专利名称：具有阻尼件的球拍的制作方法
技术领域：
本发明与球拍有关，特别是本发明与具有阻尼件的球拍有关。
当球拍诸如一网球拍或羽毛球拍击球时，球拍且开始振动，由于振动是在运动员紧握球拍时产生的，振动就传到运动员的臂上，传到运动员臂上的振动程序因球拍的材料和结构而变化。
球拍的振动可分成几种模式，其中有三种振动模式正常情况下会影响击球的质量，第一种模式如
图1所示，有球拍架和拍线的第一弯曲模式，第二模式如图2所示有球拍架和拍线的第二弯曲模式，第三模式如图3所示在垂直球拍平面的一个平面内的拍线振动。
在没有任何球拍阻尼特性的情况下，振动将继续。本申请的目的，阻尼被定义为能量的消散。尽管球拍有固有内在的阻尼，可是振动仍使运动员感到不舒服。故而已作很多尝试以增强球拍的阻尼。例如，授予克莱脱的美国专利4609194和授予格拉夫的美国专利4368886都提到使用阻尼拍线振动的插入件。虽然在美国专利No4609194和美国专利No4368886所述的插入件都已证明对阻尼拍线的振动是成功的，但是这些专利还不能证明对下文称为“球拍架振动”的第一和第二振动模式的阻尼是满意的，业已证明上述模式的振动使运动员最感不适。由于球拍架振动所发散的能量比球拍线振动发散的能量更大并且直接传到运动员的臂上，所以对运动员来说，球拍架振动比球拍线振动更感不适。
授予蒙维里特的美国专利No4875679叙述了一种阻尼网球拍架振动的方法，在该方法中，蒙维里特提供了对球拍非常具体和比较小的部分的粘弹性材料的阻尼件。特别是紧固到球拍桥或球拍桥两侧的阻尼件。该阻尼件也可紧固到球拍头或球拍头两侧上。此外，蒙维里特还提出阻尼件能在中间紧固到球拍头的两侧。蒙维里特的球拍虽然提供了某些阻尼效应，但还达不到最佳的阻尼效应。
授予里德的美国专利No4983242也公开了阻尼球拍架振动的另一方法，里德提出采用包含有一个内管件和一个外管件的网球拍架。在二管状件之间的夹层是一个由粘弹性材料制成的阻尼套筒。该套筒与两管状件共同扩张。此球拍也是不能令人满意的，因为该球拍比管状球拍振动只减弱20%，正如里德所表明，第一模式的频率从55赫减小到50赫。另外里德的方案不需使用粘弹性材料从而增加了球拍的重量和成本。
所以，目前为了阻尼球拍架的振动迫切需要有比上述公开的专利产生更好效果的发明。
本发明的球拍有至少一个阻尼球拍架振动的阻尼件。球拍架被解释为包含有一个带有交错的拍线网的球拍头和一个附着球拍头上用来击球的手柄，一个羽毛球或其它物体所组成。
特别是，球拍既能有一实心球拍架也可有一管状球拍架，球拍包括球拍头和一附在球拍头上的手柄和至少一紧固和位置在上述球拍头上的振动阻尼件来阻尼球拍架和/或线的振动。
在本发明的一最佳实施例中，阻尼件有通过一夹紧层而紧固到球拍架上的粘弹性材料。
另外，本发明提供了在球拍上应用一个或多个阻尼件的方法。
图1表明一球拍的第一振动模式;
图2表示一球拍的第二振动模式;
图3表示一球拍的第三振动模式;
图4是本发明球拍的一平面图;
图5是图4中球拍沿剖面线5-5所取的剖视图;
图6是本发明的另一个实施例沿剖面线5-5所取的剖视图;
图7A是一受冲击的威尔逊型面球拍(WilsonProfile)以时间为横坐标的振动坐标图;
图7B是一受冲击的威尔逊型面球拍的自振动频谱的坐标图;
图8A是本发明一实施例的受冲击的球拍以时间为横坐标的振动坐标图;
图8B是本发明一实施例的受冲击的球拍之自振动频谱的坐标图;
图9A是本发明第二实施例的受冲击的球拍以时间为横坐标的振动坐标图;
图9B是本发明第二实施例的受冲击的球拍之自振动频谱的坐标图;
图10A是本发明第三实施例的受冲击的球拍以时间为模坐标的振动坐标图;
图10B是本发明第三实施例的受冲击的球拍之自振动频谱的坐标图;
图11A是本发明第四实施例的受冲击的球拍以时间为横坐标的振动坐标图;
图11B是本发明第四实施例的受冲击的球拍之自振动频谱的坐标图;
图12A是一受冲击的中等尺寸的威尔逊哈默(WilsonHammer)球拍以时间为横坐标的振动坐标图;
图12B是一受冲击的中等尺寸的威尔逊·哈默球拍之自振动频谱的坐标图。
图13A是本发明装有宽度为4.8毫米的阻尼件的另一实施例中一受冲击的球拍，以时间为横坐标的振动坐标图;
图13B是本发明装有宽度为4.8毫米的阻尼件受冲击的球拍之自振动频谱的坐标图;
图14A是本发明装有宽度为6.44毫米的阻尼件的一受冲击球拍，以时间为横坐标的振动坐标图;
图14B是本发明装有宽度为6.44毫米的阻尼件的一受冲击球拍之自振动频谱的坐标图;
图15A是本发明装有宽度为9.5毫米的阻尼件的一受冲击球拍，以时间为横坐标的振动坐标图;
图15B是本发明装有宽度为9.5毫米阻尼件的一受冲击球拍之自振动频谱的坐标图;
图16A是一受冲击的铝制球拍以时间为横坐标的振动坐标图;
图16B是一受冲击的铝制球拍之自振动频谱的坐标图;
图17A是本发明一实施例的受冲击的铝制球拍，以时间为横坐标的振动坐标图;
图17B是本发明一实施例的受冲击的铝制球拍之自振动频谱坐标图;
图18A是本发明第二实施例的受冲击的铝制球拍，以时间为横坐标的振动坐标图;
图18B是本发明第二实施例的受冲击的铝制球拍之自振动频谱的坐标图;
图19A是本发明第三实施例的受冲击的铝制球拍，以时间为横坐标的振动坐标图;
图19B是本发明第三实施例的受冲击的铝制球拍之自振动频谱的坐标图;
图20A是本发明第四实施例的受冲击的铝制球拍，以时间横坐标的振动坐标图;
图20B是本发明第四实施例的受冲击的铝制球拍之自振动频谱的坐标图;
图21A是一受冲击的石墨球拍(graphiteracket)，以时间为横坐标的振动坐标图;
图21B是一受冲击的石墨球拍之自振动频谱的坐标图;
图22A是本发明一实施例的受冲击的石墨球拍，以时间为横坐标的振动坐标图;
图22B是本发明一实施例的受冲击的石墨球拍之自振动频谱的坐标图;
图23A是本发明的第二实施例中受冲击的石墨球拍，以时间为横坐标的振动坐标图;
图23B是本发明的第二实施例中受冲击的石墨球拍之自振动频谱的坐标图;
图24A是本发明的第三实施例中受冲击的石墨球拍，以时间为横坐标的振动坐标图;
图24B是本发明的第三实施例中受冲击的石墨球拍之自振动频谱的坐标图;
图25A是本发明的第四实施例中受冲击的石墨球拍，以时间为横坐标的振动坐标图;
图25B是本发明的第四实施例中受冲击的石墨球拍之自振动频谱的坐标图。
参照图4，本发明的球拍10包含由头部14形成桥20的二个支杆16，18组成的球拍架12以及一手柄22，拍线24装在线孔内(未示出)，并以任何常规方式交错形成一拍线网。
为了阻尼球拍架和/或拍线的振动，阻尼件26紧固到拍架12上。阻尼件26可包含有任何有效地阻尼拍架和拍线振动的材料而且特别对第一模式振动，最好阻尼件26由粘弹性材料28组成。在此处所用“粘弹性材料”指的是该材料除了瞬间的弹性外，显示出一粘性和/或延迟弹性和/或对应力的非弹性反应。能量发散量取决于该粘弹性材料的阻尼特性，该阻尼量可按用户的偏爱而定制。最佳粘弹性材料包括丙烯酸粘弹性的聚酯，以明尼苏达州矿产和制造公司ISD110，ISD112和ISD113的商名出售。
如果需要，一夹紧层30也能用来把粘弹性材料28紧固到球拍架12上。夹紧层30可由铝、石墨、钢、玻璃加强叠层(玻璃钢)，聚酯膜或任何能夹紧粘弹性材料的材料制成。比粘弹性材料更硬的夹紧层30夹紧粘弹性材料，因此附在球拍架的粘弹性材料表面是延伸的且受压的而附在夹紧层的表面则由夹紧层固定，从而增大了粘弹性材料28的剪力值。结果形成了粘弹性料内的剪切应变，该剪切应变大大改进了粘弹性材料的阻尼效率。具有夹紧层的阻尼件实例以明尼苏达矿产制造公司生产的商名为SJ-2052X型号0502，SJ-2052X型号0805，SJ-2052X型号1002和SJ-2052X型号1005出售。
阻尼件26可由本专业技术人员认可的许多方式紧固到球拍架上。最佳方式包括通过把粘弹性材料28附到夹紧层30上，而把粘弹性材料28紧固到夹紧层30的步骤。然后，在真空炉内把阻尼件26在150℃温度下加热30分钟。在该程序之后，阻尼件26就紧固到球拍架10上。
阻尼件26必须定位在球拍架12上，这样就会阻尼球拍架10的振动，实际上，这意味着阻尼率为至少1.2%，此阻尼率为临界阻尼。例如，阻尼件26可紧固到球拍头14第一面32的两侧面且从球拍头14顶部一直延伸到搭桥16或者阻尼件26能从正好在球拍头14中央之下的头14一直延伸到搭桥16。最好如图4所示，阻尼件26从球拍10头顶部的等距离的球拍10部分和球拍10的中间起开始延伸。如果需要，阻尼件26还能紧固到图5所示的球拍头的第二面上，阻尼件26还能如图6所示分别定位在相当于球拍头14第一面或第二面的管状拍架的内面上，而不是紧固到球拍头12的外面上。此外，阻尼件26应有足够宽度以使由撞击引起的能量很快发散，例如，其宽度为3/16英寸(0.48厘米)，1/4英寸(0.64厘米)和3/8英寸(0.95厘米)都认为是合适的。
如果需要，阻尼件26层30可加到球拍架10上。在此情况下，阻尼件26是图5所示一个堆在另一个的顶上层层堆叠。层状阻尼件数目取决于用户的偏爱。此外，所用的粘弹性材料的型号可在层30内从一阻尼件26变到另一种型号阻尼件，为的是定制出用户所偏爱的阻尼。另外，层30也可用其厚度等于层30厚度的一阻尼件26来代替。
实例一通过利用威尔逊型面2.7Si，41/4-L4球拍串上承力为26公斤(58磅)的Babolat拍线制成了采用阻尼件的本发明的测试球拍。通过把明尼苏达矿产制造公司销售商名为ISD，SJ2015型号112的厚度为0.25毫米的粘弹性材料件附在含有厚度为0.25毫米的软铝箔上的清洁夹紧层，然后把阻尼件置入真空炉内在150℃温度下加热30分钟。加热后取下阻尼件并把其切割成宽为4.8毫米的细长条并且如图4所示紧固到球拍的第一面上。该程序要重复三次以安装一总数为三层的阻尼件到球拍架的两面上。
于是由位于纽约14043，Walden街3425号的PCBPiezotronics公司销售的PCB086B03冲击锤如图4所示的标号34对球拍进行模拟试验，球拍对冲击的反应可由PCBPiezotronics公司销售的PCB303A03加速度计进行测量，再由位置在图4所示手柄22上的出自PCBPiezotronics公司在市场上以PCB483B17商名销售的信号调节器进行加工处理。在图8A和图8B就示出上述信号的振动的时间衰减曲线以及相应的自振频谱。表1就列出该振动模式的阻尼率。
对比实例一对比实例1的测试球拍含有一威尔逊型面2.7Si，41/4-L4的球拍串以受力为26公斤(58磅)的Babolat拍线。不采用阻尼件。球拍按照实例1所慨括的程序进行测试。试验结果示于图7A和图7B。而其阻尼率则列于“表1”。
实例2-4测试球拍的结构和测试都按实例1中的方法进行。实例2-4示出阻尼件置于球拍一和二个面上以及不同的阻尼件长度的影响。实例2-4的阻尼件的位置和长度汇总在“表1”。
表1实例处理情况面阻尼率(%)1长的阻尼件二面1.60对比1无阻尼件无0.402长阻尼件一面1.403短阻尼件二面1.404短阻尼件一面0.77实例1至4的球拍表明相比于对比实例1的球拍，其阻尼率显著的改变。实例1至4球拍的加速度的时间衰减如图8-11所示分别比对比实例1所示的衰减要明显地快得多。同样，受冲击的球拍的第一模式的频率响应可看得出比对比实例1的球拍的频率响应更低，这表明本发明的球拍比对比实例1的球拍发散更多的能量。
实例5-7实例5-7的测试球拍有一以威尔逊·哈默商名销售的中等大小的球拍，阻尼件附在球拍上，阻尼件通过把厚为0.25毫米石墨夹紧层加到由明尼苏达矿产矿制造公司以ISD，SJ2015型112商名宽度为4.8毫米而厚度为0.25毫米的粘弹性材料层上。该阻尼件有石墨复盖的粘弹性材料组成，被紧固到图4所示球拍的第一面上。该程序重复3次而把总数为三个阻尼件安装到球拍架的各侧。一旦包上了防热带，该测试球拍就置于温度为150℃的炉中达15分钟。加热后该测试球拍再在温度为66℃的环境中养护2个小时，然后该球拍串上受力为25公斤的威尔逊型号细芯拍线。
测试球拍有各种不同宽度的阻尼件，那么实例5-7的测试球拍也随之变化。与各实施例的测试球拍相关的宽度列于“表2”中。实例5-7的球拍都按照实例1所慨括的程序进行测试，试验结果都分别示于图13～15中，各模式的阻尼率列于“表2”中。
对比实施例2对比实施例2的测试球拍有威尔逊·哈默商名串以受力为25公斤的威尔逊细芯拍线所销售的中等尺寸的球拍，该球拍按照实例1的程序进行测试。测试结果示于图12A和图12B，其阻尼率列于“表2”内。
表2实例夹紧层的宽度阻尼率(%)54.8毫米2.266.44毫米2.4
79.5毫米3.5对比2无阻尼件0.5表2中列出的试验结果表明当与对比实例2的球拍相比较，实例5-7的球拍其阻尼率大大地增加了。另外也还看到，随着阻尼件宽度的增大，阻尼率也随之增加。图13到15的图形表明本发明球拍的加速度随时间衰减明显地快于对比实例2球拍所展示的时间衰减。同样，一受冲击的球拍的第一模式的频率响应，当作为时间的函数进行测量时，明显地低于对比实例2的球拍的频率响应，这表明本发明球拍所散发的能量比不在本发明范围内所测试的散发能量要大。
实例8-11实例8至实例11的测试球拍包含有以商名ProKonnex功率予示110销售的中等尺寸铝制球拍，该测试球拍的结构和测试都按实例1的方法进行。实例8和实例9示出长阻尼件的安置以及不同阻尼件长度引起不同的效应。实例10说明了安置短的阻尼件，实例8至实例11的测试结果分别示于图17至图20，实例8至实例11的阻尼件长度和位置在“表3”中总结列出。
对比实例3对比实例3的测试球拍包含有以ProKennex功率予示110商名销售的中等尺寸铝制球拍，该球拍按照实例1的程序进行测试，测试结果示于图16A和图16B，其阻尼率列于“表3”中。
表3实例处理情况贴面阻尼率(%)8长阻尼件二面2.40对比3无阻尼件无0.779长阻尼件一面1.4010短阻尼件二面2.1011短阻尼件一面1.40实例8至11的球拍表明当与对比实例3的球拍相比较，它们的阻尼率有显著的改进。如图17-20所示，实例8至11中球拍的加速度随时间衰减分别明显地快于对比实例3的球拍所展示的时间衰减。同样，一受冲击的球拍的第一模式的频率响应比对比实例3球拍的频率响应明显地要低，这表明本发明球拍所散发的能量要比对比实例3的球拍散发的能量要大。
实例12-15实例12至15的测试球拍包含有以威尔逊型面3.6Si为商名串以Babolat受力为25公斤的拍线所销售的石墨制球拍。该测试球拍的结构和测试都按照实例1的方法进行。实例12至13都显示安长的阻尼件所产生的效应。实例14至实例15则显示安置短的阻尼件所产生的效应。实例12至实例15的测试结果分别示于图22至图25，实例12至实例15中阻尼件的位置和和长度都归纳而列于“表4”内。
对比实例4对比实例4的测试球拍包含有一商名为威尔逊型面3.6Si并串以受力为26公斤的Babolat拍线所销售的石墨制珠拍。该球拍按照实例1的程序来进行测试，测试结果示于图21A和图21B而其阻尼率则列于“表4”内。
表4实例处理情况贴面阻尼率(%)12长阻尼件二面2.60对比4无阻尼件无0.3713长阻尼件一面1.7014短阻尼件二面1.6015短阻尼件一面1.10实例12至实例15的球拍表明当与对比实例4的球拍相比较，其阻尼率具有显著的改进。如图21至图25所示，实例12至实例15中球拍的加速度随时间衰减比对比实例4中球拍所展示的时间衰减要快得多。同样，一受冲击的球拍的第一模式之频率响应要比对比实例4中球拍的频率响应更低，这表明本发明的球拍所发散的能量要比对比实例中球拍发散的能量要多。
总而言之，已经描述了一采用阻尼件的新的和有创造性的球拍。虽然这里已公开了具体的实施例和实例，应该记住经过解释和说明已提供了这些实施例。但本发明并不局限于此，当然，只有在本专业领域内认可的修改那么都要在下文权利要求所限定的本发明保护范围之内。
权利要求
1.球拍(10)包含有a)球拍架(12)包括球拍头(14)和固定在球拍头上的手柄(22)和b)至少一个振动阻尼件(26)紧固和定位在上述球拍架(12)上，以阻尼球拍架和上述球拍架上拍线的振动。
2.根据权利要求1所述的球拍架(10)，其特征在于上述阻尼件包含有粘弹性材料(28)。
3.根据权利要求2所述的球拍架(10)，其特征在于上述阻尼件(26)还有一夹紧上述粘弹性材料(28)的夹紧层(30)。
4.根据权利要求3所述的球拍架(10)，其特征在于第一阻尼件定位且紧固在上述球拍第一面(32)的第一侧边上而第二阻尼件定位且紧固在上述第一面(32)的第二侧边上。
5.根据权利要求3所述的球拍架(10)，其特征在于第三阻尼件定位且紧固在上述球拍第二面的第一侧边上而第四阻尼件定位且紧固在上述球拍第二面的第二侧边上。
6.根据权利要求3所述的球拍(10)，其特征在于上述阻尼件有阻尼件层(30)。
7.根据权利要求3所述的球拍(10)，其特征在于上述球拍架(12)成管状且上述阻尼件定位在相应上述第一面(32)的上述管状架的内表面上。
8.根据权利要求3所述的球拍(10)，其特征在于第一阻尼件定位且紧固在相应上述球拍第一面(32)的管状架的内表面上和第二阻尼件定位且紧固在相应上述球拍第一面的第二侧边的上述表面上。
9.振动阻尼件(26)包括粘弹性材料(28)和夹紧层(30)，其特征在于，上述阻尼件紧固且定位在一球拍架(12)上，以阻尼拍架(12)和拍架上拍线的振动。
10.制造一球拍(30)的方法有以下步骤a)紧固粘弹性材料(28)到一紧固层(30)内以制成一阻尼件(26)，和b)紧固上述阻尼件(26)到上述球拍(10)
全文摘要
球拍设置至少一个阻尼件，该阻尼件紧固且定位在球拍上，当球拍击网球、羽毛球或其它物体时来阻尼球拍架的振动。
文档编号A63B59/00GK1082445SQ9310846
公开日1994年2月23日 申请日期1993年7月14日 优先权日1992年7月16日
发明者赖明来, 伊德莫得·尼尔森 申请人:明尼苏达州采矿和制造公司