EP1882499B1 - Ballon de sport comportant des moyens automatiques de gonflage et procédé de gestion de la pression interne d'un tel ballon - Google Patents

Ballon de sport comportant des moyens automatiques de gonflage et procédé de gestion de la pression interne d'un tel ballon Download PDF

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EP1882499B1
EP1882499B1 EP07112910A EP07112910A EP1882499B1 EP 1882499 B1 EP1882499 B1 EP 1882499B1 EP 07112910 A EP07112910 A EP 07112910A EP 07112910 A EP07112910 A EP 07112910A EP 1882499 B1 EP1882499 B1 EP 1882499B1
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internal pressure
pressure
sports ball
micro
ball
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Andréa Vassilev
Roland Blanpain
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Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B41/00—Hollow inflatable balls
    • A63B41/12—Tools or devices for blowing up or closing balls

Definitions

  • the present invention relates to a sports ball and more generally to a pneumatic object intended to be used in an inflated state, for example, comprising automatic inflation means and to a method for managing the internal pressure of such a balloon .
  • the pressure of the footballs must be maintained at a given level, or at least within a given pressure range, so that the balloon retains all its static characteristics, such as hardness and dynamic characteristics, including the height and speed of the ball. rebound, so that the quality of the game during a game of game does not deteriorate.
  • Inflation requires at all times a means of inflation, such as manual pump or pneumatic compressor.
  • a means of inflation such as manual pump or pneumatic compressor.
  • the inflation is long, may be non-reproducible and can become painful.
  • a pneumatic compressor it is bulky and is not available on the playing field.
  • the inflation requires the establishment of a needle in a non-return valve, the risk of loss of the needle is not negligible.
  • a sports ball and more generally a pneumatic object, comprising micro-gas generators activated to compensate for a decrease in the internal pressure of the object.
  • the pneumatic object is equipped with a system for ensuring a constant pressure inside the latter, automatically and autonomously.
  • a sensor is associated with the internal pressure of the object, a pressure generator, for example a gas generator, actuated as a function of the measured pressure and a predetermined pressure value.
  • a pressure generator for example a gas generator
  • the subject of the present invention is therefore mainly a sports balloon comprising at least one sensor for measuring an internal pressure of said object, automatic inflation means capable of compensating for a decrease in the internal pressure, comprising at least one micro-gas generator, said at least one micro-generator being adapted to be actuated when the pressure measuring sensor measures an internal pressure lower than a predetermined threshold.
  • Said micro-generator may comprise, for example a pyrotechnic composition capable of igniting by joule effect and an electric actuator capable of causing the ignition of said composition.
  • the pyrotechnic composition may be solid propellant.
  • the electric actuator comprises a capacitive circuit powered by a micro-battery.
  • the electric actuator comprises a capacitive circuit powered by a device for converting a deformation energy of the object into electrical energy, of the piezoelectric device type.
  • the object according to the invention may also include a sensor of an internal temperature of the object.
  • the sports ball advantageously comprises several micro-gas generators regularly distributed so as to limit the unbalance effect.
  • the activation of the micro-generators is done in a pre-established order to avoid an unbalance effect.
  • a sports balloon comprising a flexible outer casing 2 intended to come into contact with the external environment, such as the ground and the feet, in the case of a football .
  • the balloon also comprises an air chamber 4 intended to be inflated under pressure and ensuring its hardness to the envelope 2.
  • a balloon having a single envelope also forming an air chamber is not outside the scope of the present invention.
  • the balloon may advantageously comprise a valve 8 to allow a first inflation.
  • the balloon also comprises automatic inflating means 6 of the balloon disposed in the air chamber, in particular fixed on an inner surface of the air chamber 4.
  • These automatic inflation means 6 comprise, particularly advantageously, at least one gas generator implanted on the inner wall of the air chamber 4 of the balloon.
  • the gas generator is of the type used in motor vehicle airbags, also known as Airbags ® or seatbelt pre-tensioners, intended for the protection of occupants in the event of an impact.
  • the gas generator is not shown in detail.
  • the propellants used can be of several types. These are generally in solid form, for example in the form of compacted powder, for example NaN3-based compound.
  • LTPN Liters at Normal Temperature and Pressure
  • Tetrazol has the advantage of having a lower combustion temperature of about 700 ° C instead of 900 ° C, and of generating nontoxic reaction products.
  • the automatic inflation means 6 also comprise at least one pressure sensor 10 for measuring the pressure in the air chamber, in order to allow a comparison of the actual value of the pressure and a set value, and to act if necessary. to adapt the actual value to the setpoint.
  • the gas generator is actuated according to the difference between the actual pressure in the tank and the predetermined setpoint, according to a logic defined elsewhere.
  • the pressure sensor is for example integrated in the valve of the balloon.
  • a sensor (not shown) of the internal temperature of the balloon is also provided, making it possible to make a correction of the measurement of the pressure in order to have a measurement as accurate as possible of the quantity of air in the sports ball.
  • the amounts of gas used are very small, so their very high temperature does not pose a problem for the sports ball.
  • the valve 8 makes it possible to perform at least the first inflation of the balloon.
  • the actuator 9 comprises, for example a capacitive circuit, which can be powered either by the energy stored on a support integrated with the inflation means 6, such as a micro-battery, or be provided by a micro-converting system. the energy of deformation of the balloon by piezoelectric means.
  • capacitive circuit offers the advantage of delivering a relatively high power of a few Watts in a very short time with a low energy, for example less than 0.1 mA.h for a dozen initiations.
  • the capacitive circuit advantageously has a capacitance of great value, in order to provide the necessary power, this capacitance being able to be unique and serve all the reactions. It is also possible to provide a capacitive circuit for each of the gas generators.
  • the inflation means 6 provide a determined volume of gas, and thus ensures an inflation of the balloon at a given pressure for a certain time depending on the porosity of the balloon and its solicitation.
  • the volume of gas generated by an automobile airbag ranges from 40 to 140 LTPN according to its function.
  • the volume of a balloon, inflated between 0.6 6 and 1.1 bar relative (ie 1.6 to 2.1 bar absolute) is 4.3 L, which corresponds to 7 to 9 LTPN.
  • a gas generator is activated as soon as the pressure drops by 5%, which corresponds to approximately 0.4 LTPN, that is to the combustion of approximately 1 g of pyrotechnic composition or 0.25 g of what remains a very small amount.
  • the inflation means 6 make it possible to guarantee inflation at the set pressure for at least six games or practices.
  • the inflation means 6 preferably comprise several gas micro-generators that can be used separately, each consuming a small mass of chemical compound.
  • the micro-gas generators are evenly distributed over the inner envelope of the balloon in order to balance the balloon.
  • the static and dynamic balancing of the balloon could be affected if the micro-generators are not positioned and / or used in a concerted manner.
  • the present invention applies in particular to sports balls, for example footballs, basketball, handball, rugby.
  • the present invention also applies to all pneumatic objects whose pressure is to be maintained, for example in inflatable channels, inflatable buoys or even inflatable rescue vests for which the maintenance of a certain level of inflatable is very important. .

Description

    DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTÉRIEUR
  • La présente invention se rapporte à un ballon de sport et plus généralement à un objet pneumatique destiné à être utilisé dans un état gonflé, par exemple, comportant des moyens automatiques de gonflage et à un procédé de gestion de la pression interne d'un tel ballon.
  • La pression des ballons de football doit être maintenue à un niveau donné, ou pour le moins dans une gamme de pression donnée, afin que le ballon conserve toutes ses caractéristiques statiques, comme la dureté et ses caractéristiques dynamiques, notamment la hauteur et la vitesse de rebond, afin que la qualité du jeu pendant une partie de jeu ne se dégrade pas.
  • Or, du fait de la porosité naturelle de l'enveloppe du ballon, ce dernier a tendance à se dégonfler. Ainsi, afin de conserver une pression acceptable, les entraîneurs des équipes sont contraints d'effectuer de fastidieux regonflages des ballons lors des séances d'entraînement. Les arbitres des matchs, quant à eux, vérifient fréquemment et manuellement la pression des ballons et les remplacent lorsque la pression leur semble trop faible.
  • Le gonflage nécessite de disposer à tout moment d'un moyen de gonflage, type pompe manuelle ou compresseur pneumatique. Dans le cas d'une pompe à main, le gonflage est long, peut être non reproductible et peut devenir pénible. Dans le cas d'un compresseur pneumatique, celui-ci est encombrant et n'est pas disponible sur le terrain même de jeu.
  • De plus, le gonflage nécessite la mise en place d'une aiguille dans une valve anti-retour, le risque de perte de l'aiguille est non négligeable.
  • Il est connu des documents WO 01/95982 et WO 2004/067098 A2 , des ballons comportant des pompes intégrées à actionnement manuel. Ainsi, le moyen de gonflage est toujours à disposition. Ainsi, lorsque l'utilisateur considère que la pression du ballon n'est pas suffisante, il actionne la pompe contenue dans le ballon. Le document US 2006/154758 décrit un ballon de sport comportant une pompe à l'intérieur du ballon et un capteur de pression intégré pour connaître la pression dans le ballon.
  • Or ces systèmes intégrés restent à actionnement manuel, par conséquent il existe toujours une perte de temps du fait du gonflage et il en résulte toujours une fatigue. Par ailleurs, l'appréciation du niveau de pression reste subjective et requiert une surveillance périodique.
  • C'est par conséquent un but de la présente invention d'offrir un ballon de sport, et plus généralement un objet pneumatique destiné à être utilisé sous des conditions de pression données, permettant de libérer l'utilisateur de la surveillance et du maintien de la pression interne.
    • EXPOSÉ DE L'INVENTION
  • Le but précédemment énoncé est atteint par un ballon de sport et plus généralement un objet pneumatique, comportant des micro-générateurs de gaz activés pour compenser une diminution de la pression interne de l'objet.
  • En d'autres termes, l'objet pneumatique est équipé d'un système permettant d'assurer une pression constante à l'intérieur de celui-ci, de façon automatique et autonome.
  • Selon l'invention, on associe à un capteur de la pression interne de l'objet, un générateur de pression, par exemple un générateur de gaz, actionné en fonction de la pression mesurée et d'une valeur de pression prédéterminée.
  • La présente invention a, par conséquent, principalement pour objet un ballon de sport comportant au moins un capteur de mesure d'une pression interne dudit objet, de moyens automatiques de gonflage, aptes à compenser une diminution de la pression interne, comprenant au moins un micro-générateur de gaz, ledit au moins un micro-générateur étant apte à être actionné lorsque le capteur de mesure de pression mesure une pression interne inférieure à un seuil prédéterminé.
  • Ledit micro-générateur peut comporter, par exemple une composition pyrotechnique apte à s'enflammer par effet joule et un actionneur électrique apte à provoquer l'inflammation de ladite composition.
  • La composition pyrotechnique peut être du propergol solide.
  • Dans un exemple de réalisation, l'actionneur électrique comporte un circuit capacitif alimenté par une micro-pile.
  • Dans un autre exemple de réalisation, l'actionneur électrique comporte un circuit capacitif alimenté par un dispositif convertisseur d'une énergie de déformation de l'objet en une énergie électrique, du type dispositif piézoélectrique.
  • L'objet selon l'invention peut également comporter un capteur d'une température interne de l'objet.
  • Le ballon de sport comporte avantageusement plusieurs micro-générateurs de gaz répartis régulièrement de manière à limiter l'effet de balourd.
  • La présente invention a également pour objet un procédé de gestion de la pression interne d'un ballon de sport comportant plusieurs micro-générateurs de gaz, un capteur de pression comportant les étapes :
    • mesure de la pression interne du ballon de sport par le capteur de pression,
    • comparaison de la valeur de la pression avec une valeur seuil,
    • activation d'au moins un micro-générateur de gaz si la valeur de la pression mesurée est inférieure au seuil.
  • De manière particulièrement avantageuse, l'activation des micro-générateurs s'effectue selon un ordre préétabli pour éviter un effet de balourd.
    • BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
  • La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre et de la figure unique annexée représentant une vue en coupe schématique d'un ballon de sport selon la présente invention.
    • EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
  • Sur la figure unique, on peut voir un ballon de sport selon la présente invention, comportant une enveloppe extérieure 2 souple destinée à venir en contact avec l'environnement extérieur, comme le sol et les pieds, dans le cas d'un ballon de football.
  • Le ballon comporte également une chambre à air 4 destinée à être gonflée sous pression et assurant sa dureté à l'enveloppe 2.
  • Un ballon comportant une seule enveloppe formant également chambre à air ne sort pas du cadre de la présente invention.
  • Le ballon peut comporter avantageusement une valve 8 pour permettre un premier gonflage.
  • Selon la présente invention, le ballon comporte également des moyens automatiques de gonflage 6 du ballon disposés dans la chambre à air, en particulier fixés sur une surface intérieure de la chambre à air 4.
  • Ces moyens automatiques de gonflage 6 comportent, de manière particulièrement avantageuse, au moins un générateur de gaz implanté sur la paroi intérieure de la chambre à air 4 du ballon.
  • Le générateur de gaz est du type de ceux utilisés dans les coussins gonflables de sécurité pour les véhicules automobiles, dits également Airbags ® ou pour les pré-tensionneurs de ceinture de sécurité, destinés à la protection des occupants en cas de choc.
  • Le générateur de gaz n'est pas représenté de manière détaillée.
  • Le générateur de gaz 6 comporte notamment :
    • une composition pyrotechnique 7, par exemple de type propergol qui, lorsqu'elle est enflammée par un initiateur, va générer un grand volume de gaz, en général de l'azote,
    • un initiateur ou actionneur électrique 9 qui est destiné à amorcer la réaction par effet joule au moyen d'un courant électrique.
  • Les propergols utilisés peuvent être de plusieurs types. Ceux-ci sont généralement sous forme solide, par exemple sous forme de poudre compactée, par exemple composée à base NaN3.
  • On peut citer, à titre d'exemple, les performances de 10 g d'une composition à base de NaN3, ceux-ci sont capables de générer 4,5 LTPN d'azote (LTPN : Litres à Température et Pression Normales).
  • Il existe également des compositions azotées pouvant avoir des rendements jusqu'à 4 fois supérieurs, comme par exemple le tetrazol dont 10 g génèrent 20 LTPN.
  • Le tetrazol présente l'avantage d'avoir une température de combustion plus basse de 700°C environ au lieu de 900°C, et de générer des produits de réaction non toxiques.
  • Les moyens automatiques de gonflage 6 comportent également au moins un capteur de pression 10 pour mesurer la pression dans la chambre à air, afin de permettre une comparaison de la valeur réelle de la pression et une valeur de consigne, et d'agir le cas échéant pour adapter la valeur réelle à la valeur de consigne.
  • Ainsi, le générateur de gaz est actionné en fonction de la différence qui existe entre la pression réelle dans le ballon et la valeur de consigne prédéterminée, suivant une logique définie par ailleurs.
  • Le capteur de pression est par exemple intégré dans la valve du ballon.
  • Un capteur (non représenté) de la température interne du ballon est également prévu, permettant de faire une correction de la mesure de la pression afin d'avoir une mesure la plus exacte possible de la quantité d'air dans le ballon de sport.
  • Les quantités de gaz mises en oeuvre sont très petites, ainsi leur température très élevée ne pose pas de problème pour le ballon de sport.
  • La valve 8 permet d'effectuer au moins le premier gonflage du ballon.
  • L'actionneur 9 comporte, par exemple un circuit capacitif, qui peut être alimenté soit par de l'énergie stockée sur un support intégré aux moyens 6 de gonflage, telle qu'une micro-pile, ou être fournie par un micro-système convertissant l'énergie de déformation du ballon par des moyens piézo-électriques.
  • L'utilisation d'un circuit capacitif offre l'avantage de délivrer une puissance relativement élevée de quelques Watts en un temps très court avec une faible énergie, par exemple inférieure à 0.1 mA.h pour une dizaine d'initiations.
  • Le circuit capacitif a avantageusement une capacitance de grande valeur, afin de fournir la puissance nécessaire, cette capacitance pouvant être unique et servir à toutes les réactions. On peut également prévoir un circuit capacitif pour chacun des générateurs de gaz.
  • Les moyens 6 de gonflage fournissent un volume de gaz déterminé, et assure ainsi un gonflage du ballon à une pression donnée pendant un certain temps dépendant de la porosité du ballon et de sa sollicitation.
  • Nous allons maintenant donner un exemple de performance pour un ballon selon, la présente invention.
  • Le volume de gaz généré par un airbag automobile va de 40 à 140 LTPN suivant sa fonction.
  • Par exemple, le volume d'un ballon, gonflé entre 0.6 6 et 1.1 bar relatif (soit 1.6 à 2.1 bars absolu) est de 4.3 L, ce qui correspond à 7 à 9 LTPN.
  • En supposant qu'au cours d'un match ou d'un entraînement, un ballon perd, du fait de la porosité naturelle de l'enveloppe et/ou de la mauvaise étanchéité de la valve, 20 % au maximum de sa quantité d'air initiale. Le ballon perd alors 1.4 à 1.8 LTPN.
  • Pour que la pression du ballon reste constante, un générateur de gaz est activé dès que la pression chute de 5 %, ce qui correspond environ à 0.4 LTPN, soit à la combustion d'environ 1 g de composition pyrotechnique ou 0,25 g de bétrazol ce qui reste une quantité très faible.
  • Ainsi, en considérant un dispositif comportant 24 micro-générateurs, aptes à générer chacun 0.4 LTPN, les moyens 6 de gonflage permettent de garantir un gonflage à la pression de consigne pendant au minimum six matchs ou entraînements.
  • Les moyens 6 de gonflage comportent de préférence plusieurs micro-générateurs de gaz pouvant être utilisés séparément, chacun consommant une petite masse de composé chimique.
  • De manière avantageuse, les micro-générateurs de gaz sont répartis uniformément sur l'enveloppe interne du ballon afin d'équilibrer le ballon. En outre, on pourra prévoir de gérer leur ordre d'activation de manière à ne pas générer de balourd excessif, en prévoyant un ordre d'activation. En effet, l'équilibrage statique et dynamique du ballon pourrait être affecté si les micro-générateurs ne sont pas positionnés et/ou utilisés de manière concertée.
  • La présente invention s'applique notamment aux ballons de sport, par exemple aux ballons de football, de basket-ball, de hand-ball, de rugby.
  • La présente invention s'applique également à tous les objets pneumatiques dont on souhaite maintenir la pression, par exemple dans les canaux gonflables, les bouées gonflables ou même les gilets de sauvetages gonflables pour lesquels le maintien d'un certain niveau de gonflable est très important.

Claims (9)

  1. Ballon de sport comportant au moins un capteur d'une pression interne (10) dudit ballon, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens automatiques de gonflage (6), aptes à compenser une diminution de la pression interne, comprenant au moins un micro-générateur de gaz, ledit au moins un micro-générateur étant apte à être actionné lorsque le capteur de pression (10) mesure une pression interne inférieure à un seuil prédéterminé.
  2. Ballon de sport selon la revendication 1, dans lequel ledit micro-générateur (6) comporte une composition pyrotechnique apte à s'enflammer par effet joule et un actionneur électrique apte à provoquer l'inflammation de ladite composition.
  3. Ballon de sport selon la revendication précédente, dans lequel la composition pyrotechnique est du propergol solide.
  4. Ballon de sport selon la revendication 2 ou 3, dans lequel l'actionneur électrique, comporte un circuit capacitif alimenté par une micro-pile.
  5. Ballon de sport selon la revendication 2 ou 3, dans lequel l'actionneur électrique comporte un circuit capacitif alimenté par un dispositif convertisseur d'une énergie de déformation du ballon en une énergie électrique, du type dispositif piézoélectrique.
  6. Ballon de sport selon l'une quelconque des revendications précédentes comportant un capteur d'une température interne du ballon.
  7. Ballon de sport selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant plusieurs micro-générateurs de gaz répartis régulièrement de manière à limiter l'effet de balourd.
  8. Procédé de gestion de la pression interne d'un ballon de sport comportant plusieurs micro-générateurs de gaz (6) et un capteur de pression (10) comportant les étapes :
    - mesure de la pression interne du ballon de sport par le capteur de pression,
    - comparaison de la valeur de la pression avec une valeur seuil,
    - activation d'au moins un micro-générateur de gaz si la valeur de la pression mesurée est inférieure au seuil.
  9. Procédé de gestion de la pression interne d'un ballon de sport selon la revendication précédente, dans lequel l'activation des micro-générateurs s'effectue selon un ordre préétabli pour éviter un effet de balourd.
EP07112910A 2006-07-25 2007-07-23 Ballon de sport comportant des moyens automatiques de gonflage et procédé de gestion de la pression interne d'un tel ballon Not-in-force EP1882499B1 (fr)

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