非充气的运动球的制作方法

本发明涉及运动球，特别是英式足球。

背景技术：

对于所期望的一致性弹跳和/或反弹特性的运动球往往填充有压缩空气。然而，在使用过程中，此类球必然随着时间推移失去压力。此类运动球的示例为网球，如，例如在US 2,131,756和US 2,294,424中所公开。当其内部压力下降到低于一定限度时，网球通常简单地丢弃。因此网球的寿命相当有限。

许多其它运动球，诸如英式足球、篮球、手球、排球等通常已知为包括可充气内胆。当充气达到一定压力范围时，可充气内胆给球提供期望弹跳、反弹或缓冲特性，使得球可以方便地被踢中、运球等。在压力可能损失后，球可以重新充气。因此，这些球可以在较长时间段内使用。可充气球的示例在GB 2 494 131A、DE 10 2004 045 176A1中公开。

然而，重新充气球花费时间且不方便。此外，对于重新充气所需的阀门向球施加一定不平衡性，使得很难以完美平衡此类球。此外，除了泄漏或泄气的一般风险以外，存在阀门会断裂使得压力下降和/或球再也不可重新充气的额外风险。

无气英式足球以包括各种塑料和电子元件的名称“CTRUS”广为人知。此外，已经进行了尝试以通过将猪膀胱单元增大到由3D打印提供的支架来提供英式足球。此外，已经对具有泡沫颗粒的英式足球的垫内胆进行了尝试，以便给球提供特定弹跳特性。然而，此类泡沫颗粒趋于在内胆内不对称地积聚，从而导致不平衡和非均匀的弹跳和反弹特性。

这些尝试都未能给高性能的运动球提供可以挑战具有可充气内胆的那些规则运动球的一致性弹跳和反弹特性。因此，可以认为本发明的目的是提供具有一致性弹跳和/或反弹特性的改善的运动球，特别是英式足球。

技术实现要素：

在实施例中，该问题通过运动球至少部分的进行解决，所述运动球包括(i)包括多个面板的表面层，以及(ii)在表面层下方延伸的格子结构。格子结构包括包含径向延伸元件的多个格子单元，并且至少与表面层相邻的格子单元具有比面板的平均直径小的至少一个尺寸。运动球可以例如是英式足球。

上述实施例基于以核心结构代替可充气内胆和也可以是运动球的构架的一般思路，所述核心结构正如可充气内胆和构架给球提供均匀回弹性和稳定性，使得提供一致性弹跳和反弹特性以及稳定性，而不需要(重新)充气球。换句话说，球可以不包括任何内胆并且可以是不可充气的。此外，球可以不包括其中通常在传统可充气球的内胆周围提供以保护内胆(其保持空气)并且提供结构和刚度的任何构架。

均匀回弹性和稳定性可替代性地由具有径向延伸元件并且因此能够提供特别是在径向方向上的回弹性和稳定性的格子结构来提供。从外部例如由于踢、弹跳等施加在球上的力经由与表面层相邻的格子单元施加在球上。由于这些格子单元包括足够小的尺寸，例如，小于球的面板，所以提供了均匀的弹跳/反弹/缓冲特性。考虑到格子的此类小“粒度”，由球提供相同弹跳特性(例如，当从地面弹跳时)、反弹特性和相同的触感(例如，当踢球时)，不管与球接触的确切点。格子结构允许在整个球周围实现基本上均匀的和各向同性的压力/力分布。

由于格子结构提出大量的设计选项，所以球的弹跳/反弹特性和触感可以根据需要并且可以根据个人消费者的期望来定制。例如，英式足球的弹跳和/或反弹特性可以特别适于对于室内英式足球(例如，室内五人足球)的需要。此外，格子结构可以以完全旋转对称的方式来设计，使得提供完全平衡的球。格子结构的小“粒度”便于在球周围均匀地分布格子结构，这可以确保完全均匀的弹跳/反弹特性并且使球平衡。格子结构可任选地被浸入流体中，例如，在环境压力下的空气或任何其它流体中。

格子结构还可以用于设计球的惯性角动量。球内的重量分布可以根据需要进行调整并且不限于邻近球的外表面分布球的质量，如，例如在具有可充气内胆的传统英式足球中。

面板的平均直径可以被认为是面板的两个相对端部之间的最大距离和面板的两个相对端部之间的最小距离的平均值。在一些示例中，至少与表面层相邻的格子单元具有比面板的最小直径小的至少一个尺寸，例如，面板的两个相对端部之间的最小距离。如果球包括具有不同几何形状的面板，那么球的面板的平均和最小直径可以被认为是球的全部面板的平均值。

表面层可以由任何合适的材料来提供。可以使用从运动球特别是英式足球已知的表面层。例如，表面层可给球提供耐水性、耐磨性和/或柔软的触感等。然而，根据本发明的球也可包括由附加制造工艺，例如通过3D打印，生产的表面层。表面层可以在相同的制造工艺中生产为格子结构。

格子结构可包括一组束状元件，其在它们的端部彼此连接。束可具有任何横截面，例如三角形、矩形、五边形、圆形和/或椭圆形。在其它示例中，可以使用其它形状。一定数目的此类元件可形成单元，例如，一定数目的束状元件可以被布置以形成四面体单元。在其它示例中，格子单元可以不由束状元件形成。格子单元根本不需要包括任何子结构。例如，格子单元可以由球形物体来构成，其中各种单元经由球形物体的表面彼此连接。另外，除了球形和/或各种形状之外可以使用的其它物体形状可以被组合以形成单元。例如，此类物体可以是中空的(例如，气泡等)或实心的。物体可具有不同大小。相比于例如随机分布的泡沫的粒料，格子结构的格子单元可以以有序的方式(例如，立方、四方、斜方、六方、三方、单斜、三斜等)进行布置。由于格子单元的预定顺序，格子结构的机械特性可以预定，并且特别是可以如上所解释的提供基本上均匀的和各向同性的特性。原则上，还可以的是，格子结构以非对称和/或随机顺序进行布置。

需注意，除了或另选一组束状元件之外，格子结构可包括一组管形元件。管形元件可以例如，如以上参照束状元件所描述的进行布置。通过使用管形元件，一定程度的刚度可以设置有更少的材料并且因此更小的重量。管形元件可包括各种内和外横截面轮廓。例如，管状元件可以例如包括三角形、矩形、五边形、圆形或椭圆形外横截面轮廓，正如束状元件。类似地，并且独立于外横截面轮廓，可以根据需要在管形元件中提供期望的内横截面轮廓。例如，管形元件可以提供为中空的圆柱体。

要强调的是，表面层包括多个面板不是强制性的。例如，表面层可以是单一的均匀层、包括若干子层，或者可以使用任何其它合适的表面层。对于具有或不具有面板的运动球，至少与表面层相邻的格子单元可具有比球的相关冲击区域的平均直径小的至少一个尺寸。例如，冲击区域可以是当球从地面弹跳时具有与地面物理接触的球表面的那个区域。例如当踢或击中球时，相关冲击区域也可以通过球与脚或手的接触区域来给定。对于典型的英式足球，相关冲击区域的平均直径为5cm、3cm、1cm或0.5cm。对于其它类型的球，例如，手球、排球、篮球等，类似的冲击区域可以存在。

因此，英式足球可以提供有或没有面板，其中至少与表面层相邻的格子单元具有小于5cm、小于3cm、小于1cm或小于0.5cm的至少一个尺寸。

在一些示例中，与表面层相邻的格子单元的所有尺寸(例如，径向尺寸和横向尺寸)小于所提到的尺寸限制(即，小于5cm、小于3cm、小于1cm或小于0.5cm)。在其它示例中，仅横向尺寸，或至少一个横向尺寸小于所提到的尺寸限制。

需注意，通常，面板的功能中的一个是给球提供良好的触觉特征，并且为低变形提供一定程度的回弹性。根据本发明的格子结构可以被设计，使得其在其外表面上提供期望的触感和为低变形提供回弹性程度，同时，其还给球提供整体稳定性并且为高品质的球提供所需的弹跳/反弹特性。换句话说，除了代替如上所解释的内胆和/或常规球的构架之外，格子结构还可以代替常规球的面板。表面层因此可以例如，被实现为涂层或箔，例如，保护箔。

需注意，在一些示例中，运动球可以根本不具有任何表面层。例如，这可以是对于其中水或灰尘进入球的风险小的室内英式足球的情况。对于没有表面层的英式足球，至少位于球的表面处的格子单元的至少一个尺寸小于所提到的尺寸限制(即，小于5cm、小于3cm、小于1cm或小于0.5cm)。例如，所有尺寸或仅横向尺寸或至少一个横向尺寸可以小于所提到的尺寸限制。

多个格子单元可形成球形格子。因此，格子结构可以在运动球的整个表面周围提供，使得均匀的弹跳和/或反弹特性可以由整个球表面的格子提供。在其它示例中，例如，如果提供除了英式足球之外的球，例如橄榄球或其它卵形球，那么多个格子单元可以形成卵形格子。

格子结构可以包括第一球形格子壳和第二球形格子壳，其中第一球形格子壳包围第二球形格子壳。因此，具有不同特性的格子壳可以在球中提供。例如，第一外格子壳可以比第二内格子壳柔软。因此，当踢球时可实现特别良好的触感。另外，可以提供两个以上的球形格子壳，其可以被布置为连续的壳，例如以连续包围的方式。类似地，第一外格子壳的材料密度可以比第二内格子壳的材料密度大。该密度分布可以考虑到通常较大的力出现在球的外部。

与表面层相邻的格子单元中的至少一部分可包括实心外侧壁和/或内壁。因此，在其中可以预期较大的力的格子结构的外表面处，可以为格子结构提供额外稳定性。

与表面层相邻的格子单元中的至少一部分可包括膨胀材料，优选膨胀的热塑性聚氨酯和/或膨胀的聚醚嵌段酰胺。因此，在其中首先施加外力的格子单元可以以特别柔软且有弹性的方式提供。这可允许进一步改善球的触感，从根本上消除格子的粒度将影响球的弹跳或反冲的特性的可能性。例如，使用随机取向的膨胀的热塑性聚氨酯粒料作为膨胀材料可以允许提供特别良好的弹跳特性，例如，大的能量返回，这是随着时间推移而稳定的，例如，不迅速降级，并且在很大程度上对温度不敏感。在这方面，参考例如在EP 2 649 896A2中所述的膨胀材料。

特别地，包括膨胀材料的格子单元中的至少一部分可包括实心外侧壁和/或内壁，使得膨胀材料被至少一部分格子单元的侧壁和/或内壁包住。因此，由膨胀材料所经历的变形模式可以基本上限于拉伸和压缩。对于这些变形模式，特别有利的回弹性特性可以通过膨胀材料来提供。特别地，因此可以避免膨胀材料的弯曲变形。

在一些示例中，格子结构可以是四面体型。此类格子结构具有多个四面体格子单元。该类型的格子结构已证明了允许提供具有格子结构的断裂强度相对于其重量的有利比率的期望量的回弹性。然而，通常还可以使用其它多面体型，例如，立方体和/或八面体和/或十二面体。

格子结构可包括垂直于球的曲率(例如径向)取向的至少一个格子单元。例如，至少一个格子单元可具有垂直于球的曲率(例如，径向)取向的轴或主轴。因此，球的力响应可以是尽可能自然的，使得提供各向同性的弹跳/缓冲和反冲特性。例如，与表面层相邻的单元都可以被径向取向。另外的单元组可以被布置成与这些单元相邻(进一步朝向球的中心)，其中另外的单元组也可以径向取向。另外的一组单元可具有的尺寸相比于与表面层相邻的单元的尺寸稍微降低。另外的单元组中的一个或多个可以进一步径向向内进行布置。在一些示例中，格子结构的所有单元可以径向取向。

格子结构可包括在格子几何形状和/或材料特性上不同的两个或更多个格子层。各种参数可以从一个格子层变为另一个，例如，格子的类型(例如，从四面体变为简单立方等)、格子单元的大小、格子顺序(例如，从四方变为斜方等)、格子和/或其材料的取向。因此，格子的物理特性可以通过各种方式从一个格子层变到另一个格子层。格子的特性可以因此根据需要而优化。例如，格子结构的刚度可朝向球的中心增加。各种格子层可以整体地制造。另选地，格子结构的零件，例如各个层，可以分别制造和随后结合，例如通过施用粘合剂、通过给零件提供机械连接元件、和/或通过施用热(例如，焊接)。需注意，两个或更多个格子层可以是彼此相邻的。两个或更多个层可以在相同的制造工艺中来制造。两个或更多个格子层之间可以存在突然过渡。另选地，两个或更多个格子层之间可以存在一个或多个过渡区，在过渡区中格子结构的几何形状和/或材料特性连续改变。两个或更多个格子层可以彼此平稳融合。后者可允许确保运动球内的力的平稳引导，这可改善球的弹跳和/或反弹特性。

格子结构可以包括至少一个拉胀格子单元。拉胀单元通常定义为具有负泊松比的单元。例如，当伸展时，这些单元变得更厚，垂直于施用的力。这可以通过在被伸展时弯曲的铰链样单元结构来实现。通过此类单元，可以提供高能量吸收和/或高抗断裂性。因此，高弹性和耐用运动球，特别是英式足球，可以提供有更少的重量。

格子结构可包括第一多个格子单元和第二多个格子单元，其中第一多个格子单元在尺寸上比第二多个格子单元大。第一多个单元和第二多个单元可以被布置在格子结构的不同层中，使得如已经解释的，这些可以提供有不同的特性。然而，另选地或除此之外，第一多个单元和第二多个单元也可以在格子结构中组合，不管可以的层结构。例如，与表面层相邻的更大和更小格子单元的组合可以有助于增加格子结构响应于外力，例如，反弹和/或反冲的均匀性和各向同性。

格子结构可以至少部分地由附加制造工艺，初次形成和/或成形，例如通过3D印刷、注塑成型和/或热成型来制作。例如，格子结构可以通过3D打印和/或其它附加制造工艺，例如，熔融沉积建模、选择性加热烧结、选择性激光烧结、熔融长丝制作、立体光刻、数字光处理等来制作。这可允许特别节省成本和灵活的方式，以提供精确控制的格子结构。

完整的格子结构可以整体地制作。例如，为了该目的，可以使用所提到的制作方法中的一个。在其它示例中，仅格子结构的零件通过合适的方法整体地形成，并且仅随后结合，如已经解释的。

格子结构可包括聚合物材料，例如热塑性聚氨酯和/或聚酰胺，例如聚醚嵌段酰胺。通过使用此类材料，可以在没有过重的情况下提供所需量的回弹性和稳定性。特别地，可以使用未膨胀的热塑性聚氨酯和/或聚酰胺。除此之外或另选地，还可以使用膨胀的热塑性聚氨酯和/或聚酰胺。

格子结构可包括至少一个空腔。例如，至少一个空腔可以填充有环境压力下的空气。例如，格子结构可以提供有完整的球形，并且包括在其中心的球形空腔。通过使用此类中空球体，可以提供轻质球。除此之外或另选地，可以使用一组空腔，例如一组空腔可以在格子结构内对称地布置，例如在具有球的一半半径和/或在到球的中心的其它距离处的球体上。

根据本发明的另一个实施例，所提到的问题至少部分地通过具有表面层和在表面层下方延伸的球形均匀壳的运动球来解决。壳包括多个开口。

令人惊奇的是，已证明了通过材料特性和壳厚度的适当组合，布置在球内的壳可给球提供均匀的和各向同性的回弹性，使得球具有弹跳和反弹特性，其类似于具有可充气内胆的球的弹跳和反弹特性。然而，应当理解，球可以不包括可充气内胆。通过壳的开口的适当地放置和调整大小，由壳以及其变形特性所提供的回弹性可以改变，并且可以独立于壳的材料调整。壳可以通过使用，例如合适的自支撑材料，诸如刚性的聚合物材料来提供。

类似地，如相对于格子结构的实施例所解释的，可以认为开口可具有比球的任选面板的平均直径小或比球的相关冲击区域的平均直径小的至少一个尺寸。

表面层可以例如通过多个面板来提供。它还可以提供为涂层或箔，例如保护箔。表面层可防止运动球受到湿气或灰尘，它可给运动球提供额外缓冲，和/或它可改善球的触感。然而，需注意，运动球还可以在没有任何表面层的情况下来提供。这可以特别是对于其中湿气或灰尘进入球的风险低的室内英式足球的情况。

壳可包括聚合物材料，例如热塑性聚氨酯和/或聚酰胺，例如聚醚嵌段酰胺。这些材料已证明了允许提供具有对重量比率有利的断裂强度的合适的回弹性。特别地，可以使用未膨胀的热塑性聚氨酯和/或聚酰胺。然而，除此之外或另选地，还可以使用膨胀的热塑性聚氨酯和/或聚酰胺。

壳可以至少部分地通过添加制造工艺来制作，通过初次形成和/或通过成形，例如，通过3D印刷、注塑成型和/或热成型。因此，壳可以以具有有效成本和灵活的方式大规模制作，并且可以精确控制它们的形状。

完整的壳可以整体地制作。例如，为了该目的，可以使用所提到的制作方法中的一个。在其它示例中，仅格子结构的零件通过合适的方法整体地形成，并且仅随后结合，如已经解释的。

如上所解释的英式足球可以提供有经调整的格子结构或壳，使得英式足球当在从2m高度的钢板上落下时弹跳至少为0.5m、至少为1.0m或至少1.35m。因此，可以在不需要可充气内胆的情况下提供高品质的英式足球的弹跳/反弹特性。

类似地，如上所解释的英式足球可以提供有经调整的格子结构或壳，使得球在以50km/h的速度击中钢板2000次之后偏离球形小于5％、小于2％或小于1.5％。因此，可以根据需要为高品质的球提供英式足球，其不随着时间推移失去其形状，甚至在不需要可充气内胆的情况下。

最终，应该注意，除了英式足球之外，其它运动球，例如其中在此之前通常包括可充气内胆的运动球，也可以提供有如先前段落中所解释的方面。特别地，例如，可以因此提供手球、篮球、排球等。类似地，也可以因此提供美式足球、加拿大式足球、澳式足球或橄榄球。非可充气运动球，诸如实心球、高尔夫球等，也可提供有本文所述的方面。

通常，运动球可以提供有表面层和非可充气核心结构(例如，格子结构或球形均匀壳)，其几何形状经三维调整，以给球提供均匀的和各向同性的弹跳和/或反弹特性，以及给球提供平衡的重量分布。

除了避免与如已经提到的可充气内胆相关联的缺点之外，缺乏可充气内胆也可以便于给球提供电子部件，例如，显示器、传感器、诸如LED或OLED等的发光元件等。代替被可充气内胆占用，球的内部可以自由地用于放置所述部件。为此，格子结构可以作为此类部件的载体，并且其可以，例如，提供有在其中可以插入一个或多个部件的一个或多个空腔、凹陷等。

最终，除了球之外的运动设备也可得益于本文所述的方面。例如，这些方面可以用于改善冰球圆盘或类似的运动射弹或护具，诸如保护帽、头盔等。此外，鞋类的缓冲可得益于本文所述的方面。

在一些示例中，格子结构和/或均匀壳也可以与可充气内胆组合。例如，本文所述的任何运动球可包括可充气内胆。

例如，运动球可包括格子结构，其中格子结构包括包含径向延伸元件的多个格子单元，其中格子结构包围可充气内胆。例如，格子结构可包括空腔，例如，球形空腔，并且可充气内胆可以在空腔内布置。在另一个示例中，运动球可包括格子结构，其中格子结构包括包含径向延伸元件的多个格子单元，其中格子结构布置在可充气内胆的内侧。格子结构可包括如本文所述的任何特征，并且其可以与如本文所述的任何另一个元件和/或特征(例如，具有面板的表面层等)组合。

根据另一个示例，运动球可包括包含多个开口的均匀壳，其中壳包围可充气内胆。在另一个示例中，运动球可包括包含多个开口的均匀壳，其中壳布置在可充气内胆的内侧。壳可包括如本文所述的任何特征，并且其可以与本文所述的任何另一个元件和/或特征(例如，表面层等)组合。

上述示例可将与如所解释的格子结构和/或均匀壳相关联的益处(例如，定制的弹跳/反弹特性、惯性动量的设计等)与由内胆提供的进一步的设计自由度组合。例如，内胆可提供基本的弹跳特性，并且布置在其周围的格子结构可以用于设计控制特性(例如，对于美式足球，或对于任何其它运动球)，或微调反弹特性(例如，英式足球可以调节至更适合于室内英式足球、室内五人足球，通常用于执行花样，或用于室外英式足球)。

格子结构或均匀壳与内胆的组合也打开了使用宽范围的材料的可能性—所述材料既用于内胆又用于格子结构/均匀壳。例如，如果额外稳定性和/或基本的反弹特性由内胆(或格子结构/均匀壳)提供，那么有关格子结构或均匀壳(或内胆)的材料要求可以不太严格。因此，可以使用新的材料组，这可以便于更简单和/或更节省成本的制造。

在另一个方面，内胆与格子结构或均匀壳组合可允许降低在内胆内侧所需的压力。这通常导致内胆较低的泄漏和更高的耐久性。

例如，包围可充气内胆的格子结构可包括各自包括多个单元的两个或更多个格子层。外格子层的一个或多个单元可包括至少一个尺寸，其比内格子层的一个或多个单元的尺寸大约为1.5倍到3倍，例如大约2倍。至少一个尺寸可以是径向尺寸和/或单元的一个或两个横向尺寸。

内胆可包括至少一个增强元件。这可以允许给内胆提供增加的稳定性，虽然其仅可以充气至较低的压力。例如，至少一个增强元件可包括织物。例如，至少一个增强元件织物可以在有或没有粘合剂的情况下粘结到内胆。在一些示例中，多个增强元件可以以重叠的方式布置在内胆上。在一些示例中，织物可以是纤维增强的。

在一些示例中，内胆可包括其中可以是气密和/或弹性的膜。该膜可包括至少一个增强元件。至少一个加强元件可包括织物。例如，至少一个增强元件织物可以在有或没有粘合剂的情况下粘结到膜。在一些示例中，多个增强元件可以以重叠的方式布置在膜上。在一些示例中，织物可以是纤维增强的。还可以的是，膜本身是纤维增强的。膜可包括胶乳、橡胶，特别是丁基橡胶和/或热塑性聚氨酯。

内胆可以不包括任何构架。然而，在一些示例中，另外提供构架也可以是有用的。

内胆可包括适于接触格子结构或均匀壳的至少一个滑动抑制元件。除此之外或另选地，内胆可以结合到格子结构或均匀壳，例如通过粘结。因此，可以分别抑制内胆与格子结构和均匀壳之间的相对运动。

在一些示例中，内胆可以适于充气至约0.01巴至0.5巴、0.02巴至0.3巴、0.05巴至0.15巴，或约0.1巴的压力。同时，内胆可以适于在所提到的压力范围下呈现出预定形状，例如，在英式足球的情况下的球形，或大致球状体，例如在美式足球的情况。通常，此类压力范围可以足以为运动球(例如，英式足球、美式足球、橄榄球、排球、篮球等)提供一致性弹跳特性，这是由于由格子结构或均匀壳提供的额外稳定性。较低压力可减少泄漏和增加运动球的耐久性。

内胆可包括阀门，其中调整内胆和/或格子结构和/或均匀壳使得阀门的重量平衡(例如，使得提供平衡球)。

格子结构或均匀壳可包括球状体的形状，例如球形。内胆可以在格子结构或均匀壳周围插入或缠绕。格子结构和均匀壳可以被制造为单件。然后，内胆例如可以通过格子结构或均匀壳的开口插入。另选地，格子结构和均匀壳可以被制造为若干件，然后将其彼此结合以包围内胆。在一些示例中，格子结构或均匀壳可以在内胆上附加地制造，例如，通过3D印刷或任何其它附加制造技术。

格子结构和均匀壳可包括聚合物材料，例如，热塑性聚氨酯、聚酰胺和/或聚醚嵌段酰胺。它们通常可以至少部分地附加制造，初次形成(例如，铸造)和/或成形，如所解释的。

附图说明

本发明的可以的实施例在参照以下附图的以下详细描述中进一步描述：

图1A-图1D：格子结构的实施例的方面；

图2A-图2E：格子结构的另一个实施例的方面；

图3A-图3B：格子结构的另一个实施例的方面；

图4A-图4B：格子结构的实施例；

图5：格子结构的另一个实施例；

图6A-图6D：格子结构的另一个实施例；

图7A-图7E：格子结构的另一个实施例；

图8：拉胀单元的示例；

图9A-图9B：球形均匀的壳的实施例；

图10A-图10C：具有格子结构和内胆的球的实施例。

具体实施方式

本发明的可以的实施例在主要相对于英式足球的以下详细描述中进行描述。然而，本发明并不局限于这些实施例。正如在发明内容章节已经提到的，本发明可易于施用于其它类型的弹性运动球，诸如篮球、排球、手球等。

还需注意，本发明众多可以的实施例的中的仅一部分可以在下面更详细地进行描述，而且由本发明所提供的各种方面的并非所有可以的组合和排列可以明确地进行讨论。然而，对本领域的技术人员显而易见的是，相对于以下讨论的特定实施例所述的方面还可以进一步修改并且还可以在本发明的范围内以不同的方式彼此结合。各个特征也可以在它们看起来不强制要求的地方省略。为了避免重复，参考在先前章节中的解释，这也适用于下面的详细描述。

在整个下面的描述中，相同的附图标记将用于指定功能类似或对应零件，并且在特定实施例的上下文中关于特定零件所做的解释也涉及在其它实施例中的对应零件。

图1A和图1B示出用于球的格子结构的部分100的内部视图(如从球内看出)和外部视图(如从球外侧看出)。四个此类部分100可以结合以形成用于球的整个球形格子结构。每个部分100包括第一格子层110和第二格子层120。第一格子层110适于与球的表面层相邻。第一格子层110包围第二格子层120。第二格子层120未延伸到球的中心。相反，第二格子层120被成形为使得球形空腔在球的中心处形成。这也示于图1C，其示出了具有第一格子层110、第二格子层120以及球形空腔160的部分100的示意性表示。

如图1A和图1B所示，格子结构包括多个细长或束状元件。在其它示例中，元件(格子元件)还可以例如提供为管形元件。特别地，格子结构包括尤其多个径向延伸元件130。换句话说，这些元件130相对于在其中插入部分100的球基本上径向地延伸。除了径向延伸元件130之外，格子结构还包括多个非径向元件140。非径向元件140可以基本上平行于球的曲率延伸。

径向延伸元件130(主要)分别布置在第一格子层110和第二格子层120内。非径向元件140(主要)布置在第一格子层110和第二格子层120的界面处。在第一格子层110的外界面(其被指定为与球的表面层相邻)处，非径向延伸元件140可以被布置以形成基本上球形的表面，以便提供与球的相邻表面层(或可以与可以提供在相邻表面层与格子结构之间的任选中间层)的大面积接触。经由球的表面层施加至格子结构的力可因此在格子结构的球形表面周围均匀地分布。类似地，大致球形界面可以在第一格子层110与第二格子层120之间的界面处提供。因此，力可以在第一格子层110与第二格子层120之间平稳地引导。最终，第二格子层120的内界面(其面向中心空腔)也可以提供有基本上球形。因此，力可以通过格子结构的内界面均匀且各向同性地被吸收，并且朝向球的表面向外反射。

第一格子层110和第二格子层120可以提供有不同物理特性，例如，如已经解释的。在其它示例中，可以提供仅单个格子层(参考，例如，图3和图4)或两个以上的格子层。

为了给格子结构提供增加的稳定性，格子的元件可以提供有局部加厚部分150，例如，在其中预期特别大的力的位置处。这可增加仅具有最低限度地增加重量的格子的稳定性和/或断裂强度。此外，选择加厚部分150可改善在格子内的力的引导。

第一格子层110和/或第二格子层120可包括其中布置在预定的规则位置处的一个或多个格子单元。格子单元可以径向取向，即沿预期主要力分量的方向。径向取向的格子单元可利于在格子结构内的均匀的力分布。示例格子单元170在图1D中示出。格子单元170是用于四面体格子单元的示例。格子单元170的主轴中的一个可以径向布置。

在规则英式足球的情况下，第一格子层110的格子单元通常可包括例如约0.1cm至5cm、、0.5cm至4cm、1cm至3cm、1.5cm至2.5cm或2cm的深度(在球的径向方向上)。横向尺寸(在球的非径向方向上)的范围可以从约0.1cm至4cm、0.3cm至3cm、0.5cm至2.5cm、1cm至2cm，或其可以为约1.5cm。第二格子层120的格子单元可具有类似的横向尺寸。第二格子层120的深度可以例如约0.1cm至6cm、0.5cm至5cm、1cm至4cm、2.5cm至3.5cm或3cm。对于除了规则英式足球之外的运动球，或例如，手球、少年英式足球等，对应的尺寸，例如，对于较小/较大球的较小/较大等，可以用于第一格子层110和/或第二格子层120。

图2示出了用于格子结构的部分200的另一个示例。四个部分200可以连接以形成完整的球形格子结构。格子结构包括形成格子单元的多个束状元件。例如，四面体单元或任何其它单元可以通过束状元件来形成。

根据部分200的格子结构包括第一格子层210和第二格子层220。径向延伸元件230主要布置在格子层210和格子层220中的每个内，而非径向延伸元件240主要被布置在格子层210和格子层220的界面处。束状元件、格子单元和/或格子层通常可以是类似的，如参照图1A-图1D所解释的。

图2B示出了第二格子层220的内界面的特写图(图2B中使用的视图方向由图2A中的大箭头指示)。第二格子层220的内界面可以大致为球形使得形成中心空腔，类似地如参照图1A-图1D所解释的。内界面包括多个束状和非径向延伸的内部元件280。内部元件280可具有圆形横截面。此外，内部元件280可以布置为使得它们中的至少一些基本上形成沿第二格子层220的球形内界面的大圆。这可最大化由格子结构所提供的弹跳特性的各向同性。

图2C示出了在部分200的截面中的预期应变分布的有限元模拟。内部元件280在图2C中被标记，以便便于理解图2C。图2C的插图示出了当格子结构经历典型弹跳时预期应变分布的比例尺。如由模拟结果所证实的，实现了平稳的应变分布，这确保了各向同性和均匀弹跳特性，并且最小化断裂的风险。最大应变可以为约15％。特别地，应变以及压力以对称方式大致相等地分布在球与地面的接触区域上方，使得可以提供均匀的弹跳和/或反弹特性。

图2D示出了格子结构20，其由连接图2A的三个部分200形成。三个部分200可以通过如所描述的合适的方法沿连接线29彼此连接。因此，可以提供基本上完全平衡的格子结构，然后，这可以与表面层组合，以便形成平衡球，例如英式足球。

图2E示出了通过图2D的格子结构20的随机横截面。如可以看出，格子结构20包括在第一格子层的外界面21、第二格子层的内界面23，以及第一格子层与第二格子层之间的界面22处相当高的密度。因此，通过这些球形界面21-23可以利于力在球周围的平稳分布，如所描述的。

图3A-图3B分别示出了另一个示例格子结构的部分300的顶视图和侧视图。部分300包括单个格子层。部分300具有大致五角形状，12个部分300可以通过合适的方法结合，例如，如已经解释的，以形成完整的球形格子结构。如可以从图3B最好地看出，格子结构包括多个束状元件，其包括布置在单个格子层的界面之间的径向延伸元件330。存在布置在单个格子层的内界面和外界面处的多个非径向元件340。这些可以布置为使得提供单个格子层的基本上球形内界面和/或外界面，如对于参照图1A-图1D的格子层已经描述的。

根据部分300的格子结构可包括一种或多种类型的格子单元。例如，可以使用四面体格子单元。根据部分300的单个格子层可以由单元的单个层形成。格子层以及对应的格子单元可具有约为0.1cm至4cm、0.3cm至3cm、0.5cm到2cm、或1cm的深度。格子单元可以，例如，具有约0.1cm至3cm、0.3cm至2cm、0.3cm到1.5cm、或0.5cm的横向尺寸。

图4A-图4B示出了包括三个部分400的格子结构40的另一个示例。三个基本上相同的部分400可以连接以形成完整的球形格子结构40，如图4A所示。每个部分400可包括格子元件、一个或多个格子单元和一个或多个格子层，如先前所述，例如相对于图1A-图1D、图2A-图2E、图3A-图3B所述。如图4B所示，格子结构40可以由表面层45覆盖，所述表面层45可包括多个面板46，使得提供运动球，例如英式足球。为了说明的目的，仅表面层45的一部分在图4B中描绘。

图5示出了其中可以完全整体地形成的格子结构50的示例。对于格子结构50不需要连接元件、粘合剂等，其因此可以有效地制造，并且特别是轻质的。此外，格子结构50沿连接元件和/或连接线的可能的断裂被排除在外。格子结构50可以例如通过3D打印制作。除了被整体地制作之外，格子结构50可以类似于可以通过部分100、部分200、部分300和/或部分400提供的任何格子结构，如参照图1A-图1D、图2A-图2E、图3A-图3B、图4A-图4B所解释的。

图6A示出了用于格子结构60的另一个示例。格子结构60通常可以包括在此之前所述的任何特征。特别地，格子结构60包括多个束状元件，其包括径向延伸元件630和非径向元件640。格子结构60的最外格子层包括多个径向取向的立方形的格子单元。限定在朝向格子结构的周边的外界面处的这些格子单元中的每个的开口的非径向元件640，可以不布置以提供基本上球形外界面，如，例如相对于图1A-图1D所述。相反，这些非径向元件640可以在两个径向延伸元件630之间朝向球中心稍微屈曲或倾斜。然而，在其它示例中，这些非径向元件640可以被布置以提供基本上球形外界面。

任选地，一个或多个加厚部分可以提供在格子结构60的外界面处。例如，加厚部分可以提供在各种结合位置处，在该处相应的四个非径向元件640限定结合彼此的开口。此类加厚部分可以提供为对称的盘，其中每个盘中心位于各个结合位置处。在其它示例中，加厚部分可以以其它形状，例如，三角形、矩形、五边形等提供。例如，一个三角形加厚部分650可以提供在每个开口中的一个或多个角处，如在图6B中示例性所示。

在一个示例中，格子结构60可包括聚醚嵌段酰胺。聚醚嵌段酰胺可以提供有约1kg/m³至1.4kg/m³，或约1.2kg/m³的密度。在此类示例中，格子结构60可以提供有在重量为约300g至390g，诸如345g下的约20cm到22cm的直径。

最外格子层的格子单元可以填充有膨胀的聚合物材料690，例如膨胀的热塑性聚氨酯和/或膨胀的聚醚嵌段酰胺，如图6C所描绘。膨胀的聚合物材料690可包括各种元件，其大小适于装配到格子结构60的最外格子层的格子单元中。膨胀的聚合物材料690的元件可以通过使用粘合剂和/或热粘结另外粘结到格子结构60的束状元件。粘结可以是不需要的，因为膨胀的聚合物材料690的充分固定也可以通过用表面层围绕格子结构60来实现。

可以调整膨胀的聚合物材料690(面向球的周边)的各个元件的外表面，使得格子结构提供有基本上球形表面。因此，如前面所解释的，可以提供均匀的和各向同性的弹跳/反弹特性。非径向元件640在格子结构60的外界面处的上述屈曲/倾斜可有助于确保外力总是经由膨胀的聚合物材料690转移到球，并且仅间接引导到格子结构60。

最外格子层的格子单元，并且因此膨胀的聚合物材料690的元件可包括约(1cm至3cm)×(1cm至3cm)×(1cm至3cm)，或(1.5cm至2.5cm)×(1.5cm至2.5cm)×(1.5cm至2.5cm)，或2cm×2cm×2cm的尺寸。

在其它示例中，仅最外格子层的格子单元中的一部分可包括膨胀的聚合物材料，和/或在其它格子层中的格子单元可包括膨胀的聚合物材料。另外，除了图6A-图6C所示的特定示例之外，可以使用其它格子单元形状，例如，三角形、五边形、球形等，以及其它格子单元大小。

现在将参照图6D解释格子结构的另一个变化。图6D示出了格子结构60的最外格子层的替代布局610。与图6A所示的实施例相反，根据图6D的最外格子层可包括多个格子单元，其包括实心外侧壁611和/或实心内壁612。膨胀的聚合物材料690可以插入到格子单元中，并且任选地还与格子单元粘结，例如，如上面所解释的。如已经解释的，通过用实心外侧壁611和/或内壁612包住膨胀的聚合物材料690，可以改善格子结构的机械性能。

总之，可以提供可以例如由相对刚性的材料(例如，非膨胀的热塑性聚氨酯和/或聚酰胺)制作的格子结构60，与可以例如提供较大程度的缓冲和能量返回的膨胀的材料、同时提供很大程度的能量返回和柔软触感的足够刚性的球的组合。

图7A-图7E示出了格子结构70的另一个示例。如图7A所示，格子结构70包括球形。格子结构70包括十二个可以是相同的部分700。需注意，形成格子结构70的12个部分可以整体地形成，例如，通过任何前述的制作方法，或者它们可以单独地制作并且随后彼此结合，如已经解释的。在用于部分700的图7A中所示的不同阴影并不意味着该部分必然单独制作，而是仅用于说明目的。

根据部分700的结构的细节在图7B-图7D中描绘。如可以从图7B和图7C最好地看出，部分700包括可以包括多个束状元件741、742、730和760的第一格子层710和第二格子层720。束状元件可以被布置以在第一格子层710和第二格子层720中形成多个立方单元。第一格子层710和第二格子层720的单元中的一个或多个可以径向取向。当相比于参照还包括第一格子层和第二格子层的图1A-图1D所述的格子结构时，格子结构70可包括较简单的结构，其基于稍微较厚的束状元件与各个元件之间更开放的空间。较简单的结构可导致简化的和更有序的光学外观以及降低的重量。

第一格子层710包括数目为36的立方单元。立方单元可具有在第一格子层710的内界面和外界面处的约二次面。换句话说，分别径向面向内和向外的第一格子层710中的每个单元的面可以约为二次的。第一格子层中的每个单元的深度可以比其横向尺寸稍大。在其它示例中，其它形状和其它数目的单元可以用于第一格子层710。以正方形的形式布置的四个非径向元件741可形成径向面向外的第一格子层710中的每个单元的外界面。此外，每个单元可包括四个径向延伸元件730。第一格子层710中的每个单元的内界面可再次由以正方形的形式布置的四个非径向元件741形成。此外，每个单元的内界面可包括一个或多个另外的非径向元件742，其可跨越由第一格子层710中的每个单元的内界面的四个非径向元件741形成的正方形对角地延伸，如在图7D的示例中所示。

第二格子层720包括数目为九的立方单元。类似于第一格子层710的单元，第二格子层720的单元各自可包括内界面和外界面，内界面和外界面各自由以正方形的形式布置的四个非径向元件741形成。此外，第二格子层中的每个单元可包括四个径向延伸元件730。如相对于第一格子层710的单元所解释的，第二格子层720的单元也可具有一个或多个额外的非径向元件，其跨越由每个单元的内界面的四个非径向元件741形成的正方形对角地延伸。第二格子层720的单元可另外包括一个或多个元件760，其跨越单元从单元的内界面到外界面对角地延伸。例如，可以提供一个或多个元件760，其沿第二格子层720的单元中的一个或多个主对角线延伸。其它形状和数目的单元也可以用于第二格子层720。第二格子层720中的每个单元可以的设计尺寸和/或定位使得它被布置在第一格子层710的一组四个单元的下方。

通过一个或多个对角元件760，可以与一个或多个对角的非径向元件741在第二格子层720和/或第一格子层710的内界面处组合，第二格子层720相比于第一格子层710可以提供有增加的刚度。因此，第一格子层710可以比第二格子层720更顺从。这可有助于提供这样的球，所述球在其外表面处触感足够柔软球然而是足够刚性的且稳定的，以应付在使用过程中可出现的大的力。

在其中一个或多个格子元件彼此结合的位置处，可以提供加厚部分750，如，例如参照图1A-图1B所解释的。

图7E示出了对于在假定典型的冲击力下的部分700的第一格子层710的外界面中的应变分布的示例，例如，如当格子结构70从地面弹跳时所预期的。如从图7E中可以看出，在部分的中心处存在主要的面内应变，这导致形成该部分外界面的非径向元件的面内弯曲。因此，格子单元可以被认为在面内收缩，这导致外界面在径向方向上的刚性。这，反过来，可有助于在高的冲击力下的径向方向上避免格子结构的突弹跳变。

需注意，在图7A-图7E的示例中，格子结构70和对应部分700可具有使得格子结构700包括直径约20cm至22cm的大小。在图7A-图7E中描绘的各种束状元件可以按比例相应地设计尺寸。

格子结构70可以通过如前面所解释的任何方法和材料来制作。在一个示例中，可以使用聚醚嵌段酰胺。聚醚嵌段酰胺可以例如提供有密度，如参照图6A所表示。然后，具有直径约20cm至22cm的格子结构70可例如包括360g至440g，诸如420g，的重量。

图8示出了对于可以在任何上述描述的实施例中使用的拉胀单元800的示例。单元800包括多个束状元件。束状元件被布置以便形成通过多个径向延伸的连接元件830连接的第一拱810和第二拱820。第一拱810和第二拱820可以布置在球内，使得这些相对于球切向地延伸。当径向压缩力施用到单元800时，即从第一拱810朝向第二拱820径向作用的力，第一拱810朝向第二拱820移动，而同时第一拱810在切线方向上收缩。因此，用拉胀单元诸如单元800代替其中径向压缩力将导致切向扩张(并且因此导致材料的弱化)的规则单元，实现了切向收缩，使得单元的材料朝向高压缩的区“吸”。因此，可以实现更大的能量返回以及更高的断裂强度。

图9A示出了对于包括多个开口910的均匀球形壳900的示例。开口910被均匀地分布在壳900的表面上，使得壳平衡。例如，可以提供四个开口910。在其它示例中，还可提供的其它数目的开孔。完整的壳900可以整体制作。它可包括热塑性聚氨酯和/或聚酰胺。壳900可以例如，通过3D印刷、注塑成型或热成型制作。

作为第一示例，商业上称为Vestamid LX9012的材料可以用于提供壳900。该材料提供了约0.55GPa至1.2GPa、0.65GPa至1.1GPa、0.9GPa至1.1GPa，或1GPa的弹性模量。使用该材料，壳900可包括约1mm至3mm，或1.5mm至2.5mm，或2mm的均匀厚度。

作为第二示例，可以使用热塑性聚氨酯，其提供了约10Mpa至50Mpa、10Mpa至25Mpa，或15Mpa的弹性模量，其中壳900可包括约4mm至12mm，或7mm至11mm，或10mm的均匀厚度。

作为第三示例，可以使用热塑性聚氨酯或聚酰胺，其提供了约0.1Mpa至2MPa，或0.3MPa至1Mpa，或0.5Mpa的弹性模量，其中壳包含约20mm至120mm、40mm至120mm，或80mm至120mm的均匀厚度。在一些情况下，可以提供完整的实心球体，尽管这会导致增加的球重量。

图9B示出了必须被施加以实现各种球的一定径向压缩(m)的力(牛顿)。曲线920涉及充气至0.8巴的压力的标准英式足球。曲线921-曲线923涉及与标准英式足球大小相同但包括根据本发明的壳(代替可充气内胆)的球。曲线921涉及根据以上所阐述的第一示例的壳(厚度：2mm；弹性模量：1GPa)。曲线922涉及根据以上所阐述的第二示例的壳(厚度10mm；弹性模量：15MPa)。曲线923涉及根据以上所阐述的第三示例的完整的球体(弹性模量：0.5MPa)。如可以看出，带有可充气内胆的英式足球的力-位移曲线可以通过使用根据本发明的壳相当合理地再现，特别是对于小于0.05m的实际相关位移。

此外，通过使用约0.5mm至4mm、1.5mm至2.5mm，或2mm的壳厚度，对于标准英式足球所需的重量限制可以通过使用标准材料容易地考虑。

图10A-图10C示出了包括格子结构1100和内胆1200的运动球1000的各种透视图。

如从图10A中可以看出，内胆1200包括气密膜1210，其可以是弹性的。膜1210可以提供有任何合适的材料，例如胶乳、橡胶、热塑性聚氨酯。可以有利的是使用包含丁基橡胶的膜。在膜1210的外表面上，可以提供一个或多个增强元件1220。在图10A的示例中，提供了相对刚性的织物以增强内胆1200。具体地，织物可以通过将一个或多个织物补片附着在膜1210的外表面上来提供。例如，5个至20个，例如18个，织物补片可以提供在膜1210上，例如粘到膜1210。

内胆1200还包括阀门1230，经由阀门1230，内胆1200可以根据需要被充气或放气。阀门1230可包含橡胶。由于格子结构1100存在在内胆1200周围，所以在内胆1200内可以需要较低压力，使得经由阀门1230发生较少泄漏。在阀门1230周围的膜1210的区域可保持不含增强元件1220，或不含任何增强元件。该区域的大小可以适于诸如通过在该区域中的增强元件1220的“失”重来平衡阀门1230的额外重量。这可有助于平衡运动球1000，尽管有阀门1230的存在。内胆1200可以不包括任何构架。

如图10A进一步所示，格子结构1100包括多个格子单元，其包括径向延伸元件1130。多个格子单元可以被布置以形成内格子层1120(由图10A中的虚线表示)，和/或以形成外格子层1110(由图10A中的点线表示)。外格子层1110包围内格子层1120，并且内格子层1120和外格子层1110两者均包围内胆1200。即，格子结构1100包括中心空腔，在其内布置内胆1200。格子结构1100可包括开口，使得阀门1230可以更容易地进入以对运动球1000进行重新充气。特别地，一个或多个空位可以为此在内格子层1100和外格子层1110中提供。例如，可以在每个格子层中提供1-9个、2-7个，或4个空位格子位点。

外格子层1110的单元可包括由一组束状元件提供的大致立方形状，所述束状元件在它们的端部彼此连接。外格子层1110的单元可包括束状元件，其被布置以形成立方体的边缘，例如12个束状元件。内格子层1120的单元也可包括由一组束状元件提供的大致立方形状，所述束状元件在它们的端部彼此连接。内格子层1120的单元也可包括束状元件，其被布置以形成立方体的边缘，例如12个束状元件。在其它示例中，束状元件可以被布置以形成其它单元类型的边缘，例如四面体等。

在其它示例中，也可以提供仅单个格子层或两个以上的格子层。通常，格子层可以提供为球状体，例如球形、壳。

如可以从图10B最好地看出，内格子层1120的单元可以在面向格子结构1100的空腔的侧面处包括分别面向内胆1200的两种额外的束状元件1122。这些可以被布置以便形成面向内胆1200的各个单元大致立方面的对角线。内格子层1120的所有单元可包括此类两种束状元件1122。在其它示例中，仅内格子层1120中的一些单元和/或外格子层1110中的一个或多个单元可以在其面向内胆1200的面处提供有此类两种束状元件1122。在其它示例中，在此类面处可以提供仅一个或两个以上的束状元件。这特别适于其中除了立方单元类型之外用于提供单元的示例。如果例如，单元包括面向内胆1200的六边形侧面，对于该单元可以提供不同数目的额外的束状元件1122。通常，额外的束状元件1122可有助于更均匀地锁定内胆1200，使得可以避免内胆1200内的压力峰值和/或内胆1200的不适变形。此外，内胆1200的一个或多个所提到的增强元件1220可有助于这目标。在一些示例中，与阀门1230相邻定位的一个或多个单元可以不提供有任何额外的增强元件1122，使得阀门1230可以容易地经由这些单元进入。在此类示例中，格子结构1200可以不包括由格子结构中的空位形成的开口，如以上参照图10A所描述的。

在一些示例中，格子结构1100的单元可以另外包括也在单元其它面处的一个或多个对角束状元件。除此之外或另选地，除了在单元的一个或多个面内延伸之外，对角束状元件也可例如，如参照束状元件1122所描述的，从单元的一个面到该单元或甚至另一个单元的另一面(例如，在立方单元内对角地)。

图10C示出了包括格子结构1100的运动球1000的全视图。格子结构1100大致为球形。在其它示例中，可以根据运动球的期望形状来提供其它形状。

运动球1000可以提供有额外的元件，例如表面层，例如包括多个面板，如所描述的。运动球1000可以适于作为英式足球。格子结构1100与内胆1200一起可以适于平衡运动球1000，尽管有阀门1230的存在。

格子结构1100通常可包括聚合物材料，如本文所述。特别地，聚醚嵌段酰胺对于格子结构11100可以是有用的。可以通过任何如本文通常描述的方法，例如3D打印，来制造格子结构1100。

此外，格子结构1200还可包括一个或多个特征，如参照图6A-图D对格子结构60所解释的，或它可以根据任何此类特征改变，例如，如参照图6D所描述的。例如，外层的格子单元可包括膨胀材料，优选膨胀的热塑性聚氨酯和/或膨胀的聚醚嵌段酰胺。

还可以想到在运动球1000中互换内胆1200和格子结构1100的顺序。例如，内胆1200(然后被提供有对应较大的直径)可以被布置为包围格子结构1100。提供包围格子结构的内胆可以有助于进一步增加在运动球1000的外表面处的弹跳特性的均匀性。