本發明涉及對諸如足球之類的球進行踢出以及控制的教學和訓練。本發明提供了在運動員踢球時使球返回至運動員從而使得通過反復練習而使技能得以提高的裝置。該裝置設計成使得球實現圓周運動，從而在實現的踢球動作的質量和數量方面提供反饋。

背景技術：

已知用于練習將球踢起的裝置包括支承底座、豎向的旋轉軸線、以能夠繞所述軸線旋轉的方式安裝的臂以及附接至臂的端部的球。

在US7527567和US7811183中描述了與這些裝置相似的裝置的示例。

然而，所描述的裝置是復雜的并且具有許多部件，這使這些裝置成本較高，并且另外，在對這些裝置進行拆卸時占用很大的空間，這對于這些裝置的運輸、展示和儲存是不利的。

技術實現要素：

為了克服現有技術的不足，本發明提出了一種用于練習將球踢起的裝置，該裝置包括支承底座、豎向的旋轉軸線、以繞所述軸線旋轉的方式安裝的臂以及附接至臂的端部的球，其特征在于，臂由第一型材構成，該第一型材具有第一部段和第二部段，該第一部段大體上呈圓形或橢圓形，第一部段的第一邊緣或下邊緣設置有用于附接至軸線的裝置，并且第一部段的第二邊緣或上邊緣與軸線對準并構成臂的最高點；第二部段與第一部段相切成相對于第一部段定位在旋轉軸線的另一側，球附接至第二部段的另一端以相對于底座的底表面升起。

根據本發明的若干可選特性，假設下述方面在技術上是可行的，則可以對這些可選特性進行組合：

-所述裝置包括彎曲的加強型材，該彎曲的加強型材與第一型材的第一部段相比具有較大的曲率，該加強型材在內側連接至第一部段的下邊緣和上邊緣；

-加強型材布置在包含臂的豎向平面上并且與第一部段相對于軸線定位在同一側；

-球與臂成一體；

-第一部段的上邊緣具有用于配裝到軸線上的裝置，使得能夠將臂上下顛倒地布置以獲得不同的球高度；

-第二部段在中間部分中具有彎曲部位，使得臂具有總體上的問號形狀；

-所述型材具有寬為25mm且高為6mm的矩形截面；

-球和臂組件的重心設置成靠近軸線；

-球的中心定位成距軸線40cm至50cm并且距底座的底表面12cm至18cm；

-底座的底部包括防滑腿；

-臂是金屬、層壓木材、塑料或復合材料的型材；

-底座是金屬、木材、塑料或復合材料；

-所述裝置包括轉數計數器和秒表、用于確定臂的每單位時間轉數或每單位時間往復運動的裝置、以及用于顯示這些每單位時間轉數或每單位時間往復運動的裝置。

附圖說明

出于有助于使先前的描述更容易理解的目的，隨附示意性地且通過說明而非限制的方式示出實際實施方式的一組附圖。

圖1A是根據本發明的實施方式的足球訓練裝置的立體圖；

圖1B是包括附加的鉸接機構以增大運動范圍的足球訓練裝置的第二實施方式的立體圖；

圖2是裝置的示出了旋轉運動的順序圖；

圖3A是示出了用于在沒有踢在球中央時給出負反饋的擺動運動的側視圖；

圖3B是圖1B中的裝置的實施方式的側視圖，并且圖3B示出了球的高度調節以及在地平面上方的附加運動兩者；

圖4是示出了用以調節球高度的替代性機構的立體圖；

圖5是示出了用以在運動場(足球場)上實現更大的調節的替代性底座的立體圖；

圖6A和圖6B是示出了球與臂之間的旋轉附接件的詳細視圖的截面圖；

圖7是示出了本發明的用戶界面的實施方式的俯視圖，其示出了模式選擇、重復計數器、時間和電池指示功能；

圖8示出了臂不具有附加的支撐件的實施方式。

具體實施方式

圖1至圖8示出了形成所提出的足球訓練裝置所需的主要部件的不同實施方式。

如圖1中所示，根據本發明的用于將球17踢起的裝置10包括支承底座11、豎向的旋轉軸線Γ、以繞所述軸線Γ旋轉的方式安裝的臂13以及附接至臂13的端部的球17，并且臂13由第一型材構成，該第一型材具有第一部段4和第二部段7，該第一部段4大體上呈圓形或橢圓形，第一部段4的第一邊緣或下邊緣5設置有用于附接至軸線Γ的裝置，并且第一部段4的第二邊緣或上邊緣6與軸線Γ對準并構成臂13的最高點；該第二部段7與第一部段4相切以相對于第一部段4定位在旋轉軸線Γ的另一側，球17附接至第二部段7的另一端以相對于底座11的底表面升起。

根據特別優選的實施方式，該裝置包括與第一型材的第一部段4相比具有較大曲率的彎曲的加強型材14，該加強型材14在內側連接至第一部段4的下邊緣和上邊緣。在這種情況下，加強型材14布置在包括臂13的豎向平面上并且相對于軸線Γ與第一部段4位于同一側。

下文將對本發明的對象的主要部件逐一進行描述。

底座

底座11的主要功能是在工具處于使用中時為工具提供機械穩定性。在選擇材料時，諸如材料的耐久性、環境可持續性、成本以及重量和市場之類的若干因素是重要的。在室內空間中使用產品時，諸如金屬或木材之類的硬質材料需要諸如橡膠之類的軟質材料以不損壞地板。

底座11的形狀是相對任意的并且取決于產品的功能屬性和市場需求。在底座11沒有通過吸杯或其他附接元件緊固至地面的情況下，圓形的底座11將由于球的旋轉運動以及球對底座11施加的連續載荷而提供適當的穩定性。然而，其他的較復雜形狀50可以提供適合的穩定性，代表特定品牌，并且使裝置51能夠通過其他的緊固元件緊固至地面。此外，工具的所有實施方式在重量分布在底座11的整個周邊部分上或者重量繞旋轉軸線集中于中央處的情況下更加穩定。

底座11的尺寸兼顧穩定性與產品在其被使用的場所中占用的空間大小。穩定性測試表明，底座11的直徑應當至少為30厘米以支承小尺寸球(3號球)以及青少年運動員所踢的球的重量。根據期望獲得的穩定性、待使用的球的尺寸、重量以及運動員踢球動作所提供的力，底座可以更大。優選的機構具有直徑約40厘米的底座11，但最大的穩定性通過53厘米的直徑獲得。

旋轉支承件和軸

支承件12的功能是提供球繞底座11的順暢旋轉運動，從而使球在球被踢出時返回至運動員。理想地，支承件12的摩擦必須最小化以提供盡可能真實的踢出。可以利用一個或更多個支承件來實現該功能。盡管存在許多旋轉技術，但適應旋轉力的這些旋轉技術對于這種類型的足球訓練工具是最合適的。一個或多個(優選地兩個)支承件12聯接至與附接至球17的臂一起旋轉的軸。軸的材料必須是耐久的，比如是鋼或鋁。在完美情形下，工具的最佳形式通過由金屬材料制成的直徑為0.65厘米或2.54厘米的軸來產生。可以利用較大的尺寸，但較大的尺寸花費較大。

臂

緊固球的臂13的獨特形狀是用于為運動員提供關于踢出質量的合適的反饋的本發明的關鍵。臂13將球17緊固在標準的止動位置中不觸及地面21。在運動員期望的情況下，通過調節機構36(參見下文)，球17可以在停止時觸及地面。

為了為運動員提供合適的反饋，球17必須能夠從水平面(例如，與地面平行)偏離以使球17更容易地返回至地面，從而在踢球動作使球17向上升高時重回靜止位置。球17返回至其自然位置的該特點是市場上已經存在的其他裝置所沒有的要素中的一個要素。在具有剛性得多的臂和較少的配重的這些裝置中，重力使球17返回至其自然位置，并且球17由于球17的運動受底部部分的限制而不會具有比自然位置低的位置。從該位置起，如果運動員在比球的中心線靠上的點處將球17踢出，則球不會如所希望的那樣向下移動，而是立即向上升高，原因在于球17在沖擊期間在運動范圍的下限內。這在足球中對于在地面上方進行踢球而言與球17的自然運動相反。

與先前描述的技術[US7811183Ohle]——其中，臂是直的且剛性的結構——不同，本發明關于軸線30是撓性的，關于旋轉軸線20是不易彎曲的，并且具有使球17能夠沿向上方向和向下方向兩者進行飛行30的形狀。

該特征一定不能與先前描述的技術[US20130337945]——其中，球通過配重系統來平衡——相混淆。該技術存在另一形式，其中，球的運動僅在向上方向和向下方向上受限制，而沒有任何類型的旋轉。在該形式中，機構不能旋轉，并且工具用于將球踢起。如果使得能夠旋轉，則通過不同的機構和不同的飛行方式來實現向上和向下的踢球動作。

側向臂13的特定形狀和撓性與球的重量以及由專業人員所期望的擺動效果有關。在運動員有技巧地且準確地進行踢球的情況下，球17繞旋轉軸線順暢地旋轉而沒有擺動。在運動員準確地踢在球中央時，球在與地面水平地上下擺動的同時順暢地旋轉。另一方面，在運動員將球完全偏離中央較差地踢出時，臂13用作豎向運動中的彈簧力，從而當球17旋轉以返回至運動員時在球17的飛行期間引起擺動。該擺動30是使運動員知道球17沒有被準確地踢出的反饋的關鍵因素。

臂13的材料必須適應以下變量：成本、重量、尺寸和所需的擺動水平。在已給出最佳結果的工具中，臂13由于鋁的較大的強度重量比以及鋁的合理的成本(例如與鈦相比)而由鋁制成。鋁、鋼、塑料或纖維是可以用來制造臂13的材料的全部示例。

在優選實施方式中，使用單個臂13，如圖9中所示。在圖1A和圖1B中示出的替代性實施方式中，設置了兩個彎曲的臂(或者臂和臂支撐件)，其中，一個彎曲的臂用作過度擺動的吸收器14。出于擺動或美觀的原因，可以添加更多的臂支撐件。臂13的長度根據利用特定的踢球力所需的行進時間來確定。如果臂13很短，球17將過快地返回至運動員，從而使運動員較難準備下一次踢球。如果臂13很長，工具將由于球17的重量和踢球力而較不穩定。在優選實施方式中，臂13的長度在最終形狀被給定之前可以處于0.6m至1m的范圍內。

在優選實施方式中，臂13和臂支撐件14的橫截面是不勻稱的并且呈矩形或者呈圓角矩形的形狀，其中，水平側邊比豎向側邊長。與橫梁相似，這種形狀在旋轉軸線處是不易彎曲的，從而引起繞底座的不受限制的順暢運動20，但這種形狀在水平軸線處是撓性的以使球17在運動員沒有準確地進行踢球時能夠上下移動(圖3A)。相同的功效可以通過對稱的橫截面(例如，圓形的橫截面)來獲得，但材料的成本將更大。

對于所需的機械功效，臂的橫截面的長度與寬度之比約為4:1。精確尺寸取決于材料性能和制造步驟，但寬度為約0.65厘米至1厘米并且厚度為0.6厘米。臂的厚度是在踢球期間以及在偏離中央踢球期間產生真實感覺的關鍵。鋼也適合作為用于臂的材料。對于相似的橫截面，由鋼制成的臂將較不易彎曲且較重，這將在踢球時被注意到。

附加的豎向運動機構

在某些情況下，當球17被向上踢出時，球17的附加的飛行運動21是需要的。此功能在向下方向上由于球顯然會觸及地面而不是必需的。如圖1B、圖3A和圖3B中所示，獲得此功能的一種方式是添加使球的運動能夠被增強的鉸鏈35，如圖3B中所示。鉸鏈35可以直接安裝在旋轉支承件12上，并且鉸鏈35用作平衡件或補償件并使運動范圍在一個方向上增大。

球的高度調節機構

該機構使球17的高度能夠調節至距地面一定距離處。為了進行特定的訓練(例如，守門員踢球或者踢凌空球)或者出于美觀的原因，可以結合該機構。球17的高度增大不僅使運動員能夠練習其他的踢球方式而且使守門員能夠進行訓練。

存在使球17的高度能夠通過在豎向支撐件的軸線方向上調節配重部61(與球17相對)的距離來調節的其他技術[US20130337945]。然而，該技術需要特定的調節，并且這些調節對于運動員而言是難以操作的。

本發明的機構使球的高度能夠經由具有旋鈕15的軸來調節，該旋鈕15在其轉動時增大或減小球17距地面21的距離。轉動旋鈕15擰動了壓靠在裝置37的固定部分上的螺釘并且改變了球17的高度。優選實施方式的獨特要素是使臂13旋轉以將球17移動至如圖4中所示的新高度21的能力。此時，旋鈕15從旋鈕15的支撐件40松開，臂13上下顛倒，并且旋鈕15再次附接以將臂13連接至旋轉支承件12。

在本領域中存在用于改變球的高度的其他的公知技術。

返回機構(未示出)

返回機構使球17能夠返回至運動員，而無需使球17繞軸線旋轉。該機構使得可以用同一腿或不同的腿連續地反復踢球。球在球被踢出的同一側返回至運動員。存在用于實現該運動的許多技術：鉤掛在底座11與旋轉軸線之間的橡膠帶、抵抗并抵消臂13的旋轉運動的彈簧、或者置于球17的路徑中的剛性的或半剛性的壁，使得球17彈起并返回至運動員。

球與臂附接裝置

用于實現本發明的最終部件包括球和用于將球17附接至旋轉臂13的機構。公共領域中的現有技術中描述了用于附接球的各種機構。

旋轉傳感器和電子模塊

如圖7中所示，本發明的獨特特征在于對訓練活動進行檢測、計數和計時的能力。不同的模塊72或設置可以由用戶來配置或者通過結合到工具中的軟件來輔助以提高功能性。這些要素將可能使運動員更有興趣進行更多的練習并且意味著產品更加頻繁地使用。

裝置70可以通過電力、光電池供以動力以在室外使用，或者通過常規的電池或可再充電電池供以動力。可再充電電池是優選機構，原因在于可再充電電池是簡單的并且使產品能夠在照明較差的室內空間中使用。再充電可以通過計算機連接件或者通過具有插頭(未示出)的常規充電器來進行。

關鍵要素中的一個關鍵要素是檢測球17相對于底座11的旋轉以及進行踢球的次數的能力。這些事件可以被計數、計時并且通過結合在產品內部或作為外部元件的電子模塊示出。盡管理論上可以使模塊旋轉，但由模塊示出的信息在模塊緊固至固定的底座11的情況下較易于閱讀。可以使用移動電話來檢測旋轉，在屏幕上示出信息，捕獲數據并將數據傳遞至其他電子裝置。

用于檢測旋轉的傳感器可以利用諸如例如磁性檢測、光學檢測或攝影檢測之類的技術來進行。

磁性傳感器71由于磁性傳感器71在室外空間中使用的裝置中的環境穩定性而是優選技術。磁體設置在產品的旋轉結構的任一部分中，并且一個或更多個磁性傳感器設置在底座11周圍的電子模塊中。當旋轉元件中的磁體經過傳感器時，事件可以被記錄并計時。可以利用集成軟件來進行分析以確定旋轉方向、事件之間的時間，計算球的速度并且計時，并示出重復次數77。電子元件還可以組合活動持續時間76和重復次數，以在運動員之間形成競技游戲并且查看在某一時間內誰能夠完成更多次踢球、以及在不同的訓練項目期間跟蹤功效。

訓練信息可以由無線的或有線的電子模塊保存并發送至其他電子裝置。

光學傳感器是工程領域中很常用的技術，但光學傳感器由于傳感器/檢測器的用以保護傳感器/檢測器免受惡劣天氣、灰塵和沙子影響的保護性殼體的成本較高而未被選入優選裝置中。穿過移動裝置的攝影傳感器是先前描述的系統的替代方案。該技術需要對踢球動作以及球17的旋轉的視頻圖像進行分析的軟件。移動裝置或計算機可以進行先前描述的剩余分析。

球與臂之間的旋轉接頭

實施方式的在球與臂之間設置有旋轉附接件的部件包括球17和用于將球17附接至旋轉臂13的裝置60。圖6A示出了球的附接件的實施方式。此處，球17附接至部件61，部件61附接至臂17。球經由包括作為帶螺紋的軸62的螺桿、扁平的墊圈65、66、67和螺母63的一組部件附接至部件61。墊圈64和65位于球17內并且將球的纏繞材料鎖定到球外側的部件上。螺母63通過壓縮保持這些部件，并且螺桿的螺紋提供了用于將球組件聯接至部件61并最終聯接至臂13的裝置。

扁平墊圈64、65、66、67的材料順序和幾何關系對于可靠地保持球并將被踢的球的應力分布在較大的面積上是重要的。墊圈64由剛性材料制成，但墊圈64具有比相鄰墊圈65小的直徑。相鄰墊圈65由撓性材料比如橡膠制成，并且具有較大的直徑以保護球免受第一墊圈65的較硬邊緣影響。在球的外側，材料以相反的順序布置，該最軟的墊圈66布置成最靠近球。螺母63壓縮剛性墊圈67和撓性的墊圈66以將球固定。

在現有技術中，描述了許多其他的附接裝置，比如US7527567所描述的。然而，與由Ohle擁有的US7527567相比，本發明不需要球形的帽狀件來幫助球的附接。

球17相對于臂關于自身旋轉的可能性提供了對運動員的踢球動作更逼真的反應。在由運動員所熟知的若干技術中，可以使球17沿一個方向或另一方向自旋。球自旋的能力還以兩種方式減小了球組件中的機構上的應力，這增加了裝置的使用壽命。首先，自旋吸收來自踢球動作的能量，并且因此使原本將由球的附接機構吸收的應力消散。其次，自旋意味著球的外部上的沖擊區域是隨機的，從而增加了球的使用壽命。

圖6B中示出了用以實現能夠自旋的球的機構。在該機構中，從球突出的螺桿62足以配裝到軸承68中，使螺桿與附接件61隔離并且因此使球與附接件61隔離。這種機械隔離使球組件能夠相對于部件61自旋，并且同樣相對于臂13自旋。此外，軸承68之間設置有分離器69以將軸承68的內部部分聯接，并且分離器69使得可以使用徑向的滾珠軸承。

盡管已參照了本發明的特定實施方式，但對于本領域技術人員而言明顯的是，可以對所描述的裝置做出許多變型和改變，并且在不背離由所附權利要求限定的保護范圍的情況下所有前述細節都可以由其他技術上等同的細節取代。