Sports balls with a built-in dual expansion mechanism

本発明は、２００２年１２月２０日に出願した米国特許仮出願第６０／４３５，２２２号の優先権を主張するものである。

本発明は、ボールを膨張したりまたはそれに圧力を追加したりするための一体機構を含むスポーツ・ボール（ｓｐｏｒｔ ｂａｌｌ）またはゲーム・ボール（ｇａｍｅ ｂａｌｌ）に関する。 この膨張機構は、幾つかの膨張式スポーツ・ボールに現在利用可能な単動ポンプ（ｓｉｎｇｌｅ ａｃｔｉｏｎ ｐｕｍｐ）ではなく、複式ポンプ（ｄｕａｌ ａｃｔｉｏｎ ｐｕｍｐ）である。

バスケット・ボール、フット・ボール、サッカー・ボール、バレー・ボール、および運動場用ボールのような従来の膨張式スポーツ・ボールは、ボール上の自己封止膨張弁の中に挿入されるかまたは挿通される別体の膨張ニードルを使用して、伝統的な膨張弁を介して膨張される。 この膨張ニードルに伝統的な自転車用ポンプのような別体のポンプを連結し、このポンプを使用してボールを膨張する。 次いで、この膨張ニードルは膨張弁から引き抜かれるが、その場合に膨張弁は、ボール内部の空気圧を維持するために自己封止する。 このようなシステムは、ボールの膨張、すなわち、圧力の増大が必要になるまでは申し分なく機能するが、ニードルおよび／またはポンプを直ぐに用意することができない。

より最近では、内蔵ポンプを有する膨張式スポーツ・ボールが開発されているが、これらのポンプは単動ポンプのみである。 相対的に大きな圧力が必要な場合は、空気を補給してボールの圧力を高めるのに非常に時間が掛かり得る。 これは、ポンプが小さく、行程ごとに大量の空気を補給しないからである。

本発明の１つの目的は、別体の膨張ニードルおよびポンプのような別体の膨張装置を必要としないで、スポーツ・ボールを膨張したりまたは圧力を追加したりすること、および別様であれば必要となる行程数を減らすことによって、より迅速に空気を補給できることである。

本発明は、内蔵式の複式膨張機構を有するスポーツ・ボールを提供する。 本発明はまた、多内蔵式膨張機構を有するボールを提供するが、これらの膨張機構の少なくとも１つが複式型（ｄｕａｌ ａｃｔｉｏｎ ｔｙｐｅ）である。 本明細書に使用するように、「複式ポンプ」（ｄｕａｌ ａｃｔｉｏｎ ｐｕｍｐ）すなわち「複動ポンプ」（ｄｏｕｂｌｅ ａｃｔｉｏｎ ｐｕｍｐ）または膨張機構は、押込み（または押下げ）行程と引出し（または引上げ）行程の両方で空気を補給するポンプを指す。 換言すれば、複式ポンプは、ポンプ動作の両方向で空気をボールに導入する。

さらに詳細には、本発明は、少なくとも１つの内蔵式ポンプ装置を有するスポーツ・ボールに関し、この装置は、ボールの外側から動作させることが可能であり、周辺空気をボールの中に注入して望ましい圧力を実現する。 しかも、このポンプは複動または複式ポンプである。 ポンプの複式によって、前進行程と逆行程の両方で、それぞれの行程時に空気を別個のチャンバの中に引き込むことによって、膨張式スポーツ・ボールの内部に空気を注入することが可能になる。 複式ポンプは以下でさらに詳細に説明される。 ポンプ機構は、圧力除去機構（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｅｌｉｅｆ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）および／または圧力表示装置も有することができる。

第１の態様では、本発明は、一体型ポンプ（ｉｎｔｅｇｒａｌ ｐｕｍｐ）を有するスポーツ・ボールに関する。 ボールは、加圧空気を保持するようになされた柔軟なボール本体を備える。 また、この本体は開口を画定する。 ボールは、この開口の中に配置されかつボール本体の内部に保持されたポンプを備える。 ポンプは、シリンダと、このシリンダの中に配置されたピストンと、このピストンが伸長位置から挿入位置に移動するときに、空気をボール本体の中に導入するように構成された弁アセンブリとを含む。 この弁アセンブリは、ピストンが挿入位置から伸長位置に移動するときにも、空気をボール本体の中に導入するように構成されている。

別の態様では、本発明は、一体型複式ポンプ・アセンブリを有する膨張式ボールを提供し、このアセンブリはボール内部の空気圧を変更する。 このボールは、加圧空気を保持するようになされた内部領域を画定するゴム袋を備える。 ボールは、このゴム袋周りに配置された外部層も備える。 さらに、ボールは、ゴム袋の内部領域内に配置したポンプ・アセンブリを備える。 このポンプ・アセンブリは、ゴム袋に固着されたシリンダ内部に封止配置した可動式プランジャを含む。 このプランジャは、前進行程（ｆｏｒｗａｒｄ ｓｔｒｏｋｅ）と逆行程（ｒｅｖｅｒｓｅ ｓｔｒｏｋｅ）の両方で移動可能である。 ポンプ・アセンブリは、前進行程または逆行程のどちらでもプランジャを移動させることによって空気をゴム袋の内部領域に移送するようになされている。

さらに別の態様では、本発明は一体型複式ポンプ・アセンブリ（ｉｎｔｅｇｒａｌ ｄｕａｌ ａｃｔｉｏｎ ｐｕｍｐ ａｓｓｅｍｂｌｙ）を有する膨張式スポーツ・ボールを提供し、このアセンブリはボール内部の空気圧を変更する。 ボールは、空気を大気圧よりも高い圧力に維持するための内部領域を画定するボール・カーカスを備える。 このカーカスは、この内部領域とボールの外部との間に開口を画定する。 ボールはまた、この開口の内部に配置されかつ内部領域の中に延在するポンプ・アセンブリを備える。 このポンプ・アセンブリは、開口端と、ノズル端と、この開口端とノズル端の間に延在する円柱形側壁とを含むポンプ・シリンダを備える。 このシリンダは、概ね中空の内部を画定する。 またポンプ・アセンブリは、キャップ端と、シール端部と、このキャップ端とシール端部の間に延在する管状壁とを備える。 プランジャは、シール端部から到達可能な概ね中空の内部を画定する。 プランジャは、このプランジャのシール端部がシリンダのノズル端に近接する順位置と、このプランジャのシール端部がシリンダの開口端に近接する逆位置との間を移動できるようにシリンダの中空内部に配置されている。 プランジャが順位置から逆位置または逆位置から順位置に移動するときに、空気はボール・カーカスの内部領域内に移送される。

さらに別の態様では、本発明は、膨張式スポーツ・ボールの中に組み込むようになされた複式ポンプを提供する。 このポンプは、頭部端と、ノズル端と、これらの間に延在する円柱形側壁とを有するシリンダを備える。 この側壁は、外部表面および対向側を向く内部表面を有する。 シリンダは、頭部端およびノズル端から到達可能な概ね中空の内部チャンバを画定する。 ポンプはまた、シリンダの中空内部の中に配置された可動式プランジャを備える。 このプランジャは、キャップ端と、シール端部と、これらの間に延在する管状壁とを有する。 プランジャは、シール端部から到達可能な中空内部領域を画定する。 ポンプは、シリンダの中空内部チャンバとプランジャの中空内部領域との両方の内部に延在する空気移送管も備える。 この空気移送管はシリンダのノズル端に固着されている。

本発明のこれらの目的および特徴は、本明細書、図面、および特許請求の範囲から明らかになろう。

以下の図面の簡単な説明は、本発明を例示する目的のために提示されており、本発明の限定を目的とするものではない。

本発明は、内蔵式複式ポンプを有するスポーツまたはゲーム・ボールに関する。 このポンプはボール内部に保持されており、それを容易に使用して空気をボールの中に導入し、それによってボールを膨張することができる。

このポンプは、３つの構成要素、すなわち、シリンダ、このシリンダの中に配置されたピストン、および弁アセンブリを備える。 このピストンは、シリンダ内部で伸長位置と挿入位置の間を移動することができる。 弁アセンブリは、ピストンがそれぞれの方向に動く間に空気をボールの中に導入できる複数の弁（本明細書でさらに詳細に説明する）を含む。 すなわち、空気は、ピストンが伸長位置から挿入位置まで移動する間にボールの中に導入される。 さらに、空気は、ピストンが挿入位置から伸長位置まで移動する間にボールの中に導入される。 しかも、ピストンは、全行程長さ、すなわち、完全伸長位置と完全挿入位置の間またはその逆の間で変位する必要がない。 本発明の独特のポンプは、ピストンがどちらの方向に動いている間も空気をボールに送出する。 しかし、空気をボールの中に進入させるのに充分な圧力を得るためには、ピストンは、ある程度の最小または閾範囲をどちらかの方向に移動する必要があり得ることを理解されよう。

図面の図１を参照すると、本発明の好ましい実施形態の膨張ポンプ５を組み込むスポーツ・ボール１０が例示されている。 例示されているボールは、空気保持用のゴム袋（ｒｕｂｂｅｒ ｂｌａｄｄｅｒ）１２、この袋１２周りに巻き付けられたナイロンまたはポリエステルの編糸巻線から成る層１４、および外部ゴム層１６を有するカーカスを備える１つの典型的なバスケット・ボールの構造である。 明らかなように、「カーカス」とは、ボールの柔軟な本体を指す。 積層ボールでは、接着剤によってゴム層１６に貼り付けられるかまたはその層に常温成形によって固着されるパネルを備えることが好ましい、皮革または合成材料の追加的な外部層１８を使用することができる。 巻線１４は、任意に配向されて２層または３層の厚みがあり、さらに、それらはほとんど伸張できない程度の層を形成する。 巻線１４によって形成された層はまた、ボールをその通常の競技用圧力を超えて膨張されるとき、ボール１０が、その正規の大きさを超える範囲までほとんど拡張しないように制限する。 このような層１４は、フット・ボール、バレー・ボール、およびサッカー・ボールでは内張り層と呼ばれ、ビニルまたはラテックス・ゴムのような柔軟な固着剤が含浸されている綿布またはポリエステル布から成るのが通常である。 外部層１８は、サッカー・ボールまたはバレー・ボールのような幾つかのスポーツ・ボールでは縫い合わせることが可能である。 外部層は、随意選択的に発泡体層の裏打ちまたは別体の発泡体層を有し得る。

図２は、本発明による膨張ポンプ５を組み込むフット・ボール１１０を例示する。 このフット・ボール１１０は、空気を保持するためのゴム袋１１２を有するカーカスおよび、皮革または合成材料の外部層１１８を備える。 明らかなように、フット・ボール１１０のカーカスは、巻線層または強化層、発泡体または裏打ち層、および副ゴム裏張り層のような１つまたは２つの追加的な層を含み得る。

吹込み成形のような成形方法によって作製されたスポーツ・ボールのような、他のスポーツ・ボール構築体も本発明で使用可能である。 スポーツ・ボールを成形する方法の１例には、例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，２６１，４００号明細書を参照されたい。

袋として使用するのに適切な材料には、限定するものではないが、ブチル、ラテックス、ウレタン、および当業で一般に知られている他のゴム材料が含まれる。 巻線層に適切な材料の例には、限定するものではないが、ナイロン、ポリエステル、および同様のものが含まれる。 外部層、すなわち、被覆として使用するのに適切な材料の例には、限定するものではないが、熱可塑性ポリウレタンを含むポリウレタン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、皮革、合成皮革、および複合皮革が含まれる。 随意選択的な発泡体層として使用するのに適切な材料には、限定するものではないが、ネオプレン、スチレンブタジエン・ゴム、熱可塑性エラストマー、エチレン酢酸ビニル、または高エネルギーまたは低エネルギー吸収可能な任意の発泡体が含まれる。 市販の高エネルギーまたは低エネルギー吸収発泡体の例には、アエアロ ＥＡＲ スペシャリティ コンポジッツ社（Ａｅａｒｏ ＥＡＲ Ｓｐｅｃｉａｌｉｔｙ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ Ｉｎｃ．）から入手可能なＣＯＮＦＯＲ（商標）連続気泡ポリウレタン発泡体およびデュポン ダウ エラストマーズ社（Ｄｕｐｏｎｔ Ｄｏｗ Ｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ）から入手可能なＮＥＯＰＲＥＮＥ（商標）（ポリクロロプレン）発泡体が含まれる。

図３を参照すると、中央開口部と、ゴム接着剤を使用して袋１２に接合されることが好ましい外向きに延在する突縁２２とを画定するゴム・ポンプのブーツまたはハウジング２０が、本発明のボール１０のカーカスにその形成時に組み込まれている。 このブーツ２０は、ゴム袋１２と巻線層１４の間に配置されることが好ましい。 ブーツ２０は、ブチレン・ゴム、天然ゴム、ウレタン・ゴム、または当業で知られた任意適切なエラストマーもしくはゴム、あるいはそれらの組合せのような、任意適切な材料から作製可能である。 成形プラグ（ｍｏｌｄｉｎｇ ｐｌｕｇ）［図示せず］が、製造工程時に中央開口部の適切な形状を維持しかつ袋１２を膨張することができるように、成形および巻付け過程時にブーツ開口部に挿入される。 この押込みプラグは、アルミニウム、複合材、またはゴムが好ましいが、アルミニウムが最も好ましい。 ブーツ２０を貫通して画定された中央開口部は、後に本明細書で説明しかつ例示するポンプ・シリンダの上端から延びる突縁を保持するための溝２４と共に構成されている。 ポンプ・シリンダは、任意適切な柔軟性接着剤（エポキシ、ウレタン、シアノアクリレート、または当業で知られた任意の他の柔軟性接着剤）を使用してブーツ２０に随意選択的に接合可能である。

図４および５を参照すると、本発明による好ましい実施形態の複式ポンプが、プランジャ２１０およびポンプ・シリンダ２４０を備える。 図示のポンプ・シリンダ２４０は直円柱であるが、非円形断面を有するシリンダのような非直円柱である他のシリンダを使用してもよい。 特に、図４を参照すると、プランジャ２１０はプランジャ本体２２０を含むが、この本体は、一端に画定または形成されたキャップ２１２と、このキャップ２１２から離れる方向に本体２２０から延びる管状壁２３０とを有する。 キャップ２１２は、外部面２１４および長手方向に凹んだ溝２１６を画定する。 管状壁２３０の遠位端には、その外表面に沿って管状凹部２３４を画定するシール端部２３２が配置されている。 管状壁２３０は、キャップ２１２とシール端部２３２の間に全体として延在する。 管状壁２３０は、内周表面２３６と内部端壁２３８によって画定される中空内部を有する。 内部端壁２３８はシール端部２３２を向く。 この中空内部は、シール端部２３２から到達可能である。 プランジャ吸気口２２８が、管状壁２３０のシール端部２３２に近接して画定されている。 このプランジャ吸気口２２８は、管状壁２３０を貫通する穴の形態にあることが好ましい。

ポンプ・シリンダ２４０は、２つの開口端部および独特の側壁構造を有する概ね直円柱の形状にあり、内部に空気移送管が配置されている。 特に、シリンダ２４０は、頭部端２４２、ノズル端２７０、およびこれらの間に延在する概ね円柱形の側壁２４６を含む。 頭部端２４２は、側壁２４６内部に画定された中空通路の入り口となる２つの穴２５０および２６２を画定する。 シリンダ２４０は、ノズル端２７０に近接する基部２７２も含む。 シリンダ２４０の内部は、概ね中空であり、側壁２４６の内部表面である内周表面２９０によって画定されている。 この側壁２４６は、内部表面２９０に対向する外部表面も画定する。 シリンダ２４０の中空内部は、基部２７２に近接する端壁２９２によっても画定されている。

空気移送管２８０が、シリンダ２４０の中空内部の中に配置されている。 この空気移送管は、シリンダ２４０の内部とシリンダ２４０のノズル端２７０の間を連通する。 管２８０は、シリンダ２４０の内部の中心部で同心に位置決めされることが好ましい。 空気移送管２８０も中空であり、それは全体としてシリンダ２４０の端壁２９２に沿ってシリンダ２４０の基部２７２によって支持されかつそれに固着されている。 空気移送管２８０は、シリンダ２４０の長手軸と平行にかつ共直線に延在することが好ましい。 空気移送管２８０は、好ましくは頭部端２４２近くに第１穴２８２と、好ましくはシリンダ基部２７２の端壁２９２の近くに第２穴２８４とを画定する。 これらの第１および第２穴２８２および２８４はそれぞれ、空気移送管２８０の側壁を貫通する穴の形態にあることが好ましい。 また一方向弁２８６が、空気移送管２８０内部にかつ第１穴２８２と第２穴２８４のそれぞれの間に配置されている。 この一方向弁２８６は、空気が第１穴２８２から第２穴２８４にのみ流れるのを許容する。

シリンダ２４０の基部２７２は吐出通路２７４を画定する。 この通路２７４は、全体として空気移送管２８０からシリンダ２４０のノズル端２７０まで延在する。 したがって、吐出通路２７４は、シリンダ２４０の内部とスポーツ・ボールの内部の間を連通する。

留意したように、シリンダ２４０の側壁２４６は、独特な通路構造を特徴とする。 吸気口、すなわち、「チャンバＡ」吸気口２４８は、第１頭部穴２５０と第１側壁穴２５４の間に延在する第１側壁通路２５２によって設けられている。 第１側壁穴２５４は、シリンダ２４０の基部２７２近くに画定されている。 空気がポンプ・シリンダ２４０の内部にのみ流入するのを許容する一方向弁２５５は、穴２５４に取り付けてある。 図５に弁２５５が模式的に示されているが、この弁は、本明細書で説明されている一方向弁であることが好ましいことを理解されよう。

別の吸気口、すなわち、「チャンバＢ」吸気口２６０が、第２頭部穴２６２と第２側壁穴２６６の間に延在する第２側壁通路２６４によって設けられている。 一方向弁２６７は、空気がポンプ・シリンダ２４０の内部にのみ流入するのを許容するように穴２６６に配置されている。 弁２５５の場合と同様に、図５に弁２６７が模式的に示されているが、この弁は、本明細書で説明されている一方向弁であることが好ましいことを理解されよう。 チャンバＡおよびＢ、ならびにそれらに関連する吸気口、穴、および通路の機能と重要性を以下でさらに説明する。

本発明による好ましい実施形態の複式ポンプを組み立てるときに、プランジャ２１０がシリンダ２４０の中空内部に挿入される。 詳細には、プランジャ２１０は、空気移送管２８０と、シリンダ２４０の側壁２４６の内周表面２９０との間に画定された環状中空領域内に配置される。 プランジャ２１０は、このプランジャ２１０のシール端部２３２をシリンダ２４０の端壁２９２に向かって押し込むようにシリンダ２４０の中に挿入される。

図６〜９に示すように、本発明の複式ポンプ５は、本明細書で主シール（ｐｒｉｍａｒｙ ｓｅａｌ）３００および副シール（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｓｅａｌ）３２０と呼ぶ２つのシールを備える。 これらの主および副シール３００および３２０はそれぞれ、本明細書でチャンバＡおよびチャンバＢと呼ぶ２つのポンプ室を形成するように、空気移送管２８０の中に配置された一方向弁２８６と連携して機能する。 チャンバＡは、概ね主シール３００下方の内部領域として画定され、チャンバＢは、概ね主シール３００上方の内部領域として画定される。 チャンバＡおよびＢをさらに説明する前に、主および副シール３００および３２０をさらに説明することが有益である。

主シール３００は、プランジャ２１０のシール端部（ｓｅａｌｉｎｇ ｅｎｄ）２３２に沿って画定された環状凹部２３４の中に配置されたＯリング３０２によって設けられることが好ましい。 このＯリング３０２は、プランジャ２１０のシール端部２３２とポンプ・シリンダ２４０の内周表面２９０との間の環状領域内に配置される。 明らかなように、プランジャ２１０が、本明細書でさらに詳細に説明するように、ポンプ・シリンダ２４０に対して移動するときに、主シール３００、具体的には、Ｏリング３０２は、シール３００下方のチャンバＡとシール３００上方のチャンバＢとの間の気密シールとなる。 プランジャ２１０がポンプ・シリンダ２４０の長さに沿って移動するとき、Ｏリング３０２は、ポンプ・シリンダ２４０の内周表面２９０との封止接触を維持しながら、プランジャのシール端部２３２と一緒に運ばれる。 封止部材３０１もシール端部２３２と空気移送管２８０の外表面との間に設けられることが好ましい。

本明細書に説明される実施形態では、Ｏリング３０２のように、幾つかのシールに関してＯリングと呼ぶが、他の種類のシールも利用可能であることが理解されよう。 例えば、非円形断面を有するシールを使用してもよい。 これらの中で代表的な例には、限定するものではないが、負荷リップ・シール（ｌｏａｄｅｄ ｌｉｐ ｓｅａｌ）およびＵカップ型シール（Ｕ−ｃｕｐ ｔｙｐｅ ｓｅａｌ）が含まれる。

副シール３２０は、空気移送管２８０とポンプ・シリンダ２４０の内周表面２９０との間の環状領域内に延在する封止部材のアセンブリによって設けられることが好ましい。 この封止部材のアセンブリは、上部封止部材３２２および下部封止部材３２４を含む。 下部シール３２４は、上部部材３２２とポンプ・シリンダ２４０の端壁２９２との間に配置されることが好ましい。 この副シール３２０は、その下方領域、すなわち、下方封止部材３２４と端壁２９２の間で画定される領域と副シール３２０上方の領域との間で、一時的に気密シールとなることによって作用する。 この副シール３２０は、プランジャ２１０がポンプ・シリンダ２４０から引き抜かれるかまたは引き出されるときのみに、このようなシールとなるように構成されている。 プランジャ２１０が、反対方向に移動するとき、すなわち、ポンプ・シリンダ２４０の中へ端壁２９２に向かって挿入されるかまたは押し込まれるとき、副シール３２０は、空気がシール３２０の上方領域と下方領域の間を通過するのを許容する。

本発明による好ましい複式ポンプ５は、内部環状シール３３０および外部環状シール３３２のような追加的な封止部材も含む。 シール３３０および３３２のそれぞれはＯリングの形態にあることが好ましい。 内部シール３３０は、空気移送管２８０の遠位端に配置される。 内部環状シール３３０は、全体として管２８０の外周部周りに取り付けられ、管２８０の外表面とプランジャ２１０の内周表面２３６との間に延在する。 内部環状シール３３０は、空気がシール３３０の上部領域と下部領域の間を通過するのを防止する。 プランジャ２１０がシリンダ２４０に対して移動するとき、内部環状シール３３０は、概ねその位置を空気移送管２８０の遠位端に維持する。

外部環状シール３３２は、全体としてプランジャ２１０の外周部の周りにかつポンプ・シリンダ２４０の内周表面２９０の周りに取り付けられる。 外部環状シール３３２は、空気がシール３３２の上部領域と下部領域の間を通過するのを防止する。 プランジャ２１０がシリンダ２４０に対して移動するとき、外部環状シール３３２は、概ねその位置をシリンダ２４０の頭部端２４２に近接して維持する。

この内部および外部シール３３０および３３２は、留意した封止機能を果たすばかりでなく、プランジャ２１０をポンプ・シリンダ２４０に対して位置合わせされた状態に維持する役割も果たす。 すなわち、シール３３０および３３２は、プランジャ２１０とシリンダ２４０の間の位置合わせを助長し、好ましくは、プランジャ２１０の長手軸がシリンダ２４０の長手軸と平行であるばかりでなく、これらの２本の軸が相互に共直線であることを確保する。 さらには、シール３３０および３２２によって、留意したようにプランジャ２１０とシリンダ２４０の間の位置合わせが助長されるばかりでなく、このような位置合わせ状態は、プランジャ２１０がシリンダ２４０に対して移動する間も確実に維持される。

ポンプの好ましい１実施形態では、ばね（図示せず）がポンプの内部に配置され、プランジャ２１０をシリンダ２４０のノズル端部２７０の上方に、したがってそれから離れる方向に押しやる。 プランジャは、随意選択的に、球体または滑動体のような圧力表示装置（図示せず）および圧力表示線、ならびに／またはボールの圧力を低減する圧力除去機構を内蔵してもよい。

一般には、好ましい複式ポンプ５の動作は次のようになる。 プランジャ２１０をシリンダ２４０から引き上げるまたは引き出すとき（逆行程）、副シール３２０が閉じ、かつチャンバＡの弁２５５が開いて、空気はチャンバＡを満たすことができる。 プランジャ２１０をシリンダ２４０に対して押し込むかまたは押し下げるとき（前進行程）、副シール３２０が開き、弁２５５が閉じ、さらに一方向弁２８６が開いて、空気がチャンバＢから穴２８４を通り、次いでノズル端２７０を通ってボールに進入する。 チャンバＢの中の空気がボールの中に押し込まれている間に、チャンバＡがポンプの外側から空気を引き込んでいる。 ピストンが再び中に押し込まれるとき、チャンバＡの中の空気は、ピストンの作用によってボールに進入し、他方でチャンバＢには再び空気が充満する。 この過程は、望ましい空気量がボールに補給されてしまうまで反復される。 それぞれの行程、すなわち、押込みおよび引出しによって、空気がボールの中に押し込まれる。

プランジャとシリンダの間のシールのみが一方向のシールを形成する典型的な単動ポンプとは異なり、好ましい複式ポンプ５の主シール３００は、両方の行程方向でチャンバＡおよびＢを封止する。 これによってチャンバＡの中の空気は、下方または前進行程の間にボールの中に押し込まれ、他方で空気が逃げるのを防止することができる。 シール３００によって設けられるシールはまた、チャンバＢの中に引き込まれる空気が、上方または逆行程の間に空気移送管２８０の中に、次いでボールの中に押し込まれ、他方でチャンバＡにはチャンバＡ吸気口２４８を介して空気が再び充満する。

さらに詳細には、好ましい複式ポンプ５の動作は図６〜９を参照して次のように説明される。 図６および７は、主として、前進行程と逆行程のそれぞれの間における主シール３００下方のチャンバＡに関するポンプ動作を例示する。 図８および９は、主として、前進行程と逆行程のそれぞれの間における主シール３００上方のチャンバＢに関するポンプ動作を例示する。

図６に示すように、プランジャ２１０が前進行程を経るとき、チャンバＡの中に存在する空気（図６の点描領域によって示す）が、加圧されかつ押しやられてノズル端２７０を介してボールの中に流入する。 これが生じるのは、チャンバＡの内部の空気が加圧されるとき、一方向弁２５５が閉じ、それによって空気がチャンバＡからチャンバＡ吸気口２４８の中に逃げるのを防止するからである。 圧縮がチャンバＡの内部で生じると同時に、副シール３２０が開き、チャンバＡの上方部分、すなわち、プランジャ２１０のシール端部２３２と上部封止部材３２２の間から、チャンバＡの下方部分、すなわち、下方封止部材３２４と端壁２９２の間に空気が流れるのを許容する。 圧縮がチャンバＡの内部で生じると同時に、空気移送管２８０内部に配置された一方向弁２８６が閉じ、空気が管２８０内部に流入するのを防止する。 プランジャ２１０がその前進行程を経るとき、チャンバＡ内部の圧力上昇によって、空気は、そのチャンバから副シール３２２を通過し、空気移送管２８０の中に画定された穴２８４を通り、さらにノズル端２７０を介して、膨張中のボールに流れ込む。

図７は、逆行程を経るプランジャ２１０を例示する。 プランジャ２１０のシール端部２３２が副シール３２０から離れる方向に移動するとき、チャンバＡの容積が増大し、それによってその内部の圧力が低減する。 図７の点描領域はチャンバＡを表す。 このような圧力変化によってチャンバＡ吸気口２４８の一方向弁２５５が開く。 この作用によって、第１頭部穴２５０、第１側壁穴２５４、およびこれらの間に延在する第１側壁通路２５２によって画定されたチャンバＡ吸気口（図５参照）を介して、空気が引き込まれる。 プランジャ２１０の逆行程と同時に、副シール３２０が閉じ、それによって空気が、チャンバＡの下方部分からまたはノズル端２７０を介してボールから引き出されるのを防止する。

図８は、前進行程を経るプランジャ２１０を示す。 シール端部２３２およびプランジャ２１０の主シール３００が、副シール３２０に向かって移動する間に、チャンバＢ、すなわち、主シール３００上方の内部領域の容積が増大する。 図８の点描領域はチャンバＢを示す。 このような容積の増加は、そのチャンバ内部の圧力低下をもたらし、チャンバＢ吸気口２６０（図５参照）の第２側壁穴２６６に配置された一方向弁２６７を開く。 弁２６７が開くと、チャンバＢ吸気口を介して、空気を外部環状シール３３２と主シール３００の間で概ね画定されたチャンバＢに引き込む。 プランジャ２１０が前進行程を経るとき、副シール３２０と空気移送管２８０の一方向弁２８６の動作は、先に図６に関して説明した通りである。

図９は、プランジャ２１０の逆行程時におけるチャンバＢの中の変化を例示する。 図９の点描領域はチャンバＢを例示する。 プランジャ２１０を引き出すとき、チャンバＢの中身の圧力が増大し、それによって一方向弁２６７を閉ざす。 チャンバＢ内部の圧力が増大すると、空気は、チャンバＢから、空気移送管２８０の遠位端に画定した第１穴２８２を介して管２８０を通って下方に流され、今や開放された一方向弁２８６を通過し、さらにノズル端２７０を介してボールの中に流入する。 プランジャ２１０が逆行程を経るとき、副シール３２０の動作は、先に図７に関して説明した通りである。

図４および１１に最も適切に示されているように、シリンダ・キャップ３５０と協働してプランジャ２１０をシリンダ２４０の側壁２４６の内部に保持し、かつポンプ動作のためにプランジャ２１０を解放する２つの外向きに延在する突縁２２４および２２６は、プランジャ２１０の遠位端近くに配置されることが好ましい。 シリンダ・キャップ３５０が図１０および１１に示されている。 このシリンダ・キャップ３５０は、シリンダ２４０の遠位端に固着されている。 プランジャ２１０は、シリンダ・キャップ３５０の中心を貫通する。 キャップ３５０は、紫外線硬化性接着剤のような適切な接着剤を使用してシリンダ２４０に固着されることが好ましい。 図１０は、シリンダ・キャップ３５０の底を示す等角図であり、プランジャ２１０の２つの突縁２２４および２２６が非固定位置で通過可能な中央開口部の両側の開放領域３５２を例示する。 固定位置では、２つの突縁２２４および２２６が突起部３５４の下方を通過して固定凹部３５６の中に転入されるように、プランジャ２１０を押し下げかつ回転させる。

図４および１１に示すように、カーカス中の穴または口を本質的に完全に塞ぐように設計されている蓋２１２が、プランジャ２１０の上端に付着されている。 バスケット・ボールまたはフット・ボールのような幾つかの実施形態では、このボタンまたは蓋２１２は、ボールの表面と面一であることが好ましいか、または本質的にそれと面一である。 サッカー・ボールのような他の実施形態では、ボタンまたは蓋２１２は、ボールの表面より下方に位置決めされていることが好ましい。 このボタン２１２は任意の望ましい材料から作製可能である。 ボタンまたは蓋２１２として使用するのに適切な材料の例には、ウレタン・ゴム、ブチル・ゴム、天然ゴム、または当業で知られた任意の他の材料が含まれる。 ボタンまたは蓋として使用することが好ましいゴムは、米国オハイオ州アクロン市に所在のアドバンスト エラストマー システムズ社（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｅｌａｓｔｏｍｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ）から入手可能なＳＵＮＴＯＰＲＥＮＥ（商標）ゴムのような熱可塑性加硫ゴムである。 ボタンまたは蓋は、ボールの外表面の質感または感触に適合するべきである。 ボタンまたは蓋の表面は、バスケット・ボールの場合のように、望ましければ把持特性を増大させるように質感を持たせてもよい。 サッカー・ボールでは、その表面は滑らかでよい。

好ましい１実施形態では、蓋用の繊維または他の強化材料を混合時にゴム合成物または熱可塑性材料中に組み込むことができる。 使用するのに適切な繊維材料の例には、限定するものではないが、ポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレン、ケブラー、セルリスチック（ｃｅｌｌｕｌｉｓｔｉｃ）、ガラス、およびこれらの組合せが含まれる。 繊維または他の強化材料をボタンまたは蓋に組み込むと、ボタンの耐久性が向上し、かつボタンまたは蓋とピストン・ロッドの結合が向上し、したがってボタンまたは蓋が使用中に剪断されて脱落するのを防止する。 ポンプはボタンなしでも依然として機能するが、使用するのが非常に困難になる。

ボタンまたは蓋２１２は、一体部分としてプランジャ２１０と二色成形されることが好ましい。 別法として、ボタンまたは蓋２１２は連結部品と二色成形されてもよく、次いで、ボタンまたは蓋２１２、および連結部品は、これらの２つの部品を一体に接合するのに適切な接着剤を使用して、プランジャ２１０の上端に付着可能である。 ボタン２１２およびプランジャ２１０を一体部分として、または別法として、ボタン２１２および連結部品がプランジャ２１０に取り付けられる一体部分として二色成形されることによって、ボールを定常的に使用する間に破損または分解する恐れがより少ない、より耐久性のある部分が提供される。 ボタンまたは蓋材料、およびプランジャ材料は、これらの２つの材料が二色形成されるときに接着するように選択する必要がある。 様々な組合せを試験することによって、ＳＡＮＴＯＰＲＥＮＥ（商標）のような柔軟ゴム製ボタンと、ポリカーボネートまたはポリプロピレン等のようなより固いプランジャとを二色成形または押出し成形すると、接着剤を必要としないで耐久性のある接合が行われることが証明された。

プランジャ２１０および連結部品は任意の適切な材料から作製可能であり、例えば、限定するものではないが、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、アクリロニトリル−スチレンアクリル酸樹脂（ＡＳＡ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、アクリロニトリル−ブタジエンスチレン樹脂（ＡＢＳ）共重合体、ＡＢＳ／ＰＣ混合物、ポリプロピレン（好ましくは耐衝撃性ポリプロピレン）、ポリフェニレンオキシド、ナイロン、これらの組合せ、または当業で知られた任意適切な材料である。 耐衝撃性強さを有する材料が好ましい。 プランジャに使用される材料は、特に、使用者が視認可能なように圧力表示装置が使用される場合は、透明性または透過性であることが好ましい。

さらに図１１を参照すると、プランジャ２１０を押し下げてプランジャ２１０を固定または固定解除するとき、ボタン２１２が係合するパッド３６０が、シリンダ・キャップ３５０の上表面の上に取り付けられている。 このパッド３６０は、ポンプに対する緩衝材となる。 ボタンまたは蓋２１２の外面２１４は、望ましければ、ボールの感触に適合するように質感を与えてもまたは滑らかにしてもよい。 バスケット・ボールでは、ボタンまたは蓋の上面に質感を与えることが好ましいが、他方で、サッカー・ボールおよびフット・ボールのような他のスポーツ・ボールでは、ボタンの上面が滑らかなことが好ましい。

図面の図１２〜１３は、ポンプ５のノズル端２７０を示す。 図１２は、その構成要素の詳細な断面である。 図１２には、ノズル２７０の中に配置されるダックビル型（ｄｕｃｋｂｉｌｌ ｔｙｐｅ）の一方向弁アセンブリの好ましい１実施形態が示されている。 このアセンブリは、入口端部品２６９、出口端部品２７１、およびこれらの２つの端部品間に取り込まれたゴム弾性のダックビル弁３７０を備える。 端部品２６９および２７１は、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエチレン、またはこれらの組合せのような可塑物であることが好ましいが、使用するのに適切な任意の材料でよい。 端部部品を一体に超音波溶接することができる。 任意の望ましい一方向弁を出口ノズル２７０に使用可能であり、またダックビル弁が一方向弁の一般的な種類であるが、特定のダックビル構造を図１３に示す。 ダックビル弁３７０は、ゴム弾性のシリコーン材料から形成されることが好ましく、突縁３７４を有する円柱形胴部３７２と一緒に成形される。 胴部３７２の中へ内周部の周りに成形された上部入口端３７８を有するダックビル３７６が胴部３７２の内側にある。 ダックビル３７６の壁または側面３８０は、下方に向かって先細りしてダックビル隙間３８２を備える直線的な下端を形成する。 ダックビルは、入口空気圧がダックビル隙間３８２を押し開けて空気を入れ、他方でボール内側の空気圧がダックビル隙間を圧迫して閉ざして空気の漏出を防ぐように機能する。 このようなダックビル構造は、米国オハイオ州イエロースプリングス市に所在のヴァーネイ ラボラトリーズ社（Ｖｅｒｎａｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ、Ｉｎｃ．）から市販されている。 一方向弁の任意の種類または当業で知られた封止能力のある他の弁も、それが、望ましくないときにボールの内部から空気が流出するのを防止する限り使用可能である。

本明細書で説明しかつ例示した種類のポンプ・アセンブリは、主として、ポリスチレン、ポリエチレン、ナイロン、ポリカーボネート、およびこれらの組合せのような可塑物から形成されることが好ましいが、それは当業で知られた任意適切な材料から作製されてもよい。 アセンブリは小さくかつ軽量であり、恐らく約５から２５グラムに過ぎないが、随意選択的にポンプ機構の重量を平衡させるようにボール構造に重量を追加し得る。 このような応用例では、重り、すなわち、釣合い重りはボール上またはボール内部に位置決めされ、かつボールの得られる質量中心が、ボールの幾何学的な中心と一致するように適切な質量を有する。 サッカー・ボールのような比較的軽量または小型のボールでは、そのポンプ・アセンブリは、バスケット・ボールのような比較的重いボール用の対応するポンプ・アセンブリよりも軽量でありかつ／または小さい（短い）。 図１４は、全体として４０５で示すポンプ機構がボールの一側にあり、標準的なニードル弁４１０がボール４００の対向側にあるような釣合い重り配置を例示する。 この場合には、ニードル弁４１０を形成する材料４１２が重みをかける。 追加的な材料をニードル弁ハウジングまたはこの弁を取り囲む領域に加えることができる。 別法として、タングステンのような高密度金属粉末をゴム合成物に追加することもできよう。 本明細書では、もう１つのポンプまたは膨張弁の使用を副ポンプまたは副膨張弁と呼ぶ。

これまでの説明および参照図面は、特定のおよび好ましいポンプの１つの構成を開示する。 しかし、他のポンプ配置も、それらが少なくとも２つのチャンバを利用して複式を実現する限り、本発明の範囲内で使用可能である。 本発明で使用可能な他のポンプ配置の実施例が、２０００年６月１５日に出願した同時係属の米国仮出願第０９／５９４，９８０号明細書、２０００年６月１４日に出願した同第０９／５９４，５４７号明細書、２０００年６月１４日に出願した同第０９／５９４，１８０号明細書、および２０００年４月２８日に出願した同第０９／５６０，７６８号明細書に示されており、参照により本明細書に組み込まれる。 本明細書に説明したボールおよびポンプと併せて実施可能な追加的な詳細および特徴が、２００２年６月２５日に米国仮出願第１０／１８３，３３７号として出願した米国出願公開第２００２／０１８７８６６号明細書、２０００年１１月１４日に同０９／７１２，１１６号として出願した米国特許第６，４９１，５９５号明細書、および２０００年１月６日に同第０９／４７８，２２５号として出願した米国特許第６，２８７，２２５号明細書に提供されており、これらのすべては参照により本明細書に組み込まれる。

スポーツ・ボール内の圧力は、過剰な膨張または温度上昇のために高くなり過ぎたり、または膨張不足または空気洩れのために低くなり過ぎたりする恐れがあるので、ポンプと一体型の圧力表示装置を有することは利点である。 圧力が低すぎれば、本発明の内蔵式ポンプを使用して追加的な空気を補給することができる。 圧力が高すぎれば、従来の膨張ニードルまたは従来の膨張弁を開いて空気を放出する他の器具を用いてボールの圧力を抜くことによって圧力を低減することができる。 別法として、ボールの内部から空気を流出させ得ることが望ましければ、ポンプは、ポンプ動作によってまたは一方向弁を開く機構のようなポンプに組み込まれた解除機構の使用によって、圧力除去機構を有することができる。 次いで、本発明の圧力表示装置を使用してボールが正常に膨張されたかどうかを判断することができる。 空気を多く抜き過ぎていれば、ポンプを使用して追加的な空気を補給する。

以上の説明は、現時点における本発明の好ましい実施形態であると考える。 しかし、当業者には明らかな様々な変更および変形が、本発明から逸脱することなくなされ得ることが企図されている。 したがって、以上の説明は、すべての均等な態様を含めて、このように本発明の趣旨および範囲内に包摂される変更および変形をすべて網羅しようとするものである。

以上に好ましい実施形態を説明してきたが、本発明は特許請求の範囲に記載されたとおりである。

本発明による好ましい実施形態の複式ポンプを利用するバスケット・ボールを示す部分断面図である。

本発明による好ましい実施形態の複式ポンプを利用するフット・ボールを示す部分断面図である。

図１に示したバスケット・ボールの一部を示す詳細断面図であり、本発明の複式ポンプのための好ましい取付け構造を例示する。

好ましい実施形態の複式ポンプのプランジャ構成要素を示す詳細な模式図である。

好ましい実施形態の複式ポンプのポンプ・シリンダ構成要素を示す詳細な模式図である。

本発明による好ましい複式ポンプを示す断面図であり、前進行程時におけるポンプの第１チャンバ内部の空気流を例示する。

好ましい複式ポンプを示す断面図であり、逆行程時における第１チャンバ内部の空気流を例示する。

好ましい複式ポンプを示す断面図であり、前進行程時における第２チャンバ内部の空気流を例示する。

好ましい複式ポンプを示す断面図であり、逆行程時における第２チャンバ内部の空気流を例示する。

ゲーム・ボールの内部に複式ポンプを固着するために使用される好ましいシリンダ・キャップを示す斜視図である。

ゲーム・ボールを示す部分断面図であり、複式ポンプと、シリンダ・キャップと、ブーツとの間の取付け構造を例示する。

本発明の複式ポンプに使用するための好ましいノズル構成要素を示す断面図である。

図１２に例示したノズル構成要素に使用される好ましいダックビル弁を示す断面図である。

本発明によるゲーム・ボールの別の好ましい実施形態を示す図である。