专利名称：网球拍的制作方法
技术领域：
本发明涉及网球拍，特别是涉及一种具有改进的动态特性的轻质网球拍，其适于初学者，这种改进的动态特性特别是在利用球拍的偏方部位击球(off-spotshooting)时表现尤为明显。
所谓偏方部位击球意味着在网球拍正方部位(sweetspot)外的拍面区域击球。
在已提出的一种网球拍设计中，网球拍对应于网球拍面最大宽度的顶部区域较重，所以当利用偏方部位击球时，稳定度较高，而且该区域的构成材料的比重一般大于网球拍的框的材料的比重。例如其由铅或类似物制成。
在另一种已提出的设计中，网球拍的框顶的材料比重比较大，例如由铅制成。质量较大的框顶增加网球拍区域的转动惯量，并使质量中心靠近拍面中心。区域的转动质量的增加及质量中心的移动可保证甚至在偏方部位击球时，仍能使球具有良好的飞行特性。
尽管转动惯量(momentofinertia)及质量中心在上述设计中已得以优化，但偏方部位击球的推斥特性及振动冲击之间的关系并没有得到很好的改进。结果，当利用偏方部位击球时，低的推斥特性(repulsioncharacteristics)使球的飞行速度下降，而高的振动冲击(Vibratoryimpact)会使球员的身体受到损伤，例如使初学者患网球肘病。
另外，由于框顶重量的增加，正方部位不可避免地移向框顶。一般，网球拍的正方部位设计于面中心区域的位置上。所以，此正方部位的移向框顶，由于拍面实际上为椭圆形，而导致正方部位有效表面积的降低。此一设计结果使初学者产生一种精神压力，且使他们觉得不能随心所欲地操作网球拍。
本发明的主要目的在于提供一种轻质的网球拍，这种网球拍特别适合初学者并且在偏方部位击球时具有改进的动态特性。
本发明的另一目的在于提供一种网球拍，其在偏方部位击球时可维持高的推斥特性，因此保证球的快速飞行。
本发明的另一目的在于提供一种网球拍，甚至在偏方部位击球时，其仍可减轻振动冲击，因此可减少初学者的身体损伤，如网球肘病。
本发明的另一目的是提供一种网球拍，这种球拍甚至对于初学者仍很容易操控。
根据本发明的基本观点，一实质上为椭圆的框具有框顶及轭部，第一平衡调整器置于框顶，且由第一材料制成，其第一比重大于框的比重，而第二平衡调整器置于轭部，由第二材料制成，其第二比重大于框的比重，而且第二平衡调整器的质量大于第一平衡调整器1.5至2.9倍。
在本发明的一较佳实施例中，网球拍的总质量介于220至350g之间。
在本发明的另一较佳实施例中，用于第一平衡调整器的第一材料与用于第二平衡调整器的第二材料相同。
在本发明的另一较佳实施例中，用于第一平衡调整器的第一材料不同于用于第二平衡调整器的第二材料，但是第一材料的第一比重与第二材料的第二比重相同。
在本发明的另一较佳实施例中，用于第一平衡调整器的第一材料不同于用于第二平衡调整器的第二材料，但第一材料的第一比重与第二材料的第二比重相同。
在本发明的另一较佳实施例中，第一平衡调整器从框顶算起延伸至全长的10%或更少，全长指整个球拍在其纵方向的直线长度，且第二平衡调整器从轭端算起延伸至总球拍长度10%或更少。
以下结合附图对本发明进行详细描述。
图1为本发明网球拍的一个实施例的顶视图，图2为沿着图1中Ⅱ-Ⅱ线的横截面图，图3为沿着图1中Ⅲ-Ⅲ线的横截面图，图4为显示图1网球拍动作的侧视图，图5为一说明图，说明网球拍击球时的主振动型态，图6A-6C说明网球拍质量分布型式与主振动型态之间的关系。
图1所示为本发明网球拍的一个实施例，其中网球拍10的整个拍长度为680mm。其中拍面纵向直径L等于360mm，而侧向直径W等于280mm，拍面至少在枢顶12及轭部13处为管状结构，以与图2及3中的第一及第二平衡调整器14、15配合。
构成平衡调整器14及15的材料的比重远大于球框的比重。例如，如果构成框的材料为碳纤维，则平衡调整器14及15可由铅制成。玻璃纤维加强塑料材料也可用于平衡调整器。平衡调整器可用相同或不同的材料构成，当其由不同的材料制成时，这些材料的比重可以相同也可不同。
最好平衡调整器为狭带形式。在图2所示的结构中，一个狭带形平衡调整器14位于框顶12中并使框顶保持原来的管状结构。在图3的结构中，两狭带形平衡调整器15位于轭部13中，并夹住泡沫状的聚胺酯填充物19。
尽管图1中未示，但优选另一个由铅制成的调整器(36g)插入把手部与把手端16相距100mm的区域内，以调整网球拍10质量中心的位置。
在一应用例中，15g的平衡调整器14插入框顶12，而向轭部延伸30mm，该延伸的长度约为整个球拍长(680mm)的4.4%(从框顶端12a算起)。-33g的平衡调整器15插入轭部13，而向框顶延伸30mm，其从轭顶算起约占全长的4.4%。
图5至6C将详尽地说明支持本发明观念的逻辑基础。
如上所述，本发明的基本目的在于提高球拍的推斥特性，并使网球拍的正方部位具有最合适的定位。
为了正确说明击球时，推斥特性及网球拍振动冲击的问题，除了古典刚性理论(classicaltheoryofrigidity)外，另还需介绍振动的观念。由此观点，本发明的目的在于优化以主振动模态表现的振动特性方面的质量分布，以改进推斥特性且缓合振动冲击。
主振动量与击球点之间的关系示于图5，其中正方部位的中心落在网球拍面的中心点C处。由图中可很清楚地看到，在正方部位中心的振幅几乎于零，随着渐离正方部位，振幅渐增。简言之，主振动的节点落在正方部位中心，而反节点落在网球拍的框顶及轭部上。
需知网球拍头部(head)的质量愈大，网球拍对所击的球的推斥速度愈高。另言之，网球拍的总质量愈大，推斥特性愈好。尽管球拍质量的增加可对球拍的推斥特性有所改进，但当网球拍质量过大时，球员挥拍时不易控制。因此，在一给定的总质量中，有必要选择一较佳的质量分布，使其既可提高推斥特性又可缓和振动冲击。
在主振动模态中，区域质量的影响度视该区域质量的位置而定，在下文中此影响度称之为“比例质量参与度”。主振动模态以此振动动态的形式表示为。
E＝1/2∑Vk2·mk……(1)Vk在位置k的速度mk位置k的区域质量此式子之一部分，也就是1/2∑V2k即表示比例质量参与度。
为了利用可有效使用的有限的总质量，而实现对球拍推斥特性及振动冲击的改进，首先要在所允许的刚性及强度的范围内减低不相关位置处的质量，然后再将此多出的质量适当分配到网球拍的框顶及轭部位，而使这些地方的比例质量参与度最高。
其次，当考虑正方部位(sweetspot)的优选位置时，必须固定质量的分配比例。
图6A为网球拍架为传统质量分配时，主振动的型态。此时正方部位中心SP实质上落在面中心C上。
图6B所示为当多出的质量聚积分配于近框顶处时，主振动的型态。此时正方部位中心SP移向框顶。结果，框顶侧推斥特性及振动冲击已得到改进，但与图6A的位置相比较时，在轭部侧却有加剧的现象。
图6C则为当多出质量聚积分配于轭部时，主振动的型态。此时正方部位中心SP移向轭部位。结果，轭部侧的推斥特性及振动冲击出现改进，但与图6A的位置相比较时，在框顶侧则有加剧的现象。
从上文中可知，在保证正方部位的最佳位置的情况下，多出质量的分配必须考虑有限范围内的质量分配比例。
本申请的发明人经过一连串的模拟测试，确定在轭部/框顶质量分配比及正方部位的位置之间存在高度的相关性，当正方部位位于距顶部150至190mm的区域时，此相关性由下列公式决定R＝my/mt＝2.2±0.7……(2)R质量分配比。
my轭部质量mt框顶质量且已确认当质量分配比(R)小于下限(1.5)时，正方部位移向框顶。而当质量分配比(R)大于上限(2.9)时，正方部位向轭部移动。由此项分析，很显然的，轭部/框顶质量分配比的范围需落在1.5至2.9之间，以使正方部位保持于网球拍面的最合适的中央位置。
6A至6C中网球拍的具体例子如下图6A(传统例子)my＝219gmt＝91gR＝2.41图6B(质量只分配于框顶位置)my＝164g
mt＝156gR＝1.05图6C(质量只分配于轭部处)my＝303gmt＝69gR＝4.39从这些数据中可清楚地看到，图6B及6C状况的质量分配比落在上述最佳范围之外。
从刚性及强度需求的观点来看，可接受的网球拍的最小总质量约为220g，最好是260g。然而，从一般球员实质负载的观点来看，可接受的网球拍的最大总质量约为350g，最好为310g。所以由上述两观点可以发现，总质量的范围落在260g至310g之间是可以接受的，因此有50g的差可用于质量分配。
范例为了测量动态特性，对上述结构的网球拍样本进行多种测试。其中网球拍的总净质量为327g，而当拍面上有细绳时，总质量为342g。如图1所示，把手端16及质量中心G间的距离为318mm。此网球拍的正方部位SP与头部11的中心相距20mm并靠近框顶端12a。
为了比较之用，准备了一个含有泡沫型尿烧(urethane)填充物的固体形传统的网球拍。此传统样品的质量及质量中心的位置已设计得与本发明相同。
每一样品构置于自动击球机(battingmachine)上，并可绕转动中心17摆动，该转动中心17位于与把手端16相距120mm处。如图4所示，以角速度33.7rad/sec挥动样品而击一静止网球18，然后测量网球18的飞行速度。
在每一样品的拍面上选择三个击球部位。第一个击球部位落在正方部位SP，第二击球部位落在距正方部位65mm并靠近框顶端12a处，第三击球部位则落在距正方部位65mm而靠近把手端16处。测量结果见表1，其中球速以与第一击球点(正方部位)的速度的比值来表示。
由表中的数据，可相当地确认本发明的网球拍在推斥特性上相当优异，特别是当利用偏方部位击球时。
而且，对球员身体在击球时所受冲击的测量，是利用一可延伸的橡胶绳系在把手端16，将样品倒着悬吊起来，再承受单位冲量(10-3N·S)的冲击，然后再应用冲击反应系统测量由此产生的最大位移及最大加速度来进行的。打击力由负载单元检测出，而反应程度由加速度器进行测量。测量结果见表2及表3。
表1
表2
表3
从表中很清楚地看到，本发明的样品，甚至在偏离部位击球时，其最大位移及最大加速度均小于传统样品。也就是说，本发明的球拍可减少对球员身体的伤害。
从上面可看出在偏离部位击球时网球拍的动态特性，当设计上应用本发明观念中的平衡调整器时，可预期产生相当的进步。另外，本发明的正方部位位于面中心的周围，如同传统网球拍的一样。因此对于初学者较为舒适而且可免除精神压力。击球时减低的振动冲击可缓和对球员身体的伤害。
权利要求
1.一种网球拍，具有实质上为椭圆的框，该框包含框顶和轭部，其特征为第一平衡调整器(14)位于框顶(12)处，由第一材料制成，其第一比重大于框的比重，第二平衡调整器(15)位于轭部(13)处，由第二材料制成，其第二比重大于框的比重，第二平衡调整器(15)的质量大于第一平衡调整器(14)1.5倍至2.9倍。
2.如权利要求1所述的网球拍，其中，前述网球的总质量介于220g至350g之间。
3.如权利要求1所述的网球拍，其中，前述用于第一平衡调整器的前述第一材料与前述用于第二平衡调整器的前述第二材料相同。
4.如权利要求1所述的网球拍，其中，前述用于第一平衡调整器的前述第一材料不同于前述用于第二平衡调整器的前述第二材料。
5.如权利要求3所述的网球拍，其中，前述第一材料的前述第一比重与前述第二材料的前述第二比重相同。
6.如权利要求3所述的网球拍，其中，前述第一材料的前述第一比重不同于前述第二材料的前述第二比重。
7.如权利要求1所述的网球拍，其中，前述第一平衡调整器从框顶延伸过总拍长的10%或更少的距离。
8.如权利要求1或6所述的网球拍，其中，前述第二平衡调整器从轭部端延伸过总拍长的10%或更少的距离。
全文摘要
在含有一框顶及一轭部的网球拍中，还包含有平衡调整器，其比重大于框，并置于框顶及轭部处，且两平衡调整器之间具有特定的质量比。本发明球拍的偏方部位击球时的推斥特性已加以改进，且振动冲击也很缓合，从而保证球可飞得又远又快，而对球员身体的伤害却减小了很多。
文档编号A63B59/00GK1111162SQ9411938
公开日1995年11月8日 申请日期1994年12月9日 优先权日1993年12月10日
发明者高塚正则 申请人:山叶株式会社