EP0455885A1 - Ballschläger, insbesondere Tennisschläger - Google Patents

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EP0455885A1
EP0455885A1 EP90125299A EP90125299A EP0455885A1 EP 0455885 A1 EP0455885 A1 EP 0455885A1 EP 90125299 A EP90125299 A EP 90125299A EP 90125299 A EP90125299 A EP 90125299A EP 0455885 A1 EP0455885 A1 EP 0455885A1
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EP
European Patent Office
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racket
joints
ball
frame
axes
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Eckard Dipl.-Ing. Schlenker
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Definitions

  • the invention relates to a ball racket, in particular tennis racket, with a closed inner covering frame which has a covering and an outer supporting frame with a grip part which at least partially surrounds the inner covering frame, the two frames being connected to one another in places.
  • Such a two-frame ball racket is known from DE-OS 27 25 471.
  • a closed, covered frame is detachably connected to a fork-shaped shaft / grip part only by vibration-absorbing buffer elements.
  • This takes place in places, ie in a punctiform manner, and essentially in a symmetrical arrangement with respect to the transverse central plane of the frame, the two designs differing primarily in the number of vibration-absorbing buffer elements.
  • the number of buffer elements is therefore the main variable of the known racket.
  • the variation in the hardness of the spring-elastic buffer elements (silent blocks) is intended to control the frequency band of the filtered out, absorbed vibrations of a higher frequency and thus represents the secondary variable. It is typical of the design that high-frequency vibration energy is dissipatively converted into deformation energy and thus irreversibly into thermal energy.
  • buffer elements By means of multi-point suspension using block-shaped buffer elements with their known linear-elastic spring properties, only a very limited relative movement due to vibration of the flexibly coupled subsystems is permitted.
  • These buffer elements are used to dampen vibrations so that vibrations cannot spread over the shaft / grip part.
  • the design of the buffer elements is arbitrary, as long as only one vibration of the inner frame is converted into a deformation of a part of the element.
  • a generic ball racket is known from DE-OS 21 16 920, in which an elastic movement of the racket head to the handle is to be accomplished in such a way that the angular position thereof relative to the handle remains unchanged.
  • elastic means - mainly free coil springs on pins - outside of the club head. All embodiments have in common that the inner and outer frame planes remain parallel to one another during the relative movement. The difference between different embodiments lies in the direct range of influence of the elastic means on individual or grouped, partly elastically coupled threads or strings.
  • the coil springs have a linear-elastic spring characteristic.
  • the springs as a whole form a spring-mass system with a higher natural frequency and low vibration amplitude.
  • a special feature of this ball racket is that the power transmission from the inner to the outer frame is distributed over the longitudinal frame circumference.
  • springs must be positioned on the head / handle side, with sufficient hardness to keep the angular position constant in the case of balls hitting these areas.
  • a generic ball racket is known from the "Patent Specification 431,394" from 1934, in which the racket head is releasably connected via a pivot ("pivotally mounted by pivots") to a fork-shaped shaft with a handle part ("handle and fork”) . It is proposed (Fig. 7) to provide spring elements that produce the desired angular position to the handle part.
  • These "resilient members”, ie the elastic means, which consist of springs or elastic bands / strings, are intended to compensate for the reduced suspension of the strings on the racket head ends.
  • two pivot pins form a common pivot axis, with a spring element in the longitudinal direction of the racket being attached between the frames on the handle side - the inner frame (“head”) can perform a rigid body rotation about the axis of rotation of the pivot pins, regardless of the other flexibility of the ball racket parts.
  • the spring element on the handle side will limit the rigid body rotation, since when the frame is pivoted against each other the line of action of the tension / compression suspension tilts against the ball racket plane and a restoring torque is built up around the axis of rotation.
  • an ideally rigid racket head designed in this way can perform limited rigid body rotations relative to the grip part.
  • the object of the present invention is to provide a generic ball racket, in particular tennis racket, which realizes a higher ball reflectivity, in particular towards the head, with less arm strain during and after the ball contact.
  • the object of the invention is achieved in that the outer support frame and the inner covering frame are connected to one another via at least two joints, each of which permits local rotation of the two frames relative to one another at the connection points and translational movement of the two frames relative to one another perpendicular to that of the frame Prevent spanned plane of plane, the joints are arranged relative to each other so that the inner frame does not move rigid body relative to the outer frame.
  • the ball racket according to the invention is characterized in that the type of permitted coupling vibrations and the associated natural frequencies can be influenced and specifically controlled via the arrangement and design of the articulated connections.
  • a selection of the approved and non-approved subsystem vibrations and overall system coupling vibrations is carried out.
  • the degrees of freedom in the individual joint and the arrangement of the articulation points and effective axes of rotation to each other decisively control the type and sequence of the modal forms and the associated frequency range.
  • Even with unchanged shape and unchanged structure of the inner and outer ball racket frame clearly different vibration behavior is achieved.
  • the effective masses are structurally determined in accordance with the arrangement and design of the articulated connections and assigned to the ball / stringing frequencies as best as possible.
  • the position and width of the "sweet spot" can be set in a more constructive manner with additional degrees of freedom / system parameters available according to the invention.
  • the achievable damping of the post-vibrations exceeds the usual material-related level (approx. 3%), in some cases certain amplitudes are extinguished / suppressed, especially in the supporting frame.
  • a ball racket according to the invention is also characterized in that the grip amplitudes are significantly lower than the string frame amplitudes in balls hitting the covering surface center or practically the accelerations there also disappear.
  • the playing properties are determined by additional free system parameters such as number and arrangement of the joints, design of the individual joint, e.g. Bushing axis or ball joint, alignment of the effectively effective axes of rotation relative to each other, profile pairing of covering and support frame, mass and stiffness ratios between covering and support frame of the ball racket, because according to the invention the elastic modal forms of the inner frame by a small number of constraints - or coupling conditions (eg isostatic) are coupled to the elastic modal forms of the outer frame with the handle part.
  • additional free system parameters such as number and arrangement of the joints, design of the individual joint, e.g. Bushing axis or ball joint, alignment of the effectively effective axes of rotation relative to each other, profile pairing of covering and support frame, mass and stiffness ratios between covering and support frame of the ball racket, because according to the invention the elastic modal forms of the inner frame by a small number of constraints - or coupling conditions (eg isostatic) are coupled to the elastic modal forms of the outer frame with
  • the position of vibration nodes and antinodes can be shifted within wider limits than is the case with other known ball racquets.
  • the ball racket according to the invention consequently realizes a specialization in that the subsystems, such as the inner covering frame and the outer supporting frame, perform tasks and functions that differ locally and temporally.
  • Non-ball-effective vibrations can be brought to a lower energy level by separation, ball-effective vibrations can be used locally for impulse recovery in the impact areas.
  • the inertia of water is greater for hard impulses for impulse recovery than for moderate vibrations (eg reflected stone throwing).
  • the vibration isolation and functional specialization in ball racquets according to the invention is somewhat similar to the difference between a rigid wheel axle and an independent wheel suspension (localized shock and vibration damping) compared to such a conventional type.
  • the spatial separation of functions in the ball racket according to the invention is accomplished by relatively movable articulation of two frames with different tasks.
  • the temporally different reaction during and after the ball contact can be achieved by positioning the relative positioning and movement as well as coordinating the covering and support frame with respect to mass and stiffness conditions, taking into account the changed mass and center of gravity conditions (and not just force relationships!) the conditions after contact with the ball.
  • Dynamic conditions are used dynamically in such a way that otherwise harmful effects can be made largely usable.
  • the realization of the objectives according to the invention lies in the special use of impulse concentration and mass damping.
  • Another object of the invention is a stronger decoupling of ball racquet "in-plane” and "off-plane” vibrations, ie the bending (torsion) vibrations parallel and normal to the plane of the racket.
  • the inner covering frame and the outer supporting frame are preferably connected in the head region by one or two joints, and furthermore both frames are connected in the handle-side to middle covering frame region by two to three further joints. If a joint is provided in the extremal head area, this can be combined with two further joints in the handle-side to middle covering frame area in order to achieve a three-joint design.
  • a three-joint design is also possible in reverse of the joint arrangement in that a joint is arranged in the extreme inner frame region on the handle side, two joints being provided in the head to middle region.
  • the four-joint design can consist of two joint connections of both frames, which are interposed in the head and handle area.
  • only one joint is attached to the head and the handle side, the other two joints are located opposite each other in the central stringing frame area with respect to the longitudinal axis of the racket.
  • the joints which can only move uniaxially or only multi-axis, or also combined single and multi-axis per ball club version, can be represented by a socket-axis combination or as a ball socket, for example.
  • Individual or all of the joints located on the ball racket can be designed according to the invention in such a way that the frames can move axially against one another at the relevant joint location, along an excellent axis of rotation of the joint, which is oriented parallel to the racket plane.
  • each individual joint can have a resiliently damping enclosure in order to absorb or influence axial relative movements of the frames at the joint location.
  • a ball racket type 1
  • each joint having only one axis of rotation
  • the joints being arranged relative to one another in such a way that the axes of rotation intersect on the longitudinal axis of the club.
  • the intersection of the axes can be inside or outside the covered inner frame surface.
  • two or three joints are arranged in the ball racket (type 2) in such a way that two mutually perpendicular axes of rotation are formed which lie in the plane of the racket, one axis of rotation coinciding with the longitudinal axis of the ball racket.
  • a joint sits in the ball racket head.
  • the second joint is arranged opposite on the handle side. If a three-joint design is implemented, the second and third joint are arranged symmetrically to the longitudinal axis of the ball racket and in the handle-side to middle covering frame area.
  • the articulated connection of the inner and outer frame is formed from two, three or four articulation points.
  • This version of the ball racket is characterized in that two axes of rotation which are parallel to one another and lie in the plane of the racket are formed, and that the joints forming the two axes of rotation are exactly or approximately opposite one another in the head frame and handle side stringing area.
  • two uniaxial joints are arranged on the extremity of the handle and the head.
  • an extremal joint is attached to the head and two further joints are located in the handle-side to middle inner frame area.
  • Another modification is obtained by exchanging the joint arrangement of the second modification, that is, by shifting away from the head to the handle side and vice versa.
  • the joints are arranged in pairs on the head and handle sides in such a way that two axes of rotation intersect the longitudinal axis of the racket within the covered area.
  • a ball racket (type 4) in such a way that two axes of rotation are located in the racket plane, characterized in that they are oriented perpendicular to one another and intersect within the covering surface.
  • both axes intersect in the central covering area.
  • the intersection of the axes of rotation lies in the area on the head side, while in a third modification it lies in the area on the handle side.
  • the joints can be arranged such that one of the two axes of rotation coincides with the longitudinal axis of the racket.
  • a deformation of the support frame in its plane via the axial mobility is transferred less or only selectively and in a directed manner to the stringing frame, so that the stringing is protected by reduced vibrations in its plane, which contributes to economy as well as better playability.
  • the two-axis, three-joint design offers flexibility similar to that mentioned above, the two axes of rotation intersect at right angles, for example, in the lower area of the covering surface and form a vibration node for certain natural frequencies, in the vicinity of which balls that hit impulses (wave propagation) are accelerated well.
  • a currently preferred solution variant has three axes of rotation at three pivot points.
  • the two articulation points that are mirror-symmetrical to one another are positioned on the lower covering area.
  • Axis position and alignment of the axes should be selected so that the intersection of the three axes of rotation (axis node) lies in the lower to middle area of the covering surface.
  • the momentum forces are concentrated in the axis node. If the axis node is also in the middle (“sweet spot"), it comes to lie in the area of maximum frame deflection ("flex point"). Depending on the frequency / mode, this area has pronounced antinodes or nodes there.
  • the three axes of rotation define three different covering areas.
  • Ball racquets according to the invention with three joints and two swivel joints were predominantly dynamically examined by FEM computer simulation in both the beam and shell models.
  • the ball racket according to the invention can be realized in usual weight classes of about 350-390 g total weight. By balancing the masses in the grip area, it is possible to achieve roughly similar centers of gravity for commercially available rackets.
  • a ball racket according to an embodiment of the invention is shown in plan view. It consists of 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 three joints 5, one of which is arranged in the extreme head area, while the other two joints 5 are opposite in the handle-side area.
  • the design of the joints is chosen such that they each form an axis of rotation 7 at the joint location, for example realized via a bolt-socket joint connection.
  • the three axes of rotation 7 intersect in the area of the covering 3 on the handle side in the racket plane on the longitudinal axis of the racket.
  • FIG. 1b shows the same ball racket in an oblique view, in which a possible selection of the cross-sectional profiles is shown as an example. Covering and support frame profiles appear as one unit in adjacent areas.
  • Fig. 2a shows a basic form of vibration
  • the support frame as the outer frame 1 with handle 2 has two vibration nodes (symmetrical bend), while the inner covered frame 4 undergoes an opposite symmetrical bending deflection relative to the support frame 1, 2 via the articulated connections 5. Both frame parts deform so that the center of gravity remains for the ball racket in the racket plane.
  • Fig. 2b shows the next higher "in-plane" basic waveform in the racket plane, both frames undergoing an elastic bending deformation.
  • axial relative movements of both frames at the articulation points are possible with this type of vibration, since they are inherent.
  • the outer frame 1 with handle part 2 is a quasi-antimetric Bending shape with three vibration nodes
  • the inner frame 4 is also symmetrically and oppositely deflected by the articulation 5 in this vibration form.
  • This fundamental form of vibration is preferably excited, for example in the case of balls hitting centrically. With this basic vibration, the grip area 2 experiences a relatively small deflection, which is the aim.
  • FIGS. 1a, b and 3c show the response behavior of the ball racket shown in FIGS. 1a, b and 3c in the time course ("time history") over the analysis period of 0.8 sec with 80 time steps and an impressed Dirac impact.
  • the damped vibration curves were obtained by FEM simulation at the "Impact" in the center of the club face. While the transverse initial deflection (z) in FIG. 3a is -1.1 mm, the longitudinal deflection (x) shown in FIG. 3b in the racket plane is four orders of magnitude smaller and thus practically vanishes, as is the "in-plane" deflection ( y) in the transverse direction with three powers of ten difference.
  • FIG. 3a, b, d have in common that the basic waveform shown in Fig. 2c is excited and that the decay behavior of the fanned vibrations is extremely good, ie more than material-related, damped.
  • selected nodes of the support frame at the handle end NODE 19, in the head NODE 3757, in the middle of the side NODE 1949, are selected as representative, as is the node NODE 1975 of the stringing frame, also in the middle of the page. These nodes are also referred to in FIGS. 4a-4d and 5.
  • 4a to 4d show the resonance curves of the transverse vibrations (z) from FIG. 3a, but the nodes are separated.
  • 4a shows the stretcher deflection over time for the node NODE 1975 in the center of the page.
  • the covering frame has the maximum vibration amplitudes (100%).
  • Fig. 4b shows at the same position opposite the vibration profile of the support frame node NODE 1949 with about 25% of the maximum amplitude of the stringing frame.
  • 4c shows the vibration variation of the node NODE 19 at the end of the handle, further reduced, as well as the vibration in the support frame head node NODE 3757.
  • FIG. 5 is an enlarged representation of the images from FIG. 3a and represents the summary of the transverse vibrations of FIGS. 4a to 4d.
  • the different temporally decaying amplitudes of the representative nodes can be seen in a direct comparison.
  • the opposite phases of the vibrations of the covering and support frame are identifiable, as are identical zero crossings and the exponentially strong decay of the vibrations, overlaid by moderate beats with about a quarter of the resonance frequency.
  • Fig. 6a to 6d schematically show in plan view a selection of possible modifications of the ball racket according to the invention.
  • Fig. 6a designated as "Type 1" corresponds to the ball racket shown in Fig. 1a, b.
  • Characteristic is the arrangement of the joints 5, which connect the outer frame 1 with the grip part 2 and the inner frame 4 in such a way that three local axes of rotation 7, which penetrate the two frames here approximately perpendicularly, arise, which have a common intersection point A in the area of the inner frame 4 within easy reach exhibit.
  • Fig. 6b shows a similar, referred to as "type 2" arrangement of the joints 5 as in Fig.
  • FIG. 6c shows a modification of the arrangement of the "type 2" of FIG. 6b, in which two local axes of rotation 7 perpendicular to each other are created.
  • the configuration shown is designated as "Type 3", since both joints 5 on the handle side are positioned in the extreme region of the covering frame 4. In the borderline case, the two handles on the handle side practically coincide, so that there is only one joint 5 in the head and one opposite on the longitudinal axis of the racket.
  • the hinge 5 on the handle would then have an axis of rotation 7 running tangentially to the inner frame 4, the axis intersection A being located on the handle end of the inner frame.
  • 6d shows a ball racket according to the invention, designated as "Type 4".
  • a ball racket of this type has four articulation points 5 which are located in pairs in extreme positions on the inner frame 4 and along and across the outer frame 1.
  • the four articulation points 5 form two mutually perpendicular axes of rotation 7, the common axis intersection A coming to lie in the area of the stringing center.
  • Fig. 7 shows a top view of another embodiment of the ball racket according to the invention with two articulation points 5 located on the outer frame 1 and inner frame 4 at the extremity on the head and handle side inner frame area, two mutually parallel axes of rotation 7 being formed which perpendicularly penetrate the longitudinal axis of the racket.
  • two articulation points 5 located on the outer frame 1 and inner frame 4 at the extremity on the head and handle side inner frame area, two mutually parallel axes of rotation 7 being formed which perpendicularly penetrate the longitudinal axis of the racket.
  • opposing deflections of support frame 1, 2 and covering frame 4 result, as can be seen in FIG. 8.
  • a ball racket according to this embodiment also has good ball reflectivity.
  • FIG. 9 shows a ball racket according to a further embodiment of the invention.
  • this ball racket two articulation points 5 with two axes of rotation 7 in the head area and one articulation point 5 in the forked handle-side area of the support frame 1, 2 and stringing frame 4 are penetrated perpendicular to the longitudinal axis of the racket.
  • the intersection A of the axes of rotation 7 comes to lie in the head region of the covering frame 4.
  • FIG. 10 shows a possible embodiment of the "Type 4" ball racket shown schematically and functionally in FIG. 6d.
  • the joints 5 are all designed as single-axis swivel joints, for example consisting of bolt-socket pairings. Both axes of rotation 7 intersect approximately centrally in A and are perpendicular to one another.
  • FIG. 11 shows a ball racket according to a further exemplary embodiment of the invention.
  • the covering frame 4 is completely surrounded by the support frame 1, which has the handle part 2.
  • the covering frame 4 is connected to the supporting frame 1 by means of two opposite pivot joints 5, not shown, each pair of opposite pivot joints having a common axis of rotation 7.
  • the two axes of rotation 7 run parallel to one another and perpendicular to the longitudinal axis of the racket.
  • the axes of rotation 7 lie within the area enclosed by the covering frame 4.
  • the spring-damper element consists of a pneumatic or hydraulic damping element 9 and two springs 15.
  • the spring-damper element 8 is articulated to the two frames.
  • the axes of rotation 7 are arranged approximately in each end quarter of the string frame length.
  • FIG. 12 shows the ball racket shown in FIG. 11 in a side view, the relative deflection of the two frames 1 and 4 being evident.
  • each frame 1, 4 is reinforced, for example, by a cylindrical section 12 which connects the outer and inner wall sections of the shell 10 to one another.
  • a pair of bearing bushes 13 is inserted in the cylindrical section 12 of each frame 1, 4.
  • One or more spacers 14 are arranged between the inner bearing bush 13 of the covering frame 4.
  • the axis 15 is a simple dowel pin which has a larger flattened head 16 at one end and a bore at the other end through which a cotter pin 17 is inserted for axially securing the dowel pin or the articulated connection.
  • a circlip fuse could also be provided.
  • a cover cap 18 is optionally provided for covering the inner end of the dowel pin and the cotter pin.
  • the pin or bolt length is selected so that in the case of bending deformation in the plane of the racket, such as, for example in the case of longitudinal vibrations, the covering and / or the support frame can slide by transverse contraction in the longitudinal direction of the bolt, so that forced deformations can be reduced.
  • a tension-compression spring 19 or a corresponding enclosing elastomer is provided between the two frames 1, 4 in order to improve their axial closure and to exert a supporting and cushioning effect between the frames.
  • the spring 19 can also be omitted.
  • Fig. 14 shows a simplified representation of a part of a joint 5 in a modification of the embodiment, as a joint with three mutually orthogonal axes of rotation or pivot 7, one of which is shown and coincides with the pin / bolt axis.
  • the joint part shown consists of an internally spherical bushing 20, which is fitted in the covering frame 4, and the outer barrel-shaped joint ring 21 inserted and secured therein.
  • the pivotable in the bush 20 hinge ring 21 is penetrated by the pin 15, which is received by the support frame 1, 2, not shown in FIG. 13, so that it can slide in the hinge ring 21 along the axis of rotation 7 without any play.
  • the joint sketched in Fig. 14 with three degrees of freedom of rotation can also be used to perform the function according to the invention by other known joint connections, e.g. a ball joint will be replaced.
  • a joint is also conceivable, which allows the ball player to subsequently change the orientation of the axis 7 in order to adapt the frequencies and thus the playing characteristics to different stringing areas.
  • Such a joint could be designed in such a way that the bushing 20 and the joint ring 21 are fixed against one another by means of a screw, so that the pin 15 and thus the remaining axis of rotation 7 can be aligned.
  • the supporting frame 1 has a flat cross section stretched in the racket plane
  • the supporting frame 1 has a greater overall height transversely to the racket level than the covering frame 4. Because of these basic principles
  • the cross-sectional shape of the support frame 1 is rather stiff against a bend perpendicular to the racket plane, while the covering frame 4 is rather stiff against a bend in the racket plane. Because it has been shown that, due to the longitudinal dimensions of the support frame 1 with handle 2, much more is required on deflection perpendicular to the racket plane than the covering frame 4, the main bending stress of which lies in the racket plane.
  • the support frame 1 is chamfered, as can be seen in FIG. 15, as a result of which the gap located between the two frames 1, 4 is designed to be aerodynamically favorable in order to reduce the air resistance of the ball racket perpendicular to the racket plane.
  • the profile combination with air gap shown by way of example in FIG. 15 is of particular importance with regard to harmonizing the performance properties.
  • the required optimization will be a compromise between "optical weight", strength and mass ratios to fulfill the function according to the invention and aerodynamic drag coefficients.
  • FIG. 16a to 16d summarize, by way of example, a selection of morphologically obtained possibilities for arranging the three-joint design of the "type 1" according to FIG. 6a.
  • different orientations of the axes of rotation 7 and positions of the axis intersection A are shown, which make it possible, with an otherwise identical design of the ball racket or the support frame 1, 2 and the covering frame 4, to constructively set the desired individual playing characteristics.
  • Fig. 16a shows an arrangement of the three joints 5 between the support frame 1 and covering frame 4, in which the axes are aligned so that the included angles ⁇ 0 are equal (120 degrees).
  • the intersection A of the axes 7 lies in the central covering frame area.
  • Fig. 16b shows a similar arrangement as in Fig.
  • Fig. 16c shows a modification of Fig. 16b an arrangement of the joints 5, in which the intersection of the axes A lies in the handle-side covering surface area and an angle ⁇ 2 and two angles ⁇ 2 (greater than 90 degrees) are included by the axes 7.
  • Fig. 16d differs from Fig. 16c in that the intersection A of the axes 7 migrates against the frame 4 or outside the same and the two included angles ⁇ 3 between the axes 7 are consequently less than 90 degrees.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen 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. Die Rahmen 1, 4 sind stellenweise durch mindestens zwei Gelenke 5 miteinander derart verbunden, daß jeweils an den Verbindungsstellen eine lokale Drehung der beiden Rahmen relativ zueinander zugelassen ist. Die Gelenke 5 sind relativ zueinander so angeordnet, daß der innere Bespannrahmen 4 keine Starrkörperbewegung relativ zum äußeren Tragrahmen 1 ausführt. Durch die Ausführung der Gelenke 5 wird eine translatorische Bewegung der beiden Rahmen 1,4 zueinander senkrecht zu der von den Rahmen aufgespannten Schlägerebene verhindert.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Ballschläger, insbesondere Tennisschläger, mit einem eine Bespannung aufweisenden geschlossenen inneren Bespannrahmen und einem den inneren Bespannrahmen wenigstens teilweise umschließenden äußeren Tragrahmen mit Griffteil, wobei beide Rahmen stellenweise miteinander verbunden sind.
  • Ein solcher zweirahmiger Ballschläger ist aus der DE-OS 27 25 471 bekannt. Bei diesem Ballschläger ist ein geschlossener bespannter Rahmen lösbar mit einem gabelförmigen Schaft-/Griffteil ausschließlich durch schwingungsabsorbierende Pufferelemente verbunden. Dies geschieht stellenweise, d.h. punktförmig, und im wesentlichen in symmetrischer Anordnung zur Quermittelebene des Rahmens, wobei sich die beiden Ausführungen vor allem durch die Anzahl schwingungsabsorbierender Pufferelemente unterscheiden.
    Die Zahl der Pufferelemente ist folglich die Hauptvariable des bekannten Ballschlägers. Die Variation der Härte der federelastischen Pufferelemente (silent blocks) soll das Frequenzband der ausgefilterten, absorbierten Schwingungen höherer Frequenz steuern und stellt somit die sekundäre Variable dar.
    Typisch für die Ausführung ist dabei, daß hochfrequente Schwingungsenergie dissipativ in Verformungsenergie und somit irreversibel in Wärmeenergie umgewandelt wird.
  • Durch Mehrpunktaufhängung mittels blockförmiger Pufferelemente mit ihren bekannten linear-elastischen Federeigenschaften wird eine lediglich sehr begrenzte Relativbewegung durch Vibration der so flexibel gekoppelten Untersysteme zugelassen. Diese Pufferelemente werden zur Schwingungsdämmung eingesetzt, sodaß Schwingungen nicht auf den Schaft-/Griffteil übergreifen können. Die Gestaltung der Pufferelemente ist beliebig, sofern nur eine Schwingung des Innenrahmens in eine Verformung eines Teiles des Elementes umgewandelt wird.
  • Bei dem bekannten Schläger wird also auf die dynamische Absorption der Schwingungen in den Pufferelementen abgestellt, wobei das zu absorbierende Frequenzband durch die Art der Pufferelemente eingestellt wird und das Frequenzband nur höhere Frequenzen enthält.
    Über besondere Ausgestaltung der Rahmen bezüglich Profilzuordnung, Schwerpunktlagen und besonders geeignete absolute wie relative Positionierungen der Auflagerpunkte wird nicht näher eingegangen, allenfalls lassen zwei Abbildungen gewisse Rückschlüsse zu.
    Keinesfalls wird eine bevorzugte oder wünschenswerte Konfiguration oder Positionierung der Elemente als funktionswesentlich oder entscheidend hervorgehoben, da die Absorptionseigenschaften der erfindungsgemäß einzusetzenden Elemente funktionswesentliches Ziel und Merkmal der Erfindung sind.
  • Ferner ist aus der DE-OS 21 16 920 ein gattungsgemäßer Ballschläger bekannt, bei dem eine elastische Bewegung des Schlägerkopfes zum Griff so zu bewerkstelligen ist, daß die Winkelstellung desselben zum Griff unverändert bleibt. Dies geschieht durch eine Anordnung elastischer Mittel -vornehmlich freier auf Stiften lagernder Schraubenfedern- außerhalb des Schlägerkopfes. Alle Ausführungsformen haben gemeinsam, daß Innen- und Außenrahmenebenen bei der Relativbewegung parallel zueinander verbleiben. Der Unterschied verschiedener Ausführungsformen liegt im unmittelbaren Einflußbereich der elastischen Mittel auf einzelne oder gruppierte, teils elastisch gekoppelte Fäden oder Saiten.
    Die Schraubenfedern haben eine linear-elastische Federcharakteristik. Durch eine Vielzahl solcher Federn und den begrenzten Raum und Federweg bilden die Federn in ihrer Gesamtheit ein Feder-Masse System mit höherer Eigenfrequenz und geringer Schwingungsamplitude. Ein besonderes Kennzeichen dieses Ballschlägers liegt darin, daß die Kraftübertragung vom Innen- auf den Außenrahmen über den Rahmenlängsumfang verteilt erfolgt. Insbesondere müssen Federn kopf-/griffseitig positioniert sein, mit genügender Härte, um bei in diesen Bereichen auftreffenden Bällen die Winkelstellung konstant zu halten.
  • Impuls-/Stoßkräfte werden somit im wesentlichen über den gesamten Außenrahmenbereich ein- und zum Griff weitergeleitet. Sofern bei diesem Schläger Stifte vorgesehen sind, dienen diese der Verbindung der elastischen Mittel mit den Fäden der Saiten.
    Dieser Schläger hat also eine Mehrpunktlagerung von Rahmenteilen, die durch federelastische Schrauben-/Blattfederelemente eine rein translatorische und begrenzte Relativbewegung zulassen sollen. Eine Schwingungsdämpfung ist im wesentlichen durch innere Reibung bei harmonischer Dehnung, also durch Steifigkeitsdämfung gegeben. Rahmen und elastische Mittel erleiden bei der Arbeitsaufnahme irreversible Verluste (Wärme).
  • Weiter ist aus der englischen "Patent Specification 431,394" von 1934 ein gattungsgemäßer Ballschläger bekannt, bei dem der Schlägerkopf in einer Ausführung über Drehzapfen lösbar ("pivotally mounted by pivots") mit einem gabelförmigen Schaft mit Griffteil ("handle and fork") verbunden ist.
    Dabei wird vorgeschlagen (fig. 7), Federelemente vorzusehen, welche die gewünschte Winkelstellung zum Griffteil herstellen. Diese "resilient members", also die elastischen Mittel, die aus Federn oder elastischen Bändern/Saiten bestehen, sollen die reduzierte Federung der Schlagflächenbesaitung an den Schlägerkopfenden kompensieren.
  • Nach dem britischen Patent -zwei Gelenkzapfen bilden eine gemeinsame Schwenkachse, wobei griffseitig zwischen den Rahmen ein Federelement in Schlägerlängsrichtung angebracht ist- kann der innere Rahmen ("head") unabhängig von der sonstigen Flexibilität der Ballschlägerteile eine Starrkörperdrehung um die Drehachse der Gelenkzapfen ausführen. Das griffseitige Federelement wird jedoch die Starrkörperdrehung begrenzen, da beim Schwenken der Rahmen gegeneinander die Wirkungslinie der Zug-/Druckfederung sich gegen die Ballschlägerebene neigt und so ein Rückstellmoment um die Drehachse aufgebaut wird. Insbesondere ein ideal starrer Schlägerkopf ("head") kann derart gestaltet begrenzte Starrkörperdrehungen relativ zum Griffteil ausführen.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen gattungsgemäßen Ballschläger, insbesondere Tennisschläger, zu schaffen, der ein höheres Ballreflexionsvermögen, insbesondere in Richtung Kopf, bei geringerer Armbelastung während und nach dem Ballkontakt realisiert.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß äußerer Tragrahmen und innerer Bespannrahmen über mindestens zwei Gelenke miteinander verbunden sind, die jeweils an den Verbindungsstellen eine lokale Drehung der beiden Rahmen relativ zueinander zulassen und eine translatorische Bewegung der beiden Rahmen zueinander senkrecht zu der von den Rahmen aufgespannten Schägerebene verhindern, wobei die Gelenke relativ zueinander so angeordnet sind, daß der innere Rahmen keine Starrkörperbewegung relativ zu dem äußeren Rahmen ausführt.
  • Der erfindungsgemäße Ballschläger zeichnet sich dadurch aus, daß die Art der zugelassenen Koppelschwingungen und die zugehörigen Eigenfrequenzen über die Anordnung und Ausbildung der Gelenkverbindungen beeinflußt und gezielt gesteuert werden können. Insbesondere und in ganz besonderem Maße bei isostatischer relativer Lagerung des inneren Bespannrahmens im äußeren Tragrahmen mit Griffteil wird eine Selektion der zugelassenen und nicht zugelassenen Untersystemschwingungen und Gesamtsystem-Koppelschwingungen vorgenommen. Dabei steuern die Freiheitsgrade im Einzelgelenk und die Anordnung der Gelenkpunkte und effektiven Drehachsen zueinander maßgeblich Art und Abfolge der Modalformen sowie den zugehörigen Frequenzbereich.
    Selbst bei unveränderter Gestalt und unverändertem Aufbau des inneren wie äußeren Ballschlägerrahmens , wird so deutlich unterschiedliches Schwingungsverhalten erzielt.
    Gleichzeitig ist es möglich, die Art der vom Innenrahmen durch Ballaufschlag übertragenenen Schwingungen zu beeinflussen, wobei die Biegeschwingungen parallel und lateral zur Schlägerebene so entkoppelt werden können, daß die Besaitung dynamisch geringer beansprucht wird.
  • Durch gezielte Ausnutzung systembedingter Koppelschwingermassendämpfung, unter besonderer Berücksichtigung des Schwerpunkterhaltungssatzes, werden die effektiven Massen nach Maßgabe von Anordnung und Ausbildung der Gelenkverbindungen konstruktiv festgelegt und den Ball-/Besaitungsfrequenzen bestmöglich zugeordnet. Lage und Breite des "Sweet-Spots" sind konstruktiv bei erfindungsgemäß zusätzlich verfügbaren Freiheitsgraden/Systemparametern gezielter einstellbar. Die erzielbare Dämpfung der Nachvibrationen übertrifft das übliche materialbedingte Maß (ungefähr 3%), teilweise werden bestimmte Amplituden insbesondere im Tragrahmen ausgelöscht/unterdrückt.
    So zeichnet sich ein erfindungsgemäßer Ballschläger auch dadurch aus, daß bei im Bespannflächenzentrum auftreffenden Bällen die Griffamplituden deutlich geringer als die Bespannrahmenamplituden sind oder wie auch die dortigen Beschleunigungen praktisch verschwinden.
  • Beim erfindungsgemäßen Ballschläger werden außer durch Grund- und Querschnittsform, Material -Auswahl und -Aufbau, die Spieleigenschaften durch zusätzliche freie Systemparameter wie Zahl und Anordnung der Gelenke, Ausbildung des einzelnen Gelenkes -z.B. Buchse-Achse oder Kugelgelenk-, Ausrichtung der effektiv wirksamen Drehachsen relativ zueinander, Profilpaarung von Bespann- und Tragrahmen, Massen- und Steifigkeisverhältnisse zwischen Bespann- und Tragrahmen des Ballschlägers stärker beeinflußt, da erfindungsgemäß die elastischen Modalformen des inneren Rahmens durch eine geringe Anzahl von Zwangs- oder Koppelbedingungen (z.B. isostatisch) mit den elastischen Modalformen des äußeren Rahmens mit Griffteil gekoppelt sind.
  • Insbesondere läßt sich bei balleffektiven Eigenschwingungsformen die Lage von Schwingungsknoten und Schwingungsbäuchen in weiteren Grenzen verschieben, als dies bei anderen bekannten Ballschlägern der Fall ist.
  • Der erfindungsgemäße Ballschläger realisiert folglich eine Spezialisierung, indem die Untersysteme wie innerer Bespannrahmen und äußerer Tragrahmen örtlich wie zeitlich unterschiedliche Aufgaben und Funktionen wahrnehmen.
  • Nicht ballefektive Schwingungen können durch Separation gezielter auf ein niedrigeres Energieniveau gebracht werden, balleffektive Schwingungen können lokal in den Auftreffbereichen verstärkt zur Impulsrückgewinnung herangezogen werden.
  • Das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip und die gewählte Lösung findet seine Analogien. So ist die Massenträgheit von Wasser beim harten Aufschlag für die Impulsrückgewinnung größer als bei moderaten Schwingungsbewegungen (z.B. reflektierter Steinwurf).
    Auch ähnelt die Schwingungsisolation und Funktionsspezialisierung bei erfindungsgemäßen Ballschlägern gegenüber solchen üblicher Art in gewisser Weise dem Unterschied zwischen einer starren Radachse und einer Einzelradaufhängung (lokalisierte Schock- und Schwingungsdämpfung).
  • Die räumliche Funktionstrennung beim erfindungsgemäßen Ballschläger wird durch relativ-bewegliche Gelenklagerung zweier Rahmen mit unterschiedlichen Aufgaben bewerkstelligt.
  • Die zeitlich unterschiedliche Reaktion während und nach dem Ballkontakt ist durch Positionierung der Relativlagerung und -Bewegung sowie Abstimmung der Bespann- und Tragrahmen Massen- und Steifigkeitsverhältnisse zu bewerkstelligen, unter Beachtung der beim Ballkontakt veränderten Massen- und Schwerpunktsverhältnisse (und nicht nur Kraftverhältnisse!), gegenüber den Verhältnissen nach dem Ballkontakt. Dynamische Verhältnisse werden so dynamisch genutzt, indem sonst schädliche Effekte weitgehend nutzbar gemacht werden können.
    Insbesondere liegt die erfindungsgemäße Realisierung der Zielsetzungen in der besonderen Ausnutzung von Impulskozentration und Massendämpfung. Weiteres erfindungsgemäßes Ziel ist eine stärkere Entkoppelung von Ballschläger "in-plane" und "off-plane" Schwingungen, also der Biege-(Torsions) Schwingungen parallel und normal zur Schlägerbenene.
  • Vorzugsweise sind bei dem erfindungsgemäßen Ballschläger der innere Bespannrahmen und äußere Tragrahmen im Kopfbereich durch ein bis zwei Gelenke verbunden, wobei desweiteren beide Rahmen im griffseitigen bis mittleren Bespannrahmenbereich durch zwei bis drei weitere Gelenke verbunden sind. Sofern ein Gelenk im extremalen Kopfbereich vorgesehen ist, kann dieses mit zwei weiteren Gelenken im griffseitigen bis mittleren Bespannrahmenbereich kombiniert werden, um eine Dreigelenkausbildung zu erzielen. Eine Dreigelenkausführung ist auch in Umkehrung der Gelenkanordnung dadurch möglich, daß ein Gelenk im extremalen griffseitigen Innenrahmenbereich angeordnet wird, wobei im Kopf- bis Mittelbereich zwei Gelenke vorgesehen sind.
  • Die Viergelenkausführung kann durch zwei jeweils im kopf- und griffseitigen Bereich zwischengeschaltete Gelenkverbindungen beider Rahmen bestehen. In einer Abwandlung ist jeweils nur ein Gelenk kopf- und griffseitig angebracht, die beiden übrigen Gelenke liegen sich im mittleren Bespannrahmenbereich bezüglich Schlägerlängsachse gegenüber.
  • Die Gelenke, nur einachsig oder nur mehrachsig beweglich, oder auch kombiniert ein- und mehrachsig pro Ballschlägerausführung, können durch eine Buchse-Achse Kombination oder als Kugelpfanne beispielsweise repräsentiert werden.
    Einzelne oder alle am Ballschläger befindlichen Gelenke können erfindungsgemäß in einer Ausbildung derart gestaltet sein, daß die Rahmen sich an der betreffenden Gelenkstelle axial gegeneinander verschieben können, entlang einer ausgezeichneten Drehachse des Gelenks, die parallel zur Schlägerebene orientiert ist. Erfindungsgemäß kann jedes Einzelgelenk für sich eine federnd-dämpfende Umschließung aufweisen, um axiale Relativbewegungen der Rahmen an der Gelenkstelle abzufangen oder zu beeinflussen.
  • Nach einer spezifischen Ausbildung der Erfindung sind drei Gelenke bei einem Ballschläger (Typ 1) vorgesehen, wobei jedes Gelenk lediglich eine Drehachse aufweist, und die Gelenke relativ zueinander so angeordnet sind, daß sich die Drehachsen auf der Schlägerlängsachse schneiden. Der Schnittpunkt der Achsen kann innerhalb oder außerhalb der bespannten Innenrahmenfläche liegen. Durch Positionierung der Gelenke und Ausrichtung der Drehachsen kann der Schnittpunkt entlang der Schlägerlängsachse verschoben werden, um die gewünschten Spieleigenschaften konstruktiv oder auch justierbar einzustellen. Die Lage des Schnittpunktes beeinflußt die Lage von Schwingungsknoten und Schwingungsbäuchen, was für balleffektive Schwingungsformen nutzbar gemacht werden kann.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind bei dem Ballschläger (Typ 2) zwei oder drei Gelenke so angeordnet sind, daß zwei zueinander senkrechte Drehachsen gebildet werden, die in der Schlägerebene liegen, wobei eine Drehachse mit der Ballschlägerlängsachse zusammenfällt. Bei dieser Ausführung sitzt beispielsweise ein Gelenk im Ballschlägerkopf. Bei der Zweigelenkausführung ist das zweite Gelenk griffseitig gegenüberliegend angeordnet. Sofern eine Dreigelenkausführung realisiert ist, sind zweites und drittes Gelenk symmetrisch zur Längsachse des Ballschlägers und im griffseitigen bis mittleren Bepannrahmenbereich angeordnet.
  • Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung wird bei einem solchen Ballschläger, insbesondere Tennisschläger, (Typ 3) die Gelenkverbindung von innerem und äußerem Rahmen aus zwei, drei oder vier Gelenkstellen gebildet.
    Diese Ballschlägerausführung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei zueinander parallele und in der Schlägerebene liegende Drehachsen gebildet werden, und daß die beide Drehachsen bildenden Gelenke sich im kopf- und griffseitigen Bespannrahmenbereich exakt oder angenähert gegenüberliegen. In einer ersten Abwandlung dieser Ballschlägerausführung sind zwei einachsige Gelenke extremal griff- und kopfseitig angeordnet.
  • In einer zweiten Abwandlung ist ein Gelenk extremal kopfseitig angebracht und zwei weitere Gelenke befinden sich im griffseitigen bis mittleren Innenrahmenbereich.
    Eine weitere Abwandlung wird durch Vertauschung der Gelenkanordnung der zweiten Abwandlung gewonnen, also durch Verlagerung weg von Kopf- hin zur Griffseite und umgekehrt.
    In einer Anordnung mit vier Gelenken werden die Gelenke paarweise kopf- und griffseitig derart angeordnet, daß zwei Drehachsen die Schlägerlängsachse innerhalb des bespannten Bereiches schneiden.
  • Nach einer weiteren Weiterbildung der Erfindung sind bei einem Ballschläger, (Typ 4) vier Gelenkstellen so angeordnet, daß zwei in der Schlägerebene liegende Drehachsen entstehen, dadurch gekennzeichnet, daß diese senkrecht zueinander orientiert sind und sich innerhalb der Bespannfläche schneiden.
    In einer ersten Abwandlung eines solchen Ballschlägers schneiden sich beide Achsen im zentralen Bespannflächenbereich.
    Bei einer zweiten Abwandlung liegt der Schnittpunkt der Drehachsen im kopfseitigen Bereich, während bei einer dritten Abwandlung dieser im griffseitigen Bereich zu liegen kommt. Die Gelenke können bei allen drei Abwandlungen so angeordnet sein, daß eine der beiden Drehachsen mit der Schlägerlängsachse zusammenfällt.
  • Alle erfindungsgemäßen Ausführungen mit zwei, drei oder vier Gelenkstellen respektive zwei oder drei daraus gebildeten Drehachsen haben erfindungsgemäß gemeinsam, daß beim Ballkontakt mit der Innenrahmenbespannung senkrecht auf die Schlägerebene wirkende Impulskräfte direkt über das Drehgelenk in den Außen- oder Tragrahmen als Aktionskräfte über- und abgetragen werden.
    Mit derart -im Gegensatz zu zwischengeschalteten Feder- oder Pufferelementen realisierter- "harter" Anlenkung tragen die Bespannrahmenreaktionskräfte durch erfindungsgemäße Ausgestaltung zur größtmöglichen Impulsrückgewinnung durch Impulskraftkonzentration in den Gelenkstellen bei. Wegen der weitgehend unbehinderten drehgelenkigen relativen Rahmenlagerung können beide Rahmen lokal gegeneinander drehen, die elastische Verformungsenergie ist weitgehend rückgewinnbar zur Ballrückbeschleunigung.
  • Das Eigen- und Koppelschwingverhalten von innerem und äußerem Ballschlägerrahmen sowie die für die Ballrückbeschleunigung nutzbaren Massenträgheitskräfte sowie Systembedingten Schwingungsbäuche und -Knoten können über geschickte Anordnung der Achspunkte gezielt gesteuert werden. Über erfindungsgemäß zusätzlich gewonnene Systemparameter eröffnen sich konstruktiv nutzbare Gestaltungsmöglichkeiten, um die Spieleigenschaften auch auf unterschiedliche Spielertypen und Spielweisen abstimmen zu können.
  • Die aufgrund derzeit gewonnener Erkenntnisse aus Computersimulationen und praktischer Erprobung bevorzugte Placierung der Gelenke im kopf- und griffseitigen (Extremal-) Bereich bewirkt eine höhere Elastizität des Bespannrahmens im Zentral- bis Kopfbereich mit Verbesserung der Ballreflexion.
  • Darüberhinaus erweist sich als vorteilhaft, daß im Kopfbereich auftreffende Bälle im Kopfgelenk höhere Reaktions-/Aktionskräfte erzeugen, wobei die in den Tragrahmen eingeleiteten Impulskräfte über den gesamten Rahmen bei voller Lauflänge abgetragen werden und daher besser gedämpft werden können (Dämpfungsweg).
    Gegenläufig ausgelenkte Rahmen (selbst während des Ballkontaktes!) des Koppelschwingersystems bewirken eine geringere Auslenkung des Bespannrahmens (Schwerpunktserhaltungssatz), was der Ballimpulsrückgewinnung über innere Spannkräfte und größeres Beharrungsvermögen nutzbar gemacht werden kann.
  • Nach dem Ballkontakt werden Nachschwingungen dadurch massengedämpft, daß auch gegenläufige Schwingungen auftreten, wobei geringere Amplituden und kleinere Beschleunigungen auftreten, womit der Spieler grundsätzlich entlastet wird.
    Spieltests mit ersten Prototypen ergaben bei Armschonung ein direkteres Ballgefühl.
  • Die Erfindung beruht also wesentlich auf dem Prinzip der achsgesteuerten Massendämpfung. Diese wird so verwirklicht, daß
    • a. die effektiven Massen vergrößert werden und
    • b. Stoßenergie in zunächst weitgehend rückführbare Biegeverformungsenergie achsgesteuert umgewandelt wird.
    Energien werden stärker lokal konzentriert und die möglichen Schwingungsformen inklusive Besaitung werden über die Gelenkanordnung beeinflußt.
  • Der Unterschied zum zweirahmigen Ballschläger mit einer Vielzahl federelastischer Elemente oder auch mit einzelnen (Puffer-) Elementen liegt darin, daß keine Absorption von Impuls- oder Schwingungsenergie in Übertragungselementen bei größerer Verformung / kleiner Dehnung derselben erfolgt. Eine Restdämpfung in den Gelenken ist dagegen durchaus erwünscht, wie etwa durch eine Metall-Kunststoff Achse-Buchse Paarung gegeben.
  • Wenn längs der Drehachsen grundsätzlich eine Gleitbewegung beider Rahmen relativ zueinander möglich ist, müssen Schwingungen bzw. Verformungen des Innenrahmens in der Schlägerebene nicht notwendigerweise auf den Außenrahmen übertragen werden. Entkoppelte Verformungsenergie in der Schlägerebene ist ohnehin kaum für die Ballrückgewinnung nutzbar und kann somit erfindungsgemäß durch ein die Drehgelenkachse lose oder hülsenartig umschließendes wenigstens axial elastisches Element axial abgebaut werden. Der Spieler empfindet gerade mehrachsige Biegeschwingungen als besonders unangenehm.
  • Desweiteren wird eine Verformung des Tragrahmens in seiner Ebene über die axiale Beweglichkeit weniger stark bzw. nur punktuell und gerichtet auf den Bespannrahmen übertragen, sodaß die Besaitung durch reduzierte Schwingungen in ihrer Ebene geschont wird, was zur Wirtschaftlichkeit wie auch zur besseren Spielbarkeit beiträgt.
  • Die angeführten positiven Effekte der teilweisen und ausführungsbedingten Schwingungsentkoppelung treten insbesondere dann hervor, wenn der bespannte Innenrahmen isostatisch, also zwangsfrei, im Außenrahmen gelagert ist.
  • Mit der Erfindung werden folgende Effekte erzielt:
    • 1. Gute Ballreflexion in weiten Bereichen des bespannten Rahmens, auch im Bereich des Drehachsen Schnittpunktes und im Zentral- und Kopfbereich, desweiteren in an den Bespannrahmen seitlich angrenzenden Bereichen zwischen Mitte und Kopf (ausgezeichnete Ballbeschleunigungszonen).
    • 2. Beruhigung des Griffbereiches mit Verlagerung der max. Schwingungsamplituden vom Griff fort, beim "Impact".
    • 3. Elimination von Nachschwingungen im Griffbereich, wobei bei bestimmten Schwingungsformen die Griffamplituden völlig ausgelöscht sein können.
    • 4. Funktionsspezialisierung von Tragrahmen und Bespannrahmen vermittels zwangsarmer Drehgelenklagerung. Am besten wird diese Spezialisierung verstanden im Vergleich des Unterschiedes einer starren Radachse und einer Einzelradaufhängung: das Prinzip der lokalen Begrenzung von Stoßeffekten findet hier bedingt seine Analogie.
  • Bei der zweiachsigen Lösungsvariante mit Konzentration der Reaktionskräfte im Kopf- und Herzbereich ist, bei sonst identischen Aufrissen und Querschnittsausbildungen, die Flexibilität des Innenrahmens am größten (gelenkig aufgelagerter Biegeträger). Ein derartiger Ballschläger bietet Vorteile für "Leichtgewichte".
  • Die zweiachsige Dreigelenkausführung bietet ähnliche Flexibilitäten wie vorgenannt, die beiden Drehachsen schneiden sich rechtwinklig etwa im unteren Bespannflächenbereich und bilden dort für bestimmte Eigenfrequenzen einen Schwingungsknoten, in dessen Umgebung durch Impulskonzentration (Wellenausbreitung) auftreffende Bälle gut beschleunigt werden.
  • Eine derzeit bevorzugte Lösungsvariante weist drei Drehachsen bei drei Gelenkpunkten auf. Die beiden spiegelsymmetrisch zueinander liegenden Gelenkpunkte sind am unteren Bespannflächenbereich positioniert.
    Achsposition und Ausrichtung der Achsen sind dabei so zu wählen, daß der Schnittpunkt der drei Drehachsen (Achsknoten) im unteren bis mittleren Bespannflächenbereich liegt. Bei dieser Lösung konzentrieren sich im Achsknoten die Impulskräfte. Liegt der Achsknoten überdies mittwärts ("Sweet Spot"), so kommt er im Bereich maximaler Bespannrahmendurchbiegung zu liegen ("Flexpunkt").
    Dieser Bereich weist somit je nach Frequenz / Eigenform dort ausgeprägte Schwingungsbäuche oder -Knoten auf.
    Die drei Drehachsen definieren drei unterschiedliche Bespannflächenbereiche.
  • Erfindungsgemäße Ballschläger mit drei Gelenken und zwei Drehgelenken wurden per FEM-Computersimulation sowohl im Balken- als auch Schalenmodell überwiegend dynamisch untersucht.
  • Neben Modalanalysen wurden Impact/Time-History Analysen vorgenommen, um das charakteristische Verhalten bei wechselnden Ballaufschlagarten zu simulieren und analysieren.
    Außerdem wurden entsprechende Prototypen im Funktionsmodell Spieltests unterzogen. Es zeigte sich, daß bei angepaßt spezifischer Bauweise der erfindungsgemäße Ballschläger durchaus in üblichen Gewichtsklassen von etwa 350 - 390 g Totalgewicht realisiert werden kann. Durch Massenabgleich im Griffbereich lassen sich dabei etwa ähnliche Schwerpunktlagen handelsüblicher Ballschläger erzielen.
  • Zu Anhaltszwecken sei beispielhaft ein Drei-Gelenk Ballschläger angeführt. Alle bezogenen Längenangaben "xsi" sind -ausgehend vom Griffende- mit der Gesamtlänge "L" relativiert.
    Gesamtmasse: m=370 g, Gesamtlänge: L=680 mm
    Massenverhältnis Trag- zu Bespannrahmen: f= 2.5
    (ohne Massenabgleich, Bespannung, Griffband)
    • Gesamtschwerpunkt:
    xsig= 0.56
    Bespannrahmenschwerpunkt:
    xsia= 0.49
    Innenrahmenschwerpunkt:
    xsii= 0.75
    Hauptträgheitsmomente:
    I1 : I2 : I3 = 7.5 : 6.5 : 1.0
    Tragrahmenfrequenzen
    1-5 : 155, 181, 193, 397, 473 Hz
    Bespannrahmenfrequenzen
    1-5: 317, 322, 449, 455, 876 Hz
    Ballschlägerfrequenzen
    1-5: 171, 181, 244, 277, 365 Hz
    Bisher untersuchte Massenverhältnisse beider Rahmen: 1.5 - 2.5 .
  • Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
    • Fig. 1a-1b
    eine Draufsicht und ein Schrägbild eines Ballschlägers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung (Typ 1) mit drei Gelenken und drei Drehachsen,
    Fig. 2a-2c
    drei typische Grundschwingungsformen eines Ballschlägers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    Fig. 3a-3d
    Resonanzkurven des Ballschlägers Ausführung 1, beim zentralen Impact für Lateralschwingung (a), Längsschwingung (b), Querschwingung (d) und ausgewählte Punkte nach (c),
    Fig. 4a-4d
    Resonanzkurven des Ballschlägers Ausführung 1, beim zentralen Impact für Lateralschwingung und Innenrahmen Mitte-Seite (a), Außenrahmen Mitte-Seite (b), Griffende (c), Außenrahmenkopf (d),
    Fig. 5
    Resonanzkurven für Griffende, Kopf und Innen-Außenrahmen Seitenmitten für das Koppelschwingersystem (leichte Schwebung),
    Fig. 6a-6d
    eine Draufsicht für grundsätzlich unterschiedliche Ausführungen hinsichtlich der Zahl der Gelenke, Zahl der Drehachsen:
    • 3 Gelenke, 3 Achsen (a)
    • 3 Gelenke, 2 Achsen (b), eine Variante
    • 3 Gelenke, 2 Achsen (c), andere Variante
    • 4 Gelenke, 2 Achsen (d),
    durch Anwendung der morphologischen Methode lassen sich sämtliche mögliche wie auch relevante übrige erfindungsgemäße Gelenk- und Achsanordnungen der Ausführungen auffinden,
    Fig. 7
    eine Draufsicht einer Ausführung (Typ 3) mit zwei Gelenken und zwei parallelen Achsen,
    Fig. 8
    eine typische Schwingungsform des in Fig. 7 dargestellten Ballschlägers,
    Fig. 9
    eine Draufsicht einer nicht typisierten Ausführung mit drei Gelenkstellen und drei Drehachsen,
    Fig. 10
    eine Draufsicht einer Ausführung (Typ 4) mit vier Gelenken und zwei Drehachsen,
    Fig. 11
    einen Ballschläger einer Ausführung (Typ 3) der Erfindung mit vier Gelenken und zwei Drehachsen,
    Fig. 12
    eine Schwingungsform des in Fig. 11 dargestellten Ballschlägers,
    Fig. 13
    eine Schnittdarstellung einer möglichen Ausführungsform eines einzelnen Drehgelenkes, das bei allen Ballschlägerausführungen Verwendung finden kann,
    Fig. 14
    eine Schnittdarstellung eines Teiles einer anderen Ausführungsform eines einzelnen Drehgelenkes (Momentenfreiheit),
    Fig. 15
    einen Teil der beiden Rahmen in perspektivischer Darstellung,
    Fig. 16a-16d
    eine Draufsicht der Ausführung mit drei Gelenken, drei Achsen bei abweichender Lage des Achsschnittpunktes.
  • In Fig. 1a ist in Draufsicht ein Ballschläger gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Er besteht aus einem äußeren Tragrahmen 1, der einen Griffeil 2 hat. Der Tragrahmen 1 umschließt einen inneren, eine Bespannung 3 aufweisenden Bespannrahmen 4, der mit dem Tragrahmen durch drei Gelenke 5 verbunden ist, von denen eines im extremen Kopfbereich angeordnet ist, während die beiden anderen Gelenke 5 sich im griffseitigen Bereich gegenüberliegen.
    Die Ausbildung der Gelenke ist derart gewählt, daß sie jeweils an der Gelenkstelle eine Drehachse 7 bilden, beispielsweise realisiert über eine Bolzen-Buchse Gelenkverbindung. Die drei Drehachsen 7 schneiden sich bei dieser Ausführung im griffseitigen Bereich der Bespannung 3 in der Schlägerebene auf der Schlägerlängsachse.
  • Fig. 1b zeigt den selben Ballschläger in einem Schrägbild, in dem beispielhaft eine mögliche Wahl der Querschnittsprofile gezeigt ist. Bespann- und Tragrahmenprofil stellen sich in aneinandergrenzenden Bereichen optisch als eine Einheit dar.
  • Fig. 2a zeigt eine Grundschwingungsform, wobei der Tragrahmen als äußerer Rahmen 1 mit Griff 2 zwei Schwingungsknoten aufweist (symm. Biegung), während der innere bespannte Rahmen 4 über die Gelenkverbindungen 5 relativ zum Tragrahmen 1,2 eine gegenläufige symmetrische Biegeauslenkung erfährt. Beide Rahmenteile verformen sich so, daß für den Ballschläger der Gesamtschwerpunkt in der Schlägerebene verbleibt.
  • Fig. 2b zeigt die hier nächst höhere "in-plane" Grundschwingungsform in der Schlägerebene, wobei beide Rahmen eine elastische Biegeverformung erfahren. Je nach Ausführung der Gelenke 5 sind bei dieser Schwingungsform axiale Relativbewegungen beider Rahmen an den Gelenkstellen möglich, da immanent.
  • Fig 2c zeigt eine höhere elastische Biegeschwingung des Ballschlägers transversal zur Schlägerebene. Während der äußere Rahmen 1 mit Griffteil 2 eine quasi antimetrische Biegeform mit drei Schwingungsknoten einnimmt, ist auch bei dieser Schwingungsform der innere Rahmen 4 über die Gelenkverbindung 5 symmetrisch und gegenläufig ausgelenkt. Diese Grundschwingungsform wird erzwungen bevorzugt angeregt bei beispielsweise zentrisch auftreffenden Bällen. Der Griffbereich 2 erfährt bei dieser Grundschwingung eine relativ geringe Auslenkung, was angestrebt wird.
  • Fig. 3a bis 3d zeigen das Antwortverhalten des in Fig. 1a,b und Fig. 3c dargestellten Ballschlägers im zeitlichen Verlauf ("time-history"), über den Analysezeitraum von 0.8 sec mit 80 Zeitschritten und aufgeprägtem Dirac-Stoß.
    Die gedämpften Schwingungskurven wurden per FEM-Simulation gewonnen beim "Impact" im Schlagflächenzentrum.
    Während in Fig. 3a die transversale Anfangsauslenkung (z) bei -1.1 mm liegt, ist die in Fig. 3b dargestellte Längsauslenkung (x) in der Schlägerebene um vier Zehnerpotenzen kleiner und damit praktisch verschwindend, ebenso wie die "in-plane" Auslenkung (y) in Querrichtung mit drei Zehnerpotenzen Unterschied. Die Resonanzkurven Fig. 3a,b,d haben gemeinsam, daß die in Fig. 2c gezeigte Grundschwingungsform angeregt wird und daß das Abklingverhalten der angefachten Schwingungen ausgesprochen gut, d.h. stärker als materialbedingt, gedämpft ist. In Fig. 3c sind ausgewählte Knoten des Tragrahmens am Griffende NODE 19, im Kopf NODE 3757, in der Seitenmitte NODE 1949, als repräsentativ herausgegriffen, ebenso wie der Knoten NODE 1975 des Bespannrahmens, ebenfalls in Seitenmitte. Auf diese Knotenpunkte wird auch in den Fig. 4a-4d und 5 Bezug genommen.
  • Fig. 4a bis 4d zeigt die Resonanzkurven der Transversalschwingungen (z) von Fig. 3a, jedoch die Knoten separiert. Fig. 4a zeigt die Bespannrahmenauslenkung über der Zeit für den Knoten NODE 1975 in Seitenmitte. Der Bespannrahmen weist die maximalen Schwingungsamplituden auf (100%).
    Fig. 4b zeigt an gleicher Position gegenüberliegend den Schwingungsverlauf des Tragrahmenknotens NODE 1949 mit etwa 25% der maximalen Amplitude des Bespannrahmens.
    Fig. 4c zeigt die Schwingungsvariation des Knoten NODE 19 am Griffende, weiter reduziert, ebenso wie die Schwingung im Tragrahmenkopf Knoten NODE 3757.
  • Fig. 5 ist eine vergrößerte Darstellung der Abbildungen von Fig. 3a und stellt die Zusammenfassung der Transversalschwingungen der Fig. 4a bis 4d dar. Im direkten Vergleich sind die unterschiedlichen zeitlich abklingenden Amplituden der repräsentativen Knoten zu erkennen. Die Gegenphasen der Schwingungen von Bespann- und Tragrahmen sind prinzipiell ebenso erkennbar wie identische Nulldurchgänge und das exponentiell starke Abklingen der Schwingungen, überlagert von moderaten Schwebungen mit etwa einem Viertel der Resonanzfrequenz.
  • Fig. 6a bis 6d zeigt schematisch in Draufsicht eine Auswahl möglicher Abwandlungen des erfindungsgemäßen Ballschlägers. Fig. 6a , als vom "Typ 1" bezeichnet, entspricht dem in Fig. 1a,b gezeigten Ballschläger. Kennzeichnend ist die Anordnung der Gelenke 5, die den äußeren Rahmen 1 mit Griffteil 2 und den inneren Rahmen 4 so verbinden, daß drei die beiden Rahmen hier etwa senkrecht durchsetzende lokale Drehachsen 7 entstehen, die einen gemeinsamen Schnittpunkt A im griffwärtigen Bereich des inneren Rahmens 4 aufweisen.
    Fig. 6b zeigt eine ähnliche , als vom "Typ 2" bezeichnete Anordnung der Gelenke 5 wie in Fig. 6a, jedoch werden Tragrahmwen 1,2 und Bespannrahmen 4 so von den Drehachsen 7 durchsetzt, daß die zwei Drehachsen der griffwärts positionierten Gelenke 5 zusammenfallen, sodaß zwei sich in A schneidende zueinander senkrechte Drehachsen 7 entstehen.
    Fig. 6c zeigt eine Abwandlung der Anordnung vom "Typ 2" der Fig. 6b, bei der wiederum Zwei zueinander senkrechte lokale Drehachsen 7 entstehen. Die gezeigte Konfiguration ist als vom "Typ 3" bezeichnet, da beide griffseitigen Gelenke 5 im extremalen Bereich des Bespannrahmens 4 positioniert sind. Im Grenzfall fallen die beiden griffseitigen Gelenke quasi zusammen, sodaß insgesamt nur ein Gelenk 5 im Kopf und eines gegenüberliegend auf der Schlägerlängsachse vorhanden ist. Das griffseitige Gelenk 5 würde dann eine zum inneren Rahmen 4 tangential verlaufende Drehachse 7 aufweisen, wobei der Achsschnittpunkt A am griffseitigen Innenrahmenende liegt.
    Fig. 6d zeigt einen erfindungsgemäßen Ballschläger, bezeichnet als vom "Typ 4".
    Ein Ballschläger dieser Ausführung weist vier Gelenkstellen 5 auf, die sich paarweise in extremalen Positionen am inneren Rahmen 4 und längs und quer zum äußeren Rahmen 1 befinden. Die vier Gelenkstellen 5 bilden zwei zueinander senkrechte Drehachsen 7 , wobei der gemeinsame Achsschnittpunkt A im Bereich des Besaitungszentrums zu liegen kommt.
  • Fig. 7 zeigt in Draufsicht eine weitere Ausführung des erfindungsgemäßen Ballschlägers mit zwei am äußeren Rahmen 1 und inneren Rahmen 4 extremal am kopf- und griffseitigen Innenrahmenbereich befindlichen Gelenkstellen 5, wobei zwei zueinander parallele Drehachsen 7 entstehen, welche die Schlägerlängsachse senkrecht durchsetzen. Bei bestimmten Frequenzen ergeben sich gegenläufige Auslenkungen von Tragrahmen 1,2 und Bespannrahmen 4, wie aus Fig. 8 ersichtlich.
  • Wie in Fig. 8 dargestellt, zieht bei einer Verbiegung des Bespannrahmens 4 dieser den Tragrahmen 1,2 in Schlägerlängsrichtung zusammen, wodurch der Tragrahmen rückführbare elastische Verformungsenergie speichert und der Bespannrahmen an einer größeren Verformung gehindert wird. Die sich anschließende Entspannung des äußeren Rahmens 1 setzt beschleunigende Kräfte auf den ebenfalls sich entspannenden inneren Bespannrahmen 4 frei. Diese Entspannung wird in zusätzliche kinetische Ballenergie übergeführt. Ein Ballschläger gemäß dieser Ausführung hat also ebenfalls ein gutes Ballreflexionsvermögen.
  • Fig. 9 zeigt einen Ballschläger gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Bei diesem Ballschläger sind zwei Gelenkstellen 5 mit zwei Drehachsen 7 im Kopfbereich und eine Gelenkstelle 5 im gegabelten griffseitigen Bereich des Tragrahmens 1,2 und Bespannrahmens 4 senkrecht zur Schlägerlängsachse durchsetzt. Der Schnittpunkt A der Drehachsen 7 kommt im Kopfbereich des Bespannrahmens 4 zu liegen.
  • Fig. 10 zeigt eine mögliche Ausführung des in Fig. 6d schematisch und funktionell dargestellten Ballschlägers vom "Typ 4".
    Bei dieser Ausführung sind die Gelenke 5 sämtlich als einachsige Drehgelenke ausgebildet, etwa bestehend aus Bolzen-Buchse Paarungen. Beide Drehachsen 7 schneiden sich etwa zentral in A und stehen senkrecht aufeinander.
  • Fig. 11 zeigt einen Ballschläger gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ballschläger wird der Bespannrahmen 4 vollständig vom Tragrahmen 1 umgeben, der den Griffteil 2 aufweist. Der Bespannrahmen 4 ist mit dem Tragrahmen 1 durch zwei sich gegenüberliegender nicht dargestellter Drehgelenke 5 verbunden, wobei jedes Paar sich gegenüberliegender Drehgelenke eine gemeinsame Drehachse 7 hat. Die beiden Drehachsen 7 verlaufen parallel zueinander und senkrecht zur Schlägerlängsachse. Ferner liegen die Drehachsen 7 innerhalb der vom Bespannrahmen 4 umschlossenen Flaäche . Am griffseitigen Ende des Rahmens 4 ist dieser durch ein Feder-Dämpfer Element 8 mit dem Rahmen 1 verbunden. Das Feder-Dämpferelement besteht aus einem pneumatischen oder hydraulischen Dämpfungselement 9 und zwei Federn 15. das Feder-Dämpferelement 8 ist gelenkig mit den beiden Rahmen verbunden. Die Drehachsen 7 sind etwa in jeweils endseitigem Viertel der Bespannrahmenlänge angeordnet.
  • Fig. 12 zeigt den in Fig. 11 dargestellten Ballschläger in der Seitenansicht, wobei die relative Auslenkung der beiden Rahmen 1 und 4 ersichtlich ist.
  • Fig. 13 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines Drehgelenks 5, welches eine lokale Drehung des Bespannrahmens 4 gegen den Tragrahmen 1,2 um die Gelenkachse wie auch eine begrenzte axiale Relativbewegung entlang derselben zuläßt. Beide Rahmen 1,4 bestehen aus einer äußeren Schale 10 und einem inneren Schaumstoffkern 11 . Im Bereich des Drehgelenks 5 ist jeder Rahmen 1,4 beispielsweise durch einen zylindrischen Abschnitt 12, der den äußeren und inneren Wandabschnitt der Schale 10 miteinander verbindet, verstärkt. Im zylindrischen Abschnitt 12 eines jeden Rahmens 1,4 ist ein Paar Lagerbuchsen 13 eingesetzt. Zwischen der inneren Lagerbuchse 13 des Bespannrahmens 4 sind ein oder mehrere Distanzscheiben 14 angeordnet.
    Durch die Wahl der Dicke oder Anzahl der Distanzscheiben 14 kann nicht nur der Abstand zwischen den sich gegenüberliegenden Lagerbuchsen 13, sondern auch die Vorspannung justiert werden. Eine beide Rahmen 1,4 durchsetzende Achse 15 ist durch die Lagerbuchse 13 hindurchgeführt. Die Achse 15 ist im dargestellten Beispiel ein einfacher Paßstift, der an einem Ende einen größeren abgeflachten Kopf 16 und am anderen Ende eine Bohrung aufweist, durch die ein Splint 17 zur axialen Sicherung des Paßstiftes bzw. der Gelenkverbindung gesteckt ist. Anstelle eines Splintes 17 könnte auch eine Sprengringsicherung vorgesehen sein. Gegebenenfalls ist eine Abdeckkappe 18 für die Abdeckung des inneren Paßstiftendes und des Splintes vorgesehen. Versuche haben gezeigt, daß unter geeigneten Passungen, Achsausrichtungen und eventuell Vorspannungen eine axiale Gelenkbolzensicherung entbehrlich werden kann. Auch andere bekannte einfache Sicherungsmöglichkeiten sind denkbar.
    Die Stift- bzw. Bolzenlänge ist so gewählt, daß bei Biegeverformung in der Schlägerenbene , wie z.B. bei Längsschwingungen, der Bespann- und/oder der Tragrahmen durch Querkontraktion in Bolzenlängsrichtung gleiten können, so daß Zwangsverformungen abgebaut werden können. Eine Zug-Druckfeder 19 oder ein entsprechendes umschließendes Elastomer ist zwischen beiden Rahmen 1,4 vorgesehen, um deren axialen Schluß zu verbessern und eine stützende und dämppfende Wirkung zwischen den Rahmen auszuüben. Die Feder 19 kann aber auch fortgelassen werden.
  • Fig. 14 zeigt in vereinfachter Darstellung einen Teil einer Gelenkverbindung 5 in Abwandlung der Ausführung, als Gelenk mit drei zueinander orthogonalen Dreh- oder Schwenkachsen 7, von denen eine dargestellt ist und mit der Stift-/Bolzenachse zusammenfällt. Der dargestellte Gelenkteil besteht aus einer innen kugelig ausgeformten Buchse 20, die im Bespannrahmen 4 eingepaßt ist, sowie dem darin eingefügten und gesicherten außen tonnenförmigen Gelenkring 21.
    Der in der Buchse 20 schwenkbare Gelenkring 21 wird von dem Stift 15, der vom nicht dargestellten Tragrahmen 1,2 gemäß Fig. 13 aufgenommen wird, so durchsetzt, daß er im Gelenkring 21 entlang der Drehachse 7 ohne nennenswertes Spiel gleiten kann.
  • Das in Fig. 14 skizzierte Gelenk mit drei Rotationsfreiheitsgraden kann zur Erfüllung der erfindungsgemäßen Funktion auch durch andere bekannte Gelenkverbindungen, z.B. ein Kugelgelenk ersetzt werden. Auch ist ein solches Gelenk denkbar, welches dem Ballspieler gestattet, die Ausrichtung der Achse 7 nachträglich zu verändern, um damit die Frequenzen und somit die Spieleigenschaften an unterschiedliche Bespannungsärten anzupassen. Ein solches Gelenk könnte so gestaltet sein, daß Buchse 20 und Gelenkring 21 über eine Schraube gegeneinander festgestellt werden, sodaß der Stift 15 und damit die verbleibende Drehachse 7 ausgerichtet werden können.
  • Fig. 15 zeigt beispielhaft eine Paarung von vorteilhaften Querschnittsformen für den Tragrahmen 1 und den Bespannrahmen 4. Während der Bespannrahmmen 4 einen in der Schlägerebene gestreckten flachen Querschnitt aufweist, hat der Tragrahmen 1 quer zur Schlägerebene eine größere Bauhöhe als der Bespannrahmen 4. Aufgrund dieser prinzipiellen Querschnittsform ist der Tragrahmen 1 eher steif gegen eine Biegung senkrecht zur Schlägerebene, während der Bespannrahmen 4 eher steif gegen eine Biegung in der Schlägerebene ist. Denn es hat sich gezeigt, daß schon infolge der Längsabmessungen der Tragrahmen 1 mit Griff 2 weit mehr auf zur Schlägerebene senkrechte Durchbiegung beansprucht wird, als der Bespannrahmen 4, dessen Hauptbiegebeanspruchung in der Schlägerebene liegt. Auf der Innenseite ist der Tragrahmen 1 abgeschrägt, wie in Fig. 15 zu sehen ist, wodurch der zwischen den beiden Rahmen 1,4 sich befindliche Spalt aerodynamisch günstig gestaltet ist, um den Luftwiderstand des Ballschlägers senkrecht zur Schlägerebene herabzusetzen. Im übrigen kommt der in Fig. 15 exemplarisch dargestellten Profilkombination mit Luftspalt besondere Bedeutung hinsichtlich Harmonisierung der Gebrauchseigenschaften zu. Die erforderliche Optimierung wird ein Kompromiss sein aus "optischem Gewicht", aus Festigkeits- und Massenverhältnissen zur Erfüllung der erfindungsgemäßen Funktion und aus aerodynamischen Widerstandsbeiwerten.
  • Fig. 16a bis 16d fassen exemplarisch eine Auswahl morphologisch gewonnener Möglichkeiten der Anordnung der Dreigelenkausführung vom "Typ 1" gemäß Fig. 6a zusammen. Insbesondere sind verschiedene Ausrichtungen der Drehachsen 7 und Lagen des Achsschnittpunktes A gezeigt, welche es gestatten, bei sonst identischer Ausführung des Ballschlägers bzw. des Tragrahmens 1,2 und des Bespannrahmens 4, die jeweils gewünschten individuellen Spieleigenschaften konstruktiv einzustellen.
       Fig. 16a zeigt eine Anordnung der drei Gelenke 5 zwischen Tragrahmen 1 und Bespannrahmen 4, bei der die Achsen so ausgerichtet sind, daß die eingeschlossenen Winkel α₀ gleich sind (120 Grad). Der Schnittpunkt A der Achsen 7 liegt im zentralen Bespannrahmenbereich.
       Fig. 16b zeigt eine ähnliche Anordnung wie in Fig. 16a, jedoch ist die Ausrichtung der Gelenke 5 derart, daß der Schnittpunkt A der Achsen 7 im Kopfbereich zu liegen kommt, wobei diese einen Winkel α₁ und zwei Winkel β₁ miteinander einschließen.
       Fig. 16c zeigt in Abwandlung der Fig. 16b eine Anordnung der Gelenke 5, bei welcher der Schnittpunkt der Achsen A im griffseitigen Bespannflächenbereich liegt und wobei ein Winkel α₂ und zwei Winkel β₂ (größer 90 Grad) von den Achsen 7 eingeschlossen werden.
       Fig. 16d unterscheidet sich von Fig. 16c dadurch, daß der Schnittpunkt A der Achsen 7 gegen den Rahmen 4 oder außerhalb desselben wandert und die beiden eingeschlossenen Winkel β₃ zwischen den Achsen 7 folglich kleiner als 90 Grad sind.
  • Ebenfalls morphologisch lassen sich alle möglichen und sinnvollen Kombinationen für erfindungsgemäße Ballschläger, insbesondere Tennisschläger, mit zwei drei und vier Gelenkstellen finden. Dabei kann insbesondere durch die Festlegung oder Lösung der axialen Freiheitsgrade im Einzelgelenk isostatische Lagerung ganz oder angenähert realisiert werden.

Claims (10)

  1. Ballschläger, insbesondere Tennisschläger, mit einem eine Bespannung aufweisenden geschlossenen inneren Rahmen und einem den inneren Rahmen wenigstens teilweise umschließenden äußeren Rahmen mit Griffteil, wobei beide Rahmen stellenweise miteinander verbunden sind,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmen über mindestens zwei Gelenke miteinander verbunden sind, die jeweils an den Verbindungsstellen eine lokale Drehung der beiden Rahmen relativ zueinander zulassen und eine translatorische Bewegung der beiden Rahmen zueinander senkrecht zu der von den Rahmen aufgespannten Schlägerebene verhindern, wobei die Gelenke relativ zueinander so angeordnet sind, daß der innere Rahmen keine starrkörperbewegung relativ zu dem äußeren Rahmen ausführt,
  2. Ballschläger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Gelenk im Kopfbereich angeordnet ist, und weitere Gelenke im griffseitigen bis mittleren Bespannflächenbereich so angeordnet sind, daß der Ballschläger insgesamt bis zu vier Gelenkstellen aufweist,
  3. Ballschläger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Gelenke ein Drehgelenk ist, das eine zur Schlägerebene parallele Drehachse hat, wobei je nach Ausführung des Gelenkes eine axiale Verschiebung des Innenrahmens relativ zum Außenrahmen an der Gelenkstelle zugelassen oder gesperrt ist, und/oder eine im wesentlichen axial wirksame federnd-dämpfende Umschließung der Gelenkverbindung vorgesehen ist,
  4. Ballschläger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Gelenke ein Kugelgelenk ist, welches ein bis drei Drehachsen aufweist, die, insofern mehr als ein Drehfreiheitsgrad im Gelenk zugelassen ist, zueinander orthogonale Drehbewegungen im Gelenk ermöglichen,
  5. Ballschläger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Ausführungsart (Typ 1) drei Gelenke vorhanden sind, die jeweils eine Drehachse haben, wobei die Gelenke so angeordnet sind, daß die Drehachsen sich auf der Schlägerlängsachse schneiden,
  6. Ballschläger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Ausführungsart (Typ 2) zwei oder drei Gelenke so angeordnet sind, daß zwei zueinander senkrechte Drehachsen entstehen, wobei eine Achse mit der Schlägerlängsachse zusammenfällt und beide Achsen sich schneiden,
  7. Ballschläger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Ausführungsart (Typ 3) zwei, drei oder vier Gelenke zwei zueinander parallele Drehachsen bilden, wobei die Einzelgelenkachsen paarweise miteinander fluchten können,
  8. Ballschläger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Ausführungsart (Typ 4) vier Gelenke zwei zueinander senkrechte sich schneidende Achsen definieren,
  9. Ballschläger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenk- und Achsausbildung eine isostatische Lagerung beider Rahmen zueinander ganz oder angenähert realisiert,
  10. Ballschläger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim unverformten Schläger der Schnittpunkt der Drehachsen der Gelenke in der Schlägerebene und auf der Schlägerlängsachse liegt, wobei der gemeinsame Achsschnittpunkt innerhalb oder außerhalb der Innenrahmenbespannfläche zu liegen kommt.
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