KR100953226B1 - 다중 튜브 구조를 갖는 합성 배트 - Google Patents

Abstract

배트용 구조물이 서로 결합된 다중 합성 튜브를 이용하여 기술되며, 개구 또는 "포트"가 튜브들 사이에 성형되어 배트의 강성, 강도, 공기역학 및 안락함을 향상시킨다.

핸들부, 타격부, 합성 재료, 배트, 포트, 튜브 구조물

Description

다중 튜브 구조를 갖는 합성 배트{COMPOSITE BAT HAVING A MULTIPLE TUBE STRUCTURE}

본 발명은 배트용 합성 구조에 관한 것이다.

야구 또는 소프트볼 배트의 성능은 중량, 스윙 중량, 볼(ball) 리바운드 속도, 강도, 및 공기역학과 같은 다수의 인자에 의해 결정된다. 전통적인 금속 또는 합성 재료 배트는 타격부, 파지부, 및 이 둘을 연결하는 테이퍼부를 구비하는 단일 튜브형 구조이다. 벽 두께는 특정 성능 요구를 제공하기 위해 그 길이에 따라 달라질 수 있다. 배트는 알루미늄, 강, 티타늄, 및 경량 합성 재료와 같은 다수의 재료로부터 만들어질 수 있다.

배트의 중량은 성능을 결정하는 데 있어 중요한 특성이다. 배트 중량이 가벼울수록 배트를 스윙하기가 쉬워서 더 높은 스윙 속도를 얻게 된다. 따라서, 이러한 성능 목적을 달성하기 위해 가장 가벼운 재료 및 설계가 사용된다. 현대적인 배트 설계를 위한 가장 인기있는 고성능 재료는 탄소 섬유 강화 에폭시 수지(CFE)인데, 임의의 현실적으로 제공가능한 재료 중 가장 높은 강도와 강성 대 중량비를 갖기 때문이다. 결과적으로, CFE는 다양한 강성을 제공할 뿐만 아니라 뛰어난 강 도를 갖는 매우 경량의 배트를 제조할 수 있다.

다른 매우 중요한 특징은 볼이 배트의 전면에서 어떻게 리바운드 되는가 이다. 바람직한 특성은 리바운드 속도 또는 반발계수(COR)를 증가시키도록 배트의 전면이 볼 접촉 동안에 변형 및 복원되게 하는 것이다. 이것은 경량 금속 또는 섬유 강화 합성 재료를 이용하여 제조되는 배트의 벽과 함께 배트를 중공 구조로 제조함에 의해 달성될 수 있다. 그러나, 배트가 볼에 접촉할 때 상당한 후프 응력이 존재하기 때문에, 벽을 너무 얇고 약하게 만들지 않도록 주의해야 한다.

배트의 다른 바람직한 특징은 안락함이다. 볼을 배트의 중심 영역 또는 "최적점(sweet spot)"에서 벗어나서 타격하는 것은 손에 전달되는 생성된 진동과 토크(충격)에 기인하여 불쾌한 경험이 될 수 있다. 모든 형태의 충격과 진동은 충격을 흡수하거나 진동을 감쇠하기에 충분한 질량 또는 관성을 갖지 않는 경량의 배트에서 증가될 수 있다.

배트에 있어서의 다른 바람직한 특성은 공기역학이다. 그러나, 종래에는 공기역학은 심각하게 고려되지 않았는데 대부분의 배트는 공기 항력을 결정하는 외부 기하학적 구조와 배트 지름에 규제를 받기 때문이다.

지난 20년간에 걸친 현대 배트의 진화는 경량, 볼 리바운드 속도의 향상, 안락함, 강도 향상, 및 공기역학에 초점을 맞춰왔다. 그러나, 전술한 성능 장점 전부를 갖는 배트는 없었다.

경량 합성 재료로부터 배트를 제조하는 예시는 수지가 주입된 섬유를 둥글게 말고(rolling up) 몰드 내에 배치하고, 기낭(bladder)을 이용하여 내부적으로 팽창 시키는 공정을 개시한 예(Yeh)의 미국 특허 제4,931,247호이다. 이것은 스윙이 용이한 경량 제품을 생성한다.

배트의 반발 계수(COR)를 증가시키기 위한 설계는 볼 리바운드 속도를 증가시키도록 배트의 타격부에 외부 탄성 슬리브를 구비하는 배트를 설명하는 오가와 등(Ogawa, et.al.)의 미국 특허 제6,872,156에 의해 예시된다. 다른 예시들은 볼 리바운드 속도를 향상시키고 강도를 향상시키도록 그들 사이에 재료를 구비하는 내부 원통형 내측 벽과, 얇은 원통형 외측 벽을 구비하는 배트를 설명하는 지아네티 등(Giannetti et. al.)의 미국 특허 제6,764,419호 및 제6,866,598호와 부이아티 등(Buiatti, et.al)의 미국 특허이다.

은구엔(Nguyen)의 미국특허 제6,808,464호는 목재 같은 감각을 생성하고 진동을 감쇠시키기 위해 내부벽과 외부벽의 단부에 탄성 중합체 캡을 사용하는 것에 의한 합성 배트의 안락함의 개선을 개시한다.

에기만 등(Eggiman, et.al.)의 미국 특허 제6,383,101호는 향상된 강도를 얻기 위해 주연방향으로 정렬된 섬유를 구비하는 섬유 강화 합성 재료의 슬리브 또는 삽입체를 도시한다. 강도를 향상시키기 위해 합성 재료를 이용하는 다른 예시는 내구성을 향상시키도록 3차원 섬유 강화 구조물을 사용하는 서덜랜드(Sutherland)의 미국 특허 제6,723,012호와, 전통적인 목재 배트보다 우수한 강도를 얻도록 수지 내에 매설된 연속 섬유를 사용하는 벨란저 등(Belanger, et. al.)의 미국 특허 제6,776,735호에 개시된다. 또한, 히긴보탐 등(Higginbotham, et.al.)의 미국 특허 제6,761,653호도 강도를 향상시키기 위해 금속 배트를 외부 섬유 강화 합성 외 피와 결합시킨다.

개선된 배트 시스템에 대한 계속적인 요구가 존재한다. 이러한 견지에서, 본 발명은 이러한 요구를 대체로 충족시킨다.

본 발명은 배트용 합성 구조물에 관한 것이며, 특히 이 구조물은 대체로 관형이며 전통적인 단일 튜브는 다중 연속 튜브, 양호하게는 특정 성능 장점을 제공하도록 튜브들 사이에, 개구 또는 "포트" 뿐만 아니라 내부벽을 제공하도록 그들의 대향 면들을 따라 함께 융합된 한 쌍의 튜브로 교체된다.

특히, 설계의 기초는 원래의 단일 원형 튜브 설계의 외부 형상과 동일하거나 유사한 기하학적 외부 형상을 유지하면서 단일 튜브부를 이중 튜브 설계로 교체하는 것이다. 이것은 강도 및 강성의 장점을 갖는 튜브들 사이에 내부벽을 구비하는 구조물을 제공한다. 또한, 강도, 강성, 안락함, 및 공기 역학에서의 장점을 제공하는 대향하는 아치로서 작용하는 튜브들 사이에서 개구 또는 포트를 형성하도록 튜브는 다양한 지점에서 분리될 수 있다.

본 발명에 따른 배트 시스템은 종래의 개념 및 종래 기술의 설계로부터 대체로 벗어나고 있으며, 그렇게 함으로써 주로, 향상된 강도, 강성, 안락함, 공기 역학, 및 외관의 목적에 대해 개선된 장치를 제공한다.

따라서, 하기의 상세한 설명이 더 잘 이해될 수 있도록, 그리고 당해 기술에 대한 본 기여가 더 잘 이해될 수 있도록 본 발명의 더 중요한 특징들을 매우 광범 위하게 설명하였다. 물론, 이하에서 설명될 본 발명의 부가적인 특징들도 존재하며, 이들은 첨부된 청구항의 주제를 형성한다.

이러한 견지에서, 본 발명의 적어도 하나의 실시예를 상세하게 설명하기 전에, 본 발명이 이하의 설명에서 기술되거나 도면에서 도시된 부품의 배열에 그리고 구성의 세부 사항에 그 적용이 제한되지 않는다는 것이 이해되어야만 한다. 본 발명은 다른 실시예가 가능하며 다양한 방식으로 실시되고 실행될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 표현 및 용어는 설명의 목적을 위한 것이며 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 것이 이해되어야만 한다.

이와 같이, 당업자는 본 개시가 기초로 하는 개념이 본 발명의 몇몇 목적을 실행하기 위한 다른 구조물, 방법, 및 시스템에 즉각적으로 이용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않는 한 청구항이 이러한 범위의 등가적인 구조물을 포함하는 것으로 간주된다는 것이 중요하다.

본 발명은 용이하고 효율적으로 제조될 수 있는 새롭고 향상된 배트 시스템을 제공한다.

본 발명은 내구성이 있고 신뢰성이 있는 구조물로 이루어진 새롭고 향상된 배트 시스템을 제공한다.

본 발명은 재료 및 노동력 모두에 대해 낮은 비용에서 제조될 수 있는 새롭고 향상된 배트 시스템을 제공한다.

본 발명은 배트의 길이를 따라 다양한 배향 및 지점에서 특정 강성 영역을 제공할 수 있는 배트 시스템을 더 제공한다.

본 발명은 우수한 강도 및 피로 저항을 갖는 향상된 배트 시스템을 제공한다.

본 발명은 향상된 충격 흡수 및 진동 감쇠 특성을 갖는 향상된 배트 시스템을 제공한다.

본 발명은 향상된 공기 역학을 갖는 향상된 배트 시스템을 제공한다.

본 발명은 독특한 외관 및 향상된 심미성을 갖는 향상된 배트 시스템을 제공한다.

마지막으로, 본 발명은 튜브가 그 길이의 대부분을 따라 함께 융합되며, 양호하게는 이중 대향 아치로서 작용하는 개구를 형성하도록 선택된 위치에서 서로 분리되어 강성, 탄성, 강도, 안락함, 및 공기역학을 조절하는 향상된 수단을 제공하는 다중 튜브 설계를 구비하는 새롭고 향상된 배트 시스템을 제공한다.

본 발명과 그 장점을 더 잘 이해하기 위해, 본 발명의 도시된 양호한 실시예가 있는 첨부된 도면 및 상세한 설명을 참조하여야만 한다.

동일한 참조 번호는 여러 도면을 통해 동일한 부분을 지칭한다.

전술한 바와 같이, 배트는 내부벽(또는 두 개 이상의 튜브의 경우에는 벽들)을 형성하도록 함께 성형되는 두 개 이상의 튜브로 형성된다. 그러나, 선택된 위치에서, 튜브의 대향면들은 개구를 형성하도록 성형 동안에 이격되어 유지된다. 개구의 각 측에서, 튜브는 함께 결합된다. 그렇게 형성된 개구는 본 명세서에서 "포트"로 언급된다. 이러한 포트는 임의의 구멍을 천공하거나 임의의 강화 섬유를 절단함이 없이 형성된다.

결과적인 구조물은 몇몇 이유에서 우수한 성능 특성을 갖는 것으로 밝혀졌다. 포트는 대향하는 이중 아치의 형상인데, 이는 구조물이 휘어질 수 있게 하고 이는 포트를 변형시키고 더 큰 탄성으로 회복되도록 한다. 또한, 포트는 단일 튜브 설계에서 전통적으로 얻어지는 것보다 더 큰 굽힘 유연성을 허용한다. 내부 튜브들 사이의 내부벽은 클럽 헤드의 호젤(hosel) 부근의 것들과 같은 압축 좌굴 하중(compressive buckling load)에 저항하도록 강도를 더한다. 또한, 구조물은 포트의 변형에 기인한 진동을 감쇠시키고 충격을 흡수함으로써 안락함을 향상시킬 수 있다. 마지막으로, 포트는 공기가 배트를 통과하도록 허용함으로써 공기 역학을 향상시킬 수 있어서 공기 저항을 감소시키고 조작성을 향상시킨다.

도1은 일반적으로 도면 부호 10으로 표시되어 있는 배트를 도시한다. 배트(10)는 핸들부(12), 테이퍼부(14), 타격부(16), 팁 단부(18), 및 밑동 단부(19)로 이루어진다.

도1은 배트(10)가 스윙의 방향에 평행한 축을 갖는 일렬로 배향된 개구, 또는 "포트(20)"를 포함하는 하나의 양호한 실시예를 도시한다. 이러한 방식으로 배향된 포트는 배트가 스윙됨에 따라 공기에 대한 배트의 노출된 전면 영역을 감소시킴에 의해 향상된 공기역학을 제공한다. 포트(20)는 배트의 길이를 따라 임의의 곳에 위치될 수 있다. 도1은 타격부(16)를 포트가 없이 남겨두면서, 테이퍼부(14) 및 팁 단부(18)에만 포트를 도시한다. 그러나, 필요에 따라, 포트는 타격부(16)와 핸들부(12)에 위치될 수 있다.

도1a를 참조하면, 도1의 1A-1A선을 따르는 이 단면도는 배트의 구조물을 형성하는 두 개의 튜브(22)를 도시한다. 튜브(22)는 배트가 스윙될 방향에 평행하도록 양호하게는 배향되는 내부벽(24)을 형성하도록 함께 결합된다. 타자는 포트의 방향에 의거하여 내부벽이 스윙 방향을 대면하도록 배트를 배향시킬 수 있다. 다르게는, 배트는 파지되었을 때 배향되는 방식을 사용자가 알도록, 상부면에 라벨(25) 또는 어떤 다른 형태의 표시자를 포함할 수 있다.

내부벽(24)의 바람직한 위치는 배트의 중립축 부근이다. 각각의 내부 튜브(22)는 대략 동일한 크기여야만 하며, 성형될 때, "D"자 형상을 형성한다.

도1b는 내부 튜브(22)가 포트(20)를 형성하도록 서로로부터 분리되는 도1의 1B-1B선을 따르는 단면도를 도시한다. 응력 집중을 감소시키고 성형 공정을 용이하게 하도록 포트 내로 안내되는 반경[즉, 둥근 에지(26)]을 갖는 것은 바람직하다.

도1c는 두 개의 내부 튜브(22) 및 내부벽(24)을 도시하는 하나의 포트에 대해 고립되어 있는 배트(10)의 등각도이다. 또한, 포트(20)와 원통형 벽(30)이 도시된다. 이러한 특정 예시에서, 포트의 축은 튜브의 축에 대해 90도이다.

도1d는 도1의 1D-1D 선을 따라 취해진 배트(10)의 일 부분의 단면도이다. 내부 튜브(22)는 나란히 위치되며 내부벽(24)을 형성하도록 그들의 길이의 대부분을 따라 함께 융합된다. 선택된 위치, 예컨대 포트(20)가 형성될 곳에서, 튜브(22)의 대향하는 면들(30a, 30b)은 성형 동안에 분리되어, 변형과 회복을 허용하도록 기하학적인 지지부로서 작용하는, 대향하는 이중 대향 아치의 형상인 포트(20)를 형성한다. 또한, 내부벽(24)은 변형 및 좌굴 파손에 저항하도록 구조적인 강화를 제공한다.

다른 실시예는 축이 배트의 이동 방향에 수직하도록 포트를 배향하는 것이다. 도2에 도시되는 바와 같이, 이러한 방식으로 배향된 포트(20a)는 배트의 더 높은 가요성을 얻기 위한 수단을 제공하는데 포트의 각 측의 감소된 샤프트 섹션 치수에 기인하여 이 방향에서 이중 아치 구조가 더 큰 굽힘을 제공할 수 있기 때문이다. 이것은 타자를 위해 더 큰 안락함을 제공한다. 본 실시예에서 배트(10)는 포트(20)와, 포트(20a)가 상이한 각도로 배향되도록 하는 다중 튜브 구조물을 이용하여 설계된다. 이러한 특정 실시예에서, 핸들부(12) 부근의 포트(20)는 향상된 공기역학을 제공하며 타격부(16) 부근의 포트(20a)는 향상된 가요성과 충격의 흡수를 제공한다.

도2a는 도2의 2A-2A선을 따라 취해진 배트의 단면도이다. 본 실시예에서, 4개의 튜브(42, 43, 44, 45)가 "X" 형상인 내부벽(46)을 생성하는 튜브형 부품을 생성하도록 이용된다.

도2b는 도2의 2B-2B선을 따라 취해진 배트(10)의 단면도이다. 이 단면은 배트(10)의 이동의 방향에 평행하게 배향되는 포트(20)의 영역에 존재한다. 본 예시에서, 내부 튜브(43, 44)가 함께 유지되고, 내부 튜브(42, 45)도 함께 유지된다.

도2c는 도2의 2C-2C선을 따라 취해진 샤프트(10)의 단면도이다. 이 단면은 배트(10)의 이동의 방향에 수직으로 배향되는 포트(20a)의 영역에 존재한다. 본 예시에서, 내부 튜브(44, 45)가 함께 유지되고, 내부 튜브(42, 43)도 함께 유지된다.

도2d는 배트(10)의 이동의 방향에 평행하게 배향된 포트(20)와 배트(10)의 이동의 방향에 수직으로 배향된 포트(20a)를 도시하는 도2의 배트(10)의 절결부의 등각도이다. 도2a 및 도2b와 관련하여 전술한 바와 같이, 포트는 두 개의 튜브를 다른 두 개의 튜브로부터 분리시킴으로써 형성될 수 있다. 본 예시에서, 포트(20)를 형성하기 위해, 내부 튜브(43, 44)가 함께 유지되고 내부 튜브(42, 45)가 함께 유지된다. 포트(20a)를 형성하기 위해, 내부 튜브(42, 43)가 함께 유지되고 내부 튜브(44, 45)가 함께 유지된다.

도3은 동일한 지점에 위치된 모든 튜브를 위한 포트를 구비하는 배트(10)의 측면도이다. 이것은 네 개의 튜브 구조물에 의해 달성될 수 있다.

도3a는 동일한 지점에 위치된 모든 튜브를 위한 포트를 구비하는 네 개의 튜브 구조물(52)의 등각 절결도이다. 본 예시에서, 내부 튜브(47, 48, 49, 및 50)는 그 사이에 네 개의 포트(51)을 형성하기 위해 동일한 지점에서 모두 분리된다.

도3b는 도3의 3B-3B선에 따라 취해진 튜브 구조물(52)의 단면도이다. 여기서, 모든 내부 튜브가 분리되었기 때문에 네 측면(51a, 51b, 51c, 51d)으로 개방되는 개방 포트(51)가 얻어진다. 이 특정 실시예는 동일한 지점에서 향상된 공기역학 및 더 큰 가요성을 제공할 수 있다.

다중 튜브 설계에서, 사용된 내부 튜브의 개수와 이러한 포트를 형성하도록 몇 개가 분리되었는지에 따라서 임의의 개수의 포트와 포트의 배향이 있을 수 있 다. 또한, 예컨대 세 개의 튜브를 갖는 설계에서, 포트의 축은 반드시 배트의 중심을 통과해야할 필요는 없다.

도4는 포트를 위해 사용될 수 있는 다양한 형상의 몇몇 예시를 도시한다. 특정 지점에서 구조물에 요청된 성능에 따라, 더욱 장식적인 포트 형상이 사용될 수 있다.

모든 배향에서, 포트의 수량, 크기 및 간격은 요구되는 성능에 따라 변경될 수 있다. 또한, 포트는 핸들부 내에 위치될 수 있으며 부가적인 완충을 제공하도록 탄성 중합체 삽입체가 끼워질 수도 있거나, 그립(grip)을 건조 상태로 유지하는 것을 돕기 위한 공기 순환을 제공하기 위해 천공식 그립으로 감싸질 수도 있다.

본 발명의 양호한 실시예는 배트의 다양한 지점에서 두 개의 대향하는 아치의 형태로 개구를 형성하도록 분리되는 다중 연속 합성 튜브를 사용한다.

단일 튜브, 중공 배트는 합성 배트를 설계하고 제조하는 전통적인 방식이었다. 이것은 원래 배트가 단일 중공 금속 튜브를 이용하여 제조되었기 때문에 이러한 튜브를 단일 중공 합성 튜브로 대체하는 것이 자연스러웠기 때문이다.

또한, 관성 특성을 최대화하도록 재료가 배트의 중심부로부터 이격 배치되기 때문에 단일 중공 튜브가 강성 대 중량비와 강도 대 중량비를 최대화한다는 것이 효율의 관점에서도 이해가 된다. 이것이 전통적인 배트 구조물이었다.

단일 중공 튜브가 충분한 벽 두께를 가질 때, 예컨대 중량이 중요하지 않을 때, 설계는 적절한 강성 및 강도를 충분히 제공할 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 벽 두께가 튜브의 직경에 비해 상대적으로 얇게 될 때, 튜브형 부품은 배트 에 항상 존재하는 압축력 하에서의 벽의 좌굴에 영향받기 쉽다.

본 발명에 따르면, 배트를 형성하는 종래의 단일 중공 튜브는 그들 사이의 내부벽과 결합된 다중 튜브로 교체된다. 내부벽은 하중 하에서 단면의 변형에 저항하며, 이는 압축력 하에서의 벽의 좌굴에 저항한다.

본 발명은 배트 자체의 기하학적 구조에 부가하여, 배트 내의 포트의 크기, 개수, 배향 및 간격을 변화시킴으로써 배트가 그 강성과 탄성의 견지에서 용도에 맞춰 조절되도록 한다.

합성 재료를 사용한 성형 공정은 구조물 내의 다중 튜브의 사용을 용이하게 한다. 합성 배트를 제조하는 가장 흔한 방법은 에폭시 수지와 같은 열경화 수지가 주입된 강화 섬유인 "프리프레그(prepreg)"로 공지된 시트 형태의 원료로부터 개시하는 것이다. 수지는 온도와 압력의 적용에 의해 즉시 경화될 수 있는 "B 단계" 액체 형태이다. 섬유는 직물과 같이 직조될 수 있거나 또는 단방향성일 수 있으며 탄소, 아라미드, 유리 등과 같은 다양한 고성능 강화 섬유로 이루어진다. 프리프레그 재료는 보통 연속적인 롤로 도입되거나, 드럼에 권취되어 있을 수 있으며, 이는 짧은 시트 길이 세그먼트를 생성한다. 프리프레그는 정확한 섬유 배향을 얻도록 다양한 각도에서 절단되며, 이들 스트립은 통상 중첩 배치되거나, 레이업(lay-up)"에 위치되며 이는 예비 성형품(preform)을 형성하도록 맨드릴 위에 감겨질(rolled up) 수 있게 한다. 프리프레그 층을 가압하고 통합하기 위해, 외부 압력이 가해져야만 한다. 이것은 통상, 예비 성형품의 외부 둘레에 폴리머 "수축 테이프"를 감고 경화 오븐 내에서 열의 적용시 압력을 인가함으로써 이루어진다. 맨 드릴은 배트의 내부 기하학적 구조를 결정한다. 통합된 적층체 층의 두께는 배트의 외부 기하학적 구조를 결정한다.

합성 배트를 성형하는 다른 방법은 합성 배트를 형성하도록 내부 압력을 이용하는 것을 포함한다. 이 공정은 주형의 공동 내에 위치되는 유사한 예비 성형품을 사용한다. 폴리머 박벽 기낭은 롤링된 예비 성형품 내부에 위치되며 주형은 폐쇄된다. 주형이 가열됨에 따라, 기낭에 공기압이 인가되고, 기낭이 팽창하여 부품을 통합하고 경화시키도록 프리프레그 층에 압력을 인가한다.

본 발명은 유사한 내부 팽창 성형 기법을 필요로 하며, 이는 다중 튜브의 사용과 포트를 성형하는 것이 프리프레그 층을 통합하도록 내부 압력을 필요로 하기 때문이다. 예컨대, 두 개의 프리프레그 튜브를 이용하여 동일한 배트를 성형할 때, 각각의 튜브는 단일 튜브의 크기의 대략 절반이어야만 한다. 폴리머 기낭은 각각의 프리프레그 튜브의 중간으로 삽입되며 열의 적용에 있어서 층들을 통합하도록 내부 압력을 발생시키도록 사용된다. 주형 패킹 공정은 각각의 프리프레그 튜브와 내부 기낭을 취하여 주형 공동 내에 위치시키는 것으로 이루어지며 공기 피팅이 기낭에 부착된다. 공정은 얼마나 많은 튜브가 사용되었는지에 따라 각각의 튜브에 대해 반복된다. 튜브들 사이에 형성된 내부벽이 적절히 배향되도록 그리고 가압(pressurization) 동안에 포트를 형성하도록 튜브들 사이에 핀들이 삽입될 수 있게 각각의 튜브의 위치에 대해 주의가 기울여져야 한다. 핀들은 주형의 부분들에 고정되고 용이하게 제거된다.

몰드는 가열식 플래튼(platen) 프레스 내에 폐쇄되어 가압되며 각각의 튜브 에 대한 각각의 튜브의 크기와 위치 그리고 그 사이에 형성된 벽을 유지하도록 공기압이 동시에 가해져야만 한다. 동시에, 튜브는 포트를 형성하도록 핀 주위에 형성되고, 포트들 사이의 지점에서 내부벽을 형성하도록 함께 융합된다. 주형 내에서 온도가 상승함에 따라, 에폭시 수지의 점도가 감소하고, 튜브가 팽창하여 팽창이 완료되고 에폭시 수지가 결합되고 경화될 때까지 서로에 대하여 가압된다. 이어서, 주형이 개방되며, 핀이 제거되고, 부품은 주형으로부터 제거된다.

주형식 관형 부품의 내부벽은 관형 부품의 구조적 특성을 현저히 향상시킨다. 볼의 충격으로부터 초래된 굽힘 또는 국지적 변형 동안에, 배트의 형상은 훨씬 잘 유지되고 단면을 좌굴시키려는 경향을 제거한다.

벽의 배향은 그것이 제공하는 이방성의 장점을 취하도록 위치될 수 있다. 더 큰 굽힘 가요성이 요구되는 경우라면, 벽은 굽힘의 중립축을 따라 위치될 수 있다. 더 큰 강성이 요구되는 경우라면, 벽은 굽힘 강성을 크게 향상시키도록 중립축에 대해 90도로 "I 빔"과 같이 위치될 수 있다.

다중 튜브를 이용하여 관형 부품을 성형하는 것은 더 많은 설계 선택사양을 허용한다. 튜브들 사이에 큰 타원 형상의 개구를 성형하기 위해 샤프트를 따라 선택된 축 지점에서 내부 튜브들을 분리시키는 것은, 배트의 특성이 원하는 대로 변화되도록 한다.

선택된 지점에서 개구, 또는 포트를 성형하는 것은 이중 대향 아치 구조물을 도출한다. 구조물에 기여하는 것은 포트의 "이중 아치 효과"이며 포트는 포트에 의해 제공된 3차원 벽 구조물 때문에, 튜브의 단면 형상을 유지하면서 관형 부품이 편향되도록 하는 두 개의 대향 아치(58, 59, 도4 참조)를 생성하는 타원 형상이 다. 예컨대, 포트식 이중 튜브 구조물은 연속적이며 대부분의 구조물을 형성하는 외부벽과 튜브식 구조물에 버팀대 같은 강화재를 제공하는 외부 벽들을 향해 경사지게 배향되는 포트식 벽들의 조합체를 갖는다. 포트의 원통형 벽은 충돌로부터 튜브의 단면이 파괴되는 것을 방지하며, 이것은 구조물의 강도를 현저히 증가시킨다. 이것은 타격부에서의 배트의 벽 두께를 감소시킬 기회를 제공하며, 더욱 탄성적인 리바운드 및 더욱 강력한 배트를 얻게 한다.

포트식 이중 튜브 구조물의 강성 및 탄성은 표준 단일 중공 튜브보다 크거나 작도록 조정될 수 있다. 이것은 포트의 위치, 각도, 형상, 및 크기뿐만 아니라 튜브들 사이의 내부벽을 배향시키는 것의 선택 사항 때문이다. 필요에 따라, 구조물의 바람직한 성능 특성을 발생시키도록 포트는 강성적이거나 또는 더 큰 휨 및 회복을 허용하도록 탄성적일 수 있으며, 또는, 상이한 섬유 각도의 레이업 또는 상이한 재료를 이용하여 설계될 수 있다.

구조물은 두 개 이상의 튜브를 이용함으로써 더욱 개량될 수 있다. 예컨대, 세 개의 튜브를 이용하는 것은 개구가 120도 오프셋으로 발생하도록 하며, 이러한 방향을 따라 특정 강성 조정을 제공한다. 네 개의 튜브를 이용하는 것은 독특한 성능 및 심미적 수준을 달성하기 위해 관형 부품의 길이를 따라 교대로 배치된 서로에 대해 90도 각도에서 개구를 가질 가능성을 제공한다. 다른 선택 사항은 보다 많은 개방 트러스 설계를 달성하도록 동일한 지점에 다중 포트를 위치시키는 것이다.

다른 선택사항은 단일 합성 튜브를 다중 튜브 합성 설계와 결합하는 것이다. 이 예시에서, 단일 합성 튜브는 예컨대 핸들부에서와 같이, 배트의 일 부분이 될 수 있으며 100% 다중 튜브 구조물에 대한 저비용 대체물을 제조하도록 다중 프리프레그 튜브와 공동 성형될 수 있다.

다르게는, 단일 합성 튜브 부분은 배트의 타격부가 될 수 있으며 배트의 테이퍼부를 형성하는 다중 프리프레그 튜브와 공동 성형될 수 있다.

다른 선택 사항은 합성 부분을 금속 부분과 결합시키는 것이다. 본 예시에서, 금속 튜브는 배트의 타격부가 될 수 있고 100% 탄소 합성 구조물에 대한 저비용 대체물을 제조하기 위해 테이퍼부 내에서 다중 프리프레그 튜브와 공동 성형되거나 융합될 수 있다. 이것은 제품의 미적 요구와 성능을 여전히 달성할 수 있는 덜 비싼 구조물을 제조할 수 있다.

도5 내지 도6을 참조하면, 본 구조물을 만들기 위해, 각각 팽창 가능한 기낭(64)를 갖는 한 쌍의 프리프레그 튜브(60a, 60b)의 전방 단부(62)가 금속 튜브(66)의 일 단부(65)로 삽입된다. 유닛은 적어도 프리프래그 튜브(60a, 60b)와 금속 튜브(66)의 접합부(70)에서는 동일한 형상의 금속 튜브(66)를 갖는 주형 내부에 위치된다. 핀 또는 주형 부재(도시되지 않음)는 포트(30)가 형성될 프리프레그 튜브들(60a, 60b) 사이에 위치된다. 이어서, 기낭(64)가 팽창됨에 따라 주형은 폐쇄되고 가열되어서 프리프레그 튜브는 주형의 형상을 취하며, 주형 부재는 포트(30)를 형성하도록 대향 벽들(71a, 71b)을 이격시켜 유지시킨다. 도시된 바와 같이, 튜브(60a, 60b)는 시임부(72)에 내부벽을 형성할 것이다. 프리프레그 튜브가 경화된 이후에, 프레임 부재(74)는 주형으로부터 제거되며, 주형 부재 또는 핀은 제거되며 포트(30)를 남긴다. 본 실시예에서, 프레임 부재(74)의 프리프레그 튜브들(60a, 60b) 사이의 접합부(70)와 금속 튜브부(66)는 표면이 일치되어야 한다.

또다른 선택 사항은 100% 금속 재료를 이용하여 이중 대향 아치 구조물을 구성하는 것이다. 이러한 구조물을 제조하는 양호한 방법은 "D" 형상의 단면을 갖는 금속 튜브로 시작하는 것이다. 그 후 튜브는 그 길이의 일 부분을 따라 굽은 아치 절반부를 갖도록 성형될 수 있다. 유사한 조작이 다른 금속 튜브에 수행될 수 있다. 이어서, 두 개의 튜브 절반부는 두 개의 아치 절반부가 서로 대향하도록 D 형상의 단면의 평평한 면을 고정시킴으로써 부착될 수 있다. 튜브는 함께 융합되거나 결합될 수 있어서 내부벽과 이중 대향 아치 형상의 개구를 갖는 구조물을 얻을 수 있다.

금속으로 다중 튜브 구조물을 제조하기 위한 다른 방법은 예컨대, 알루미늄, 티타늄, 강, 또는 마그네슘과 같은 금속 튜브에서 시작하여, 대향 측에 튜브의 표면에 오목부(dimple) 또는 크레이터(crater)를 제조하도록 국부적인 영역에서 튜브를 변형시키는 것이다. 이러한 오목부의 중심부는 튜브를 통과하는 원형 개구를 남기면서 제거될 수 있다. 이어서, 관형 섹션은 이러한 원형 개구를 통해 위치될 수 있으며 3D 구조물을 생성하도록 용접 공정을 이용하여 주요 튜브의 이러한 오목부 영역의 에지에 고정될 수 있다. 결과물은 주요 튜브의 내부에 횡방향 식으로 부착된 다른 단일 중공 튜브를 구비하는, 단일 중공 튜브인 주요 튜브를 구비하는 구조물일 것이다.

또한, 포트식 이중 튜브 구조물은 타자에게 더욱 안락함을 제공할 수 있다. 전술한 바와 같이, 관형 부품의 강성은 요구되는 경우라면 더 큰 가요성을 제공하도록 최적화될 수 있다. 예컨대, 타자의 향상된 안락함을 위해 더 가요성이 큰 영역을 제공하도록 포트는 스윙의 방향에 대해 90도로 배향된다.

본 발명의 다른 장점은 배트의 축 상부로 이동하는 충격파의 흡수이다. 이것은 배트의 최적점 외측에서 볼을 타격했을 때 발생할 수 있다. 변형하여 이러한 힘을 흡수할 수 있는 샤프트의 길이를 따른 포트를 갖는 것은 장점이 될 것이다.

본 발명의 다른 장점은 진동 감쇠이다. 진동은 대향하는 이중 아치 구조물을 이용하여 더 효율적으로 감쇠된다. 이것은 아치의 이동 및 변위가 에너지를 흡수하고 이것이 진동을 감쇠시키기 때문이다. 관형 부품이 휘어짐에 따라, 포트의 형상이 변하여 포트의 각 측의 튜브의 부분들 사이의 상대 이동을 허용한다. 이러한 이동은 에너지를 흡수하며 이것은 진동을 감쇠시킨다.

포트에 의해 제공된 공기 역학적 장점은 배트의 직경에 관한 포트의 크기에 의해 결정된다. 공기역학적 힘을 받게 되어 있는 샤프트 섹션의 전방 영역과 비교함에 있어서, 25%까지의 감소된 전방 영역을 얻는 것이 가능하다. 특히, 강성과 강도가 손상되지 않고 실질적으로 향상되는 점을 고려하면 이것은 배트에 대해 현저한 성과이다.

최종적으로, 본 발명에 따라 만들어진 배트에는 매우 특별한 외관이 존재한다. 포트들은 매우 가시적이며 관형 부품에, 배트 마케팅에 있어서 중요한, 아주 경량이며 공기역학적인 외관을 부여한다. 또한, 포트는 이 기술의 특징적 외 형(signature look)을 더욱 향상시키도록 상이한 색깔로 페인팅될 수 있다.

이중 대향 아치 구조물을 고려할 때, 선택 사항의 무한한 조합이 있다. 포트는 형상, 크기, 위치, 배향 및 수량에 의해 변화될 수 있다. 포트는 강성, 탄성, 강도, 안락함, 공기역학, 및 심미감을 향상시키도록 사용될 수 있다. 예컨대, 저응력 영역에서, 공기역학 및 외관을 최대화시키도록 포트의 크기는 매우 클 수 있다. 더 큰 변위와 탄성이 요구되는 경우라면, 개구의 형상은 더 큰 가요성을 허용하도록 매우 길고 좁을 수 있다. 또한, 포트는 제품에 강한 호소력을 부여하기 위해 디자이너 형상을 사용할 수도 있다.

더 큰 진동 감쇠가 요구되는 경우라면, 포트는 특정 각도에서 배향 및 성형될 수 있고, 아라미드 또는 액정 폴리머와 같은 섬유를 이용하여 구성될 수 있다. 샤프트 변위의 결과로서 포트가 변형됨에 따라, 포트의 형상으로의 회복은 진동 감쇠를 증가시킬 이러한 점탄성 재료를 이용하여 제어될 수 있다. 진동 감쇠를 증가시키기 위한 다른 방법은 포트 내부로 탄성 중합체 재료를 삽입하는 것이다.

본 발명의 다른 장점은 밑동 캡(butt cap)에 대한 부착을 용이하게 하는 것일 수 있다. 핸들의 밑동 단부에 포트를 갖는 것은 핸들에 밑동 캡의 부착의 기계적인 수단을 제공한다. 특수하게 설계된 캡이 배트의 타격부에 부착되는 경우라면, 유사한 장점이 팁(tip)에 존재한다.

이어서, 전술한 설명에 관해서, 크기, 재료, 형상, 형태, 기능 및 작동 방식, 조립 및 사용에 있어서의 변경을 포함하기 위한 본 발명의 부품에 대한 최적 치수 관계는 당업자에게 즉각적으로 명백하고 명확한 것으로 판단되며, 도면에 도 시되고 명세서에 설명된 것들에 대한 모든 등가 관계는 본 발명에 포함되도록 의도된다.

따라서, 전술한 것은 본 발명의 원리만을 도시한 것으로서 간주된다. 또한, 당업자에게 용이하게 다양한 개조 및 변경이 용이하게 일어날 수 있기 때문에, 도시되고 설명된 정확한 구성 및 작동에 본 발명을 제한하는 것은 바람직하지 않으며, 따라서 모든 적합한 개조 및 등가물은 본 발명의 범주 내에 들어오도록 쓰일 수 있을 것이다.

도1은 본 발명의 실시예에 따라 구성된 배트의 측면도.

도1a는 도1의 1A-1A선을 따라 취해진 배트의 단면도.

도1b는 도1의 1B-1B선을 따라 취해진 배트의 단면도.

도1c는 도1에 도시된 배트의 일 부분의 등각 절결도.

도1d는 도1의 1D-1D선을 따라 취해진 배트의 일 부분의 종단면도.

도2는 다중 튜브 설계를 구비하며 구성된 다른 배트의 측면도.

도2a는 2A-2A선을 따라 취해진 도2의 배트의 단면도.

도2b는 2B-2B선을 따라 취해진 도2의 배트의 단면도.

도2c는 2C-2C선을 따라 취해진 도2의 배트의 단면도.

도2d는 도2에 도시된 배트의 일 부분의 등각 절결도.

도3은 다중 포트가 다중 튜브 구조물 내에 배향될 수 있는 방법의 다른 예시를 도시하는 도면.

도3a는 도3의 배트의 일 섹션의 등각도.

도3b는 도3의 3B-3B선에 따른 단면도.

도4는 포트의 형상을 도시하는 도면.

도4a 내지 도4c는 포트의 다양한 형상을 도시하는 도면.

도5 및 도6은 두 개의 상이한 재료의 프레임 부재를 형성하기 위한 공정을 예시하는 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 배트

12: 핸들부

14: 테이퍼부

16: 타격부

18: 팁 단부

19: 밑동 단부

64: 기낭

60a, 60b: 프리프레그 튜브

Claims (17)

1. 삭제
2. 삭제
3. 종방향 축과, 팁 단부와, 밑동 단부와, 상기 밑동 단부로부터 연장되는 핸들부와, 상기 핸들부보다 큰 단면을 구비하며 상기 팁 단부로부터 연장되는 타격부와, 상기 핸들부와 상기 타격부 사이의 연결부를 갖는 배트이며,

   상기 배트의 적어도 일 부분은 대향 면들을 갖는 적어도 두 개의 튜브로 형성되고, 상기 튜브는 합성 재료로 형성되며, 상기 대향 면들은 적어도 그들 길이의 대부분을 따라 서로 결합되어, 적어도 하나의 내부벽을 형성하고,

   상기 대향면들은 상기 축에 수직인 상기 배트를 통해 연장되는 적어도 하나의 포트를 형성하도록 적어도 하나의 선택된 축 위치에서 서로 분리되는 배트.
4. 제3항에 있어서, 상기 적어도 하나의 포트는 상기 연결부 내에 형성되는 배트.
5. 제3항에 있어서, 상기 대향 면들은 이중 대향 아치 구조물을 갖는 포트를 형성하도록 선택된 지점에서 서로 분리되는 배트.
6. 제5항에 있어서, 각각의 상기 포트는 관통 축을 가지며, 상기 포트 중 적어도 두 개는 상기 종방향 축에 대해 상이한 축 배향을 갖는 배트.
7. 제5항에 있어서, 상기 포트는 크기가 변하는 배트.
8. 제5항에 있어서, 적어도 세 개의 인접 포트를 포함하며, 상기 인접 포트 중 하나는 인접한 포트들로부터 축방향으로 적어도 두 개의 상이한 거리만큼 이격되는 배트.
9. 제3항에 있어서, 적어도 두 개의 튜브로 형성되는 상기 배트의 일 부분은 단일 튜브로 형성되는 상기 배트의 일 부분과 단부 대 단부로 연결되는 배트.
10. 제3항에 있어서, 배트는 그 길이의 일부에 대해 금속 튜브를 포함하는 배트.
11. 제9항에 있어서, 단일 튜브로 형성되는 상기 배트의 일 부분은 적어도 두 개의 튜브로 형성되는 상기 배트의 일 부분에 결합되는 배트.
12. 삭제
13. 제3항에 있어서, 제1 방향을 향하는 축을 갖는 하나 이상의 포트와 제2 방향을 향하는 축을 갖는 하나 이상의 포트를 갖는 배트.
14. 제3항에 있어서, 각 단부에 위치되고 부착 수단으로서 사용되는 포트를 구비하는 배트.
15. 제3항에 있어서, 상기 배트는 제1 튜브, 제2 튜브, 제3 튜브, 및 제4 튜브로 형성되며, 각각의 튜브는 적어도 그들 길이의 대부분을 따라 두 개의 인접하는 튜브의 벽에 대면 및 결합되어, 서로에 대해 90도로 배향되는 내부벽을 형성하는 두 개의 벽을 갖는 배트.
16. 제15항에 있어서, 상기 제1 튜브 및 상기 제2 튜브의 벽들은 제1 포트를 형성하도록 적어도 하나의 선택된 축방향 위치에서 상기 제3 튜브 및 상기 제4 튜브의 대향 벽으로부터 분리되는 배트.
17. 제16항에 있어서, 제2 축방향 위치에서, 상기 제1 튜브 및 상기 제3 튜브의 벽들은 상기 제2 튜브 및 상기 제4 튜브의 대향 벽들로부터 분리되어 상기 제1 포트에 수직으로 배향되는 제2 포트를 형성하는 배트.

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