CN2096391U

CN2096391U - 球棒

Info

Publication number: CN2096391U
Application number: CN91208321U
Authority: CN
Inventors: 林振辉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-05-25
Filing date: 1991-05-25
Publication date: 1992-02-19

Abstract

一种球棒，尤指一种以长纤维复合材料制成打击棒球用的球棒。该球棒的壳层是以多个纤维层相叠而成的管状体，每一纤维层分别由多个纤维束构成，且预先含浸有树脂，相叠二纤维层的纤维束排列方向则可以不相同；在上面构成壳层的纤维层中，至少有一纤维层上的相邻纤维束之间具有一间隙。在同一纤维层上，每一间隙具有相同的宽度，并且是以等距排列且相互平行的。而相叠的纤维层则在各该纤维层相邻纤维束间产生间隙，此间隙被另一纤维层的纤维嵌入，以抵抗击球时产生的层间剪力。

Description

本实用新型涉及一种用长纤维复合材料制成具有较大耐冲击强度的打击棒球用的球棒。

一般人打击棒球所用的球棒有木质球棒、金属球棒及纤维复合材料棒三种。

传统的木质球棒具有不错的吸振效果，但是因为含水率不一样，所以重量难以控制，而且容易在击球时断裂。

以金属材料制成的空心球棒，由于密度比较大，故壳层须较薄，以避免超重。因此，在击球后会发生龟裂或凹陷的情形。

目前用碳素纤维或玻璃纤维等含浸树脂的中空球棒如图1所示，其壳层1由纤维复合材料制成，使球棒有良好的吸振效果及设计自由度，但是在击球后会有层间剥离的现象，所以只能用来击打软式棒球，无法突破而使用在硬式棒球比赛中。

因此，如果能够克服层间剥离的缺点，纤维复合材料制成的球棒将是使用上最理想的球棒，而且可以用来打击硬式棒球。

要解决上面的问题，必须先探讨纤维复合材料球棒层间剥离的原因。

在目前，一般人认为层间剥离与纤维材料的选择或纤维排列的方向有关，除此之外，他们又认为最主要原因是在于积层厚度，如果增加积层厚度，理论上，似乎可以增加球棒的耐冲击强度，但是却有下面的缺点：

A、以球棒击球时，该球棒被球冲击的位置应有适当变形量，以将部分振动能转换成为位能，才有消振的功能；而因为该变形现象，才能有持球时间而容易控球，而且形成反拨力。增加积层厚度的球棒，会因为刚性增加而丧失应有变形量。

B、在作业上，须增加纤维层的层叠数目，这样不但会增加积层作业时间，而且会增加球棒的重量，也因此而降低它设计的自由度，而难以控制球棒的平衡点位置，当然，更大幅度增加了材料成本。

由上面的说明可知，增加球棒积层厚度，并不是增加球棒耐冲击强度的理想手段。

经设计人的研究得知，用纤维复合材料球棒击球时，它的打击部将同时承受轴向与圆周方向的外力，其中，轴向的力就是对球棒的弯曲力，圆周方向的力则为相叠纤维层之间的层间剪力。

上面所说的纤维复合材料球棒的层间剪力是指在击球时造成相邻纤维层之间圆周方向位移的力，如图2的扁平试验就可以知道，当积层的球棒受到F压力时，将有逐渐扁平的变形现象，该扁平现象产生的同时，积层会有向二外侧位移的现象，该位移现象实际上是每一层纤维层都有位移，而由于积层有预定厚度，每一层纤维层的半径不同，各该纤维层的位移量自然有所不同，但是因为纤维复合材料的延展性比较差，而且不同材料的延展性也不相同，所以相叠纤维层将因为位移量的不同而产生圆周方向位移的力，且由外层纤维层开始发生图3的层间剥离现象，也就是二层纤维层之间产生了空隙10。当层间开始有剥离现象，层间总剪应力就开始降低，并且由外向内加速层间剥离，球棒的强度就迅速降低。

造成上面所说层间剥离的主要原因，是因为习惯上纤维层的制作都如图4、5所示，要求厚度相同而且纤维束与纤维束之间没有间隙，导致纤维层11、12、13、14、15相叠后，只依赖相叠纤维层之间的树脂粘接力来结合二层纤维层。由于纤维复合材料的剪应力强度只是它弯曲强度的二十分之一，所以非常容易在击球后发生层间剥离的情形。

本实用新型的主要目的在于克服上面所说的问题，提供一种以长纤维复合材料制成打击棒球用的球棒，其可利用纤维的剪应力与层间树脂的剪应力来抵抗层间剪力，进而使纤维复合球棒不易产生层间剥离的现象。

本实用新型次一目的是提供一种纤维束之间具有一间隙的纤维复合材料球棒，而可以使用比较少的纤维补强材料抵抗层问剪力，进而可以将剩余的纤维材料用来发挥球棒动能或平衡点控制等效果之上，而提高设计的自由度。

本实用新型提供一种球棒，尤指一种用长纤维复合材料制成打击棒球用的球棒，它具有一头端盖、一直径较大的打击部、一连接打击部一端的斜部、一握柄及一尾端环，该球棒的壳层是用多个层纤维层相叠而成的管状体，每一层纤维层分别由多个纤维束构成、而且预先含浸有树脂，相叠二纤维层的纤维束排列方向则可不相同；在上述的纤维层中，至少有一纤维层上的各相邻纤维束之间具有一间隙，在同一纤维层上，每一间隙具有相同的宽度，并且是以等距排列而且相互平行的，而相叠的纤维层则在各该纤维层相邻纤维束间产生间隙，此间隙被另一纤维层的纤维嵌入。

下面是结合附图和实施例对本实用新型的说明，其中：

图1是传统纤维复合材料球棒的平面及部份剖视图

图2是传统纤维复合材料球棒扁平试验的变形示意图，这个时候层间剪应力仍然大于剪力。

图3是在图2的试验中，层间剪力已经大于层间剪应力，而开始发生层间剥离现象的放大图。

图4是构成传统纤维复合材料球棒的纤维层分解图。

图5是图1沿Ⅰ－Ⅰ线剖切的部分放大截面图。

图6是本实用新型球棒的平面及半剖视图。

图7是图6沿Ⅱ－Ⅱ线剖切的部分放大截面图。

图8是本实用新型成型前纤维束的放大图。

图9是构成本实用新型的纤维层分解图。

请参考图6，本实用新型球棒是以多个含浸有树脂的纤维层相叠而构成一管状体，它具有一头端盖2、一直径比较大的打击部3、一连接打击部一端的渐缩斜部4、一直径比较小的握柄5和一尾端环6，其中，各该纤维层的纤维束分别具有预定的排列方向，而至少在打击部3或斜部4具有本实用新型改良结构。

请参考图7、图8和图9。本实用新型的特征是在构成壳层7的纤维层71、72、73、74、75中，至少在一纤维层上的各相邻纤维束之间具有一间隙8，间隙的宽度以3mm－15mm最适当。各该间隙具有相同宽度，而且是相互平行的等距排列，而相叠的二层纤维层以各该纤维层相邻纤维束间的间隙8，被另一纤维层的纤维束嵌入，而形成各该纤维层以凹凸不平状与相叠的纤维层层叠。

依据上面所说的本实用新型构造，由于相叠纤维层之间的层间剪应力并不是只有树脂的粘固力，而是加上了相互嵌卡的纤维束来大幅度增加层间结合力，使原来为平面与平面之间的树脂粘固力成为立体交叉嵌卡的结合力，也就是层间剪应力是由纤维的剪应力与树脂的层间剪应力相加而得。因此，可有效的抵抗击球时产生的层间剪力，而不容易造成层间剥离的现象。

经过实际测试，球棒成品纤维层总厚度如果是7mm，传统球棒只能承受1000kg的压力，超过就会发生层间剥离现象。本实用新型则可以承受1800kg的压力。反之，如果要使具本实用新型结构的球棒可以承受1000kg的压力，则纤维层总厚度只须要5mm就可以，所以球棒总重大约可减少八分之一。

又由于本实用新型已大幅度的提高了纤维层之间的剪应力，而可减少材料的使用，更减少了重量，而此减少部分的重量，则可以采用适当方式加入球棒中，以发挥比较好的动能或其他的功效，因此，本实用新型也可以提高纤维复合球棒设计的自由度。

当然，在实际制造上，可视纤维或树脂材料的不同而改变具有间隙的纤维层的数目或具有间隙的纤维层位置。例如，以玻璃纤维或碳素纤维使用在不同球棒上，纤维层数目及具有间隙的纤维层位置，都会有所不同。

由于本实用新型同一纤维层上的各纤维束之间具有间隙，因此，在织造完成后，在离型纸上就应该先将其以适当角度反摺，使撕除离型纸后，如图9相叠粘合，以避免散落。

Claims

1、一种球棒，特别是一种用长纤维复合材料制成打击棒球用的球棒，它具有一头端盖、一直径比较大的打击部、一连接打击部一端的斜部、一握柄及一尾端环，该球棒的壳是用纤维层相叠而成的管状体，每一纤维层分别由纤维束构成，而且预先含浸有树脂，相叠二纤维层的纤维束排列方向则可以不相同；其特征在于：在上述的纤维层中，至少有一纤维层上的各相邻纤维束之间具有一间隙，而相叠的纤维层则在各该纤维层相邻纤维束间产生间隙，此间隙被另一纤维层的纤维束嵌入。

2、根据权利要求1所述的球棒，其特征在于，不同纤维层上的间隙宽度可不相同，间隙宽度，最好在3mm－15mm范围内。

3、根据权利要求1所述的球棒，其特征在于，同一纤维层上，相邻纤维束之间的间隙具有相同的宽度。

4、根据权利要求1所述的球棒，其特征在于，同一纤维层上，相邻纤维束之间的间隙是相互平行的。