Спортивный мяч со встроенным надувочным механизмом, обладающим возможностями сброса и индикации давления
Изобретение относится к спортивному надувному мячу. Спортивный надувной мяч снабжен встроенным надувочным механизмом или несколькими встроенными надувочными механизмами, предназначенными для надувания из окружающей атмосферы и добавления давления в мяч. Механизмом является насос, который помещается внутри мяча и который приводится в действие снаружи мяча, накачивая окружающий воздух внутрь мяча. Насос содержит встроенный узел для избирательного снижения или сброса давления в мяче. Устройство сброса давления насоса содержит приспособление индикации давления для определения относительного давления в мяче. Спортивный надувной мяч может быть такой, как баскетбольный мяч, мяч для американского футбола, футбольный мяч и волейбольный мяч. Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности повышения давления в мяче без использования отдельного надувочного оборудования, сброса давления и регистрации давления. 4 н. и 26 з.п. ф-лы, 16 ил.
Перекрестная ссылка на связанные заявки
Эта заявка притязает на приоритет предварительной заявки США №60/435225, поданной 20 декабря 2002 г.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к спортивным или игровым мячам, которые содержат механизмы для надувания или добавления давления в мячи. Надувочные механизмы дополнительно используют встроенный узел сброса давления и/или встроенное устройство индикации давления.
Предпосылки к созданию изобретения
Обычные надувные спортивные мячи, такие как баскетбольные мячи, мячи для американского футбола, футбольные мячи, волейбольные или игровые мячи, надувают через обычный надувочный клапан с использованием отдельной надувочной иглы, вставленной и пропущенной через самоуплотняющийся надувочный клапан. Отдельный насос, такой как велосипедный насос, присоединяют к надувочной игле и надувают мяч, используя этот насос. Затем надувочную иглу извлекают из надувочного клапана, который самоуплотняется для поддержания давления в мяче. Эта система прекрасно работает до того момента, когда возникает необходимость в надувании или повышении давления в спортивном мяче, а иглы и/или насоса нет под рукой.
В обычных спортивных мячах затруднительно сбросить давление. Для сбрасывания давления может быть использовано отдельное устройство сброса давления, или же для сброса давления можно вставить в обычный игольчатый клапан обычную иглу. Для спортивных мячей, содержащих встроенный насосный механизм, было бы лучше, чтобы насосный механизм обладал также способностью по желанию сбрасывать давление в мяче.
Кроме того, трудно выполнить измерение давления в обычном спортивном мяче. Большинство устройств индикации давления предназначены для определения давления в шинах или изделиях, в которых применяется выступающий наружу шток клапана. Хотя известны и устройства индикации давления, предназначенные для измерения давления внутри игрового мяча, такие устройства обычно являются частью крупного отдельного насосного узла. Кроме того, при выполнении измерения давления с использованием таких известных устройств обычно мяч теряет значительную часть воздуха при создании сообщения устройства с находящейся под давлением внутренней полостью мяча. Соответственно существует потребность в устройстве индикации давления, встроенном в спортивный мяч. Кроме того, было бы предпочтительно, если использование такого устройства не вело к избыточной потере воздуха из мяча.
Сущность изобретения
Целью настоящего изобретения является надувание или повышение давления в спортивном мяче без использования отдельного надувочного оборудования, такого как отдельные надувочные игла и насос, и получение возможности в случае необходимости для снижения или сброса давления в мяче.
Другой целью настоящего изобретения является легкое определение давления в спортивном мяче без использования отдельного показывающего или измеряющего давление устройства.
Другой целью изобретения является определение давления в спортивном мяче без значительных потерь воздуха из находящейся под давлением внутренней полости мяча.
Настоящее изобретение предлагает спортивный мяч, который содержит встроенный надувочный механизм, имеющий встроенное устройство сброса давления. Изобретение предлагает также спортивный мяч, который содержит несколько встроенных надувочных механизмов, в которых по меньшей мере один надувочный механизм включает в себя устройство сброса давления. В частности, изобретение относится к спортивному мячу, который содержит по меньшей мере одно встроенное насосное устройство, которое приводится в действие снаружи мяча и которое накачивает окружающий воздух для достижения нужного давления. Насос содержит также узел для снижения или сброса давления в мяче. Кроме того, насос может иметь встроенный индикатор давления с целью определения относительного давления в мяче.
Поскольку давление в спортивном мяче может быть слишком высоким из-за перекачивания или повышения температуры или слишком низким из-за недокачивания или потери воздуха, желательно иметь механизм сброса давления, и дополнительно устройство индикации давления, образующее одно целое со встроенным насосом. Если давление слишком низко, можно добавить дополнительный воздух с использованием встроенного насоса согласно изобретению. Если давление слишком велико, давление можно сбросить путем стравливания давления из мяча с помощью описанного здесь механизма сброса давления. После сброса давления устройство индикации давления, в случае его наличия, может затем быть использовано для определения того, правильно ли надут мяч. Если удалено слишком много воздуха, с помощью насоса можно добавить дополнительный воздух.
В первом аспекте настоящее изобретение предлагает надувной спортивный мяч, имеющий встроенные насос и механизм сброса давления. Мяч содержит гибкий каркас, включая надувную камеру, имеющую внутреннюю полость, приспособленную для содержания сжатого воздуха, и наружный слой, размещенный на камере. Мяч содержит также цилиндр насоса, прикрепленный к каркасу. Цилиндр содержит дальний конец, на котором расположен клапан. Цилиндр ограничивает внутреннюю полость, сообщающуюся с внутренней полостью камеры через клапан. Мяч содержит также поршень насоса, помещенный в цилиндре. Поршень может позиционироваться внутри цилиндра и включает в себя дальний конец, на котором помещен исполнительный механизм. Поршень и цилиндр сконфигурированы таким образом, что при избирательном позиционировании поршня исполнительный элемент взаимодействует с клапаном с избирательным образованием прохода и выпуском сжатого воздуха из внутренней полости камеры.
В другом аспекте настоящее изобретение предлагает надувной спортивный мяч, имеющий встроенные насос и узел индикации давления. Мяч содержит гибкий каркас, включая надувную камеру, имеющую внутреннюю полость, приспособленную для содержания сжатого воздуха, и наружный слой, размещенный на камере. Мяч содержит также цилиндр насоса, прикрепленный к каркасу. Цилиндр включает в себя конец с соплом. Цилиндр ограничивает внутреннюю полость, сообщающуюся с внутренней полостью камеры через клапан. Мяч содержит также поршень насоса, помещенный в цилиндре. Поршень включает в себя дальний конец и включает также в себя узел индикации давления. При взаимодействии между собой дальнего конца поршня и конца цилиндра с соплом узел индикации давления сообщается с внутренней полостью камеры. Это позволяет узлу показывать давление во внутренней полости камеры.
Еще в одном аспекте настоящее изобретение предлагает надувной спортивный мяч, имеющий встроенные насос, механизм сброса давления и узел индикации давления. Мяч содержит гибкий каркас, включая надувную камеру, имеющую внутреннюю полость, приспособленную для содержания сжатого воздуха, и наружный слой, размещенный на камере. Мяч содержит также цилиндр насоса, прикрепленный к каркасу. Цилиндр включает в себя дальний конец, в котором расположен клапан для образования сообщения с внутренней полостью камеры. Цилиндр ограничивает внутреннюю полость, сообщающуюся с внутренней полостью камеры через клапан. Мяч содержит также поршень насоса, помещенный в цилиндре. Поршень может позиционироваться внутри цилиндра. Поршень включает в себя узел индикации давления и дальний конец, на котором расположен исполнительный элемент. Поршень и цилиндр сконфигурированы таким образом, что при избирательном позиционировании поршня исполнительный элемент взаимодействует с клапаном с избирательным образованием прохода и выпуском сжатого воздуха из камеры, а узел индикации давления сообщается с внутренней полостью камеры, чтобы таким образом позволить узлу показывать давление во внутренней полости мяча.
И еще в одном аспекте настоящее изобретение предлагает насос, приспособленный для встраивания в надувной спортивный мяч. Насос содержит цилиндр, имеющий конец с соплом, клапан, расположенный на конце сопла и открытый конец, расположенный напротив конца с соплом, а также боковую стенку, идущую между концом с соплом и открытым концом. Открытый конец приспособлен для взаимодействия с каркасом мяча. Насос содержит также поршень, подвижно размещенный в цилиндре. Поршень включает в себя дальний конец, на котором расположен исполнительный элемент. Поршень и цилиндр сконфигурированы таким образом, что при избирательном позиционировании поршня исполнительный элемент взаимодействует с клапаном для его избирательного открывания.
Другие цели изобретения станут очевидными из подробного описания, чертежей и формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Далее приведено краткое описание чертежей, которые представлены с целью иллюстрации изобретения, но не с целью ограничения его объема.
На фиг.1 показан в частичном разрезе вид баскетбольного мяча с использованием предпочтительного варианта реализации насоса согласно настоящему изобретению;
на фиг.2 показан в частичном разрезе вид мяча для американского футбола с использованием предпочтительного варианта реализации насоса согласно настоящему изобретению;
на фиг.3 показан детальный вид в разрезе части баскетбольного мяча, изображенного на фиг.1, который иллюстрирует предпочтительную монтажную конфигурацию для предпочтительного насоса согласно настоящему изобретению;
на фиг.4 показан поперечный разрез части спортивного мяча с предпочтительным вариантом реализации насоса и встроенным устройством сброса внутреннего давления, демонстрирующий положение, в котором поршень насоса отжимается вниз или в фиксированное положение;
на фиг.5 показана часть спортивного мяча, показанного на фиг.4, на котором поршень расположен так, чтобы добавлять воздух в мяч;
на фиг.6 показан спортивный мяч, показанный на фиг.4 и 5, на котором поршень отжимается дальше в цилиндр насоса, и односторонний клапан открывается устройством сброса давления для того, чтобы позволить воздуху выйти из мяча;
на фиг.7 в поперечном разрезе показан другой предпочтительный вариант реализации спортивного мяча с предпочтительным вариантом реализации насоса и встроенным устройством индикации внутреннего давления, в котором поршень насоса отжимается вниз или в фиксированное положение;
на фиг.8 показан другой вид части спортивного мяча, показанного на фиг.7, на котором поршень расположен так, чтобы добавлять воздух в мяч;
на фиг.9 показан поперечный разрез другого предпочтительного варианта реализации спортивного мяча с другим предпочтительным вариантом реализации насоса, имеющим встроенное устройство сброса и устройство индикации давления согласно настоящему изобретению;
на фиг.10 показана часть спортивного мяча, показанного на фиг.9, на котором поршень расположен так, чтобы добавлять воздух в мяч;
на фиг.11 показан спортивный мяч, показанный на фиг.9 и 10, в котором поршень отжимается дальше в цилиндр насоса, и односторонний клапан открывается устройством сброса давления для того, чтобы позволить воздуху выйти из мяча;
на фиг.12 показан вид сбоку поршня согласно предпочтительному варианту реализации насоса;
на фиг.13 показан вид в перспективе предпочтительной крышки цилиндра, применяемой для закрепления насоса внутри мяча;
на фиг.14 показан поперечный разрез предпочтительного компонента сопла, предназначенного для использования в насосе согласно настоящему изобретению;
на фиг.15 показан поперечный разрез клапана с плоским выходом, применяемого в компоненте сопла, показанном на фиг.14;
на фиг.16 показан другой предпочтительный вариант реализации игрового мяча согласно настоящему изобретению.
Описание предпочтительных вариантов реализации
На фиг.1 показан спортивный мяч 10, который содержит предпочтительный вариант реализации надувочного насоса 5а, 5b или 5с согласно настоящему изобретению. Детали различных вариантов реализации насоса 5а, 5b и 5с описаны ниже.
Мяч 10 является типичной баскетбольной конструкцией, состоящей из каркаса с резиновой камерой 12, предназначенной для удерживания воздуха, слоя 14, образуемого слоями нейлона и обмотки из полиэфирного волокна вокруг камеры 12 и наружного резинового слоя 16. Как будет понятно, термин «каркас» относится к гибкому телу мяча. В случае ламинированного мяча возможно использование дополнительного наружного слоя 18 из кожи или синтетического материала. Слой 18 может содержать полосы, которые накладывают с использованием клея и закрепляют путем холодного прессования на слое 16. Обмотки 14 ориентированы произвольно и имеют толщину в два или три слоя, образуя слой, который не поддается сколько-нибудь заметному растяжению. Обмотки ограничивают также способность мяча 10 к расширению в сколько-нибудь значительной степени по сравнению с нормативными размерами в случае его надувания выше уровня обычного игрового давления. Этот слой 14 для мячей для американского футбола, волейбольных и футбольных мячей упоминается здесь как прокладочный слой, и обычно он образуется хлопчатобумажной или полиэфирной тканью, пропитанной гибкой связующей смолой, такой как виниловая или латексная смола. Наружный слой 18 в некоторых спортивных мячах, таких как футбольные и волейбольные мячи, может быть простеган. Наружный слой 18 может дополнительно иметь подкладку из пенопласта или отдельный слой пенопласта.
На фиг.2 показан мяч 110 для американского футбола, включающий в себя предпочтительный вариант реализации надувочного насоса 5а, 5b или 5с согласно настоящему изобретению. Мяч 110 для американского футбола содержит каркас, имеющий резиновую камеру 112, предназначенную для удерживания воздуха, и наружный слой 118 из кожи или синтетического материала. Как можно предположить, каркас мяча для американского футбола 110 может включать в себя один или несколько дополнительных слоев, таких как обмоточный слой или армирующий слой, пенопластовый или подкладочный слой, и вторичный резиновый прокладочный слой.
Изобретение может использоваться также в других спортивных мячах, таких как спортивные мячи, полученные формовочным процессом, таким как выдувное формование. Относительно примера процесса формования спортивных мячей см., например, патент США №6261400, включенный сюда посредством ссылки.
Материалы, пригодные для использования в качестве камеры, включают, не ограничиваясь ими, бутил, латекс, уретан и другие каучуковые материалы, общеизвестные в технике. Примеры материалов, пригодных для обмоточного слоя, включают, не ограничиваясь ими, нейлон, полиэфир и т.п. Материалы, подходящие для использования в качестве наружного слоя, или покрышки, включают, не ограничиваясь ими, полиуретаны, включая термопластические полиуретаны, поливинилхлориды (PVC), кожу, синтетическую кожу и композитную кожу. Материалы, подходящие для использования в качестве дополнительного слоя пенопласта, включают, не ограничиваясь ими, неопрен, бутадиен-стирольный каучук (SBR), термопластический эластомер (ТРЕ), EVA или любой пенопласт, способный к высокому или низкому поглощению энергии. Примеры поставляемых промышленностью пенопластов с высоким и низким поглощением энергии включают полиуретановые пены с открытыми порами CONFOR™, поставляемые компанией Aero EAR Specialty composities, Inc, и пены NEOPRENE™ (полихлорпрен), поставляемые компанией Dupont Dow Elastomers.
Как показано на фиг.3, в каркас предпочтительного варианта реализации мяча 10 согласно настоящему изобретению во время его формирования включают резиновый башмак 20 или кожух насоса. Башмак 20 ограничивает центральное отверстие и имеет выступающий наружу фланец 22, который предпочтительно соединяется с камерой 12 с помощью резинового клея. Башмак 20 предпочтительно располагается между резиновой камерой 12 и слоем обмотки 14. Башмак 20 может быть выполнен из любого подходящего материала, такого как бутиловый каучук, натуральный каучук, уретановый каучук или любой подходящий эластомерный или каучуковый материал, известный в технике, или же их сочетания. Во время процесса формовки и наматывания в отверстие для башмака вставляют формовочный пуансон (не показан) с целью сохранения правильной формы центрального отверстия и для того, чтобы позволить надуть камеру 12 во время процесса изготовления. Формовочный пуансон предпочтительно выполнен из алюминия, композитного материала или каучука, но наиболее предпочтительно из алюминия.
Центральное отверстие в башмаке 20 предпочтительно выполняют с желобком 24, предназначенном для размещения фланца, отходящего от верхнего конца цилиндра насоса, описанного здесь более подробно. Цилиндр насоса может быть дополнительно связан с башмаком с помощью любого гибкого клея (включая эпоксид, уретан, цикроакрилат или любой другой гибкий клей, известный в технике).
На фиг.4-6 показан предпочтительный вариант реализации насоса 5а, имеющего встроенное устройство сброса давления. Насос 5а содержит поршень насоса 30, размещенный в цилиндре насоса 28. Цилиндр 28 насоса включает в себя открытый конец 26, выпускное сопло 46, размещенное на дальнем конце относительно открытого конца 26 и цилиндрическую боковую стенку 27, проходящую между открытым концом 26 и выпускным соплом 46. Боковая стенка 27 имеет внутреннюю поверхность 29. Цилиндр 28 ограничивает также внутреннюю торцевую стенку 25, обращенную к открытому концу 26. Цилиндр 28 ограничивает полую камеру, образованную из внутренней поверхности 29 боковой стенки 27 и торцевой стенки 25. Хотя показанный цилиндр насоса является прямым цилиндром, могут использоваться другие цилиндры, не являющиеся прямыми цилиндрами, такие как цилиндр с некруглым поперечным сечением.
В полой камере цилиндра 28 плотно размещен поршень 30. Поршень 30 включает в себя колпачковый конец 58 и уплотняющий конец 35, противоположный колпачковому концу 58. Между колпачковым концом 58 и уплотняющим концом 35 располагается компонент корпуса 33. Вдоль уплотняющего конца 35 поршня 30 проходит выемка 36, простирающаяся вдоль наружной периферии корпуса 33, которая предназначена для размещения кольцевого уплотнения 38. Как показано на упомянутых фигурах, размеры этой выемки 36 подобраны таким образом, чтобы кольцевое уплотнение 38 могло двигаться в углублении 36. Кольцевое уплотнение 38 с силой устанавливается в положение, показанное, например, на фиг.4, при проталкивании поршня 30 вниз. В этом положении кольцевое уплотнение плотно располагается между внутренней поверхностью 29 боковой стенки цилиндра и верхним фланцем 40 углубления 36.
Поршень 30 ограничивает далее кольцевое углубление 32, доступное со стороны уплотняющего конца 35 поршня 30, в котором предпочтительно размещается пружина 34. Пружина предпочтительно является цилиндрической пружиной и расположена таким образом, чтобы отжимать поршень 30 в цилиндре 28 по направлению от выходного сопла цилиндра 46. Эта конструкция является предпочтительной для насосов, имеющих, как описано здесь, встроенный механизм сброса давления. В этих вариантах реализации функцией пружины является поддержание разделения между уплотняющим концом 35 поршня 30 и клапаном, используемым для стравливания воздуха из мяча. Этот объект описан здесь более подробно. Следует понимать, что насосы согласно настоящему изобретению включают конструкции поршня, которые не содержат указанное кольцевое углубление 32 или пружину 34.
Как отмечено, признаком насоса согласно настоящему изобретению является применение встроенного механизма сброса давления. Предпочтительный насос 5а, который сейчас рассматривается, предлагает такой механизм в следующей форме. Поршень 30 включает в себя иглу или иное подходящее устройство 90, так что после подходящего позиционирования поршня 30 игла 90 заставляет открыться клапан 68, чтобы дать возможность выпустить воздух (см. фиг.6). Клапан 68 предпочтительно располагается в конце цилиндра 28 рядом с выпускным соплом 46. Клапан 68 предпочтительно является односторонним клапаном. Игла 90 устанавливается в уплотняющем конце 35 поршня 30 любым подходящим образом. В показанном варианте реализации поршень 30 имеет отверстие или канал, проходящий через него и предназначенный для ввода иглы 90. Отверстие или канал образует также выход для воздуха, выпущенного из находящейся под давлением внутренней полости мяча. Игла 90 устанавливается в поршне 30 или на нем, предпочтительно с помощью клейкого связующего. Игла 90 может быть изготовлена из любого подходящего материала, такого как (но не ограничиваясь ими) поликарбонат (РС), полистирол (PS), акрил (РММА), акронитрил-стирол акрилат (ASA), полиэтилентерфталат (РЕТ), сополимер акронитрил-бутадиен стирола (ABS), смеси ABS/PC, полипропилен (предпочтительно полипропилен с высокой ударной прочностью), оксид полипропилена, нейлон, их сочетания или любой подходящий материал, известный в технике. Предпочтительными являются материалы, обладающие высокой ударной прочностью. С другой стороны, поршень 30 и игла 90 могут быть выполнены как одно целое или в ходе одной операции из одинаковых или различных материалов. Игла 90 может также в некоторых вариантах реализации быть снабжена внутренним каналом для того, чтобы дополнительно облегчить прохождение воздуха из внутренней полости мяча.
Поршень 30 выполняет несколько функций в зависимости от своего положения относительно цилиндра 28. На фиг.4 поршень 30 находится в запертом или закрепленном положении, таком как имеющее место при пользовании мячом 10. В этом положении желательно, чтобы наружная поверхность колпачкового конца 58 поршня 30 находилась заподлицо с наружной поверхностью мяча 10. На фиг.5 поршень находится в незапертом положении, при котором насос 5а может быть использован для добавления воздуха в мяч 10. На фиг.6 поршень 30 смещен вниз в цилиндр 28, так что дальний конец иглы 90 проникает в клапан 68 или через него для избирательного выпуска воздуха из мяча 10. Как должно быть понятно, поршень 30 помещается в положение, показанное на фиг.6, с целью приведения в действие механизма сброса давления в насосе.
В другом варианте реализации изобретения (не показан) поршень 30 насоса 5а включает в себя кнопку или клапан, который приводит в действие устройство типа иглы для того чтобы открыть клапан 68. Кнопка может быть доступна изнутри мяча. В одном положении при нажатии кнопки игла взаимодействует с клапаном 68 для того, чтобы допустить выход воздуха из внутренней полости клапана. Когда кнопка или клапан отпущены, игла отходит назад и клапан 68 закрывается и герметизируется. Это означает, что кнопка или клапан может иметь два положения, из которых первое положение открывает клапан и допускает выход воздуха, а второе положение отводит иглу или устройство назад и позволяет клапану 68 закрыться и герметизироваться. Возможно использование пружины или другого элемента для отвода кнопки или клапана в стандартное положение.
На фиг.7 и 8 проиллюстрирован другой вариант реализации спортивного мяча 10 согласно настоящему изобретению. На фиг.7 и 8 изображен предпочтительный вариант реализации насоса 5b, включающий в себя устройство 72 индикации давления. Устройство 72 может иметь форму подвижной сферы, заключенной в полой области, ограниченной в поршне 30, или же может иметь форму нескольких обозначающих давление линий, размещенных по длине поршня 30. При определении давления в мяче 10 воздуху позволяют выходить из мяча и указывать давление путем перемещения устройства 72 в соответствующее положение. Это положение может быть далее указано обозначающими давление линиями 70. Возможно использование различных конструкций цилиндра 28 и поршня 30 для избирательного создания прохода и выпуска сжатого воздуха из мяча 10. Например, дальний конец поршня 30 может, при дальнейшем перемещении внутрь цилиндра, вступить во взаимодействие с клапаном, таким как расположенный в сопле цилиндра или еще где-либо, чтобы допустить выпуск воздуха из мяча через полую область поршня. Примером предпочтительного клапана и его включения в насосный узел является клапан 68, показанный на фиг.4. Поток воздуха, проходящего через поршень или мимо его, используется для приведения в действие устройства индикации давления. Предпочтительным устройством индикации давления является описанная ранее сфера 72, которая смещается вверх внутри полой области поршня во время выхода сжатого воздуха из мяча. Расход такого воздуха пропорционален давлению воздуха внутри мяча. В зависимости от расхода потока воздуха, выходящего из сферы 72, сфера сместится на определенное расстояние внутри полой области поршня. Как отмечалось, желательно, чтобы положение сферы 72 внутри поршня можно было наблюдать. Относительное положение можно легко отметить, применив одну или несколько обозначающих давление линий 70, по которым сопоставляется положение сферы 72.
Для обозначения давления в мяче предполагается также использовать поршень 30 и его относительное положение внутри цилиндра 28. В этом варианте реализации поршень 30 поддерживается пружиной, которая противодействует усилию, прилагаемому к смещенному поршню 30 сжатым воздухом из внутренней полости мяча. Положение поршня 30 показывает давление в мяче.
Детали компонентов альтернативного варианта реализации, т.е. насоса 5b, такие как поршень 30 и цилиндр 28, соответствуют описанным ранее со ссылкой на фиг.4-6. К этому варианту реализации относится устройство индикации давления, которое отличается конструкцией, при которой индикатор приводится в действие без потери воздуха из мяча. В описанном ранее варианте реализации используется конструкция, в которой давление в мяче обозначается характеристиками воздушного потока, который выпускают из мяча. Альтернативная конструкция, находящаяся на рассмотрении, предлагает измерение давления внутри мяча путем воздействия внутреннего давления на поверхность индикации давления. Например, гибкая диафрагма или другой элемент могут подвергаться воздействию внутреннего давления мяча. При таком воздействии сжатый воздух из внутренней полости должен сместить диафрагму в определенной мере, что должно коррелироваться со значением давления. Предпочтительным узлом, использующим эту конструкцию, является описанный ранее поршень, который поддерживает или иным образом противодействует ему пружина. Лицевая поверхность поршня, такая как уплотняющий конец 35, обращена внутрь мяча, что ведет к тому, что усилие, прилагаемое к поршню, вызывает смещение поршня внутри цилиндра. Соответствующее движение поршня затем сопоставляется с внутренним давлением в мяче.
В другом варианте реализации, показанном на фиг.9-11, предпочтительный вариант реализации насоса 5 с включает в себя устройство 72 индикации давления в сочетании с механизмом сброса давления. Поршень 30 включает в себя устройство 72 индикации давления, такое как подвижная сфера или градуированная планка. Поршень 30 может также содержать обозначающие давление линии 70. При определении давления в мяче 10 воздуху позволяют выходить из мяча и показывать давление путем смещения устройства 72 в относительное положение, обозначая таким образом давление внутри мяча. Это положение может также быть указано обозначающими давление линиями, выполненными по длине поршня 30. Один из способов достижения этой цели заключается в открывании одностороннего клапана 68 поршнем 30 насоса 5с. Это позволяет воздуху выходить из внутренней полости мяча 10 и приводить в действие или перемещать устройство 72 индикации давления в поршне 30 за счет воздуха, протекающего через него и покидающего мяч 10. В предпочтительном варианте предлагается калиброванная пружина, подпирающая устройство 72 индикации давления, которая допускает точное перемещение устройства 72 индикации давления, когда воздух из внутренней полости игрового мяча 10 нажимает устройство 72 индикации давления и протекает по нему. Детали других компонентов насоса 5с, такие как поршень 30 и цилиндр 28, были описаны ранее со ссылкой на фиг.4-6.
Предпочтительный вариант реализации спортивных мячей использует особую монтажную конструкцию для крепления и встраивания насосов, таких как предпочтительные варианты насосов 5а, 5b и 5с, внутри мяча.
Как показано на фиг.12, наружная поверхность поршня 30 насоса предпочтительно ограничивает множество выемок или пазов 42 в углублении 36, которые начинаются непосредственно под верхним фланцем 40 и проходят через нижний и самый удаленный фланец 44. На фиг.12 показан только один из трех пазов 42, но предпочтительно существуют два или более. Когда поршень 30 отжимает вверх пружина 34, кольцевое уплотнение 38 перемещается к нижней поверхности углубления 36, открывая таким образом обход вокруг кольцевого уплотнения 38 через пазы 42, так что воздух может поступать в цилиндр 28 под поршнем 30. Затем, когда поршень 30 отжимается вниз, кольцевое уплотнение 38 возвращается в верхнюю часть паза и образует уплотнение, выталкивая воздух через выпускное сопло 46 цилиндра.
На верхнем конце поршня 30 предусмотрены два отходящих наружу фланца 48, которые взаимодействуют с колпачком цилиндра 50, показанном на фиг.13, для удержания поршня 30 внизу в цилиндре 28 и освобождения поршня 30 для накачивания. Колпачок 50 цилиндра прикреплен к верху цилиндра 28, а поршень 30 проходит через центр колпачка 50 цилиндра. Колпачок 50 предпочтительно закреплен в цилиндре 28 с помощью подходящего клея, такого как клей, отверждаемый ультрафиолетовым излучением. На фиг.13 показан изомерный вид нижней стороны колпачка цилиндра 50 и проиллюстрированы открытые участки 52 на противоположных сторонах центрального отверстия, через которое два фланца 48 на поршне 30 могут пройти в незапертое положение. В запертом положении поршень 30 отжимается вниз и поворачивается таким образом, что два фланца 48 проходят под выступами 54 и поворачиваются в фиксирующие углубления 56.
На фиг.4-11 показана прикрепленная к верхнему концу поршня 30 кнопка или колпачок 58, предназначенная для того, чтобы, по существу, полностью заполнить отверстие в каркасе мяча. В некоторых вариантах реализации, таких как баскетбольный мяч или мяч для американского футбола, кнопка или колпачок 58 предпочтительно находится заподлицо или, по существу, заподлицо с поверхностью мяча. В других вариантах реализации, таких как футбольный мяч, кнопка или колпачок 58 предпочтительно располагается ниже поверхности мяча. Эта кнопка 58 может быть выполнена из любого желательного материала. Примеры материалов, пригодных для использования в качестве кнопки или колпачка 58, включают уретановый каучук, бутиловый каучук, натуральный каучук или любой другой материал, известный в технике. Предпочтительным каучуком для использования в качестве кнопки или колпачка является термопластический вулканизат, такой как каучук SANTOPRENE™, поставляемый компанией Advanced Elastomer Systems, Акрон, шт.Огайо. Верхняя поверхность кнопки или колпачка 58 должна предпочтительно быть гибкой, чтобы совпадать по текстуре и ощущению с наружной поверхностью мяча. Например, кнопка в баскетбольном мяче может быть текстурирована таким образом, чтобы совпадать по ощущению с покрышкой, в то время как в других спортивных мячах, таких как футбольный мяч или мяч для американского футбола, верхняя поверхность кнопки или колпачка может быть гладкой.
В предпочтительном варианте реализации в состав каучукового состава или термопластичного материала в процессе смешивания могут быть включены волокна или другие армирующие материалы. Примеры волокон или пригодных к использованию материалов включают, не ограничиваясь ими, полиэфир, полиамид, полипропилен, кевлар, cellulistic, стекло и их сочетания. Включение волокон или других армирующих материалов в кнопку или колпачок 58 способствует повышению долговечности кнопки и улучшает объединение кнопки или колпачка и поршня 30, не допуская таким образом срезывания кнопки или колпачка в процессе использования. Хотя насос и продолжает функционировать без кнопки, им становится очень трудно пользоваться.
Предпочтительно кнопку или колпачок 58 отливают совместно с поршнем 30 как одну деталь. С другой стороны, кнопка или колпачок 58 может быть отлита совместно с соединительной деталью, и кнопка или колпачок 58 и соединительная деталь могут быть прикреплены к верхнему концу поршня 30 с помощью клея, позволяющего скрепить две детали между собой. Совместное литье кнопки 58 или поршня 30 как одного изделия или кнопки 58 и соединительной детали как одного изделия, которое устанавливается на поршне, позволяет получить более долговечную деталь, поломка или отделение которой менее вероятны при обычном использовании мяча. Материал кнопки или колпачка и материал поршня необходимо подобрать так, чтобы два материала склеились при соединении. Испытание различных сочетаний показало, что совместное литье или экструзия мягкой каучуковой кнопки, такой как кнопка, состоящая из SANTOPRENE™, и более твердого поршня, такого как выполненный из поликарбоната или полипропилена и т.п., обеспечивает долговечное скрепление без потребности в клее.
Поршень и соединительная деталь могут быть изготовлены из любого подходящего материала, такого как (но не ограничиваясь ими) поликарбонат (РС), полистирол (PS), акрил (РММА), акронитрил-стирол акрилат (ASA), полиэтилентерфталат (РЕТ), сополимер акронитрил-бутадиен стирола (ABS), смеси ABS/PC, полипропилен (предпочтительно полипропилен с высокой ударной прочностью), оксид полипропилена, нейлон, их сочетания или любой подходящий материал, известный в технике. Предпочтительными являются материалы, обладающие высокой ударной прочностью. Материал, применяемый для поршня, предпочтительно является прозрачным, чтобы дать возможность пользователю наблюдать за устройством индикации давления 72.
Как показано далее на фиг.4-11, на верхней поверхности колпачка цилиндра 50 устанавливают седло 60, которое взаимодействует с кнопкой 58 тогда, когда поршень 30 отжимают вниз, преодолевая сопротивление описанной ранее пружины 34 для того, чтобы зафиксировать или освободить поршень 30. Седло 60 обеспечивает передачу упругого сжатия на насос. Нижняя сторона колпачка 58 может быть гибкой и обеспечивать дополнительное сжатие для насоса.
На фиг.4-11 изображено выпускное сопло 46 насоса. На фиг.14 показан предпочтительный вариант реализации узла одностороннего клапана 70 с плоским выходом, который должен быть установлен в сопле 46. Этот узел 70 содержит входную концевую деталь 74, выпускную концевую деталь 72 и эластомерный клапан с плоским выходом 80, заключенный между двумя концевыми деталями 72, 74. Концевые детали 72, 74 предпочтительно изготавливают из пластика, такого как поликарбонат, полипропилен, нейлон, полиэтилен или их сочетания, но могут быть выполнены из любого материала, пригодного для использования. Концевые детали могут быть сварены между собой ультразвуком. Хотя на выпускном сопле 70 может быть использован любой желательный односторонний клапан, и хотя клапаны с плоским выходом являются обычным типом одностороннего клапана, на фиг.15 показана конкретная конфигурация плоского выхода. Клапан 80 с плоским выходом предпочтительно формируют из эластомерного силиконового материала и отливают с цилиндрическим стаканом 82, имеющим фланец 84. Внутри стакана 82 находится плоский выход 86, который имеет верхний входной конец 88, отлитый по внутренней окружности в стакане 82. Стенки или стороны 90 плоского выхода 86 сходятся затем на конус, образуя прямолинейный нижний конец с прорезью 92. Принцип работы клапана с плоским выходом заключается в том, что поступающий извне воздух заставляет прорезь 92 клапана открываться, чтобы пропустить воздух, в то время как давление воздуха внутри мяча сжимает закрытую прорезь клапана, не допуская утечки воздуха. Клапан такой конструкции с плоским выходом поставляется в промышленных масштабах компанией Vernay Laboratories, Inc., Йеллоу Спрингс, шт.Огайо. Может быть использован любой тип одностороннего клапана или известного в технике другого клапана, пригодного к герметизации, поскольку он препятствует выходу воздуха из внутренней полости мяча тогда, когда это не желательно.
Насосный узел описанного и проиллюстрированного на упоминаемых фигурах типа, предпочтительно делают в первую очередь из пластиков, таких как полистирол, полиэтилен, нейлон, поликарбонат или их сочетания, но он может быть выполнен из любого подходящего материала, известного в технике. Хотя узел невелик и весит мало, возможно от приблизительно 5 до приблизительно 25 грамм, можно по желанию добавить вес к конструкции мяча для того, чтобы уравновесить вес механизма насоса. При таком применении вес, т.е. противовес, размещается на или внутри мяча и обладает подходящей массой, так что результирующий центр массы мяча совпадает с геометрическим центром мяча. В более легковесных или имеющих меньшие размеры мячах, таких как футбольный мяч, насосный узел может весить меньше и/или быть меньше (короче) чем соответствующий насосный узел для более тяжелого мяча, такого как баскетбольный. На фиг.16 показано такое размещение противовеса, при котором механизм насоса, обозначенный в общем позициями 5а, 5b, 5с располагается на одной стороне мяча, а стандартный игольчатый клапан 100 находится на противоположной стороне мяча. В этом случае взвешивают материал 102, образующий игольчатый клапан 100. Возможно добавление дополнительного материала к корпусу игольчатого клапана или на участок, окружающий клапан. Кроме того, к каучуковому соединению может быть добавлен плотный металлический порошок, такой как вольфрам. Использование другого насоса или надувочного клапана упоминается здесь как вторичный насос или надувочный клапан.
Описание и чертежи, упомянутые здесь, описывают конкретную и предпочтительную компоновку насоса. Однако могут быть использованы и другие компоновки в пределах изобретения. Примеры других компоновок насоса, которые могут быть использованы с изобретением, показаны в находящихся одновременно на рассмотрении заявках №09/594980, поданной 15 июня 2000 г; №09/594547, поданной 14 июня 2000 г; №09/594180, поданной 14 июня 2000 г; и №09/560768, поданной 28 апреля 2000 г., включенных сюда посредством ссылок. Дополнительные детали и признаки, которые могут быть использованы в сочетании с мячами и насосами, описанными здесь, предложены в заявке США № US 2002/187866, поданной под №10/183337 25 июня 2002 г; патенте США №6491595, поданном под №09/712116 14 ноября 2000 г; и патенте США №6287225, поданном под №09/478225 6 января 2000 г, которые включены сюда посредством ссылок.
Приведенное выше описание рассматривается как предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения. Однако для специалистов в данной области техники очевидна возможность различных изменений и модификаций без отклонения от настоящего изобретения. Поэтому приведенное описание должно охватывать все такие изменения и модификации, отвечающие существу и объему настоящего изобретения, включая все эквивалентные объекты.
1. Надувной спортивный мяч, имеющий встроенные насос, который накачивает в мяч окружающий воздух, и механизм сброса давления, содержащий:
гибкий каркас, включающий надувную камеру, имеющую внутреннюю полость, приспособленную для содержания сжатого воздуха, и наружный слой, размещенный на камере;
цилиндр насоса, прикрепленный к каркасу, причем цилиндр включает в себя дальний конец, на котором расположен клапан, и ограничивает внутреннюю полость, сообщающуюся с внутренней полостью камеры через указанный клапан;
поршень насоса, помещенный в цилиндре с возможностью позиционирования внутри цилиндра, при этом поршень включает в себя дальний конец, на котором расположен исполнительный механизм;
причем поршень и цилиндр сконфигурированы таким образом, что при избирательном позиционировании поршня исполнительный элемент взаимодействует с клапаном с избирательным образованием прохода и выпуском сжатого воздуха из внутренней полости камеры.
2. Мяч по п.1, в котором цилиндр насоса включает в себя открытый конец, противоположный дальнему концу цилиндра, а боковая цилиндрическая стенка простирается между открытым концом и дальним концом.
3. Мяч по п.1, в котором поршень насоса ограничивает кольцевое углубление вдоль дальнего конца поршня, при этом мяч содержит:
цилиндрическую пружину, расположенную в кольцевом углублении и взаимодействующую с цилиндром и поршнем таким образом, что пружина отжимает поршень от дальнего конца цилиндра.
4. Мяч по п.1, в котором исполнительным элементом является игла.
5. Мяч по п.1, в котором спортивный мяч выбран из группы, включающей в себя баскетбольный мяч, мяч для американского футбола, футбольный мяч и волейбольный мяч.
6. Мяч по п.5, в котором мяч является баскетбольным мячом.
7. Мяч по п.5, в котором мяч является мячом для американского футбола.
8. Мяч по п.1, содержащий узел индикации давления, приспособленный для того, чтобы показывать давление воздуха внутри мяча.
9. Мяч по п.1, содержащий вторичный клапан, расположенный в каркасе.
10. Надувной спортивный мяч, имеющий встроенные насос, который накачивает в мяч окружающий воздух, и узел индикации давления, содержащий:
гибкий каркас, включающий надувную камеру, имеющую внутреннюю полость, приспособленную для содержания сжатого воздуха, и наружный слой, размещенный на камере;
цилиндр насоса, прикрепленный к каркасу, причем цилиндр включает в себя конец с соплом и ограничивает внутреннюю полость, сообщающуюся с внутренней полостью камеры через конец с соплом;
поршень насоса, помещенный с возможностью позиционирования в цилиндре, при этом указанный поршень включает в себя дальний конец и узел индикации давления;
причем при взаимодействии между собой дальнего конца поршня и конца с соплом цилиндра, узел индикации давления сообщается с внутренней полостью камеры, позволяя узлу показывать давление во внутренней полости.
11. Мяч по п.10, в котором поршень включает в себя второй конец, противоположный дальнему концу, при этом поршень ограничивает полый внутренний участок, обеспечивающий сообщение между дальним концом поршня и вторым концом поршня, причем поршень включает в себя подвижную сферу, расположенную в полом внутреннем участке поршня.
12. Мяч по п.11, в котором поршень включает в себя несколько линий индикации давления, которые могут наблюдаться относительно положения сферы в полом внутреннем участке поршня.
13. Мяч по п.10, который выбран из группы, включающей в себя баскетбольный мяч, мяч для американского футбола, футбольный мяч и волейбольный мяч.
14. Мяч по п.13, который является баскетбольным мячом.
15. Мяч по п.13, который является мячом для американского футбола.
16. Мяч по п.10, который содержит узел индикации давления, приспособленный для того, чтобы показывать давление воздуха внутри мяча.
17. Мяч по п.10, который содержит вторичный клапан, расположенный в каркасе.
18. Надувной спортивный мяч, имеющий встроенные насос, который накачивает в мяч окружающий воздух, и узел индикации давления, содержащий:
гибкий каркас, включающий надувную камеру, имеющую внутреннюю полость, приспособленную для содержания сжатого воздуха, и наружный слой, размещенный на камере;
цилиндр насоса, прикрепленный к каркасу, причем цилиндр включает в себя дальний конец, на котором расположен клапан для образования сообщения с внутренней полостью камеры, при этом цилиндр ограничивает внутреннюю полость, сообщающуюся с внутренней полостью камеры через клапан;
поршень насоса, помещенный в цилиндре с возможностью позиционирования внутри цилиндра, при этом поршень включает в себя узел индикации давления и дальний конец, на котором расположен исполнительный элемент;
причем поршень и цилиндр сконфигурированы таким образом, что при избирательном позиционировании поршня (i) указанный элемент взаимодействует с клапаном для избирательного образования прохода и выпуска сжатого воздуха из камеры, а (ii) узел индикации давления сообщается с внутренней полостью камеры, и таким образом позволяет указанному узлу показывать давление во внутренней полости.
19. Мяч по п.18, в котором цилиндр насоса включает также в себя открытый конец, противоположный дальнему концу цилиндра, а боковая цилиндрическая стенка простирается между открытым концом и дальним концом.
20. Мяч по п.18, в котором поршень насоса ограничивает кольцевое углубление вдоль дальнего конца поршня, при этом мяч также содержит:
цилиндрическую пружину, расположенную в кольцевом углублении и взаимодействующую с цилиндром и поршнем таким образом, что пружина отжимает поршень от дальнего конца цилиндра.
21. Мяч по п.18, в котором исполнительным элементом является игла.
22. Мяч по п.18, в котором поршень включает в себя второй конец, противоположный дальнему концу, при этом поршень ограничивает полый внутренний участок, обеспечивающий сообщение между дальним концом и вторым концом поршня, причем поршень включает также в себя подвижную сферу, расположенную в полом внутреннем участке поршня.
23. Мяч по п.22, в котором поршень включает в себя также несколько линий индикации давления, которые могут наблюдаться относительно положения сферы в полом внутреннем участке указанного поршня.
24. Мяч по п.18, который выбран из группы, включающей в себя баскетбольный мяч, мяч для американского футбола, футбольный мяч и волейбольный мяч.
25. Мяч по п.24, который является баскетбольным мячом.
26. Мяч по п.24, который является мячом для американского футбола.
27. Мяч по п.18, который содержит также вторичный клапан, расположенный в каркасе.
28. Насос, накачивающий окружающий воздух, приспособленный для встраивания в надувной спортивный мяч, содержащий:
цилиндр, имеющий конец с соплом, клапан, расположенный на конце сопла и открытый конец, расположенный напротив конца с соплом, и боковую стенку, проходящую между концом с соплом и открытым концом, при этом открытый конец приспособлен для взаимодействия с каркасом мяча;
поршень, подвижно размещенный в цилиндре, и включающий в себя дальний конец, на котором расположен исполнительный элемент;
при этом поршень и цилиндр сконфигурированы таким образом, что при избирательном позиционировании поршня исполнительный элемент взаимодействует с клапаном для его избирательного открывания.
29. Насос по п.28, в котором исполнительный механизм представляет собой иглу.
30. Насос по п.28, дополнительно содержащий узел индикации давления.
