本发明提供一种具有一个自含式充气装置的体育用球。目的在于 能够向体育用球充气或增压而不需要单独的充气设备，例如单独的气 针和泵。特别地，本发明涉及一种具有一个自含式泵装置的体育用球， 该泵装置可从球的外部操作并且向球内泵送外界空气以获得理想的压 力。更特别地，该泵装置在球内提供一个空腔，该空腔具有用以向空 腔内容纳外界空气的装置，并且提供了用以经由单向阀装置从空腔向 球的内部容积推送空气的装置。最特别地，该泵装置包括一个活塞和 汽缸装置，其中活塞可从球的外部操作。
附图说明
图1是体育用球的局部截面图，该球有一个可从球的外部操作的 活塞和汽缸装置用于为球增压；
图2是图1所示活塞的侧面图；
图3是图1所示泵帽的立体图，示出锁定和松开泵活塞的结构；
图4是用在图1所示泵的出口上的一个单向阀部件的详细截面 图；
图5是图4的部件中的鸭嘴阀的更详细的视图；
图6是整个体育用球的截面图，示出一个泵在一侧而一个含有一 个配重的传统充气阀在相反一侧；
图7、8和9示出本发明的另一个实施例，该实施例采用了一个 不同的活塞和汽缸装置；
图10和11示出本发明的另一个泵的实施例；
图12和13示出一个由旋转运动操作的泵的实施例；
图14示出一个用于从球释放压力的装置；
图15到22示出其他的泵的变型。

首先参照图1到5，示出含有本发明的充气泵的一个实施例的体 育用球10的一部分。所示球是一个典型的篮球结构，包括一个框架， 该框架具有一个用于保持空气的橡胶球胆12，一个由尼龙层或围绕球 胆缠绕的涤纶纱绕线构成的层14以及一个外部橡胶层16。对于叠层 球，一个皮革或人造革制成的附加外层18包括涂敷有粘接剂并由冷 塑工艺固定的嵌板。绕线方向随意并有两或三个纱线的厚度，它们构 成了一个层，当充气到正常使用压力以上时该层不会明显扩展并且限 制球明显扩展超过其正常尺寸。橄榄球、排球和足球的这一层称之为 衬里层，它通常包括用诸如聚乙烯或胶乳橡胶的弹性粘合剂树脂填充 的棉线或涤纶布。
成型时包含于本发明的球框架中的是橡胶泵罩或壳20，该泵罩 具有一个中心开孔以及一个用橡胶粘合剂粘接在球胆上的凸缘22。泵 罩位于橡胶球胆12和绕线层14之间。在造型和绕线处理期间一个铝 塑插塞插入在泵罩开口内以保持中心开口的正确形状并且允许球胆在 加工过程中可以充气。穿经泵罩20的中心开口设置有一个槽24以夹 持泵汽缸28顶端上的外缘26。汽缸可选地利用任何合适的弹性粘合 剂(环氧树脂、聚氨脂或其他)连接于泵罩。
位于泵汽缸28内的是如图1和2所示的泵活塞30。活塞在其底 部包括一个环形槽32，该环形槽含有在汽缸28内向上推动活塞的弹 簧34。在活塞30的底部还有一个包含O形环38的O形环槽36。如 图1所示，O形环槽36的尺寸使得O形环38能够在槽36内上下移 动。当活塞30向下推动时O形环被推入如图1所示的位置。在该位 置处，O形环位于活塞壁和槽36的上缘40之间。如图2所示，在槽 36内有凹口或狭槽42，它正好在上缘40下面向下延伸到下缘44。在 图2中只示出一个狭槽42但优选地有两个或多个狭槽。当活塞30被 弹簧34向上推动时，O形环38移动到槽36的底部，打开一个经过 狭槽42的围绕O形环的旁路，从而空气可以进入活塞30下面的汽缸 28内。然后，当向下推动活塞时，O形环向上移动回槽的顶部并且密 封以通过汽缸出口46将空气排出。
在活塞顶端是两个凸缘48，所述凸缘和汽缸帽50一起将活塞夹 持在汽缸内并且松开活塞以进行充气。汽缸帽50固定在汽缸28内， 活塞30经过汽缸帽中心延伸。该帽粘结在汽缸内。图3示出汽缸帽50 的立体图并且示出中心开口的相对两侧上的开口区52，经由该开口区 活塞上的两个凸缘48可以移动到松开位置。在锁定位置，活塞向下 推动并转动使得凸缘48移动到凸起54下面并转动进入锁定凹槽56 内。连接于活塞30的顶部的是一个按钮或帽58，它设计为基本上完 全填充框架内的孔并且将与球表面齐平。该按钮可以是任何需要的材 料，例如浇注聚氨脂或橡胶。安装在汽缸帽50上表面的是一个衬垫60， 当逆着弹簧力向下推动活塞以锁定或松开活塞时该衬垫和按钮58结 合。该衬垫为泵提供缓冲并且还应当是弹性的以便和球的其他部分的 手感匹配。其表面应当粗化以增加握力。
图1示出汽缸出46但没有示出连接于该出口的单向阀。图4 示出将被安装在出口46内的鸭嘴式单向阀组件62。该组件包括一个 入口端件64、一个出口端件66和一个锁定在这两个端件之间的弹性 鸭嘴阀68。端件64和66优选地是塑料，例如聚碳酸酯，并且超声焊 接在一起。
尽管在出口46上可以使用任何理想的单向阀并且尽管鸭嘴阀是 一种普通的单向阀，但在图4中示出一种特别的鸭嘴结构，图5中更 为详细。鸭嘴结构68由弹性硅酮材料制成并且由具有一个外缘72的 圆柱筒70成型。筒70内是鸭嘴74，该鸭嘴有一个围绕内周边成型在 筒70内的一个顶部入口76。鸭嘴74的壁或侧边78则向下逐渐缩小 形成具有鸭嘴缝隙80的直线底端。鸭嘴以常规的方式运行其功能， 其中入口空气压力迫使鸭嘴缝隙80打开以允许空气进入，同时球内 空气压力挤压鸭嘴缝隙关闭以防止空气泄露。这种鸭嘴结构可以从俄 亥俄州耶洛斯普林斯的凡尔纳实验公司(Vernay Laboratories，Inc.)商 业上获得。
图1到5说明和示意的泵部件优选地主要由塑料制成，例如耐冲 性聚苯乙烯。尽管该部件很小且重量轻，可能只有25克，但还是需 要给球结构增加配重以平衡泵装置的重量。图6示出这样一种结构， 其中总体以82标记的一个泵装置在球的一侧而一个标准针阀84在球 的相反侧。在该例中，构成针阀84的材料86是加重的。可以在针阀 壳或阀的周围区域增加另外的材料。可选地，诸如钨的致密金属粉末 可以加入到橡胶组分里。
以上说明和附图1到5披露了一种特别并且优选的泵结构。然而， 在本发明的范围内也可以使用其他泵结构。图7、8和9示出另一种 放在球内并可从外部操作的泵。该泵包括一个连接于球框架90的刚 性汽缸88。活塞92是空心的在其顶部有一个帽94。O形环96形成 活塞92和汽缸88之间的密封。活塞92顶部附近是空气吸入孔98， 一个空气排出孔100位于活塞的底部。一个瓣阀102盖住孔100从而 当向上拉活塞92时空气流入活塞92并经瓣阀102流出排出孔100以 用空气填充汽缸88。汽缸88底部是一个开孔104和一个瓣阀106。 当向下推回活塞92时，瓣阀102关闭并且瓣阀106打开，汽缸88内 的空气被迫通过开孔104和瓣阀106进入球内。当向上拉活塞92时， 瓣阀106被迫关闭。一个弹簧108推动活塞92到上部或伸展位置并 且活塞被逆着弹簧力向下推动。活塞92上的J形槽110和汽缸上的凸 起112一起将活塞锁定在下部位置。因此，例如通过在槽116内使用 硬币114活塞被转换为锁定活塞和松开活塞。
本发明的另一种变型表示在图10和11中。总体示出一个连接于 球框架120的汽缸118和汽缸上的一个帽122。框架的实际层没有显 示在图10中。汽缸内是一个带有O形密封环126和活塞杆128的活 塞124。汽缸底部是一个鸭嘴式单向阀130。在该实施例中，弹簧132 向下推动活塞124和活塞杆128进入汽缸从而活塞杆128被逆着弹簧 力向上拉动并且弹簧向下推动活塞和活塞杆进入汽缸。连接于活塞杆 顶端的是一个上翻拉环134。如图11所示，该环134被按下并且由球 覆盖层的口盖136覆盖，其中口盖由一种常用的钩环织物138例如 VelcroTM压紧。
图12示出本发明的另一个实施例，其中总体以140标记的一个 泵具有一个汽缸142、一个活塞144、一个活塞杆146和一个鸭嘴阀 148，该泵的活塞杆可旋转地连接于转盘或曲柄轮150。该盘150旋 转地安装在空腔152内并且一个曲柄接头154经由球框架向上伸出。 曲柄156插入在接头154用于转动盘150以及泵的随后操作。本实施 例的相关变型表示在图13中，相应于盘150的转盘158可旋转地安 装在球表面上。该盘有一个指孔160从而该盘可以随着插入到孔内的 手指手工旋转。
由于体育用球内的压力因过量充气或温度升高可能会很高，建议 当没有充气针时配备一个从球泄压的通道。这种配置表示于图14中， 包括一个穿经球的排出孔162、一个在该孔内的插塞164以及一个具 有孔168的弹性盖166，该弹性盖通常保持插塞164紧密密封在孔162 内。弹性盖166允许插塞164被推开以经由孔168和孔162泄压。
图15表示由一个拖拉线缆机构170操纵的泵，该拖拉线缆机构 有一个通过活塞杆173连接于驱动轮174的活塞172，其中驱动轮设 有防倒转棘轮并由弹簧承载并且以和割草机启动器同样的公知方式运 行。活塞172设置有一个O形密封环176，该O形密封环和如图1所 示的O形密封环一样，它允许空气沿一个方向而不是另一个方向流经 活塞。汽缸设置有一个鸭嘴式单向流体阀178，用于允许流体进入球 并防止流体回流出去。
图16示出泵的另一种变型，有一个汽缸180、一个具有一个单 向流体O形环装置184的活塞182、以及一个单向瓣阀186用于空气 流从泵进入球内。另外示出一个泵汽缸支撑件188，该支撑件是诸如 橡胶的弹性或柔性材料以支撑泵并减小泵的移动。
图17是泵的一种变型，其中该泵由一个拖拉线绳或线缆操纵。 泵汽缸190由弹性支撑件192和194支撑在球内。空气通过支撑件192 内的孔196并通过单向瓣阀198进入汽缸190。活塞200有一个围绕 周边的裙架202起单向止回阀的作用。这允许流体当向下移动时经过 活塞并且防止当活塞向上拉动时旁流。弹簧204向下推动活塞，线绳 206用于逆着弹簧力向上拉动活塞以泵出空气并通过鸭嘴排出阀208 进入球内。
图18示出泵的另一种变型210，它在其下端包括一个和图4和5 所示的鸭嘴阀一样的鸭嘴阀。底部的延伸部分212和活塞216上的延 伸部分214保持弹簧218居中并且防止弹簧在汽缸壁上过度摩擦。当 弹簧受压并且这些延伸部分相互结合时这些延伸部分还起止动件的作 用。在该实施例中，含有一个单向流体O形环220的活塞216通过经 开口222向下插入一个独立的推杆来逆着弹簧力向下推动活塞而操 纵。
图19是泵的一种变型，包括一个活塞224，该活塞构成连接于 球框架的空腔226的端部。空气通过孔228进入空腔226并且通过活 塞内的孔230流出空腔226以及通过单向瓣阀232进入汽缸234。裙 架或微型杯形阀236形成活塞和汽缸234壁之间的密封。汽缸234在 具有一个开口240和一个单向瓣阀242的端部238处闭合。汽缸支撑 管件244有一个用于空气流动的开口246。为了操作该泵，向下按压 位于孔228的区域的球顶部以向下推动空腔226。这将活塞224在汽 缸234内向下推动并且关闭瓣阀232以将空气从汽缸234推动经过瓣 阀242并流出孔246进入球内。瓣阀242防止空气回流从球出去。而 且，瓣阀防止沿裙架236向下流动并流出球外。
图20示出一种能够以两种方式之一运行的装置。它包括一个在 汽缸20内的活塞248，其中活塞由弹簧252向上推动。活塞仍然配置 有单向流体O形环装置254以及汽缸有单向流体鸭嘴阀256。在该实 施例中，活塞杆包括一个和用在汽车或自行车上的阀杆一样的阀杆 258。该阀杆258可以用于通过向下推动阀杆来机械地使活塞往复移 动。可以使用没有示出的装置来锁定阀杆向下。除了能够通过机械地 移动活塞来给球充气以外，还可以利用轮胎充气泵给球充气。轮胎充 气泵仅仅以通常的方式连接于阀杆258并且用于就象汽车或自行车轮 胎一样给球充气。
图21和22示出一种不同类型的泵260，它有一个由弹性球胆262 构成的汽缸261。可以是橡胶或类似材料的弹性球胆在266处密封在 球框架264上，并且由包含鸭嘴阀270的圆盘268在底部封闭。球胆 262在顶部连接于活塞272，该活塞具有一个通向外界的开口274和 一个瓣阀276。当活塞272被活塞杆278从如图21所示的位置向下推 动时，瓣阀276关闭并且空气通过鸭嘴阀270被推出进入球内。当向 下推动活塞272时，球胆挠曲并且顶部随着活塞向下进入底部到达如 图22所示的位置。当向上拉动活塞时，瓣阀276打开并且球胆被空 气填充。一个可以由维可牢尼龙搭扣(velcro)固定在位的口盖将覆 盖在球口280上。