專利名稱：具有張緊環的運動球拍的制作方法
技術領域：
本發明涉及運動球拍，諸如拍球拍、墻球拍和網球拍。
本發明的背景運動球拍框架通常包括一支承著相互交叉的、用于擊球的主弦和橫弦的頭部，和一由使用者緊握的手柄。用于設置弦和支承弦的傳統方法是鉆制穿過球拍框架的弦孔，將諸弦固定在諸弦孔內，從而使諸主弦平行于縱軸延伸，而諸橫弦垂直于球拍主弦而延伸。
傳統運動球拍的一個問題在于在弦床上的不同位置處，擊球力或恢復系數是不同的。例如，由于球拍頭部通常具有一大體橢圓形的形狀，因此。設置在側向的、位于外側的主弦比離球拍頭部中心近的主弦短得多。其結果是，球拍上靠近縱軸處的地方比位于側向的地方能具有更大的擊球力。
但是，這恰恰正是為人們所不希望的。當球擊在弦床上偏離中心的側向位置時，球拍將會在使用者的手中發生扭轉，從而在將球擊回的過程中擊球力遭到損失。但是，由于這里的主弦的長度較短，相應的弦床只能提供較低的擊球力，而不能在這些區域提供能補償部分扭轉運動的較大的擊球力。
球拍的擊球力還會在沿著球拍長度的方向上出現不均勻現象，即朝著球拍外頂端的方向擊球力降低。這是由于這兩個原因。第一，球擊打在弦床上越靠外的位置，圍繞手柄的彎曲力矩將越大。第二，當球擊打在球拍上遠離重心的位置時，一旋轉作用將作用于所述球拍上，該旋轉作用將吸收能量并降低擊球力量，即，降低返回到球上的能量。球落在球拍上離重心越遠的地方，作用于球拍上的旋轉作用就越大。
在球拍運動中，很難保證球每次都擊打在球拍弦上相同的點上。因此，對于兩次相同的揮拍來說，球將以不同的速度被擊回去，所述速度將取決于球與諸弦接觸點是在什么位置。這意味著在撞擊場地之前球行進的距離是不同的，因此，擊球者必須有較大的誤差估計范圍以解決回球不夠精確的問題。
在共同擁有的Head美國專利No.3,999,756中揭示了一種通過改變諸弦之間的間距來補償弦床兩端擊球力分布不均勻的問題。Head指出，由于離球拍框架較近的諸弦的長度比位于弦床中心的諸弦短，所以比較硬。Head指出，通過增加靠近球拍中心的弦密度，弦床的擊球力分布將比較均勻。
早先，人們還提出一種具有“陽光爆發(sunburst)”形式、或呈扇形弦形式的拍球類運動球拍，其中相鄰主弦的間距隨著球拍外端的方向不斷增加。這具有使得位于外側的主弦的長度稍稍加長的效果，由此在一定長度上降低了拍面的擊球力的變化。但是，諸弦下端能交會的距離受到以下事實的限制，即在框架上的有限的區域內，只能鉆制某一定數量的孔，否則會將框架的強度減弱至在使用過程中引起球拍損壞的情況。因此，已知的陽光爆發形式的球拍在補償不相等的主弦長度方面只收到很小的效果。
人們還至少提出了一種建議來補償沿著球拍軸線方向的擊球力的變化。在共同擁有的Davis美國專利No.5,037,098中揭示了一種運動球拍框架，其中框架的橫截面高度，在垂直于弦床的方向上，在頂端是最大的，并且朝著手柄的方向不降低。其結果是，框架的堅硬度朝著頂端的方向不斷增加，從而有助于補償增加的彎曲力矩。
人們希望能提供一種能使弦床兩側和沿著球拍軸線的方向都能產生更均勻擊球力的弦床形式。
本發明的概述本發明是一種運動球拍，例如，一種網球拍。墻球拍或拍球拍，所述運動球拍包括一框架構件，所述框架構件包括一大體呈橢圓形的外頭部，其中，所述框架構件的相對兩端聚合在一喉部區域。一張緊環在喉部區域內橫跨所述框架構件，以使所述框架構件和張緊環形成一承接諸弦的穿弦區。
所述張緊環具有面背向著穿弦區而朝著穿弦區的方向彎成弧形的弧形受力面。所述張緊環的橫截面最好呈圓形或橢圓形，以使所述受力面的橫截面近似為半圓形。多個相互交叉的主弦和橫弦設置在穿弦區內。至少大部分的主弦的諸下端繞過在張緊環的受力面。所述諸主弦以岔開的角度從張緊環延伸出來并固定于所述外頭部上那些能形成一大體呈扇形形狀的位置處。
諸主弦的上端最好固定在框架內的諸弦孔內，諸弦孔的位置使得諸主弦能大體穿過所有的穿弦區。這最好通過將諸主弦孔散布在外頭部上從9點鐘到3點鐘的位置而加以實現。
當所述球拍被穿弦時，諸主弦上的張緊力拉緊每一主統的下端，使該下端抵著受力面的一個區域上，該主弦相對兩端之間的距離為最小。這個區域是在垂直于弦張緊力的方向上。所述受力面具有一定曲率，以使相鄰的下主弦端能靠在受力面上彼此相互隔開預定距離的諸區域上。所述受力面最好具有一跨度，所述位于框架的相對兩端之間的跨度其值至少為諸主弦直徑的總和，所述受力面具有一能保持相鄰兩弦之間的預定間距為最小的曲率。所述張緊環的跨度最好被保持為最小，以使張緊環能恰好位于喉部接頭的上方，因為這樣能使弦達到最長的長度。
在一較佳實施例中，將橢圓形外頭部與喉部相連接起來的框架的側部具有一相對較小的曲率，即，大體上是線性的。位于框架每一側上的最遠的主弦與框架兩側相隔開但與框架兩側大體平行。在一較佳實施例中，最遠的主弦從張緊環延伸至外頭部。但是，如果需要，最遠的主弦可以終止在頭部的下端。在這種情況中，人們可能更希望將最遠的主弦的下端固定在框架上的諸弦孔內。
本發明能增加位于外側的主弦的長度，在這樣做時能增加在弦床的側向位置區域即離軸線較遠的區域上的擊球的響應力。由于所述張緊環具有曲率，它還具有能縮短中心主弦長度的效果，這樣做時能降低由所述區域提供的擊球力。因此，與傳統的、包括陽光爆發形的穿弦形式相比，本發明降低了弦床表面的擊球力的變化。
本發明的優點還在于弦密度朝著弦床的外部區域方向降低，并朝著喉部區域的方向增加。因此，當球被擊在弦床較外的外側時主弦產生的擊球力增加，并且由于在喉部區域上方的弦密度較高，由諸主弦產生的擊球力在所述弦床的下部區域內降低。因此，本發明具有不僅能使弦床橫向的擊球力更均勻，還能使沿著弦床軸線的擊球力更均勻，即，使整個弦床的擊球力也更均勻。
繞過在張緊環上、彼此靠得很緊的諸主弦的諸下端也具有能減少弦的移動量的理想效果。
在拍球類運動的球拍中以及一些墻球拍中，所有的主弦下端均支承在那些鉆制在框架兩側上的弦孔內。在網球拍中，有些下主弦孔鉆制在框架的兩側上，而其它的主弦孔(用于中心主弦的弦孔)是鉆制在橫跨喉部區域的喉橋上的。
在框架的兩側上鉆制弦孔減弱了框架的強度，用于主弦下端的弦孔更是人們所不希望的，因為它們位于框架的大彎曲應力區域內。但是，采用傳統的球拍，沒有其它的有效方法來固定諸弦端。
用于張緊環受力面具有一定曲率，諸弦的下端利用與受力面的幾何形狀相結合起作用的諸弦的自身張緊力而位于所需的位置上。因此，不再需要用于主弦下端的弦孔。由于省去了下弦孔，結果加強了位于球拍頭部的下部區域內的框架的強度，降低了框架在該區域受到損壞的機率。
球拍兩側上的下主弦孔的省去，也同時省去了相關的弦槽，因此，本發明的優點還在于增加了球拍兩側上的平的表面的面積，從而可將裝飾性設計、標志語句、或其它信息設置在此平的表面上。
諸主弦的下端繞在張緊環受力面上，而不要用弦孔，并且由于受力面具有一定曲率而被固定保持在位。但是，如果需要，可以將弦孔或弦導槽形成在所述張緊環內以進一步固定所述下弦端。
由于諸弦的下端僅僅是繞在張緊環上，因此可以方便地對本發明的球拍進行穿弦。而在傳統的球拍中，穿弦時諸弦需要穿過索眼釘才行。
在采用傳統的穿弦機進行穿弦的球拍中，如果穿弦機的張緊頭擦刮框架表面，所述頭部的下端可能會受到損傷。根據本發明，揭示了一種對球拍進行穿弦的方法，該方法是一次將兩主弦同時從球拍頭部上拉伸出來，從而不再需要穿弦機來嚙合球拍頭部的下端。
為了更好地理解本發明，以下結合附圖對本發明的較佳實施例進行詳細描述。
附圖簡要說明
圖1是本發明的拍球類運動的球拍的前視圖；圖2是所述球拍的喉部的全尺寸視圖；圖3是沿圖2中線3-3截取的張緊環的剖視圖；圖4a和圖4b是圖1所示的球拍在穿弦的兩步驟中的前視圖。
較佳實施例的具體描述圖1示出了一具有一框架的拍球類運動的球拍10，所示框架形成一大體呈橢圓形的外頭部12，所述框架的相對兩端19會合在一喉部14并相交在喉部接頭16處。在所述喉部接頭16的下方，所述球拍以傳統方式設有一球拍柄18。在所示的例子中，框架的相對兩端19從橢圓形外頭部12起以一微小的曲率，即大體上線性地延伸至所述喉部接頭16。
一張緊環20剛好在喉部接頭16上方橫跨位于喉部區域14內的框架，從而能同框架構件12、19一起，圈起一用來承接諸弦的穿弦區22。請特別參閱圖2-3，所述張緊環20具有一面向離開外頭部12的方向(即，朝著球拍柄18的方向)的弧形受力面24。所述弧形受力面24橫跨框架的兩側，并向內朝著穿弦區22的方向向內彎成弧形。如圖3所示，所述張緊環20的橫截面呈圓形，因此受力面24是半圓形的。但是，也可以采用其它形狀。
在穿弦區22內設有多個相互交叉的主弦30和橫弦32。框架的外頭部12具有多個上主弦孔25，用來承接諸主弦30的上端。如圖所示，諸主弦孔25是設置在從近似9點到3點鐘的位置上，因此諸主弦30基本上穿過所有穿弦區22，即穿過通常的擊球區。
請參閱圖1。在示意性的例子中，框架的兩端19從橢圓形的外頭部12起、以一相對于球拍軸線近似為32°的中線角度延伸至喉部接頭16。最外部的兩根主弦40、40a從張緊環起以近似29°的角度分開延伸，但它們與框架的兩端19大體上平行。因此，如圖1所示，主弦以一角度呈扇形散開從而能基本上布滿所述穿弦區22。在圖1所示的拍球類運動的球拍例子中，遠離中心的主弦和位于喉部接頭上方的框架兩側以一大約為±30°的角度從球拍軸線岔開，但也可以采用其它角度，并且最好取決于所需的擊球范圍的尺寸，或取決于球拍的種類(例如，網球球拍或墻球拍)。
外頭部12和端部19還設有多個橫弦孔28，用來承接諸橫弦32的相對兩端。如圖所示，在某些情況中，一弦孔26可以同時承接一橫弦32和一主弦30。所述諸橫弦32以普通方式固定在球拍框架內。
諸主弦從諸弦孔25起延伸至張緊環20，并繞過張緊環20，然后又回到框架的外頭部12上。相鄰弦組成的一對弦，例如，40、42(圖2-3)由弦端44相連，所述弦端繞過張緊環20的弧形受力面24。所述球拍可以用多個彼此分開的主弦對而穿弦，但最好是用一根連續的主弦穿弦。
圖4a和圖4b示出了一種利用一根具有足夠長度的單根弦50來穿諸主弦的較佳方法。弦50的一端穿過其中一個中心主弦孔52，繞過張緊環20，并拉伸穿過另一中心主弦孔54，直到有相同長度的弦從兩孔52、54中的每一孔中伸出來。
請參閱圖4b，然后例如利用一球拍上弦機將兩根主弦56、58拉緊，并如圖示那樣被構件60所夾緊。隨后，將弦50的兩自由端穿過下一對位于外側的主弦孔62，繞過張緊環20，并穿過第三對位于外側的弦孔64，并在每一側上再次留有一段弦66。
一旦完成該操作，諸弦68被所述上弦機所張緊并夾緊，重復該操作過程直到所有的主弦30都以圖1所示的方式穿弦。諸橫弦32的穿弦可以在對諸主弦30進行穿弦之前或之后進行。
請參閱圖1-圖2，當諸主弦30被張緊后，諸弦端44緊抵著受力面24而拉伸，并移動至代表相應弦的兩端之間的距離為最小的區域，所述最小距離由受力面的曲率所決定。換句話說，所述弦將位于垂直于弦張緊力方向的受力面部分。因此，就一對弦40、42來說，如果弦端44a最初是位于如圖2所示的右側或左側，一旦弦40、42被張緊，所述弦端44a將滑至如圖所示的位置上，因為對弦40、42來說，在該位置處，從張緊環20至弦孔26a、26b的距離為最小。
由于諸主弦30是向外呈扇形展開，并且由于張緊環20具有如圖2所示的曲率，因此，每一弦端44將位于一相對于相鄰接的弦連接部分有所移離的區域內。張緊環20的曲率最好是選擇得使諸弦端44能緊抵著受力面并且相互之間隔開一預定的距離，而不會相互接觸，或者至少不會發生較大的接觸。
在圖示的示意性實施例中，張緊環20的相對兩端位于所述喉部接頭16的頂部上方近似3/4英寸的位置上，并且張緊環20的受力面24具有一大體為1英寸的曲率半徑。但是，正如以上所述的，所述受力面24的曲率半徑應該加以選擇以保持諸弦端44之間有一預定的距離，從而使諸弦之間的連接部分能相對較為緊密地接近在一起(例如，1毫米)，但不會相互重疊。這可以通過使張緊環20中心處的曲率半徑增大(即降低曲率)來實現，使諸弦端44不會集攏得太緊密，反之，可以朝著張緊環的外側方向降低所述曲率半徑(即提供一更急速轉彎的曲面)來保證諸弦端不會變得彼此分隔得太開。
通過這樣的作業，諸弦端44具有一側向最小的間距，并且可以將所述張緊環20的長度保持為最小并剛好位于所述喉部接頭的上方。通過將所述張緊環20剛好設置在所述喉部接頭16的上方，諸主弦30可以基本占據所有的穿弦區22。
本發明可以應用于由任何適當材料制成的運動球拍上，例如由一種纖維增強的復合材料或金屬中空管制成的運動球拍上。在前一種情況中，所述框架是以一種傳統的方式模制而成的，并且所述張緊環20是以一種與網球拍的喉橋(throatbridge)相同的方式同時模制的。如果所述框架是由金屬管材制成的，中空管形金屬張緊環可以以一種可與金屬喉橋類似的方式固定于所述框架的兩側上。這種球拍形成方法是眾所周知的，因此不需在此作進一步的描述。或者，所述球拍框架可以由金屬制成，并具有一石墨制成的張緊環。所述石墨張緊環的端部固定于所述金屬框架的兩側上，所述固定的方式與目前用來制造具有熔融石墨喉橋的金屬網球拍的方式相同。
如果需要，本發明可以采用一種由我們共同擁有的、授予Davis的美國專利No.5,037,098中所揭示的恒錐度框架。依此方式，所述框架和穿弦系統可以使張緊力沿著球拍的長度方向均勻散布。
在所述框架由復合材料制成的情況中，諸主弦的上端固定于一傳統防撞條上，而諸橫弦則固定于由硬尼龍或其它適當材料制成的傳統索眼條上，以防止諸弦和在諸弦孔邊緣的框架受到損壞。由于張緊環受力面和每一弦之間有一較大的接觸區域，并且不具有諸如弦孔邊緣的高應力區域，因此，不需要將一起保護作用的硬塑料條裹繞所述張緊環。但是，如果需要，可以將一種能降低摩擦的材料，諸如乙縮醛樹脂(例如，Delrin)或Teflon設置在下弦端和受力面之間。當諸弦被張緊時，降低摩擦的材料將有助于均勻位于相鄰主弦之間的弦張緊力。
以上描述了本發明的較佳實施例，對于本技術領域的的熟練人員來說，作出種種不背離本文中所揭示的本發明的概念的變化和增刪將是顯而易見的。所有這些變化均擬包括在如下權利要求書所闡述的本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種運動球拍，它包括一包括一外頭部的框架構件，其中所述框架構件的兩相對端匯合在一喉部區域上并交會在一喉部接頭處；一在喉部區域橫跨所述喉部相對端的張緊環，其中框架構件和張緊環形成一承接諸弦的穿弦區；其中張緊環具有一至少大體上呈弧形的、內環受力面，所述受力面朝著離開外頭部的方向，朝著穿弦區的方向彎成弧形；多根相互交叉的主弦和橫弦，其中諸主弦具有上端和下端，至少大部分的主弦的下端包括一裹繞在受力面上并連接相鄰主弦的連接部分，主弦首先沿著受力面上至少那些與諸相應弦相切的諸部分接觸，所述連接部分沿著內環受力面可移動，以使施加于諸主弦上的張緊力能將諸主弦拉向受力面上的一個位置處，在該位置處，連接部分和與該連接部分相連的諸主弦的上端之間的距離為最小，由此當施加張緊力時，所述諸弦能自動就位，諸主弦的諸上端固定于所述外頭部上那些能形成一大體上呈扇形結構的位置處。
2.如權利要求1所述的運動球拍，其特征在于，所述張緊環直接位于所述喉部接頭的上方，所有主弦的諸下端包括繞過所述張緊環上的連接部分，所述外頭部包括用來固定諸上端的弦孔，從而使諸主弦能基本上穿過所有的開口。
3.如權利要求2所述的運動球拍，其特征在于，施加于諸主弦上的張緊力能把下端拉向受力面的一個位置上，在該位置處相應主弦的相對兩端之間的距離為最小，所述受力面具有一曲率，該曲率使相鄰主弦連接部分能靠在受力面上那些至少不會發生重疊的區域上。
4.如權利要求1所述的運動球拍，其特征在于，所述受力面具有一至少是諸主弦下端直徑的總和的長度且具有一曲率，該曲率使得相鄰主弦的諸連接部分之間有一相對較小的、預定的間距。
5.如權利要求4所述的運動球拍，其特征在于，所述張緊環的長度，以及從所述喉部接頭到張緊環的距離被保持至一相對為最小的所需值，以保持這種預定的間距。
6.如權利要求5所述的運動球拍，其特征在于，這主弦孔分布在外頭部上大體在9點至3點鐘之間的位置上。
7.如權利要求6所述的運動球拍，其特征在于，所述球拍具有一縱軸線，所述主弦孔包括一對位于所述軸線的相對兩側上的位于外部的主弦，并且所述主弦相對所述軸線呈近似±30°。
8.如權利要求5所述的運動球拍，其特征在于，所述內環受力面以一近似為一英寸的曲率半徑彎成弧形。
9.如權利要求1所述的運動球拍，其特征在于，所述受力面的橫截面大體呈半圓形。
10.如權利要求2所述的運動球拍，其特征在于，所述球拍包括一縱軸線，并包括一由單根弦線形成的多個主弦和連接部分，其中所述外頭部包括諸對相繼地位于外部的上主弦孔，所述諸孔形成每一對對位于所述軸線的相對兩側上的主弦孔，所述球拍通過以下方法而進行穿弦(a)將所述主弦穿過鄰近于所述軸線的那對主弦孔中的一個上主弦孔，繞過張緊環，并從該對主弦孔中的另一上主弦孔中穿出，由此形成第一主弦，一第二主弦，和一對從相應的主弦孔對中穿出的主弦自由端；(b)張緊所述第一主弦和第二主弦；(c)將每一主弦自由端穿過下一個位于外側的上主弦孔；(d)導引每一自由端繞過所述張緊環并反回穿過下一相鄰的上主弦孔，由此形成一第三主弦，一第四主弦，并在所述軸線兩側留下主線自由端，(e)張緊所述第四軸線；(f)重復步驟(d)-步驟(e)，直到所述一根弦線延伸穿過所有的上主弦孔為止。
全文摘要
一種運動球拍(10)包括一橫跨頭部的喉部區域(14)的張緊環(20)，所述張緊環具有一弧形的、面朝著離開球拍(10)的外頭部(12)的受力面(24)。所述受力面(24)朝著穿弦區(22)的方向彎成弧形。諸主弦的下端繞過所述張緊環的受力面上，諸弦以扇形形狀地向外延伸至所述框架。所述張緊環(20)具有能縮短諸中心弦而延長位于外側的諸主弦的效果，由此使諸弦所提供的擊球力在整個弦床上能更為均勻。
文檔編號A63B51/00GK1153480SQ96190465
公開日1997年7月2日 申請日期1996年5月9日 優先權日1995年5月11日
發明者斯蒂芬J·戴維斯, 理查德·簡斯 申請人:王子運動用具集團股份有限公司