DE3434898C2

DE3434898C2 -

Info

Publication number: DE3434898C2
Application number: DE3434898A
Authority: DE
Inventors: Siegfried 7770 Ueberlingen De Kuebler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-09-22
Filing date: 1984-09-22
Publication date: 1993-06-24
Also published as: US4664380A; EP0176021B1; EP0176021A3; DE3582805D1; ATE63226T1; DE3434956A1; DE3582987D1; DE8427999U1; DE3434898A1; EP0176021A2

Description

Die Erfindung betrifft einen Tennisschläger mit in einem Kopf aus einem Profilstab unterschiedlicher Höhe vorgesehener Bespannung in einer Ebene einer an den Kopf anschließenden und vom Profilstab beidseits flankierten offenen Herzzone sowie einem Griff in der Schlägerlängsachse, insbesondere in der Symmetrieachse.

Ein derartiger Tennisschläger ist beispielsweise der DE-OS 23 38 436 zu entnehmen.

Üblicherweise weisen Tennisschläger eine Höhe des nicht ummantelten Handgriffes von 23 bis 32 mm auf, und die Höhe des Kopfes oder Spannrahmens liegt - in Schlagrichtung, also rechtwinklig zur Bespannung gesehen - unterhalb der Griffdicke.

An im Bereich des Handgriffes - dessen Dicke durch die menschliche Hand vorgegeben ist und deshalb ohne nennenswerten Einfluß auf die Schlägergestaltung bleibt - eingespannten Tennisschlägern dieser Art wurde durch Versuche eine Eigenfrequenz von 25 bis max. 50 Hz festgestellt; unbespannte Tennisschläger zeigen im allgemeinen geringfügig höhere Werte an.

Ein auf die Bespannung treffender Ball zwingt den Kopf bekanntlich aus der Längsachse des Schlägers und führt zu einer Verschlechterung der Treffsicherheit; die beschriebene Auslenkung des Kopfes ist für die Richtung des Balles mit verantwortlich.

Durch die unterschiedlichen Maße der Eigenfrequenz des Tennisschlägers einerseits sowie der "Ballresonanz" von etwa 125 Hz andererseits entstehen über die gesamte Länge eines Spielfeldes nachweislich Abweichungen bis zu einem Meter von der gewünschten Fluglinie des Balles. Die Schlagpräzision bekannter Tennisschläger läßt somit erheblich zu wünschen übrig.

Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder die Aufgabe gestellt, einen Schläger der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei welchem - einen präzisen Schlag vorausgesetzt - die beschriebenen Abweichungen erheblich vermindert sind; das Schlagverhalten des Schlägers soll damit insgesamt verbessert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß die quer zur Ebene der Bespannung verlaufende größte Höhe des Profilstabes größer ist als die dazu parallele Dicke des Griffes.

Als günstig hat es sich erwiesen, daß die größte Höhe in einem beidseits der Herzzone gelegenen Bereich vorgesehen ist. Die Dicke des Griffes soll nach einem weiteren Merkmal der Erfindung jene ohne Umwicklungsleder und ohne Griffkappe gemessene sein und beträgt etwa die bereits erwähnten 23 bis 32 mm.

Mit dieser Ausbildung des Tennisschlägers ist es möglich, die Resonanzfrequenz des am Griff festliegenden bespannten Schlägers näherungsweise der Zeitdauer anzupassen, in welcher der Ball mit der Bespannung in Berührung bleibt; die Eigenfrequenz des Schlägers soll mit der Erregerfrequenz des Balles i. w. übereinstimmen, also 83 bis 200 Hz, bevorzugt 100 bis 140 Hz, betragen. Der Ballkontakt beträgt 2,5 bis 6 ms für eine halbe Schwingung.

Dank dieser Vorgaben entsteht ein Schläger, der die vom Erfinder gesehene Aufgabe in vollkommener Weise löst.

Der erfindungsgemäße Schläger - der insoweit mit bekannten Schlägern übereinstimmt, als sein Kopf bzw. ein diesen ergebender Profilstab eine in der Ebene der Bespannung gemessene Querschnittsbreite zwischen 8 und 16 mm besitzt - weist ein Trägheitsmoment auf, welches 4- bis 16fach höher ist als das Trägheitsmoment eines Tennisschlägers nach dem Stande der Technik, dessen Querschnittshöhe gleich oder geringer ist als die Dicke seines Griffes.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung verjüngt sich seine größte Höhe sowohl zum Griff als auch zum Ende des Kopfes, also in beide Richtungen der Längsachse. Mit dieser konstruktiven Betonung der Herzzone werden die aufgabengemäßen Schlägereigenschaften, insbesonders dann optimiert, wenn die Schlägerlängsachse als Symmetrieachse herangezogen ist.

Bei einer weiteren Ausgestaltung ist zudem die größte Höhe in einem Bereich beidseits der Herzzone gleichbleibend, d. h. die Kanten des Profilstabes laufen in diesem Bereich zueinander parallel im Abstand jener größten Höhe.

Im Rahmen der Erfindung liegt es, daß - bei einem Tennisschläger, dessen Herzzone in an sich bekannter Weise von sich griffwärts treffenden Abschnitten des Profilstabes sowie einem diese am Kopf verbindenden Rahmensteg begrenzt ist - die mittlere Profilhöhe des Rahmensteges geringer ist als die größte Höhe des Profilstabes; der die offene Herzzone begrenzende Rahmensteg ist also verhältnismäßig niedrig und stößt an die angrenzenden Bereiche höheren Querschnittes der beiden Profilstabenden; denn erfindungsgemäß ist die größte Höhe des Profilstabes beidseits des Rahmensteges vorgesehen.

Beim erfindungsgemäßen Tennisschläger kann vorteilhafterweise die Höhe des Profilstabes etwa von der Herzzone zum Ende des Kopfes hin abnehmen.

Die Abnahme der Höhe mag unter Erzeugung einer geraden Längskontur des Profils stetig erfolgen, jedoch ist es auch möglich, die Kontur geschwungen oder gekrümmt herzustellen.

Diese Abnahme der senkrecht zur Bespannung gerichteten Höhe des Querschnittes oder Profils von Schläger bzw. Kopf gegenüber der Griffdicke kann grundsätzlich sprunghaft oder allmählich vorgesehen sein, als besonders vorteilhaft haben sich allerdings zwei Ausgestaltungen erwiesen, nämlich eine stetige Abnahme einerseits und ein Verlauf der Profilkanten andererseits, bei dem die Höhe des Profilstabes unter Erzeugung einer gekrümmten Kontur abnimmt.

Soweit vorstehend ein Querschnittsmaß erwähnt wird, bleibt zu berücksichtigen, daß die Längsachse des Schlägers bevorzugt auch Symmetrieachse ist, d. h. dem beschriebenen Querschnitt des Kopfes oder Spannrahmens liegt auf der anderen Seite der Symmetrieachse ein entsprechender Querschnitt gegenüber. Zudem mag - wie an sich bekannt - die Bespannung eine Symmetrieebene bestimmen. Im übrigen hat sich für die erwähnte größte Höhe des Querschnittes von Profilstab und/oder Kopf ein Maß über die Dicke des Griffes bis zu etwa 45 mm als besonders günstig erwiesen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung wiedergegebener bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 einen Teil eines bekannten Tennisschlägers aus einem Profilstab;

Fig. 2 die Seitenansicht zu Fig. 1;

Fig. 3 den vergrößerten Querschnitt durch Fig. 1 nach deren Linie III-III;

Fig. 4 eine Schwingungsgraphik für den Tennisschläger nach Fig. 1 bis 4;

Fig. 5 eine Schemaskizze zu einem Belastungsfall;

Fig. 6 eine Teilansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tennisschlägers;

Fig. 7 die der Fig. 2 entsprechende Darstellung des Tennisschlägers der Fig. 6;

Fig. 8 einen Querschnitt des Kopfes des erfindungsgemäßen Tennisschlägers;

Fig. 9 eine Schwingungsgraphik zu Fig. 6 bis 8;

Fig. 10 bis 12 schematisierte Seitenansichten zu bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Tennisschlägers.

Ein in den Fig. 1 bis 3 beispielhaft dargestellter Tennisschläger 10 bekannter Art weist einen ovalen Kopf 12 aus einem entsprechend gekrümmten Profilstab 13 auf, der beidseits der Schlägerlängsachse M in ein plattenförmiges Herz 14 begrenzenden Profilarmen 15 endet. Letztere sind in einem Griff 16 einer Dicke i von 26 bis 32 mm festgelegt; die Dicke i ist am Griff 16 ohne Umwicklungsleder und ohne Berücksichtigung einer Griffkappe 17 gemessen.

Kopf 12 und Herz 14 umgeben eine Bespannung Q aus Quersaiten 18 und diese kreuzenden Längssaiten 19. Der bevorzugte Auftreffpunkt für einen nicht gezeigten Tennisball ist in Fig. 1 mit S bezeichnet.

Der Kopf 12 bzw. sein Profilstab 13 ist gemäß Fig. 3 rechteckigen Querschnittes, dessen Seitenwände 20 beispielsweise in einem Abstand a = 7 mm und dessen Querwände 21 in einem Abstand b = 17 mm verlaufen.

Bei einer Wanddicke q = 2 mm der Seiten- bzw. Querwände 20 bzw. 21 ergeben sich eine Außenbreite m = 11 mm und eine äußere Höhe n = 21 mm. Letztere ist im übrigen weit geringer als die Dicke i des Griffs 16.

Die aus vorstehenden Maßen errechenbare Querschnittsfläche für den Profilstab 13 beträgt

21 · 2 + 21 · 2 + 7 · 2 + 7 · 2 = 112 mm² .

Die Eigenfrequenz f₀ des entsprechend dem Schema gemäß Fig. 5 eingespannten Tennisschlägers 10 ist meßbar, indem eine an der Schlägerlängsachse M angreifende Kraft P plötzlich entfernt wird.

Wird die Eigenfrequenz auf ein mit 3000 mm/s laufendes Schreibband geschrieben, gilt

worin l die vom Schreibband abgelesene Schwingungslänge in mm ist.

Im Elastizitätsbereich ist das Maß d der in Fig. 5 deutlich gemachten Durchbiegung der Kraft P proportional. Sie ist aber auch in eine Beziehung zu der Eigenfrequenz f₀ des Tennisschlägers 10 in Längsrichtung zu bringen; hat ein Tennisschläger unter der gleichen Kraft P eine Durchbiegung von d₁ und ein anderer eine solche von d₂, kann die Eigenfrequenz des zweiten Tennisschlägers annähernd nach folgender Beziehung berechnet werden:

Die Kontaktzeit zwischen Tennisschläger 10 und Ball wurde durch viele Versuche, u. a. durch Hochgeschwindigkeitsfotografie, mit 2 bis max. 6 ms festgestellt, im Mittel also mit 4 ms, was für eine ganze Schwingung t = 8 ms oder 125 Hz erbringt.

Fig. 4 zeigt eine Schwingungskurve in Längsrichtung für einen üblichen Tennisschläger 10 nach Fig. 1 bis 3. Bei Punkt A berührt ein Ball das Netz der Bespannung Q und zwingt den Kopf 12, der Ballfrequenz zu folgen. Dieser Bewegung trachten dynamische Trägheitskräfte des Kopfes 12 entgegenzuwirken. Am Punkt B angelangt, kehrt der Ball seine Richtung um und verläßt die dem Ball folgende Bespannung Q etwa an Punkt C. Der Tennisschläger 10 schwingt in seiner Eigenfrequenz f₀ nach und befindet sich erst am Punkt D, wenn sich der Ball von der Bespannung Q bei C trennt (t = 8 ms, t/₄ = 2 ms).

Die unterschiedlichen Maße der Eigenfrequenz f₀ des Tennisschlägers 10 von 25 bis 50 Hz einerseits sowie der Erregerfrequenz des Balles von etwa 125 Hz andererseits führen, über die ganze Länge eines Spielfeldes gesehen, zu bedeutenden Abweichungen des Balles von der gewünschten Fluglinie; diese Abweichung kann, wie erwähnt, bis zu einem Meter betragen.

Die Ausführung eines Tennisschlägers 30 nach Fig. 6 bis 8 weist eine Resonanzfrequenz auf, welche dem beschriebenen Mangel abhilft; der Querschnitt des Profilstabes 33 enthält gemäß Fig. 8 die folgenden Maße:

innere Breite a₁ 8 mm, äußere Breite m₁10 mm, innere Höhe b₁32,2 mm, äußere Höhe n₁37 mm

als Ergebnis einer Berechnung, welche die Übereinstimmung der Eigenfrequenz dieses Tennisschlägers 30 und der "Ballresonanz" bestätigt, also die Übereinstimmung der Erregerfrequenz mit der Eigenfrequenz.

Die errechenbare Querschnittsfläche ist hier

37 · 1 · 2 + 8 · x · 2 und bei x = 2,4 112 mm²,

gleicht also der Querschnittsfläche von Tennisschläger 10, der nachfolgend mit TS₁₀ bezeichnet sei (Werte gelten für Graphitschläger, also für harte Werkstoffe).

Bei

d₁₀= Durchbiegung von TS₁₀, d₃₀= Durchbiegung von Tennisschläger 30 (TS₃₀), FR₁₀= Eigenresonanz von TS₁₀ = 50 Hz, FR₃₀= Eigenresonanz von TS₃₀ = 125 Hz,

ist

d₃₀ = 0,16 · d₁₀ .

Die Einfederung unter einer Last P muß - gegenüber TS₁₀ - bei TS₃₀ 1/6 betragen.

Die Querschnittsflächen in Fig. 3 und Fig. 5 führen zu

Die Durchbiegung d ist eine Funktion von Das heißt

die Einfederung ist mit dem Querschnitt nach Fig. 5: 0,28.

Die Resonanzfrequenz ist

Nimmt man (unter Bezug auf Fig. 3) an

b₁ = 37 mm,
n₁ = 42 mm,

so ist

Eine diese Erkenntnisse berücksichtigende Rahmenform gibt Fig. 7 wieder, in der sich ein Bereich E mit vorstehender Profilhöhe n₁ beidseits eines Rahmensteges 34 erstreckt. Vom Bereich E nimmt die Profilhöhe n₀ zum Ende 40 des Kopfes 32 einerseits und zum Griffansatz 41 stetig ab. Der in Fig. 7 geschnitten dargestellte Rahmensteg 34 ersetzt als Bespannungsbefestigungsteil das zuvor beschriebene Herz 14 und weist eine geringere mittlere Profilhöhe h auf als der Profilstab 33.

Das Schwingungsverhalten des erfindungsgemäßen Tennisschlägers 30 in Längsrichtung entnimmt man Fig. 9. Mit dessen Eigenfrequenz stimmt jetzt die Erregerfrequenz des Balles überein. Bei dessen Abheben von der Bespannung Q ist der Tennisschläger 30 am Punkt C oder in dessen unmittelbarer Nachbarschaft angelangt, und der Ball erhält neben einer zusätzlichen Beschleunigung aus dem Kopf 32 des Tennisschlägers 30 eine genaue Flugbahn, die nicht mehr durch das Maß Z der Auslenkung verfälscht ist, wie sie Fig. 4 erkennen läßt. Bei ungenau, d. h. außerhalb der Längsachse M auf den Tennisschläger 30 bzw. dessen Bespannung Q, treffenden Bällen entsteht eine Torsionsschwingung um die Längsachse M. Diese Torsionsschwingung ist der Längsschwingung überlagert.

Wird auch diese Schwingung durch Abstimmung des Rahmenstegs 34 aus Fig. 7 auf bevorzugt 125 Hz gebracht, schwingt der gesamte Tennisschläger 30 bei Ballberührung nur noch sinusförmig in einer Frequenz und kompensiert auch torsionsbedingte Schlagabweichungen durch rechtzeitiges Rückschwingen.

Die Griffe 16 des Tennisschlägers 30 (Fig. 6 bis 8) und der in den Fig. 10 bis 12 wiedergegebenen Ausführungsformen 30 _a bis 30 _c sind von üblicher Dicke i, welche, wie gesagt, 23 bis 32 mm mißt, gegenüber dieser Dicke i besitzen die anschließenden Profilstäbe - ihrer wechselnden Höhen halber besser als Rahmenprofilstäbe 33 bezeichnet - in allen Fällen eine längere äußere Höhe n₁.

Die max. Höhe n₁ von Rahmenprofilstab 33 _b (Fig. 10) endet etwa an Herzzone H und nimmt als Höhe n zum Ende 40 des Kopfes 32 ab.

Die in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen von der max. Höhe n₁ ausgehende Gerade, also jeweils eine stetige Abnahme der variablen Höhe n. Statt diesem stetigen Verlauf können die entsprechenden Querschnittskonturen auch gekrümmt sein, wie dies in Fig. 11 bei Rahmenprofil 33 _c angedeutet ist.

Claims

1. Tennisschläger (30, 30 _a bis 30 _c) mit in einem Kopf (32) aus einem Profilstab (33) unterschiedlicher Höhe (n) vorgesehener Bespannung (Q) in einer Ebene, einer an den Kopf (32) anschließenden und vom Profilstab (33, 33 _a bis 33 _c) beidseits flankierten offenen Herzzone (H) sowie einem Griff (16) in der Schlägerlängsachse (M), insbesondere in der Symmetrieachse, dadurch gekennzeichnet, daß die quer zur Ebene der Bespannung (Q) verlaufende größte Höhe (n₁) des Profilstabes (33, 33 _a bis 33 _c) größer ist als die dazu parallele Dicke (i) des Griffes (16).

2. Tennisschläger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die größte Höhe (n₁) in einem beidseits der Herzzone (H) gelegenen Bereich (E) vorgesehen ist.

3. Tennisschläger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (i) des Griffes (16) jene ohne Umwicklungsleder und ohne Griffkappe (17) gemessen ist.

4. Tennisschläger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Profilstab (33, 33 _c) von seiner größten Höhe (n₁) sowohl zum Griff (16) als auch zum Ende (40) des Kopfes (32) hin verjüngt.

5. Tennisschläger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die größte Höhe (n₁) im Bereich (E) gleichbleibend ist.

6. Tennisschläger, dessen Herzzone (H) von sich griffwärts treffenden Abschnitten des Profilstabes (33, 33 _a bis 33 _c) sowie einem diese am Kopf (32) verbindenden Rahmensteg (34) begrenzt ist, nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Profilhöhe (h) des Rahmensteges (34) geringer ist als die größte Höhe (n₁) des Profilstabes (33, 33 _a bis 33 _c).

7. Tennisschläger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die größte Höhe (n₁) des Profilstabes (33, 33 _a bis 33 _c) beidseits des Rahmensteges (34) vorgesehen ist.

8. Tennisschläger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (n) des Profilstabes (33 _b) etwa von der Herzzone (H) zum Ende (40) des Kopfes (32) hin abnimmt (Fig. 10).

9. Tennisschläger nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abnahme der Höhe (n) von der größten Höhe (n₁) bzw. deren Bereich (kE) ab stetig ist.

10. Tennisschläger nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (n) des Profilstabes (33 _c) unter Erzeugung einer gekrümmten Kontur gemäß Fig. 11 abnimmt.