用于制造运动球拍的球拍框架的方法及由此制成的球拍框架

摘要

本发明涉及一种球拍框架，它具有形成在其中的一个或多个弦线孔和弦线床平面，所述弦线孔沿所述弦线床平面延伸。优选地，通过提供框架支承结构以及在结构上整合框架支承结构和框架结合结构来形成球拍框架，所述框架支承结构的目的在于对所述球拍框架提供弯曲刚度，所述框架结合结构的目的在于对球拍框架提供抗扭刚度。框架支承结构和框架结合结构的相互整合形成复合框架结构，在复合框架结构内可以提供一个或多个所述弦线孔。

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造运动球拍的球拍框架的方法，所述球拍例如可以是网球、壁球、羽毛球、板球、软式网球或乒乓球球拍。更具体地，本发明涉及用于制造球拍框架的改进方法，其允许获得形成球拍框架的复合框架结构。在进一步的方面，本发明涉及用于运动球拍的改进球拍框架，所述运动球拍具有复合框架结构和形成在其上的弦线孔。

背景技术

运动球拍具有包括交织弦线床(string bed)的头部、手柄，以及将所述头部连接至所述手柄的杆部。

在传统的复合材料制球拍中，通常通过将容纳可膨胀囊状物的预浸渍管放入模具中形成所述框架。囊状物膨胀，以便使预浸渍管附着到模具壁上，同时，模具受热，以便使预浸渍管固化。在球拍模制之后，通过在框架中钻出小弦线孔而在所述框架内形成用于锚固弦线端部的孔。这些弦线孔(以下称作“传统弦线孔”)中的每一个通常容纳单根弦线。塑料套管柱延伸穿过弦线孔以使弦线免受钻孔锋利边缘的损害，所述套管柱形成在沿框架外表面延伸的套管和减震带上。

最近研发了可替换具有传统弦线孔的球拍框架的球拍框架。

共同拥有的PCT申请WO 2004/075996公开了一种运动球拍，其中沿球拍侧面、尖端和喉桥(throat bridge)的特定相邻小弦线孔对由具有两个内向弦线支承表面的增大弦线端口孔(以下称作“弦线端口孔”)所取代，所述增大弦线孔以一定距离隔开，所述距离等于两个邻近主弦线或横向弦线之间的距离。优选地，框架由碳纤维增强复合材料制成的双管形成(称作石墨框架)，其中弦线端口孔在球拍压力模制时模制到球拍中。作为使用双管的结果，每根管形成弦线端口孔的一半，所述弦线端口孔可以具有圆形边缘并且不需要使用套管柱或带。同样，在弦线端口孔之间的区域内，两根管的相邻壁熔合在一起以在框架内部形成加强壁。因此产生一种球拍，其具有改进的抗扭刚度和更轻的重量。该球拍在具有型腔的模具中制成，所述型腔具有希望的框架形状。模具具有两个半部。容纳可膨胀囊状物的预浸渍管放入每个模具半部中。模具插入构件和形成传统弦线孔的销定位于两根预浸渍管之间并且模具关闭，所述模具插入构件的外表面具有弦线端口孔的希望形状。囊状物随后膨胀，同时模具受热以使合成树脂固化。在从模具中取出球拍框架之后，将模具插入构件和销取出，从而分别留下弦线端口孔和传统的弦线孔。

共同拥有的欧洲专利申请EP 06112486.3公开了一种运动球拍，其中具有弦线端口孔的球拍框架利用单根框架管制成。在这种情况下，预浸渍管提供单根可模制结构。所述结构包括一对同轴的预浸渍可膨胀囊状物和多个横向通道，该横向通道在中间区域横向穿过单根管结构。横向通道具有与要形成在球拍框架中的弦线端口孔的位置与取向相对应的位置与取向。管结构放入模具中，并且模具构件插入横向通道中。囊状物随后加压，并且管结构与模具形状相一致。模具受热，使得管结构固化。这种制造方法由于采用单一模制操作而明显提供了改进措施。这允许提高球拍框架的质量和实现总生产成本的降低。

尽管已经证明上述制造方法对于制造具有传统孔或弦线端口孔的球拍框架来说是有效的，但是应当看到，由于许多因素，生产成本仍然较高。

首先，这些方法仍然伴有某些工序，为了节约制造时间和成本，这些工序很难合并/减少。事实上，人们采用膨胀模制技术，这种技术是相对昂贵和费时的。例如，可膨胀囊状物总是必须放入可模制结构中，以便保证加压时，可模制结构附着到模具壁上。这种操作很难自动进行，并且经常需要人为干预。

另外，所述制造方法通常使用可模制管结构和囊状物，其由具有高碳纤维含量的预浸渍管制成。众所周知，碳纤维是较为昂贵的材料，其成本在近年来显著增加。这一事实必然伴有对于为制造球拍框架提供基本原料而言更高的进货成本。

而且，使用可膨胀囊状物很难在球拍框架上获得附加孔或凹部(以下称作“附加腔”)，这些附加孔成凹部可用于更好地容纳减震器或其它塑料插入件，从而提高球拍框架结构性能。对于传统弦线孔而言，这些腔可以在框架形成之后钻孔。令人遗憾地是，常规做法显示出，钻弦线孔或附加腔是在模制球拍框架上进行的一种后固化操作，由于这可能削弱模制框架，造成框架纤维断裂的事实，因此是应当避免的。另外，这种操作需要时间，这就显著增加了废品框架的数目。

发明内容

本发明提供了一种用于制造球拍框架的改进方法，其允许克服上述缺陷。

更特别地，本发明提供了一种制造球拍框架的改进方法，其中有可能避免使用预浸渍囊状物或管，从而使球拍框架中的碳纤维含量最佳化，乃至减小至零。

本发明进一步提供了一种制造球拍框架的改进方法，其允许容易地获得传统弦线孔和/或弦线端口孔和/或附加腔，而无需在球拍框架形成之后进行钻孔。

本发明还允许容易地获得由不同材料制成的框架区域，从而优化/改进球拍框架的结构性能。

本发明易于以较低成本按工业标准执行。

本发明包括具有复合框架结构的球拍框架，该框架结构是不同框架结构、即框架支承结构和框架结合结构相互整合的结果。

框架支承结构主要是对球拍框架提供弯曲刚度。这是相当重要的，以便使球拍框架在球撞击球拍弦线床时具有适当的弯曲响应并获得高性能。框架支承结构还提供了特定的抗机械应力性，其例如不允许弦线张力使球拍框架变形。

框架结合结构牢固地连接到框架支承结构上。框架结合结构可以对球拍框架提供抗扭刚度，从而具有增强的抗扭性、抗剪性和抗压缩性。框架结合结构还可以对框架支承结构提供支撑结构。例如，它可能用来使框架支承结构的某些部分保持适当位置或机械连接。框架结合结构可以简单地用作整块材料，其与框架支承结构相关以便在与框架支承结构相互整合期间易于获得由不同材料制成的传统弦线孔和/或弦线端口孔和/或附加腔和/或区域。

在传统的球拍中，球拍框架总体上通常设计和实现为完成运动球拍的预定性能。但是，本发明提供了完全不同且创新的制造方法。球拍框架在概念上认为分成不同的框架结构，所述框架结构单独构思并随后整合在一起。因此可以优化每个框架结构的性能，以便在实现相互整合时，获得增强和特定的性能，并且提供协作效应。这允许获得较高质量和较高性能的球拍。例如，有可能增强源于使用弦线端口孔的固有优点。

本发明提出的创新制造方法提供了其它重要优点，这在利用传统制造方法和球拍的情况下极难获得。

因为不需要传统的膨胀模制技术，从而可以简化制造过程。为制造球拍框架可以有效地考虑较低成本的装配/模制技术步骤。更特别地，根据本发明，这种方法更为容易地在框架上获得弦线孔和/或附加腔。因此，必然伴有较低的时间和生产成本。另外，碳纤维材料的使用可以优化乃至减少至零，因此，用于制造球拍框架的原料成本可以大大降低。

本发明的其它特征和优点将通过下文结合附图描述的优选实施例变得显而易见。

附图说明

图1是由根据本发明的方法制造的球拍框架的透视图；

图2是与图1所示球拍框架相关的复合框架结构的实施例的透视图；

图3A是沿剖面AA′剖开的图2所示复合框架结构的横截面视图；

图3B是沿剖面BB′剖开的图2所示复合框架结构的横截面视图；

图4是用于图2所示复合框架结构的框架支承结构的实施例的透视图；

图5是用于图2所示复合框架结构的框架支承结构的另一实施例的透视图；

图6是用于图2所示复合框架结构的框架结合结构的实施例的透视图；

图7是由根据本发明的方法制造的另一球拍框架的一部分的透视图；

图8是由根据本发明的方法制造的另一球拍框架的一部分的透视图；

图9是由根据本发明的方法制造的另一球拍框架的一部分的透视图。

具体实施方式

参考附图，在图1中显示了由根据本发明的方法制造的球拍框架1的第一实施例。球拍框架1包括头部2、一对汇合杆4、以及柄部5，所述头部2包括喉桥3和尖端12。头部2包括多个传统的弦线孔6和多个连续的弦线端口孔7。手柄(未显示)安装在柄部5上，随后，手柄可以缠绕有握持部分。如WO 2004/075996(其内容在此引入作为参考)中更为详细描述的那样，位于头部2的相对两侧上的弦线端口孔7，以及位于尖端12和喉桥3中的对置的端口弦线孔相对于彼此偏移。这样，例如沿着侧面，抵靠一个端口弦线孔7a的下部支承表面9的弦线段8在穿过弦线床8a之后抵靠弦线端口孔7b的上部支承表面10，缠绕头部2的外表面，并且在再次穿过弦线床之前，抵靠下一个相邻端口弦线孔7c的下部支承表面11。这种装弦线方式用于横向弦线8和交织主弦线(未显示)。交织主弦线和横向弦线形成大致铺设于弦线床平面8b(图3b)上的弦线床8a，弦线孔6或7沿所述平面8b延伸。

用于制造球拍框架1的方法也可以用于制造只具有传统弦线孔6的球拍框架。

在一个实施例中，这种方法包括提供框架支承结构21的步骤a)，所述框架支承结构包括一个或多个大体上用于对球拍框架2提供弯曲刚度的支承部分210。支承部分优选地由细长元件210构成。事实上，在优选实施例中，所述步骤a)包括提供一个或多个细长元件210的子步骤a.1)，和成形和/或装配细长元件210以形成框架支承结构21的子步骤a.2)。

细长元件210有利地由较硬材料制成。用于提供特定结构刚度的各种材料可以是例如碳纤维、热塑性或热固性树脂、碳环氧化物、铝、镁、钛、钢、玻璃纤维、纳米结构材料、天然纤维(例如，木材)、SMC(片状模塑料)、BMC(整体模塑料)。

根据结构刚度分布，细长元件210可以根据不同平面定向，所述结构刚度分布必须由框架支承结构21赋予球拍框架1。例如，细长元件210可以包含在一个或多个大体上平行于弦线床平面8b的平面内，如图3B-4中所示。细长元件210还可以沿一个或多个与弦线床平面8a相交的平面定向。特别地，细长元件210可以成形/装配以便形成网状结构，如图5所示。更一般地，单个细长元件210可以根据三维空间内的任何方向延伸，即，它可以与弦线床平面8a形成任何角度。

如图所示，细长元件210的形状优选地为具有实心或空心部分的细长管。可选地，例如“双T”形状或薄片形状(图8)的其它形状也是可能的。

细长元件的实际几何形状可以随意。因此，它们可以复制球拍框架1的特定部分的最终形状(参见图8的元件210B)或弦线端口孔7的形状(参见图7的元件210A)。

根据细长元件210的形状及其使用材料，步骤a.1)的实际执行可能必然伴有各种制造技术。例如，如果使用碳纤维，细长元件210可以通过单纤维或带材缠绕获得。可选地，如果使用金属或塑性材料，可以考虑挤出、锻造、拉挤成型、模制、热成型或其它适当的制造技术。

同样对于实际的装配/成形细长元件(步骤a.2))来说，根据制造偏好，可以采用例如软钎焊或锻造的各种技术。

根据本发明的制造方法还包括在结构上使框架支承结构21与框架结合结构31整合的步骤b)，所述框架结合结构与框架支承结构21相关。

这种相互整合提供了两个框架结构21和31之间牢固的相互连接。如下文所述，这种相互连接可以不是永久连接。

框架支承结构21和框架结合结构31的相互结构整合形成复合框架结构50，如图2所示。如有可能注意到的那样，复合框架结构50已经具有弦线孔6或7。复合框架结构50基本上构成球拍框架1的最终结构。原则上，不需要附加的制造步骤，并且球拍框架1可以直接送至通常最终布置，例如插入套管或减震带。事实上，如下文更好显示的那样，所述步骤b)可以包括用于实现球拍框架1的任何相关的结构部分的有利子步骤，所述结构部分也包括通常仅用于装饰目的的最外层。

优选地，框架结合结构31提供了用于支承结构21的一个或多个部分，尤其是用于细长元件210的结构支撑与连接。另外，框架结合结构31优选地提供用于弦线床平面8b的结构支撑。这是指，优选地，弦线孔6或7直接形成在框架结合结构31上。但是，人们注意到，例如通过在上述制造子步骤a.2)中装配适当网状结构，只在框架支承结构21上形成弦线孔6或7是可能的。

优选地，框架结合结构31的一个或多个部分310由一种或多种相对弹性的可变形材料、例如，热塑性材料、聚碳酸酯、聚亚安酯、载荷(loaded)聚合物、天然材料(例如，木材)、泡沫塑料、结构蜂窝层制成。

各种制造子步骤对于实际执行所述步骤b)来说是可能的，所述子步骤的性质尤其取决于框架结合结构31所使用的材料。

根据本发明的第一实施例，制造步骤b)优选地包括形成框架结合部分310的子步骤b.1)和使框架结合部分310与框架支承结构21的一个或多个细长元件210装配在一起的子步骤b.2)。子步骤b.1)-b.2)提供了选择，根据该选择，框架结合部分单独实现并随后与框架支承结构21装配在一起，从而获得两个框架结构的相互整合。例如，在步骤b.1)中，框架部分310可以单独制造/成形，以便包括一个或多个腔311，细长元件210随后在子步骤b.2)中插入所述腔中。腔311例如可以在正或反球拍表面上获得，如图8所示。

由于任何可能的理由(例如框架结合结构31所用材料的性质)，当在步骤b)中不能采用模制技术时，子步骤b.1)-b.2尤其有用。此外，子步骤b.1)-b.2)使得实现复合结构(未显示)成为可能，其中，即使当球拍框架已经形成时，也可以根据需要替换一个或多个细长元件210。因此，用户自己也能够根据需要改变球拍框架的布置。

但是，在可能的时候，优选地，实际执行步骤b)必然伴有低成本模制技术。特别地，根据本发明的另一个优选实施例，优选地考虑注塑成型技术。这种选择伴有显著的优点。首先，注塑成型有可能显著减少总生产时间，同时，它比已知的膨胀模制技术具有明显更低的成本。其次，注塑成型技术本身非常灵活，并且它们允许容易地获得用于框架结合结构的高质量结构解决方案。例如，在相同的框架部分中，有可能过注塑多个不同材料层以例如实现减震器结构。作为进一步的实例，还可能共同注塑具有不同材料或具有不同局部性质，例如具有不同局部刚度的不同区域。这允许适当地设计框架的任何部分的机械性质和性能。

根据该优选实施例，有利地提供将框架支承结构21放入模具中的子步骤b.3)。模具可以方便地成形，以便使细长元件210保持在其适当的相对位置。然后，优选地执行将一个或多个第一模具构件放入模具中的子步骤b.4)，其目的在于限定弦线孔6或7。优选地还采用将一个或多个第二模具构件放入模具中的步骤b.5)，其目的在于限定一个或多个位于球拍框架1上的附加腔70。当球拍框架1(尤其是结合结构21)需要一些用于插入附加元件，例如套管或减震器的孔或凹部时，这个子步骤尤为有用。

当在上述步骤a)中不在框架支承结构21单独获得弦线孔6或7和腔70时，优选地采用子步骤b.4)-b.5)。

在插入第一和第二模具构件的可选方案中，模具本身可以有利地成形，以便获得弦线孔6或7，可能地，获得框架结合部分21上的腔70。

同样，球拍框架装饰物和修饰物可以与复合框架结构50整体地实现，从而进一步节约时间和成本。因此，步骤b)优选地还包括将由第一材料制成的一个或多个成形板放入模具中的子步骤b.6)，其目的在于形成球拍框架1的一个或多个外层(未显示)。所述层用于提高球拍框架1的美感。第一材料板优选地为热成形板，其放置为粘附到模具内壁上。优选地，这些板具有至少两层。外层与模具壁接触，并且它优选地由相对刚性材料制成，所述材料不在注塑成型加工期间融合，并且用于装饰球拍框架表面。而内层优选地由热塑性材料制成，所述材料与要在模具内注射或反应的材料融合。因此，保证了装饰板粘附到复合框架结构上。

然后，提供将一种或多种第二材料，优选地热塑性材料注入模具中的子步骤b.7)。注射材料流入模具并占据模具的任何自由腔。当模具冷却时，注射材料凝成固体并且形成与框架支承结构21在结构上结合在一起的框架结合结构31，从而提供相互整合。这时，模具可以打开，并且复合框架结构50可以从模具中取出。

当希望具有泡沫或蜂窝状框架结合结构31时，可以使用可选的模制技术。

在这种情况下，在执行所述子步骤b.3)-b.6)之一后，有利地执行将一种或多种第三反应材料放入模具内的子步骤b.8)。该步骤之后执行与模具内的第三反应材料起反应的子步骤b.9)。反应材料在模具内部膨胀并且占据任何自由腔。当模具冷却时，膨胀材料凝成固体。因此，框架结合结构21与框架支承结构31一起形成并结合在一起，以便提供相互整合。这时，模具可以打开，并且复合框架结构50可以从模具中取出。

上文描述了本发明优选实施方式。在不脱离此处公开的发明构思的情况下，变化和改变对于本领域的技术人员来说是显而易见的。

例如，在图7中显示了复合结构50A的一部分，根据本发明，其与球拍框架的可选实施例相关。复合结构50A单独包括弦线端口孔7和一系列腔70，其穿过复合框架结构50A的整个截面。这些腔布置在相对于弦线床平面8b对称的两个连续弦线端口孔7之间。框架支承结构21A包括三个细长元件310A，其大体上围绕弦线床8a延伸。中央的细长元件有利地成形为限定弦线端口孔7。在框架结合结构31A中获得通腔70，该结构的部分310保持在适当位置处并围绕细长元件210A。

在图8中显示了另一复合结构50B的一部分，根据本发明，其与球拍框架的另一可选实施例相关。支承结构21B仍然包括三个细长元件310B，其大体上围绕弦线床8a延伸。两个细长元件210B具有薄片形，而中央的第三细长元件为管状并且沿弦线床平面纵向横穿弦线端口孔7。在这个中央的细长元件210B上获得传统弦线孔，以便允许弦线从其穿过。当弦线在外部环绕框架时，框架结合结构31b包括弦线端口孔7和用于容纳所述弦线的纵腔70。

在图9中显示了另一复合结构50C的一部分，根据本发明，其与球拍框架的另一可选实施例相关。在这种情况下，复合结构50A只包括传统弦线孔6，其在细长中央元件210C和框架结合结构部分310C上获得。穿过复合框架结构50C的整个截面的一系列腔70在框架结合结构31C中获得，以便提供具有小重量和增强的空气动力学效果的球拍框架。根据本发明，腔70可以平行或不平行，并且它们可以具有任何形状。

根据需要，可以对弦线孔进行其它变化或改进。例如，弦线端口孔7可以具有圆形、卵形、或者其他弯曲剖面形状或例如矩形的其他形状。弦线端口孔7可以具有沿弦线床平面8b的主纵向轴线，根据需要，其可以与球拍框架1的主纵向轴线形成不同角度。因此，可以采用根据本发明的方法制造球拍框架1的任何部分。

因此，上述方法可以用于制造运动球拍框架1的头部2、喉桥部分3、杆部4以及手柄部分5。

根据本发明的方法可以实现预定目标和目的。利用本发明的方法可以在球拍框架上容易地获得传统孔、弦线端口孔和附加腔，而无需钻孔或其它后固化操作。这使球拍的总重量减轻，装弦线更为简单，提高了球拍性能/舒适性，并降低了生产成本。根据本发明的制造方法可以避免昂贵的可膨胀模制技术。因此，生产时间和成本可以显著减少。依照本发明的方法使球拍框架中的碳纤维含量显著降低或减小至零，从而降低用于其制造的原料成本。如果使用碳纤维，它们可以浓缩(concentrated)于框架支承结构21中。因此，可以利用较少数量的碳纤维实现较高性能。根据本发明的方法的特征在于高水平的灵活性。有可能容易地提供具有不同材料(尤其是在弦线孔处)、不同形状和不同机械性能的区域的球拍框架。该事实提供了与球拍框架成本/时间减少以及质量改进相关的显著优点。

根据本发明的方法能够以简单的方式执行，其尤其适用于工业实施和高自动化加工，从而使人为干预减至最少。根据本发明的方法允许使用设计球拍框架的最新自动化设计技术，从而避免仍为传统球拍所采用的经验设计技术。这些特征允许进一步降低球拍框架的生产成本。另外，有可能提高设计的总体质量，减少由于制造缺陷被拒绝的框架数目。

根据本发明的方法还允许制造球拍框架的修饰物，而无需附加加工步骤。该特征还允许实现创新的装饰解决方法，其显著提高了球拍框架的美感，从而使运动球拍对最终消费者而言更加美观。