EP0455885B1 - Ballschläger, insbesondere Tennisschläger - Google Patents

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EP0455885B1
EP0455885B1 EP90125299A EP90125299A EP0455885B1 EP 0455885 B1 EP0455885 B1 EP 0455885B1 EP 90125299 A EP90125299 A EP 90125299A EP 90125299 A EP90125299 A EP 90125299A EP 0455885 B1 EP0455885 B1 EP 0455885B1
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EP
European Patent Office
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racket
ball
rotation
axis
striking
Prior art date
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EP90125299A
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EP0455885A1 (de
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Eckard Dipl.-Ing. Schlenker
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Original Assignee
Individual
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    • A63B60/00—Details or accessories of golf clubs, bats, rackets or the like
    • A63B60/002—Resonance frequency related characteristics

Definitions

  • the invention relates to a ball racket, in particular tennis racket, with a closed inner frame which has a covering and an outer frame with a grip part which at least partially surrounds the inner frame, the frames being connected to one another via a plurality of joints, each of which has a translational movement of the two at the connection points Prevent frames from one another, perpendicular to the racket plane spanned by the frames, and allow local rotation of the two frames relative to one another about an axis of rotation running parallel to the racket plane.
  • a tennis racket of the type described above is known from SU-1227-214.
  • the inner frame is rotatably supported in the outer frame by two pivot joints arranged symmetrically to the longitudinal axis of the racket in the middle of the frame.
  • the two swivel joints have a common axis of rotation that intersects perpendicularly with the longitudinal axis of the racket in the center of the stringing frame.
  • a locking device in the form of a bolt that can be pushed through both frames in the head region thereof is provided in order to selectively enable or prevent the rotation of the inner frame relative to the outer frame.
  • the outer frame is connected to the shaft and grip part via a further swivel joint, the axis of rotation of which coincides with the longitudinal axis of the racket.
  • a further locking device in the form of a bolt which can be pushed through laterally from the further swivel joint through the shaft and grip part and the outer frame is provided in order to selectively release or prevent the joint rotation of the outer and inner frame relative to the shaft and grip part about the longitudinal axis of the racket.
  • the known tennis racket is used for training center strokes, either one or both locking devices being released, so that the inner frame is rotated about the transverse axis of rotation and / or both frames about the longitudinal axis of the racket in the event of an off-center stroke.
  • the swivel joints are subject to friction in order to limit the rotational movements of the frames to a level which can be read off by display devices provided on the racket and which gives an indication of the decentralization of a stroke.
  • the known tennis racket has the disadvantage that if one or both bolts are removed to allow the frame to rotate about one or both axes of rotation, the ball reflectivity of the racket is low.
  • both bolts are inserted in their seats, the impact of the ball on the frame and the vibrations that can be transmitted to the frame are not used to accelerate the ball, but are passed on to the grip area undamped, which places excessive strain on the tennis player's striking arm.
  • a two-frame ball racket is also known from DE-OS 27 25 471.
  • a closed, covered frame is detachably connected to a fork-shaped shaft / grip part exclusively by vibration-absorbing buffer elements. This is done in places, ie point-like, and essentially in a symmetrical arrangement with respect to the transverse central plane of the frame, the two versions 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 for the execution that high-frequency vibration energy is dissipatively converted into deformation energy and thus irreversibly into thermal energy .
  • 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 two-frame ball racket is known, in which the inner frame is releasably connected to a fork-shaped outer frame with a handle part in an embodiment via pivot pins. It is proposed (Fig. 7) to provide elastic elements that produce the desired angular position to the handle part. These elastic means, which consist of springs or elastic bands / strings, are intended to compensate for the reduced elasticity of the strings on the club 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 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 inner frame designed in this way can perform limited rigid body rotations relative to the handle part.
  • a two-frame ball racket is also known, in which the inner frame is connected to the fork-shaped outer frame via two joints which have a common axis of rotation which is perpendicular to the longitudinal axis of the racket.
  • the handle part is connected to the inner frame via a rod-shaped element which is arranged between the two parts of the outer frame and is articulated to the handle-side end of the inner frame.
  • the inner stringing frame moves parallel to the axis of the racket grip during ball contact even at different impact speeds and points of impact of the ball on the stringing.
  • this translational displacement of the stringing frame is not suitable for increasing the ball reflectivity.
  • 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 joints are arranged relative to one another in such a way that they form at least two axes of rotation which do not coincide, so that the inner frame does not move any 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.
  • 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 largely determine the type and sequence of the modal forms and the associated frequency range.
  • 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 (approximately 3%), in some cases certain amplitudes are canceled / suppressed, especially in the outer frame.
  • a ball racket according to the invention is also characterized in that, in the case of balls hitting the center of the covering surface, the handle amplitudes are significantly lower than the covering frame amplitudes or the accelerations there also practically disappear.
  • the playing properties are determined by additional free system parameters such as number and arrangement of the joints, formation of the individual joint, e.g. Bushing axis or ball joint, orientation of the effectively effective axes of rotation relative to one another, profile pairing of the inner and outer frame, mass and rigidity relationships between the inner and outer frame of the ball racket are influenced more, since according to the invention the elastic modal forms of the inner frame due to 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, formation of the individual joint, e.g. Bushing axis or ball joint, orientation of the effectively effective axes of rotation relative to one another, profile pairing of the inner and outer frame, mass and rigidity relationships between the inner and outer frame of the ball racket are influenced more, since according to the invention the elastic modal forms of the inner frame due to a small number of constraints - or coupling conditions (eg isostatic) are
  • 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 inner frame and outer 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 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 accomplished by positioning the relative positioning and movement as well as coordinating the inner and outer frame mass and stiffness relationships, taking into account the changed mass and center of gravity relationships (and not just force relationships!), compared to the situation after the ball contact. Dynamic conditions are used dynamically in such a way that otherwise damaging effects can be largely used.
  • the realization of the objectives according to the invention lies in the special use of pulse concentration and mass damping.
  • Another aim according to the invention is a stronger decoupling of ball racket "in-plane” and “off-plane” vibrations, ie the bending (torsion) vibrations parallel and normal to the racket plane.
  • the inner frame and outer frame in the head region are preferably connected by one or two joints, and furthermore both frames are connected by two to three further joints in the handle-side to middle covering frame region. If a joint is provided at the head end, 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 on the handle-side end of the inner frame, two joints being provided in the head to middle region.
  • the four-bar design can consist of two articulated 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 middle stringing frame area with respect to the longitudinal axis of the racket.
  • the joints which can only move uniaxially or also multi-axially, or also combined single and multi-axis per ball club version, can be represented by a socket-axis combination or as a ball joint, for example.
  • Individual or all of the joints on the ball racket can be designed in accordance with 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 spring-damping enclosure in order to absorb or influence axial relative movements of the frames at the joint location.
  • each joint has only one axis of rotation
  • the joints are arranged relative to each other so 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 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 joint connection of the inner and outer frame is formed from two, three or four joint points in a ball racket.
  • 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 which form both axes of rotation are exactly or approximately opposite one another in the head frame and handle side stringing area.
  • two uniaxial joints are arranged extremely on the handle and head side.
  • a joint is attached on the extreme head side and two further joints are located in the handle-side to middle inner frame area.
  • a further modification is obtained by swapping the joint arrangement of the second modification, that is to say by moving it 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.
  • four joints are arranged in a ball racket in such a way that two axes of rotation are located in the racket plane, which 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.
  • both frames can twist locally against each other, the elastic deformation energy is largely recoverable for ball acceleration.
  • the intrinsic and coupling vibration behavior of the inner and outer frame as well as the inertia forces that can be used for the ball re-acceleration as well as system-related antinodes and nodes can be controlled in a targeted manner via a clever arrangement of the axis points.
  • a deformation of the outer frame in its plane is transferred less strongly or only selectively and in a directed manner to the inner frame via the axial mobility, 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 impinging on impulses (wave propagation) are accelerated well.
  • a preferred solution variant has three axes of rotation with three joints.
  • the two mirror-symmetrical joints 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 knot is also in the middle ("sweet spot"), it comes to rest 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 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 center of gravity positions as with conventional ball racquets.
  • a ball racket 100 is shown in plan view in FIG. 1a. It consists of an outer frame 1, which has a shaft 1a and handle part 2.
  • the outer frame 1 encloses an inner frame 4 with a covering 3, which is connected to the outer frame 1 by three joints 5, one of which is arranged in the head region, while the other two joints 5 are located opposite one another in the region on the handle side.
  • the design of the joints 5 is selected such that they each form an axis of rotation 7 going through the corresponding joint 5, 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 at point A, which lies in the racket plane on the longitudinal axis of the racket.
  • FIG. 1b shows the same ball racket 100 in the oblique view, in which a possible choice of the cross-sectional profiles is shown as an example. Covering and support frame profiles appear optically as a unit in adjacent areas, selected according to strength considerations.
  • Fig. 2a shows a basic mode of vibration, wherein the support frame as the outer frame 1 with the handle part 2 has two vibration nodes (symmetrical bending), while the inner covered frame 4 undergoes an opposite symmetrical bending deflection relative to the outer frame 1 via the joints 5. Both frames 1 and 4 deform so that the overall center of gravity remains in the racket plane for the ball racket.
  • Fig. 2b shows the next higher "in-plane" basic waveform in the racket plane, both frames 1 and 4 undergo an elastic bending deformation.
  • axial vibrations of both frames 1, 4 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 joints 5 in this form of vibration.
  • This fundamental form of vibration is preferably excited, for example in the case of balls hitting centrically. With this basic vibration, the grip part 2 experiences a relatively small deflection, which is the aim.
  • FIGS. 1a and 1b show the response behavior of the ball racket shown in FIGS. 1a and 1b in the course of time ("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 disappears, as is the "in-plane" deflection ( y) in the transverse direction with three powers of ten difference.
  • 3A, 3B, 3D is that the fundamental waveform shown in FIG. 2c is excited and that the decay behavior of the fanned vibrations is extremely good, i.e. stronger than material-related, is damped.
  • selected nodes of the outer frame 1 at the handle end NODE 19, in the head NODE 3757, in the middle of the page NODE 1949, are selected as representative, as is the node NODE 1975 of the inner frame 4, also in the middle of the page. These nodes are also referenced 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 deflection of the inner frame 4 over time for the node NODE 1975 in the center of the page.
  • the inner frame 4 has the maximum vibration amplitudes (100%).
  • FIG. 4B shows the vibration profile of the node NODE 1949 of the outer frame 1 at the same position opposite, with approximately 25% of the maximum amplitude of the inner frame 4.
  • FIG. 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 node NODE 3757 at the head of the outer frame 1.
  • FIG. 5 is an enlarged representation of the illustrations 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 inner and outer frames 4, 1 are in principle recognizable, as are identical zero crossings and the exponentially strong decay of the vibrations, with moderate beats with a beat frequency of about a quarter of the resonance frequency.
  • FIG. 6a to 6d schematically show a selection of possible modifications of the ball racket in plan view.
  • the ball racket 100 shown in FIG. 6a referred to as "Type 1" corresponds to the ball racket shown in FIGS. 1a, 1b.
  • Characteristic is the arrangement of the joints 5, which connect the outer frame 1 with the handle part 2 and the inner frame 4 so that three rotation axes 7 which penetrate the two frames 1, 4 here approximately vertically and which have a common intersection point A in the inside area of the handle Have frame 4.
  • Fig. 6b shows a similar, referred to as "type 2" ball racket 200, with arrangement of the joints 5 as in Fig.
  • FIG. 6c shows a modification of the "type 2" ball racket 200, in which two axes of rotation 7 perpendicular to one another are in turn formed.
  • the configuration shown is referred to as "Type 3", since both joints 5 on the handle side are positioned on the end of the inner frame 4 on the handle side. In the borderline case, the two joints 5 on the handle practically coincide, so that only one joint 5 is present 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 intersection point A being located on the handle end of the inner frame.
  • 6d shows a ball racket 400, designated "Type 4".
  • the ball racket 400 of this embodiment has four joints 5, which are in pairs in extreme positions on the inner frame 4 and along and across the outer frame 1.
  • the four joints 5 form two mutually perpendicular axes of rotation 7, the common intersection point A being in the area of the stringing center.
  • FIG. 7 shows a top view of a ball racket 300 with two joints 5 located on the outer frame 1 and inner frame 4 at the head and handle-side end of the inner frame 4, two mutually parallel axes of rotation 7 being formed which penetrate the longitudinal axis L of the racket vertically. At certain frequencies there are opposing deflections of the outer frame 1 and inner frame 4, as can be seen in FIG. 8.
  • the outer frame 1 contracts in the longitudinal direction of the racket, whereby the outer frame 1 stores retractable elastic deformation energy and the inner frame 4 is prevented from being deformed to a greater extent.
  • the subsequent relaxation of the outer frame 1 releases accelerating forces on the inner frame 4, which also relaxes. This relaxation is converted into additional kinetic bale energy.
  • the ball racket 300 also has good ball reflectivity.
  • FIG. 9 shows a ball racket 500 according to a further embodiment.
  • this ball racket 500 two joints 5 with two axes of rotation 7 in the head area and a joint 5 in the forked handle-side area of the outer frame 1 and inner frame 4 are penetrated perpendicular to the longitudinal axis of the racket.
  • the intersection A of the axes of rotation 7 lies in the head region of the covering frame 4.
  • FIG. 10 shows a possible embodiment of the ball racket 400 shown schematically and functionally in FIG. 6d.
  • the joints 5 are all designed as single-axis swivel joints, for example consisting of a pair of bolts and bushings. Both axes of rotation 7 intersect approximately centrally in A and are perpendicular to one another.
  • FIG. 11 shows a modified ball racket 300A.
  • the inner frame 4 is completely surrounded by the outer frame 1, which has the grip part 2.
  • the inner frame 4 is connected to the outer frame 1 by two opposite pivot joints, 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. Furthermore, the axes of rotation 7 lie within the area enclosed by the inner frame 4.
  • the spring-damper element 8 consists of a pneumatic or hydraulic damping element 9 and two springs 6.
  • the spring-damper element 8 is articulated to the two frames 1, 4.
  • the axes of rotation 7 are arranged approximately in the respective quarter of the length of the covering frame.
  • FIG. 12 shows the ball racket 300 shown in FIG. 11 in a side view, the relative deflection of the two frames 1 and 4 being evident.
  • FIG. 13 shows a possible embodiment of a joint as a swivel joint 5, which permits a local rotation of the inner frame 4 against the outer frame 1 about the joint axis as well as a limited axial relative movement along the same.
  • Both frames 1, 4 consist of an outer shell 10 and an inner foam core 11.
  • each frame 1, 4 is reinforced 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 inner frame 4.
  • the axis 15 passes through both frames 1, 4 is guided through the bearing bush 13.
  • 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 split pin 17. Tests have shown that with suitable fits, axis alignments and possibly preloads, an axial joint pin lock can be unnecessary.
  • the pin or bolt length is selected so that in the case of bending deformation in the racket plane, such as for example in the case of longitudinal vibrations, the inner and / or outer frame 4.1 can slide by transverse contraction in the longitudinal direction of the bolt, so that forced deformations can be reduced.
  • a 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 1, 4.
  • the spring 19 can also be omitted.
  • the ball joint 5A shows a ball joint 5A, an alternative to the swivel joint 5.
  • the ball joint 5A has three mutually orthogonal axes of rotation 7, one of which is shown and coincides with the pin / bolt axis.
  • the illustrated ball joint 5A consists of an internally spherical bushing 20 which is fitted into the inner frame 4, and the outer barrel-shaped joint ring 21 inserted and secured therein.
  • the joint ring 21 which can be pivoted in the bushing 20 is moved by the pin 15 which forms the axis 15 13, so that it can slide in the joint ring 21 along the axis of rotation 7 without any play.
  • the ball joint 5A shown in FIG. 14 can also be replaced by such a ball joint, which allows the ball player to subsequently change the orientation of the axis of rotation 7, in order to adapt the frequencies and thus the playing characteristics to different stringing styles.
  • a joint 5A 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 and thus the remaining axis of rotation 7 can be aligned.
  • the outer frame 1 shows an example of a pairing of cross-sectional shapes for the outer frame 1 and the inner frame 4. While the inner frame 4 has a flat cross section stretched in the racket plane, the outer frame 1 has a greater overall height transversely to the racket plane than the inner frame 4 Due to this basic cross-sectional shape, the outer frame 1 is rather stiff against a bend perpendicular to the racket plane, while the inner frame 4 is rather stiff against a bend in the racket plane. Because it has been shown that, due to the longitudinal dimensions, the outer frame 1 with the grip part 2 is subjected to far more deflection perpendicular to the racket plane than the inner frame 4, whose main bending stress lies in the racket plane.
  • the outer frame 1 is chamfered, as can be seen in FIG. 15, as a result of which the gap 22 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 and aerodynamic drag coefficients.
  • 16a to 16d summarize, by way of example, a selection of morphologically obtained options 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 intersection point A are shown, which make it possible, with an otherwise identical design of the ball racket or of the outer frame 1 and the inner frame 4, to constructively set the desired individual playing characteristics.
  • 16a shows an arrangement of the three joints 5 between the outer frame 1 and the inner frame 4, in which the axes are aligned such that the included angles ⁇ 0 are equal (120 degrees).
  • the intersection A of the axes of rotation 7 lies in the central region of the covered inner frame 4.
  • Fig. 16b shows a similar arrangement as in Fig.
  • FIG. 16a shows, in a modification of FIG. 16b, an arrangement of the joints 5 at which the intersection point A of the axes of rotation 7 lies in the area of the gripping surface on the handle side and wherein an angle ⁇ 2 and two angles ⁇ 2 (greater than 90 degrees) are included by the axes of rotation 7 .
  • Fig. 16d differs from Fig. 16c in that the intersection point A of the axes of rotation 7 moves against the inner frame 4 or outside the same, and the two included angles ⁇ 3 between the axes of rotation 7 are consequently less than 90 degrees.
  • isostatic mounting can be realized completely or approximately by defining or releasing the axial degrees of freedom in the single joint.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Ballschläger, insbesondere Tennisschläger, mit einem eine Bespannung aufweisenden geschlossenen inneren Rahmen und einem den inneren Rahmen wenigstens teilweise umschließenden äußeren Rahmen mit Griffteil, wobei die Rahmen über mehrere Gelenke miteinander verbunden sind, die jeweils an den Verbindungsstellen eine translatorische Bewegung der beiden Rahmen zueinander, senkrecht zu der von den Rahmen aufgespannten Schlägerebene, verhindern und eine lokale Drehung der beiden Rahmen relativ zueinander um eine parallel zur Schlägerebene verlaufende Drehachse zulassen.
  • Ein Tennisschläger der oben beschriebenen Art ist aus der SU-1227-214 bekannt. Bei diesem Tennisschläger ist der innere Rahmen im äußeren Rahmen durch zwei symmetrisch zur Schlägerlängsachse in der Mitte der Rahmen angeordnete Drehgelenke drehbar gelagert. Die beiden Drehgelenke haben eine gemeinsame Drehachse, die sich mit der Schlägerlängsachse im Zentrum des Bespannrahmens senkrecht schneidet. Eine Arretiereinrichtung in Form eines durch beide Rahmen in deren Kopfbereich durchsteckbaren Bolzens ist vorgesehen, um die Drehung des Innenrahmens relativ zum Außenrahmen wahlweise freizugeben oder zu verhindern. Ferner ist der Außenrahmen mit dem Schaft- und Griffteil über ein weiteres Drehgelenk verbunden, dessen Drehachse mit der Schlägerlängsachse zusammenfällt. Eine weitere Arretiervorrichtung in Form eines seitlich von dem weiteren Drehgelenk durch den Schaft- und Griffteil und den Außenrahmen durchsteckbaren Bolzens ist vorgesehen, um die gemeinsame Drehung des Außen- und Innenrahmens relativ zum Schaft- und Griffteil um die Schlägerlängsachse wahlweise freizugeben oder zu verhindern.
  • Der bekannte Tennisschläger dient zum Trainieren von Zentrumsschlägen, wobei entweder eine oder beide Arretiervorrichtungen gelöst sind, so daß bei einem außermittigen Schlag der Innenrahmen um die quer verlaufende Drehachse und/oder beide Rahmen um die Schlägerlängsachse gedreht werden. Die Drehgelenke sind reibungsbehaftet, um die Drehbewegungen der Rahmen auf ein Maß zu begrenzen, das durch am Schläger vorgesehene Anzeigevorrichtungen ablesbar ist und einen Hinweis auf die Dezentralität eines Schlages gibt. Der bekannte Tennisschläger hat den Nachteil, daß, wenn ein oder beide Bolzen entfernt sind, um Drehungen der Rahmen um eine oder beide Drehachsen zuzulassen, das Ballreflexionsvermögen des Schlägers gering ist. Wenn dagegen beide Bolzen in ihre Aufnahmen eingesetzt sind, werden durch den Ballkontakt mit der Bespannung auf die Rahmen übertragbare Stoßkräfte und Schwingungen nicht zur Ballbeschleunigung eingesetzt, sondern ungedämpft auf den Griffbereich weitergeleitet, wodurch der Schlagarm des Tennisspielers übermäßig beansprucht wird.
  • Ein zweirahmiger Ballschläger ist auch 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, so daß 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.
  • Ferner ist aus der DE-OS 21 16 920 ein zweirahmiger 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 Harte, 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 Steifigkeitsdämpfung gegeben. Rahmen und elastische Mittel erleiden bei der Arbeitsaufnahme irreversible Verluste (Wärme).
  • Weiter ist aus der GB-PS 431 394 ein zweirahmiger Ballschläger bekannt, bei dem der innere Rahmen in einer Ausführung über Drehzapfen lösbar mit einem gabelförmigen äußeren Rahmen mit Griffteil verbunden ist. Dabei wird vorgeschlagen (Fig. 7), elastische Elemente vorzusehen, welche die gewünschte Winkelstellung zum Griffteil herstellen. Diese 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 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 innerer Rahmen kann derart gestaltet begrenzte Starrkörperdrehungen relativ zum Griffteil ausführen.
  • Aus der US-PS 4 094 505 ist ebenfalls ein zweirahmiger Ballschläger bekannt, be dem der innere Rahmen mit dem gabelförmigen äußeren Rahmen über zwei Gelenke verbunden ist, die eine gemeinsame Drehachse haben, die senkrecht zur Schlägerlängsachse verläuft. Der Griffteil ist mit dem inneren Rahmen über ein stabförmiges Element verbunden, das zwischen den beiden Teilen des äußeren Rahmens angeordnet ist und an das griffseitige Ende des Innenrahmens gelenkig angeschlossen ist. Bei diesem vorbekannten Ballschläger ist eine Bewegung des inneren Bespannrahmens in zur Schlagfläche senkrechter Richtung möglich, wobei er nicht oder nur unwesentlich verformt wird. Dadurch verschiebt sich während des Ballkontaktes der innere Bespannrahmen parallel zur Achse des Schlägergriffs auch bei verschiedenen Auftreffgeschwindigkeiten und Auftreffstellen des Balles auf die Bespannung. Diese translatorische Verschiebung des bespannrahmens ist aber nicht dazu geeignet, das Ballreflexionsvermögen zu erhöhen.
  • 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 die Gelenke relativ zueinander so angeordnet sind, daß sie mindestens zwei Drehachsen bilden, die nicht zusammenfallen, so 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 Rahmens im äußeren Rahmen 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 Rahmens, wird so deutlich unterschiedliches Schwingungsverhalten erzielt. Gleichzeitig ist es möglich, die Art der vom inneren Rahmen 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 äußeren Rahmen 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, Materialauswahl 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 innerem und äußeren Rahmen, Massen- und Steifigkeitsverhältnisse zwischen innerem und äußerem Rahmen 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 Rahmen und äußerer Rahmen örtlich wie zeitlich unterschiedliche Aufgaben und Funktionen wahrnehmen.
  • Nicht balleffektive Schwingungen können durch Separation gezielter auf ein niedrigeres Energieniveau gebracht werden, balleffektive Schwingungen können lokal in den Auftreffbereichen verstärkt zur Impulsrückgewinnung herangezogen werden.
  • 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 inneren und äußeren Rahmen-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 Impulskonzentration 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 Rahmen und äußere Rahmen im Kopfbereich durch ein bis zwei Gelenke verbunden, wobei des weiteren beide Rahmen im griffseitigen bis mittleren Bespannrahmenbereich durch zwei bis drei weitere Gelenke verbunden sind. Sofern ein Gelenk am kopfseitigen Ende 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 am griffseitigen Ende des inneren Rahmens 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 auch mehrachsig beweglich, oder auch kombiniert ein- und mehrachsig pro Ballschlägerausführung, können durch eine Buchse-Achse Kombination oder als Kugelgelenk 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 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 zwei oder drei Gelenke so angeordnet, 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 Ballschläger die Gelenkverbindung von innerem und äußeren 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 extrem griff- und kopfseitig angeordnet.
  • In einer zweiten Abwandlung ist ein Gelenk extrem kopfseitig angebracht und zwei weitere Gelenke befinden sich im griffseitigen bis mittleren Innenrahmenbereich.
    Eine weitere Abwandlung wird durch Vertauschen der Gelenkanordnung der zweiten Abwandlung gewonnen, also durch Verlagern 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 Ausbildung der Erfindung sind bei einem Ballschläger vier Gelenke so angeordnet, daß zwei in der Schlägerebene liegende Drehachsen entstehen, die 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 Gelenken, 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 Gelenk in den äußeren Rahmen als Aktionskräfte übertragen 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 sich beide Rahmen lokal gegeneinander verdrehen, die elastische Verformungsenergie ist weitgehend rückgewinnbar zur Ballrückbeschleunigung.
  • Das Eigen- und Koppelschwingverhalten von innerem und äußerem Rahmen sowie die für die Ballrückbeschleunigung nutzbaren Massenträgheitskräfte sowie systembedingten Schwingungsbäuche und -knoten können über geschickte Anordnung der Achspunkte gezielt gesteuert werden. Über zusätzlich gewonnene Systemparameter eröffnen sich konstruktiv nutzbare Gestaltungsmöglichkeiten, um die Spieleigenschaften auch auf unterschiedliche Spielertypen und Spielweisen abstimmen zu können.
  • Die aufgrund gewonnener Erkenntnisse aus Computersimulationen und praktischer Erprobung bevorzugte Plazierung der Gelenke im kopf- und griffseitigen Ende bewirkt eine höhere Elastizität des inneren Rahmens 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 äußeren Rahmen 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 inneren Rahmens (Schwerpunktserhaltungssatz), was zur Ballimpulsrückgewinnung über innere Spannkräfte und ein 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, wodurch 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- und Achse-Buchse Paarung gegeben.
  • Wenn längs der Drehachsen grundsätzlich eine Gleitbewegung beider Rahmen relativ zueinander möglich ist, müssen Schwingungen bzw. Verformungen des inneren Rahmens in der Schlägerebene nicht notwendigerweise auf den äußeren Rahmen übertragen werden. Entkoppelte Verformungsenergie in der Schlägerebene ist ohnehin kaum für die Ballrückgewinnung nutzbar und kann somit durch ein die Drehgelenkachse lose oder hülsenartig umschließendes, wenigstens axial elastisches Element axial abgebaut werden. Der Spieler empfindet gerade mehrachsige Biegeschwingungen als besonders unangenehm.
  • Des weiteren wird eine Verformung des äußeren Rahmens in seiner Ebene über die axiale Beweglichkeit weniger stark bzw. nur punktuell und gerichtet auf den inneren Rahmen 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 innere Rahmen isostatisch, also zwangsfrei, im äußeren Rahmen 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, des weiteren in an den inneren Rahmen seitlich angrenzenden Bereichen zwischen Mitte und Kopf (ausgezeichnete Ballbeschleunigungszonen).
    • 2. Beruhigung des Griffbereiches mit Verlagerung der max. Schwingungsamplituden vom Griff fort.
    • 3. Elimination von Nachschwingungen im Griffbereich, wobei bei bestimmten Schwingungsformen die Griffamplituden völlig ausgelöscht sein können.
    • 4. Funktionsspezialisierung von äußerem Rahmen und innerem Rahmen vermittels zwangsarmer Gelenklagerung.
  • Bei der zweiachsigen Lösungsvariante mit Konzentration der Reaktionskräfte im Kopf- und Herzbereich ist, bei sonst identischen Aufrissen und Querschnittsausbildungen, die Flexibilität des inneren Rahmens 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 bevorzugte Lösungsvariante weist drei Drehachsen bei drei Gelenken auf. Die beiden spiegelsymmetrisch zueinander liegenden Gelenke 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 Gelenken 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 wie bei handelsüblichen Ballschlägern 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 (Typ 1) mit drei Gelenken und drei Drehachsen,
    Fig. 2a-2c
    drei typische Grundschwingungsformen des in Fig. 1a und 1b dargestellten Ballschlägers,
    Fig. 3A-3D
    Resonanzkurven des in Fig. 1 a und 1b dargestellten Ballschlägers beim zentralen Stoß für Lateralschwingung (3A), Längsschwingung (3B), und Querschwingung (3D) an ausgewählten Analyseknoten, die in Fig. 3C gezeigt sind,
    Fig. 4A-4D
    Resonanzkurven des in Fig. 1a und 1b dargestellten Ballschlägers, beim zentralen Stoß für Lateralschwingung und inneren Rahmen Mitte-Seite (Fig.4A), äußeren Rahmen Mitte-Seite (Fig. 4B), Griffende (Fig. 4C), Außenrahmenkopf (Fig. 4D),
    Fig. 5
    Resonanzkurven für Griffende, Kopf und Seitenmitten des inneren und äußeren Rahmens 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 (Fig. 6a)
    • 3 Gelenke, 2 Achsen (Fig. 6b), eine Variante
    • 3 Gelenke, 2 Achsen (Fig. 6c), andere Variante
    • 4 Gelenke, 2 Achsen (Fig. 6d),
    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) 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 Gelenkes als Drehgelenk, das bei allen Ballschlägerausführungen Verwendung finden kann,
    Fig. 14
    eine Schnittdarstellung einer Kugelgelenkausführung, eine momentenfreie Alternative zu dem in Fig. 13 dargestellten Drehgelenks,
    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 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Er besteht aus einem äußeren Rahmen 1, der einen Schaft 1a und Griffteil 2 hat. Der äußere Rahmen 1 umschließt einen inneren, eine Bespannung 3 aufweisenden Rahmen 4, der mit dem äußeren Rahmen 1 durch drei Gelenke 5 verbunden ist, von denen eines im Kopfbereich angeordnet ist, während die beiden anderen Gelenke 5 sich im griffseitigen Bereich gegenüberliegen. Die Ausbildung der Gelenke 5 ist derart gewählt, daß sie jeweils eine durch das entsprechende Gelenk 5 gehende 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 im Punkt A, der in der Schlägerebene auf der Schlägerlängsachse liegt.
  • Fig. 1b zeigt den selben Ballschläger 100 im Schrägbild, in dem beispielhaft eine mögliche Wahl der Querschnittsprofile gezeigt ist. Bespann- und Tragrahmenprofil stellen sich in aneinandergrenzenden Bereichen optisch als eine Einheit dar, gewählt nach Festigkeitsgesichtspunkten.
  • Fig. 2a zeigt eine Grundschwingungsform, wobei der Tragrahmen als äußerer Rahmen 1 mit Griffteil 2 zwei Schwingungsknoten aufweist (symm. Biegung), während der innere bespannte Rahmen 4 über die Gelenke 5 relativ zum äußeren Rahmen 1 eine gegenläufige symmetrische Biegeauslenkung erfährt. Beide Rahmen 1 und 4 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 1 und 4 eine elastische Biegeverformung erfahren. Je nach Ausführung der Gelenke 5 sind bei dieser Schwingungsform axiale Relativbewegungen beider Rahmen 1,4 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 Gelenke 5 symmetrisch und gegenläufig ausgelenkt. Diese Grundschwingungsform wird erzwungen bevorzugt angeregt bei beispielsweise zentrisch auftreffenden Bällen. Der Griffteil 2 erfährt bei dieser Grundschwingung eine relativ geringe Auslenkung, was angestrebt wird.
  • Fig. 3A, 3B und 3D zeigen das Antwortverhalten des in Fig. 1a und 1b 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. Den Resonanzkurven gemäß Fig. 3A, 3B, 3D ist 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 äußeren Rahmens 1 am Griffende NODE 19, im Kopf NODE 3757, in der Seitenmitte NODE 1949, als repräsentativ herausgegriffen, ebenso wie der Knoten NODE 1975 des inneren Rahmens 4, ebenfalls in Seitenmitte. Auf diese Knotenpunkte wird auch in den Fig. 4A-4D und 5 Bezug genommen.
  • Fig. 4A bis 4D zeigen die Resonanzkurven der Transversalschwingungen (z) von Fig. 3A, jedoch die Knoten separiert. Fig. 4A zeigt die Auslenkung des inneren Rahmens 4 über der Zeit für den Knoten NODE 1975 in Seitenmitte. Der innere Rahmen 4 weist die maximalen Schwingungsamplituden auf (100%). Fig. 4B zeigt an gleicher Position gegenüberliegend den Schwingungsverlauf des Knotens NODE 1949 des äußeren Rahmens 1 mit etwa 25% der maximalen Amplitude des inneren Rahmens 4. Fig. 4C zeigt die Schwingungsvariation des Knoten NODE 19 am Griffende, weiter reduziert, ebenso wie die Schwingung im Knoten NODE 3757 am Kopf des äußeren Rahmens 1.
  • 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 innerem und äußerem Rahmen 4,1 sind prinzipiell ebenso erkennbar wie identische Nulldurchgänge und das exponentiell starke Abklingen der Schwingungen, bei noch moderaten Schwebungen mit einer Schwebungsfrequenz von etwa einem Viertel der Resonanzfrequenz.
  • Fig. 6a bis 6d zeigen schematisch in Draufsicht eine Auswahl möglicher Abwandlungen des Ballschlägers. Der in Fig. 6a gezeigte Ballschläger 100, als "Typ 1" bezeichnet, entspricht dem in Fig. 1a,1b 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 1,4 hier etwa senkrecht durchsetzende Drehachsen 7 entstehen, die einen gemeinsamen Schnittpunkt A im griffwärtigen Bereich des inneren Rahmens 4 aufweisen.
       Fig. 6b zeigt einen ähnlichen, als "Typ 2" bezeichneten Ballschläger 200, mit Anordnung der Gelenke 5 wie in Fig. 6a, jedoch werden äußerer Rahmen 1 und innerer Rahmen 4 so von den Drehachsen 7 durchsetzt, daß die zwei Drehachsen 7 der griffwärts positionierten Gelenke 5 zusammenfallen, so daß zwei sich in A schneidende zueinander senkrechte Drehachsen 7 entstehen.
       Fig. 6c zeigt eine Abwandlung des Ballschlägers 200 vom "Typ 2", bei der wiederum zwei zueinander senkrechte Drehachsen 7 entstehen. Die gezeigte Konfiguration ist als "Typ 3" bezeichnet, da beide griffseitigen Gelenke 5 am griffseitigen Ende des inneren Rahmens 4 positioniert sind. Im Grenzfall fallen die beiden griffseitigen Gelenke 5 quasi zusammen, so daß 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 Schnittpunkt A am griffseitigen Innenrahmenende liegt.
       Fig. 6d zeigt einen Ballschläger 400, bezeichnet als "Typ 4".
  • Der Ballschläger 400 dieser Ausführung weist vier Gelenke 5 auf, die sich paarweise in extremen Positionen am inneren Rahmen 4 und längs und quer zum äußeren Rahmen 1 befinden. Die vier Gelenke 5 bilden zwei zueinander senkrechte Drehachsen 7, wobei der gemeinsame Schnittpunkt A im Bereich des Besaitungszentrums liegt.
  • Fig. 7 zeigt in Draufsicht einen Ballschläger 300 mit zwei am äußeren Rahmen 1 und inneren Rahmen 4 am kopf- und griffseitigen Ende des inneren Rahmens 4 befindlichen Gelenken 5, wobei zwei zueinander parallele Drehachsen 7 entstehen, welche die Schlägerlängsachse L senkrecht durchsetzen. Bei bestimmten Frequenzen ergeben sich gegenläufige Auslenkungen von äusserem Rahmen 1 und innerem Rahmen 4, wie aus Fig. 8 ersichtlich.
  • Wie in Fig. 8 dargestellt, zieht bei einer Verbiegung des Rahmens 4 dieser den äußeren Rahmen 1 in Schlägerlängsrichtung zusammen, wodurch der äußere Rahmen 1 rückführbare elastische Verformungsenergie speichert und der innere Rahmen 4 an einer größeren Verformung gehindert wird. Die sich anschließende Entspannung des äußeren Rahmens 1 setzt beschleunigende Kräfte auf den ebenfalls sich entspannenden inneren Rahmen 4 frei. Diese Entspannung wird in zusätzliche kinetische Ballenergie übergeführt. Der Ballschläger 300 hat also ebenfalls ein gutes Ballreflexionsvermögen.
  • Fig. 9 zeigt einen Ballschläger 500 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Bei diesem Ballschläger 500 sind zwei Gelenke 5 mit zwei Drehachsen 7 im Kopfbereich und ein Gelenk 5 im gegabelten griffseitigen Bereich des äußeren Rahmens 1 und inneren Rahmens 4 senkrecht zur Schlägerlängsachse durchsetzt. Der Schnittpunkt A der Drehachsen 7 liegt im Kopfbereich des Bespannrahmens 4.
  • Fig. 10 zeigt eine mögliche Ausführung des in Fig. 6d schematisch und funktionell dargestellten Ballschlägers 400.
  • 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 abgewandelten Ballschläger 300A.
    Bei diesem Ballschläger 300A wird der innere Rahmen 4 vollständig vom äußeren Rahmen 1 umgeben, der den Griffteil 2 aufweist. Der innere Rahmen 4 ist mit dem ßußeren Rahmen 1 durch zwei sich gegenüberliegende nicht dargestellte Drehgelenke 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 inneren Rahmen 4 umschlossenen Fläche . Am griffseitigen Ende des inneren Rahmens 4 ist durch ein Feder-Dämpfer-Element 8 mit dem äußeren Rahmen 1 verbunden. Das Feder-Dämpfer-Eelement 8 besteht aus einem pneumatischen oder hydraulischen Dämpfungselement 9 und zwei Federn 6. Das Feder-Dämpfer-Element 8 ist gelenkig mit den beiden Rahmen 1,4 verbunden. Die Drehachsen 7 sind etwa im jeweils endseitigen Viertel der Bespannrahmenlänge angeordnet.
  • Fig. 12 zeigt den in Fig. 11 dargestellten Ballschläger 300 in Seitenansicht, wobei die relative Auslenkung der beiden Rahmen 1 und 4 ersichtlich ist.
  • Fig. 13 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines Gelenks als Drehgelenk 5, welches eine lokale Drehung des inneren Rahmens 4 gegen den äußeren Rahmen 1 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 Dreh-Gelenks 5 ist jeder Rahmen 1,4 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 inneren Rahmens 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 17 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 Schlägerebene , wie z.B. bei Längsschwingungen, der innere und/oder äußere Rahmen 4,1 durch Querkontraktion in Bolzenlängsrichtung gleiten können, so daß Zwangsverformungen abgebaut werden können. Eine Feder 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 1,4 auszuüben.
    Die Feder 19 kann aber auch fortgelassen werden.
  • Fig. 14 zeigt ein Kugelgelenk 5A, eine Alternative zum Drehgelenk 5. Das Kugelgelenk 5A hat drei zueinander orthogonale Drehachsen 7, von denen eine dargestellt ist und mit der Stift-/Bolzenachse zusammenfällt. Das dargestellte Kugelgelenk 5A besteht aus einer innen kugelig ausgeformten Buchse 20, die im inneren Rahmen 4 eingepaßt ist, sowie dem darin eingefügten und gesicherten außen tonnenförmigen Gelenkring 21. Der in der Buchse 20 schwenkbare Gelenkring 21 wird von dem die Achse 15 bildenden Stift, der vom nicht dargestellten äußeren Rahmen 1 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 dargestellte Kugelgelenk 5A kann auch durch ein solches Kugelgelenk ersetzt werden, welches welches dem Ballspieler gestattet, die Ausrichtung der Drehachse 7 nachträglich zu verändern, um damit die Frequenzen und somit die Spieleigenschaften an unterschiedliche Bespannungsärten anzupassen. Ein solches Gelenk 5A könnte so gestaltet sein, daß Buchse 20 und Gelenkring 21 über eine Schraube gegeneinander festgestellt werden, so daß der Stift und damit die verbleibende Drehachse 7 ausgerichtet werden können.
  • Fig. 15 zeigt beispielhaft eine Paarung von Querschnittsformen für den äußeren Rahmen 1 und den inneren Rahmen 4. Während der innere Rahmen 4 einen in der Schlägerebene gestreckten flachen Querschnitt aufweist, hat der äußere Rahmen 1 quer zur Schlägerebene eine größere Bauhöhe als der innere Rahmen 4. Aufgrund dieser prinzipiellen Querschnittsform ist der äußere Rahmen 1 eher steif gegen eine Biegung senkrecht zur Schlägerebene, während der innere Rahmen 4 eher steif gegen eine Biegung in der Schlägerebene ist. Denn es hat sich gezeigt, daß schon infolge der Längsabmessungen der äußere Rahmen 1 mit Griffteil 2 weit mehr auf zur Schlägerebene senkrechte Durchbiegung beansprucht wird, als der innere Rahmen 4, dessen Hauptbiegebeanspruchung in der Schlägerebene liegt. Auf der Innenseite ist der äußere Rahmen 1 abgeschrägt, wie in Fig. 15 zu sehen ist, wodurch der zwischen den beiden Rahmen 1,4 sich befindliche Spalt 22 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 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 Schnittpunktes A gezeigt, welche es gestatten, bei sonst identischer Ausführung des Ballschlägers bzw. des äußeren Rahmens 1 und des inneren Rahmens 4, die jeweils gewünschten individuellen Spieleigenschaften konstruktiv einzustellen.
       Fig. 16a zeigt eine Anordnung der drei Gelenke 5 zwischen äußerem Rahmen 1 und innerem Rahmen 4, bei der die Achsen so ausgerichtet sind, daß die eingeschlossenen Winkel α0 gleich sind (120 Grad). Der Schnittpunkt A der Drehachsen 7 liegt im zentralen Bereich des bespannten inneren Rahmens 4.
       Fig. 16b zeigt eine ähnliche Anordnung wie in Fig. 16a, jedoch ist die Ausrichtung der Gelenke 5 derart, daß der Schnittpunkt A der Drehachsen 7 im Kopfbereich liegt, 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 A der Drehachsen 7 im griffseitigen Bespannflächenbereich liegt und wobei ein Winkel α2 und zwei Winkel β2 (größer 90 Grad) von den Drehachsen 7 eingeschlossen werden.
       Fig. 16d unterscheidet sich von Fig. 16c dadurch, daß der Schnittpunkt A der Drehachsen 7 gegen den inneren Rahmen 4 oder außerhalb desselben wandert, und die beiden eingeschlossenen Winkel β3 zwischen den Drehachsen 7 folglich kleiner als 90 Grad sind.
  • Ebenfalls morphologisch lassen sich alle möglichen und sinnvollen Kombinationen für Ballschläger, insbesondere Tennisschläger, mit zwei drei und vier Gelenkstellen finden. Dabei kann insbesondere durch die Festlegung oder Freigabe der axialen Freiheitsgrade im Einzelgelenk isostatische Lagerung ganz oder angenähert realisiert werden.

Claims (12)

  1. Ballschläger, insbesondere Tennisschläger, mit einem eine Bespannung (3) aufweisenden geschlossenen inneren Rahmen (4) und einem den inneren Rahmen (4) wenigstens teilweise umschließenden äußeren Rahmen (1) mit Griffteil (2), wobei die Rahmen (1,4) über mehrere Gelenke (5,5A) miteinander verbunden sind, die jeweils an den Verbindungsstellen eine translatorische Bewegung der beiden Rahmen (1,4) zueinander, senkrecht zu der von den Rahmen (1,4) aufgespannten Schlägerebene, verhindern und eine lokale Drehung der beiden Rahmen (1,4) relativ zueinander um eine parallel zur Schlägerebene verlaufende Drehachse (7) zulassen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenke (5,5A) relativ zueinander so angeordnet sind, daß sie mindestens zwei Drehachsen (7) bilden, die nicht zusammenfallen, so daß der innere Rahmen (4) keine Starrkörperbewegung relativ zu dem äußeren Rahmen (1) ausführt.
  2. Ballschläger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Gelenk (5,5A) im Kopfbereich angeordnet ist, und weitere Gelenke (5,5A) im griffseitigen bis mittleren Bespannflächenbereich so angeordnet sind, daß der Ballschläger insgesamt bis zu vier Gelenke (5,5A) aufweist.
  3. Ballschläger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Gelenke ein Drehgelenk (5) ist, das eine Verschiebung des inneren Rahmens (4) relativ zum äußeren Rahmen (1) entlang der Drehachse (7) des Drehgelenks zuläßt.
  4. Ballschläger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Gelenke ein Drehgelenk (5) ist, das eine Verschiebung des inneren Rahmens (4) relativ zum äußeren Rahmen (1) entlang der Drehachse (7) des Drehgelenks verhindert.
  5. Ballschläger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Gelenke ein Kugelgelenk (5A) ist, welches einen Drehfreiheitsgrad oder bis zu drei Drehfreiheitsgrade hat, die lokale, orthogonale Drehbewegungen der beiden Rahmen (1,4) an der Verbindungsstelle zulassen.
  6. Ballschläger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß drei Gelenke (5,5A) vorgesehen sind, die jeweils eine Drehachse (7) bilden, wobei sich die drei Drehachsen (7) auf der Schlägerlängsachse (L) schneiden.
  7. Ballschläger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder drei Gelenke (5,5A) vorgesehen sind, die zwei aufeinander senkrecht stehende Drehachsen (7) bilden, von denen eine Drehachse (7) mit der Schlägerlängsachse (L) zusammenfällt.
  8. Ballschläger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei, drei oder vier Gelenke (5,5A) vorgesehen sind, die zwei zueinander parallele Drehachsen (7) bilden.
  9. Ballschläger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vier Gelenke (5,5A) vorgesehen sind, die zwei sich senkrecht schneidende Drehachsen (7) bilden, von denen eine Drehachse (7) mit der Schlägerlängsachse (L) zusammenfällt.
  10. Ballschläger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenke (5,5A) die beiden Rahmen (1,4) im wesentlichen isostatisch zueinander lagern.
  11. Ballschläger nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß beim unverformten Ballschläger der Schnittpunkt der Drehachachsen (7) in der Schlägerebene und auf der Schlägerlängsachse (L) liegt, wobei der gemeinsame Achsschnittpunkt (A) innerhalb der Innenrahmenbespannfläche liegt.
  12. Ballschläger nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß beim unverformten Ballschläger der Schnittpunkt der Drehachachsen (7) in der Schlägerebene und auf der Schlägerlängsachse (L) liegt, wobei der gemeinsame Achsschnittpunkt (A) außerhalb der Innenrahmenbespannfläche liegt.
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