[0001] 背景

[0002] 各种可充注运动球如英式足球通常呈现分层的结构，该分层的结构包括壳体、中间层和球胆。壳体形成运动球的外层，且通常由沿着相邻的边(例如，通过缝合或粘结剂)连接在一起的多块耐用的、耐磨的板(panel)形成。虽然板的构造可较大地改变，但传统的英式足球的壳体包括三十二块板，其中的十二块具有五角形形状且其中的二十块具有六角形形状。中间层形成运动球的中间的层且位于球胆和壳体之间，用来限制球胆的膨胀。球胆通常具有可充注的构造，且位于中间层之内，用来提供运动球的内层。为了便于充注(即，用空气)，球胆通常包括装有气门的开口(valved opening)，该装有气门的开口延伸穿过中间层和壳体中的每个，从而使得从运动球的外部可接近。

[0003] 概述

[0004] 运动球可包括壳体和球胆。壳体可形成球的外表面的至少一部分。球胆可位于壳体内且由多块聚合物球胆组成部分(a plurality of polymer bladder elements)形成，多块聚合物球胆组成部分沿着相邻的边连接从而形成封入加压气体的密封的且无气门的结构(sealed and valveless structure)。在一些构造中，球胆可至少部分地由基于醚的热塑性聚氨基甲酸酯材料形成。

[0005] 在制造运动球的球胆中，可使用多种工艺。举例来说，热成型工艺可用来成形和连接球胆的组成部分。作为另一个实例，可从聚合物材料的平面片中切割球胆的组成部分，且沿着相邻的边连接球胆的组成部分从而形成用于保持加压气体的密封结构。

[0006] 本发明的新颖性特性方面的优势和特征被在所附权利要求中详细指出。但是，为了更好地理解新颖性的优势和特征，可参考描述且说明与本发明有关的多个构造和概念的附图和以下描述性内容。

[0007] 附图描述

[0008] 当结合附图阅读时将能更好地理解上述概述和下面的详述。

[0009] 图1是运动球的透视图。

[0010] 图2是运动球的另一透视图。

[0011] 图3是运动球的球胆的透视图。

[0012] 图4A-4E是球胆的另外的构造的透视图。

[0013] 图5是另一运动球的透视图。

[0014] 图6是图5中描述的运动球的球胆的透视图。

[0015] 图7是用于形成图3中描述的球胆的模具的透视图。

[0016] 图8是模具的分解透视图。

[0017] 图9A-9C是用于形成图3中描述的球胆的制造工艺的示意性透视图。

[0018] 图10是球胆和依据制造工艺形成的球胆的聚合物片的剩余部分的透视图。

[0019] 图11A-11E是用于形成图4C中描述的球胆的制造过程的示意性透视图。

[0020] 图12A和12B是充注管和图4C中描述的球胆的部分透视图。

[0021] 图13是另一运动球的透视图。

[0022] 图14是图13中描述的运动球的室板(chamber panel)的俯视平面视图。

[0023] 图15是图13中描述的运动球的如由截面线15-15界定的横截面图。

[0024] 详述

[0025] 下面的论述和附图公开了运动球的各种球胆构造。虽然主要论述和描述的是与英式足球相关的运动球，但与运动球有关的概念可被应用到多种其他类型的可充注运动球。因此，除英式足球之外，本文所论述的概念可被引入例如篮球、球(football)(美式足球或橄榄球)和排球中。

[0026] 运动球构造

[0027] 图1和2中描述了具有英式足球的构造的运动球10。球10具有分层的结构，该分层的结构包括壳体20、中间层30和加压球胆40。壳体20形成球10的外部，且壳体20通常由多个壳体板(casing panel)21形成，壳体板21被沿着相邻的侧或边缝合或以其他方式连接在一起从而在球10的外表面上形成多个接缝。壳体板21被描述为具有等边六角形和等边五角形的形状。然而，在球10的另外的构造中，壳体板21可具有非等边的形状，壳体板21可具有凹入的边或凸起的边，且所选择的壳体板21可被形成为与相邻的壳体板21成为整体，从而形成例如减少接缝数量的桥接板。壳体板21还可具有以镶嵌型(tessellation-type)方式组合从而形成壳体20的多种其他形状(例如，三角形、正方形、矩形、梯形、圆形、椭圆形、非几何学形状)，且壳体板21还可呈现非规则形状或非几何学形状。在其他构造中，壳体20可具有无接缝构造(即，其中不存在接缝22)。所选择用于壳体20的材料可以是皮革、聚氨基甲酸酯、聚氯乙烯或通常耐用且耐磨的其他材料。在一些构造中，每一块壳体板21可具有结合两种或多种材料的分层的构造。例如，每一块壳体板21的外部部分可由聚氨基甲酸酯层形成，而每一块壳体板21的内部部分可由聚合物泡沫层形成。因此，壳体20的构造可较大地改变从而包括多种构造和材料。

[0028] 中间层30形成球10的中间的层，且位于球胆40和壳体20之间。通常，为了限制球胆40的膨胀，中间层30由具有有限的伸展度的材料形成，但中间层可具有多种构造或用途。例如，中间层30可由以下形成：(a)线、纱或细丝，其在多个方向重复地缠绕在球胆40周围从而形成覆盖实质上全部的球胆40的网；(b)多种大致扁平的或平面的纺织品元件，其被缝合在一起从而形成延伸在球胆40周围的结构；(c)多种大致扁平的或平面的纺织品条，其用胶乳浸透且以重叠的构造安置在球胆40周围；或(d)基本上无接缝的球形形状的纺织品。在球10的一些构造中，中间层30还可作为衬底材料被结合、连接或以其他方式并入到壳体20中，或中间层30可不存在于球10中。因此，中间层30的构造可较大地改变从而包括多种构造和材料。

[0029] 球胆40位于中间层30之内，用来提供球10的内部部分。球胆40的加压致使球10呈现基本上球形的形状。更具体地，球胆40内的压力引起球胆40在中间层30上施加向外的力。转而中间层30在壳体20上施加向外的力。为了限制球胆40的膨胀，且还为了限制壳体20中的张力，中间层30通常由具有有限的伸展度的材料形成。换句话说，球胆40在中间层30上施加向外的力，但中间层30的伸展特性有效地防止该向外的力引起壳体20中相当大的张力。因此，中间层30抑制球胆40的压迫，同时允许向外的力导致壳体20为基本上球形的形状，从而给予球10基本上球形的形状。

[0030] 多种构造适合用于球胆40。参考图3，球胆40被描述为包含两个半球形球胆板41，该两个半球形球胆板41通过单一的接缝42连接，从而给予球胆40大致球形的形状。球胆板41可以是平面的聚合物组成部分，该平面的聚合物组成部分在接缝42处被连接且然后被加压，从而引起膨胀且致使球胆40呈现大致球形的形状。此外，球胆板41可以是聚合物组成部分，该聚合物组成部分被加热成形从而给予圆形的或半球形的构造、在接缝42处连接，且然后被加压，从而致使球胆40呈现基本上球形的形状。因此，在并入到球胆40中时，球胆板41可以是平面的聚合物组成部分或圆形的聚合物组成部分。

[0031] 虽然球胆40可由两个半球形球胆板41形成，但球胆40还可具有多种其他构造。参考图4A，球胆40由在接缝42处连接的一对球胆板41形成，接缝42给予网球或棒球中的接缝的大致构造。如图4B中所描述的，球胆40还可由多块具有六角形形状和五角形形状的球胆板41形成，从而具有与壳体20相似的构造。在其他构造中，所有的球胆板41都可具有如图4C中描述的五角形形状，或球胆板41都可具有如图4D中描述的三角形形状。球胆板41还可具有如图4E中描述的非几何学形状或非规则形状。因此，球胆40中所使用的球胆板41的构造可较大地改变。

[0032] 不同于许多传统的用于运动球的球胆，球胆40具有密封的且无气门的结构。即，形成球胆40的聚合物材料被密封从而基本上防止位于球胆40内的气体跑到球10的外部，虽然可能发生穿过球胆板41的聚合物材料的一些扩散。此外，球胆40不包括允许气体被注入球胆40或将气体从球胆40排出的气门，从而提供无气门的结构。因此，球胆40可在制造过程期间被加压，且将在球10的使用寿命内保持加压。

[0033] 宽范围的聚合物材料可用于球胆40。在选择用于球胆40的材料时，可以考虑材料的工程性质(例如，抗拉强度、伸展特性、疲劳特性、动态模量和损耗角正切)以及材料防止球胆40所包含的流体的扩散的能力。如下面较详细地所描述的，球胆板41被在接缝42处结合在一起。虽然可使用粘结剂来形成接缝42，但当球胆板41由热塑性材料形成时可使用热结合或射频结合(radio frequency bonding)。适当的热塑性材料的实例是热塑性聚氨基甲酸酯。假定可在潮湿或湿润的环境下使用球10且球10的内部可暴露于水，那么对真菌有抵抗力的基于醚的热塑性聚氨基甲酸酯可能是有益的。

[0034] 除热塑性聚氨基甲酸酯之外，可适合于球胆40的聚合物材料的实例包括氨基甲酸乙酯、聚酯、聚酯聚氨基甲酸酯和聚醚聚氨基甲酸酯。球胆40还可由包括热塑性聚氨基甲酸酯和乙烯-乙烯醇共聚物的交替层的材料形成，如在Mitchell等人的美国专利第5,713,141号和第5,952,065号中所公开的。还可使用这种材料的变化形式，其中中心层由乙烯-乙烯醇共聚物形成，与中心层相邻的层由热塑性聚氨基甲酸酯形成，且外层由热塑性聚氨基甲酸酯和乙烯-乙烯醇共聚物的再研磨材料形成。用于室(chamber)40的另一种适合的材料是包括气体阻隔材料和弹性材料的交替层的柔性微层膜(flexible microlayer membrane)，如在Bonk等人的美国专利第6,082,025号和第6,127,026号中所公开的。在Rudy的美国专利第4,183,156号和第4,219,945号中公开了附加的适合材料。另外的适合材料包括如在Rudy的美国专利第4,936,029号和第5,042,176号中所公开的包含晶态材料的热塑性膜，以及如在Bonk等人的美国专利第6,013,340号、第6,203,868号和第6,321,465号中所公开的包括聚酯多元醇的聚氨基甲酸酯。

[0035] 球胆40可封入在零和三百五十千帕(即，约五十一磅每平方英寸)或更多之间加压的流体。除空气和氮气之外，球胆40包含的流体可包括八氟丙烷(octafluorapropane)，或者可以是在Rudy的美国专利第4,340,626号中所公开的气体中的任何一种，举例来说，诸如六氟乙烷和六氟化硫。虽然上面论述成具有密封且无气门的构造，但球胆40的一些构造可包括允许对流体的压力进行调整的气门。

[0036] 虽然球10可具有英式足球的构造，但与球10相关的概念可被并入到其他类型的运动球中。参考图5，运动球10’被描述为具有橄榄球的构造。壳体20’形成球10’的外部且由通过接缝22’连接的多个板21’形成。此外，23’沿着接缝22’中的一条延伸。图6中单独描述的球胆40’位于壳体20’内，且由在接缝42’处连接的多个球胆板41’形成。尽管球10和球胆40各自具有大致球形的形状，但球10’和球胆40’各自具有橄榄球特征的椭圆形形状(oblong shape)。除英式足球和球之外，与球10和球10’相关的概念可被并入到例如篮球、橄榄球和排球中。

[0037] 在图1和图2中壳体20被描述为具有多个五角形和六角形的壳体板21。同样，在图4B中球胆40被描述为具有多个五角形和六角形的球胆板41。在这种构造中，球胆板41的数量和形状可以与壳体板21的数量和形状相同。当位于壳体20内时，球胆40的接缝42可与壳体20的接缝22对齐。在其他构造中，壳体20可仅由五角形壳体板21形成。同样，在图4C中球胆40被描述为具有多个五角形球胆板41。同样，在这种构造中，球胆板41的数量和形状可以与壳体板21的数量和形状相同。通常，接缝22形成壳体20的比壳体板21的中心区域(即，与接缝22隔开的区域)厚的区域。同样，接缝42可在球胆40的表面形成凹陷。通过使较厚的接缝22与接缝42的凹陷对准，可提高球10的球度(sphericity)。即，选择球胆板41的数量和形状以便与壳体板21的数量和形状相同可具有提高球10的整体球度的优势。

[0038] 热成型制造工艺

[0039] 各种制造工艺可用于图3和图4A-4E中描述的球胆40的各种构造。举例来说，热成型工艺可从一对聚合物片形成球胆40，该一对聚合物片被塑造以形成球胆板41，且被结合以密封球胆40和限定接缝42。更具体地，热成型工艺(a)赋予聚合物片中的一片以形状，以便形成球胆板41中的一块的半球形或另外的弯曲结构、(b)赋予聚合物片中的另一片以形状，以便形成球胆板41中的另一块的半球形或另外的弯曲结构，以及(c)通过结合由聚合物片形成的弯曲结构的周边来形成接缝42。热成型工艺还可包括密封球胆40或并入允许球胆40被加压的充注管。

[0040] 使用图3中描述的球胆40的构造，具有上模具部分51和下模具部分52的模具50可被形成为具有图7和图8中所描述的构造。模具部分51和模具部分52中的每个合作界定具有球胆40的构造的内腔53。因此，当模具部分51和模具部分52被连接在一起时，腔53具有大约球胆40的尺寸的大体球形形状。根据球胆40的加压引起聚合物材料伸展的程度，腔53可呈现比加压状态下的球胆40小的体积或小的直径。

[0041] 现在，将详细地论述使用模具50以从一对聚合物片61和62形成室40的方式。首先，各种传导性或辐射加热器可用来加热片61和片62。在取决于所使用的具体聚合物材料的升高温度下，片61和片62变软或变成更可变形的，这促进了成形和结合。一经加热，便将片61和片62放置在模具部分51和模具部分52之间，如图9A中所描述的。在一些制造工艺中，多个导管可延伸通过模具50，以便引导加热的液体例如水或油通过模具50，从而提高模具50的整体温度。当片61和片62位于模具50内时，热可从模具50传递到片61和片62，以便提高片61和片62的温度。模具50的温度可依据片61和片62所使用的具体材料而变化。

[0042] 片61和片62分别形成球胆板41，球胆板41实际上为球胆40的两个半球体。此外，片61和片62各自形成接缝42的部分。片61和片62在模制之前的厚度可以比形成球胆40的聚合物材料的厚度大。片61和片62与球胆40之间厚度上的差异的基本原理为片61和片62在热成型过程期间可延伸。即，厚度差异抵消了片61和片62的在片61和片62于球胆40的形成过程中被拉伸或以其他方式被变形时发生的变薄。为了确保片61和片62均匀地伸展且具有恒定的厚度，塞辅助系统(plug assist system)可用来预拉伸片61和片62。即，片61和片62可通过机械系统被预拉伸以确保片61和片62均匀地伸展且具有基本上恒定的厚度。

[0043] 一旦片61和片62被放置在模具部分51和模具部分52之间，模具部分51和模具部分52便朝向对方平移，使得片61和片62进入腔63，且被成形和结合，如图9B中所描述的。当模具50接触且压紧片61和片62的部分时，与环境空气相比具有正压的流体例如空气可被注入到片61和片62之间，以引起片61和片62分别接触模具部分51和模具部分52的轮廓并与模具部分51和模具部分52的轮廓相符。还可通过多个孔将空气从片61和62与模具部分51和52之间的区域去除，从而将片61和片62吸到模具部分51和模具部分52的表面上。即，可在片61和62与模具50的表面之间形成至少部分的真空。随着片61和片62之间的区域被加压且空气被从模具50与片61和62之间的区域去除，片61和片62与腔53的形状相符。更具体地，片61和片62伸展、弯曲或以其他方式相符，以沿着腔53的表面延伸且形成球胆40的大致形状。除使片61和片62成形之外，模具部分51和模具部分52将片61和片62在相应于接缝42的位置压在一起。更具体地，延伸在腔63周围的脊部54可将片61和片62压在一起并形成接缝42。

[0044] 一旦球胆40在模具50内形成，便将模具部分51和模具部分52分离，使得球胆40和片61和片62的周边部分可被从模具50去除，如图9C和图10中所描述的。然后，允许球胆40冷却，且可将加压的流体注入到球胆40的内部。参考图7和图8，模具部分51和模具部分52被描述为各自包括从形成腔53的区域延伸的通道55。在上面论述的热成型过程期间，通道55形成在接缝42处通向球胆40的导管63。导管63可用来注入加压的流体，且然后导管63可被在与接缝42相符的位置处密封，用来密封室40。此外，片61和片62的多余部分可被修剪或以另外的方式从球胆40去除。然后，该多余部分可被回收或重新利用以形成另外的用于其他球胆40的片。

[0045] 另外的制造工艺

[0046] 虽然上面论述的热成型工艺是形成球胆40的适合的方式，但还可使用吹塑工艺。通常，适合的吹塑工艺包括在一对模具部分例如模具部分51和模具部分52之间安置型坯。
型坯是熔融聚合物材料的大体中空且管状的结构。在形成型坯的过程中，熔融的聚合物材料被从模(die)中挤出。型坯的壁厚可以是基本上恒定的，或可围绕型坯的周边变化。因此，型坯的横截面图可显示不同壁厚的区域。用于型坯的合适材料包括上面关于球胆40论述的材料中的多种。紧接着将型坯安置在模具部分之间，模具部分包围型坯，并且型坯内的加压空气引起液化的弹性材料接触模具的表面。此外，模具部分的闭合和加压空气的引入引起液化的弹性材料接触模具部分的表面。还可将空气从型坯和模具部分之间的区域排出，以进一步促进成型和结合。因此，球胆40还可通过吹塑工艺形成。作为另外的可选方案，常规的旋转模塑工艺可用于形成球胆40。

[0047] 除上面论述的热成型和吹塑制造工艺之外，可通过热结合或射频结合工艺将多个球胆板41(即，球胆板41的相邻边)连接。为了举例说明这种制造工艺的实例的目的，将使用图4C中描述的球胆40的构造。参考图11A，聚合物片71被模切、激光切割或以其他方式切割，从而形成多个五角形形状的球胆板41。然后，将球胆板41的多个边互相结合，如图11B中所描述的，从而形成一些接缝42。更具体地，以毗连的构造放置球胆板41的边(即，一个边接触另一个边或一个边被放置成接近另一个边)，使得加热边会引起结合的形成且将边连接在一起。作为切割多个五角形形状的球胆板41并连接边的可选方案，可从聚合物片中切割具有图11B中所描述的形状的单个聚合物组成部分。然后，将连接的球胆组成部分41弯曲、卷起或以另外的方式使其顺从，以便球胆板41的另外的边互相接触且被结合在一起以形成另外的接缝42，从而给予图11C中所描述的大体三维的(且未加压的)结构。充注管72也被连接在接缝42中的一条处。然后，球胆板41的三维结构被加压和密封，如图11D中所描述的。更具体地，充注管72被用来将加压的流体注入到三维结构中，且充注管72被密封和切割以有效地将流体密封在球胆40内。

[0048] 作为一变化形式，可从聚合物片71切割球胆板41，以便包括辅助结合的凸缘。参考图11E，球胆40被描述为其中多个凸缘73延伸在球胆板41周围和在接缝42的位置处的构造。通过形成球胆板41以包括凸缘73，球胆板41的边在结合期间可被较容易地保持在适当位置。在加压之前或在加压之后，可将凸缘73从球胆40切除或以另外的方式去除。为了给予球胆40的外部相对平滑的外表，可将连接的球胆板41里朝外地翻过来，使得凸缘
73面向内。

[0049] 基于上面所论述的方法，片71和球胆板41各自具有平面构造。但是，当球胆40被加压时，球胆板41可向外弯曲或以另外的方式成弧形，从而给予球胆40大体球形的形状。即，尽管球胆板41具有平面构造，但球胆板41在球胆40被加压时可呈现弯曲的或非平面的构造。在一些制造方法中，单独的球胆板41可被热成型，从而在将球胆板41连接在一起之前给予弯曲的形状。

[0050] 虽然可将充注管72与球胆40的任何部分连接，但有效的工艺包括将充注管72连接在接缝42中的一条处。参考图12A，充注管72被描述在球胆板41的两个边会合且被结合以形成接缝42中的一条的位置。作为选择且如图12B中所描述的，充注管72被描述在球胆板41的三个顶角(corner)或角会合且被结合以形成三条接缝42的端部的位置。

[0051] 一旦形成球胆40，可将球胆40放置在中间层30和壳体20内，从而基本上完成球10的制造。在一些制造工艺中，可在将球胆40置于壳体20内之后给球胆40加压。例如，可以上面所论述的方式形成球胆40，同时充注管72被连接在接缝42中的一条处。在加压之前，可将球胆40置于壳体20的内部之内，使得充注管72延伸穿过壳体20且到达壳体20的外部。在这个阶段，可基本上完成壳体20的缝合从而将球胆40装在球10内。然后，充注管72可用来将加压的流体注入到球胆40中。然后，将充注管72密封，从而将加压的流体密封在球胆40内。虽然充注管72可在制造工艺的这个阶段被修剪，但充注管72的部分还可被塞入或以另外的方式置于壳体20内。

[0052] 在一些制造工艺中，可基本上从多个球胆板41形成球胆40。即，球胆板41的边可被连接。为了给予球胆40的外部相对平滑的外表，可将连接的球胆板41里朝外地翻过来，使得接缝面向内。

[0053] 另外的运动球构造

[0054] 壳体20在上面被描述为由壳体板21形成，壳体板21被沿着相邻的侧或边缝合或以另外的方式连接在一起，且由材料举例来说例如皮革、聚氨基甲酸酯或聚氯乙烯形成。作为一个选择，可由流体填充的室形成壳体20、壳体20的部分或壳体20的相当于壳体板21的区域。即，形成运动球壳体的密封的室可延伸在密封的球胆(即，与球胆40相似)周围。举例来说，图13中的运动球80被描述为包括形成球80的外部的壳体81。壳体81包括沿着相邻的边被结合在一起但也可被缝合的多个室板82。室板82被描述为具有等边六角形和等边五角形的形状。但是，在球80的另外的构造中，室板82可具有以镶嵌型方式组合从而形成壳体81的多种其他形状(例如，三角形、正方形、矩形、梯形、圆形、椭圆形、非几何学形状)，且室板82还可呈现非规则的或非几何学的形状。

[0055] 室板82具有带有弯曲表面的密封的流体填充的室的构造，弯曲的表面配合地给予球80球形外表。室板82中的一个在图14中被描述为包括外层阻隔物83和内层抗张构件84。阻隔物83由聚合物材料形成，该聚合物材料被密封以将加压的流体包含在内。抗张构件84由织物或聚合物泡沫形成，该织物或聚合物泡沫被结合或以另外的方式固定到阻隔物83的相反侧，且被置于张力下从而限制阻隔物83的表面的向外移动。虽然室板82可通过多种工艺形成且可具有多种构造，但是室板82可通过工艺中的任何一种形成，并可具有美国专利申请第12/123,612号和第12/123,646号中所公开的构造中的任何一种，其都在2008年5月20日递交给美国专利商标局，且通过引用并入于此。

[0056] 参考图15，描述了穿过球80的一部分的横截面图。鉴于壳体81形成球80的外部，球胆85形成球80的内部。球胆85具有上面所论述的球胆40的大致构造，因此球胆85是装入了加压流体的密封的聚合物组成部分。和球胆40一样，球胆85还可由连接在一起从而形成密封的且无气门的结构的多块板形成。假定这种结构，球10的外部实际上由多个密封的流体填充的室(即，室板82)形成，而球10的内部实际上由单个流体填充的球胆(即，球胆85)形成。此外，室板82的内表面接触且挤压球胆85的外表面。在一些构造中，室板82的内表面和球胆85的外表面可由相同的组成部分形成，或中间层或其他组成部分可延伸在壳体81和球胆85之间。

[0057] 结论

[0058] 上面论述的球胆40为具有密封的且无气门的构造。这种构造的一个优势是球10可具有比有气门的运动球更一致的平衡和弹跳特性。即，气门提供了运动球的不连续，其(a)可能影响运动球的重量分布且从而影响运动球的平衡，以及(b)在碰撞点为气门或接近气门时可能影响运动球弹跳的方式。因此，球10的各种性能特性可通过将气门除去来提高。

[0059] 在上面和关于多个构造的附图中公开了本发明。但，所公开内容的目的是提供与本发明有关的各种特征和概念的实例，而不是限制本发明的范围。相关领域技术人员将意识到可对上述构造进行各种改变和修改，而不偏离本发明的如所附权利要求所限定的范围。