DK169163B1 - Tennisketsjer - Google Patents

Description

i DK 169163 B1

Opfindelsen angår generelt en tennisketsjer med en grebsdel, en løkkeformet hoveddel og en halsdel, der forbinder grebsdelen med hoveddelen, hvilken ketsjer har en længdeakse, der ligger på linie med grebets centerlinie og et midterplan, der går gennem længdeaksen parallelt 5 med den løkkeformede hoveddels plan.

I en konventionel tennisketsjer, såsom den, der er vist i EP-A-0 168 041, har ramme- og skaftdelen en såpas stivhed, at rammens hoveddel, når en bold rammer ketsjerens opstrengning, tvinges ud fra ketsjerens længdeakse. Denne afbøjning påvirker den tilbagespringende bolds flyve-10 retning på en uheldig måde.

Der vil opstå en kompliceret vibrationsreaktion i ethvert legeme, der udsættes for en påvirkning. Denne komplicerede deformerede form af legemet kan reduceres til summen af et uendeligt antal af vibrationsegensvingninger med forskellige amplituder og frekvens. De specifikke 15 frekvenser, svingningsformer og amplituder for et vibrerende legeme afhænger af en række faktorer, deriblandt legemets stivhed og vægtfordeling samt legemets grad af indspænding.

Stivheden og vægtfordelingen kan reguleres på to måder. En måde er anvendelse af specielle armeringsmaterialer i dele af legemet, hvor dis-20 se materialer har større styrke-til-vægt- og stivhed-til-vægt-forhold.

En anden metode til regulering af stivhed og vægtfordeling kan være at variere udformningen af emnets tværsnit, mere specifikt ved at anvende en konstant mængde af et materiale i tværsnittet men variere dets inerti momentareal , således at stivhed-til-vægt-forholdet varieres. En for-25 øgel se af stivheden hæver vibrationsegenfrekvensen og formindsker de dynamiske deformationsamplituder. En forøgelse af vægten reducerer vibrationsfrekvenserne og formindsker de dynamiske deformationsamplituder.

To specifikke grænsebetingelser er interessante i denne diskussion.

Den ene ekstremtilstand, "fri-fri"-betinge!sen, repræsenterer et legeme, 30 der vibrerer frit i rummet. Denne tilstand kan til nærmes i laboratoriet ved at ophænge legemet i elastiske bånd og lade det vibrere frit. De første to vibrationsegensvingningsformer for en simpel bjælke under bøjning under "fri-fri"-grænsebetingelsen er vist i figur 10.

Den modsatte ekstremtilstand er "indspændt-fri"-betingelsen, hvor-35 under den ene ende af legemet er fast indspændt i en støtteanordning, mens den anden ende tillades at vibrere frit. De første tre vibrationsegensvingningsformer for en simpel bjælke under bøjning ved "indspændt- DK 169163 B1 2 fri"-betingel sen er vist i fig. 11. Det skal bemærkes, at formerne 1 og 2 i figur 10 tilnærmelsesvis svarer til formerne henholdsvis 2 og 3 i figur 11. Indføringen af en stiv indspænding ved et legeme under bøjning ved "fri-fri"-betingelsen resulterer i frembringelsen af en ekstra lav-5 frekvent vibrationsegensvingningsform (formen 1 i figur 11).

Frekvenserne af formerne 1 og 2 under "fri-fri"-grænsebetingelsen er ikke de samme som frekvenserne for de tilsvarende svingningsformer (formerne hhv. 2 og 3) under "indspændt-fri"-beti ngel sen. En egensvingningsforms frekvens under en af grænsebetingelserne kan til nærmes på 10 grundlag af svingningsformens frekvens under den anden grænsebetingelse ved anvendelse af følgende relation: 2

Frekvcf = Frekvff X (Lff/Lcf) (Ligning 1)

Hed Lcf - Lff - Lcc 15 hvor Frekv f = En svingningsforms frekvens under "indspændt-fri"-CT betingelsen.

Frekv^ = En svingningsforms frekvens under "fri-fri"-betin-gelsen.

20

Lf.p = Bjælkens længde under "fri-fri "-beti ngel sen.

Lcc = Længden af bjælken, som holdes indspændt.

25 Lcf = Bjælkens tilsvarende længde under "indspændt-fri"-be ti ngel sen.

Tennisketsjere udviser vibrationsopførsel på grund af de bold/ket-sjer-påvirkninger, der opstår under spil, som ligner det, der er beskre-30 vet ovenfor for, simple bjælker. Laboratorieforsøg er udført for forskellige ketsjere. Prøveresultaterne indikerer at for konventionelle tennisketsjere under "fri-fri"-betingelser ligger den første bøjningsegensvingning i området 100 Hz til 170 Hz. Konventionelle ketsjere under "indspændt-fri"-betingelser udviser frekvensområder for hhv. første og 35 anden bøjningsform på mellem 25 Hz til 50 Hz og 125 Hz til 210 Hz. Ifølge US-A-4,664,380 (DE-A-34 34 898) har den deri omhandlede ketsjer en resonansfrekvens under "indspændt-fri"-betingelsen på fra 70 til 200 Hz.

DK 169163 B1 3

Undersøgelser har vist, at en tennisketsjer, der vibrerer under "fri-fri"-betingelsen, kommer nærmere en tennisketsjers opførsel under spil, end en ketsjer under "indspændt-fri"-betingelsen gør. Hvis "ind-spændt-fri"-betingelsen anvendes under forsøg, skal ligning 1 anvendes 5 til at modificere frekvensværdierne, således at den anden bøjningsform under "indspændt-fri"-betingelsen til nærmer den første forms frekvensværdier for "fri-fri".

Det er blevet observeret, at for en konventionel tennisbold ligger bold/ketsjer stødtiderne inden for 2-7 millisekunder, og gennemsnitligt 10 inden for 2-3 millisekunder. I løbet af dette tidsrum bøjes ketsjerens hoveddel tilbage på grund af kraftpåvirkningen fra bolden. I en konventionel ketsjer forlader bolden strengene på et tidspunkt mellem tidspunktet for bold/ketsjer-anslåget, når ketsjeren begynder at deformeres, og tidspunktet kort efter at ketsjeren har nået sit maksimale afbøj-15 ningspunkt. Som følge heraf påvirkes boldens flyveretning (se figur 12), og der mistes energi, eftersom ketsjeren ikke er returneret til sin ude-formerede position, hvor opspringsvinklen er nul, og hastigheden af ketsjerhovedet er maksimal.

Det ovenfor nævnte EP-A-0 168 041 nævner hverken frekvensen for den 20 første bøjningsform under fri-fri-betingel sen eller frekvensen for den anden bøjningsform under fri-fri-betingel sen. EP-A-0 168 041 beskriver derimod alene den proces at vibrere et legeme ved hjælp af en vibrator for at kunne bestemme den mekaniske impedans samt en proces til at ændre ketsjerens struktur, således at en primær mindsteværdi for den mekaniske 25 impedans ligger i et givet frekvensområde på mellem 110 Hz og 500 Hz.

Der nævnes i dette skrift intet om frekvensen for den første bøjningsform under fri-fri-betingelses-forhold.

US-A-4 291 574 angår en frekvens Fj for vibration vinkelret på ketsjerens slåflade med de to ender fri, og ketsjeren holdes ved knude-30 punktet ved grebsenden.

På baggrund af den kendte teknik har den foreliggende opfindelse til formål at tilvejebringe en ketsjer af den indledningsvis angivne art, hvilken ketsjer udviser forbedrede egenskaber med hensyn til boldslagsydelse.

35 Dette og andre formål opnås med en ketsjer som angivet i krav 1. Yderligere udførelsesformer er beskrevet i underkravene.

Hvis bolden forbliver på strengene, mens ketsjeren udbøjes, og ikke DK 169163 B1 4 forlader strengene før ketsjeren er returneret til sin udeformerede position, vil boldens flyveretning ikke påvirkes, og slaget vil blive mere præcist (se figur 13). Eftersom hastigheden fra ketsjerhovedet er maksimal på dette tidspunkt, får bolden derudover mere energi, hvilket resul-5 terer i et kraftigere slag. En ændring af tennisboldens deformeringspe-riode anses ikke for at være en ønskelig løsning på problemet. For opnåelse af en optimal ydelse, må tennisketsjeren derfor udformes således, at frekvensen af den dominerende vibrationsform, som exciteres i ketsjeren under spil, modsvarer varigheden af bold/ketsjer kontakten. Mere 10 specifikt skal en halvperiode for den første bøjningsform for en tennisketsjer under "fri-fri"-betingelsen være lig det tidsrum, som tennisbolden hviler mod strengene. Den første bøjningsform under "fri-fri"-betinge! sen er valgt, fordi denne er den fremherskende vibrationsform, der exciteres under spil.

15 Den optimale tennisketsjer ville have en første bøjningsform under "fri-fri"-betingelsen på mellem 170 Hz og 250 Hz, eftersom bold/ketsjer-stødtider på 2 til 3 millisekunder er sædvanlige. Ud fra ligning nr. 1 ville frekvensområdet under "indspændt-fri"-betingelsen for en 27 tommers (69 cm) ketsjer, der er ophængt med en fast understøtning på 3 tom-20 mer (76 ran) på grebet, være på mellem 215 Hz og 315 Hz for den anden bøjningsform. En konkret udførelsesform af ketsjeren har et frekvensområde på mellem 200 Hz og 210 Hz for den første bøjningsform under "fri-fri"-betingel sen, og en frekvens på mellem 230 Hz og 265 Hz for den anden bøjningsform under "indspændt-fri"-betinge!sen.

25 I det følgende skal opfindelsen beskrives nærmere under henvisning til tegningen, hvorpå fig. 1 viser en tennisketsjer ifølge opfindelsen i planbillede, fig. 2 viser ketsjeren fra fig. 1 set fra siden, 30 fig. 3 viser den i fig. 1 viste ketsjers ramme set fra oven uden opstrengning og håndgrebsbeklædning, fig. 4 viser den i fig. 3 viste ketsjerramme set fra siden, fig. 5 viser et tværsnit langs linien 5-5 i fig. 3, fig. 6 viser et tværsnit langs linien 6-6 i fig. 3, 35 fig. 7 viser et tværsnit langs linien 7-7 i fig. 3, fig. 8 viser et tværsnit langs linien 8-8 i fig. 3, fig. 9 viser en del af ketsjerrammen set i fragmentarisk perspektiv DK 169163 B1 5 og visende de flerdobbelte lag af grafitfibre, fig. 10 illustrerer første og anden bøjningsform for en tennisketsjer under "fri-fri"-grænsebetingelsen, fig. 11 illustrerer første, anden og tredie bøjningsform for en 5 tennisketsjer under "indspændt-fri"-betingelser, fig. 12 illustrerer deformationen af en konventionel ketsjer, når en sædvanlig tennisbold springer tilbage fra ketsjeren efter anslaget, og fig. 13 illustrerer deformationen af en tennisketsjer ifølge op-10 findelsen, når en sædvanlig tennisbold springer tilbage fra ketsjeren efter anslaget.

Som tidligere beskrevet er det ønskeligt at modificere en tennisketsjers stivhed, således at ketsjeren efter anslag af en sædvanlig ten-15 nisbold vil returnere til sin originale udeformerede position, før bolden forlader ketsjerens opstrengning. Under disse omstændigheder vil boldens flyveretning før og efter anslaget mod ketsjeren være uændret, og slaget vil blive mere præcist, som illustreret i fig. 13. Derudover overføres der mere energi til den tilbagespringende bold, hvilket resul-20 terer i et kraftigere slag.

Det er ønskeligt at modificere tennisketsjerens stivhed, således at ketsjeren har en første egensvingning eller bøjningsform under fri-fri-betingelsen på mellem 170 Hz og 250 Hz. En sådan ketsjer vil have en anden bøjningsform under "indspændt-fri"-betingelsen på mellem 215 Hz og 25 315 Hz. Figur 1-9 illustrerer en bestemt udførelsesform af en tennisketsjer 15, der har sådanne frekvenser.

Under henvisning til først figur 1 og 2 omfatter ketsjeren 15 en ramme 17, der har en håndgrebsdel 18, en halsdel 19 og en hoveddel 20. Halsdelen 19 omfatter et par af rammeelementer 21 og 22, der divergerer 30 fra grebsdelen 18 og går over i hoveddelen 20. Et ågstykke 23 forløber mellem halsdelene 21 og 22 og danner bunden af hoveddelen, der almindeligvis er løkkeformet eller oval.

Tennisketsjeren omfatter også en mængde af langsgående strenge 24 og tværgående strenge 25, der går ind i konventionelle åbninger i ho-35 veddelen 20 og ågstykket 23. En plasticstødliste 26, der skal beskytte hovedet mod skrammer og afslidning, forløber omkring den øverste del af hoveddelen. Stødlisten holdes på plads af strengene, og hindrer også DK 169163 B1 6 disse i at slides mod hullerne i ketsjerrammen. En plastikindsats forløber mellem enden af stødlisten 26 og halsdelen 19 for at beskytte strengene i den nederste del af hovedet.

Ketsjeren omfatter endvidere en konventionel beklædning 28 om gre-5 bet og en endehætte 29 på grebsdelen 18. Beklædningen om grebet kan være lavet af en spiral omvundet læderstrimmel.

Fig. 3 og 4 viser ketsjerrammen 17 uden opstrengning og grebsbeklædning.

Hver af rammedelene 18-23 udgøres af et rørformet rammeelement med 10 en vægtykkelse på omkring 1,143 mm til 1,27 mm (0,045 til 0,050"). Det rørformede rammeelement er udformet af flere lag harpiksimprægnerede grafit- eller kulfibre, der er viklet om en oppustelig blære. Som det er fagmæssigt kendt, pustes blæren op, når ketsjerrammen er placeret i en støbeform, hvilket presser grafitfibrene mod støbeformen, indtil har-15 piksen hærder (se fig. 5-8).

Fig. 9 viser lagene 31-42 af harpiksimprægnerede grafit-fibre, der anvendes til fremstilling af rørformede rammeelementer ifølge en fore-trukken udførelsesform. Hvert af lagene 31-42 omfatter ensrettede grafit-fibre, der er orienteret som indikeret af den tværgående skravering.

20 Lagene 31, 32 og 35-42 indeholder grafit-fibre med et elasticitetsmodul på ca. 227528,4 x 106 N/m2 (33.000.000 psi). Lagene 33 og 34 indeholder grafit-fibre med et elasticitetsmodul på ca. 310266 x 106 N/m2 (45.000.000 psi). Omkring 10 til 20% af de grafit-fibre, der anvendes i ketsjerrammen, har det høje elasticitetsmodul, og omkring 80 til 90% det 25 lave elasticitetsmodul. Anvendelsen af grafit-fibre med højt elasticitetsmodul øger ketsjerens stivhed uden at øge dens vægt. Det yderste lag 43 på den i.fig. 9 viste ketsjerramme er et lag af maling.

Som vist i fig. 3-6 er hovedets ydre overflade forsynet med et spor 45, hvori strenghullerne 46 er placeret. Sporet 45 lokaliserer endvidere 30 stødlisten 25 og indsatsen 26 (fig. 2).

Ketsjerrammens højde bestemmes under henvisning til fig. 4 og måler ketsjerens dimension vinkelret på et midterplan MP, der går gennem grebsdelens 18 langsgående centerlinie CL. Den langsgående centerlinie CL danner også den i figur 3 viste ketsjers længdeakse. Ketsjerens 35 strenge ligger i midterplanet HP, og bøjningen af ketsjeren, som er vist i fig. 10 og 11, sker i en retning der går vinkelret på midterplanet.

Den i figur 4 viste ketsjerrammes højde vokser gradvist fra dimen- DK 169163 B1 7 sionen A øverst på rammens hoveddel til dimensionen B på rammens halsdel. Ketsjerrammens højde falder gradvist fra dimensionen B til dimensionen C øverst på grebsdelen 18. Grebsdelens højde øges fra dimension C til dimension D, hvorefter den forbliver stabil til bunden af grebsde-5 len.

Ketsjerrammen når sin maksimale højde B, dér hvor halselementerne 21 og 22 går over i hoveddelen 20. Når figurerne 3 og 4 sammenlignes, er maksimumdimensionen B sædvanligvis på linie med midten af ågstykket 23, dér hvor ågstykket gennemskæres af centerlinien CL. Når figurerne 6 og 7 10 sammenlignes er ågstykkets 23 højde væsentligt mindre end halsdelenes 21 og 22 og hoveddelens 20 højde, dér hvor ketsjerrammen har sin maksimale højde B.

I en konkret udførelsesform for en ketsjer med stort hoved, var den indvendige langsgående dimension E af hoveddelen 349,62 mm (13,7647 tom-15 mer), den indvendige tværgående dimension F af hoveddelen 257,97 mm (10,1563 tommer) og den totale længde L 684,78 mm (26,960 tommer). Højden A øverst på hoveddelen var 27,7 mm (1,090 tommer), maksimumhøjden B var 38,1 mm (1,500 tommer), højden C var 25,4 mm (1,000 tommer), og højden D varierede afhængigt af grebsstørrelsen i overensstemmelse med kon-20 ventionelle grebsdimensioner. Hoveddelens totale bredde G øverst på hoveddelen var 9,65 mm (0,380 tommer, se fig. 5). Agstykkets 23 højde H var 27,4 mm (1,080 tommer), og bredden I var 10,16 mm (0,400 tommer, se fig. 7). Forholdet mellem hoveddelens maksimumhøjde B og minimumhøjde A var 1,5/1,09 eller 1,376.

25 Ketsjerens inertimomentareal på punktet for rammens maksimale tvær- 4 4 snitshøjde var 13,74 cm (0,33 tommer ). Den første bøjningsforms frekvens under "fri-fri"-betingelsen var 204 Hz, og den anden bøjningsforms frekvens under "indspændt-fri"-betingelsen var 230 Hz.

I en særlig udførelsesform for en middelstor ketsjer, var den ind-30 vendige langsgående dimension E af hoveddelen 318 mm (12,520 tommer), den indvendige tværgående dimension F 237,0 mm (9,330 tommer), og længden L 684,23 mm (26,938 tommer). Højden A øverst på hovedet var 23,37 mm (0,920 tommer), maksimumhøjden B 31,75 mm (1,250 tommer), højden C 25,4 mm (1,000 tommer), og højden D varierede afhængigt af grebsstørrelsen.

35 Hoveddelens bredde G øverst på hovedet var 10,28 mm (0,405 tommer). Ågstykkets 23 højde H var 22,99 mm (0,905 tommer), og bredden I var 11,42 mm (0,4497 tommer). Forholdet mellem hoveddelens maksimumhøjde B og mi- DK 169163 B1 8 nimumhøjde A var 1,25/0,92 eller 1,3587.

Den første bøjningsforms frekvens under "fri-fri"-betingel sen var 208 Hz, og den anden bøjningsforms frekvens under "indspændt-fri"-betingelsen var 230 Hz.

5 Ketsjerrammens form og dimensioner, som vist i fig. 3-9, udviser inerti-momenter i forhold til midtpunktet MP, således at ketsjeren er stivere end konventionelle ketsjere og har den ønskede egenfrekvens på 170 til 250 Hz for første bøjningsform under "fri-fri"-betingelsen eller 215 til 315 Hz for anden bøjningsform under "indspændt-fri"-betingelsen.

10 Forholdet mellem maksimumhøjden B og minimumhøjden A er fortrinsvis omkring 1,35 til 1,38.

Anvendelsen af grafit-fibre med et relativt højt elasticitetsmodul i lagene 33 og 34, tillader en reduktion af rammens vægt, således at rammen kan bære stødlisten 26, mens ketsjerens samlede vægt stadig kan 15 holdes inden for det normale. Rammen indeholder 270 g grafit-fibre og harpiks, hvilken kan være en konventionel harpiks.

Der er beskrevet en ketsjer med stort hoved og en middelstor ketsjer med konkrete udformninger og dimensioner, hvormed der opnås den ønskede stivhed og frekvens. Det vil dog kunne forstås, at andre udform-20 ninger og dimensioner kan anvendes, så længe at den resulterende stivhed bevirker den ønskede frekvens. Det vigtige mål er at opnå en egenfrekvens for første bøjningsform under "fri-fri"-betingel sen på mellem 170 Hz og 250 Hz eller en egenfrekvens for anden bøjningsform under "indspændt-fri "-betinge! sen på mellem 215 Hz og 315 Hz.

25

Claims (14)

1. Tennisketsjer (15) med en grebsdel (18), en løkkeformet hoveddel (20) og en halsdel (19), der forbinder grebsdelen (18) med hovedde- 5 len (20), hvilken ketsjer har en længdeakse (CL), der ligger på linie med grebets centerlinie og et midterplan (HP), der går gennem længdeaksen parallelt med den løkkeformede hoveddels (20) plan, KENDETEGNET ved, at den har en egenfrekvens for første bøjningsform under fri-fri-betingelsen i et plan, der forløber vinkelret på midterplanet (MP), på 10 170 Hz - 250 Hz.

2. Ketsjer ifølge krav 1, KENDETEGNET ved, at nævnte frekvens er på 200 Hz - 210 Hz.

3. Ketsjer ifølge krav 1, KENDETEGNET ved, at den har en egenfrekvens for anden bøjningsform under indspændt-fri-betingelsen i et plan, 15 der forløber vinkelret på midterplanet (MP), på 215 Hz - 315 Hz.

4. Ketsjer ifølge krav 1 eller 3, KENDETEGNET ved, nævnte frekvens for anden bøjningsform under indspændt-fri-betingelsen er på 230 Hz - 265 Hz.

5. Ketsjer ifølge et af kravene 1-4, KENDETEGNET ved, at den er 20 udformet af et rør opbygget af flere lag (31-42) harpiksimprægnerede grafit-fibre, idet fibrene i nogle af lagene har et elasticitetsmodul på omkring 227528,4 x 106 N/m2 (33.000.000 psi), og fibrene i andre lag har et elasticitetsmodul på omkring 310266 x 106 N/m2 (45.000.000 psi).

6. Ketsjer ifølge et af kravene 1-5, KENDETEGNET ved, at den er 25 udformet af et rør opbygget af tolv lag (31-42) harpiksimprægnerede grafit-fibre, idet fibrene i to af lagene har et elasticitetsmodul på omkring 310266 x 106 N/m2 (45.000.000 psi), og fibrene i de øvrige lag har et elasticitetsmodul på omkring 227528,4 x 106 N/m2 (33.000.000 psi).

7. Ketsjer ifølge krav 5 eller 6, KENDETEGNET ved, at omkring 10-30 20% af fibrene har et elasticitetsmodul på omkring 310266 x 106 N/m2 (45.000.000 psi), og at omkring 80-90% af fibrene har et elasticitetsmodul på omkring 227528,4 x 106 N/m2 (33.000.000 psi).

8. Ketsjer ifølge krav 6 eller 7, KENDETEGNET ved, at de to indvendige lag (31,32) og otte af de udvendige lag er opbygget af grafit- 35 fibre med et elasticitetsmodul på omkring 227528,4 x 106 N/m2 (33.000.000 psi).

9. Ketsjer ifølge et af kravene 1-8, KENDETEGNET ved, at røret DK 169163 B1 10 har en vægtykkelse på omkring 1,143 mm - 1,27 mm (0,045" - 0,005").

10. Ketsjer ifølge et af kravene 1-9, KENDETEGNET ved, at halsdelen omfatter et par rammeelementer (21,22), der divergerer ud fra grebsdelen (18) og går over i hoveddelen (20), idet ketsjeren (15) omfatter 5 et ågstykke (23), der forløber mellem de divergerende rammeelementer (21,22) og danner bunden af den løkkeformede hoveddel (20), idet ketsjerens (15) højde (B) vinkelret på midterplanet (HP) er maksimal i de divergerende rammeelementer (21,22), dér hvor ågstykket (23) går over i de divergerende rammeelementer (21,22).

11. Ketsjer ifølge krav 10, KENDETEGNET ved, at forholdet mellem ketsjerens (15) nævnte maksimumhøjde (B) og højden (A) øverst på hoveddelen (20) er omkring 1,35 - 1,38.

12. Ketsjer ifølge krav 10 eller 11, KENDETEGNET ved, at inertimo-mentarealet på punktet for rammens (17) maksimale tværsnitshøjde (B) er 15 omkring 13,73 cm4 (0,33"4).

13. Ketsjer ifølge krav 10 eller 11, KENDETEGNET ved, at ketsjerens højde mindskes gradvist fra maksimumhøjden (B) til øverst på hoveddelen (20) og mindskes gradvist fra maksimumhøjden (B) til øverst på grebsdelen (18).

14. Ketsjer ifølge krav 1, KENDETEGNET ved, at den har en længde på omkring 685,8 mm (27").