专利名称：碳纤维羽毛球拍的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到一种碳纤维羽毛球拍，其构造主要是采用100％碳纤维复合材料为球拍框体的主体结构，具有多个弹性点，具有良好的力量及控球性能的羽毛球拍。
羽毛球拍是属于一种高爆发力的运动器具，其使用情形完全异于网球拍，其特点为材料使用量少，拍框所承受的网压张力比较高，击球时框体的变形量比较大；所以高性能羽毛球拍领域的发展上无不朝着如何能满足以上特点，并且期待在生产工艺和结构设计的技术能够有所突破。其中，一支高性能比赛级羽毛球拍一般均会具有以下四点基本设计上的需求；(1)头框必需为能够承受“高穿线张力”的结构。
(2)中管必需能确保其上、下面刚性的一致性，以及高弹性爆发力的特点。
(3)整支球拍轻量化。
(4)球拍手感必需依据不同区域而有不同的设计，例如，习惯击球方式的不同，对球拍手感有不同的要求。
表一为羽毛球拍的轻量化演变过程。
表一<
<p>目前羽毛球拍业界为了降低重量，大部分采用球拍头框、中管和握把一体成型的方式，请参阅
图11所示，结果，其重量是降低了，但是其却存在有两项很严重的缺点，亦即(1)A点和B点两处的截面积落差很大，成型时不易控制，并且因碳纤维预浸材料积纱或补强材料过多，造成A点和B点附近的结构刚度较高，使得相对地，C点附近易形成应力集中，所以在击球时容易断裂。
(2)由于羽毛球拍握把的顶部与中管部分为一体成型，所以其结构比较刚硬，其因此完全失去了打球时所需要有的弹性，亦即，该方案为了降低重量而失去了应有的高性能手感。
本实用新型目的在于提供一种碳纤维羽毛球拍，特别是一种采用100％碳纤维复合材料作为球拍框体的主体结构，在中管外加一个以上的弹性点设计，第二弹性点其外径较中管为小，再加上其内缘辅以弹性颇佳的玻璃纤布，以增加整支球拍的弹性，且扩大刚性分布的功能，防止断裂，第二弹性点是为了增加球拍扣球的力道及角度，以达到扣杀球的目的。
本实用新型的优点是凡是打过羽毛球的人都知道，杀球时除了须摆动手臂将球往下压之外，更须利用腕力外加一扣杀瞬间击球的力量，此系为了使球能以更大的角度落于网前，然腕力的施使用相当不容易，手腕关节其力臂短，故力矩相当有限，因此一般人扣球力道相当不足，故杀球时往往出界，本实用新型乃针对此一人类天生的缺点作改进。
本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图给出。
图1根据本实用新型提出的一种碳纤维羽毛球拍的示意图；图2根据本实用新型提出的一种碳纤维羽毛球拍的握把立体图；图3A.3B为现有技术和本实用新型提出的一种碳纤维羽毛球拍的对比动作图；图4根据本实用新型提出的一种碳纤维羽毛球拍在球场上挥打的动作图；图5是惯用的羽毛球拍结构，其中整支羽毛球拍是由全木质材料所制成；图6是惯用握柄为木质材料，而拍框和中管为钢质材料或铝质材料等金属材料的羽毛球拍结构；图7是惯用握柄为木质材料，拍框为铝质等金属材料而其中管为碳纤维材料的羽毛球拍结构；图8是惯用握柄为木质材料，而拍框和中管为由碳纤维材料一体成形或两段成形的羽毛球拍结构；图9是惯用的握柄、拍框以及中管皆为碳纤维材料，且与中管两段成形的羽毛球拍结构；
图10为惯用羽毛球拍结构，其中它的拍框和中管系由碳纤维材料一体成形的羽毛球拍结构，而其握柄则为发泡材质；
图11是为惯用的握柄、拍框以及中管由碳纤维材料一体成形的羽毛球拍结构，其中握柄部位设有一肩部可供嵌设或缠绕一外套。
以下结合附图，就其最佳实施例对本实用新型提出的具体结构结合运动学原理做进一步的描述。
运动学原理一运动器材是人手足延长线的一部份，利用器材的使用，达到运动的目的。器材是“人”与“玩”之间的介面。
设计重点1、器材需按人体工程学，求取最舒适的使用。
2、追求器材最大功能的发挥。
基于以上运动器材的定义，本实用新型乃针对所谓高性能羽毛球拍，为追求力量与控球性最大功能的发挥。本实用新型仿人体工程学，对比人手骨骼、关节特色，将碳纤维羽毛球拍设计出多弹性点特色，并加长拍框，增长力臂功能，达到拟人性化手掌的功能，即力量与控球性兼具的特色。
运动学原理二传统羽毛球拍的握把采用木头，作为材料。
如
图1所示，本实用新型是将球拍视同人工的放大延伸物。握把部位是属高强度、高刚性的力量爆发点，传统的木质握把只是提供质轻、易加工、价廉的特色，并没有大幅改进强度与刚性，尤其与中管接合的孔径与中心位置都会影响一支球拍的水准。本实用新型选择工程树脂加强材料注塑成型，外加上、下受力方向、肋骨设计、增加物理I值、提高刚性，达到人体工学最舒适的应用。
运动学原理三针对具多弹性点拍框设计的框所根据原理如下1、一支碳纤维中管是整支拍框弹力的来源，更是整支拍框特性的灵魂，其弹性点发生在中间点，为击球时的弹性点。兹命名为EFP(1)，管中央自然弹力点。
参考
图1，本实用新型比照腕关节设计出第二弹力点，命名为WFP(2)增见弹力点。
同理，本实用新型在头框部位，因目前球员持拍需更迅速击球且扣压羽毛球，另再增加拍框的第三弹力点，命名为微控弹力点FFP(3)。
2、第一弹力点〔如
图1中EFP(1)〕，由于直管结构相同，弹力点自然会发生在中点处这是形状因素决定的。
3、第二弹力点〔如
图1中WFP(2)〕，本实用新型采用外径缩小与凹陷3公分长，两外侧各2公分范围内，在复材积层中，部份以低模数系数的纤维布，取代原结构的碳纤维预浸材料(可降低刚性，增加弹性区)。原理上刚性=E*I，如附件一的表列可知，同一形状的I型物，其物理值是一样的，但不同材质，如钢、钛、铝。碳纤维/环氧材料的E值不一样，产生的刚性自然有分别。
本实用新型考虑弹性点不可以集中一点，否则会造成弱点，应力集中点易断。因此设计中，事实上命名中的是弹性区，而非一个点。
4、第三弹力点〔如
图1中FFP(3)〕，本实用新型是采取变化侧框高度以求取弹力点，I值降低，增加柔软性，这是微控弹力点的设计依据。
本实用新型与传统球拍在高功能特色上的区别1、在传统球拍的演进过程中，部份有涉及本实用新型某一单项的构想，但都止于近似，而并无整支球拍功能的统筹设计考量。
(1)例如EFP(1)中央弹力点，传统球拍本来就有。
(2)WFP(2)增见弹力点，传统球拍曾发展过类似原理，但非缩小圆径，而只是上、下两面肩平，左、右仍保持圆弧。本实用新型为外径(Φ=6.8-7.2mm)低于原中管(Φ=7.5mm)，且制造工艺上与传统吹气成型法不一样，本实用新型采用预浸材料、机器卷制法的方式，在WFP(2)点，3公分凹陷区将保留制造工艺中，缩带缠绕后的痕迹以突出特征设计，并称为增见弹力点的功能，更是市场上首创，甚具新颖性。
(3)微控弹力点FFP(3)，在球拍发展史上，曾经出过侧框有变化高度的设计，但仅止于单项的特别要求。本实用新型是配合全拍框，多特色的组合，即形成的提高功能性球拍设计。
(4)EPI握把(ENGINEERING PLASTIC INJECTION)的设计(如图2所示)，球拍史上曾有人尝试利用塑胶材料PP、PVC，或工程树脂NYLON,ABS等射出成型握把，很不幸，全部失败，主要原因为由于重量的限制，一般塑胶强度刚性都无法满足握把的需求，增加材料但超重。除有部份采用一体成型碳纤维柄或碳纤维球拍用PU发泡柄外，其余乃全部采用木质握把。本实用新型解决了材料配方，且在握把增加了肋管设计使刚性提高，应用在需使用的方向上，具新颖性且绝无仅有。
2、所谓高功能性碳纤维羽毛球拍，必须具有如下的几个基本要件(1)轻量化(不穿网)，拍框完成品85gm以内。
(2)力量(power)传统中管285mm长，但本实用新型增长至300mm长传统球拍总长665mm长，本实用新型增长至675-680mm故本实用新型力臂加长且力量增加。
(3)控球性传统球拍，边框一般为铝制框体或与一体成型的碳拍框体。中管为直管式碳纤维管或部份有TAPER中管或非圆形状管。握柄只延续了传统手持为目的，不求增加刚性，达到握把刚性远高于中管部份，以便造成相对弹性区发生于碳纤维拍框体上。
请参阅
图1及图2所示，本实用新型的头框10及中管20是一体成型的碳纤维预浸材料所作成，一握把30成中空状，其内部设有结合槽32，再者其内缘壁面则设有加强肋31，用以加强握把30的结构刚性及承受力，中管20其中央部位自然形成第一弹性点21，再者在头框10与第一弹性点21间设有一外径小于中管20外径的凹陷处221，因其外径小于中管20故其较易弯曲，再者于凹陷处221内缘设有弹性颇佳的加强材玻璃纤维布222，用以增强凹陷处221的结构并加强弹性区的扩大，由于上述特征形成第二弹性点22，至于拍框10部份，其二侧外形成较低两处是为第三弹性点，此部份属惯用部份，其亦用来增加头框10的弹性。
本实用新型的主要特点有二第一为中管20的凹陷处221，第二为握把30内部的加强肋31，羽毛球的比赛致胜关键在于杀球部分，而杀球除了以手臂挥动使球加速，必须再加上腕力扣球，以使球以更大的角度落于网前，但是因手腕力臂小，故力矩相对变小，力矩太小将不足影响球的落点，此时球可能因此角度太小而落于界外，此一部份请特别参看图4所示，故杀球力量取决于手腕扣球的力道，此一部份正是本实用新型的精神所在，本实用新型的第二弹性点22在使用者扣球时，会增加整支球拍的下仰角度，如图3所示，此图特别表示本实用新型(3B)与惯用球拍(3A)下仰角度明显不同，向下仰角度大则向下扣压力量相对增强，此可使得球向下的角度及力量大大增加，亦使得杀球成功机会提高，在提高杀球力量的同时，相对的握把30承受力亦相对增加，故本实用新型特在握把30内部设有加强肋31，以提高握把30的刚性与承受力，由上述说明针对图4再加强说明，前排攻击球员其挥拍时，其角度如果太小，小于θ2角时将会出界，当然角度愈大时其速度愈大，对手相对就会失手，使用本实用新型将会使得球的落下角度更大如θ1角，角度愈大其落地时间愈快，当然对手反应时间亦会缩短，其接不到球的机度亦相对增加。
本实用新型作整体球拍考虑的优点如下(1)强调中管有两个弹力点，外加头框一个弹力点FFP(3)，特别适合前排球员特殊功能的球拍需要。
(2)中管的第二弹力点WFP(2)，其位置介于管中央点，EFP(1)点，与中管与头框结合的T头部位如
图1，此拟为腕关节落于肘关节与手掌之间。以便发挥扣球杀那间的击球功效，保留缠绕痕迹，状似弹簧感观效果是本实用新型的最大特色之一。
(3)握把以玻璃强化纤维5～10％，工程树脂(ABS)，射出成型，尤以在握把上下两面，增加肋骨设计以提升受力方向刚性，配合碳纤维多弹力点的拍框设计，形成全面协调的高功能羽毛球拍。
权利要求1.一种碳纤维羽毛球拍，由碳纤维预浸材料成型构成，包括头框、中管及握把，其特征在于在中管的中点与头框间设有一圆径型凹陷处，该圆径型凹陷处的外径较中管外径为小。
2.根据权利要求1所述的碳纤维羽毛球拍，其特征在于在凹陷处的内缘设有玻璃纤维布。
3.一种碳纤维羽毛球拍，其特征在于其中握把是以工程树脂、ABS外加补强短碳纤维股，5～10％含量射出成型，在其上下面内壁面设有加强肋的握把。
专利摘要一种碳纤维羽毛球拍,由碳纤维预浸材料成型构成,包括头框、中管及握把,尤其是:在中管的中点与头框间设有一圆径型凹陷处,该圆径型凹陷处的外径较中管外径为小。本实用新型亦相对于握把内侧面增设加强肋提高刚性,具有多个弹性点,为具有良好的力量及控球性能的碳纤维羽毛球拍。
文档编号A63B49/00GK2311287SQ9723137
公开日1999年3月24日 申请日期1997年12月18日 优先权日1997年12月18日
发明者蔡科然 申请人:环航复合材料股份有限公司