耐用、吸震的运动球拍框制造技术

一种用于做网球拍（１）的球拍框，一为壳状结构，由具有大弹性模量的高弹性材料做成的内壳层和由该高弹性材料做成的外壳层（１ｅ／１ｆ）以及一种包在高弹性材料中的小弹性模量的超低弹性材料层（１ｇ）组成，这种高弹性材料层（１ｅ／１ｆ）同超级弹性材料层（１ｇ）的叠置结构能提高外壳层的柔度而不牺牲其机械强度，因此不但能改善网球拍的耐用性而且也能提高网球拍的吸震特性。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种球拍框，尤其是涉及一种耐用吸震的运动球拍框。球拍用在诸如网球和羽毛球等的各类运动中，典型的球拍包括球拍框和拍弦，球拍框又分为拍首和拍柄。拍首是环形的，拍弦以二维张紧在拍首上，形成一个装弦的表面。运动员握住拍柄，用装了弦表面击打网球或羽毛球。球拍要求能抵抗住拍弦的张力和吸收击球的震动。美国专利4,176,841号，提出把拍首的外壳层和内壳层做成不同的刚度。拍首具有壳状结构，由一外壳层做成不同的刚度。拍首具有壳状结构，由一外壳层和一内壳层构成。外壳层的刚度比内壳层小，因而比内壳层容易变形。拍弦穿过内壳层固定在外壳层上。当运动员击打网球或羽毛球时，拍弦的张力增大，外壳层通过变形承担了张力增量。其结果是运动员感觉震动缓和了。为了使外壳层是可变形的，建议用比用作内壳层的碳纤维增强塑料树脂弹性模量小的玻璃纤维增强塑料树脂做外壳层，外壳层的厚度做得比内壳层薄，或者外壳层做得比内壳层宽。如果外壳层能产生很大的变形，球拍框就有效地承担了击球的震动。不过，球拍框由于拍弦的张力却容易碎裂而不耐用。因此，在网球球拍的耐用性和吸震上需要加以折衷。因此，本专利技术的一个重要目的是提供一种能有效地承担击打网球或羽毛球的震动而又耐用的珠拍框。为达到这一目的，本专利技术建议采取由不同弹性模量的叠层来做拍框。根据本专利技术，提供一种装弦表面球拍框，包含固定着把手的把手部分，和同把手部分连接的拍首。拍首具有由一外壳层和内壳层构成的壳状结构，内壳层比外壳层更靠近装弦表面，壳状结构由第一种大弹性模量材料并环绕着装弦表面的空心构件和由第二种小弹性模量材料的埋入在至少是外壳层中并沿装弦表面延伸的带状构件组成，装弦表面用的拍弦穿过内壳层固定在外壳层上。本专利技术球拍框的特征和优点，从以下的说明并结合附图就能更清楚地理解。附图说明图1是本专利技术网球拍的主视图；图2是网球拍拍首部分壳状结构的横断面图；图3A是用于分析一弹性构件的挠度的片簧的主视图；图3B是该片簧的透视图；图3C是片簧在载荷W作用下的弯曲主视图；图4A是用于分析一弹性叠层构件的挠度的叠层片簧的主视图；图4B是叠层片簧的透视图；图4C是叠层片簧在载荷W作用下弯曲的主视图；图5是球拍框层间均分变形的横断面图。首先参阅图1，实施本专利技术的喉部开口型网球拍，主要包括球拍框1，拍弦2和把手3。球拍框有拍首1a和柄部1b。拍弦2二维地张紧在拍首1a上形成击打网球的装弦表面。柄部1b为喉部开口式，把手3固定在柄部1b上。从图2可以看得更清楚，拍首1a具有一种壳状结构或中空结构，由一内壳层和一外壳层构成这一壳状结构。外壳层部份地缩进些，在内/外壳层上做有一对对的小孔。成对的小孔分别用于板弦2穿过，图2上示出的只有一对小孔1c/1d和同它们相连系的拍弦2。小孔1c在内壳层上，小孔1d在外壳层上。拍弦2穿过这对小孔1c/1d，并固定在与缩进的外壳层相连的垫层4上。当拍弦张紧在拍首1a上时，拍弦给外壳层施加一个张力F1。高弹性材料的内层高强度中空构件1e，高弹性材料的外层高强度中空构件1f和超低弹性材料的带状构件1g共同组成拍首1a。超低弹性材料的带状构件1g共同组成拍首1a。超低弹性材料的弹性模量大大地小于高弹性材料的弹性模量。高弹性材料对弯矩的弹性模量在2000千克(力)/毫米2至12,000千克(力)/毫米2范围内。而超低弹性材料的弹性模量是高弹性材料弹性模量的千分之一，即在0.5千克(力)/毫米2，至12千克(力)/毫米2之间。此外，超低弹性材料对张力应变系数至少是100％。在这一情况下，高弹性材料从构成合成树脂，纤维增强塑料树脂，例如碳纤维增强塑料树脂或玻璃纤维增强塑料树脂和金属，例如钛或铝的群体中选取。另一方面，弹性材料适合作为超低弹性材料。最好采用聚氨基甲酸乙酯系列，尼龙系列，聚酯系列和烯族烃系列等的弹性体。另一类超低弹性材料是由拜耳集团制造的“desmopan KU2-8600”。这种材料可膨胀并可随其拉长率而改变弹性模量。当延长率为10％时，弹性模量为1.12千克(力)/毫米2。假如延长率提高到20％和100％弹性模量就变为1.14千克(力)/毫米2和0.52千克(力)/毫米2。这一材料是理想的，因为制造者可通过改延伸率来调整弹性模量。带状构件1g的优选厚度虽然取决于超低弹性材料，但其厚度范围可在50微米至200微米。如果厚度小于50微米，内层高强度层中空构件1e就会通过带状构件1g固定在外层高强度中空构件1f上，而以下说明的模型就不能应用在该壳状结构上。另一方面，如果带状构件1g的厚度大于200微米，该壳层构件的强度就会过小。带状构件1g夹在一部分外层高强度中空构件1f和一部分高内层强度构件1e之间，并从外壳层向内壳层的两侧子部分延伸。不过，内壳层的中间子部分A只由内/外高强度中空构件1e/1f组成。内/外高强度中空构件1e/1f互相呈整体，中间子部分A最终变成单一层。内/外高强度中空构件1e/1f最终彼此也是整体的，而外壳层及两侧的子部分是一双层结构。带状构件1g沿着拍首1a延长，垫层4由三层构件支承。虽然两层结构同壳状结构总周边的长度比取决于壳状结构的横截面，不过希望是在50％至80％范围之间。如果比例小于50％，部分外壳层同中间的子部分相似变成单一层。柔性也就不足。另一方面，如果比例超过80％，内层高强度中空构件1e几乎就会同外层高强度中空构件1f脱离开，拍首1a抵挡弯矩和扭矩的强度就会过小。以下从经典材料强度观点对弹性材料的挠度进行说明。首先，考虑一块片簧5如图3A和3B所示。其两端由支点6a和6b支承住。两支点6a和6b彼此隔开a距离。片簧5的宽度为b，厚度为h。当载荷W作用在支点6a和6b之间片簧中心时，片簧5如图3C所示弯曲，最大弯曲应力δmax和最大挠度δmax由式(1)和式(2)表示σmax＝3Wa/2bh2(1)δmax＝Wa3/4bEh3(2)式中E-片簧5的弹性系数如果片簧5的许用应力为σ，则它的极限厚度h0由式(3)表示σ0＝3Wa/2bh02(3)从式(3)可得h0＝(3Wa/2bσ0)1/2(4)当片簧5控制在极限厚度h0时，最大许用挠度δ0即为δ0＝Wa3/4bEh03＝(a3/2/6E)(2b/3W)1/2σ03/2(5)最大许用挠度δ0代表片簧5在尺寸为a×b×h0时挠度的极限值。然而，如果如图4A和4B所示，另一片簧7无粘合地叠置在片簧5上，叠置片簧5/7相当于长度为a，宽度为2b，厚度为h的单一层片簧。假定叠置片簧5/7的性能如同单一层片簧，式(3)也就适用于叠置片簧5/7。相当于叠置片簧5/7的单一片簧也有许用应力。其极限厚度h1由把式(4)中的b和用2b代替给出。极限厚度h1由式(6)表示h1＝(3Wa/4bσ0)1/2(6)最大许用挠度δ1表示如下δ1＝Wa3/8bEh13＝(a3/2/6E)(4b/3W)1/2δ03/2(7)从式(5)及式(7)可得δ1＝21/2δ0＝1.4δ0(8)因此，叠置结构5/7的挠度约比片簧5大1.4倍，而并不牺牲许用应力σ。拍首1a的壳状结构是在前述分析的基础上开发的。在中间子部分A上，外层高强度中空构件1f同内层高强度空构件1e彼此是一体的，中间子部分A假定是一单层的中空构件。虽然带状构件1g本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有装弦表面（２）的球拍框，包含：一个固定有把手的把手部分（１ｂ）；和一个同所述把手部分连接的拍首（１ａ），拍首具有由一外壳层和内壳层构成的壳状结构，内壳层比外壳层更靠近装弦表面，其特征在于：所述壳状结构由第一种大弹性模量材 料并环绕着装弦表面的空心构件（１ｅ／１ｆ）和由第二种小弹性模量材料的埋入在至少是外壳层中并沿装弦表面延伸的带状构件（１ｇ）组成；用于所述装弦表面的拍弦（２）穿过所述内壳层固定在所述外壳层上。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：高正则，
申请(专利权)人：雅马哈株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]