专利名称：可进一步减少振动和反冲脉冲并增强撞击力的球类运动用运动器械的制造方法
技术领域：
本发明涉及包括有击球部分和在其外端设有手柄部分的杆的球类运动用运动器械，特别涉及到网球拍和高尔夫球棒(但它也可以用于需强力击球的其它球类运动用的运动器械，比如说板球、马球、棒球等等)的制造方法。
很久以前就已经知道，使打网球和高尔夫球的人极端畏惧的一种运动性疾病，“网球肘”，主要是因在击球过程中球拍或球棒的振动和后继振荡所引起的。为此，全世界的网球拍制造商都在研究从构造上减少网球拍的这种振动的可能性。对于运动员必须用较大的力量击球的其它运动器械，比如说高尔夫球棒(木材1.3)，也是如此。虽然由于运动的种类不同，球棒和球拍的结构有所不同，但它们仍具有共同之处，即运动员都是握着通常是设在杆外端处的手柄部分，来拿着该器械，并通过一根或长或短的伸延杆来传递他的相当大的击球力，而相应的反作用力又通过器械的击球部分全部作用在运动员的手臂上。而且，由于球拍的反冲和固有振动，还将使用于使球加速的撞击能量受到损失。
运动器械领域中，特别是有关网球拍和高尔夫球棒的最新研究成果表明，想要获得一种能真正消除振动，具有良好的冲击吸收和良好的振荡衰减的运动器械的目的，还远远没有达到。
目前已经知道，若将一种可自由移动的物体，比如说小铅粒或是一种较重的液体结合在网球拍上，可以使振荡得到衰减。这种效应已经被采用，比如说可参见美国专利US4182512。它是在已制成的球拍外表面上，附加一些腔室，以对较早期设计的网球拍加以改进。但这种附加体的采用，会使球拍变得更重，并会形成一些凸出的重物体。在该被引用的美国专利的另一个实施例中，是将球拍框架中空的内部空间再细分以形成若干个间格，并在这些形成在框架内部空间的各个间格腔室中充填上可自由移动的物体颗粒，比如说小铅粒。在这一实施例中，腔室相对于框架的内部空间是相当大的。对于过大的单体质量而言，振动时物体颗粒距振动节点或零程有较大的距离，因此只能获得不充分的振荡衰减，使得衰减并不处于最佳状态。
因此，仍然有必要进一步改善网球拍的振动衰减，特别是其击球振荡的衰减。对于网球运动员的腕关节来说，由此而产生的扭伤是最为危险的。
对网球拍来说，使用“良好击球点”也是相当重要的。“良好击球点”相应于这样一个区域，即在区域边缘处，衰减将从较高的值开始相当急剧地降至较低的值。如何确定网球拍上良好击球点的位置，一直是许多人致力研究的一个课题。然而，因为不同的击球特性还与良好击球点的不同位置多少有些关系，因而在良好击球点相对于球拍面积相当小的情况下，要对良好击球点的位置作某种通用的最佳选择，是不可能的。
本发明的一个目的是生产一种运动器械，它具有较强的冲击吸收和良好的振荡衰减性能，因而能防止对运动员肘部产生损伤，而且由于能更好地利用击球能量，因此它还能大大提高球的加速度。下面将特别对具有这些性能的网球拍及其制作方法进行说明。
这一问题之所以被解决，是因为在运动器械的结构中，设置有形成为一体的一个或干个腔室，在腔室中设置有可相对自由移动的物体颗粒或类似物，并将腔室放在/嵌装在杆和/或击球部分的内部。在最简单的情况下，可自由移动的物体颗粒可以是由一粒粒颗粒构成的松散填充物，比如说是非金属颗粒，金属颗粒，灰屑(金属灰屑)，或其它的颗粒状充填物等等。这些颗粒可以呈球形式是不规则形状。如果物体颗粒不呈球形，或许还是一种优点，因为在力的冲击作用下，这种松散的充填物可能会比由球形颗粒形成的密实充填物，具有更好的被压缩性。
用于吸收冲击力和振荡的物体，也可以是用压缩和固结方式连接充填于该空间的、并可以产生物体移动的材料部件。为此，可以使用室温时呈糊状的材料或弹性泡沫材料。硅酮泡沫材料是一种特别适用的材料。应该指出，这种糊状或泡沫成形材料可以包含有嵌埋在其中的弹性颗粒，在冲击力作用下，这些颗粒将随着载体介质移动，并在载体内移动，从而形成物体移动。
对于需要或者必须避免器械内的物体自由的前后运动的场合，采用后一种结构是更为有利的。
权利要求2至18描述了本发明的最佳实施例。权利要求19至21借助本发明所能制造的球拍来描述了其制造方法。
本发明主要涉及到网球拍和高尔夫球棒，为简单起见，本发明仅结合这两种运动器械来进行说明。
与器械形成为一体的可自由移动或称可自由运动的物体，其质量与网球或高尔夫球的质量大小相当。由于这种物体将相对于器械被加速，在器械与球产生碰撞撞击时，动能将存缩在可移动物体中，因此器械的制动作用将被释放，转换为该物体沿撞击方向的移动或是运动。这样，还将形成该动能的附加作用，而由球拍结球传递至球的这一能量亦将释放至球上。这也就是说，作为“反冲脉冲”而作用在球拍上的力将受到补偿，而且将有一个与反冲力大小相当的附加力作用于球上，增加球的加速度。
在本发明的网球拍的最佳实施例中，位于若干个小腔室中的可自由移动或可自动运动的各部分物体，环绕着击球区域均匀地分布在框架中，它们可以是，比如说，直径为0.4至0.8毫米的细小铅粒。根据本发明，这些颗粒的质量总和，应与要击打的球的质量大小相当，或是通过数学计算或试验来加以确定。这种确定方法将在下面参考有关图表加以说明。
虽然这些物体可以沿周边均匀分布，但物体沿周边的非均匀分布也许是更具优点的。利用这种非均匀分布，可以改变或是影响器械的重量分布，即所谓的摆动重量。但一般说来，由于人们不能估计出球将击在网球拍击球区域中的什么位置上，因而均匀分布是最为合适的。这些物体沿周边的均匀分布，使得力由框架到中央部位的传递为最佳传递。在直接朝球撞击时，这些物体将被加速，并在其自身存储有动能。而当球拍击中球并因此使球拍框架结构制动时，由于这些物体的惯性，当它们撞击到相对的腔室壁时，这些动能将作为“平动惯性”再次释放出来。
下面按时间的前后顺序说明本发明的器械与球发生碰撞的过程。球和器械间发生碰撞的第一阶段照常规方式进行。在因球拍产生弹性变形而使球制动时，可细分为若干部分的可自由移动物体，将因惯性从相对于击球方向为后壁的腔室壁离开，并向前运动，从而使得球改变其运动方向并飞离球拍时，球拍将接收到沿球运动方向的一个脉冲。这样在一方面，球将受到沿其新的运动方向的更强大的推力，而在另一方面，球拍的反冲将得到吸收。
从原理上讲，这种效果可以在按照本发明构造的任何运动器械中观察到，无论它是网球拍，高尔夫球棒，还是其它球棒。在各种器械中，可自由移动的物体的质量，均应与所要击打的球的质量相适应。这是很容易作到的，因为在公知的运动训练法规中对球的质量是有规定的。而腔室的形状，可自由移动物体的构成，分布及所用的材料，均可以根据体育运动的种类，所使用的器械和击球方式等等特征性能，来适当地选择最佳的实施方式。
本发明的主要效果就是，在采用本发明的器械击打球时，网球或高尔夫球的被加速的质量或将要被加速的质量，将得到补偿，同时还可以获得几乎是理想的器械振动衰减，从而使得从一开始就不可能出现显著的振荡和扭曲。这种振荡和扭曲，对于网球拍而言可能出现在球拍框架上，对于高尔夫球棒而言，可能出现在杆上。
至于可制作本发明所使用的可自由移动的物体的材料，任何比较重的材料都是适用的，特别是象铅、钢一类的金属，或是比较重的液体。由于铅具有最大的质量体积比，因而应该优先采用铅，特别是小铅粒。
在某些种类的运动器械中，可能要求可自由移动的物体(或颗粒状物体)释放它们的动能或称惯性的时间滞后一些。如果这些种类的运动，要求其器械在即将和球产生撞击之前，就“灵敏地”略微制动的话，则可以以衰减方式来利用可自由移动物体。通过将可自由移动物体弹性支承在其腔室中的方法，即可以获得这种衰减。为此，可以用两个弹簧支承着可自由移动物体，两个弹簧最好设置在沿击球方向的腔室前壁和后壁上。还可以用一个振荡棒来支承该物体，该棒的基部可设置在沿击球方向的腔室侧壁上。
如上所述，可自由移动的物体最好是均匀分布在网球拍的周框上，但为了均衡调制击球球拍的某些特性，也可以按某种分布函数沿其周边实施分布。这种偏离线性的分布也可以这样形成，即将等量的物体沿周边均匀分布，但充填有这些物体的中空空间却相对于击球方向具有不同的深度，相对于预期的击球方向是倾斜的，或是具有不同的形状。对于具有较长杆的器械来说，比如说对于高尔夫球棒，板球棒，马球杖等等，这并没有什么重要意义。但对于网球拍来说，将惯性物体设置在周边的不同地方，将能够获得不同的制动效果。
充填有物体的腔室并不一定需要牢固地密封，也可以用可拆装的塞子来进行封装。在采用螺旋部件或是采用作为螺旋密封器的塞子时，还可以打开腔室并改变充填在其内部的可自由移动的惯性物体，从而可以为使用者提供最适合于他的打球方式的器械。
对于网球拍而言，设置在手柄端部的，可用塞子密封的腔室，可以充填入附加物体，从而为网球拍相对于其重心的平衡提供附加帮助。
对于在新式网球拍的框架和杆中设置包含有可自由移动或可自由运动的腔室的制作方法，必须解决下述问题，即这些充填有物体的腔室必须适当地设置在网球拍的框架中，以使得网球拍的自动生产过程基本上不会因此而受到不良影响。
若以一种特定的球拍框架的生产为例，它可以是先制作一种纤维加强形的层叠薄板，将其卷成软管形的卷状物，放入用于制造网球拍的打开的模具中，然后将模具闭合。随后在提高到预定温度时提高内部压力，将软管压贴在模具的内壁上，进行硬化，并吹入某种硬化(固化)泡沫材料而使软管的内部空间胀紧。
利用现有的塑性纤维制作技术生产出的这种网球拍的构造，基本上是由不同配比的化学纤维形成的管形或软管形结构构成的，可以利用人造树脂，最好是环氧树脂，将石墨，杀螨特(aramite)，碳纤维或玻璃等等层压在一基片薄板上，然后和基片薄板一起卷起来以形成一软管形的卷状体。随后，将这一软管状物体放入用于制作网球拍的打开的模具中，并将模具闭合。为了将软管壁定位成形地压贴在模具内壁上，且不出现任何空气气泡或气腔，可以利用受压的介质，比如说压缩空气，通过高压将放入模具中的软管泵起，并在此状态下进行高温固化。在这些过程之后，球拍框架就形成了，并可以由模具中取出。但由于这种中空的框架，在结构上是一个横截面通常为椭圆的管，因而它也具有管形物体的机械性能，即可以被压扁或弯曲。为了消除这种现象，可以在原中空的框架中注入某种耐压的聚氨基甲酸酯泡沫材料，并使之完全发泡胀起。通过这种方式，可以大大提高其抗压性，并可以获得一种具有相当高的机械应变的管状框架，它可以从模具中作为一种已制作好的网球拍而取出。
为了安装网球拍框架上的弦网，需要在管形框架上形成孔洞。对于这道工序，通过还需要在框架椭园较宽的一侧设置沟槽，以便在将弦网安装在框架上之后，绷紧的弦线可以嵌入该凹槽中，以免凸出在框架轮廓之外。
对用纤维合成技术生产现代网球拍的过程的基本的原理性描述表明，由美国专利US4182512所公开的分隔腔室的技术，并不能应用于现代网球拍制造实践中。这些分隔腔室妨碍了通过中空的球拍框架的流体流动，还妨碍着聚氨基甲酸酯泡沫材料的注入。而且，含有物体颗粒的腔室不能适当地定位在管形框架的内部，从而在后继的打孔工序中有可能将这些物体腔室打穿。
在嵌装有充填有可运动物体的腔室时，当然应该避免在安装弦网时打穿含有物体颗粒的腔室，而这种情况在上述的制作网球拍框架时是有可能发生的。本发明还提供了一种与上述的现代制造技术相适应的制作方法。
根据本发明是可以在网球拍的框架之内设置用于衰减振荡或称可自由移动的物体的，而且并不会影响预定的全套生产设备和优化的生产过程，也不会过于昂贵。因此，本发明提供了一种可以改善振动和反冲脉冲衰减的、改善冲击吸收并可以增加击球力量的网球拍。同时还提供了一种可以根据网球拍的自动生产技术制造这种网球拍的方法。
根据前述的本发明的原理，可以对市场上能得到的网球拍和高尔夫球棒进行改造和检测试验。拥有这些球拍和球棒，因而对它们是熟悉的运动员指出，使用改造之前的球拍和球棒时，会分别呈现可感觉到的明显振荡，且会强烈作用在手和手臂上。根据本发明而改造后的网球拍和高尔夫球棒，也在由业余爱好者和专业运动员在实际使用中进行着后继试验。
对改造后的网球拍进行试验的结果表明，它具有下述性能，并和在先技术相比具有下述差异1.改造后的球拍的振荡趋于完全消失。
2.作用于运动员腕部的“反冲脉冲”减小到最小程度，在反手击球时更是如此。使用这种球拍使人感到非常舒适，而且不大可能会感觉到打球的疲劳。
3.当用球拍的边缘部位击球时，作用于手腕部的反作用扭力亦减小到最小程度。击球的方向准确性也被成倍的提高。
4.使用改造后的球拍，据说在一般情况下，可以比普通球拍大大提高其定向稳定性。
5.在发球或在球着地前截击击球时，使用相同的，甚至是更少的能量消耗，便可以使球的运动速度大大增加。
6.一个患有严重的“网球肘”疾病的运动员，在使用改造后的球拍时，还可以打完整场比赛，而一点也不会显示出病痛症状。若是采用未改造的球拍，运动员在很少的几次击球之后，即会感觉到伤痛。据进行试验的运动员称，在使用普通球拍进行常规击球的试验之后，病痛受到很大影响。
按照本发明而构造的网球拍的优点是相当明显的。理论计算和实际试验均表明，通过采用作为动能存储器的可自由移动物体，可以对作为一振动系统的网球拍的振荡进行衰减。从医学的观点上看，通过对振荡和反冲脉冲进行的衰减，可以大大减小患“网球肘”病的危险。本发明确实可以提供出按最新的塑性纤维技术生产的网球拍，它具有适当的用于衰减振荡和反冲脉冲的腔室，并可以将网球拍以经济上可接受的附加价格导入市场。
同样重要的是，采用本发明的制造方法，不仅能够获得环绕球拍框架周边的均匀振动衰减，而且还能够获得各种不同的振荡衰减的分布。可以沿整个击球区域或是在适当部位，以精确的分布形式来设置振动衰减物体。
正如后面所要详细说明的那样，对按本发明构造的网球拍进行测量的结果表明，在按本发明构造的球拍表面上的相当大的区域中，均具有相当高的振荡衰减。因此，与在普通网球拍中称为良好击球点相类似的最佳击球点，在本发明的网球拍上是一个相当大的区域，即除了边缘部位之外的几个整个球拍表面，都可以视作是具有极好的振荡衰减的，类似于良好击球点的击球区域。至今为止为确定良好击球点的位置所作的许多工作，在这儿不再具有重要意义，这是因为在本发明网球拍上的几乎整个可使用的球拍表面，都具有良好击球点的种种特性。
对于本发明的网球拍的制造而言，因为是将含有腔室的，具有特定形状的承载带沿其边缘进行设置，并固装中间部位，因而有可能对物体腔室定位设置，使得在球拍框架成形之后，需要为穿过弦线而打孔时，不再存在击穿腔室的危险。
为使承载带与不同的器械相适应，可以相当容易地改变承载带的形式，形状和制作方式。还可以根据预期的振荡衰减效果，来改变振动衰减用的物体的量，也可以由此来调节或校正球拍的摆动重量特性。
对承载带的最重要的要求就是，它应该按下述方式成形1.承载带应可以嵌入或卷入在软管形组件中;
2.承载带不会妨碍将软管组件装入模具的过程，且已嵌入的承载带可以被可靠定位;
3.嵌入的承载带不会阻碍泵入的，比如说，压缩空气，和随后的发泡成型;
4.各物体腔室精确定位，使得在以后的为安装弦网而形成孔洞的过程中，不会有任何腔室受到影响;
5.承载带不会导致纤维组件结构或球拍框架机械强度的任何削弱;
6.承载体应能承受住在制造方程中通常会产生的大约160摄氏度的温度。
在本发明的制作过程中，采用了具有腔室的承载带，它被成形为具有彼此互相隔开的且相对于带的中心纵轴对称设置的若干个腔室的连续带，并剪切成每一网球拍所需要的长度，或者将承载带制作成具有预定长度的预制带形件，且在其上设置有两列彼此间相距有预定间隔并具有预定分布的若干个腔室，从而可以使所制作成形的网球拍具有所需的性能。但不论怎样，承载体的结构构造均可以如下所述取一条较薄的硬塑料薄板，在制作网球拍所需的温度范围内，该薄板应具有足够的温度稳定性。用深冲压形成装置对薄板进行深度冲压，以形成两列具有预定尺度的园形、椭园形或长形的小凹槽。在进行深度冲击之后，即可以向这些凹槽内充填细小的金属或塑料颗粒，较重的液体或是其它适合的细小离散的较重物体。随后可用焊接或粘接方式，将第二覆盖薄板覆盖在它上面，以封闭住这些凹槽。目前在市场上就可以得到这些全自动的机器，比如说用于薄板封装配布扁形药片的机器等等。
采用这种方式，即可以得到具有深度冲压成型，充填有物体的腔室的子弹带状的带。各腔室沿带的边缘设置，带的中间是将腔室彼此隔开的部分，该部分相当大，以致在为安装弦线而在腔室之间打孔时，不会损坏任何一个腔室。
带的总宽度，应与球拍框架的结构高度，或是净高度相适应，即应与其椭园在击球方向上的高度相适应。分离的腔室的数量，应与在各种具体情况下所需要的物体的量和各物体环绕球拍框架的分布相适应。
在制作球拍框架时，还可以将细长的或是相对制作成形的承载带，卷入在软管状组件中，或是以层叠方式嵌装在软管状组件中。
由于软管状组件是柔软的，可挠曲的，因此可以通过触摸来确定承载带的位置，将其精确定位，并放入在模具中。当模具闭合时，由于球拍框架的高椭园形状，该承载带将自动地对准到与击球轴向相平行的准确位置上。随后可以连续地进行后继制作过程，这些制作过程和在一开始所描述的一样，而不需对标准步骤进行任何改动，也不会对其产生任何不良影响。
对于可用于承载带的材料来说，熔点至少为50摄氏度的材料都是适用的，这一温度为空气熟化树脂的下限温度。对这一材料的选择几乎没有限制，只要它能够模制成形并能够经受得住在球拍框架生产中所施加的较高温度即可。模制成形可以用深冲压，模印，模压，浇注发泡成形或是机械压力加工等等方式来实施，并可以根据材料选择适当的实施方式。最好是用适用于无端头带或是具有预定长度的带的自动机器进行生产。若举例来说，可使用的材料包括如铝等等的金属，如纤维加强型聚酯或环氧树脂等等的塑性材料，即热塑性和热凝性塑料。最好选用耐温达到或超过160摄氏度的材料。
通过下面参照附图对最佳实施例所作的详细描述，将会使本发明的特征和优点更加容易理解。
图1示出了一网球拍框架，它仅示出了其顶部和杆的一部分，在其框架和杆中设置有包含着可自由移动物体的腔室。
图2示出了网球拍框架在一个腔室处剖开的横剖面图，它示出了在一次击球过程中不同时间时的情况(部分横剖面图)。
图3示出了一个腔室的剖面图，其中设置有呈小铅粒形状的可自由移动物体颗粒。
图4示出了一个腔室的剖面图，其中设置有通过两个弹簧支承在腔室之中的呈园柱形的可移动物体。
图5示出了一个腔室的剖面图，其中设置有作为可运动物体的较重的液体。
图6示出了一高尔夫球棒击球部分沿球棒纵向方向的剖面图。
图7示出了球棒快撞击到高尔夫球之前，沿图6中Ⅶ-Ⅶ线剖开的，基本上垂直于其纵向方向的高尔夫球棒击球部分的剖面图。
图8是一曲线图，它示出了本发明嵌装的可自由移动物体或称惯性物体(单位克)在球拍速度恒定为30米/秒时对网球拍的反冲力(单位牛顿(kgcm2/S2))的数学意义上的检测函数关系，作为惯性物体函数的可获得的附加速度增加量，以及作为比较用的普通的“正常球拍”的反冲力。
图9是一曲线图，它示出了本发明嵌装的可自由移动物体(单位克)在球棒速度恒定为45米/秒时对高尔夫球棒的反冲力(单位牛顿(kgm2/S2))的数学意义上的检测函数关系，作为惯性物体函数的可获得的距离增加量，以及作为比较用的普通的“正常球棒”的反冲力。
图10示出了其中设有承载带的网球拍框架的部分剖开的透视图。
图11示出了图10所示网球拍框架在腔室部位剖开的剖面图。
图12示出了具有另一种实施形式的承载带的球拍框架的剖面图。
图13示出了可构成承载带的薄板的剖面图。
图14示出了可构成承载带的另一种实施形式的薄板的剖面图。
图15示出了按另外一种实施方式构成的承载带的剖面图。
图16示出了一网球拍，其上标明了普通网球拍的良好击球点以及本发明的网球拍的类似于良好击球点的振荡衰减面。
图17示出了有关图16所示的类似于良好击球点的振荡衰减面的衰减测量值。
图18示出了有关图16所示良好击球点的衰减测量值。
图19示出了用普通网球拍(曲线a)和本发明球拍(曲线b)击球时的衰减测量值。
图20示出了用于说明本发明的另一个实施例的，如图1所示球拍框架的剖面图。
图1示出了网球拍的弦线卡紧用框架(1)，沿框架周边和杆(4)分布设置有若干个小腔室(2)，在腔室的内部空间中装有一些可移动的颗粒状物质，比如说是一些小铅粒(3)。腔室的数目可自由确定，但应使各单独腔室的体积，相对于击球部分或杆的体积来说是相当小的。若举例来说，可沿球拍框架分布设置50至150个小腔室。在图1中，仅示出了杆(4)的一部分。图2以放大方式示出了这些腔室(2)中的一个，在图中分别示出了它在击球过程中的两个状态。
可以假定，在用网球拍击球时，图2所示的右侧腔室壁为腔室后壁。上侧的断面图示出了在球拍与网球刚要接触之前的铅粒(3)的位置。由于摆动，这些铅粒均压靠在腔室后壁上。
当球拍碰触到球时，由于球拍和球的碰触近似地满足弹性碰撞定律，使得框架被减速。由于惯性，可自由移动的铅粒(3)开始沿击球方向移动，并压靠在击球方向的前侧腔室壁上。这种状态如图2的下侧图中所示。
通过撞击，可自由移动的物体将动能或称力传递至腔室前壁，并为腔室前壁所接收。因此，除了普通球拍在击球时所传递至球拍的力之外，球拍还将受到上述固有惯性的作用而被加速，网球拍的反冲也将因此而得到几乎完全的补偿。
图3、4、5分别示出了在其一个腔室或部分腔室中设置有不同的可自由移动的物体的几个实施例。图3相应于一个比较简单的实施例。它是用一个可拆装的塞子(5)封住园筒状的腔室。在这一最简单的实例中，腔室(2)包含有一个封住的园筒状的洞，在洞中充填有一些粒径尺度为0.4至0.8毫米的极微细的金属颗粒。所有腔室中所充填的物体的总体质量，应与在这一最简单实例中所使用的球的质量大体相当。腔室可以用制作球拍用的材料封住。在另一实施例中，也可以用具有螺纹(6)的塞子(5)进行这一封装，可将所述的塞子(5)旋入至其外表面与球拍的外表面高精度吻合时停止。如果要选择这种具有可拆装的塞子的实施方式，则必须非常精确地制作这种塞子，以便使它不会改变气流环绕球拍的流动状态。比如说，这种腔室还可以装在网球拍手柄的端部，通过拆下塞子，变更物体(3)，可以对球拍的重心进行适当校正。
图4示出了以较大物体作为可移动物体(10)的实例，比如说，它可以是一个设置在空心园筒中的园柱体，并用弹簧(11)固定在腔室壁上。这确实可以实现较大物体(10)的衰减运动。如果用一个弹簧将这一可移动物体固定在，比如说，腔室的一个侧壁上，亦可以获得类似的效果。这种由一个或多个弹簧加以缓冲的物体，也可以呈球形。
图5示出了本发明的另一个实施例，在这里是用较重的液体(12)作为可自由移动的物体的。类似的，还可以采用在受到冲击时可被压缩并可复原的材料，对腔室进行部分或全部的充填。
图6和图7示出了本发明应用于高尔夫球棒的实施例。图6示出了一个高尔夫球棒的击球部分(13)和杆(14)的一部分延伸部分。在高尔夫球棒的击球部分，即由杆的曲颈部到棒的端部，沿其纵向方向依次设置有三个腔室。腔室的类型可与图3至图5所示的，用于网球拍的腔室相仿。
在最简单的实施方式中，腔室(15)可以由园筒形空心空洞构成，其中充填有粘滞物体，比如说胶状物体或象硅酮泡沫材料等等形成的泡沫材料体。在胶状物中，设置有可自由移动的物体，比如说呈砂粒状或其它形状的固态物体。这种可移动的物体颗粒，也可以嵌埋在泡沫材料的空穴或胞腔中。这些腔室可以在制作球棒时将其固封起来，也可以用可拆装的塞子进行封装(参见图3)。
由于高尔夫球棒的击球区通常是确定的，因此很明显，腔室不应从击球侧开口。如果腔室是可以打开的，则球棒的重量，和由此确定的球棒的类型，均可以在一定范围内变化。
图7是图6所示高尔夫球棒击球区沿Ⅶ-Ⅶ线的断面图，并示出了可移动物体在击球过程中的位移。其可移动物体可以是置于胶状物中的金属颗粒。和基于网球拍所作的描述相类似，可移动物体具有类似的作用和效果。
虽然本发明的原理，是以网球拍和高尔夫球棒为例进行说明的，但很显然，同一原理还可应用于其它类型的运动器械中。这样在一方面可以获得冲击状态的改善(通过消除反冲和振荡)，而另一方面还可以利用附加的加速度，由击球力更好的击球。
若假定在一次击球过程中所发生的变化，在物理学的角度上，可以看成是一种“弹性碰撞”，这两个物体，即球和球拍(如果是网球拍，则是弦网加上框架)发生弹性变形，由网球拍或高尔夫球棒施加在手腕上的反冲力，便可以作为其惯性质量的函数计算出来。若再假定击球之后，形变完全消除，两物体完全分离并保持为它们原来的形状，那么，惯性质量应理解为可自由移动的物质颗粒或可移动物体的总的质量。
在这一基础上计算出的反冲力与惯性质量间的关系，有关网球的如图8所示，有关高尔夫球的如图9所示。
利用图8和图9，便可以依据给定的球和球拍的质量，找出按照本发明所必须设置的惯性质量的值。
图8和图9中的曲线还表明，随着网球拍或高尔夫球棒中的惯性质量的增加，可以获得更大的加速度。因此，在打高尔夫球时，由于高尔夫球的飞行距离增加，故可以在更远的距离处击球。换句话说，在这两种情况下，所施加的击球力均得到了更好的利用。
图8和图9还表明，对于依据某一给定速度，对高尔夫球来说也可以是某一给定的距离，而预先设计好的，哪怕是粗略设计好的某种运动器械来说，若利用图8和图9所示的曲线关系确定其惯性质量，则有可能会对该种运动器械的某些预定性能产生一些影响。从这一观点看来，可通过塞子(5)变更其惯性质量的腔室的实施方式，是更为合适的。
图10至图15示出了若干个本发明的可嵌入网球拍框架和杆中的可自由移动物体(惯性质量体)的最佳实施例。
图10示出了从网球拍击球部分的框架(1)处部分剖开的透视图，在框架内部的中空空间中嵌装有一个承载带(20)。在承载带(20)中，沿着其两侧边缘排列着若干个腔室(2)，且腔室(2)部分充填着物体颗粒(3)。正如图11所示，框架呈椭园形剖面，在椭园的一个偏平侧还具有一个凹槽(12)。在凹槽中设置有用于穿过弦线以构成球拍网的孔洞(22)。该偏平侧为网球拍卡弦用框架的外侧。可将弦线通过孔洞(23)拉到相反的一侧，即内侧，然后通过框架将其繃紧，以编织成弦网。
为了使弦线能够穿过框架，需要在承载带的中线附近开孔。由于在承载带的中间部位处并没有设置腔室，因此能够没有任何困难地在两个腔室之间的连接体上打孔，以便在承载带的中间部位形成孔洞(24)。
图10中所示的孔洞(25)，是从一开始就被设置在承载带上的，以便可以在吹入压缩空气或是在内部空间泡沫成型时，获得在制造过程中特别需要的压力平衡。
网球拍的击球方向，与椭园的较高高度方向相一致，因此位于承载带的平面中。
当用具有图10所示框架的网球拍进行一次击球时，物体颗粒(3)在一开始是处于相对于击球方向的后方，而当球拍速度被减缓时，将沿着击球方向朝前移动。因此，可以缓和并衰减反冲脉冲。在另一方面，由于物体颗粒在碰撞到腔室前壁时，将向球拍施加一个使其进一步向前的脉冲，因而可以增加击球的力量。
下面对一种制作过程加以详细说明。首先将一薄层材料卷成类似软管的卷，并将承载带卷在其内部，然后在将承载带放入模具中之后，用正确设置带宽几何尺度的方式，固定该承载带。在用，比如说聚氨基甲酸酯泡沫进行发泡成形后，便可对其最后固定。
如果承载框架是由随后嵌装有承载带的硬塑料或金属管制成的，则可以设置沟槽，以便将承载带固定在管状框架的内壁上。
图13和图14示出了若干种可通过粘接或焊接构成承载带的塑料薄片。塑料薄片(26)(参见图13)最好由可深度冲压成形和可焊接的热塑性薄片构成。可以由已知的深度冲压方法，在一对塑性薄片上形成凹槽(27)和(28)。在某一凹槽中，比如说凹槽(27)中，充填物体颗粒(3)，比如说是金属颗粒，然后再利用粘接或是焊接，将其结合在具有凹槽(28)的另一相对的薄片上，以形成一系列个密封的腔室。
用于压力平衡的孔洞(25)，可以用某种已知的方法，如冲孔方法来形成。
如图14所示，也可以仅在一个塑性薄板26上设置用于充填物体颗粒的凹槽，采用粘接或是焊接的方式，与一个平板塑性薄板相结合，以形成腔室27。
图15示出了可用于图12所示的球拍框架中的承载带的另一构成方式。在这里，承载带由一个具有隔离杆30的塑性双软管29挤压成型而构成。通过软管中空空间的部分挤压成型，充填物体颗粒，再进行挤压以形成密封的方式，可以形成腔室。这样便获得了承载带的另一种不同的实施方式，该承载带亦包括有两排分别沿其两边缘设置的腔室。
如果需要的话可以进行纤维加固，深度冲压，可焊接式粘接的铝制薄板，其它的可以卷、压、深度冲压，可压制或吹制成形的适于制作带的材料，热凝性塑性薄板，以及可预制成型的材料，如树脂浸渍的瓦垄纸带或是树脂蜂窝状线(“Honeycomb”)等等，均可用作上述所用的材料。
可用于制作承载带的材料，在被加热到生产网球拍的过程中所需达到的温度时，应仍能保持其形状。因而，耐温可达160摄氏度就足够了。
如果是将其设置在一呈网格状且具有稳定的耐热性的材料上，也可以采用两个腔室串。这两排腔室串之间的相互距离，可以用刚性网状单件加以设定。这种网格结构必须具有足够的稳定性，以便在形成用于弦线穿过的孔洞时，它仍能保持其原有性能，即保持两腔室串间的距离不变，各腔室的位置不变，而且在将其放入网球拍框架模具中时，也不会损坏。
还可以将承载带制作成某种挤压成形或冲压成形的部件。在这种制作过程中，可以制作出具有半个腔室的挤压成形部件，比如说如图13和图14中标号26所示的部件，在这些半个腔室中充填小铝粒，并如上所述，将其粘接在或焊接在第二挤压成形部件或薄板。
下面，以其框架如图10和图11所示的网球拍为例，说明本发明的优点。其中的框架是用合成纤维技术生产的，在其内部具有包含有物体颗粒的承载带。
图16示出了网球拍的顶侧视图。假定用同样的方法制作出两个网球拍，球拍之一具有含物体颗粒的承载带，而另一个没有，即后者是一个普通的网球拍。对这两个网球拍的减振性能进行检测，即对有一个网球以同样的速度，分别落在两网球拍击球面的限定点上的情况进行检测。由测量系统对网球撞击后的振荡衰减情况分别进行检测。对这两个球拍的测量值分别标出在图17和图18中。其中图17为对本发明的球拍的测量结果，图18示出了对普通球拍的测量结果。
高的数值相应于高的衰减。测量值的单位为相对单位。
在普通球拍上(参见图18)，良好击球点的位置均出现在击球表面的一定区域中。限定良好击球点的连线，即衰减开始从其相当大的值急剧下降的点的连线，已示出在图16中，由此限定的良好击球点，由标号31给出。
利用同样的测量装置，对本发明的球拍进行测量。所得到的各测量值已示出在图17中。
其结果表明，在球拍表面的大部分区域上，均具有良好的衰减，而只是在球拍的边缘部位，衰减才相对差一点。对于本发明的球拍，具有良好衰减的良好击球点的区域，已由图16中的标号32示出。
这表明，对于至今为止通常是必须的一项工作，即用在特定位置处的结构性测量方法，来给出球拍上良好击球点位置的工作，已不再是必要的了。在球拍的整个实际可使用的表面上，均具有良好的衰减，这是至今为止从未能得到的。
图19亦示出了两个同样规格的网球拍的测量结果，其中一个是市场上销售的普通球拍(参见曲线a)，而另一个是具有本发明的结构构成的网球拍，它具有含有30克物体颗粒的承载带。
曲线a和b分别示出了两球拍在网球撞击之后的网球拍杆的衰减性能。由图中可以看出，在刚刚产生撞击之后，第一次振荡呈现几乎相同的振幅，但随后，本发明球拍上的振荡急剧衰减，进而完全消失。而对于已有技术中的普通球拍，正如曲线a所示，振幅缓慢衰减，然后可能是由于共振点的影响，振幅急剧升高，并由于后继峰值的出现而使振幅衰减的非常慢。
可以设想，引起运动员肘部损伤的重要因素，不仅包括衰减的绝对值，还包括其均匀性，即是否出现衰减峰值和共振，也是一个重要因素。
在本发明的另一个实施例中，夹环形承载带是与球拍的手持部分和/或击球部分的框架壁整体成形的，该种承载带亦具有一个或两个可自由移动物体的腔室串。若本发明这一实施例的球拍如图1所示，则图20示出了该球拍击球部分的框架的一个横剖面图。夹环形承载带33嵌装在弦线导槽中，且两排充填有物体颗粒的腔室分别位于穿引弦线用的孔洞的两侧。可以在用纤维板制作夹层软管的过程中，将这种承载带嵌装在结构组件中，也可以在以后再嵌装在弦线导槽中。对于后一种实施方式，可以利用某种已知的粘接方法，如借助双面粘胶带来进行粘接。
对于上述第一种实施方法，即在制作结构组件的过程中将承载带嵌装入结构组件的方法，由于承载带所占据的空间仅仅对框架的内部有影响，因而一点儿也不会改变球拍的外部轮廓。
这种承载带的后一种组装或是附装方法，是将其以夹环形状嵌装在形成于球拍外表面的导槽中的，它具有可以改变承载带和作用于承载带的物体等等的优点。在这种情况下，可以通过附装和使用具有不同数量的腔室和/或充填有不同物体的承载带，或是改变腔室和/或物体的环绕框架的不均匀分布状态，来分别适应于不同的使用者的不同需要。
由图20可以看出，它也可以冲出用于穿过弦线的孔洞34而不损坏承载带中的物体腔室。
上面已结合最实用和最佳的实施例对本发明进行了描述，但不难理解，本发明并不仅限于所公开的实施例，它还包括着以最广泛的方式理解本发明的主题和范围内的各种变型，以及所有的这种改型和等效结构。
权利要求
1.一种通过在球拍框架中设置含有可自由移动物体的腔室的方式，来改善振荡和反冲脉冲的衰减并增加撞击力的网球拍的制作方法，首先制作出纤维加强的层叠状薄板，并卷成一软管状的卷状物，将所述软管状卷状物放入打开的，用于制作网球拍的模具中，并闭合模具，在提高至一定温度时，增强其内部压力以将软管压贴在模具的内壁上，并进行固化，向软管的内部空间吹入硬化泡沫成形材料，以进行增强，其特征在于将一承载带卷入在纤维加强的层叠薄板制成的软管状卷状物的内部，或是在制作出软管状卷状物之后再将承载带设置在该卷状物之中，而且在将软管状卷状物放入模具中时，使承载带的平面对准于击球部分，其中所述的承载带，其带宽与球拍框架椭园高度的净宽或是在击球方向的净宽相适应，在其边缘部分设置有充填有吸收物体的腔室，而在两列腔室串之间的带的中间部分没有腔室。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于所述的承载带被直接施加在所述的纤维加强型层叠薄板上，并被包绕在薄片中。
3.按照权利要求1的制造方法，其特征在于具有预定长度的预制带状部件被用作承载带，在承载带上设置有彼此相距预定距离并按预定方式分布的若干个腔室，各腔室具有预定的尺寸并充填有物体，以便与制作成的网球拍的预期性能相吻合。
全文摘要
一种通过在球拍框架中设置含有可自由移动物体的腔室的方式，来改善振荡和反冲脉冲的衰减并增加撞击力的网球拍的制作方法。首先制出纤维加强的层叠薄板并将其卷成卷状物，将卷状物放入球拍模具中后升温，使其压贴于模具内壁上，同时吹入硬化泡沫成型材料。其特征是将一承载带卷入该卷状物内，且在将卷状物放入模具时使承载带对准击球部分，承载带边缘设有装有吸收物体的腔室，而在两列腔室之间的承载带中部设有该腔室。
文档编号A63B49/02GK1093296SQ9310315
公开日1994年10月12日 申请日期1993年3月26日 优先权日1993年3月26日
发明者罗兰得·维弗里得·斯墨尔 申请人:罗兰得·维弗里得·斯墨尔