DE4311175A1 - Racquet esp. for tennis, with enclosed inner frame with strings - has surrounding outer frame joined to inner frame by four links in form of ball and socket joints or pivot links - Google Patents

Racquet esp. for tennis, with enclosed inner frame with strings - has surrounding outer frame joined to inner frame by four links in form of ball and socket joints or pivot links

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Abstract

The racquet, esp. for tennis, has an enclosed inner frame (4) with strings surrounded at least partly by an outer frame (1) with handle (2). The frames are joined by four links (5A,5A') positioned in pairs and symmetrical with the racquet longitudinal axis (L) on the head and handle sides. The inner frame has two parallel vibration node lines (VL,VL') on the racquet plane and passing at right angles to the racquet longitudinal axis. The links are ball-and-socket joints (5A,5A') each movable on three orthogonal axes, two (8-11) of which are on the racquet plane. The links may be pivot linked each with an axis of rotation on the racquet plane. USE/ADVANTAGE - The tennis racquet playing quality is enhanced by the inner frame possessing a natural vibration shape.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ballschläger, insbesondere Tennisschläger, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a ball racket, in particular Tennis racket, according to the preamble of the claim 1.

Ein solcher Ballschläger ist aus der DE-OS 40 14 999 be­ kannt. Eine in Fig. 11 der genannten DE-OS dargestellte Ausführungsform des gattungsgemäßen Ballschlägers weist vier Drehgelenke zur Verbindung des Innenrahmens mit dem Außen­ rahmen auf. Diese Drehgelenke liegen sich paarweise und symmetrisch zur Schlägerlängsachse kopf- und griffseitig gegenüber, wobei die Bewegungsachsen von jeweils zwei sich gegenüberliegenden Drehgelenken zusammenfallen und die Schlägerlängsachse senkrecht schneiden.Such a racket is known from DE-OS 40 14 999 be. An embodiment shown in Fig. 11 of said DE-OS of the generic ball racket has four pivot joints for connecting the inner frame to the outer frame. These swivel joints are located in pairs and symmetrically opposite each other on the head and handle sides of the longitudinal axis of the racket, the axes of movement of two opposite pivot joints coinciding and intersecting the longitudinal axis of the racket perpendicularly.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den gattungsgemäßen Ballschläger in seinen Spieleigenschaften und im Schwin­ gungsverhalten noch weiter dadurch zu verbessern, daß für den Innenrahmen eine ausgezeichnete Eigenschwingungsform geschaffen wird, die unabhängig davon angeregt wird, wo auf der Symmetrielängsachse ein Ball die Bespannung trifft.The object of the invention is the generic Ball racket in its playing characteristics and in the Schwin behavior to improve even further by the fact that for the inner frame an excellent form of natural vibration is created that is excited regardless of where on a ball hits the string along the longitudinal axis of symmetry.

Die Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen des kenn­ zeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 gelöst.The object of the invention is known with the features of Drawing part of claim 1 solved.

Die erfindungsgemäße Anordnung der Gelenke ergibt sich aus der Erkenntnis, daß ein gattungsgemäßer Ballschläger im dynamischen Verhalten und damit in seinen Spieleigenschaften dadurch verbessert werden kann, daß der innere Bespannrahmen genau in seinen "natürlichen" vier Schwingungsknoten im umgebenden Außenrahmen gelagert wird. Um diese Positionie­ rung der Gelenkstellen zu ermitteln, werden die folgenden Überlegungen angestellt. Bei beliebiger Geometrie und belie­ bigem Aufbau des inneren bespannten Rahmens wird die erste Frei-Frei-Biegelängsschwingung desselben ermittelt. Berück­ sichtigt man, daß ein eindimensionaler Biegeträger konstan­ ten (quadratischen) Querschnittes eine solche Grundschwin­ gung mit zwei Schwingungsknoten aufweist, die bekannterwei­ se einwärts von beiden Enden liegen, ergeben sich bei dem bespannten Innenrahmen aus Symmetriegründen zwei Schwin­ gungsknotenlinien, die in der Schlägerebene liegen und die Symmetrielängsachse des Ballschlägers senkrecht durchsetzen. Durch die Innenrahmenkontur werden kopf- und griffseitig zwei Punktepaare definiert, die als Schnittpunkte mit den Schwingungsknotenlinien auf der Innenrahmenaußenseite ent­ stehen. Wird der bespannte Innenrahmen für sich allein in diesen Punkten z. B. horizontal gelenkig aufgelagert, und mit Bällen auf der Symmetrielängsachse beschossen, wird genau diese erste Biegelängsschwingung angeregt.The arrangement of the joints according to the invention results from the knowledge that a generic ball racket in dynamic behavior and thus in its playing characteristics can be improved in that the inner covering frame exactly in its "natural" four vibration nodes in the surrounding outer frame is stored. To this position the following to determine the joint locations Considerations made. With any geometry and belie The big structure of the inner covered frame becomes the first Free-free bending longitudinal vibration of the same determined. Be careful one sees that a one-dimensional bending beam is constant  th (square) cross-section of such a basic vibration tion with two vibration nodes, which is known se inward from both ends result in the two Schwin cover the inner frame for reasons of symmetry intersection lines that lie in the club level and that Push the longitudinal axis of symmetry of the ball racket vertically. Due to the inner frame contour, the head and handle side defines two pairs of points that act as intersections with the Vibration node lines on the outside of the inner frame stand. Will the covered inner frame stand alone in these points z. B. horizontally articulated, and with Shooting balls on the longitudinal axis of symmetry is accurate this first bending longitudinal vibration is excited.

Würde demgegenüber wenigstens ein Gelenkpaar in Längsrich­ tung deutlich verschoben angeordnet, würden bei in Längs­ richtung wandernden Ballaufschlagspunkten unterschiedliche Schwingungsformen und Frequenzen erregt, die zudem von der "natürlichen" ersten Biegelängseigenschwingung abweichen. Folglich wird ein gattungsgemäßer Ballschläger in seinem dynamischen Verhalten und damit in seinen Spieleigenschaften dadurch verbessert, daß der innere Bespannrahmen genau in seinen "natürlichen" vier Schwingungsknoten im umgebenden Außenrahmen gelagert wird.In contrast, would at least one pair of joints in the longitudinal direction tion clearly shifted, would be in the longitudinal different hitting ball impact points Waveforms and frequencies excited by the "natural" first bending longitudinal oscillation deviate. Consequently, a generic racket is in his dynamic behavior and thus in its playing characteristics improved in that the inner covering frame exactly in its "natural" four vibration nodes in the surrounding Outside frame is stored.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is in the drawing shown and is described in more detail below. It shows

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen schematisierten Ballschlä­ ger nach der Erfindung, wobei die Gelenke als Drehgelenke ausgeführt sind, und Fig. 1 is a plan view of a schematic ball racket ger according to the invention, wherein the joints are designed as rotary joints, and

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen schematisierten Ballschlä­ ger nach der Erfindung, wobei die Gelenke als Kugelgelenke ausgeführt sind. Fig. 2 is a plan view of a schematic Ballschl ger ger according to the invention, wherein the joints are designed as ball joints.

Der in Fig. 1 dargestellte Ballschläger hat einen äußeren Tragrahmen 1, der einen Griffteil 2 hat. Der Tragrahmen 1 umschließt einen inneren, eine Bespannung 3 aufweisenden Bespannrahmen 4, der mit dem Tragrahmen durch vier Gelenke 5, 5′, verbunden ist. Die Gelenke sind paarweise und sym­ metrisch zur Schlägerlängsachse L angeordnet, wobei sich die beiden Gelenke 5′ im Kopfbereich der Rahmen gegenüberliegen, während die beiden anderen Gelenke 5 sich im griffseitigen Bereich der Rahmen gegenüberliegen. Jedes Gelenk hat eine Bewegungsachse 7, 7′, die in der Schlägerebene liegt und sich in die vom inneren Rahmen 4 umschlossene Fläche er­ streckt, wo sie sich mit der Schlägerlängsachse L schneidet. Jede Bewegungsachse 7, 7′ durchsetzt die beiden Rahmen 1, 4 an der jeweiligen Gelenkstelle senkrecht zur Längsrichtung der Rahmen.The ball racket shown in Fig. 1 has an outer support frame 1 which has a handle part 2 . The support frame 1 encloses an inner, a covering 3 covering frame 4 , which is connected to the support frame by four joints 5 , 5 '. The joints are arranged in pairs and symmetrically to the longitudinal axis L of the racket, the two joints 5 'lying opposite one another in the head region of the frame, while the other two joints 5 lie opposite one another in the region of the frame on the handle side. Each joint has a movement axis 7 , 7 ', which lies in the racket plane and extends into the area enclosed by the inner frame 4 , where it intersects with the longitudinal axis L of the racket. Each axis of movement 7 , 7 'passes through the two frames 1 , 4 at the respective hinge point perpendicular to the longitudinal direction of the frame.

Die Bewegungsachsen 7 der Gelenke 5 schneiden sich unter einem Winkel α, dessen Scheitel A auf der Schlägerlängsachse L liegt. Die Bewegungsachsen 7′ der Gelenke 5′ schneiden sich unter einem Winkel ß, dessen Scheitel A′ ebenfalls auf der Schlägerlängsachse L liegt. Die Scheitel A, A′ liegen zwischen zwei die Schlägerlängsachse L jeweils senkrecht schneidenden Verbindungslinien VL, VL′, die sich jeweils zwischen den Gelenken 5, 5′ jedes Paares erstrecken. Diese Verbindungslinien entsprechen den vorgenannten Schwingungs­ knotenlinien des inneren Rahmens 4.The axes of movement 7 of the joints 5 intersect at an angle α, the apex A of which lies on the longitudinal axis L of the racket. The axes of motion 7 'of the joints 5 ' intersect at an angle ß, the apex A 'is also on the longitudinal axis L. The apexes A, A 'lie between two vertical club lines LL VL, VL' which each extend between the joints 5 , 5 'of each pair between the longitudinal axis L of the racket. These connecting lines correspond to the aforementioned vibration node lines of the inner frame 4th

Die Größe der Winkel α und β wird dadurch bestimmt, daß die Orte der vier Gelenkstellen auf die Knotenlinien der ersten Biegelängsschwingung des Innenrahmens gelegt werden. In den meisten Fällen ist der Winkel α, β größer als 45° und klei­ ner als 180°. Bei der am meisten bevorzugten Ausführungsform des Schlägers liegt der Winkel α; β jedoch zwischen 80 und 120°.The size of the angles α and β is determined by the fact that the Locations of the four joints on the node lines of the first Bending longitudinal vibration of the inner frame. In the In most cases the angle α, β is greater than 45 ° and small ner than 180 °. In the most preferred embodiment the angle of the racket is α; β however between 80 and 120 °.

Fig. 2 zeigt wiederum einen Ballschläger mit äußerem Trag­ rahmen 1, verbunden mit Griffteil 2. Der eine Bespannung 3 aufweisende innere Bespannrahmen 4 ist mit dem Tragrahmen durch vier Gelenke 5A, 5A′ verbunden, die als Kugelgelenke ausgeführt sind. Die Anordnung der Gelenke 5A, 5A′ ist wie in Fig. 1, d. h., daß sich die Gelenke 5A′ paarweise und symmetrisch zur Schlägerlängsachse L im Kopfbereich gegen­ überliegen, während sich die Gelenke 5A ebenfalls paarweise und symmetrisch zur Schlägerlängsachse L, aber griffseitig gegenüberliegen, wobei jedes Gelenkpaar 5A, 5A′ auf einer jeweiligen Schwingungsknotenlinie VL, VL′ liegt. Fig. 2 shows a ball racket with an outer support frame 1 , connected to the handle part 2nd The one covering 3 inner covering frame 4 is connected to the support frame by four joints 5 A, 5 A ', which are designed as ball joints. The arrangement of the joints 5 A, 5 A 'is as in Fig. 1, that is, the joints 5 A' in pairs and symmetrically to the longitudinal axis L in the head area, while the joints 5 A also in pairs and symmetrically to the longitudinal axis L. , but opposite on the handle side, each pair of joints 5 A, 5 A 'on a respective vibration node line VL, VL'.

Die Kugelgelenke 5A, 5A′ sind dreiachsig beweglich, wobei zwei Achsen in der Bespannebene liegen. In Draufsicht ist exemplarisch ein exzentrischer Ballauftreffpunkt B gezeigt, von dem aus Fahrstrahlen F1, F2, F3, F4 zu den Gelenken 5A, 5A′ führen.The ball joints 5 A, 5 A 'are movable in three axes, with two axes lying in the covering plane. In plan view, an eccentric ball impact point B is shown as an example, from which driving beams F1, F2, F3, F4 lead to the joints 5 A, 5 A '.

In der Draufsicht stellen sich bei exzentrischem Auftreffen, das heißt allgemein, in den vier Gelenken unsymmetrisch und automatisch zwangsarme effektive Drehachsen 8, 9, 10, 11 ein, senkrecht im Gelenk zum jeweiligen Fahrstrahl orien­ tiert und in der Ballschlägerebene gelegen. Infolgedessen ist der Ballschläger selbstregulierend.In the top view, eccentric impacts, that is to say generally, asymmetrical and automatically compulsory effective rotational axes 8 , 9 , 10 , 11 in the four joints, oriented in the joint perpendicular to the respective travel beam and located in the plane of the ball racket. As a result, the racket is self-regulating.

Um die Orte für die vier Gelenkstellen aufzufinden, werden per Computersimulation, für den Entwurf und unter Einsatz der Finiten-Element-Methode (FEM), für die Frei-Frei Schwin­ ger sämtliche Daten (Schwingungsformen, Schwingungsknotenli­ nien, Frequenzen, Amplituden, Beschleunigungen etc.) im voraus ermittelt.To find the locations for the four articulation points by computer simulation, for the design and using the finite element method (FEM), for the free-free swine all data (types of vibrations, vibration nodes) lines, frequencies, amplitudes, accelerations etc.) in determined in advance.

Mit Hilfe dieses Verfahrens wurde z. B. ein CFK-Tennisschlä­ ger mit Kugelgelenken aus Titanlegierung gefertigt, welcher sämtlichen erfindungsgemäßen Eigenschaften genügt - nach­ gewiesen auch in Spiel- und Labortests.With the help of this method z. B. a CFRP tennis racket made with titanium alloy ball joints, which all properties according to the invention suffice - after also shown in game and laboratory tests.

Im folgenden sind einige Konstruktionsparameter dieses Tennisschlägers angegeben:Below are some of the design parameters of this Tennis racket stated:

  • - Doppelprofilkombination innerhalb der Außenabmessungen von etwa 24 × 18 bis 25 × 20 mm, wobei innerhalb dieser Rechteckabmessungen ein Kreisbogendreieck so einbe­ schrieben werden kann, daß dieses wiederum beide Rah­ menprofile einhüllt, derart, daß der äußere Rahmen senkrecht zur Bespannung die Profilhöhe etwa von 24-25 mm aufweist, und die Besaitungsebene durch einen Eckpunkt des Kreisbogendreiecks führt, dabei beide Rahmen durch einen Luftspalt von etwa 1-3 mm getrennt sind und die Profilkombination in der Bespannebene somit eine Gesamtbreite von etwa 18-20 mm aufweist.- Double profile combination within the outer dimensions from about 24 × 18 to 25 × 20 mm, being within this Rectangular dimensions include a circular triangle can be written that this again both Rah envelops menprofile, such that the outer frame the profile height is approximately perpendicular to the covering 24-25 mm, and the stringing level by a The corner point of the circular triangle leads to both Frame separated by an air gap of about 1-3 mm are and the profile combination in the covering level thus has a total width of about 18-20 mm.
  • - Bei einer Gesamtmasse von 230-330 Gramm, bevorzugt 260 Gramm, und einem Massenschwerpunkt von 35-42 cm vom Griffende, wurden dabei folgende balleffektive Biegefrequenzen erzielt:- With a total mass of 230-330 grams, preferred 260 grams, and a center of gravity of 35-42 cm from the end of the handle, the following ball effects were made Bending frequencies achieved:
  • a) Außenrahmen separat: über 500 Hza) Separate outer frame: over 500 Hz
  • b) Innenrahmen separat: über 1000 Hzb) Separate inner frame: over 1000 Hz
  • c) Ballschläger komplett: über 450 Hz, (Modalform: 2. Biegung mit 3 Schwingungsknoten).c) complete racket: over 450 Hz, (Modal form: 2nd bend with 3 vibration nodes).
  • - In der balleffektiven Modalform ist der Außenrahmen eher antimetrisch verformt, der Innenrahmen eher sym­ metrisch.- The outer frame is in the ball-effective modal form deformed rather antimetrically, the inner frame rather sym metric.
  • - Die etwa sattelförmigen dynamischen Verformungen des inneren Rahmens bedingen bei balleffektiver Schwingung während des Ballaufschlages zwangsweise, somit gekop­ pelt, aber unabhängig von der Bespannkraft/Saitenvor­ spannung, eine ganz bestimmte Verformung der Bespan­ nung, die durch grundsätzliche Elastizität und Masse mitbestimmt wird. Somit sind Innenrahmen, Außenrahmen sowie Bespannung in der Frequenz synchronisiert, daraus ergeben sich auch die besonderen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Tennisschlägers.- The approximately saddle-shaped dynamic deformations of the inner frame conditions with ball-effective vibration forcibly during the ball service, thus Kopen pelt, but regardless of the stringing force / strings tension, a very specific deformation of the covering by basic elasticity and mass is co-determined. So inner frames are outer frames as well as covering synchronized in frequency, from it the special properties of the tennis racket according to the invention.

Claims (6)

1. Ballschläger, insbesondere Tennisschläger, mit einem eine Bespannung (3) aufweisenden geschlossenen inneren Rahmen (4) und einem den inneren Rahmen wenigstens teilweise umschließenden äußeren Rahmen (1) mit Griffteil (2), wobei die Rahmen (1, 4) über vier Gelenke (5, 5′, 5A, 5A′) mitein­ ander verbunden sind, die sich paarweise und symmetrisch zur Schlägerlängsachse (L) kopf- und griffseitig gegenüberlie­ gen, wobei der innere Rahmen (4) bei seiner Betrachtung als Frei-Frei Schwinger zwei parallele Schwingungsknotenlinien (VL, VL′) hat, die in der Schlägerebene liegen und die Schlägerlängsachse (L) senkrecht durchsetzen, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jedes Gelenkpaar (5, 5′, 5A, 5A′) auf jeweils einer der Schwingungsknotenlinien (VL, VL′) angeord­ net ist.1. Ball racket, in particular tennis racket, with a covering ( 3 ) having a closed inner frame ( 4 ) and an outer frame ( 1 ) at least partially enclosing the inner frame with a grip part ( 2 ), the frames ( 1 , 4 ) having four Joints ( 5 , 5 ', 5 A, 5 A') are connected to each other, which are paired and symmetrical to the longitudinal axis of the racket (L) on the head and handle sides, with the inner frame ( 4 ) when viewed as free-free Schwinger has two parallel vibration node lines (VL, VL '), which lie in the plane of the racket and penetrate the longitudinal axis of the racket (L) vertically, characterized in that each pair of joints ( 5 , 5 ', 5 A, 5 A ') each on one of the Vibration node lines (VL, VL ') is net angeord. 2. Ballschläger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenke Kugelgelenke (5A, 5A′) sind, die jeweils um drei orthogonale Achsen beweglich sind, von denen zwei (8, 9, 10, 11) in der Schlägerebene liegen.2. Ball racket according to claim 1, characterized in that the joints are ball joints ( 5 A, 5 A '), each of which is movable about three orthogonal axes, two of which ( 8, 9, 10, 11 ) lie in the racket plane. 3. Ballschläger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenke Drehgelenke (5, 5′) sind, die jeweils eine Bewegungsachse (7, 7′) haben, die in der Schlägerebene liegt und sich in die vom inneren Rahmen (4) umschlossene Fläche erstreckt, wo sie sich mit der Schlägerlängsachse (L) schneidet, wobei sich die beiden Bewegungsachsen (7, 7′) von jedem Paar sich gegenüberliegender Gelenke (5, 5′) unter einem Winkel (α, β) schneiden, dessen Scheitel (A, A′) zwischen den beiden Schwingungsknotenlinien (VL, VL′) liegt.3. Ball racket according to claim 1, characterized in that the joints are rotary joints ( 5 , 5 '), each having an axis of movement ( 7 , 7 ') which lies in the racket plane and in which the inner frame ( 4 ) is enclosed Surface extends where it intersects with the longitudinal axis of the club (L), the two axes of movement ( 7 , 7 ') of each pair of opposing joints ( 5 , 5 ') intersecting at an angle (α, β), the apex ( A, A ') between the two vibration node lines (VL, VL'). 4. Ballschläger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheitel (A, A′) der Winkel (α, β) einen Abstand voneinander haben und die Bewegungsachsen (7, 7) der griff­ seitig angeordneten Gelenke (5, 5) sich nicht mit den Bewe­ gungsachsen (7′, 7′) der kopfseitig angeordneten Gelenke (5′, 5′) schneiden.4. Ball racket according to claim 3, characterized in that the apex (A, A ') of the angle (α, β) are at a distance from one another and the axes of movement ( 7 , 7 ) of the handle-side joints ( 5 , 5 ) are not with the movement axes ( 7 ', 7 ') of the head-side joints ( 5 ', 5 ') cut. 5. Ballschläger nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Winkel (α, β) größer als 45° und kleiner als 180° ist.5. Ball racket according to claim 3 or 4, characterized records that the angle (α, β) is greater than 45 ° and smaller than 180 °. 6. Ballschläger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α, β) zwischen 80 und 120° liegt.6. Ball racket according to claim 5, characterized in that the angle (α, β) is between 80 and 120 °.
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