具有改进的手柄组件的球拍的制作方法

1.本发明总体上涉及一种运动球拍。特别地，本发明涉及一种运动球拍。特别地，本发明涉及一种用于运动球拍的手柄组件，其中手柄组件包括具有扩大的近侧区域的手柄部分。


背景技术：

2.诸如网球、短柄墙球、壁球和羽毛球球拍等运动球拍是众所周知的，通常包括联接到手柄组件的头部部分。头部部分支撑弦线床，该弦线床具有与多个交叉弦线段交替交织的多个主弦线段。手柄组件通常包括手柄、垫套、底盖和握把。
3.垫套通常由延伸至手柄部分近端的硬质材料制成，且底盖在球拍近端处附连至垫套。在某些情况下，随着时间的推移，底盖可能会移位、松动或以其他方式与球拍垫套断开连接。因此，一直需要一种具有改进的手柄组件的球拍，该手柄组件能够改进球拍的手柄组件的耐用性和可靠性，并且进一步防止底盖从球拍的手柄部分上移位或脱离。


技术实现要素：

4.本发明提供一种运动球拍，包括由纤维复合材料形成的管状框架、垫套和底盖。该框架包括第一端部区域和第二端部区域以及中间区域。第一端部区域和第二端部区域在手柄部分彼此并排延伸，并且中间区域形成头部部分的一部分。手柄部分包括远侧区域、近侧区域和位于手柄部分的远侧区域与近侧区域之间的中央区域。手柄部分的中央区域和近侧区域分别具有限定第一横截面区和第二横截面区的外表面。第二横截面区大于第一横截面区。垫套联接到手柄部分的中央区域并在中央区域上纵向延伸，但不在手柄部分的近侧区域上延伸。底盖牢固地固定到手柄部分的近侧区域。底盖包括近端壁和周围壁。近侧壁具有从近端壁延伸并围绕手柄部分的近侧区域的长度，使得近端壁小于一半的长度在垫套上延伸。
5.根据本发明优选形式的主要方面，用于运动球拍的手柄组件包括由纤维复合材料形成的手柄基部、垫套和底盖。手柄基部包括远侧区域、近侧区域和位于手柄基部的远侧区域与近侧区域之间的中央区域。手柄基部的中央区域和近侧区域分别具有限定第一横截面区和第二横截面区的外表面。第二横截面区大于第一横截面区。近侧区域包括近端和形成多边形横截面区的侧壁。侧壁具有第一侧部分和第二侧部分。第一侧部分从近端延伸并具有至少10 mm的长度。第一侧部分沿其长度限定了一致的多边形横截面区。第二侧壁部分限定了从第一侧壁部分到手柄基部的中央区域变化的横截面区。第二侧壁部分具有至少10 mm的长度。垫套联接到手柄基部的中央区域并在中央区域上纵向延伸，但不在手柄部的近侧区域上延伸。底盖固定到手柄基部的近侧区域。底盖包括近端壁和周围壁。近端壁具有从近端壁延伸并围绕手柄部分的近侧区域的长度，使得近端壁小于一半的长度在垫套上延伸。
6.通过以下详细说明，结合下文所描述的附图，可更全面地理解本发明，其中相同的
附图标记表示相同的部件。
附图说明
7.图1是根据本发明一种实施方式的球拍的前透视图。
8.图2是在模制之前位于囊状物和心轴周围的纤维复合材料层的叠层或布置的一部分的侧视图。
9.图3为纤维复合材料层的叠层的顶侧透视图，移除了心轴，示出了弯曲成近似球拍的形状的层的叠层以及轭纤维复合材料叠层。
10.图4是在放入球拍成型模具之前图7的纤维复合材料层的叠层的顶侧透视图。
11.图5是放入球拍成型模具中的纤维材料层的叠层的顶侧分解图。
12.图6是图1所示球拍的手柄部分的侧部端部透视图。
13.图7a是沿图6中线7a-7a截取的横向剖视图。
14.图7b是沿图6中线7b
–
7b截取的横向剖视图。
15.图7c是根据本发明的备选实施方式，沿图6的线7b
–
7b截取的横向剖视图。
16.图8是图1所示球拍的手柄部分的顶视图。
17.图9是图1所示球拍的手柄部分的侧视图。
18.图10是图1所示球拍的手柄组件的纵向剖视图。
19.图11是根据本发明的另一种实施方式的球拍的手柄部分的中央区域和近侧区域的顶部透视图，以及底盖的纵向剖视图。
20.图12和图13是根据本发明其他实施方式的球拍的手柄部分的中央区域和近侧区域的顶部透视图，以及底盖的纵向剖视图。
21.图14是根据本发明的另一种实施方式的球拍的手柄部分的中央区域和近侧区域的顶部透视图，以及底盖的纵向剖视图。
22.图15是球拍扭转稳定性测试组件和正在进行球拍扭转稳定性测试的球拍的顶部侧部透视图，第一重物施加到球拍扭转稳定性组件上。
23.图16是图15的球拍扭转稳定性测试组件的第一端部侧部透视图。
24.图17是图15所示的球拍扭转稳定性测试组件和正在进行球拍扭转稳定性测试的球拍的顶部侧部透视图，其中第一重物从球拍扭转稳定性组件上移除。
具体实施方式
25.参考图1，运动球拍大体上以10表示。图1的球拍10被配置为网球球拍，然而，本发明也可以被形成为其他类型的运动球拍，例如短柄墙球球拍、壁球球拍或羽毛球球拍。球拍10包括限定头部部分14和手柄组件16的框架12。在一个实施方式中，框架12还可以包括一对喉部管18，喉部管18在头部部分14与手柄部分40之间形成喉部区域20。
26.框架12优选由坚固的轻质材料如纤维复合材料制成。如本文所用，术语“纤维复合材料”或“复合材料”是指在树脂内并渗透整个树脂的多根纤维。纤维可以以片、层或层片的形式同轴对准，或者以片或层的形式编织或交织，和/或切碎并随机分散在一层或多层中。单个层片通常包括数百或数千个纤维束，这些纤维束最初被布置成彼此同轴且平行地延伸穿过最初未固化的树脂。纤维束中每一个包括多根纤维。纤维由高抗拉强度材料如碳制成。
备选地，纤维可以由其它材料例如玻璃、石墨、硼、玄武岩、胡萝卜、kevlar
®
、spectra
®
、聚对亚苯基-2，6-苯并双唑(pbo)、大麻、亚麻、其它天然纤维及其组合形成。在一组优选实施方式中，树脂优选为热固性树脂，例如环氧树脂或聚酯树脂。在其他组优选实施方式中，树脂可以是热塑性树脂。复合材料通常缠绕在心轴和/或类似结构上，并在热和/或压力下固化。当固化时，树脂被配置成流动并完全分散和延伸到整个纤维基质中。在多层或层片构造中，纤维可以在层与层之间相对于纵向轴线22在不同方向上对准，和/或在编织物或交织物中对准。
27.参考图2-5，图示了由纤维复合材料制成的球拍10的框架12的生产。在图2中，示出了纤维复合材料层的示例布置，其形成围绕心轴28缠绕或形成的未固化纤维复合材料管26。管26的纤维复合材料层的布置可以包括各种各样的层数、层的长度、层的宽度、层的形状、层的纤维角度值的范围、层的其它顺序以及它们的组合，这些都在本发明的范围内设想到。用于形成框架12的层片数量可以在2至150的范围内。在一个优选的实施方式中，用于形成框架12或其头部部分14、喉部部分20和手柄部分40的层片数可以是至少10个层片。在其他实施方式中，可以使用其他数量的层片。
28.心轴28是一个主体，大体上成形为形成模制部件的内表面，并用作芯体，未固化的纤维复合材料层可缠绕或施加在芯体上。在一个实施方式中，心轴28是细长主体，具有带圆角的大体上矩形横截面。在其他实施方式中，心轴可以具有其他横截面形状。囊状物30放置在心轴28上，并装配在心轴28的外表面周围。每一层围绕囊状物30和心轴28缠绕或形成，并遵循囊状物30和心轴28的形式或形状。
29.在一种实施方式中，形成叠层或多个层片布置的管26的至少50%的层可由碳纤维形成。叠层可以包括树脂，并且可以具有至少120 g/m2的纤维面积重量。
30.参考图2，当纤维复合材料的单向层片的层缠绕或叠层在囊状物30和心轴28周围时，层片不再布置成平片，因此，层片的纤维束和纤维不再遵循或限定大体上平行的线。相反，纤维束和纤维彼此相邻，并且被弯曲或以其他方式形成使得它们遵循基本相同的相邻路径。纤维保持彼此相邻，彼此对准，并遵循基本平行(或甚至同轴)的基本相似的路径。
31.在一种实施方式中，心轴28可包括拉片，便于从缠绕在囊状物30和心轴28上的管26中拉出或移除心轴28。参考图3和图4，一旦心轴28从囊状物30和叠层或管26移除，未固化的管26可以被轻柔地定位成球拍框架的形状。未固化的管26包括第一端部区域56和第二端部区域58以及中间区域60。第一端部区域56和第二端部区域58彼此并排放置以形成手柄部分40，中间区域60用于与轭叠层34一起形成头部部分14。未固化的轭叠层34也可以由纤维复合材料形成。如图4所示，管26可以成形为类似球拍框架，并且轭叠层34可以附连到管26。
32.参见图5，未固化的管26和未固化的轭叠层34定位于球拍成型模具38的模腔36内。球拍成型模具38的模腔36包括独特的形状，该形状限定了框架12的手柄部分16的独特形状。供应管线42可以附连到囊状物30，用于向囊状物供应空气或其他气体，并且球拍成型模具38的零件可以围绕管26和轭叠层34定位。囊状物30可以由空气或其他气体加压到预定压力，然后球拍成型模具38可以在烘箱或炉中加热到预定温度。一旦受到热和压力，管26和轭叠层34中的层的叠层中的树脂粘度下降，并且在模腔36中，树脂遍布管26和轭叠层34流动，产生更均匀的结构，并且纤维被定位成模腔的形状。在第一预定时间量之后，将球拍成型模具38从热源移开，并且允许管26和轭叠层34冷却和固化。在第二预定时间量后，将球拍成型
模具38打开，将球拍框架12从模具38中移除。球拍10的框架12可以具有在260gm到355gm范围内的重量。在其他实施方式中，球拍框架的重量可以在180gm到370gm范围之外。
33.参见图1，头部部分14为管状结构，限定了大体上椭圆形的开口46。头部部分14维持形成弦线床48的弦线网格的张力。弦线床48限定了弦线床平面49。喉部区域20包括从头部部分14向外延伸并在手柄部分40处会聚的一对喉部管18。喉部区域20将头部部分14联接到手柄部分40上。在一个实施方式中，该对喉管18与头部部分14和手柄部分40一体形成。在备选的优选实施例中，喉部区域20可以包括位于头部部分14与手柄部分40之间的弹性体隔离件(未示出)。手柄部分40沿着纵向轴线22从喉部区域20向外延伸。
34.参考图6至图14，更详细地示出了手柄组件16。手柄组件16包括手柄部分40、垫套50、握把52和底盖54。手柄组件16被配置为在使用期间由运动员的一只手或两只手抓握。参考图10，在一个实施方式中，手柄部分40由管26的第一端部区域56和第二端部区域58在其固化后形成。在模制和固化过程中，第一端部区域56和第二端部区域58膨胀以呈现模腔表面的形状，并作为一个一体式构件一起固化。第一端部区域56和第二端部区域58彼此并排延伸并形成一个一体式结构。因此，在这样的实施方式中，框架12可以由一个连续的材料管(例如，纤维复合材料)形成，该材料管在中间区域60弯曲以形成头部部分14。然后，连续材料管的每一侧可以形成在喉部区域20中朝向彼此会聚的喉部管18，并且连续管的第一端部区域56和第二端部区域58可以并排布置以形成手柄部分40。在这种实施方式中，框架12形成为单件一体式结构。在其他实施方式中，手柄部分40可以是不包括喉部管18的延伸部的管状结构。在这种实施方式中，手柄部分40可以是与框架12的喉部部分20或头部部分14分开的管状结构，并通过使用常规的紧固件、模制技术、粘结技术、粘合剂或其组合而附连到喉部部分20。
35.参考图6至图8，手柄部分40包括远侧区域62、近侧区域64和位于手柄部分40的远侧区域62与近侧区域64之间的中央区域66。手柄部分40的中央区域66和近侧区域64分别具有限定第一横截面区和第二横截面区的外表面68和70。图7a示出了具有八边形形状的中央区域66的第一横截面区。图7b示出了也具有八边形形状的近侧区域64的第二横截面区。图7c示出了也具有八边形形状的近侧区域64的第二横截面区。在图7c的球拍中，管状框架12可以填充有填充材料86，以改进球拍的声音和手感。在一个实施方式中，填充材料86可以是总重量在8至14克范围内的聚氨酯泡沫。在其他实施方式中，其他材料可以用作填充材料，例如其他泡沫，并且填充材料的重量也可以变化。
36.重要的是，手柄部分40的近侧区域64扩大，使得近侧区域64的外表面70限定的第二横截面区大于中央区域66的外表面68限定的第一横截面区。远侧区域62、近侧区域64和中央区域66中的每一个都具有限定多边形横截面形状的外表面。在其他实施方式中，可以使用其他横截面形状，例如椭圆形、圆形和不规则形。手柄部分40的近侧区域64包括近端72和侧壁74，侧壁74包括第一长度l1和第二长度l2。侧壁74的第一长度l1可以限定从近侧区域64的近端72在朝向头部部分14的方向延伸的一致的多边形横截面区。在一个实施方式中，第一长度l1可为至少10 mm。在其他实施方式中，第一长度l1可在10至50 mm的范围内。在其他实施方式中，第一长度 l1可在10至30 mm的范围内。图11至13示出了第一长度l1具有不同长度从而增加或减小手柄部分40的近侧区域64的长度和尺寸的三个示例。侧壁74的第二长度l2具有从第一长度l1到手柄部分40的中央区域66变化的横截面区。第二长度l2可以是至
少10 mm。中央区域66、近侧区域64的第二长度l2和远侧区域62可以限定凹部80。凹部80可具有由中央区域66的外表面76和近侧区域64的外表面限定的至少2 mm的深度d。在其它实施方式中，凹部80的深度d可在1至10 mm的范围内。凹部80可均匀地向内延伸到多边形中央区域66的侧部中，使得近侧区域64的第二横截面区大于中央区域66的第一横截面区。
37.参考图14，在另一种实施方式中，近侧区域64可从手柄部分40的近端72至中央区域64形成连续可变的横截面形状。在这种实施方式中，手柄部分不必具有由恒定的和可变的横截面区限定的两个不同的长度l1和l2，而具有限定了连续可变横截面形状的一个完整的长度l3。在图14的实施方式中，横截面形状是多边形(例如八边形)，并且尺寸从近端72到中央区域64减小。在其他实施方式中，横截面区可以采取其他形状，并且可以以其他方式改变尺寸，例如在特定子长度上不同的减缩量，大体上为凸形、大体上为凹形或可变的。在每种情况下，近侧区域64被扩大以使底盖54能够直接连接或附连到近侧区域64。
38.参考图10，垫套50联接到手柄部分40的中央区域66并在中央区域66上纵向延伸，但不在手柄部分40的近侧区域64上延伸。出于本公开的目的，术语“联接”意味着直接或间接连接。在一种实施方式中，垫套50位于手柄部分40的中央区域66上。在其他实施方式中，垫套50也可以定位在手柄部分40的近侧区域62和远侧区域64的一部分上。在每种情况下，垫套50被形成或定尺寸为匹配中央区域66以及它可能在上面延伸的近侧区域62和/或远侧区域64的任何部分的轮廓。在一个实施方式中，垫套50可以包覆模制在手柄部分40上。在其他实施方式中，垫套50可以通过其他方式例如粘合剂、一个或多个紧固件、干涉配合及其组合施加在手柄部分上。垫套50优选地具有多边形横截面形状，例如由八个外部纵向延伸表面形成的八边形形状，这八个外部纵向延伸表面沿着八个纵向延伸的抓握边缘互连。在备选的优选实施例中，垫套50可以具有备选的横截面形状，例如其他多边形、椭圆形、圆形和不规则形。垫套50由坚固、轻质、耐用的材料例如硬质聚氨酯泡沫制成。备选地，垫套50可以由其他材料形成，例如其他结构性氨基甲酸酯类泡沫、其他结构性泡沫、塑料材料或木材。在其他实施方式中，垫套50可以由能够在手柄部分40上拉伸的弹性材料形成。在优选实施例中，垫套50的长度在4.0与9.5英寸之间；并且，在一个特别优选的实施例中，垫套50具有大约6.0至8.0英寸的长度。
39.底盖54牢固地固定在手柄部分40的近侧区域64，并覆盖近端72和近侧区域64的外表面70的至少一部分。底盖54由轻质耐用材料例如塑料形成。备选地，底盖可以由其他材料例如尼龙、木材、热固性材料、热塑性材料及其组合形成。底盖54包括近端壁84和周围壁82，周围壁82从近端壁84延伸并围绕手柄部分40的近侧区域64，而不在垫套50上延伸。在一个实施方式中，周围壁82在近侧区域64的第一长度l1上延伸。在一个实施方式中，底盖54直接连接到手柄部分40的近侧区域64。在其他实施方式中，底盖54可以通过一个或多个紧固机构，例如粘合剂、销、螺钉、钉子、铆钉、u形钉、干涉配合及其组合牢固地固定到近侧区域64。在一种实施方式中，底盖54通过一个或多个u形钉固定到近侧区域64。周围壁82具有从近端壁84延伸并围绕手柄部分40的近侧区域64的长度，其中近端壁小于一半的长度在垫套50上延伸。在一个实施方式中，底盖54被固定到手柄部分40的近侧区域64，使得周围壁82在近侧区域64上延伸，并且周围壁82小于一半的长度也可以在垫套50的一部分上延伸。周围壁82的长度是参照球拍10的纵向轴线22测量的，并且从近端壁84延伸到底盖54的周围壁82的远侧边缘。在其他实施方式中，周围壁82的少于四分之一长度可以在垫套50上延伸。在另一实
施方式中，周围壁82仅在手柄部分40的近侧区域64上延伸，而不在垫套50上延伸。
40.手柄部分40的扩大近侧区域64可将底盖54连接至近侧区域64，无需在垫套50上延伸的周围壁82。由纤维复合材料形成的近侧区域64比垫套50更坚固和更耐用。因此，根据上述实施方式，底盖54到近侧区域64的直接连接显著增加了底盖54和球拍10的耐用性。常规球拍上的底盖通常连接到不太耐用的垫套上，该垫套通常完全延伸到球拍的近端。与手柄部分40的近侧区域64相比，垫套更脆弱，更容易破裂或断裂。当球拍掉落时，底盖会撞击地面或其他表面。此外，当发球或进行其他网球击球时，运动员经常抓握底盖。因此，在使用过程中，底盖接收很大的载荷。随着时间的推移，重复使用会导致底盖与垫套的连接变弱，甚至失效，从而导致底盖松动、移位和/或与球拍分离。将底盖54直接连接到手柄部分40的扩大周围区域64的本实施方式显著地加强了底盖54与手柄部分40的连接，从而显著地增加了球拍10整体的可靠性和耐用性。
41.握把52施加于垫套50的外表面、近侧区域64的一部分和底盖54的周围壁82的一部分。在一个实施方式中，握把52可以包括胶带。备选地，握把52可以通过其他方式，例如常规的流体粘合剂、热结合或机械结合而附连到垫套50和近侧区域64。握把52是柔软耐用材料的细长条。握把52可以由皮革、合成皮革、橡胶、其他热固性材料、热塑性材料及其组合制成。握把52通常螺旋或盘绕地缠绕在垫套50的外表面上。在备选的优选实施例中，握把28可以是管状构件，其可滑动地连接到垫套50的外表面和近侧区域64。
42.参考图15至图17，威尔逊体育用品公司（wilson sporting goods co.）使用球拍扭转稳定性测试组件140进行了球拍扭转稳定性测试。球拍扭转稳定性测试包括具有第一测试夹具144和第二测试夹具146的框架142，用于将球拍10分别安装到球拍10的第一位置148和第二位置150。术语“球拍扭转稳定性测试”是指满足以下描述的测试。从框架12的头部部分14移除弦线床，并且从球拍10的手柄组件16移除握把52和底盖54。球拍10被定位在第一测试夹具144和第二测试夹具146中，球拍10的纵向轴线22和弦线床平面49平行于地面。第一测试夹具144牢固地固定没有握把和底盖的手柄组件16，并且枢转地安装到框架142上，以允许第一夹具144(以及夹紧到第一夹具144上的手柄组件16)围绕球拍10的纵向轴线22进行枢转或旋转运动。第一测试夹具144还包括从第一测试夹具144和纵向轴线16径向突出或延伸的臂152。臂152包括一个或多个转位（index）154，用于在离纵向轴线16预定距离处接收第一重物156。在一个实施方式中，第一重物为6.9千克重物，并且预定距离距纵向轴线22为40厘米。第二测试夹具146将球拍10的头部部分18牢固地固定在固定位置，其中球拍10的弦线床平面49平行于地面定位。数字倾角仪160，例如佛罗里达州sanibel的barry wixey development公司生产的型号为wr300、类型2的wixey
™
数字角度计，可移除地安装在第二测试夹具144上纵向轴线22处。第一重物156在离轴线22 为40cm的预定距离处施加到臂152上。施加到臂152上的第一重物156将扭转载荷施加到球拍10的手柄组件16上，并导致第一测试夹具144(和手柄组件16)相对于框架142并围绕纵向轴线22旋转。参考图17，数字倾角仪160被调零，并且第一重物156被移除。测量臂152和手柄组件16相对于纵向轴线22的角度偏转或移动。虽然图15-17所示的球拍是未穿弦的（unstrung），但是球拍扭转稳定性测试也可以在穿弦的球拍上进行。出于要求保护的发明的目的，在球拍扭转稳定性测试下测试的球拍是未穿弦的。
43.球拍扭转稳定性测试在六个球拍上进行。第一组三个球拍是三个现有的wilson
®ꢀ
blade
®ꢀ
v7.0球拍，它们不包括手柄部分40的扩大的近侧区域64。相反，在第一组三个wilson
®ꢀ
blade
®ꢀ
v7.0球拍中，手柄部分40的横截面区从手柄部分40的中央区域66到近端72是恒定的。此外，垫套50也延伸到手柄部分40的近端72，并且底盖54以常规方式附连到垫套50。第二组三个球拍是原型球拍，其与第一组三个wilson
®ꢀ
blade
®ꢀ
v7.0球拍相同，除了手柄部分40根据本发明的实施方式形成，手柄部分40的近侧区域64被扩大，如图9和图10所示。下面的表1列出了第一组和第二组三个球拍的球拍侧向弯曲测试的结果。所有的球拍都是在未穿弦的情况下测试的。
44.表1球拍扭转稳定性测量。
45.第一组三个现有球拍与具有手柄部分40的扩大近侧区域64的第二组三个原型球拍相比的球拍扭转稳定性测试结果表明，在测试中，球拍的扭转稳定性显著改进，或球拍的角度偏转量减少。具有手柄部分40的扩大的近侧区域64的三个原型球拍表现出比相对应的现有球拍以至少13.3%更低或更好的扭转角偏转值。原型球拍在球拍扭转稳定性测试中表现出不大于4.7度的角偏转值。因此，根据本发明形成的球拍为手柄组件提供了更耐用的底盖连接，并且还提供了显著改进的扭转稳定性。
46.虽然已对本发明的优选实施方式进行了描述和说明，但本领域技术人员可以设想到与优选实施例的许多偏离。因此，本发明不限于前文的描述，仅受所附权利要求的范围和精神的限制。