufgepumpt, drückt der Luftdruck die Wände 51' der Kammer 50' gegen das Bauteil 30 und fixiert es damit ohne weitere Maßnahmen im Zentrum der Blase 1. Anders als in den zuvor erläuterten Ausführungsformen sind somit Verklebungen oder Verschweißungen nach dem Einsetzen des elektronischen Bauteils nicht erforderlich. Die Konfiguration und der Durchmesser der Hohlstreben 60' sowie der Kammer 50' in 9 ist nur schematisch. Denkbar sind sowohl andere Abmessungen als auch die Anordnung von mehreren Kammern 50' um mehr als ein elektronisches Bauteil aufzunehmen, beispielsweise die bereits erwähnten redundanten Sender.
10 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform aus 9, bei der der Sender 30 mit zusätzlichen Befestigungskabeln 310, die sich durch die Hohlstreben 60' erstrecken, an der Karkasse 300 befestigt ist. Diese Ausführungsform kann auch ohne ein verstärktes Latexmaterial auskommen, da die Kabel 310 hinreichende Zugspannungen aufnehmen könne, um den Sender 30 stabil im Zentrum der Blase 1 zu halten. Die Ausführungsform aus 10 verbindet daher in vorteilhafter Weise Aspekte der Ausführungsformen der 7 und 8 mit der Variante aus 9.
Den Einfluss unterschiedlichen Latexmaterials auf die Beschleunigung und Auslenkung zeigen die 18a und 18b. Man erkennt, dass insbesondere das Schwingungsverhalten nach dem ersten Aufschlag je nach dem verwendeten Material deutlich abweicht. Während die grüne Kurve nach etwa 357 ms eine erhebliche zweite Beschleunigung des Senders zeigt, ist dieses ”Nachschwingen” bei dem der roten Kurve entsprechenden Material kaum zu beobachten. Das als ”2xC10 LATEX” bezeichnete Material weist dabei eine im Wesentlichen doppelt so große Steifigkeit auf wie das als ”BASE LATEX” bezeichnete Material.
Die 11 und 12 verdeutlichen eine mögliche Vorrichtung mit der eine komplexe Blasenform, beispielsweise der in den 1–4 dargestellten Blasen 1 herstellbar ist. Dazu werden mehrere Formteile 100 aus einem niedrig schmelzenden Material gefertigt, beispielweise Wachs, oder aus einem Material, das sich in einer geeigneten Flüssigkeit, beispielsweise Wasser oder Öl, löst. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Formteile 100 als Segmente einer Kugel ausgebildet. Über stiftartige Verbindungen 101 werden diese Segmente 100 so zusammengesetzt, dass sich horizontale und vertikale Spalte 102 durch die Kugel erstrecken. Geometrisch betrachtet liegen diese Spalte 102 in Ebenen, die durch ein kartesisches Koordinatensystem aufgespannt werden, das seinen Mittelpunkt im Zentrum der Kugel hat. Andere Anordnungen, insbesondere zur Erzeugung der in 2 gezeigten tetraedrischen Anordnung der Verstärkungsflächen sind ebenfalls denkbar.
Werden die zusammengesetzten Formteile 100 zum Formen, beispielsweise dem Spritzgießen oder auch dem Eintauchen in eine Lösung eines geeigneten Blasenmaterials, z. B. Latex, verwendet, entsteht eine einstückige Blase 1 mit Verstärkungsflächen in ihrem Innern. Der Sender (nicht dargestellt) kann beim abschließenden Formungsschritt entweder durch die Formteile 100 in Position gehalten werden oder er wird nachträglich in die fertige Blase eingeführt. Aufgrund der stiftartigen Verbindungen 101 ergeben sich schlauchartige Verbindungen zwischen den um die ein einzelnen Formteile 100 herum gefertigten Blasensegmenten, so dass ein einziger Ventilanschluss (nicht dargestellt) ausreicht, um die gesamte Blase 1 aufzublasen.
12 zeigt eine Vorrichtung, die die Formteile 100 beim Formen der Blase 1 in der gewünschten Position hält. Dazu wird ein äußeres Gerüst 200 aus Metall- oder Plastikstreifen 201 o. ä. verwendet, sowie Drahtabspannungen 202, die sich aus mehreren Richtungen durch das Innere des zusammengesetzten Formkörpers erstrecken. Die Drahtabspannungen 202 können darüber hinaus dazu dienen, den Sender bei der Blasenherstellung zu positionieren. Schließlich können die Drähte 202 bei der Herstellung so in die Blase integriert werden, dass sie nachfolgend als Befestigungskabel 310 dienen, um den Sender in der oben erläuterten Weise an einer zusätzlichen Karkassen zu verankern.
Nach Abschluss des Formungsvorgangs wird das äußere Gerüst 200 entfernt und die Blase mit den eingeschlossenen Formteilen 100 auf die Schmelztemperatur des verwendeten Materials erwärmt. Das flüssige Material kann dann durch Verschwenken der Blase durch die Ventilöffnung (vor dem Einsetzen des Ventils) abgelassen werden. Im Fall von in einer Flüssigkeit löslichen Formteilen werden letztere aufgelöst, indem sie in Kontakt mit einem geeigneten Lösungsmittel gebracht werden. Im Ergebnis kann mit dem erläuterten Verfahren in wenigen Arbeitsschritten eine komplexe Blasenform erstellt werden, die manuelle Arbeitsschritte bei der Verankerung des elektronischen Bauteils im Zentrum der Blase weitgehend überflüssig macht.

Claims

Blase (1) für einen aufblasbaren Ball, insbesondere einen Fußball, aufweisend: a. zumindest zwei ebene Verstärkungsflächen (10), die sich im Innern der Blase (1) erstrecken; b. zumindest ein elektronisches Bauteil (30), das innerhalb der Blase (1) angeordnet ist und durch die ebenen Verstärkungsflächen (10) in einer vorbestimmten Position gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass c. das elektronische Bauteil (30) an einer Schnittlinie (11) zwischen zumindest zwei Verstärkungsflächen (10) angeordnet ist.
Blase (1) nach Anspruch 1, wobei das elektronische Bauteil (30) im Wesentlichen im Zentrum der Blase (1) angeordnet ist.
Blase (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Mehrzahl von elektronischen Bauteilen (30) innerhalb der Blase (1) angeordnet sind.
Blase (1) nach Anspruch 1, wobei die Schnittlinie (11) der zumindest zwei Verstärkungsflächen (10) vom Zentrum der Blase (1) im Wesentlichen radial nach außen verläuft.
Blase (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die zumindest zwei Verstärkungsflächen (10) unter einem Winkel ≠ 90° schneiden.
Blase (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit zumindest zwei Schnittlinien (11), wobei die Blase (1) mindestens drei ebene Verstärkungsflächen (10) aufweist, und wobei die Schnittlinien im Wesentlichen einen Winkel von 120° einschließen.
Blase (1) nach Anspruch 6, wobei die Berührungspunkte (12) der Schnittlinien (11) mit einer Außenfläche (2) der Blase (1) einen im Wesentlichen regelmäßigen Tetraeder definieren.
Blase (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Linien (13), entlang derer die Verstärkungsflächen (10) die Außenfläche (2) der Blase (1) berühren, im Wesentlichen der Form zumindest eines Paneels der Außenhülle des aufblasbaren Balls entsprechen.
Blase (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine Verstärkungsfläche (10) zumindest eine Öffnung (21) aufweist, um einen Druckausgleich innerhalb der Blase (1) zu ermöglichen.
Blase (1) nach Anspruch 9, wobei sich die Öffnung (21) im Wesentlichen in der Mitte der Verstärkungsfläche (10) befindet.
Blase (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ferner die Verstärkungsflächen (10) zumindest eine Hilfsfläche (40) aufweisen, die die Außenfläche (2) der Blase (1) nicht berührt.
Blase (1) nach Anspruch 11 mit mehreren Hilfsflächen (40), wobei die Hilfsflächen (40) ein inneres Volumen definieren, in dem das zumindest eine elektronische Bauteil angeordnet ist.
Blase (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das für die Blase (1) und/oder die Verstärkungsflächen (10) und/oder die Hilfsfläche (40) verwendete Material TPU umfasst.