DE102007061447A1 - Karkasse für einen Ball - Google Patents

Karkasse für einen Ball Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Karkasse (1000) für einen Ball, insbesondere für einen Ball für Ballspiele. Die Karkasse (1000) weist mehrere miteinander verbundene Paneele (100) auf, wobei jedes Paneel (100) wenigstens eine Dehnungsvorzugsrichtung (200, 300) umfasst, wobei der Elastizitätsmodul eines Paneels (100) in Richtung einer Dehnungsvorzugsrichtung (200, 300) größer als in anderen Richtungen ist und wobei die Paneele (100) der Karkasse (1000) so zueinander angeordnet sind, dass eine Orientierung eines Paares benachbarter Paneele (100) ausgeschlossen ist, wenn für jedes Paneel (100) dieses Paares eine Dehnungsvorzugsrichtung (200, 300) senkrecht zur Verbindungslinie (400) zwischen den beiden benachbarten Paneelen (100) ist.

Description

  • 1. Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Karkasse, insbesondere eine Karkasse für einen Ball.
  • 2. Der Stand der Technik
  • Es gibt im Wesentlichen zwei Arten von luftgefüllten Bällen für Ballspiele, zum einen genähte und zum anderen laminierte Bälle. Bei diesen Konstruktionen ist zwischen einer luftgefüllten inneren Blase und einer äußeren Hülle häufig eine Karkasse als Verstärkungsschicht angeordnet. Genähte Bälle (ob von Hand oder mit der Maschine genäht) weisen aufgrund des Zusammennähens der einzelnen äußeren Leder- oder Kunstlederpaneele größere Variationen der Nähte und damit der Vertiefungen zwischen benachbarten äußeren Paneelen auf. Dies kann zu Abweichungen von der geforderten Kugelform führen und das Spielverhalten des Balles negativ beeinflussen. Zudem vermindert die Uneinheitlichkeit der Nähte häufig die Langzeitstabilität dieser Bälle.
  • Bei laminierten Bällen werden äußere Paneele, die maschinell aus Leder bzw. Kunstleder hergestellt werden in definierter Form auf die Karkasse laminiert. Aufgrund ihrer automatisierten Fertigungsweise weisen laminierte Bälle eine Form auf, die einer Kugel sehr nahe kommt. Darüber hinaus können Größe, Gewicht und Dehnbarkeit von laminierten Bällen sehr gut eingestellt werden. Aufgrund der ausgezeichneten Kugelgestalt zeigen diese Bälle eine gute Langzeitformbeständigkeit.
  • Unabhängig von dem spezifischen Herstellungsprozess des Balles (genäht oder laminiert) ist es die generelle Aufgabe der Karkasse, die Qualität des Balles (Ge wicht, Größe, Kugelgestalt, Haltbarkeit, Formbeständigkeit, etc.) über eine möglichst große Lebensdauer zu erhalten. Eine aufgeschnittene zweidimensionale Darstellung einer Karkasse gemäß dem Stand der Technik, die sich aus zwölf fünfeckigen zweilagigen Stoffstücken zusammensetzt, ist in den 4a und 7 (linker Teil) angegeben.
  • Häufig wird eine solche Verstärkungsschicht auch aus einer mehrere Kilometer langen Nylonfaser gefertigt, die nach dem Zufallsprinzip um die Blase des Balles gewickelt wird. Wie in U.S. 4,333,648 beschrieben wird, werden neben Nylonfasern auch Gummifasern oder Fasern aus dehnbaren Materialien verwendet. Bälle, die eine derartige Karkasse enthalten, weisen eine deutlich längere Lebensdauer auf. Allerdings ist die Herstellung einer derartigen gewickelten Schicht aufwändig und die Formbeständigkeit über größere Zeiträume ist aufgrund der Inhomogenität der Wicklung der Faser begrenzt.
  • In der U. S. Patentanmeldung mit der Nr. 2006/0084536 wird die Herstellung einer Karkasse beschrieben, die sich aus zwölf regelmäßigen Fünfecken zusammensetzt und wobei die einzelnen Paneele aus zweilagigem Stoff bestehen. Die Anmeldung offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer Karkasse bei der sämtliche Säume der Nahtstellen benachbarter Paneele nach innen, gegen die Blase gerichtet sind, sodass an der Oberfläche des Balles keine Unebenheit aufgrund der Säume festzustellen ist.
  • In dem Artikel „The dependency of hollow ball deformation an material properties", veröffentlicht in dem Konferenzband der ABAQUS User's Conference 2006, werden detaillierte Untersuchungen des Deformations- und Rücksprungsverhaltens eines Balles beschrieben, dessen Karkasse Paneele aus gewebtem Material aufweist. Dabei wurde festgestellt, dass der Ball trotz seiner nahezu perfekten Kugelform unter gewissen Bedingungen ein ungleichmäßiges Rücksprungverhalten zeigt. Zwar weist der Artikel darauf hin, dass dies durch das anisotrope Dehnungsverhalten des gewebten Materials der Karkasse begründet ist, ohne je doch Ansätze aufzuzeigen, wie das ungleichmäßige Rücksprungverhalten verbessert werden könnte.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb das Problem zugrunde, ein verbessertes Reaktionsverhalten des Balles unter allen Einsatzbedingungen zu erhalten, selbst wenn das die Karkasse bildende Material ein inhomogenes Dehnungsverhalten infolge unterschiedlicher Zahlenwerte des Elastizitätsmoduls entlang verschiedener Richtungen aufweist. Der Elastizitätsmodul beschreibt den Zusammenhang zwischen einer Spannung und der Dehnung bei der Verformung eines festen Körpers innerhalb des linear elastischen Bereichs.
  • 3. Zusammenfassung der Erfindung
  • Dieses Problem wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung durch eine Karkasse nach Anspruch 1 gelöst. In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Karkasse mehrere miteinander verbundene Paneele, wobei jedes Paneel wenigstens eine Dehnungsvorzugsrichtung aufweist, wobei der Elastizitätsmodul eines Paneels in Richtung einer Dehnungsvorzugsrichtung größer als in andere Richtungen ist, und wobei die Paneele der Karkasse so zueinander angeordnet sind, dass eine Orientierung eines Paares benachbarter Paneele ausgeschlossen ist, wenn für jedes Paneel dieses Paares wenigstens eine Dehnungsvorzugsrichtung senkrecht zur Verbindungslinie der beiden benachbarten Paneele ist.
  • Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung weist im Vergleich zu einer Karkasse, deren Paneele mit statistisch verteilten Orientierungen zueinander angeordnet sind, ein wesentlich einheitlicheres Dehnungsverhalten im Bereich der Verbindungslinien der Paneele auf. Durch die offenbarte Ausführungsform werden insbesondere die sehr steifen Flächen vermieden, die im Fall der im vorhergehenden Abschnitt ausgeschlossenen Orientierungen benachbarter Paneele auftreten können. Bei gegebenen Dehnungsvorzugsrichtungen der einzelnen Paneele wird somit die Einheitlichkeit des Dehnungsverhaltens der Karkasse über ihre gesamte Oberfläche optimiert. Durch Einbau einer Karkasse gemäß der bevorzugten Ausführungsform in einen Ball verbessert sich dessen Reaktionsverhalten im Vergleich zu einem Ball, in dem eine herkömmlich aufgebaute Karkasse Verwendung findet. Diese auf der Erfindung beruhende Verbesserung ergibt sich, ohne dass andere Parameter des Balles negativ beeinflusst werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Paneele der Karkasse zwei Vorzugsrichtungen auf, beispielsweise wenn die Paneele ein gewebtes Material umfassen. Als Ausgangsmaterialien können natürliche Fasern, Kunststofffasern oder Kombinationen von beiden eingesetzt werden. Durch die geeignete Wahl der Ausgangsmaterialien kann das Dehnungsverhalten des gewebten Materials, d. h. sein Elastizitätsmodul eingestellt werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Dehnungsvorzugsrichtungen des gewebten Materials in Kettrichtung und Schussrichtung. Durch geeignete Wahl der Fasern für die Kette und den Schuss kann der Elastizitätsmodul in Kettrichtung und Schussrichtung im Wesentlichen gleich groß eingestellt werden.
  • In einer besonders bevorzugten, alternativen Ausführungsform weisen die einzelnen Paneele der Karkasse zwei Lagen aus einem gewebten Material auf, eine obere Schicht und eine untere Schicht. Die beiden Schichten des gewebten Materials werden so angeordnet, dass die Kettrichtung der oberen Schicht im Wesentlichen senkrecht zu der Kettrichtung der unteren Schicht ist. Dadurch ergeben sich für die Elastizitätsmodule in den beiden Dehnungsvorzugsrichtungen im Wesentlichen gleich große Werte.
  • Das erfindungsgemäße Prinzip kann auf Paneele unterschiedlicher Form angewendet werden. Dabei ist es nicht notwendig, dass alle Paneele, die eine Karkasse bilden, dieselbe Form aufweisen. Es ist ferner nicht notwendig, dass die Panelle in der Form von regelmäßigen oder unregelmäßigen Vielecken vorliegen. Vorzugs weise weist zumindest ein Paneel die Form eines regelmäßigen Fünfecks auf. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen alle Paneele eine regelmäßige fünfeckige Form auf und zwölf miteinander verbundene Paneele bilden eine Karkasse für einen Ball. In einer alternativen Ausführungsform umfassen die Paneele der Karkasse regelmäßige Fünfecke und Sechsecke in Analogie zu den Paneelen der äußeren Schicht eines Balles. In dieser Ausführungsform setzt sich die Karkasse aus zwölf Fünfecken und zwanzig Sechsecken zusammen. Dabei können die Paneele der Karkasse deckungsgleich mit den äußeren Paneelen sein oder gegeneinander versetzt angeordnet sein.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren abhängigen Patentansprüchen definiert.
  • 4. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert:
  • 1: Schematische Darstellung des Aufbaus eines Paneels einer Karkasse, das zwei Lagen gewebtes Material umfasst, wobei die beiden Lagen im Wesentlichen um 90° gegeneinander gedreht sind;
  • 2: Schematische Darstellung der Definition der Winkelbestimmung in Bezug auf die Verbindungslinie benachbarter Paneele;
  • 3a–o: Schematische Darstellung der Anordnungen benachbarter Paneele, die in einer Karkasse auftreten können mit Angabe der Winkelsumme αS;
  • 4: (a) Schematische aufgeschnittene zweidimensionale Darstellung der Paneelanordnung einer Karkasse nach dem Stand der Technik, (b) Definition der Winkelbestimmung und Häufigkeit des Auftretens be nachbarter Paneelanordnungen und (c) normierte Werte des Elastizitätsmoduls einer Paneelanordnung nach dem Stand der Technik;
  • 5a, a': Schematische Darstellungen von benachbarten Paneelen, die in bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausgeschlossen sind;
  • 6: Schematische aufgeschnittene zweidimensionale Darstellung der Anordnung der Paneele einer Karkasse gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
  • 6b Schematische Darstellung der Anordnung benachbarter Paneele, die in einer besonders bevorzugten Ausführungsform einer Karkasse auftreten mit Angabe der Winkelsumme αS der beiden Paneele relativ zu der Senkrechten auf die Verbindungslinie;
  • 6c Normierte Zahlenwerte des Elastizitätsmoduls einer Paneelanordnung einer Karkasse gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
  • 7 Tabellarische Zusammenstellung der Anordnungen benachbarter Paneele und der damit verbundenen Winkelsumme αS der beiden Paneele gemäß der in 2 angegebenen Winkeldefinition, links für eine Karkasse gemäß dem Stand der Technik und rechts für eine Karkasse gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
  • 8(a) Zahlenwerte (2. Spalte) und normierte Werte (3. Spalte) des Elastizitätsmoduls der Anordnungen benachbarter Paneele der 4a und 6a bzw. 6b und (b) Darstellung der normierten Elastizitätsmodulwerte der Anordnungen benachbarter Paneele nach den 4a und 6a bzw. 6b;
  • 9 Häufigkeitsverteilung einer Paneelanordnung einer Karkasse (a) nach dem Stand der Technik und (b) einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
  • 5. Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
  • Im Folgenden wird ein gegenwärtig bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Karkasse genauer erläutert. Dabei handelt es sich vorzugsweise um eine Karkasse für einen Fußball. Allerdings kann die Erfindung auch für andere Arten von aufblasbaren Bällen, wie beispielsweise Volleybälle, Handbälle, Rugbybälle, etc. eingesetzt werden.
  • Die 1 zeigt ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Paneels 100, welches zwei Lagen eines gewebten Materials aufweist, eine obere Lage 50 und eine untere Lage 60. Für jede der beiden Lagen 50 und 60 zeigt jeweils der durchgezogene Pfeil in Kettrichtung 200 und der gestrichelte Pfeil in Schussrichtung 300 und die beiden Richtungen 200 und 300 stehen senkrecht aufeinander. Aufgrund des strukturellen Aufbaus des gewebten Materials weisen die einzelnen Lagen 50 und 60 des gewebten Materials ein anisotropes Dehnungsverhalten auf. Dies bedeutet, die Zahlenwerte des Elastizitätsmoduls in der Kettrichtung 200 und der Schussrichtung 300 sind größer als in anderen Richtungen, d. h. eine Lage 50 oder 60 des gewebten Materials setzt einer definierten Zugkraft entlang der Kettrichtung 200 und entlang der Schussrichtung 300 einen größeren Widerstand entgegen als in anderen Richtungen. Mit anderen Worten, bei einer konstanten Zugkrafteinwirkung ist die relative Längenänderung einer Lage 50 oder 60 entlang der Kettrichtung 200 und entlang der Schussrichtung 300 geringer als in anderen Richtungen. Die Kettrichtung 200 und die Schussrichtung 300 bilden die beiden Dehnungsvorzugsrichtungen 200 und 300 einer der Lagen 50 oder 60 des gewebten Materials.
  • Zum Weben des Stoffes können Fäden aus natürlichen Fasern/Stoffen oder Kunststoffen verwendet werden. Dabei können die Materialien für die Kettfäden und die Schussfäden zusätzlich so gewählt werden, dass der Elastizitätsmodul in diesen beiden Dehnungsvorzugsrichtungen 200, 300 gleiche oder unterschiedliche Zahlenwerte aufweist. Ferner kann das gewebte Material eine Textur aufweisen, um das Aufkleben der äußeren Paneele zu erleichtern. Darüber hinaus kann das Material der Karkasse auch getränkt oder beschichtet werden, um Eigenschaften wie Festigkeit oder ähnliche entsprechend den an den Ball gestellten Anforderungen einzustellen.
  • Die obere Lage 50 und die untere Lage 60 des gewebten Materials werden in einer bevorzugten Ausführungsform in einem Winkel von im Wesentlichen 90° gegeneinander verdreht und miteinander verbunden, insbesondere verklebt. Das dadurch entstandene Paneel 100 bildet das Grundelement der Karkasse. Durch diesen Aufbau des Paneels 100 weisen die beiden Dehnungsvorzugsrichtungen 200 und 300 im Wesentlichen das gleiche Dehnungsverhalten auf, d. h. die Zahlenwerte des Elastizitätsmoduls in den Vorzugsrichtungen 200 und 300 sind etwa gleich groß. Durch diesen Aufbau können besonders strapazierfähige und langzeitstabile Paneele 100 für Karkassen gefertigt werden. Indem vor dem Ausschneiden der Paneele 100 aus den zweilagigen Materialbahnen die obere Lage 50 mit der unteren Lage 60 vertauscht werden, können die Dehnungsvorzugsrichtungen 200 und 300 gegeneinander ausgetauscht werden.
  • Bei der in 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform entsteht ein Paneel 100 durch Verkleben der um 90° gegeneinander gedrehten oberen Lage 50 und der unteren Lage 60 des gewebten Materials. In einer alternativen Ausführungsform bildet eine einzelne Lage 50 oder 60 des gewebten Materials das Paneel 100. In einer weiteren alternativen Ausführungsform weist das Material des Paneels 100 nur eine Dehnungsvorzugsrichtung auf.
  • In dem in 1 präsentierten Paneel stehen die Kettrichtung 200 und die Schussrichtung 300 unter einem Winkel von 90° zueinander und erzeugen damit senkrecht aufeinander stehende Dehnungsvorzugsrichtungen 200 und 300. Diese spezielle Konfiguration ist für eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung jedoch nicht zwingend. Des Weiteren kann für ein Paneel 100, anstelle eines gewebten Materials, jedes anisotrope elastische, flächige Material verwendet werden, um mit Hilfe der Erfindung vorteilhafte Ausführungsformen einer Karkasse herzustellen. Mit Hilfe des in 1 dargestellten Aufbaus aus zwei Lagen kann der Elastizitätsmodul auch von anderen dehnbaren anisotropen Materialien, die für die Herstellung der Paneele 100 verwendet werden, symmetrisiert werden. Denkbar ist auch die Verwendung von mehr als zwei Lagen und/oder anderer relativer Orientierungen der Lagen zueinander.
  • Gemäß der besonders bevorzugten Ausführungsform weisen die Paneele 100 in 1 eine regelmäßige fünfeckige Form auf. Auf andere Paneele, die in der Form von regelmäßigen oder unregelmäßigen Vielecken vorliegen, kann das Prinzip der Erfindung ebenfalls angewendet werden. So setzt sich die Karkasse in einer alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt) aus regelmäßigen Fünfecken und Sechsecken zusammen. Dabei können die Paneele 100 der Karkasse mit den äußeren Paneelen des Balles deckungsgleich sein. Eine gegeneinander versetzte Anordnung ist ebenfalls vorstellbar.
  • Wie aus der 1 ersichtlich ist, stehen in der besonders bevorzugten Ausführungsform die Dehnungsvorzugsrichtungen 200 und 300 des Paneels 100 in einer im Wesentlichen festen Zuordnung mit der äußeren, fünfeckigen Form des Paneels 100. Eine vorteilhafte Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips erfordert diese feste Zuordnung nicht. Hier und an anderen Stellen der vorliegenden Beschreibung spiegelt der Ausdruck "im Wesentlichen" die bei den verschiedenen Herstellungsschritten auftretenden Fertigungstoleranzen wider.
  • Die 2 zeigt zwei regelmäßige, fünfeckige Paneele 100. Die beiden Paneele 100 können entlang einer Verbindungslinie 400 durch verschiedene Techniken miteinander verbunden werden, wie beispielsweise Nähen, Kleben oder Verschweißen. Beide Paneele 100 weisen zwei aufeinander senkrecht stehende Dehnungsvorzugsrichtungen 200 und 300 auf.
  • Die 2 veranschaulicht ferner die Definition der Winkelbestimmung der Dehnungsvorzugsrichtungen 200, 300 einer Anordnung von benachbarten Paneelen 100 in Bezug auf die Verbindungslinie 400. Als Bezugsrichtung dient dabei eine Senkrechte 500 auf die Verbindungslinie 400. Die Senkrechte 500 schneidet die beiden Dehnungsvorzugsrichtungen 200, 300 und bildet mit diesen jeweils einen Winkel 0° ≤ α200, α300 ≤ 90°. Der kleinere der beiden Winkel α200, α300 den die Dehnungsvorzugsrichtungen 200, 300 mit der Senkrechten 500 bilden, dient als Bezugswinkel für die Unterscheidung der verschiedenen Anordnungen. Falls der Schnittpunkt der beiden Dehnungsvorzugsrichtungen 200, 300 mit dem Mittelpunkt des fünfeckigen Paneels übereinstimmt, dann schneidet die Dehnungsvorzugsrichtung 200, 300, die für die Winkelbestimmung verwendet wird, die Verbindungslinie 400 und die andere Dehnungsvorzugsrichtung 200, 300, die den größeren Winkel mit der Senkrechten 500 bildet, schneidet die Verbindungslinie 400 nicht.
  • Das linke Paneel 100 weist nach der angegebenen Definition mit der Dehnungsvorzugrichtung 200 den Winkel α200 = 0° auf und mit der Dehnungsvorzugsrichtung 300 den Winkel α300 = 90°. Damit ist der gesuchte Winkel für das linke Paneel 100 0°. Im rechten Paneel 100 weist die Dehnungsvorzugsrichtung 200 einen Winkel von α200 = 36° auf und schneidet unter der oben angegeben Bedingung die Verbindungslinie 400. Die Dehnungsvorzugsrichtung 300 bildet mit der Senkrechten 500 einen Winkel von α300 = 54° und schneidet unter der oben angegebenen Nebenbedingung die Verbindungsgerade 400 nicht. Der für das rechte Paneel 100 gesuchte Winkel beträgt damit 36°.
  • Werden die beiden Paneele 100 entlang der Verbindungslinie 400 miteinander verbunden, so werden die oben definierten Winkel der einzelnen Paneele 100 addiert, d. h. der Winkel des oberen Paneels 100 αOP und der Winkel des unteren Paneels 100 αUP. In dem in 2 angegeben Beispiel ergibt sich damit für die Winkelsumme: αS = αOP + αUP = 0° + 36° = 36°. Die Konfiguration, die sich beim Verbinden der beiden Paneele 100 ergibt, ist als Anordnung e in 3 dargestellt.
  • Die 3 zeigt eine schematische Darstellung aller Anordnungen benachbarter Paneele 100 die in einer Karkasse, die sich aus regelmäßigen fünfeckigen Paneelen 100 zusammensetzt, auftreten können. Gemäß der in 2 erläuterten Winkeldefinition weisen die Konfigurationen Winkelsummen αS von 0°, 18°, 36°, 54° und 72° auf. Jede Anordnung kann auf den Kopf gestellt werden, d. h. es wird das obere und das untere Paneel 100 vertauscht, ohne dass sich an den Eigenschaften der Konfiguration etwas ändert. Deshalb sind diese Anordnungen nicht dargestellt. Ferner gehen bestimmte Anordnungen benachbarter Paneele 100 durch Spiegelungen auseinander hervor. In der 3 sind das die Anordnungen b/c, d/e, g/h, j/o, k/m und l/n. Bei der Anordnung a ändert das Vertauschen des oberen und des unteren Paneel 100 oder das Spiegeln an der Senkrechten 500 das Erscheinungsbild der Konfiguration nicht. Bei den Anordnungen f und i fallen die Konfiguration, die durch vertauschen des oberen mit dem unteren Paneel entstehen und die gespiegelten Versionen zusammen. Aus diesem Grund werden weder die gespiegelte Konfiguration a noch die gespiegelten Anordnungen f und i in der 3 dargestellt.
  • Die 4a zeigt schematisch eine aufgeschnittene zweidimensionale Darstellung der Anordnung der fünfeckigen Paneele 100 einer Karkasse 1000 für einen Ball, die nach dem derzeitigen Stand der Technik hergestellt ist. Diese setzt sich aus zwölf der oben beschriebenen regelmäßigen fünfeckigen Paneele 100 zusammen. Sie sind in 4a mit eins bis zwölf durchnummeriert. Der durchgezogene Kreis des Paneels 1 bezeichnet ein Ventil der Blase, das durch die Karkasse 1000 hindurchreicht. Der gestrichelte Kreis in dem Paneel 12 markiert ein Ausgleichsge wicht, das an der dem Ventil gegenüberliegenden Innenseite der Karkasse 1000 angebracht ist. Die durchgezogenen Pfeile 200 und gestrichelten Pfeile 300 bezeichnen wiederum die Dehnungsvorzugsrichtungen 200 und 300 der einzelnen Paneele 100.
  • Die 4b zeigt ferner nochmals die gewählte Winkeldefinition. Ferner gibt 4b an, dass in der Konfiguration der Paneele 100 einer Karkasse 1000 gemäß dem Stand der Technik die Anordnung a (αS = 0°) sechsmal auftritt und die restlichen 24 Paare benachbarter Paneele 100 weisen die benachbarten Paneele eine Winkelsumme von αS = 54° auf, wobei jeweils 12-mal die Konfigurationen g und h auftreten (siehe 7 linke Tabelle und 9a).
  • In der 5 ist nochmals die Anordnung a aus der 3 dargestellt. Im linken Teilbild (5a) weist die gleiche Dehnungsvorzugsrichtung 200 (durchgezogene Pfeile) des oberen und unteren Paneels 100 in die gleiche Richtung. Zusätzlich steht diese Dehnungsvorzugsrichtung 200 senkrecht auf der Verbindungslinie 400 der beiden Paneele 100. Diese Anordnung wird im Folgenden mit a und αS = 0° bezeichnet, gemäß der in 2 diskutierten Winkeldefinition. Die in 5a gezeigte Anordnung tritt insbesondere dann auf, wenn nicht ein fünfeckiges Paneel 100 die elementare Einheit einer Karkasse bildet, sondern zwei zusammenhängende Fünfecke aus dem gewebten Material gemeinsam ausgeschnitten oder ausgestanzt werden.
  • Bei dem rechten Teilbild (5a') ist die erste Dehnungsvorzugsrichtung 200 (durchgezogener Pfeil) des unteren Paneels 100 parallel zu der zweiten Dehnungsvorzugsrichtung 300 (gestrichelter Pfeil) des oberen Paneels 100 und die sich entsprechenden Vorzugsrichtungen 200, 300 stehen senkrecht aufeinander. Deshalb wird für diese Anordnung die Bezeichnung a' und αS = 0° gewählt, wiederum gemäß der in 2 angegebenen Winkeldefinition. Weiterhin steht die zweite Dehnungsvorzugsrichtung 300 des oberen Paneels 100 und die erste Dehnungsvorzugsrichtung 200 des unteren Paneels 100 senkrecht auf der Verbin dungslinie 400 der beiden Paneele 100. Aufgrund des in der 1 vorgestellten Aufbaus eines einzelnen Paneels 100 weisen die beiden Konfigurationen a und a' identische Zahlenwerte des Elastizitätsmoduls auf (siehe 8). In dem Fall in dem ein Paneel 100 nur aus einer Materiallage besteht, können die Dehnungsvorzugsrichtungen 200, 300 verschiedene Zahlenwerte des Elastizitätsmoduls aufweisen. In diesem Fall würden die Zahlenwerte des Elastizitätsmoduls der Anordnungen a und a' nicht gleich groß sein.
  • Die Anmelderin hat durch Untersuchungen herausgefunden, dass für die beiden in den 5a und 5a' dargestellten Anordnungen benachbarter Paneele 100, die beide die Winkelsumme αS = 0° aufweisen, die Verbindungslinien 400 der beiden Paneele 100 sehr steif sind (siehe 8). Diese singuläre Steifigkeit muss verhindert werden. Eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Karkasse vermeidet die beiden in den 5a und 5a' dargestellten Anordnungen benachbarter Paneele 100 und führt damit zu einer gleichmäßiger steifen Karkasse.
  • In der 8 sind unter (a) in der Tabelle die experimentell bestimmten Zahlenwerte des Elastizitätsmoduls der verschiedenen Kombinationen benachbarter Paneele 100, wie sie die 5 und 6b zeigen, zusammengefasst. Dabei werden in der zweiten Spalte die experimentell bestimmten Zahlenwerte des Elastizitätsmoduls für die in der ersten Spalte angegeben Kombinationen benachbarter Paneele 100 aufgelistet. In der dritten Spalte sind die Zahlenwerte normiert dargestellt, dabei wurde die Konfiguration f als Bezugsgröße gewählt. Das Diagramm unter (b) gibt die relativen Verhältnisse der Zahlenwerte des Elastizitätsmoduls der verschiedenen Anordnungen der 5 und 6b wieder.
  • In diesem Schaubild sticht insbesondere Größe des Elastizitätsmodus der Anordnungen a und a' hervor. Er ist mehr als zweimal so groß wie der zweitgrößte Zahlenwert der Anordnungen b und c. Wie im Zusammenhang mit den 5a und 5a' diskutiert, müssen die Anordnungen a und a' vermieden werden, um zu einer Karkasse 100 mit gleichmäßig steifer Oberfläche zu gelangen. Wie ebenfalls in der Diskussion der 3 bereits angesprochen sind die Zahlenwerte des Elastizitätsmoduls der spiegelsymmetrischen Anordnungen gleich groß. Der Zahlenwert des Elastizitätsmoduls variiert um fast eine Dekade zwischen den Konfigurationen a und a' (αS = 0°) einerseits und i (αS = 72°) andererseits.
  • In der 4c sind die normierten Zahlenwerte des Elastizitätsmoduls einer Standardkarkasse 1000 dargestellt. Wie bereits anhand der 5 kurz erläutert, tritt bei einer gemäß dem Stand der Technik hergestellten Karkasse 1000 sechsmal die Anordnung a auf (αS = 0°) und die verbleibenden 24 Konfigurationen benachbarter Paneele 100 weisen alle eine Winkelsumme von αS = 54° auf. Diese 24 vorkommenden Kombinationen sind ausschließlich den Anordnungen g und h zu zurechnen (siehe 7 linke Tabelle und 9a). Alle anderen Anordnungen kommen bei einer Standardkarkasse nicht vor.
  • Die 8 zeigt unter (b) die mit den Anordnungen benachbarter Paneele 100 verbundenen relativen Werte des Elastizitätsmoduls (siehe die 5 und 6b). Mit der Anordnung a ist der zahlenmäßig größte Elastizitätsmodul verbunden. Die Kombinationen g und h weisen den zweitkleinsten Zahlenwert des Elastizitätsmoduls auf. Die beiden Zahlenwerte unterscheiden um einen Faktor sieben. Dieser Unterschied der Zahlenwerte des Elastizitätsmoduls benachbarter Paneele 100 führt in Kombination mit der asymmetrischen Häufigkeitsverteilung zu einem inhomogenen Dehnungsverhalten über die Oberfläche der Karkasse 1000. Damit wird das Spielverhalten eines Balles, der solch eine Karkasse 1000 enthält, negativ beeinflusst.
  • Aus der Kombination der 5, 6b und 8 ergibt sich eine Beziehung: je größer die Winkelsumme αS desto geringer der Zahlenwert des Elastizitätsmoduls. Die Konfigurationen d, e und f weisen alle eine Winkelsumme von αS = 36° auf. Dabei ist der Zahlenwert des Elastizitätsmoduls der Anordnung f größer als der der Konfigurationen d und e (siehe 8). Dies könnte damit zusammenhängen, dass für die Konfigurationen d, e und f die Winkelsumme αS zwar gleich groß ist, die Beiträge, die die einzelnen Paneele 100 des Paneelpaares zu der Winkelsumme αS beisteuern für die Anordnung f und die Anordnungen d und e jedoch unterschiedlich ist.
  • In der 6a ist schematisch eine zweidimensional aufgeschnittene Anordnung der Paneele 100 einer besonders bevorzugten Ausführungsform einer Karkasse 1000 dargestellt. In Übereinstimmung mit der 4a setzt sich die Karkasse 1000 wiederum aus 12 regelmäßigen Fünfecken zusammen. Die Paneele 100 sind wiederum von eins bis zwölf durchnummeriert. Der durchgezogene Pfeil 200 und der gestrichelte Pfeil 300 bezeichnen die beiden Dehnungsvorzugsrichtungen 200, 300 des einzelnen Paneels 100.
  • Die 6b zeigt die Anordnungen benachbarter Paneele 100, die in einer bevorzugten Ausführungsform einer Karkasse 1000 vorkommen. Im Gegensatz zu der in 4 gezeigten Standardkarkasse tritt die Anordnung a – ebenso wie a' – (αS = 0°) in einer bevorzugten Ausführungsform nicht auf. Die vorkommenden Winkelsummen αS benachbarter Paneele 100 in bevorzugten Ausführungsformen sind 18°, 36°, 54° und 72°. Alle anderen fünf, der in der 8 diskutierten Anordnungen mit verschiedenen Werten des Elastizitätsmoduls, treten mit gleicher Häufigkeit – jeweils sechsmal – auf (siehe 7 linke Tabelle und 9b). Die 6c gibt die mit den Anordnungen benachbarter Paneele 100 verbundenen Werte des Elastizitätsmoduls wieder (vergleiche 8). Der mit den Anordnungen a und a' verbundene größte Zahlenwert des Elastizitätsmoduls kommt in einer bevorzugten Ausführungsform nicht vor. Die verbleibenden fünf unterscheidbaren Elastizitätswerte weisen eine deutlich geringere Spreizung der Zahlenwerte des Elastizitätsmoduls auf (4,3 im Vergleich zu 7,0 in 4c). Dieser deutlich geringere Unterschied der Zahlenwerte des Elastizitätsmoduls benachbarter Paneele 100 führt zusammen mit der gleichmäßigen Verteilung der verschiedenen Anordnungen benachbarter Paneele 100 (siehe 9b) zu einer Karkasse 1000, die ein wesentlich homogeneren Dehnungsverhalten über deren Oberfläche aufweist. Damit führt die in 6a dargestellte Anordnung der Paneele 100, trotz der Anisotropie der einzelnen Paneele 100, zu einer weitgehend einheitlichen Karkasse 1000, die das Spielverhalten eines Balles nicht beeinträchtigt.
  • In der linken Tabelle der 7 sind alle 30 bei einer Karkasse 1000 auftretenden Winkelsummen αS benachbarter Paneele 100 in der linken Spalte aufgelistet, die bei einer Karkasse 1000 auftreten, die nach dem Stand der Technik hergestellt ist. Die mittlere Spalte gibt die Anordnung nach der in den 3, 5 und 6b eingeführten Nomenklatur an. In der rechten Tabelle der 7 sind die bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auftretenden Anordnungen benachbarter Paneele 100 und deren Winkelsummen αS gegenübergestellt. Dieser Gegenüberstellung ist sofort zu entnehmen, dass die besonders steifen Anordnungen a bzw. a' mit αS = 0°, die in der linken Tabelle sechsmal auftreten, in der rechten Tabelle nicht vorkommen.
  • Die 9 zeigt unter (a) die Verteilung der Anordnungen benachbarter Paneele 100 in einer Standardkarkasse 1000. Wie bereits im Zusammenhang mit der Diskussion der 4 angesprochen kommt bei einer Standardkarkasse 1000 sechsmal die Winkelsumme αS = 0° (Konfiguration a) und 24-mal die Winkelsumme αS = 54° (Konfigurationen g und h) vor. Unter (b) ist die Verteilung benachbarter Paneele 100 einer bevorzugten Ausführungsform einer Karkasse 1000 dargestellt. Im Gegensatz zu der in 4a gezeigten Standardkarkasse tritt die Anordnung a – ebenso wie a' – in einer bevorzugten Ausführungsform nicht auf (siehe 5). Alle anderen fünf, der in 6b diskutierten Anordnungen mit verschiedenen Werten des Elastizitätsmoduls (siehe 8), treten mit gleicher Häufigkeit – jeweils sechsmal – auf (siehe 7 rechte Tabelle).
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 4333648 [0005]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - „The dependency of hollow ball deformation an material properties", veröffentlicht in dem Konferenzband der ABAQUS User's Conference 2006 [0007]

Claims (10)

  1. Karkasse (1000), zur Verstärkung eines Balls, aufweisend: a. mehrere miteinander verbundene Paneele (100); b. wobei jedes Paneel (100) zumindest eine Dehnungsvorzugsrichtung (200, 300) aufweist, wobei der Elastizitätsmodul eines Paneels (100) in Richtung einer Dehnungsvorzugsrichtung (200, 300) größer ist als in andere Richtungen; und c. wobei die Paneele (100) der Karkasse (1000) so zueinander angeordnet sind, dass eine Orientierung eines Paares benachbarter Paneele (100) ausgeschlossen ist, wenn für jedes Paneel (100) dieses Paares wenigstens eine Dehnungsvorzugsrichtung (200, 300) senkrecht zu mindestens einer Verbindungslinie (400) der beiden benachbarten Paneele (100) ist.
  2. Karkasse nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Paneel (100) zwei Dehnungsvorzugsrichtungen (200, 300) aufweist.
  3. Karkasse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei mindestens ein Paneel (100) ein gewebtes Material aufweist.
  4. Karkasse nach Anspruch 3, wobei die zwei Dehnungsvorzugsrichtungen (200, 300) parallel zu der Kettrichtung (200) bzw. zu der Schussrichtung (300) des gewebten Materials sind.
  5. Karkasse nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei mindestens ein einzelnes Paneel (100) eine obere Lage (50) und eine untere Lage (60) des gewebten Materials aufweist, wobei die Lagen so zueinander angeordnet sind, so dass die Kettrichtung (200) der oberen Lage (50) senkrecht zu der Kettrichtung (200) der unteren Lage (60) ist.
  6. Karkasse nach einem der Ansprüche 1–5, wobei zumindest ein Paneel (100) die Form eines regelmäßigen Fünfecks aufweist.
  7. Karkasse nach einem der Ansprüche 1–6, wobei zwölf miteinander verbundene Paneele (100) die Form eines regelmäßigen Fünfecks aufweisen und die Karkasse (1000) bilden.
  8. Karkasse nach einem der Ansprüche 1–7, wobei benachbarte Paneele (100) so angeordnet sind, dass die Winkelsumme, die sich zusammensetzt aus den Winkeln der beiden benachbarten Paneele (100), wobei für jedes Paneel (100) jeweils der kleinere Winkel verwendet wird, den die Dehnungsvorzugsrichtungen (200, 300) eines Paneels (100) mit der Senkrechten (500) auf der Verbindungslinie 400 bilden, im Wesentlichen Werte von 18°, 36°, 54° und 72° aufweisen.
  9. Karkasse nach Anspruch 7, wobei die Paneele (100) so angeordnet sind, dass 6 Paare benachbarter Paneele (100) eine Winkelsumme von im Wesentlichen 18° aufweisen, 12 Paare benachbarter Paneele (100) eine Winkelsumme von im Wesentlichen 36° aufweisen, 6 Paare benachbarter Paneele (100) eine Winkelsumme von im Wesentlichen 54° aufweisen und 6 Paare benachbarter Paneele (100) eine Winkelsumme von im Wesentlichen 72° aufweisen.
  10. Ball, der eine Karkasse (1000) nach Anspruch 1–9 aufweist.
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