МЯЧ-ИГРУШКА
A TOY BALL

Область техники
[01] Настоящее изобретение относится к мячу-игрушке, выполненному с возможностью отскока и вращения. Более конкретно, оно относится к прыгучему мячу, содержащему несущий элемент, вокруг которого можно заставить мяч вращаться, чтобы вызвать изменение направления мяча при отскоке. Мяч можно катить, бросать или ударять битой или подобным спортивным инвентарем.
Уровень техники
[02] Спрос на новые оригинальные игрушки и игры является постоянным, причем мячи-игрушки пользуются популярностью в широком спектре демографических групп. Конструкции мячей известного уровня техники обширны и разнообразны, причем разные размеры, формы и материалы изготовления влияют на поведение мяча при отскоке или броске.
[03] В некоторых случаях в мяч-игрушку могут быть включены дополнительные функциональные возможности для оказания воздействия на траекторию полета мяча. Такие устройства, известные в данной области техники, включают в себя мяч-игрушку с электроприводом, описанную в US 3798835, в котором электродвигатель удерживается внутри сердечника мяча, или в US 2563019, в котором использована комбинация шкивов и пружин для приведения мяча в движение в различных направлениях. Такие устройства в некоторой степени эффективны, но большое количество подвижных деталей делает их подверженными поломкам, а также неэкономичными в изготовлении.
[04] Международная патентная публикация WO 2011/083313 описывает игрушку с автономным питанием в виде полого мяча, образующего оболочку, внутри которой на валу жестко закреплен аккумулирующий энергию маховик, удерживаемый в положении на любом конце с помощью низкофрикционного кольца. Мяч приводят в действие посредством вставки вращающегося вала в приемное отверстие в оболочке и прижатия его к фрикционному устройству в виде конического зубчатого колеса. Это приводит к вращению маховика и аккумулированию им кинетической энергии. Низкофрикционные кольца представляют собой подшипники и образуют между ними ось вращения вала.
[05] Недостаток мячей-игрушек известного уровня техники, описанных в WO 2011/083313, заключается в том, что они имеют плохие характеристики прыгучести. Гибкость и упругость корпуса оказываются сниженными, когда внутренняя часть мяча выполнена полой для размещения в ней механических компонентов. Было бы предпочтительно иметь мяч-игрушку, который обеспечивает возможность изменения траектории, скорости и ориентации при броске или отскоке и при этом содержит минимальное количество подвижных деталей, которые могут быть повреждены при использовании мяча-игрушки.
Задачи изобретения
[06] Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков известного уровня техники и, при этом, создание прыгучего мяча-игрушки, выполненного с возможностью вращения по меньшей мере вокруг одной оси.
[07] Предшествующее описание уровня техники предназначено для облегчения понимания настоящего изобретения. Однако следует отметить, что описание не является подтверждением или признанием того, что какой-либо из упомянутых материалов был частью известного уровня техники в Австралии или где-либо еще на дату приоритета настоящей заявки.
[08] Кроме того, и если контекст явно не требует иного, во всем описании и формуле изобретения слова "содержит", "содержащий" и тому подобные должны толковаться во включительном значении "включающий, помимо прочего" в противоположность исключительному или исчерпывающему значению, означающему "включающий это и ничего больше"
Раскрытие сущности изобретения
[09] Согласно первому аспекту изобретения предлагается мяч-игрушка, содержащий сплошной, упруго-гибкий корпус, через который проходит отверстие; несущие средства, установленные внутри отверстия таким образом, что в них образована ось вращения корпуса; заглушку отверстия на каждом конце отверстия; средства механического соединения, соединяющие каждую заглушку с несущими средствами, в результате чего корпус выполнен с возможностью вращения вокруг указанной оси относительно заглушек, когда пользователь удерживает заглушки путем их зажатия.
[010] В предпочтительном варианте осуществления изобретения несущие средства содержат однороликовый подшипник. Подшипник содержит наружное кольцо, плотно вставленное в корпус, и вращающееся относительно него внутреннее кольцо, закрепленное на механических соединительных средствах.
[011] В предпочтительном варианте механические соединительные средства содержат вал, установленный во внутреннем кольце с возможностью вращения вместе с внутренним кольцом.
[012] Заглушки предпочтительно соединены с соответствующими свободными концами вала.
2
2
[013] Вал предпочтительно обладает жесткостью большей, чем жесткость корпуса. Он предпочтительно выполнен из термопластичного компаунда. Еще более предпочтительно, чтобы компаунд имел твердость по Шору D в диапазоне от 75 до 83 единиц. Вал изготовлен из материала, предпочтительно имеющего прочность на растяжение в диапазоне от 10000 фунт/дюйм (68,95 МПа) до 12000 фунт/дюйм(82,74 МПа). Примером предпочтительного материала является полиоксиметилен (POM), также известный как ацеталь.
[014] Вал предпочтительно выполнен с возможностью упругой деформации в относительно небольшой степени в соответствии с отверстием, когда корпус подвергается воздействию отскока. Следовательно, вал выполнен с возможностью оставаться свободным и вращаться независимо от корпуса, даже во время деформации при отскоке.
[015] Мяч может быть в целом сферическим или иметь в целом сплющенные пропорции, стремясь к эллиптической или овальной форме. Он может иметь непрерывную или прерывистую наружную поверхность, например, содержащую панели или грани. Например, он может иметь форму геодезического многогранника.
[016] В предпочтительном варианте осуществления изобретения корпус выполнен с возможностью демонстрации повышенной прыгучести. Прыгучесть считается повышенной, когда сферическое тело сброшенное на гладкую цементную поверхность с высоты 1 м отскакивает на высоту по меньшей мере 530 мм. В предпочтительном варианте осуществления предложенный в соответствии с изобретением мяч выполнен с возможностью отскока на высоту по меньшей мере 720 мм.
[017] Предпочтительно корпус содержит термопластичный каучук. Предпочтительно термопластичный каучук имеет твердость в диапазоне от 34 до 50 единиц по Шору А. Более предпочтительно значение твердости находится в диапазоне от 38 до 47 единиц. В идеале твердость составляет 40 единиц по Шору А.
[018] Термопластичный каучук может быть адаптирован до требуемой твердости или эластичности посредством включения незначительных пропорций компаундных соединений, выбранных из одного или более из стирол-этилен-бутилен-стирола (Styrene Ethylene Butylene Styrene, SEBS), стирол-бутадиен-стирола (Styrene Butadiene Styrene, SBS), полипропилена (ПП) и вспененных каучуков, включая полиуретан, натуральный латекс и полиэтилен.
[019] Еще в одном предпочтительном варианте осуществления изобретения заглушки отверстия на каждом конце отверстия содержат колпачки, содержащие термопластичный эластомер (thermoplastic elastomer, TPE).
[020] Еще в одном предпочтительном варианте осуществления изобретения колпачки имеют твердость, превышающую твердость корпуса. Предпочтительно колпачки могут иметь твердость в диапазоне 40-60 единиц, более предпочтительно в диапазоне 45-55 единиц по Шору А. В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения колпачки имеют твердость 50 единиц по Шору А.
[021] В варианте осуществления изобретения отверстие содержит вкладыш по меньшей мере вдоль большей части его длины. Предпочтительно вкладыш имеет твердость по Шору в диапазоне от твердости корпуса до твердости колпачков. Еще более предпочтительно твердость вкладыша равна твердости колпачков. Вкладыш может содержать полимер. В качестве примера вкладыш содержит поливинилхлорид.
[022] Еще в одном варианте осуществления изобретения несущие средства содержат первый и второй роликовые подшипники, соединенные с валом и расположенные вдоль вала на расстоянии друг от друга.
Краткое описание чертежей
[023] Для обеспечения лучшего понимания изобретения и его реализации на практике далее сделана ссылка на сопроводительные чертежи. На которых:
Фиг. 1 (а) изображает вид в перспективе, и Фиг. 1 (b) изображает радиальный вид сбоку, перпендикулярный оси вращения, отскакивающего мяча в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения.
Фиг. 2 изображает осевой вид в разрезе мяча, представленного на Фиг. 1.
Фиг. 3 изображает вид в перспективе вращающегося вала, показанного на Фиг. 2.
Фиг. 4 изображает вид сбоку вращающегося вала, показанного на Фиг. 2.
Фиг. 5 изображает вид в перспективе концевого колпачка, соответствующего валу, представленному на Фиг. 3 и 4, как показано на Фиг. 1 и 2.
Фиг. 6 изображает осевой вид в разрезе колпачка, представленного на Фиг. 5.
Фиг. 7 изображает альтернативный вариант осуществления изобретения.
Фиг. 8 изображает вид использования предложенного в соответствии с изобретением мяча в игре.
Осуществление изобретения
[024] Мяч, предложенный в соответствии с настоящим изобретением, обеспечивает игрушку, которая может быть использована как в качестве мяча для игр, так и в качестве вращающегося "антистрессового" устройства, полезного для обеспечения снятия напряжения или просто для того, чтобы держать руки пользователя занятыми.
[025] Мяч может быть выполнен в диапазоне размеров, цветов и форм, при этом концепции, описанные в настоящей заявке, могут быть адаптированы к широкому диапазону типов, форм, размеров и материалов мяча. Предполагается, что мячи обычно изготавливают такого размера, который обеспечивает возможность простого удержания мяча в ладони для его эффективного использования в качестве антистрессового устройства, а также для осуществления отскока и броска. Мяч может быть изготовлен разных размеров для соответствия размерам рук детей и взрослых соответственно.
[026] Как показано на Фиг. 1, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения вращающийся отскакивающий мяч 10 показан в перспективе на чертеже (а) и сбоку на чертеже (b). Одинаковая нумерация обозначает одинаковые компоненты. Мяч содержит корпус 12, который является сплошным и выполнен из термопластичного каучука, за исключением отверстия 14, проходящего через него по диаметру от поверхности до поверхности. На каждом конце отверстие закрыто концевым колпачком 16 для защиты от попадания в него пальцев и подобных выступающих частей, а также большинства других посторонних предметов. Как показано на Фиг. 1 (b), концевые колпачки слегка выступают из корпуса, но остаются почти полностью внутри воображаемого объема, образованного гипотетическим увеличением длины окружности круга, образующего сферу корпуса. Хотя в этом варианте осуществления изобретения предпочтительно, чтобы концевые колпачки не выступали дальше, предполагается, что в альтернативном варианте осуществления по меньшей мере один из колпачков может иметь такую форму и размеры, чтобы выступать дальше либо для облегчения захвата пользователю, либо для обеспечения возможности непредсказуемого отскока, если мяч при броске ударяется о поверхность в осевом направлении. Колпачки имеют закругленные периферийные края во избежание нанесения порезов игроку, ловящему мяч, или человеку, в которого попал мяч.
[027] В этом варианте осуществления изобретения корпус имеет диаметр 55 мм, но может варьироваться в пределах допустимых производственных допусков. Следует отметить, что размер корпуса не является существенным для изобретения и может быть больше с диаметром в диапазоне от 55 мм до 65 мм или меньше с учетом ограничений, таких как факторы риска удушения для маленьких детей.
[028] Концевые колпачки 16 не соединены непосредственно с корпусом и могут вращаться свободно и независимо от корпуса вследствие наличия роликового подшипникового узла 18, как объяснено ниже со ссылкой на Фиг. 3-6, на которых одинаковые детали имеют одинаковую нумерацию.
[029] Концевые колпачки имеют внутреннее гнездо 20 прямоугольного осевого поперечного сечения, предотвращающего вращение, которое выполнено таким образом, чтобы плотно охватывать соответствующие противоположные концы 22 вращающегося вала 24, установленного в отверстии 14. Вал 24 представляет собой цельный элемент, вставленный по плотной посадке в центральное отверстие 26 роликового подшипникового узла 18. Вал имеет восьмигранную среднюю часть 28, которая расположена для предотвращения вращения во внутреннем вращающемся кольце подшипникового узла, который имеет дополнительно сконфигурированный осевой профиль. Вал и концевые колпачки образуют единый узел, выполненный с возможностью вращения при помощи несущих средств относительно окружающего корпуса.
[030] Будучи установленным на валу 24, каждый из концевых колпачков 16 имеет открытую торцевую поверхность 30. Торцевая поверхность расположена дистально по отношению к концу, на котором образовано гнездо 20, и имеет контур, образующий небольшое углубление 32, в которое пользователь может поместить кончик пальца. Углубление обеспечивает пользователю стабильный захват, когда корпус мяча вращается относительно вала.
[031] Концевой колпачок 16 имеет коническое осевое сечение, более толстое на открытом конце, имеющем углубление 32, и сужающееся более тонкое на конце, имеющем гнездо 20. Эта форма является предпочтительной для обеспечения поддержания баланса вращения путем минимизации пустотелости корпуса в его сердцевине.
[032] Концевые колпачки выполнены из термопластичного эластомера (TPE). Однако колпачки имеют твердость, превышающую твердость корпуса. В этом варианте осуществления изобретения твердость колпачков составляет 50 единиц. Колпачки могут иметь твердость в диапазоне от 40 до 60 единиц. Не привязываясь к теории, предполагается, что улучшенные характеристики вращения, достижимые предложенным в соответствии с изобретением мячом под действием отскока, являются результатом разницы твердости между колпачками и корпусом мяча. Поскольку колпачки все же выполнены с возможностью деформации, но в несколько меньшей степени, чем корпус, при отскоке мяча и при деформации отверстия, то колпачки, будучи более твердыми, чем корпус, поддерживают большую целостность вращения, фактически отскакивая от деформирующейся стенки отверстия.
[033] Будучи выполненным из пластика, вал является более жестким, чем корпус и колпачки. При деформации корпуса под действием отскока вал деформируется вместе с ним, но в относительно ограниченной, меньшей степени. Разница в изгибе служит для поддержания целостности вращения узла, содержащего концевые колпачки и вал в сборе.
[034] Из-за суровых условий использования, воздействию которых подвергается мяч, вал имеет утолщенную часть в виде сужающегося фланца 34, расположенного с обеих сторон от граненой средней части. Каждый концевой колпачок 16 имеет дополнительно сформированное углубление 36 в гнезде 20, так что при надевании концевого колпачка по плотной посадке на конец 22 вала углубление принимает фланец и удерживает его от выталкивания при деформации во время вращения и отскока мяча.
[035] Термопластичный каучук (thermoplastic rubber, TPR), из которого изготовлен корпус мяча, может представлять собой сополимер или физическую смесь полимеризованного пластика и каучука. Каучук может представлять собой синтетический каучук, например, полибутадиен. Обнаружено, что каучукоподобная природа термопластичного каучукового материала обеспечивает диапазон деформации, обеспечивающий эксплуатационные преимущества для мяча при ударении о твердую поверхность. Обнаружено, что для достижения оптимальных результатов твердость TPR должна находиться в диапазоне от 34 до 50 единиц по Шору А. Предпочтительно твердость находится в диапазоне от 38 до 47 единиц по той же шкале. Это открытие является неожиданным в отношении мяча для гольфа, который демонстрирует впечатляющие характеристики прыгучести на твердых поверхностях, но имеет твердость, превышающую 96 единиц по Шору А или около 60 единиц по Шору D.
[036] TPR может включать в себя дополнительные пластиковые компоненты для изменения его твердости до степени, являющейся подходящей для характеристик прыгучести. В одном примере корпус, демонстрирующий твердость около 45 единиц по Шору A, был получен путем объединения TPR твердостью 40 единиц со следующими сополимерными блоками:
стирол-этилен-бутилен-стирол (Styrene Ethylene Butylene Styrene, SEBS) + стирол-бутадиен-стирол (Styrene Butadiene Styrene, SBS) + полипропилен (ПП) + вспененный каучук
[037] Еще в одном примере корпус, демонстрирующий твердость около 40 единиц по Шору A, был получен путем объединения TPR твердостью 30-35 единиц с сополимерными блоками предшествующего примера. Он имел примерно такую же твердость, что и при использовании одного TPR твердостью 40 единиц, что демонстрирует гибкость производства. Изготовление мяча завершается установкой концевых колпачков, имеющих твердость 50 единиц по Шору А, на центральный вал, соединенный с подшипником.
[038] Еще один вариант осуществления мяча изображен на Фиг. 7. Мяч 100 содержит концевые колпачки 210, имеющие размер, обеспечивающий уплотнение поверх в противном случае открытых поверхностей 215 противоположных подшипников 200. Наружная окружность каждого колпачка 210 примыкает к защитному вкладышу 130, предотвращая вхождение колпачка 210 в полость центрального отверстия 120, в которой установлены подшипники. Вместо соединения колпачков валом, проходящим через один подшипник, тип которого показан в варианте осуществления, представленном на Фиг. 1-6, каждый колпачок 210 включает в себя один центральный палец 230, проходящий через полость 120 и выполненный с возможностью непосредственного соединения с сопрягаемым пальцем 230 противоположного колпачка 210. Пальцы 230 могут соединяться друг с другом с использованием механических соединительных средств, таких как, например, зажимное соединение, штекерно-гнездовое соединение или замковое соединение. После соединения пальцев 230 колпачки 210 удерживаются в положении на центральной оси, образованной противоположным колпачком 210, и образуют единый сборочный узел колпачков и подшипников и вала, определяющий центральную ось, вокруг которой может вращаться корпус мяча 100.
[039] В варианте осуществления, показанном на Фиг. 7, отверстие 120 может быть использовано для множества различных целей. Например, визуальное устройство отображения, содержащее светодиодные индикаторы, может быть установлено или размещено незакрепленным внутри полости отверстия. Кроме того, сюда могут быть включены другие материалы, которые создают эффекты при использовании мяча, такие как генераторы шума (колокольчики, трещотки, свистки, электронные звуки) или декоративные конструкции. При использовании внутри мяча визуальных дополнений, таких как светодиоды, мяч может быть выполнен из прозрачного материала, чтобы пользователь мог видеть эффекты, происходящие внутри мяча.
[040] При необходимости вариант осуществления изобретения, представленный на Фиг. 7, может включать в себя грузы 300 внутри мяча 100. Грузы вносят вклад в момент импульса движения, за счет чего скорость вращения мяча может быть значительно увеличена. Грузы 300 могут быть либо установлены с возможностью смещения, либо зафиксированы в углублениях 310, образованных в корпусе мяча 100. Грузы 300 могут быть установлены на противоположных сторонах мяча 100 в противоположных углублениях 310. Противоположные грузы обеспечивают равномерное распределение веса внутри мяча, обеспечивающее плавное вращение.
[041] Грузы, используемые с мячом 100, могут иметь разные массы, так что мячи могут поставляться в разных диапазонах фиксированных грузов, или сами грузы могут быть съемными, что обеспечивает пользователю возможность выбора требуемой тяжести и введения соответствующих грузов для достижения различных зависящих от веса результатов использования.
[042] Предполагается, что в дополнительных вариантах осуществления изобретения мяч 100 может иметь множество углублений, в которые могут быть вставлены грузы, при этом пользователь может перемещать грузы вокруг мяча в разные места для экспериментирования с изменением поведения мяча в полете.
[043] Грузы могут быть изготовлены из нержавеющей стали с покрытием или без покрытия, из железа или других металлов в зависимости от требуемого используемого веса. Кроме того, могут быть применены другие менее плотные неметаллические или композитные материалы. В случае съемных грузов груз или покрытие груза может содержать перемещающие средства для обеспечения установки груза в приемное углубление внутри мяча 100 и его извлечения из углубления.
[044] Для управления мячом в режиме вращения пользователь удерживает мяч за концевые колпачки посредством зажимающего хвата с использованием большого пальца и одного другого пальца - в целях удобства указательного или среднего пальца. Однако захват будет зависеть от размера руки пользователя по отношению к мячу и от расстояния между открытыми поверхностями концевых колпачков. Затем пользователь может использовать указательный палец или большой палец другой руки для придания вращение корпусу мяча, в то время как концевые колпачки остаются неподвижными относительно захватной руки. После этого пользователь может уронить или бросить вращающийся мяч из своей захватной руки и наблюдать за влиянием вращения на направление отскока. Пользователь может научиться управлять отскоком и контролировать его предсказуемым образом посредством применения различных методов.
[045] Например, пользователь может захватывать мяч за концевые колпачки с использованием одного пальца каждой руки, оставляя свои большие пальцы свободными для осуществления вращения мяча, прежде чем уронить или бросить его на подходящую поверхность для получения результирующего изменения направления. Этот вид захвата может быть единственным практически осуществимым захватом для маленьких детей вследствие относительного размера руки.
[046] В случае мяча, имеющего относительно большой размер, например, размер футбольного мяча, если только у пользователя не слишком большие руки, методика, описанная в предыдущем абзаце, может быть использована пользователями старшего и младшего возраста.
[047] Фиг. 8 демонстрирует возможное движение мяча-игрушкимяча в любом из описанных вариантов осуществления при броске или отскоке. Человек-пользователь 404 удерживает противоположные подшипники или внешний защитный колпачок и вращает мяч 10 вокруг оси А, которая выровнена с валом 28, показанным на Фиг. 2-4, в направлении стрелок 400. Это действие само по себе обеспечивает развлечение для пользователя и может быть использовано, чтобы занять пальцы и обеспечить снятие напряжения. При использовании в игре с мячом мячу может быть придано вращение перед броском или отскоком, как показано на Фиг. 8, при этом находящийся внутри подшипник 18 обеспечивает вращательное движение мяча, что влияет на направление вращения.
[048] Хотя изобретение описано в отношении мяча в целом сферической формы, его не следует истолковывать как ограниченное подобным образом. В других вариантах осуществления изобретения мяч может иметь в целом сплющенные пропорции, стремясь к эллиптической или овальной форме. Он может иметь непрерывную или прерывистую наружную поверхность, например, содержащую панели или грани, или быть покрыт углублениями. Поверхность не обязательно должна быть выполнена только из резины или пластика, а может иметь внешнее покрытие из волокнистых материалов или ткани.
[049] Поверхность, от которой может отскакивать предложенный в соответствии с изобретением мяч, не обязательно должна быть неподвижной конструкцией, такой как площадка, дорога или стена, но также может являться битой или подобным спортивным инвентарем для осуществления ударов по мячу. Следовательно, пользователи могут принимать участие в играх, в которых мяч крутится и выбрасывается из руки первого пользователя для удара по мячу битой вторым пользователем. За счет придания мячу достаточного вращения можно играть в игру, в которой два или более пользователей ударяют по вращающемуся мячу между собой.
[050] Эти варианты осуществления лишь иллюстрируют конкретные примеры предложенного в соответствии с изобретением устройства, обеспечивающего игрушку в виде вращающегося и отскакивающего мяча. На основании настоящего описания специалисты в данной области имеют все возможности выделить дополнительные варианты осуществления, с помощью которых можно применить заявленное изобретение на практике.