非膨張式スポーツボール

本発明は、スポーツボール、特には、サッカーボールに関する。

一貫した跳ね上がりおよび/または跳ね返り特性が求められるスポーツボールは、しばしば加圧空気によって充填される。しかしながら、使用中に、このようなボールは、時間の経過に伴い必ず圧力を失う。このようなスポーツボールの例としては、例えば米国特許第2,131,756号および米国特許第2,294,424号において開示されるような、テニスボールがある。テニスボールは、その内圧がある限界点を超えて下がると、典型的には、単純に廃棄される。従って、テニスボールの寿命はかなり限定されている。

サッカーボール、バスケットボール、ハンドボール、バレーボールなどの、多くの他のスポーツボールは、概して、膨張式ブラダーを備えることが知られている。ある圧力範囲まで膨張させられると、膨張式ブラダーは、ボールが都合よくキック、ドリブルなどされ得るように、ボールに所望の跳ね上がり、跳ね返り、または緩衝特性をもたらす。起こり得る圧力減少の後には、ボールは、再び膨張させられ得る。従って、これらのボールは、より長い期間にわたって使用され得る。膨張式のボールの例は、GB2494131AおよびDE102004045176A1に開示されている。

しかしながら、ボールを再膨張させるのは時間がかかり、不便である。更には、再膨張のために必要となるバルブは、ボールにある一定の不均衡を与え、このようなボールの完璧な均衡を取るのは著しく困難である。更には、一般的な漏れまたはパンクの虞の他に、バルブが破損して、圧力が減少しおよび/またはボールがもはや再膨張させられなくなり得るという新たな虞がある。

「CTRUS」という名称で非空気式のサッカーボールが知られようになっており、これは、様々な可塑的および電子的な要素を備える。更には、3Dプリンティングによって提供される骨格の上に豚の膀胱(pig bladder)細胞を成長させることでサッカーボールを提供しようという試みもなされてきた。更に、ボールに特定の跳ね上がり特性をもたらすために、サッカーボールのブラダーに発泡粒子を埋込む試みもなされてきた。しかしながら、このような発泡粒子はブラダーの内部で非対称的に集積しがちであり、不均衡状態、および均一でない跳ね上がりおよび跳ね返り特性につながる。

米国特許第2,131,756号

米国特許第2,294,424号

GB2494131A

DE102004045176A1

EP2649896A2

これらの試みは、膨張式ブラダーを有する通常のスポーツボールの跳ね上がりおよび跳ね返り特性に匹敵し得る一貫した跳ね上がりおよび跳ね返り特性を有する高性能のスポーツボールを提供することに成功していない。従って、一貫した跳ね上がりおよび/または跳ね返り特性を有する改良されたスポーツボール、特にはサッカーボールを提供することが、本発明の目的であると考えられ得る。

本発明は下記の実施形態を含む。

[1] スポーツボールであって、 a 複数のパネル(46)を備える表面層(45)と、 b 表面層(45)の下に延在する格子構造(100;20;300;40;50;60;70;1100)であって、格子構造(100;20;300;40;50;60;70;1100)は、径方向延在要素(130;230;330;630;730;1130)を備える複数の格子セルを備える、格子構造(100;20;300;40;50;60;70;1100)と、 を備え、 c 少なくとも、表面層(45)に隣接する格子セルは、パネル(46)の平均直径よりも小さい寸法を少なくとも1つ有する、スポーツボール。

[2] 少なくとも、表面層(45)に隣接する格子セルは、5cm未満、好ましくは3cm未満、特に好ましくは1cm未満の寸法を少なくとも1つ有する、[1]に記載のスポーツボール。

[3] 複数の格子セルは、球形状の格子を形成する、[1]または[2]に記載のスポーツボール。

[4] 格子構造(100;20;70;1100)は、第1の球形格子シェル(110;210;710;1110)と、第2の球形格子シェル(120;220;720;1120)とを備え、第1の球形格子シェル(110;210;710;1110)は、第2の球形格子シェル(120;220;720;1120)を包囲する、[1]から[3]のいずれかに記載のスポーツボール。

[5] 表面層に隣接する格子セルの少なくともいくつかは、中空でない側壁(611)および/または中空でない内壁(612)を備える、[1]から[4]のいずれかに記載のスポーツボール。

[6] 表面層に隣接する格子セルの少なくともいくつかは、発泡材料(690)、好ましくは、発泡熱可塑性ポリウレタンおよび/または発泡ポリエーテルブロックアミドからなる、[1]から[5]のいずれかに記載のスポーツボール。

[7] 格子構造(100;20;70;1100)は、格子の幾何学的形状および/または材料特性の異なる2つ以上の格子層(110、120;210、220;710、720;1110、1120)を備える、[1]から[6]のいずれかに記載のスポーツボール。

[8] 格子構造は、少なくとも1つの膨張促進格子セル(800)を備える、[1]から[7]のいずれかに記載のスポーツボール。

[9] 格子構造は、第1の複数の格子セルと、第2の複数の格子セルとを備え、第1の複数の格子セルの大きさは、第2の複数の格子セルよりも大きい、[1]から[8]のいずれかに記載のスポーツボール。

[10] スポーツボールであって、 a 表面層と、 b 表面層の下に延在する球形状の均質なシェル(900)と、 を有し、 c シェル(900)は、複数の開口部(910)を備える、スポーツボール。

[11] 格子構造またはシェルは、高分子材料、好ましくは、熱可塑性ポリウレタンおよび/またはポリアミドからなる、[1]から[10]のいずれかに記載のスポーツボール。

[12] 格子構造またはシェルは、少なくとも部分的に、3Dプリンティング、射出成形および/または熱成形によって製作される、[1]から[11]のいずれかに記載のスポーツボール。

[13] 完全な格子構造または完全なシェルは、一体的に製作される、[1]から[12]のいずれかに記載のスポーツボール。

[14] スポーツボールは、膨張式ブラダー(1200)を備える、[1]から[13]のいずれかに記載のスポーツボール。

[15] 膨張式ブラダーは、少なくとも1つの補強要素(1220)を備える、[14]に記載のスポーツボール。

[16]サッカーボールであって、 a 複数のパネル(46)を備える表面層(45)と、 b 表面層(45)の下に延在する格子構造(100;20;300;40;50;60;70)であって、格子構造(100;200;300;40;50,60;70)は、径方向延在要素(130;230;330;630;730)を備える複数の格子セルを備える、格子構造(100;20;300;40;50;60;70)と、 を備え、 c 少なくとも、表面層(45)に隣接する格子セルは、パネル(46)の平均直径よりも小さい寸法を少なくとも1つ有する、サッカーボール。

[17]少なくとも、表面層(45)に隣接する格子セルは、5cm未満、好ましくは3cm未満、特に好ましくは1cm未満の寸法を少なくとも1つ有する、[16]に記載のサッカーボール。

[18]複数の格子セルは、球形状の格子を形成する、[16]または[17]に記載のサッカーボール。

[19]格子構造(100;20;70)は、第1の球形格子シェル(110;210;710)と、第2の球形格子シェル(120;220;720)とを備え、第1の球形格子シェル(110;210;710)は、第2の球形格子シェル(120;220;720)を包囲する、[16]から[18]のいずれかに記載のサッカーボール。

[20]表面層に隣接する格子セルの少なくともいくつかは、中空でない側壁(611)および/または中空でない内壁(612)を備える、[16]から[19]のいずれかに記載のサッカーボール。

[21]表面層に隣接する格子セルの少なくともいくつかは、発泡材料(690)、好ましくは、発泡熱可塑性ポリウレタンおよび/または発泡ポリエーテルブロックアミドからなる、[16]から[20]のいずれかに記載のサッカーボール。

[22]格子構造は、四面体タイプ(170)である、[16]から[21]のいずれかに記載のサッカーボール。

[23]格子構造は、少なくとも1つの、ボールの湾曲に垂直な方向に向けられる格子セルを備える、[16]から[22]のいずれかに記載のサッカーボール。

[24]格子構造(100;20;70)は、格子の幾何学的形状および/または材料特性の異なる2つ以上の格子層(110、120;210、220;710、720)を備える、[16]から[23]のいずれかに記載のサッカーボール。

[25]格子構造は、少なくとも1つの膨張促進格子セル(800)を備える、[16]から[24]のいずれかに記載のサッカーボール。

[26]格子構造は、第1の複数の格子セルと、第2の複数の格子セルとを備え、第1の複数の格子セルの大きさは、第2の複数の格子セルよりも大きい、[16]から[25]のいずれかに記載のサッカーボール。

[27]格子構造は、少なくとも部分的に、3Dプリンティング、射出成形および/または熱成形によって製作される、[16]から[26]のいずれかに記載のサッカーボール。

[28]完全な格子構造は、一体的に製作される、[16]から[27]のいずれかに記載のサッカーボール。

[29]格子構造は、高分子材料、好ましくは、熱可塑性ポリウレタンおよび/またはポリアミドからなる、[16]から[28]のいずれかに記載のサッカーボール。

[30]格子構造(100)は、少なくとも1つの空隙(160)を備える、[16]から[29]のいずれかに記載のサッカーボール。

[31]サッカーボールであって、 a 表面層と、 b 表面層の下に延在する球形状の均質なシェル(900)と、 を有し、 c シェル(900)は、複数の開口部(910)を備える、サッカーボール。

[32]シェルは、高分子材料、好ましくは、熱可塑性ポリウレタンおよび/またはポリアミドからなる、[31]に記載のサッカーボール。

[33]シェルは、少なくとも部分的に、3Dプリンティング、射出成形および/または熱成形によって製作される、[31]または[32]のいずれかに記載のサッカーボール。

[34]完全なシェルは、一体的に製作される、[31]から[33]のいずれかに記載のサッカーボール。

[35]格子構造はまたはシェルは、2mの高さから鋼板の上に落下させたとき、サッカーボールが少なくとも0.5m、少なくとも1.0mまたは少なくとも1.35m跳ね上がるように構成される、[16]から[34]のいずれかに記載のサッカーボール。

[36]格子構造はまたはシェルは、50km/hの速度で鋼板に対して2000回衝突させた後に、ボールの真球度からのずれが5%未満、2%未満または1.5%未満であるように構成される、[16]から[35]のいずれかに記載のサッカーボール。

一実施形態において、この課題は、(i)複数のパネルを備える表面層と、(ii)表面層の下に延在する格子構造と、を備えるスポーツボールによって、少なくとも部分的に解決される。格子構造は、径方向延在要素を備える複数の格子セルを備え、少なくとも、表面層に隣接する格子セルは、パネルの平均直径よりも小さい寸法を少なくとも1つ有する。スポーツボールは、例えば、サッカーボールであり得る。

上述の実施形態は、スポーツボールの膨張式ブラダーを、および可能であるならカーカスをも、ボールを(再)膨張させる必要なく一貫した跳ね上がりおよび跳ね返り特性と安定性とがもたらされるような、膨張式ブラダーおよびカーカスと同様の均質な弾性回復性と安定性とをボールにもたらすコア構造によって置き換えるという全体的な考え方に基づいている。換言すれば、ボールは、ブラダーを備えなくてよく、膨張式でなくてよい。更には、ボールは、従来の膨張式ボールのブラダーの周囲に典型的に設けられて、(空気を保持する)ブラダーを保護し、構造および剛性を提供するカーカス(carcass)を備えなくてよい。

代わりに、均質な弾性回復性および安定性は、径方向延在要素(radially extending element)を有し、従って特に径方向の弾性回復性および安定性をもたらし得る格子構造によって提供され得る。例えばキック、跳ね上がりなどにより外側からボールに与えられる力は、表面層に隣接する格子セルを介してボールに与えられる。これらの格子セルは、例えば、ボールのパネルよりも小さいような十分に小さい寸法を備えるので、均質な跳ね上がり/跳ね返り/緩衝特性がもたらされる。このような格子の小さな「粒状度」によって、ボールとの正確な接触位置に関わらず、同一の跳ね上がり特性(例えば、地面で跳ね上がるとき)、跳ね返り特性、および同一の感触(例えば、ボールを蹴るとき)が、ボールによってもたらされる。格子構造は、ボール全体の周りに実質的に均質で等方的な圧力/力分布を達成することを可能にする。

格子構造は、無数の設計の選択肢を与えるので、ボールの跳ね上がり/跳ね返り特性および感触は、必要に応じて、ことによると個々の消費者による要望に応じて、調整され得る。例として、サッカーボールの跳ね上がりおよび/または跳ね返り特性は、室内サッカー(例えば、フットサル)における要望に特に適合され得る。更には、格子構造は、完全に回転対称に設計され得、完全に均衡のとれたボールが提供される。格子構造の小さな「粒状度」は、完全に均質な跳ね上がり/跳ね返り特性を保証し得るように格子構造をボールの周りへ均一に分布し、ボールの均衡を取ることを容易にする。格子構造は、任意に、流体に、例えば大気圧の空気または任意の他の流体に浸漬され得る。

格子構造は、ボールの慣性の角運動量を設計するためにも使用され得る。ボール内部での重量分布は、必要に応じて適合され得、例えば膨張式ブラダーを有する従来のサッカーボールのようにボールの質量をその外側面の近くに分布させることに限定されない。

パネルの平均直径は、パネルの2つの対向する端部の間の最大距離とパネルの2つの対向する端部の間の最小距離との平均値であると考えられ得る。いくつかの例においては、少なくとも、表面層に隣接する格子セルは、パネルの最小直径、例えば、パネルの対向する2つの端部の間の最小距離よりも小さい寸法を少なくとも1つ有する。もしもボールが幾何学的形状の異なるパネルを備えるなら、ボールのパネルの平均直径および最小直径は、ボールのパネル全体の平均であると考えられ得る。

表面層は、任意の適切な材料から提供されてよい。スポーツボール、特にはサッカーボールにおいて知られている表面層が使用され得る。例えば、表面層は、耐水性、耐摩耗性および/または柔らかな感触などをボールにもたらし得る。しかしながら、本発明によるボールは、例えば3Dプリンティングなどの付加製造処理によって製作された表面層も備え得る。表面層は、格子構造と同様の製造プロセスによって製作され得る。

格子構造は、一揃いの梁状要素を備え得、梁状要素はその端部において互いに接続されている。梁は、例えば三角形、四角形、五角形、円形および/または楕円形などの任意の断面を有してよい。他の例において、他の形状が使用されてもよい。ある一定の数のこのような要素が、セルを形成し得、例えば、ある一定の数の梁状要素が、四面体のセルを形成するために配列され得る。他の例において、格子セルは、梁状要素によって形成されなくてもよい。格子セルは、部分構造を全く備えなくてもよい。例えば、格子セルは、球形状の物体によって構成されてよく、球形状の物体の表面を介して様々なセルが互いに接続される。また、球形状以外の他の物体形状も使用されてよく、かつ/または、様々な形状がセルを形成するために組合わせられてもよい。例えば、このような物体は、中空(例えば、気泡など)でよく、または中空でなくてもよい。物体は様々な大きさを有してよい。格子構造の格子セルは、例えば不規則に分散された発泡体小球とは対照的に、規則正しく(例えば、立方晶、正方晶、斜方晶、六方晶、三方晶、単斜晶、三斜晶など)配列され得る。格子セルの所定の配列のおかげで、格子構造の力学的特性を予め定めることができ、特には、上述したように、実質的に均質で等方的な特性を得ることができる。原理上は、格子構造は、非対称および/または不規則に配列することもできる。

格子構造は、一揃いの梁状要素に加えて、またはそれに代えて、一揃いの筒状要素を備えてもよいことに留意されたい。筒状要素は、例えば、梁状要素について上述したものと同様に配列され得る。筒状要素を使用することによって、ある一定の程度の剛性が、より少ない材料で、従ってより少ない重量でもたらされ得る。筒状要素は、様々な内側および外側の断面形状を備えてよい。例えば、梁状要素と同様に、筒状要素は、例えば三角形、四角形、五角形、円形または楕円形の外側断面形状を備えてよい。同様に、および外側断面形状とは無関係に、必要に応じて、所望の内側断面形状が筒状要素に備えられてよい。例としては、筒状要素は、中空の円筒として提供され得る。

表面層が複数のパネルを備えることは必須ではないことが強調される。例えば、表面層は単一の均質な層であり得、いくつかの副層を備え得、または任意の他の適切な表面層が使用され得る。パネルを有するまたは有さないスポーツボールにおいて、少なくとも、表面層に隣接する格子セルは、ボールの、関連性のある衝突領域の平均直径よりも小さい寸法を少なくとも1つ有し得る。例えば、衝突領域は、ボールが地面で跳ね上がるときに物理的に地面と接触するボール表面の領域であり得る。関連性のある衝突領域は、例えばボールがキックされたときまたは打たれたときに足または手と接触するボールの領域によっても与えられ得る。典型的なサッカーボールでは、関連性のある衝突領域の平均直径は5cm、3cm、1cmまたは0.5cmである。他のタイプのボール、例えばハンドボール、バレーボール、バスケットボールなどでも、同様の衝突領域が存在し得る。

結果として、サッカーボールであって、少なくとも、表面層に隣接する格子セルは、5cm未満、3cm未満、1cm未満または0.5cm未満の寸法を少なくとも1つ有する、パネルを有するまたは有さないサッカーボールが提供され得る。

いくつかの例において、表面層に隣接する格子セルの全ての寸法(例えば、径方向寸法および横方向寸法)が、前述の大きさ制限(すなわち、5cm未満、3cm未満、1cm未満または0.5cm未満)よりも小さい。他の例において、横方向寸法だけが、または横方向寸法の少なくとも1つが前述の大きさ制限よりも小さい。

概して、パネルの機能の1つは、ボールに良好な接触特性をもたらすこと、および変形を少なくするためにある一定の程度の弾性回復性をもたらすことであることを留意されたい。本発明による格子構造は、その外側面に、所望の感触および変形を少なくするための所望の程度の弾性回復性をもたらすとともに、高品質なボールに求められる全体的な安定性と、跳ね上がり/跳ね返り特性をもボールにもたらすように設計され得る。換言すれば、格子構造は、従来のボールのブラダーおよび/またはカーカスを上述のように置き換えることに加えて、従来のボールのパネルも置き換えることができる。従って、例えば、表面層は、皮膜、または保護箔などの箔として実装され得る。

いくつかの例においては、スポーツボールは、表面層を全く有さなくてもよいことに留意されたい。例えば、ボールに水またはほこりが入る虞が小さいインドアサッカーボールでこのようなことがあり得る。表面層を有さないサッカーボールでは、少なくとも、ボールの表面に位置する格子セルが、前述の大きさ制限よりも小さい寸法(すなわち、5cm未満、3cm未満、1cm未満または0.5cm未満)を少なくとも1つ有する。例えば、全ての寸法が、または横方向寸法だけが、または横方向寸法の少なくとも1つが、前述の大きさ制限よりも小さくなり得る。

複数の格子セルは、球形状の格子を形成し得る。従って、格子構造は、スポーツボールの表面全体の周りに提供され得、格子によって均質な跳ね上がりおよび/または跳ね返り特性がボールの表面全体に亘ってもたらされ得る。他の例において、例えば、サッカーボール以外のボール、例えばラグビーボールまたは他の卵形のボールが提供される場合には、複数の格子セルは、卵形の格子を形成し得る。

格子構造は、第1および第2の球形格子シェルを備えていてもよく、第1の球形格子シェルは、第2の球形格子シェルを包囲する。従って、ボール内に、異なる特性を有する格子シェルが提供され得る。例えば、第1の、外側の格子シェルが、第2の、内側の格子シェルよりも柔らかくなり得る。従って、ボールをキックしたときに特定の良好な感触が得られる。また、3つ以上の球形格子シェルが設けられてもよく、これらは連続的なシェルとして、例えば連続的に包囲するような方法で配置され得る。同様に、第1の、外側の格子シェルが、第2の、内側の格子シェルよりも大きな物質密度を有し得る。このような密度分布は、概してボールの外側により大きな力が生じることを考慮に入れたものであり得る。

表面層に隣接する格子セルの少なくともいくつかは、中空でない側壁および/または内壁を備え得る。従って、格子構造の、より大きな力が予測され得る外側面に、追加的な安定性がもたらされ得る。

表面層に隣接する格子セルの少なくともいくつかは、発泡材料、好ましくは、発泡熱可塑性ポリウレタンおよび/または発泡ポリエーテルブロックアミドからなり得る。従って、外力が最初に与えられる格子セルは、特に柔軟で弾性回復的に提供され得る。これは、ボールの感触の更なる改良を可能にし得、格子の粒状性がボールの跳ね上がりまたはキック特性に影響する可能性を事実上除去する。例えば、発泡材料として発泡熱可塑性ポリウレタンの不規則な方向を向いた小球を使用することで、特に良好な跳ね上がり特性、例えば、大きなエネルギーリターンをもたらすことができ、これは時間が経過しても安定しており、例えば、急速に劣化することがなく、温度からの影響が非常に小さい。この文脈において、例えばEP2649896A2において記載される発泡材料への参照がなされる。

特には、発泡材料からなる格子セルの少なくともいくつかは、中空でない側壁および/または内壁を備え得、発泡材料は、格子セルの少なくともいくつかの、この側壁および/または内壁によって包まれる。従って、発泡材料に起こる変形形態は、実質的に伸長および圧縮に限定され得る。これらの変形形態では、特に有利な弾性回復性が、発泡材料によってもたらされ得る。特には、発泡材料の屈曲変形が、従って、回避され得る。

いくつかの例において、格子構造は、四面体タイプであり得る。このような格子構造は、複数の四面体の格子セルを有する。このタイプの格子構造は、格子構造の破壊強度対その重量の好都合な比率を有しつつ所望の量の弾性回復性をもたらし得ることが分かっている。しかしながら、概して、他のタイプの多面体、例えば、立方体、および/または八面体および/または十二面体も使用され得る。

格子構造は、少なくとも1つの、ボールの湾曲に垂直な方向、例えば、径方向に向けられる格子セルを備え得る。例として、少なくとも1つの格子セルが、ボールの湾曲に垂直な方向、例えば、径方向に向けられる軸または主軸を有し得る。従って、ボールの力応答は可能な限り自然になり得、等方的な跳ね上がり/緩衝およびキック特性がもたらされる。例えば、表面層に隣接するセルは、全て径方向に向けられてよい。セルの更なる群がこれらのセルに隣接して(いっそうボールの中心に向かって)配置され得、この更なる群のセルも径方向に向けられ得る。更なる群のセルは、表面層に隣接するセルの大きさに比べると僅かに小さい大きさを有し得る。1つまたは複数の更なる群のセルが、いっそう径方向内側に配置され得る。いくつかの例において、格子構造の全てのセルが、径方向に向けられ得る。

格子構造は、格子の幾何学的形状および/または材料特性の異なる2つ以上の格子層を備え得る。1つの格子層から他の格子層へと、様々なパラメータ、例えば、格子のタイプ(例えば、四面体から単純な立方体へなど)、格子セルの大きさ、格子の配列(例えば、正方晶から斜方晶へなど)、格子の方向および/またはその材質が、変化され得る。従って、格子の物理的特性は、1つの格子層から別の格子層へと様々な手段で変更され得る。従って、格子の特性は、必要に応じて最適化され得る。例えば、格子構造の剛性は、ボールの中心に向かうにつれて増加し得る。様々な格子層は、一体的に製造され得る。あるいは、格子構造の一部分、例えば個々の層が、個別に製造され、その後に、例えば接着剤の塗布、機械的な接続要素を有する部品の設置、および/または熱の付与(例えば、溶接など)によって結合されてもよい。2つ以上の格子層が、互いに隣接され得ることに留意されたい。2つ以上の層は、同一の製造プロセスにおいて製造され得る。2つ以上の格子層の間には、急激な遷移があってよい。あるいは、2つ以上の格子層の間に、格子構造の幾何学的形状および/または材料特性が連続的に変化する1つまたは複数の遷移帯域があってよい。2つ以上の格子層は、互いに対して滑らかに併合され得る。後者は、スポーツボール内での力の円滑な誘導を保証し得、このことはボールの跳ね上がりおよび/または跳ね返り特性を向上させ得る。

格子構造は、少なくとも1つの膨張促進格子セル(auxetic lattice cell)を備え得る。膨張促進セルは、概して、負のポアソン比を有するセルと定義される。例えば、伸長されたとき、これらのセルは、与えられた力に垂直な方向に厚くなる。これは、伸長されたときに屈曲するヒンジ状のセル構造によって実現され得る。このようなセルによって、高エネルギー吸収および/または高耐破壊性がもたらされ得る。結果として、高い弾性回復性および耐久性を有するスポーツボール、特にはサッカーボールが、より小さな重量で提供され得る。

格子構造は、第1の複数の格子セルおよび第2の複数の格子セルを備え得、第1の複数の格子セルの大きさは、第2の複数の格子セルよりも大きい。第1および第2の複数のセルは、格子構造の異なる層に配置され得、既に説明されたように、これらは異なる特性を備え得る。しかしながら、これに代わって、またはこれに加えて、第1および第2の複数のセルは、可能な層構造に関わらず、格子構造において組み合わされてもよい。例えば、表面層に隣接するより大きな格子セルとより小さな格子セルとを組み合わせることで、跳ね上がりおよび/またはキックなどの外力に対する格子構造の反応の均質性および等方性を向上させることを助け得る。

格子構造は、少なくとも部分的に、付加製造処理、一次成形および/または形成、例えば、3Dプリンティング、射出成形および/または熱成形によって製作され得る。例えば、格子構造は、3Dプリンティングおよび/または他の付加製造処理、例えば、熱溶解積層法(fused deposition modeling)、選択的加熱焼結、選択的レーザー焼結、熱溶解フィラメント製法(fused filament fabrication)、光造形、デジタルライ卜プロセッシングなどによって製作され得る。これは、厳密に制御された格子構造を提供するための、特にコスト効率が良く柔軟な方法をもたらし得る。

完全な格子構造は、一体的に製作され得る。例えば、上述の製作方法のうちの1つが、この目的に使用され得る。他の例において、既に説明されたように、格子構造の一部分だけが適切な方法で一体的に形成され、その後に単に結合される。

格子構造は、高分子材料、例えば、熱可塑性ポリウレタンおよび/またはポリアミド、例えばポリエーテルブロックアミドからなり得る。このような材料を使用することで、所望の量の弾性回復性および安定性が、重量が過度になることなくもたらされ得る。特には、非発泡熱可塑性ポリウレタンおよび/またはポリアミドが使用され得る。これに加えて、またはこれに代わって、発泡熱可塑性ポリウレタンおよび/またはポリアミドもまた使用され得る。

格子構造は、少なくとも1つの空隙を備え得る。例えば、少なくとも1つの空隙は、大気圧の空気よって充填され得る。例えば、格子構造は、完全な球形状を備え得、その中心に球形状の空隙を備え得る。このような中空の球体を使用することで、軽量なボールが提供され得る。これに加えて、またはこれに代わって、一揃いの空隙が使用されてよく、例えば、一揃いの空隙は格子構造内で対称的に、例えば、ボールの半径の半分を有する球上におよび/またはボールの中心への他の距離に、配置され得る。

本発明の別の実施形態によると、前述の課題は、表面層と、表面層の下に延在する球形状の均質なシェルとを有するスポーツボールによって、少なくとも部分的に解決される。シェルは、複数の開口部を備える。

驚くべきことに、材料特性およびシェル厚の適切な組み合わせによって、ボールの内部に配置されたシェルは、膨張式ブラダーを有するボールと同様の跳ね上がりおよび跳ね返り特性をボールが有するように、ボールに均質で等方的な弾性回復性をもたらすことができることが分かっている。しかしながら、ボールは、膨張式ブラダーを有さなくてもよいことは理解される。シェルの開口部の配置および大きさを適切にすることで、シェルによってもたらされる弾性回復性およびシェルの変形特性は、シェルに使用される材料とは別個に、変更または適合され得る。シェルは、例えば、剛性の高分子材料などの適切な自立的材料を使用して提供され得る。

格子構造の実施形態について説明されたことと同様に、開口部は、ボールの任意のパネルの平均直径よりも小さい、またはボールの関連性のある衝突領域の平均直径よりも小さい寸法を少なくとも1つ有し得ると、考え得る。

表面層は、例えば、複数のパネルによって提供され得る。表面層は、皮膜、または保護箔などの箔として提供され得る。表面層は、スポーツボールを水分またはほこりから保護し得、スポーツボールに追加的な緩衝性をもたらし得、かつ/またはボールの感触を向上させ得る。しかしながら、表面層を持たないスポーツボールもまた、提供され得ることに留意されたい。特に、ボールに水分またはほこりが入る虞が小さいインドアサッカーボールでこのようなことがあり得る。

シェルは、高分子材料、例えば、熱可塑性ポリウレタンおよび/またはポリアミド、例えばポリエーテルブロックアミドからなり得る。これらの材料は、破壊強度対重量の好都合な比率を有しつつ適切な弾性回復性をもたらし得ることが分かっている。特には、非発泡熱可塑性ポリウレタンおよび/またはポリアミドが使用され得る。しかしながら、これに加えて、またはこれに代わって、発泡熱可塑性ポリウレタンおよび/またはポリアミドもまた使用され得る。

シェルは、少なくとも部分的に、付加製造処理、一次成形および/または形成、例えば、3Dプリンティング、射出成形および/または熱成形によって製作され得る。従って、シェルは、コスト効率が良く柔軟な方法で大量生産され得、その形状は厳密に制御され得る。

完全なシェルは、一体的に製作され得る。例えば、上述の製作方法のうちの1つが、この目的に使用され得る。他の例において、既に説明されたように、格子構造の一部分だけが適切な方法で一体的に形成され、その後に単に結合される。

上述のサッカーボールは、2mの高さから鋼板の上に落下させたとき、サッカーボールが少なくとも0.5m、少なくとも1.0mまたは少なくとも1.35m跳ね上がるように構成された格子構造またはシェルを備え得る。従って、高品質なサッカーボールの跳ね上がり/跳ね返り特性は、膨張式ブラダーを必要とすることなくもたらされ得る。

同様に、上述のサッカーボールは、50km/hの速度で鋼板に対して2000回衝突させた後に、ボールの真球度からのずれが5%未満、2%未満または1.5%未満であるように構成された格子構造またはシェルを備え得る。従って、高品質なボールに対して求められるように、時間が経過してもその形状を失わないサッカーボールが、膨張式ブラダーがなくとも、提供され得る。

最後に、サッカーボールに加えて、他のスポーツボール、例えば、従来は概して膨張式ブラダーを備えたスポーツボールもまた、これまでの節で説明された態様を備え得ることに留意すべきである。特には、例えば、ハンドボール、バスケットボール、バレーボールなどが、上述のように提供され得る。同様に、アメリカンフットボール、カナディアンフットボール、オーストラリアンフットボール、ラグビーボールもまた、上述のように提供され得る。メディシンボール、ゴルフボールなどの非膨張式のスポーツボールもまた、本明細書において説明された態様を備え得る。

概して、スポーツボールは、表面層と、その幾何学的形状が、三次元的に、ボールに均質で等方的な跳ね上がりおよび/または跳ね返り特性をもたらすように、およびボールに均衡のとれた重量分布を与えるように構成される、非膨張式のコア構造(例えば、格子構造または球形状の均質なシェル)と、を備え得る。

既に述べたように膨張式ブラダーに関連する欠点を回避することに加えて、膨張式ブラダーがないことは、ボールに電子部品、例えば、ディスプレイ、センサ、LEDまたはOLEDなどの発光要素などを提供することも容易にし得る。ボールの内部は、膨張式ブラダーによって占められる代わりに、これらの部品を配置するために自由に使用され得る。このために、格子構造は、このような部品のためのキャリアとして使用され得、例えば、1つまたは複数の部品が挿入され得る1つまたは複数の空隙または凹部などを備え得る。

最後に、ボール以外のスポーツ用品もまた、本明細書に説明される態様から恩恵を受け得る。例えば、態様はアイスホッケーのパックもしくは類似のスポーツ用投射物または保護ヘッドギアなどの保護ギア、ヘルメットなどを改良するために使用され得る。更に、履物の緩衝性も、本明細書に説明される態様から恩恵を受け得る。

いくつかの例において、格子構造および/または均質なシェルは、膨張式ブラダーと組み合わせることもできる。例えば、本明細書で説明されるスポーツボールはどれも、膨張式ブラダーを備え得る。

例えば、スポーツボールは、格子構造を備え得、格子構造は、径方向延在要素を備える複数の格子セルを備え、格子構造は、膨張式ブラダーを包囲する。例えば、格子構造は、空隙、例えば球形状の空隙を備え得、膨張式ブラダーはこの空隙の内部に配置され得る。別の例において、スポーツボールは、格子構造を備え得、格子構造は、径方向延在要素を備える複数の格子セルを備え、格子構造は、膨張式ブラダーの内側に配置される。格子構造は、本明細書で説明される特徴のいずれかを備え得、本明細書で説明される任意の更なる要素および/または特徴、例えばパネルを有する表面層などと組み合わされ得る。

更なる例によると、スポーツボールは、複数の開口部を備える均質なシェルを備え得、シェルは、膨張式ブラダーを包囲する。別の例において、スポーツボールは、複数の開口部を備える均質なシェルを備え得、シェルは、膨張式ブラダーの内側に配置される。シェルは、本明細書で説明される特徴のいずれかを備え得、本明細書で説明される任意の更なる要素および/または特徴、例えば表面層などと組み合わされ得る。

上記の例では、説明されたような格子構造および/または均質なシェルに関する利点(例えば、カスタマイズされた跳ね上がり/跳ね返り特性、慣性の運動量の設計など)をブラダーによって提供される更なる設計の自由さと組み合わせることもできる。例えば、ブラダーが、基本的な跳ね上がり特性を提供し、その周りに配置された格子構造を、掴み特性(例えば、アメリカンフットボールまたは任意の他のスポーツボールのため)の設計、または跳ね返り特性の微調整(例えば、サッカーボールを、インドアサッカー、フットサルにより適するように、概してトリックの実行により適するように、またはアウトドアサッカーにより適するように適合することができる)のために使用することができる。

格子構造または均質なシェルをブラダーと組み合わせることは、ブラダーおよび格子構造/均質なシェルの両方について、広い範囲の材料の使用の可能性をも開く。例えば、もしも追加的な安定性および/または基本的な跳ね返り特性がブラダー(または格子構造/均質なシェル)によって提供されるなら、格子構造または均質なシェル(またはブラダー)に関する材料要件の厳格さが弱められ得る。従って、新たな材料群が使用でき、より単純なおよび/またはよりコスト効率のよい製造を促進し得る。

別の態様において、ブラダーを格子構造または均質なシェルと組み合わせることは、ブラダー内部に必要とされる圧力の低減を可能にし得る。このことは、概して、ブラダーのより少ない漏れとより高い耐久性とをもたらす。

例えば、膨張式ブラダーを包囲する格子構造は、それぞれが複数のセルを備える2つ以上の格子層を備え得る。外側格子層の1つまたは複数のセルは、内側格子層の1つまたは複数のセルの寸法に対しておよそ1.5倍から3倍、例えばおよそ2倍の大きさの少なくとも1つの寸法を備え得る。この少なくとも1つの寸法は、セルの径方向寸法および/または1つもしくは2つの横方向寸法であり得る。

ブラダーは、少なくとも1つの補強要素を備え得る。このことは、より低い圧力までしか膨張させ得なくても、ブラダーにより大きな安定性をもたらし得る。例えば、少なくとも1つの補強要素は、布地を備え得る。例えば、少なくとも1つの補強要素布地は、ブラダーに、接着剤を用いてまたは用いないで、接合され得る。いくつかの例において、複数の補強要素が、重なり合うようにブラダーに配置され得る。いくつかの例において、布地は、繊維強化され得る。

いくつかの例において、ブラダーは、気密性があり得かつ/または弾性を有し得る膜を備え得る。膜は、少なくとも1つの補強要素を備え得る。少なくとも1つの補強要素は、布地を備え得る。例えば、少なくとも1つの補強要素布地は、膜に、接着剤を用いてまたは用いないで、接合され得る。いくつかの例において、複数の補強要素が、重なり合うように膜に配置され得る。いくつかの例において、布地は、繊維強化され得る。膜自体が繊維強化されることも可能である。膜は、ラテックス、ゴム、特にはブチルゴム、および/または熱可塑性ポリウレタンからなり得る。

ブラダーは、カーカスを備えなくてよい。しかしながら、いくつかの例において、追加的にカーカスを備えることは、有益であり得る。

ブラダーは、格子構造または均質なシェルに接触するように構成された少なくとも1つの滑り抑制要素を備え得る。これに加えて、またはこれに代わって、ブラダーは、例えば接合によって、格子構造または均質なシェルに結合され得る。従って、ブラダーと格子構造と均質なシェルとの間の相対移動が、それぞれ、抑制され得る。

いくつかの例において、ブラダーは、およそ0.01バールから0.5バール、0.02バールから0.3バール、0.05バールから0.15バールまたはおよそ0.1バールの圧力まで膨張されるように構成され得る。同時に、ブラダーは、前述の圧力範囲において、所定の形状、例えばサッカーボールの場合は球形状、または例えばアメリカンフットボールの場合は全体として回転楕円形状を呈するように構成され得る。概して、格子構造または均質なシェルによってもたらされる追加的な安定性のおかげで、このような圧力範囲は、スポーツボール(例えば、サッカーボール、アメリカンフットボール、ラグビーボール、バレーボール、バスケットボールなど)のために、一貫した跳ね上がり特性をもたらすのに十分であり得る。圧力が小さくなると、漏れが少なくなり得、スポーツボールの耐久性を増加し得る。

ブラダーは、バルブを備え得、ブラダーおよび/または格子構造および/または均質なシェルは、バルブの重量の均衡がとれるように(例えば、均衡のとれたボールが提供されるように)構成される。

格子構造または均質なシェルは、回転楕円形状、例えば球形状を有し得る。ブラダーは、格子構造または均質なシェル内に挿入され得、またはその周りを包み得る。格子構造および均質なシェルは、単一の部品として製造され得る。次いで、ブラダーは、例えば、格子構造または均質なシェルの開口部を通って挿入され得る。あるいは、格子構造および均質なシェルは、いくつかの部品として製造され得、次いでこれらの部品は互いに結合されてブラダーを包囲する。いくつかの例において、格子構造または均質なシェルは、例えば3Dプリンティングまたは任意の他の付加製造技法によって、ブラダーに付加製造され得る。

格子構造および均質なシェルは、高分子材料、例えば、熱可塑性ポリウレタン、ポリアミド、および/またはポリエーテルブロックアミドからなり得る。前述したように、それらは、概して、少なくとも部分的に、付加製造され、一次成形(例えば、鋳造)されおよび/または形成され得る。

以下の詳細な説明において、以下の図面を参照して、本発明の可能な実施形態が更に説明される。

図1A〜1Cは、格子構造の実施形態の態様を示す。

図1Dは、格子構造の実施形態の態様を示す。

図2A〜2Bは、格子構造の更なる実施形態の態様を示す。

図2C〜2Dは、格子構造の更なる実施形態の態様を示す。

図2Eは、格子構造の更なる実施形態の態様を示す。

図3A〜3Bは、格子構造の別の実施形態の態様を示す。

図4A〜4Bは、格子構造の実施形態を示す。

図5は、格子構造の更なる実施形態を示す。

図6A〜6Cは、格子構造の更なる実施形態を示す。

図6Dは、格子構造の更なる実施形態を示す。

図7A〜7Cは、格子構造の更なる実施形態を示す。

図7D〜7Eは、格子構造の更なる実施形態を示す。

図8は、膨張促進セルの例を示す。

図9A〜9Bは、球形状の均質なシェルの実施形態を示す。

図10A〜10Bは、格子構造およびブラダーを有するボールの実施形態を示す。

図10Cは、格子構造およびブラダーを有するボールの実施形態を示す。

本発明の可能な実施形態が、以下の詳細な説明において、主にサッカーボールに関して説明される。しかしながら、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。発明の概要の節で既に説明したように、本発明は、バスケットボール、バレーボール、ハンドボールなど他のタイプの弾性回復的なスポーツボールに容易に適用され得る。

下記においては、本発明の多数の可能な実施形態のうちのいくつかのみがより一層詳細に説明され得ること、および本発明によって提供される様々な態様の全ての可能な組み合わせおよび置換が明示的に述べられ得ているものではないことにも留意されたい。しかしながら、以下に述べられる特定の実施形態に関して説明される態様はまた、本発明の範囲内において異なるやり方で更に修正され得、互いに組み合わされ得ることは、当業者には明らかである。個々の特徴は、それらが必須の要件でないと思われる場合は、省略もされ得る。重複を避けるために、先行する節における説明が参照されるが、これらも以下の詳細な説明に適用可能である。

以下の説明全体を通して、類似の参照番号は、機能的に類似のまたは対応する部分を示すために使用され、特定の実施形態における文脈でなされる特定の部分に関する説明は、他の実施形態における対応する部分にも関連する。

図1Aおよび図1Bは、ボールのための格子構造の部分100の(ボールの内側から見た)内側図および(ボールの外側から見た)外側図を図示する。ボールのための全体的な球形状の格子構造を形成するために、4つのこのような部分100が結合され得る。各部分100は、第1の格子層110と第2の格子層120とを備える。第1の格子層110は、ボールの表面層に隣接するように構成される。第1の格子層110は、第2の格子層120を包囲する。第2の格子層120は、ボールの中心まで延在しない。むしろ、第2の格子層120は、ボールの中心に球形状の空隙が形成されるような形状を有する。これは、図1Cにも図示される。図1Cは、第1の格子層110、第2の格子層120および球形状の空隙160を有する部分100の概略的な図である。

図1Aおよび図1Bに図示されるように、格子構造は、複数の長尺または梁状要素を備える。他の例において、この要素(格子要素)は、例えば筒状要素としても提供され得る。格子構造は、特には、複数の径方向延在要素(radially extending element)130を備える。換言すれば、これらの要素130は、部分100が挿入されるべきボールに対して実質的に径方向に延在する。径方向延在要素130に加えて、格子構造は、複数の非径方向要素(non-radial element)140も備える。非径方向要素140は、ボールの湾曲に対して実質的に平行に延在し得る。

径方向延在要素130は、(大部分は)第1の格子層110内、および第2の格子層120内に、それぞれ配置される。非径方向要素140は、(大部分は)第1の格子層110と第2の格子層120との界面に配置される。(ボールの表面層に隣接するように示される)第1の格子層110の外側界面において、非径方向延在要素140は、隣接するボールの表面層(または、隣接する表面層と格子構造との間に設けられ得る任意の中間層であるかもしれない)との大きな接触面積を提供するために実質的に球形状の面を形成するように配置され得る。ボールの表面層を介して格子構造に付与される力は、かくして、格子構造の球形状の表面の周りに均等に分散され得る。同様に、ほぼ球形状の界面が、第1の格子層110と第2の格子層120との間の界面に設けられ得る。従って、第1の格子層110と第2の格子層120との間で、力が円滑に誘導され得る。最後に、(中央の空隙に面する)第2の格子層120の内側界面もまた、実質的に球形状を備え得る。従って、力は、均質的かつ等方的に格子構造の内側界面によって吸収され得、ボールの表面へと外側に反射して戻され得る。

第1の格子層110および第2の格子層120は、例えば既に説明されたように、異なる物理的特性を備え得る。他の例において、1つの格子層だけ(例えば、図3および図4を参照)が、または3つ以上の格子層が設けられ得る。

格子構造により大きな安定性をもたらすために、格子の要素は、例えば特に大きな力が予測される位置に、局所的な肉厚部150を備え得る。これにより、ほんの最小限の重量増加で、格子の安定性および/または破壊強度を増加し得る。更には、選択的な肉厚部150は、格子内での力の誘導を向上し得る。

第1の格子層110および/または第2の格子層120は、所定の定まった位置に配置される1つまたは複数の格子セルを備え得る。格子セルは、径方向に、すなわち、予測される主要な力の成分の方向に沿う方向に向けられ得る。径方向に向けられた格子セルは、格子構造内での均質な力の分散を容易にし得る。例示的な格子セル170が、図1Dに図示される。格子セル170は、四面体の格子セルの例である。格子セル170の主軸の1つは径方向に配置され得る。

第1の格子層110の格子セルは、正規のサッカーボールの場合、概して、例えば、およそ0.1cm〜5cm、0.5cm〜4cm、1cm〜3cm、1.5cm〜2.5cm、または2cmの(ボールの径方向の)深さを備え得る。(ボールの非径方向の)横方向寸法(lateral dimensions)は、およそ0.1cm〜4cm、0.3cm〜3cm、0.5cm〜2.5cm、1cm〜2cmの範囲であり得、またはおよそ1.5cmであり得る。第2の格子層120の格子セルは、同様の横方向寸法を有し得る。第2の格子層120の深さは、例えば、およそ0.1cm〜6cm、0.5cm〜5cm、1cm〜4cm、2.5cm〜3.5cm、または3cmであり得る。正規のサッカーボール以外のスポーツボール、または、例えば、ハンドボール、ジュニアサッカーボールなどでは、対応する寸法、例えばより小さい/大きいボールなどにはより小さい/大きい寸法が、第1の格子層110および/または第2の格子層120に使用され得る。

図2Aは、格子構造の部分200の別の例を図示する。完全な球形状の格子構造を形成するために、4つの部分200が接続され得る。格子構造は、格子セルを形成する複数の梁状要素を備える。例えば、四面体のセルまたは任意の他のセルが、梁状要素によって形成され得る。

部分200による格子構造は、第1の格子層210と第2の格子層220とを備える。径方向延在要素230は、大部分が各格子層210および220内に配置され、それに対し非径方向延在要素240は、大部分が格子層210および220の界面に配置される。梁状要素、格子セルおよび/または格子層は、概して、図1Aから図1Dを参照して説明されたものと同様であり得る。

図2Bは、第2の格子層220の内側界面の拡大図を図示する(図2Bにおいて使用される視線の方向は図2Aにおいて大きな矢印で示される)。第2の格子層220の内側界面は、略球形状であり得、図1Aから図1Dを参照して説明されたものと同様に、中央の空隙が形成される。内側界面は、梁状で非径方向に延在する複数の内側要素280を備える。内側要素280は、円形状の断面を有し得る。更には、内側要素280は、少なくともそれらのうちのいくつかは、第2の格子層220の球形状の内側界面に沿って大きな円を実質的に形成するように配置され得る。これは、格子構造によってもたらされる跳ね上がり特性の等方性を最大化し得る。

図2Cは、部分200の断面における予測される歪み分布の有限要素シミュレーションを図示する。図2Cの理解を促進するために、図2Cにおいて内側要素280はマークされている。図2Cの差し込み図は、格子構造が典型的な跳ね上がりを経験したときの予測される歪み分布のスケールバーを示す。シミュレーションの結果から確認されるように、滑らかな歪み分布が達成され、これは等方的で均質な跳ね上がり特性を保証し、破壊の虞を最小化する。最大歪みはおよそ15%であり得る。特には、歪みおよび圧力は、地面と接触するボールの領域上に対称的にほぼ均等に分散され、均質な跳ね上がりおよび/または跳ね返り特性がもたらされ得る。

図2Dは、図2Aの部分200を3つ接続することで形成される格子構造20を図示する。説明されたように、適切な手段によって、3つの部分200は、接続線29に沿って互いに接続され得る。実質的に完全に均衡のとれた格子構造が、かくして提供され得、この格子構造は、次いで、均衡のとれたボール、例えばサッカーボールを形成するために表面層と組み合わせられ得る。

図2Eは、図2Dの格子構造20の任意の断面を図示する。図から分かるように、格子構造20は、第1の格子層の外側界面21、第2の格子層の内側界面23、および第1の格子層と第2の格子層との間の界面22において比較的高い密度を有する。従って、説明されたように、これらの球形状の界面21〜23によって、ボールの周りでの円滑な力の分散が促進され得る。

図3A〜図3Bはそれぞれ、更なる例示的な格子構造の部分300の、上面図と側面図とを示す。部分300は、単一の格子層を備える。部分300は、略五角形状を有し、例えば既に説明されたように、完全な球形状の格子構造を形成するために、12個の部分300が適切な手段で結合され得る。図3Bから最もよく分かるように、格子構造は、単一の格子層の界面の間に配置された径方向延在要素330を含む複数の梁状要素を備える。単一の格子層の内側および外側界面には、複数の非径方向要素340が配置される。これらは、図1A〜図1Dを参照して格子層に関して既に説明されたように、単一の格子層の実質的に球形状の内側および/または外側界面が提供されるように配置され得る。

部分300による格子構造は、1つまたは複数のタイプの格子セルを備え得る。例えば、四面体の格子セルが使用され得る。部分300による単一の格子層は、セルの単一の層によって形成され得る。格子層および対応する格子セルは、およそ0.1cm〜4cm、0.3cm〜3cm、0.5cm〜2cm、または1cmの深さを有し得る。格子セルは、例えば、およそ0.1cm〜3cm、0.3cm〜2cm、0.3cm〜1.5cm、または0.5cmの横方向寸法を有し得る。

図4A〜図4Bは、3つの部分400を備える格子構造40の更なる例を図示する。図4Aに示されるように、完全な球形状の格子構造40を形成するために、3つの実質的に同一の部分400が接続され得る。例えば図1A〜図1D、図2A〜図2E、図3A〜図3Bに関して前述したように、各部分400は、格子要素、1つまたは複数の格子セル、および1つまたは複数の格子層を備え得る。図4Bに図示されるように、スポーツボール、例えば、サッカーボールが提供されるように、格子構造40は、複数のパネル46を備え得る表面層45によって覆われ得る。説明のために、図4Bにおいては、表面層45の一部分だけが図示されている。

図5は、完全に一体的に形成され得る格子構造50の例を図示する。格子構造50は、接続要素、接着剤などを必要とせず、格子構造50は、従って、効率的に製造され得、特に軽量であり得る。更には、接続要素および/または接続線に沿った格子構造50の破壊の可能性はなくなる。格子構造50は、例えば、3Dプリンティングによって製作され得る。格子構造50は、一体的に製作されることを別にして、図1A〜図1D、図2A〜図2E、図3A〜図3B、図4A〜4Bを参照して説明された部分100、200、300および/または400によって提供され得る任意の格子構造と同様であり得る。

図6Aは、格子構造60の更なる例を示す。格子構造60は、概して、これまでに説明された特徴のいずれかを備え得る。特には、格子構造60は、径方向延在要素630と非径方向要素640とを備える複数の梁状要素を備える。格子構造60の最も外側の格子層は、径方向に向けられた複数の立方体形状の格子セルを備える。外側界面にこれらの格子セルそれぞれの、格子構造の周辺部に向かった開口部を画定する非径方向要素640は、例えば図1A〜図1Dに関して説明されたような実質的に球形状の外側界面を提供するように配置されなくてよい。その代りに、これらの非径方向要素640は、2つの径方向延在要素630の間で、ボールの中心に向かって僅かに座屈または傾斜され得る。しかしながら、他の例では、これらの非径方向要素640は、実質的に球形状の外側界面を提供するように配置され得る。

任意に、1つまたは複数の肉厚部が、格子構造60の外側界面に設けられ得る。例えば、肉厚部は、開口部を画定するそれぞれの4つの非径方向要素640が互いに結合する様々な結合位置に設けられ得る。このような肉厚部は、対称形の円盤として設けられ得、各円盤は、それぞれの結合位置に中心が合わせられる。他の例において、肉厚部は、他の形状、例えば、三角形、四角形、五角形などの形状で設けられ得る。例えば、図6Bに例示的に図示されるように、1つの三角形状の肉厚部650が、各開口部の1つまたは複数の角部に設けられ得る。

1つの例において、格子構造60は、ポリエーテルブロックアミドからなり得る。ポリエーテルブロックアミドは、およそ1kg/m³〜1.4kg/m³、またはおよそ1.2kg/m³の密度を備え得る。このような例において、格子構造60は、重量がおよそ300g〜390g、例えば345gなどで、およそ20cm〜22cmの直径を備え得る。

最も外側の格子層の格子セルは、図6Cに図示されるように、発泡高分子材料690、例えば、発泡熱可塑性ポリウレタンおよび/または発泡ポリエーテルブロックアミドで充填され得る。発泡高分子材料690は、格子構造60の最も外側の格子層の格子セルに嵌入するようにその大きさが構成される様々な要素を備え得る。発泡高分子材料690の要素は、接着剤および/または熱接合を使用して格子構造60の梁状要素に追加的に接合され得る。格子構造60を表面層によって包囲することで発泡高分子材料690の十分な固定も達成され得るので、接合は必要とされなくてもよい。

(ボールの周辺部に面する)発泡高分子材料690の各要素の外側面は、格子構造が実質的に球形状の表面を有するように構成され得る。従って、前述したように、均質で等方的な跳ね上がり/跳ね返り特性がもたらされ得る。格子構造60の外側界面における前述の非径方向要素640の座屈/傾斜は、外力が常に発泡高分子材料690を介してボールに伝達されて、格子構造60へ間接的にしか誘導されないことを保証することを助け得る。

最も外側の格子層の格子セル、従って、および発泡高分子材料690の要素は、およそ(1cm〜3cm)×(1cm〜3cm)×(1cm〜3cm)、または(1.5cm〜2.5cm)×(1.5cm〜2.5cm)×(1.5cm〜2.5cm)、または2cm×2cm×2cmの寸法を備え得る。

他の例において、最も外側の格子層の格子セルのうちのいくつかだけが、発泡高分子材料からなり得、かつ/または他の格子層の格子セルが、発泡高分子材料からなり得る。また、図6A〜図6Cに図示される特定の例とは別に、例えば、三角形、五角形、球形などの他の形状の格子セル、および他の大きさの格子セルも使用され得る。

次に、格子構造の更なる変形が、図6Dを参照して説明される。図6Dは、格子構造60の最も外側の格子層の代替的レイアウト610を図示する。図6Aに図示される実施形態とは対照的に、図6Dによる最も外側の格子層は、中空でない側壁611および/または中空でない内壁612を備える複数の格子セルを備え得る。発泡高分子材料690は、格子セルに挿入され得、例えば上述したように、任意的に格子セルに接合もされる。既に説明されたように、発泡高分子材料690を中空でない側壁611および/または内壁612によって包むことによって、格子構造の力学的特性が向上され得る。

要約すると、例えば比較的剛性の材料(例えば、非発泡熱可塑性ポリウレタンおよび/またはポリアミド)から製作され得る格子構造60を、例えばより大きな度合いの緩衝性およびエネルギーリターンをもたらし得る発泡材料と組み合わせることで、十分な剛性を有し同時に大きな度合いのエネルギーリターンと柔らかな感触とをもたらすボールが、提供され得る。

図7A〜図7Eは、格子構造70の更なる例を図示する。図7Aに図示されるように、格子構造70は、球形状を備える。格子構造70は、12個の、同一であり得る、部分700を備える。既に説明されたように、格子構造70を形成する12個の部分は、例えば前述の製作方法のいずれかによって一体的に形成され得ること、またはそれらは個別に製作されて、次いで互いに結合され得ることに留意されたい。図7Aにおいて図示されるように部分700の陰影が異なっていることは、この部分が必ず個別に製作されることを意味するのでなく、単に説明目的のためである。

部分700による構造の詳細が、図7B〜図7Dに図示される。図7Bおよび図7Cから最もよく分かるように、部分700は、複数の梁状要素741、742、730、760を備え得る、第1の格子層710と第2の格子層720とを備える。梁状要素は、複数の立方体形状のセルを第1の格子層710内と第2の格子層720内とに形成するように配置され得る。第1の格子層710および第2の格子層720のセルのうちの1つまたは複数は、径方向に向けられ得る。同様に第1の格子層と第2の格子層とを備える図1A〜図1Dを参照して説明された格子構造と比較すると、格子構造70は、僅かにより肉厚で個々の要素間により広い空間を有する梁状要素に基づいたより単純な構造を備え得る。より単純な構造は、重量を低減するとともに、単純化されたより規則正しい光学的外観をもたらし得る。

第1の格子層710は、36個の立方体形状のセルを備える。立方体形状のセルは、第1の格子層710の内側界面および外側界面に略正方形の面を有し得る。換言すれば、径方向外側および内側に面する第1の格子層710の各セルの面は、それぞれ、略正方形であり得る。第1の格子層の各セルの深さは、その横方向寸法よりも僅かに大きくなり得る。他の例において、他の形状や他の個数のセルが第1の格子層710のために使用され得る。正方形形状に配置された4つの非径方向要素741は、径方向外側に面する第1の格子層710の各セルの外側界面を形成し得る。更には、各セルは、4つの径方向延在要素730を備え得る。第1の格子層710の各セルの内側界面もまた、正方形形状に配置された4つの非径方向要素741によって形成され得る。更には、図7Dの例に図示されるように、各セルの内側界面は、第1の格子層710の各セルの内側界面の4つの非径方向要素741によって形成された正方形を斜め方向に横切って延在し得る1つまたは複数の更なる非径方向要素742を備え得る。

第2の格子層720は、9つの立方体形状のセルを備える。第1の格子層710のセルと同様に、第2の格子層720の各セルは、正方形形状に配置された4つの非径方向要素741によってそれぞれ形成される内側界面および外側界面を備え得る。更には、第2の格子層の各セルは、4つの径方向延在要素730を備え得る。第1の格子層710のセルに関して説明されたように、第2の格子層720のセルもまた、各セルの内側界面の4つの非径方向要素741によって形成された正方形を斜め方向に横切って延在する1つまたは複数の追加的な非径方向要素を有し得る。第2の格子層720のセルは、セルの内側界面から外側界面へセルを斜め方向に横切って延在する1つまたは複数の要素760を追加的に備え得る。例えば、第2の格子層720のセルの1つまたは複数の主対角線に沿って延在する1つまたは複数の要素760が設けられ得る。他の形状や他の個数のセルもまた、第2の格子層720のために使用され得る。

第2の格子層720の各セルは、第1の格子層710の一揃いの4つのセルの下に配置されるような寸法および/または位置に構成され得る。

第2の格子層720および/または第1の格子層710の内側界面において1つまたは複数の斜め方向の非径方向要素741と組み合わせられ得る1つまたは複数の斜め方向要素760によって、第2の格子層720は、第1の格子層710に比べて、より大きな剛性を備え得る。その結果、第1の格子層710は、第2の格子層720よりも柔軟であり得る。これは、その外側面において十分に柔らかな感触があるが、それにもかかわらず十分な剛性および安定性を有して使用中に起こり得る大きな力に対応するボールを提供することを助け得る。

例えば図1A〜図1Bを参照して説明されたように、1つまたは複数の格子要素が互いに結合する位置に、肉厚部750が設けられ得る。

図7Eは、例えば格子構造70が地面で跳ね上がるときに予測される典型的な衝撃力を想定した、部分700の第1の格子層710の外側界面における歪み分布の例を図示する。図7Eから分かるように、優勢な面内歪み(predominant in-plane strain)が、当該部分の中心にあり、これは、当該部分の外側界面を形成する非径方向要素の面内屈曲につながる。従って、格子セルは、面内で収縮すると考えられ得、径方向における外側界面の剛性化につながる。その結果として、これは、高い衝撃力があったときの径方向における格子構造の飛移を避けることを助け得る。

図7A〜図7Eの例において、格子構造70および対応する部分700は、格子構造70がおよそ20cmから22cmの直径を備えるような大きさを有し得ることに留意されたい。図7A〜図7Eにおいて図示される様々な梁状要素は、それに従って拡大縮小した寸法になり得る。

格子構造70は、前述した方法および材料のいずれかによって製作され得る。1つの例において、ポリエーテルブロックアミドが使用され得る。ポリエーテルブロックアミドは、例えば、図6Aを参照して示されるような密度を備え得る。およそ20cm〜22cmの直径を有する格子構造70は、例えば360g〜440gの重量、例えば420gの重量を備え得る。

図8は、ここまでに説明した実施形態のいずれかにおいて使用され得る膨張促進セル800の例を図示する。セル800は、複数の梁状要素を備える。梁状要素は、径方向に延在する複数の接続要素830によって接続される第1のアーチ810および第2のアーチ820を形成するように配置される。第1および第2のアーチ810および820は、ボール内に、ボールに対する接線方向に延在するように配置され得る。セル800に径方向の圧縮力、すなわち第1のアーチ810から第2のアーチ820に向かって径方向に働く力が付与されたとき、第1のアーチ810は、第2のアーチ820に向かって移動され、同時に第1のアーチ810は、接線方向に収縮する。従って、径方向の圧縮力が接線方向の膨張(従って、材料の弱体化)をもたらす通常のセルの代わりに、セル800などの膨張促進セルを有することで、セルの材料が高圧縮領域に向かって「吸引」されるような接線方向の収縮が達成される。かくして、より大きなエネルギーリターンおよびより高い破壊強度が達成され得る。

図9Aは、複数の開口部910を備える均質な球形状シェル900の例を図示する。開口部910は、シェルの均衡がとれるようにシェル900の表面全体に均等に分散される。例えば、4つの開口部910が設けられ得る。他の例において、他の数の開口部も設けられ得る。完全なシェル900は、一体的に製作され得る。シェル900は、熱可塑性ポリウレタンおよび/またはポリアミドからなり得る。シェル900は、例えば、3Dプリンティング、射出成形または熱成形によって製作され得る。

第1の例として、商業的にVestamid LX9012として知られる材料が、シェル900を提供するために使用され得る。この材料は、およそ0.55GPa〜1.2GPa、0.65GPa〜1.1GPa、0.9GPa〜1.1GPa、または1GPaの弾性係数を有する。この材料を使用することでシェル900は、およそ1mm〜3mm、または1.5mm〜2.5mm、または2mmの均一な厚みを備え得る。

第2の例として、およそ10MPaから50MPa、10MPa〜25MPa、または15MPaの弾性係数を有する熱可塑性ポリウレタンが使用され得、シェル900は、およそ4mm〜12mm、または7mm〜11mm、または10mmの均一な厚みを備え得る。

第3の例として、およそ0.1MPa〜2MPa、または0.3MPa〜1MPa、または0.5MPaの弾性係数を有する熱可塑性ポリウレタンまたはポリアミドが使用され得、シェルは、およそ20mm〜120mm、40mm〜120mm、または80mmから120mmの均一な厚みを備える。いくつかの例において、ボールの重量の増加につながり得るが、全体的に中空でない球形状が提供され得る。

図9Bは、様々なボールに対して、ある径方向の圧縮(m)を得るために付与されるべき力(ニュートン)を示す。曲線920は、0.8バールの圧力まで膨張させられた標準的なサッカーボールに関する。曲線921〜923は、標準的なサッカーボールと同様の大きさだが、膨張式ブラダーに代わって本発明によるシェルを備えるボールに関する。曲線921は、上述の第1の例によるシェル(厚み:2mm、弾性係数:1GPa)に関する。曲線922は、上述の第2の例によるシェル(厚み:10mm、弾性係数:15MPa)に関する。曲線923は、上述の第3の例による完全な球体(弾性係数:0.5MPa)に関する。図から分かるように、膨張式ブラダーを有するサッカーボールの力−変位曲線は、本発明によるシェルを使用することによって、特に実際上関連する0.05m未満の変位に関して、適度に良好に再現され得ている。

更に、およそ0.5mm〜4mm、1.5mm〜2.5mm、または2mmのシェル厚を使用することで、標準的なサッカーボールに必要な重量制限が、標準的な材料を使用して容易に遵守され得る。

図10A〜図10Cは、格子構造1100とブラダー1200とを備えるスポーツボール1000の様々な透視図である。

図10Aから分かるように、ブラダー1200は、気密な膜1210を備え、膜1210は弾性的であり得る。膜1210は、任意の適切な材料、例えば、ラテックス、ゴム、熱可塑性ポリウレタンによって提供されてよい。ブチルゴムからなる膜を使用すると有利であり得る。膜1210の外側面には、1つまたは複数の補強要素1220が設けられ得る。図10Aの例において、比較的剛性の布地が、ブラダー1200を補強するために設けられている。具体的には、布地は、膜1210の外側面に1つまたは複数の布地パッチを添付することによって設けられ得る。例えば、5つから20個、例えば18個の布地パッチが膜1210に設けられ得、例えば膜1210に接着される。

ブラダー1200は、バルブ1230もまた備え、バルブ1230を介して、必要に応じてブラダー1200は、膨張または収縮させられ得る。バルブ1230はゴムからなり得る。ブラダー1200の周りに格子構造1100が存在するので、ブラダー1200内に必要な圧力はより低くなり得、バルブ1230からの漏れは小さくなる。バルブ1230の周りの膜1210の領域は、補強要素1220、またはいかなる補強要素も配置されないままであり得る。この領域の大きさは、補強要素1220の重量のこの領域における「喪失」によってバルブ1230の追加的な重量の平衡を取るように適合され得る。このことは、バルブ1230の存在にもかかわらず、スポーツボール1000の平衡を取ることを助け得る。ブラダー1200は、カーカスを備えなくてよい。

図10Aに更に図示されるように、格子構造1100は、径方向延在要素1130を備える複数の格子セルを備える。複数の格子セルは、内側格子層1120(図10Aにおいて破線で示される)および/または外側格子層1110(図10Aにおいて点線で示される)を形成するように配置され得る。外側格子層1110は、内側格子層1120を包囲し、内側および外側格子層1120および1110の双方は、ブラダー1200を包囲する。すなわち、格子構造1100は、その内部にブラダー1200が配置される中央空隙を備える。格子構造1100は、スポーツボール1000の再膨張のためにバルブ1230により容易にアクセスできるように開口部を備え得る。特には、このために、内側格子層1120内および外側格子層1110内に、1つまたは複数の空き領域が設けられ得る。例えば、1つ〜9つ、2つ〜7つ、または4つの格子のない場所が、各格子層に設けられ得る。

外側格子層1110のセルは、その端部において互いに接続される一揃いの梁状要素によって提供される略立方体形状を備え得る。外側格子層1110のセルは、立方体の辺を形成するように配置される梁状要素、例えば12個の梁状要素を備え得る。内側格子層1120のセルもまた、その端部において互いに接続される一揃いの梁状要素によって提供される略立方体形状を備え得る。内側格子層1120のセルもまた、立方体の辺を形成するように配置される梁状要素、例えば12個の梁状要素を備え得る。他の例において、梁状要素は、他のタイプのセル、例えば四面体のセルなどの辺を形成するように配置され得る。

他の例において、1つの格子層だけ、または3つ以上の格子層も設けられ得る。格子層は、概して、回転楕円形状、例えば球形状のシェルとして提供され得る。

図10Bから最もよく分かるように、内側格子層1120のセルは、格子構造1100の空隙に面する側に、それぞれブラダー1200に面して、2つの追加的な梁状要素1122を備え得る。これらは、ブラダー1200に面するそれぞれのセルの略立方体の面の対角線を形成するように配置され得る。内側格子層1120の全てのセルは、このような2つの梁状要素1122を備え得る。他の例において、内側格子層1120のいくつかのセルだけがおよび/または外側格子層1110の1つまたは複数のセルが、ブラダー1200に面する面に、このような2つの梁状要素1122を備え得る。他の例において、ただ1つの、または3つ以上の梁状要素が、このような面に設けられ得る。このことは、セルを提供するために立方体以外のセルタイプが使用される例に特に適用される。例えば、セルが、ブラダー1200に面する六角形の側面を備えるなら、異なる数の追加的な梁状要素1122が、そのセルのために設けられ得る。概して、追加的な梁状要素1122は、ブラダー1200をより均一に囲むことを助け得、ブラダー1200内の圧力ピークおよび/またはブラダー1200の不適当な変形が回避され得る。また、ブラダー1200の前述の補強要素1220も、この目的に寄与し得る。いくつかの例において、バルブ1230に隣接して配置される1つまたは複数のセルは、これらのセルを介してバルブ1230に容易にアクセスできるように、いかなる追加的な梁状要素1122も有さなくてよい。このような例において、格子構造1100は、図10Aを参照して前述されたような格子構造の空き領域によって形成される開口部を備えなくてよい。

いくつかの例において、格子構造1100のセルは、セルの他の面にも、1つまたは複数の斜め方向梁状要素を追加的に備え得る。これに加えて、またはこれに代わって、斜め方向梁状要素は、例えば梁状要素1122を参照して説明されたようにセルの1つまたは複数の面内に延在するのに加えて、セルの1つの面からそのセルの別の面へ、または別のセルの面へさえも(例えば、立方体形状のセルの内部で斜め方向に)延在し得る。

図10Cは、格子構造1100を備えるスポーツボール1000の全体図を図示する。格子構造1100は、略球形状である。他の例において、スポーツボールの所望の形状によって、他の形状も提供され得る。

スポーツボール1000は、追加的な要素、例えば、説明されたように、例えば複数のパネルを備える表面層を備え得る。スポーツボール1000は、サッカーボールとして構成され得る。格子構造1100は、ブラダー1200とともに、バルブ1230の存在にも関わらず、スポーツボール1000の均衡を取るように構成され得る。

本明細書で説明されるように、格子構造1100は、概して、高分子材料からなり得る。特には、ポリエーテルブロックアミドが、格子構造1100のために有益であり得る。格子構造1100は、例えば3Dプリンティングなどの本明細書において全体的に説明した方法のいずれかによって製造され得る。

更に、格子構造1100は、図6Aから図6Dを参照して格子構造60について説明された、1つまたは複数の特徴も備え得、または、そのような任意の特徴、例えば図6Dを参照して説明された特徴に従って改変され得る。例えば、外側層の格子セルは、発泡材料、好ましくは発泡熱可塑性ポリウレタンおよび/または発泡ポリエーテルブロックアミドからなり得る。

スポーツボール1000内のブラダー1200および格子構造1100の順番を交換することも考え得る。例えば、対応するより大きな寸法を有するブラダー1200が格子構造1100を包囲するように配置され得る。格子構造を包囲するブラダーを設けることは、スポーツボール1000の外側面における跳ね上がり特性の均質性を更に増すことに役立ち得る。

20 格子構造 21 外側界面 22 界面 23 内側界面 29 接続線 45 表面層 46 パネル 40、50、60、70 格子構造 100、200、300 格子構造、部分 110、210、710 第1の格子層、第1の球形格子シェル 120、220、720 第2の格子層、第2の球形格子シェル 130、230、330、630 径方向延在要素 140、240、340、640 非径方向延在要素、非径方向要素 150、650、750 肉厚部 160 空隙 170 格子セル、四面体タイプ格子構造 280 内側要素 400 部分 610 代替的レイアウト 611 側壁 612 内壁 690 発泡材料、発泡高分子材料 700 部分 730 梁状要素、径方向延在要素 741、742 梁状要素、非径方向要素 760 梁状要素、斜め方向要素 800 膨張促進格子セル、膨張促進セル 810 第1のアーチ 820 第2のアーチ 830 接続要素 900 シェル 910 開口部 920〜923 曲線 1000 スポーツボール 1100 格子構造 1110 外側格子層、第1の球形格子シェル 1120 内側格子層、第2の球形格子シェル 1122 梁状要素 1130 径方向延在要素 1200 ブラダー 1210 膜 1220 補強要素 1230 バルブ