WO1991016950A1 - Ballschläger, insbesondere tennisschläger - Google Patents

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WO1991016950A1
WO1991016950A1 PCT/EP1991/000855 EP9100855W WO9116950A1 WO 1991016950 A1 WO1991016950 A1 WO 1991016950A1 EP 9100855 W EP9100855 W EP 9100855W WO 9116950 A1 WO9116950 A1 WO 9116950A1
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racket
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ball
frame
axes
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PCT/EP1991/000855
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Eckard Schlenker
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Eckard Schlenker
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    • A63B60/002—Resonance frequency related characteristics

Definitions

  • the invention relates to a ball racket, in particular tennis racket, with a closed inner covering frame which has a covering and an outer supporting frame with a grip part which at least partially surrounds the inner covering frame, the two frames being connected to one another in places.
  • Such a two-frame ball racket is known from DE-OS 27 25 471.
  • a closed, covered frame is detachably connected to a fork-shaped shaft / grip part exclusively by 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 higher frequency and thus represents the secondary variable. It is typical for the execution that high-frequency vibration energy dissipative in deformation energy and thus irreversibly converted into thermal energy.
  • the dynamic absorption of the vibrations in the buffer elements is used, the frequency band to be absorbed being set by the type of buffer elements and the frequency band containing only higher frequencies, via a special design of the frames with regard to profile assignment, center of gravity positions and particularly suitable absolute and relative positioning of the support points is not discussed in more detail, at most two figures allow certain conclusions.
  • the absorption properties of the elements to be used according to the invention are the functionally essential aim and feature of the invention.
  • DE-OS 21 16 920 is a generic one
  • Ball racket known, in which an elastic movement of the club head to the handle is to be accomplished in such a way that the angular position thereof remains unchanged relative to the handle. This is done by arranging elastic means - mainly free coil springs mounted on pins - outside the club head. All embodiments have in common that inner and outer frame levels in the relative movement remain parallel to each other. The difference between different embodiments lies in the immediate area of influence of the elastic means on individual or grouped, partly elastically coupled threads or strings.
  • the coil springs have a linear-elastic spring characteristic. Due to a large number of such springs and the limited space and spring travel, the springs as a whole form a spring-mass system with a higher natural frequency and a 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 length of the frame.
  • 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.
  • two pivot pins form a common pivot axis, with a spring element in the longitudinal direction of the racket being attached between the frames on the handle side - the inner frame (“head”) can independently of the other flexibility of the ball racket parts a rigid body rotation about the axis of rotation of the pivot pins To run.
  • the spring element on the handle side will limit the rigid body rotation, since when the frame is pivoted against one another, the line of action of the tension / compression suspension tilts against the ball racket plane and a restoring torque is built up around the axis of rotation.
  • an ideally rigid racket head can thus perform limited rigid body rotations relative to the grip part.
  • the object of the present invention is to provide a generic ball racket, in particular tennis racket, which realizes a higher ball reflectivity, in particular in the direction of the head, with less arm strain during and after the ball contact.
  • the object of the invention is achieved in that the outer support frame and the inner covering frame are connected to one another via at least two joints, each of which permits local rotation of the two frames relative to one another at the connection points and translational movement of the two frames relative to one another perpendicular to that of prevent the plane of the frame spanned, the joints being arranged relative to one another in such a way 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 proper 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 in relation to one another decisively control the type and sequence of the modal forms and the associated frequency range.
  • Even with unchanged shape and unchanged construction of the inner and outer ball racket frame clearly different vibration behavior is achieved.
  • the effective masses are structurally determined in accordance with the arrangement and design of the joint connections and assigned to the ball / stringing frequencies as best as possible. Location and width of the
  • a ball racket according to the invention is also characterized in that the grip amplitudes of balls hitting the center of the covering surface are significantly lower than the covering frame amplitudes or practically disappear the accelerations there.
  • the playing properties are achieved by additional free system parameters such as the number and arrangement of the joints, the formation of the individual joint, for example the socket axis or ball joint, and the effective alignment effective axes of rotation relative to each other, profile pairing of covering and support frame, mass and stiffness ratios between covering and support frame of the ball racket are influenced more, since, according to the invention, the elastic modal forms of the inner frame due to a small number of constraint 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 the number and arrangement of the joints, the formation of the individual joint, for example the socket axis or ball joint, and the effective alignment effective axes of rotation relative to each other, profile pairing of covering and support frame, mass and stiffness ratios between covering and support frame of the ball racket are influenced more, since, according to the invention, the elastic modal forms of the inner frame due to a small number of constraint 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 the inner covering frame and the outer supporting frame perform tasks and functions that differ locally and temporally.
  • Non-ball-effective vibrations can be brought to a lower energy level in a more targeted manner by separation, ball-effective vibrations can be used locally for impulse recovery in the areas of impact.
  • the inertia of water is greater for hard impulses for pulse recovery than for moderate vibration movements (e.g. reflected stone throwing).
  • the vibration isolation and functional specialization in ball rackets according to the invention also resemble Chen the usual kind in a way the difference between a rigid wheel axle and an independent wheel suspension (localized shock and vibration damping).
  • the spatial separation of functions in the ball racket according to the invention is accomplished by relatively movable articulation of two frames with different tasks.
  • the temporally different reaction during and after the ball contact can be achieved by positioning the relative positioning and movement, as well as coordinating the covering and support frame dimensions and stiffness conditions, taking into account the changed mass and center of gravity conditions (and not just force relationships!) , compared to the situation after contact with the ball.
  • Dynamic conditions are used dynamically in that otherwise harmful effects can be made largely usable.
  • the realization of the objectives according to the invention lies in the special use of impulse concentration and mass damping.
  • Another aim of the invention is a stronger decoupling of ball racquet "in-plane” and "off-plane” vibrations, that is, the bending (torsion) vibrations parallel and normal to the club plane.
  • the inner covering frame and the outer supporting frame are preferably connected by one or two joints in the head region, both frames being further connected in the handle-side to middle covering frame region by two to three further joints. If a joint is provided in the extremal head region, this can be combined with two further joints in the handle-side to middle covering frame region in order to achieve a three-joint design.
  • a three-joint design is also possible in reverse of the joint arrangement in that a
  • Joint is arranged in the extreme inner frame area on the handle side, two joints in the head to middle area are provided.
  • the four-joint design can consist of two joint connections between the two frames in the area of the head and handle.
  • only one joint is attached on the head and handle side, the two other 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 only in several axes, or also combined in one and several axes per ball racket version, can be represented by a socket-axis combination or as a ball socket, for example.
  • Individual or all of the joints located on the ball racket can be designed according to the invention in such a way that the frames can move axially against one another at the joint location concerned, along an excellent axis of rotation of the joint, which is oriented parallel to the racket plane.
  • each individual joint can have a resilient-damping enclosure in order to absorb or influence axial relative movements of the frames at the joint location.
  • a ball racket type 1
  • each joint having only one axis of rotation
  • the joints being arranged relative to one another in such a way that the axes of rotation intersect on the longitudinal axis of the club.
  • the intersection of the axes can be inside or outside the covered inner frame area.
  • two or three joints are arranged in the ball racket (type 2) such 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 head.
  • the second joint is arranged opposite on the handle side. If a three-joint design is implemented, the second and third joint are arranged symmetrically to the longitudinal axis of the ball racket and in the handle-side to middle covering frame area.
  • the articulated connection of the inner and outer frame is formed from two, three or four articulation points.
  • This version of the ball racket is characterized in that two axes of rotation which are parallel to one another and lie in the plane of the racket are formed, and that the joints which form both axes of rotation lie exactly or approximately opposite one another in the head frame and handle side stringing area.
  • two uniaxial joints are arranged on the extremity of the handle and the head.
  • an articulation is attached to the extremity of the head and two further articulations are located in the handle-side to middle inner frame area.
  • a further modification is obtained by exchanging the joint arrangement of the second modification, that is to say by shifting away from the head to the handle side and vice versa.
  • the joints are arranged in pairs on the head and handle sides such that two axes of rotation intersect the longitudinal axis of the racket within the covered area.
  • ERSA T Z B LATT According to a further development of the invention, four hinge points are arranged in a ball racket (type 4) in such a way that two axes of rotation are located in the plane of the racket, characterized in that they are oriented perpendicular to one another and intersect within the covering surface .
  • both axes intersect in the central area of the 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.
  • Swivel joint in the outer or supporting frame can be transferred and removed as action forces.
  • the covering frame reaction forces contribute to the greatest possible impulse recovery through impulse force concentration in the articulation points through the inventive configuration.
  • both frames can rotate locally against one another, the elastic deformation energy is largely recoverable for ball acceleration.
  • the intrinsic and coupling vibration behavior of the inner and outer ball racket frame as well as the inertia forces that can be used to accelerate the ball as well as system-related antinodes and knots can be smart arrangement of the axis points can be controlled specifically.
  • System parameters additionally obtained in accordance with the invention open up design options which can be used constructively in order to be able to adapt the game properties to different types of players and playing styles.
  • the invention is therefore essentially based on the principle of axis-controlled mass damping. This is realized in such a way that a. the effective masses are increased and b. Impact energy initially largely traceable Bending deformation energy is converted under axis control.
  • deformation of the support frame in its plane is transferred less strongly or only selectively and in a directed manner to the stringing frame, so that the stringing is protected by reduced vibrations in its plane, which contributes to economy as well as better playability.
  • the two-axis solution with concentration of the reaction forces in the head and heart area with otherwise identical elevations and cross-sectional configurations, is the
  • the two-axis, three-joint design offers similar flexibility as mentioned above, the two axes of rotation intersect at right angles approximately in the lower covering surface area and form a vibration node there for certain natural frequencies, in the vicinity of which impinging balls (wave propagation) impinging balls are accelerated well.
  • a currently preferred solution variant has three axes of rotation at three articulation points.
  • the two articulation points lying symmetrically to one another are positioned on the lower covering surface area.
  • Axis position and alignment of the axes are to be selected so that the intersection of the three axes of rotation (axis knot) lies in the lower to middle covering area.
  • the momentum forces are concentrated in the axis node. If the axis node also lies in the middle ("sweet spot"), it comes to lie in the area of maximum frame deflection
  • Ball racquets according to the invention with three joints and two swivel joints were predominantly dynamically examined by FEM computer simulation in both the beam and shell models.
  • the ball racket according to the invention can be realized in usual weight classes of about 350-390 g total weight. By comparing the masses in the grip area, it is possible to achieve roughly similar centers of gravity for commercially available rackets.
  • La-lb a top view and an oblique view of a ball racket according to a first embodiment of the invention (type 1) with three joints and three axes of rotation,
  • Fig. 4a-4d resonance curves of the ball racket version 1, with the central impact for lateral vibration and inner frame center-side (a), outer frame
  • FIG. 7 is a plan view of an embodiment (type 3) with two joints and two parallel axes,
  • FIG. 8 shows a typical form of vibration of the ball racket shown in FIG. 7,
  • 9 is a top view of an untyped embodiment with three articulation points and three axes of rotation
  • 10 is a plan view of an embodiment (type 4) with four joints and two axes of rotation
  • 11 is a ball racket of an embodiment (type 3) of the invention with four joints and two axes of rotation,
  • FIG. 12 shows a vibration form of the ball racket shown in FIG. 11, FIG.
  • FIG. 13 shows a sectional illustration of a possible embodiment of a single swivel joint which can be used in all types of ball rackets
  • 16a-16d a top view of the embodiment with three joints, three axes with a different position of the axis intersection.
  • a ball racket according to an embodiment of the invention is shown in plan view. It consists of an outer support frame 1, which has a handle part 2.
  • the supporting frame 1 encloses an inner covering 3 with a covering 3, which is connected to the supporting frame by three joints 5, one of which is arranged in the extreme head region, while the other two joints 5 lie opposite one another in the region on the handle side.
  • the design of the joints is selected such that they each form an axis of rotation 7 at the joint location, for example realized by means of a pin bushing. binding.
  • the three axes of rotation 7 intersect in the area of the covering 3 on the handle side in the racket plane on the longitudinal axis of the racket.
  • FIG. 1b shows the same ball racket in an oblique view, in which a possible selection of the cross-sectional profiles is shown as an example. Covering and support frame profiles appear as one unit in adjacent areas.
  • FIG. 2 a shows a basic form of vibration, the supporting frame as the outer frame 1 with the handle 2 having two oscillation nodes (symmetrical bend), while the inner tensioned frame 4 has a counter-rotating one relative to the supporting frame 1, 2 via the articulated connections 5 undergoes symmetrical bending deflection. Both frame parts deform so that the overall center of gravity for the ball racket remains in the racket plane.
  • the transverse initial deflection (z) in FIG. 3a is -1.1 mm
  • the longitudinal deflection (x) shown in FIG. 3b in the racket plane is four orders of magnitude smaller and thus practically vanishes, as is the "in-plane" Deflection (y) in the transverse direction with three powers of ten difference.
  • the resonance curves Fig. 3a, b, d have in common 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 ⁇ is damped.
  • FIGS. 4a-4d shows selected nodes of the support frame at the handle end NODE 19, in the head NODE 3757, in the center of the side NODE 1949, as representative, as well as the node NODE 1975 of the covering frame, also in the center of the side. These nodes are also referred to in FIGS. 4a-4d and 5.
  • 4a to 4d show the resonance curves of the transverse vibrations (z) from FIG. 3a, but the nodes are separated.
  • 4a shows the stretcher deflection over time for the node NODE 1975 in the center of the page.
  • the covering frame has the maximum vibration amplitudes (100%).
  • Fig. 4b shows at the same position opposite the vibration profile of the support frame node NODE 1949 with about 25% of the maximum amplitude of the stringing frame.
  • 4c shows the vibration variation of the node NODE 19 at the handle end, further reduced, as well as the vibration in the support frame head node NODE 3757.
  • 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 opposite phases of the vibrations of the covering and support frame are in principle recognizable, as are identical zero crossings and the exponentially strong decay of the vibrations, superimposed by moderate beats with about a quarter of the resonance frequency.
  • FIG. 6a to 6d schematically show in plan view a selection of possible modifications of the ball racket according to the invention.
  • Fig. 6a designated as "Type 1" corresponds to the ball racket shown in Fig. La, b.
  • Characteristic is the arrangement of the joints 5, which connect the outer frame 1 with the grip part 2 and the inner frame 4 in such a way that three local axes of rotation 7, which penetrate the two frames here approximately vertically, are formed, which have a common intersection point A in the handle Have area of the inner frame 4.
  • 6b shows a similar arrangement of the joints 5, as referred to as "type 2", as in FIG.
  • FIG. 6c shows a modification of the arrangement of the "type 2" of FIG. 6b, in which two local axes of rotation 7 perpendicular to each other are created.
  • the configuration shown is referred to as "Type 3" since both joints 5 on the handle side are positioned in the extreme region of the covering frame 4.
  • the two grips on the handle side practically coincide, so that there is only one joint 5 in the head and one opposite on the longitudinal axis of the racket.
  • the hinge 5 on the handle would then have an axis of rotation 7 running tangentially to the inner frame 4, the axis intersection A being located on the handle end of the inner frame.
  • a ball racket of this type has four articulation points 5, which are located in pairs in extreme positions on the inner frame 4 and along and across the outer frame 1.
  • the four articulation points 5 form two axes of rotation 7 which are perpendicular to one another, the common axis intersection point A being located in the region of the stringing center.
  • FIG. 7 shows a top view of a further embodiment of the ball racket according to the invention with two extremes on the outer frame 1 and inner frame 4 on the head and handle side
  • a ball racket according to this embodiment also has good ball reflectivity.
  • FIG. 9 shows a ball racket according to a further embodiment of the invention.
  • this ball racket two articulation points 5 with two axes of rotation 7 in the head area and one articulation point 5 in the forked handle-side area of the support frame 1, 2 and stringing frame 4 are penetrated perpendicular to the longitudinal axis of the racket.
  • the intersection A of the axes of rotation 7 comes to lie in the head region of the covering frame 4.
  • FIG. 10 shows a possible embodiment of the "type 4" ball racket shown schematically and functionally in FIG. 6d.
  • the joints 5 are all designed as single-axis swivel joints, consisting, for example, of bolt-socket pairings. Both axes of rotation 7 intersect approximately centrally in A and are perpendicular to one another.
  • FIG. 11 shows a ball racket according to a further exemplary embodiment of the invention.
  • the covering frame 4 is completely surrounded by the supporting frame 1, which has the grip part 2.
  • the covering frame 4 is connected to the support frame 1 by two opposite pivot joints 5, not shown, each pair of opposite pivot joints having a common axis of rotation 7.
  • the two axes of rotation 7 run parallel to one another and perpendicular to the longitudinal axis of the racket.
  • the axes of rotation 7 lie within the area enclosed by the covering frame 4.
  • the spring-damper element consists of a pneumatic or hydraulic damping element 9 and two springs 15.
  • the spring-damper element 8 is articulated to the two frames.
  • the axes of rotation 7 are arranged approximately in each end quarter of the string frame length.
  • FIG. 12 shows the ball racket shown in FIG. 11 in a side view, the relative deflection of the two frames 1 and 4 being evident.
  • each frame 1, 4 is, for example, by one cylindrical portion 12, which connects the outer and inner wall portion of the shell 10, strengthened.
  • a pair of bearing bushes 13 is inserted in the cylindrical section 12 of each frame 1, 4.
  • One or more spacers 14 are arranged between the inner bearing bush 13 of the covering frame 4.
  • the axis 15 is a simple dowel pin which has a larger flattened head 16 at one end and a bore at the other end through which a cotter pin 17 is inserted for axially securing the dowel pin or the articulated connection.
  • a circlip lock could also be provided.
  • a cover cap 18 is optionally provided for covering the inner end of the dowel pin and the cotter pin.
  • the length of the pin or bolt is selected so that in the case of bending deformation in the plane of the racket, such as for example in the case of longitudinal vibrations, the covering and / or the frame can slide by transverse contraction in the longitudinal direction of the bolt, so that forced deformations can be reduced.
  • a tension-compression spring 19 or a corresponding encapsulating elastomer is provided between the two frames 1, 4 in order to improve their axial closure and to exert a supporting and damping effect between the frames.
  • the spring 19 can also be omitted.
  • FIG. 14 shows a simplified representation of part of a joint connection 5 in a modification of the embodiment, as a joint with three mutually orthogonal axes of rotation or swivel 7, one of which is shown and with the pin / bolt axis coincides.
  • the articulated part shown consists of an internally spherical bushing 20, which is fitted in the loading frame 4, and the outer barrel-shaped articulated ring 21 inserted and secured therein.
  • the articulated ring 21, which can be pivoted in the bushing 20, is supported by the pin 15, which is not shown in the drawing Supporting frame 1, 2 according to FIG. 13 is inserted so that it can slide in the articulated ring 21 along the axis of rotation 7 without any play worth mentioning.
  • joint 14 with three degrees of freedom of rotation can also be replaced by other known joint connections, for example a ball joint, in order to fulfill the function according to the invention.
  • a joint is also conceivable, which allows the ball player to subsequently change the alignment of the axis 7 in order to adapt the frequencies and thus the playing characteristics to different stringing areas.
  • Such a joint could be designed in such a way that the bushing 20 and the joint ring 21 are locked against one another by means of a screw, so that the pin 15 and thus the remaining axis of rotation 7 can be aligned.
  • the supporting frame 1 has a greater overall height transversely to the racket level than the covering frame 4 Due to this basic cross-sectional shape, the support frame 1 is rather rigid against a bend perpendicular to the racket plane, while the loading frame 4 is rather rigid against a bend in the racket plane. Because it has been shown that, due to the longitudinal dimensions of the support frame 1 with handle 2, much more is required to bend perpendicular to the racket plane than the covering frame 4, the main bending stress of which lies in the racket plane.
  • the support frame 1 is chamfered, as can be seen in FIG. 15, as a result of which the one located between the two frames 1, 4 Gap 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 properties of use.
  • the required optimization will be a compromise between "optical weight", strength and mass ratios to fulfill the function according to the invention and aerodynamic drag coefficients.
  • 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 axis intersection A are shown, which allow the structurally desired individual playing characteristics to be set, otherwise the ball racket or the support frame 1, 2 and the covering frame 4 are otherwise identical.
  • 16a shows an arrangement of the three joints 5 between the support frame 1 and the covering frame 4, in which the axes are aligned such that the included angles ⁇ 0 are equal (120 degrees).
  • the intersection A of the axes 7 lies in the central covering frame area.
  • FIG. 16b shows an arrangement similar to that in FIG. 16a, but the alignment of the joints 5 is such that the intersection A of the axes 7 comes to lie in the head region, these including an angle ⁇ and two angles ⁇ x .
  • FIG. 16c shows, in a modification of FIG. 16b, an arrangement of the joints 5, in which the point of intersection of the axes A lies in the area of the handle on the handle side, and an angle ⁇ 2 and two angles ⁇ 2 (greater than 90 degrees) are included by the axes 7.
  • FIG. 16d differs from FIG. 16c in that the intersection point A of the axes 7 migrates against the frame 4 or outside it and the two included angles ⁇ 3 between the axes 7 are consequently less than 90 degrees.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ballschläger, insbesondere Tennisschläger, mit einem eine Bespannung (3) aufweisenden geschlossenen inneren Rahmen (4) und einem den inneren Rahmen wenigstens teilweise umschließenden äußeren Rahmen (1) mit Griffteil (2). Die Rahmen (1, 4) sind stellenweise durch mindestens zwei Gelenke (5) miteinander derart verbunden, daß jeweils an den Verbindungsstellen eine lokale Drehung der beiden Rahmen relativ zueinander zugelassen ist. Die Gelenke (5) sind relativ zueinander so angeordnet, daß der innere Bespannrahmen (4) keine Starrkörperbewegung relativ zum äußeren Tragrahmen (1) ausführt. Durch die Ausführung der Gelenke (5) wird eine translatorische Bewegung der beiden Rahmen (1, 4) zueinander senkrecht zu der von den Rahmen aufgespannten Schlägerebene verhindert.

Description

Ballschläger, insbesondere Tennisschläger
Die Erfindung betrifft einen Ballschläger, insbesondere Tennisschläger, mit einem eine Bespannung aufweisenden geschlossenen inneren Bespannrahmen und einem den inneren Bespannrahmen wenigstens teilweise umschließenden äußeren Tragrahmen mit Griffteil, wobei beide Rahmen stellenweise miteinander verbunden sind.
Ein solcher zweirahmiger Ballschläger ist aus der DE-OS 27 25 471 bekannt. Bei diesem Ballschläger ist ein geschlossener bespannter Rahmen lösbar mit einem gabelför¬ migen Schaft-/Griffteil ausschließlich durch schwingungs- absorbierende Pufferelemente verbunden. Dies geschieht stellenweise, d.h. punktförmig, und im wesentlichen in sym¬ metrischer 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 Verformungs- energie und somit irreversibel in Wärmeenergie umgewandelt wird.
Durch Mehrpunktaufhängung mittels blockförmiger Puffer- elemente 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 Gestal¬ tung 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 Ab¬ sorption der Schwingungen in den Pufferelementen abgestellt, wobei das zu absorbierende Frequenzband durch die Art der Pufferelemente eingestellt wird und das Frequenzband nur höhere Frequenzen enthält, über besondere Ausgestaltung der Rahmen bezüglich Profilzuordnung, Schwerpunktlagen und besonders geeignete absolute wie relative Positionierungen der Auflagerpunkte wird nicht näher eingegangen, allenfalls lassen zwei Abbildungen gewisse Rückschlüsse zu. Keinesfalls wird eine bevorzugte oder wünschenswerte Konfiguration oder Positionierung der Elemente als funktionswesentlich oder entscheidend hervorgehoben, da die Absorptionseigenschaften der erfindungsgemäß einzusetzenden Elemente funktionswesent¬ liches Ziel und Merkmal der Erfindung sind.
Ferner ist aus der DE-OS 21 16 920 ein gattungsgemäßer
Ballschläger bekannt, bei dem eine elastische Bewegung des Schlägerkopfes zum Griff so zu bewerkstelligen ist, daß die Winkelstellung desselben zum Griff unverändert bleibt. Dies geschieht durch eine Anordnung elastischer Mittel - vor- nehmlich freier auf Stiften lagernder Schraubenfedern - aus- serhalb des Schlägerkopfes. Alle Ausführungsformen haben gemeinsam, daß Innen- und Außenrahmenebenen bei der Relativ- bewegung parallel zueinander verbleiben. Der Unterschied verschiedener Ausführungsformen liegt im unmittelbaren Ein¬ flußbereich der elastischen Mittel auf einzelne oder grup¬ pierte, teils elastisch gekoppelte Fäden oder Saiten. Die Schraubenfedern haben eine linear-elastische Federcharak- teristik. Durch eine Vielzahl solcher Federn und den be¬ grenzten Raum und Federweg bilden die Federn in ihrer Ge¬ samtheit ein Feder-Masse System mit höherer Eigenfrequenz und geringer Schwingungsamplitude. Ein besonderes Kennzei- chen dieses Ballschlägers liegt darin, daß die Kraftüber¬ tragung vom Innen- auf den Außenrahmen über den Rahmenlängs- umfang verteilt erfolgt. Insbesondere müssen Federn köpf-/ griffseitig positioniert sein, mit genügender Härte, um bei in diesen Bereichen auftreffenden Bällen die Winkelstellung konstant zu halten.
Impuls-/Stoßkräfte werden somit im wesentlichen über den ge¬ samten Außenrahmenbereich ein- und zum Griff weitergelei¬ tet. Sofern bei diesem Schläger Stifte vorgesehen sind, dienen diese der Verbindung der elastischen Mittel mit den Fäden der Saiten. Dieser Schläger hat also eine Mehrpunkt¬ lagerung von Rahmenteilen, die durch federelastische Schrau¬ ben-/Blattfederelemente eine rein translatorische und be¬ grenzte Relativbewegung zulassen sollen. Eine Schwingungs- dämpfung ist im wesentlichen durch innere Reibung bei harmo¬ nischer Dehnung, also durch Steifigkeitsdämfung gegeben. Rahmen und elastische Mittel erleiden bei der Arbeitsaufnah¬ me irreversible Verluste (Wärme).
Weiter ist aus der englischen "Patent Specification
431,394" von 1934 ein gattungsgemäßer Ballschläger bekannt, bei dem der Schlägerkopf in einer Ausführung über Drehzapfen lösbar ("pivotally mounted by pivots") mit einem ga¬ belförmigen Schaft mit Griffteil ( "handle and fork" ) ver- bunden ist. Dabei wird vorgeschlagen (fig. 7), Federelemente vorzusehen, welche die gewünschte Winkelstellung zum Griff¬ teil herstellen. Diese "resilient members", also die elasti- sehen Mittel, die aus Federn oder elastischen Bändern/Saiten bestehen, sollen die reduzierte Federung der Schlagflächen¬ besaitung an den Schlägerkopfenden kompensieren.
Nach dem britischen Patent - zwei Gelenkzapfen bilden eine gemeinsame Schwenkachse, wobei griffseitig zwischen den Rahmen ein Federelement in Schlägerlängsrichtung angebracht ist - kann der innere Rahmen ("head" ) unabhängig von der sonstigen Flexibilität der Ballschlägerteile eine Starr kö!rperdrehung um die Drehachse der Gelenkzapfen ausführen. Das griffseitige Federelement wird jedoch die Starrkörper¬ drehung begrenzen, da beim Schwenken der Rahmen gegenein¬ ander die Wirkungslinie der Zug-/Druckfederung sich gegen die Ballschlägerebene neigt und so ein Rückstellmoment um die Drehachse aufgebaut wird. Insbesondere ein ideal starrer Schlägerkopf ("head") kann derart gestaltet begrenzte Starr¬ körperdrehungen relativ zum Griffteil ausführen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen gattungsgemäßen Ballschläger, insbesondere Tennisschläger, zu schaffen, der ein h|heres Ballreflexionsvermögen, insbe¬ sondere in Richtung Kopf, bei geringerer Armbelastung wäh¬ rend und nach dem Ballkontakt realisiert.
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß äußerer Tragrahmen und innerer Bespannrahmen über minde¬ stens zwei Gelenke miteinander verbunden sind, die jeweils an den Verbindungsstellen eine lokale Drehung der beiden Rahmen relativ zueinander zulassen und eine translatorische Bewegung der beiden Rahmen zueinander senkrecht zu der von den Rahmen aufgespannten Schägerebene verhindern, wobei die Gelenke relativ zueinander so angeordnet sind, daß der innere Rahmen keine Starrkörperbewegung relativ zu dem äußeren Rahmen ausführt.
Der erfindungsgemäße Ballschläger zeichnet sich dadurch aus, daß die Art der zugelassenen KoppelSchwingungen und die zu- gehörigen Eigenfrequenzen über die Anordnung und Ausbildung der Gelenkverbindungen beeinflußt und gezielt gesteuert wer¬ den können. Insbesondere und in ganz besonderem Maße bei isostatischer relativer Lagerung des inneren Bespannrahmens im äußeren Tragrahmen mit Griffteil wird eine Selektion der zugelassenen und nicht zugelassenen Untersystemschwingungen und Gesamtsystem-Koppelschwingungen vorgenommen. Dabei steu¬ ern die Freiheitsgrade im Einzelgelenk und die Anordnung der Gelenkpunkte und effektiven Drehachsen zueinander maßgeblich Art und Abfolge der Modalformen sowie den zugehörigen Fre¬ quenzbereich. Selbst bei unveränderter Gestalt und unver¬ ändertem Aufbau des inneren wie äußeren Bai1Schlägerrahmens, wird so deutlich unterschiedliches Schwingungsverhalten er¬ zielt. Gleichzeitig ist es möglich, die Art der vom Innen- 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 Koppelschwinger- massendämpfung, unter besonderer Berücksichtigung des Schwerpunkterhaltungssatzes, werden die effektiven Massen nach Maßgabe von Anordnung und Ausbildung der Gelenkver¬ bindungen konstruktiv festgelegt und den Ball-/Besaitungs- frequenzen bestmöglich zugeordnet. Lage und Breite des
"Sweet-Spots" sind konstruktiv bei erfindungsgemäß zusätz¬ lich verfügbaren Freiheitsgraden/Systemparametern gezielter einstellbar. Die erzielbare Dämpfung der Nachvibrationen übertrifft das übliche materialbedingte Maß (ungefähr 3%), teilweise werden bestimmte Amplituden insbesondere im Trag¬ rahmen ausgelöscht/unterdrückt. So zeichnet sich ein erfin¬ dungsgemäßer Ballschläger auch dadurch aus, daß bei im Be¬ spannflächenzentrum auftreffenden Bällen die Griffamplituden deutlich geringer als die Bespannrahmenamplituden sind oder wie auch die dortigen Beschleunigungen praktisch verschwin¬ den. Beim erfindungsgemäßen Ballschläger werden außer durch Grund- und Querschnittsform, Material --Auswahl und -Aufbau, die Spieleigenschaften durch zusätzliche freie Systempara¬ meter wie Zahl und Anordnung der Gelenke, Ausbildung des einzelnen Gelenkes - z.B. Buchse-Achse oder Kugelgelenk -, Ausrichtung der effektiv wirksamen Drehachsen relativ zu¬ einander, Profilpaarung von Bespann- und Tragrahmen, Massen- und Steifigkeisverhältnisse zwischen Bespann- und Tragrahmen des Ballschlägers stärker beeinflußt, da erfin- dungsgemäß die elastischen Modalformen des inneren Rahmens durch eine geringe Anzahl von Zwangs- oder Koppelbedingun¬ gen (z.B. isostatisch) mit den elastischen Modalformen des äußeren Rahmens mit Griffteil gekoppelt sind.
Insbesondere läßt sich bei balleffektiven Eigenschwingungs- formen die Lage von Schwingungsknoten und Schwingungsbäuchen in weiteren Grenzen verschieben, als dies bei anderen be¬ kannten Ballschlägern der Fall ist.
Der erfindungsgemäße Ballschläger realisiert folglich eine Spezialisierung, indem die Untersysteme wie innerer Be¬ spannrahmen und äußerer Tragrahmen örtlich wie zeitlich unterschiedliche Aufgaben und Funktionen wahrnehmen.
Nicht ballefektive Schwingungen können durch Separation ge¬ zielter auf ein niedrigeres Energieniveau gebracht werden, balleffektive Schwingungen können lokal in den Auftreffbe¬ reichen verstärkt zur Impulsrückgewinnung herangezogen wer¬ den.
Das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip und die gewählte Lösung findet seine Analogien. So ist die Massenträgheit von Wasser beim harten Aufschlag für die Impulsrückgewinnung größer als bei moderaten Schwingungsbewegungen (z.B. reflek- tierter Steinwurf).
Auch ähnelt die Schwingungsisolation und FunktionsSpeziali¬ sierung bei erfindungsgemäßen Ballschlägern gegenüber sol- chen üblicher Art in gewisser Weise dem Unterschied zwi¬ schen einer starren Radachse und einer Einzelradaufhängung (lokalisierte Schock- und Schwingungsdämpfung).
Die räumliche Funktionstrennung beim erfindungsgemäßen Ball¬ schläger wird durch relativ-bewegliche Gelenklagerung zweier Rahmen mit unterschiedlichen Aufgaben bewerkstelligt.
Die zeitlich unterschiedliche Reaktion während und nach dem Ballkontakt ist durch Positionierung der Relativlagerung und - Bewegung sowie Abstimmung der Bespann- und Tragrahmen Mas¬ sen - und Steifigkeitsverhältnisse zu bewerkstelligen, unter Beachtung der beim Ballkontakt veränderten Massen- und Schwerpunktsverhältnisse (und nicht nur Kraftverhältnisse!), gegenüber den Verhältnissen nach dem Ballkontakt. Dynami¬ sche 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 Impulskonzen- tration und Massendämpfung. Weiteres erfindungsgemäßes Ziel ist eine stärkere Entkoppelung von Ballschläger "in-plane" und "off-plane" Schwingungen, also der Biege-(Torsions) Schwingungen parallel und normal zur Schlägerbenene.
Vorzugsweise sind bei dem erfindungsgemäßen Ballschläger der innere Bespannrahmen und äußere Tragrahmen im Kopfbereich durch ein bis zwei Gelenke verbunden, wobei des weiteren beide Rahmen im griffseitigen bis mittleren Bespannrahmenbereich durch zwei bis drei weitere Gelenke verbunden sind. Sofern ein Gelenk im extremalen Kopfbereich vorgesehen ist, kann dieses mit zwei weiteren Gelenken im griffseitigen bis mittleren Bespannrahmenbereich kombiniert werden, um eine Dreigelenk¬ ausbildung zu erzielen. Eine Dreigelenkausführung ist auch in Umkehrung der Gelenkanordnung dadurch möglich, daß ein
Gelenk im extremalen griffseitigen Innenrahmenbereich ange¬ ordnet wird, wobei im Kopf- bis Mittelbereich zwei Gelenke vorgesehen sind.
Die Viergelenkausführung kann durch zwei jeweils im kopf- und griffseitigen Bereich zwischengeschaltete Gelenkverbin- düngen beider Rahmen bestehen. In einer Abwandlung ist je¬ weils nur ein Gelenk köpf- und griffseitig angebracht, die beiden übrigen Gelenke liegen sich im mittleren Bespann¬ rahmenbereich bezüglich Schlägerlängsachse gegenüber.
Die Gelenke, nur einachsig oder nur mehrachsig beweglich, oder auch kombiniert ein- und mehrachsig pro Ballschläger¬ ausführung, können durch eine Buchse-Achse Kombination oder als Kugelpfanne beispielsweise repräsentiert werden. Einzelne oder alle am Ballschläger befindlichen Gelenke können erfindungsgemäß in einer Ausbildung derart gestaltet sein, daß die Rahmen sich an der betreffenden Gelenkstelle axial gegeneinander verschieben können, entlang einer aus¬ gezeichneten Drehachse des Gelenks, die parallel zur Schlägerebene orientiert ist. Erfindungsgemäß kann jedes Einzelgelenk für sich eine federnd-dampfende Umschließung aufweisen, um axiale Relativbewegungen der Rahmen an der Gelenkstelle abzufangen oder zu beeinflussen.
Nach einer spezifischen Ausbildung der Erfindung sind drei Gelenke bei einem Ballschläger (Typ 1) vorgesehen, wobei jedes Gelenk lediglich eine Drehachse aufweist, und die Gelenke relativ zueinander so angeordnet sind, daß sich die Drehachsen auf der Schlägerlängsachse schneiden. Der Schnittpunkt der Achsen kann innerhalb oder außerhalb der bespannten Innenrahmenflache liegen. Durch Positionierung der Gelenke und Ausrichtung der Drehachsen kann der Schnittpunkt entlang der Schlägerlängsachse ver¬ schoben werden, um die gewünschten Spieleigenschaften kon¬ struktiv oder auch justierbar einzustellen. Die Lage des Schnittpunktes beeinflußt die Lage von Schwingungsknoten und Schwingungsbäuchen, was für balleffektive Schwingungsformen nutzbar gemacht werden kann. Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind bei dem Ballschläger (Typ 2) zwei oder drei Gelenke so angeordnet sind, daß zwei zueinander senkrechte Drehachsen gebildet werden, die in der Schlägerebene liegen, wobei eine Dreh¬ achse mit der Ballschlägerlängsachse zusammenfällt. Bei dieser Ausführung sitzt beispielsweise ein Gelenk im Ball¬ schlägerkopf. Bei der Zweigelenkausführung ist das zweite Gelenk griffseitig gegenüberliegend angeordnet. Sofern eine Dreigelenkausführung realisiert ist, sind zweites und drit¬ tes Gelenk symmetrisch zur Längsachse des Ballschlägers und im griffseitigen bis mittleren Bepannrahmenbereich angeord¬ net.
Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung wird bei ei¬ nem solchen Ballschläger, insbesondere Tennisschläger, (Typ 3) die Gelenkverbindung von innerem und äußerem Rahmen aus zwei, drei oder vier Gelenkstellen gebildet. Diese Ballschlägerausführung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei zueinander parallele und in der Schlägerebene lie¬ gende Drehachsen gebildet werden, und daß die beide Dreh¬ achsen bildenden Gelenke sich im köpf- und griffseitigen Bespannrahmenbereich exakt oder angenähert gegenüberliegen. In einer ersten Abwandlung dieser Ballschlägerausführung sind zwei einachsige Gelenke extremal griff- und kopfseitig angeordnet.
In einer zweiten Abwandlung ist ein Gelenk extremal kopf¬ seitig angebracht und zwei weitere Gelenke befinden sich im griffseitigen bis mittleren Innenrahmenbereich.
Eine weitere Abwandlung wird durch Vertauschung der Ge¬ lenkanordnung der zweiten Abwandlung gewonnen, also durch Verlagerung weg von Kopf- hin zur Griffseite und umgekehrt. In einer Anordnung mit vier Gelenken werden die Gelenke paarweise köpf- und griffseitig derart angeordnet, daß zwei Drehachsen die Schlägerlängsachse innerhalb des bespannten Bereiches schneiden.
ERSATZBLATT Nach einer weiteren Weiterbildung der Erfindung sind bei einem Ballschläger, (Typ 4) vier Gelenkstellen so angeord¬ net, daß zwei in der Schlägerebene liegende Drehachsen ent- stehen, dadurch gekennzeichnet, daß diese senkrecht zuein¬ ander orientiert sind und sich innerhalb der Bespannfläche schneiden. In einer ersten Abwandlung eines solchen Ball¬ schlägers schneiden sich beide Achsen im zentralen Be¬ spannflächenbereich. Bei einer zweiten Abwandlung liegt der Schnittpunkt der Drehachsen im köpfseitigen Bereich, während bei einer dritten Abwandlung dieser im griffseitigen Bereich zu liegen kommt. Die Gelenke können bei allen drei Ab¬ wandlungen so angeordnet sein, daß eine der beiden Dreh¬ achsen mit der Schlägerlängsachse zusammenfällt.
Alle erfindungsgemäßen Ausführungen mit zwei, drei oder vier Gelenkstellen respektive zwei oder drei daraus gebil¬ deten Drehachsen haben erfindungsgemäß gemeinsam, daß beim Ballkontakt mit der Innenrahmenbespannung senkrecht auf die Schlägerebene wirkende Impulskräfte direkt über das
Drehgelenk in den Außen- oder Tragrahmen als Aktionskräfte über- und abgetragen werden. Mit derart - im Gegensatz zu zwischengeschalteten Feder- oder Pufferelementen reali¬ sierter - "harter" Anlenkung tragen die Bespannrahmenreak- tionskräfte durch erfindungsgemäße Ausgestaltung zur größt¬ möglichen Impulsrückgewinnung durch Impulskraftkonzentration in den Gelenkstellen bei.
Wegen der weitgehend unbehinderten drehgelenkigen relati- ven Rahmenlagerung können beide Rahmen lokal gegeneinander drehen, die elastische Verformungsenergie ist weitgehend rückgewinnbar zur Ballrückbeschleunigung.
Das Eigen- und Koppelschwingverhalten von innerem und äu- ßerem Ballschlägerrahmen sowie die für die Ballrückbe¬ schleunigung nutzbaren Massenträgheitskräfte sowie system¬ bedingten Schwingungsbäuche und - Knoten können über ge- schickte Anordnung der Achspunkte gezielt gesteuert werden. Über erfii jngsgemäß zusätzlich gewonnene Systemparameter eröffnen sich konstruktiv nutzbare Gestaltungsmöglichkeiten, um die Spieleigenschaften auch auf unterschiedliche Spie- lertypen und Spielweisen abstimmen zu können.
Die aufgrund derzeit gewonnener Erkenntnisse aus Computer¬ simulationen und praktischer Erprobung bevorzugte Placie¬ rung der Gelenke im köpf- und griffseitigen (Extremal-) Bereich bewirkt eine höhere Elastizität des Bespannrahmens im Zentral- bis Kopfbereich mit Verbesserung der Ballrefle¬ xion.
Darüber hinaus erweist sich als vorteilhaft, daß im Kopfbe- reich auftreffende Bälle im Kopfgelenk höhere Reaktions-/ Aktionskräfte erzeugen, wobei die in den Tragrahmen einge¬ leiteten Impulskräfte über den gesamten Rahmen bei voller Lauflänge abgetragen werden und daher besser gedämpft werden können (Dämpfungsweg). Gegenläufig ausgelenkte Rahmen (sel- bst während des Ballkontaktes! ) des KoppelschwingerSystems bewirken eine geringere Auslenkung des Bespannrahmens (Schwerpunktserhaltungssatz), was der Ballimpulsrückgewin¬ nung über innere Spannkräfte und größeres Beharrungsvermögen nutzbar gemacht werden kann.
Nach dem Ballkontakt werden Nachschwingungen dadurch massen¬ gedämpft, daß auch gegenläufige Schwingungen auftreten, wobei geringere Amplituden und kleinere Beschleunigungen auftreten, womit der Spieler grundsätzlich entlastet wird. Spieltests mit ersten Prototypen ergaben bei Armschonung ein direkteres Ballgefühl.
Die Erfindung beruht also wesentlich auf dem Prinzip der achsgesteuerten Massendämpfung. Diese wird so verwirklicht, daß a. die effektiven Massen vergrößert werden und b. Stoßenergie in zunächst weitgehend rückführbare Biegeverformungsenergie achsgesteuert umgewandelt wird.
Energien werden stärker lokal konzentriert und die möglichen Schwingungsformen inklusive Besaitung werden über die Gelenkanordnung beeinflußt.
Der Unterschied zum zweirahmigen Ballschläger mit einer Vielzahl federelastischer Elemente oder auch mit einzelnen (Puffer-) Elementen liegt darin, daß keine Absorption von Impuls- oder Schwingungsenergie in Übertragungselementen bei größerer Verformung / kleiner Dehnung derselben er¬ folgt. Eine Restdämpfung in den Gelenken ist dagegen durch¬ aus erwünscht, wie etwa durch eine Metall-Kunststoff Ach- se-Buchse Paarung gegeben.
Wenn längs der Drehachsen grundsätzlich eine Gleitbewegung beider Rahmen relativ zueinander möglich ist, müssen Schwin¬ gungen bzw. Verformungen des Innenrahmens in der Schläger- ebene nicht notwendigerweise auf den Außenrahmen übertragen werden. Entkoppelte Verformungsenergie in der Schlägerebene ist ohnehin kaum für die Ballrüσkgewinnung nutzbar und kann somit erfindungsgemäß durch ein die Drehgelenkachse lose oder hülsenartig umschließendes wenigstens axial elasti- sches Element axial abgebaut werden. Der Spieler empfindet gerade mehrachsige Biegeschwingungen als besonders unange¬ nehm.
Des weiteren wird eine Verformung des Tragrahmens in seiner Ebene über die axiale Beweglichkeit weniger stark bzw. nur punktuell und gerichtet auf den Bespannrahmen übertragen, so daß 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 ausfüh¬ rungsbedingten Schwingungsentkoppelung treten insbesondere dann hervor, wenn der bespannte Innenrahmen isostatisch, also zwangsfrei, im Außenrahmen gelagert ist.
Mit der Erfindung werden folgende Effekte erzielt:
1. Gute Ballreflexion in weiten Bereichen des bespannten Rahmens, auch im Bereich des Drehachsen Schnittpunktes und im Zentral- und Kopfbereich, des weiteren in an den Bespannrahmen seitlich angrenzenden Bereichen zwischen Mitte und Kopf (ausgezeichnete Ballbeschleu¬ nigungszonen).
2. Beruhigung des Griffbereiches mit Verlagerung der max. Schwingungsamplituden vom Griff fort, beim "Impact".
3. Elimination von Nachschwingungen im Griffbereich, wobei bei bestimmten Schwingungsformen die Griffam- plituden völlig ausgelöscht sein können.
4. Funktionsspezialisierung von Tragrahmen und Bespann¬ rahmen vermittels zwangsarmer Drehgelenklagerung. Am besten wird diese Spezialisierung verstanden im Vergleich des Unterschiedes einer starren Radachse und einer Einzelradaufhängung: das Prinzip der loka- len Begrenzung von Stoßeffekten findet hier bedingt seine Analogie.
Bei der zweiachsigen Lösungsvariante mit Konzentration der Reaktionskräfte im Kopf- und Herzbereich ist, bei sonst identischen Aufrissen und Querschnittsausbildungen, die
Flexibilität des Innenrahmens am größten (gelenkig aufge¬ lagerter Biegeträger). Ein derartiger Ballschläger bietet Vorteile für "Leichtgewichte".
Die zweiachsige Dreigelenkausführung bietet ähnliche Flexi¬ bilitäten wie vorgenannt, die beiden Drehachsen schneiden sich rechtwinklig etwa im unteren Bespannälächenbereich und bilden dort für bestimmte Eigenfrequenzen einen Schwin¬ gungsknoten, in dessen Umgebung durch Impulskonzentration (Wellenausbreitung) auftreffende Bälle gut beschleunigt wer¬ den.
Eine derzeit bevorzugte Lösungsvariante weist drei Drehach¬ sen bei drei Gelenkpunkten auf. Die beiden Spiegelsymme¬ trisch zueinander liegenden Gelenkpunkte sind am unteren Bespannflächenbereich positioniert. Achsposition und Aus- richtung der Achsen sind dabei so zu wählen, daß der Schnit¬ tpunkt der drei Drehachsen (Achsknoten) im unteren bis mitt¬ leren Bespannflächenbereich liegt. Bei dieser Lösung konzen¬ trieren sich im Achsknoten die Impulskräfte. Liegt der Achs¬ knoten überdies mittwärts ("Sweet Spot"), so kommt er im Bereich maximaler Bespannrahmendurchbiegung zu liegen
("Flexpunkt"). Dieser Bereich weist somit je nach Frequenz / Eigenform dort ausgeprägte Schwingungsbäuche oder -Knoten auf. Die drei Drehachsen definieren drei unterschiedliche Bespannflächenbereiche.
Erfindungsgemäße Ballschläger mit drei Gelenken und zwei Drehgelenken wurden per FEM-Computersimulation sowohl im Balken- als auch Schalenmodell überwiegend dynamisch untersucht.
Neben Modalanalysen wurden Impact/Time-History Analysen vorgenommen, um das charakteristische Verhalten bei wech¬ selnden 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 Schwer- punktlagen handelsüblicher Ballschläger erzielen.
Zu Anhaltszwecken sei beispielhaft ein Drei-Gelenk Ball- Schläger 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: II : 12 : 13 = 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. la-lb eine Draufsicht und ein Schrägbild eines Ball¬ schlägers gemäß einem ersten Ausführungsbei- spiel der Erfindung (Typ 1) mit drei Gelenken und drei Drehachsen,
Fig. 2a-2c drei typische Grundschwingungsformen eines BallSchlägers gemäß dem ersten Ausführungs- beispiel der Erfindung,
Fig. 3a-3d Resonanzkurven des Ballschlägers Ausführung 1, beim zentralen Impact für LateralSchwingung (a), Längsschwingung (b), Querschwingung (d) und ausgewählte Punkte nach (c),
Fig. 4a-4d Resonanzkurven des Ballschlägers Ausführung 1, beim zentralen Impact für LateralSchwingung und Innenrahmen Mitte-Seite (a), Außenrahmen
Mitte-Seite (b), Griffende (c), Außenrahmen- kopf (d),
Fig. 5 Resonanzkurven für Griffende, Kopf und Innen- Außenrahmen Seitenmitten für das Koppel¬ schwingersystem (leichte Schwebung),
Fig. 6a-6d eine Draufsicht für grundsätzlich unterschied¬ liche Ausführungen hinsichtlich der Zahl der Gelenke, Zahl der Drehachsen:
- 3 Gelenke, 3 Achsen (a)
- 3 Gelenke, 2 Achsen (b), eine Variante
- 3 Gelenke, 2 Achsen (c), andere Variante
- 4 Gelenke, 2 Achsen (d),
durch Anwendung der morphologischen Methode lassen sich sämtliche mögliche wie auch rele- vante 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 Aus- fürung mit drei Gelenkstellen und drei Dreh¬ achsen, Fig. 10 eine Draufsicht einer Ausführung (Typ 4) mit vier Gelenken und zwei Drehachsen,
Fig. 11 einen Ballschläger einer Ausführung (Typ 3) der Erfindung mit vier Gelenken und zwei Drehachsen,
Fig. 12 eine Schwingungsform des in Fig. 11 darge¬ stellten Ballschlägers,
Fig. 13 eine Schnittdarstellung einer möglichen Aus¬ führungsform eines einzelnen Drehgelenkes, das bei allen Ballschlägerausführungen Verwendung finden kann,
Fig. 14 eine Schnittdarstellung eines Teiles einer anderen Ausführungsform eines einzelnen Drehgelenkes (Momentenfreiheit),
Fig. 15 einen Teil der beiden Rahmen in perspek¬ tivischer Darstellung,
Fig. 16a-16d eine Draufsicht der Ausführung mit drei Gelenken, drei Achsen bei abweichender Lage des AchsSchnittpunk es.
In Fig. la ist in Draufsicht ein Ballschläger gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Er besteht aus einem äußeren Tragrahmen 1, der einen Griffteil 2 hat. Der Tragrahmen 1 umschließt einen inneren, eine Bespannung 3 aufweisenden Bespannrahmen 4, der mit dem Tragrahmen durch drei Gelenke 5 verbunden ist, von denen eines im extremen Kopfbereich angeordnet ist, während die beiden anderen Gelenke 5 sich im griffseitigen Bereich gegenüberliegen. Die Ausbildung der Gelenke ist derart gewählt, daß sie je¬ weils an der Gelenkstelle eine Drehachse 7 bilden, bei¬ spielsweise realisiert über eine Bolzen-Buchse Gelenkver- bindung. Die drei Drehachsen 7 schneiden sich bei dieser Ausführung im griffseitigen Bereich der Bespannung 3 in der Schlägerebene auf der Schlägerlängsachse.
Fig. lb zeigt den selben Ballschläger in einem Schrägbild, in dem beispielhaft eine mögliche Wahl der Querschnittspro¬ file gezeigt ist. Bespann- und Tragrahmenprofil stellen sich in aneinandergrenzenden Bereichen optisch als eine Einheit dar.
Fig. 2a zeigt eine Grundschwingungsform, wobei der Trag¬ rahmen als äußerer Rahmen 1 mit Griff 2 zwei Schwingungs¬ knoten aufweist (symm. Biegung), während der innere be¬ spannte Rahmen 4 über die Gelenkverbindungen 5 relativ zum Tragrahmen 1,2 eine gegenläufige symmetrische Biege- auslenkung erfährt. Beide Rahmenteile verformen sich so, daß für den Ballschläger der Gesamtschwerpunkt in der Schlägerebene verbleibt.
Fig. 2b zeigt die hier nächst höhere "in-plane" Grund¬ schwingungsform in der Schlägerebene, wobei beide Rahmen eine elastische Biegeverformung erfahren. Je nach Aus¬ führung der Gelenke 5 sind bei dieser Schwingungsform axiale Relativbewegungen beider Rahmen an den Gelenkstellen möglich, da immanent.
Fig 2c zeigt eine höhere elastische Biegeschwingung des Ballschlägers transversal zur Schlägerebene. Während der äußere Rahmen 1 mit Griffteil 2 eine quasi antimetrische Biegeform mit drei Schwingungsknoten einnimmt, ist auch bei dieser Schwingungsform der innere Rahmen 4 über die Gelenkverbindung 5 symmetrisch und gegenläufig ausgelenkt. Diese Grundschwingungsform wird erzwungen bevorzugt ange¬ regt bei beispielsweise zentrisch auftreffenden Bällen. Der Griffbereich 2 erfährt bei dieser Grundschwingung eine relativ geringe Auslenkung, was angestrebt wird. Fig. 3a bis 3d zeigen das Antwortverhalten des in Fig. la,b und Fig. 3c dargestellten Ballschlägers im zeitlichen Ver¬ lauf ("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 Längs- auslenkung (x) in der Schlägerebene um vier Zehnerpotenzen kleiner und damit praktisch verschwindend, ebenso wie die "in-plane" Auslenkung (y) in Querrichtung mit drei Zehner¬ potenzen Unterschied. Die Resonanzkurven Fig. 3a,b,d haben gemeinsam, daß die in Fig. 2c gezeigte Grundschwingungsform angeregt wird und daß das Abklingverhalten der angefachten Schwingungen ausgesprochen gut, d.h. stärker als material¬ bedingt, gedämpft ist. In Fig. 3c sind ausgewählte Knoten des Tragrahmens am Griffende NODE 19, im Kopf NODE 3757, in der Seitenmitte NODE 1949, als repräsentativ herausgegrif¬ fen, ebenso wie der Knoten NODE 1975 des Bespannrahmens, ebenfalls in Seitenmitte. Auf diese Knotenpunkte wird auch in den Fig. 4a-4d und 5 Bezug genommen.
Fig. 4a bis 4d zeigt die Resonanzkurven der Transversal¬ schwingungen (z) von Fig. 3a, jedoch die Knoten separiert. Fig. 4a zeigt die Bespannrahmenauslenkung über der Zeit für den Knoten NODE 1975 in Seitenmitte. Der Bespannrahmen weist die maximalen Schwingungsamplituden auf (100%). Fig. 4b zeigt an gleicher Position gegenüberliegend den Schwingungsverlauf des Tragrahmenknotens NODE 1949 mit etwa 25% der maximalen Amplitude des Bespannrahmens.
Fig. 4c zeigt die Schwingungsvariation des Knoten NODE 19 am Griffende, weiter reduziert, ebenso wie die Schwingung im Tragrahmenkopf Knoten NODE 3757.
Fig. 5 ist eine vergrößerte Darstellung der Abbildungen von Fig. 3a und stellt die Zusammenfassung der Transversal¬ schwingungen der Fig. 4a bis 4d dar. Im direkten Vergleich sind die unterschiedlichen zeitlich abklingenden Amplituden der repräsentativen Knoten zu erkennen. Die Gegenphasen der Schwingungen von Bespann- und Tragrahmen sind prinzi¬ piell ebenso erkennbar wie identische Nulldurchgänge und das exponentiell starke Abklingen der Schwingungen, über¬ lagert von moderaten Schwebungen mit etwa einem Viertel der Resonanzfrequenz.
Fig. 6a bis 6d zeigt schematisch in Draufsicht eine Auswahl möglicher Abwandlungen des erfindungsgemäßen Ballschlägers. Fig. 6a , als vom "Typ 1" bezeichnet, entspricht dem in Fig. la,b gezeigten Ballschläger. Kennzeichnend ist die Anordnung der Gelenke 5, die den äußeren Rahmen 1 mit Griff- teil 2 und den inneren Rahmen 4 so verbinden, daß drei die beiden Rahmen hier etwa senkrecht durchsetzende lokale Dreh¬ achsen 7 entstehen, die einen gemeinsamen Schnittpunkt A im griff ärtigen Bereich des inneren Rahmens 4 aufweisen. Fig. 6b zeigt eine ähnliche , als vom "Typ 2" bezeichnete Anordnung der Gelenke 5 wie in Fig. 6a, jedoch werden Tragrahmwen 1,2 und Bespannrahmen 4 so von den Drehachsen 7 durchsetzt, daß die zwei Drehachsen der griffwärts positio¬ nierten Gelenke 5 zusammenfallen, so daß zwei sich in A schneidende zueinander senkrechte Drehachsen 7 entstehen. Fig. 6c zeigt eine Abwandlung der Anordnung vom "Typ 2" der Fig. 6b, bei der wiederum zwei zueinander senkrechte lokale Drehachsen 7 entstehen. Die gezeigte Konfiguration ist als vom "Typ 3" bezeichnet, da beide griffseitigen Gelenke 5 im extremalen Bereich des Bespannrahmens 4 posi¬ tioniert sind. Im Grenzfall fallen die beiden griffsei- tigen Gelenke quasi zusammen, so daß insgesamt nur ein Ge¬ lenk 5 im Kopf und eines gegenüberliegend auf der Schlägerlängsachse vorhanden ist. Das griffseitige Gelenk 5 würde dann eine zum inneren Rahmen 4 tangential verlaufen¬ de Drehachse 7 aufweisen, wobei der AchsSchnittpunkt A am griffseitigen Innenrahmenende liegt.
Fig. 6d zeigt einen erfindungsgemäßen Ballschläger, be¬ zeichnet als vom "Typ 4". Ein Ballschläger dieser Ausführung weist vier Gelenkstellen 5 auf, die sich paarweise in ex¬ tremalen Positionen am inneren Rahmen 4 und längs und quer zum äußeren Rahmen 1 befinden. Die vier Gelenkstellen 5 bilden zwei zueinander senkrechte Drehachsen 7 , wobei der gemeinsame Achsschnittpunkt A im Bereich des Besaitungszen¬ trums zu liegen kommt.
Fig. 7 zeigt in Draufsicht eine weitere Ausführung des er¬ findungsgemäßen Ballschlägers mit zwei am äußeren Rahmen 1 und inneren Rahmen 4 extremal am köpf- und griffseitigen
Innenrahmenbereich befindlichen Gelenkstellen 5, wobei zwei zueinander parallele Drehachsen 7 entstehen, welche die Schlägerlängsachse senkrecht durchsetzen. Bei bestimmten Frequenzen ergeben sich gegenläufige Auslenkungen von Trag- rahmen 1,2 und Bespannrahmen 4, wie aus Fig. 8 ersichtlich.
Wie in Fig. 8 dargestellt, zieht bei einer Verbiegung des Bespannrahmens 4 dieser den Tragrahmen 1,2 in Schlägerlängs¬ richtung zusammen, wodurch der Tragrahmen rückführbare elastische Verformungsenergie speichert und der Bespann¬ rahmen an einer größeren Verformung gehindert wird. Die sich anschließende Entspannung des äußeren Rahmens 1 setzt beschleunigende Kräfte auf den ebenfalls sich entspannenden inneren Bespannrahmen 4 frei. Diese Entspannung wird in zusätzliche kinetische Ballenergie übergeführt. Ein Ball¬ schläger gemäß dieser Ausführung hat also ebenfalls ein gutes Ballreflexionsvermögen.
Fig. 9 zeigt einen Ballschläger gemäß einer weiteren Aus- führungsform der Erfindung. Bei diesem Ballschläger sind zwei Gelenkstellen 5 mit zwei Drehachsen 7 im Kopfbereich und eine Gelenkstelle 5 im gegabelten griffseitigen Bereich des Tragrahmens 1,2 und Bespannrahmens 4 senkrecht zur Schlägerlängsachse durchsetzt. Der Schnittpunkt A der Drehachsen 7 kommt im Kopfbereich des Bespannrahmens 4 zu liegen. Fig. 10 zeigt eine mögliche Ausführung des in Fig. 6d schematisch und funktioneil dargestellten Ballschlägers vom "Typ 4". Bei dieser Ausführung sind die Gelenke 5 sämt¬ lich als einachsige Drehgelenke ausgebildet, etwa bestehend aus Bolzen-Buchse Paarungen. Beide Drehachsen 7 schneiden sich etwa zentral in A und stehen senkrecht aufeinander.
Fig. 11 zeigt einen Ballschläger gemäß einem weiteren Aus¬ führungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ballschläger wird der Bespannrahmen 4 vollständig vom Tragrahmen 1 um¬ geben, der den Griffteil 2 aufweist. Der Bespannrahmen 4 ist mit dem Tragrahmen 1 durch zwei sich gegenüberliegender nicht dargestellter Drehgelenke 5 verbunden, wobei jedes Paar sich gegenüberliegender Drehgelenke eine gemeinsame Drehachse 7 hat. Die beiden Drehachsen 7 verlaufen parallel zueinander und senkrecht zur Schlägerlängsachse. Ferner liegen die Drehachsen 7 innerhalb der vom Bespannrahmen 4 umschlossenen Fläche. Am griffseitigen Ende des Rahmens 4 ist dieser durch ein Feder-Dämpfer Element 8 mit dem Rahmen 1 verbunden. Das Feder-Dämpferelement besteht aus einem pneumatischen oder hydraulischen Dämpfungselement 9 und zwei Federn 15. das Feder-Dämpferelement 8 ist gelenkig mit den beiden Rahmen verbunden. Die Drehachsen 7 sind etwa in je¬ weils endseitigem Viertel der Bespannrahmenlänge angeord- net.
Fig. 12 zeigt den in Fig. 11 dargestellten Ballschläger in der Seitenansicht, wobei die relative Auslenkung der beiden Rahmen 1 und 4 ersichtlich ist.
Fig. 13 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines Drehge¬ lenks 5, welches eine lokale Drehung des Bespannrahmens 4 gegen den Tragrahmen 1,2 um die Gelenkachse wie auch eine begrenzte axiale Relativbewegung entlang derselben zuläßt. Beide Rahmen 1,4 bestehen aus einer äußeren Schale 10 und einem inneren Schaumstoffkern 11. Im Bereich des Dreh¬ gelenks 5 ist jeder Rahmen 1,4 beispielsweise durch einen zylindrischen Abschnitt 12, der den äußeren und inneren Wandabschnitt der Schale 10 miteinander verbindet, ver¬ stärkt. Im zylindrischen Abschnitt 12 eines jeden Rahmens 1,4 ist ein Paar Lagerbuchsen 13 eingesetzt. Zwischen der inneren Lagerbuchse 13 des Bespannrahmens 4 sind ein oder mehrere Distanzscheiben 14 angeordnet. Durch die Wahl der Dicke oder Anzahl der Distanzscheiben 14 kann nicht nur der Abstand zwischen den sich gegenüberliegenden Lagerbuchsen 13, sondern auch die Vorspannung justiert werden. Eine beide Rahmen 1,4 durchsetzende Achse 15 ist durch die Lager¬ buchse 13 hindurchgeführt. Die Achse 15 ist im dargestell¬ ten 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 Siche- rung des Paßstiftes bzw. der Gelenkverbindung gesteckt ist. Anstelle eines Splintes 17 könnte auch eine Sprengrings¬ icherung vorgesehen sein. Gegebenenfalls ist eine Abdeck¬ kappe 18 für die Abdeckung des inneren Paßstiftendes und des Splintes vorgesehen. Versuche haben gezeigt, daß unter geeigneten Passungen, Achsausrichtungen und eventuell Vor¬ spannungen eine axiale Gelenkbolzensicherung entbehrlich werden kann. Auch andere bekannte einfache Sicherungsmög¬ lichkeiten sind denkbar. Die Stift- bzw. Bolzenlänge ist so gewählt, daß bei Biegeverformung in der Schlägerenbene , wie z.B. bei Längsschwingungen, der Bespann- und/oder der Tra¬ grahmen durch Querkontraktion in Bolzenlängsrichtung gleiten können, so daß Zwangsverformungen abgebaut werden können. Eine Zug-Druckfeder 19 oder ein entsprechendes umschließen¬ des Elastomer ist zwischen beiden Rahmen 1,4 vorgesehen, um deren axialen Schluß zu verbessern und eine stützende und dämpfende Wirkung zwischen den Rahmen auszuüben. Die Feder 19 kann aber auch fortgelassen werden.
Fig. 14 zeigt in vereinfachter Darstellung einen Teil einer Gelenkverbindung 5 in Abwandlung der Ausführung, als Gelenk mit drei zueinander orthogonalen Dreh- oder Schwenkachsen 7, von denen eine dargestellt ist und mit der Stift-/Bolzen- achse zusammenfällt. Der dargestellte Gelenkteil besteht aus einer innen kugelig ausgeformten Buchse 20, die im Be¬ spannrahmen 4 eingepaßt ist, sowie dem darin eingefügten und gesicherten außen tonnenförmigen Gelenkring 21. Der in der Buchse 20 schwenkbare Gelenkring 21 wird von dem Stift 15, der vom nicht dargestellten Tragrahmen 1,2 gemäß Fig. 13 aufgenommen wird, so durchsetzt, daß er im Gelenk¬ ring 21 entlang der Drehachse 7 ohne nennenswertes Spiel gleiten kann. Das in Fig. 14 skizzierte Gelenk mit drei Rotationsfreiheitsgraden kann zur Erfüllung der erfindungs¬ gemäßen Funktion auch durch andere bekannte Gelenkverbindun¬ gen, z.B. ein Kugelgelenk ersetzt werden. Auch ist ein solches Gelenk denkbar, welches dem Ballspieler gestattet, die Ausrichtung der Achse 7 nachträglich zu verändern, um damit die Frequenzen und somit die Spieleigenschaften an unterschiedliche Bespannungsärten anzupassen. Ein solches Gelenk könnte so gestaltet sein, daß Buchse 20 und Gelenk¬ ring 21 über eine Schraube gegeneinander festgestellt wer¬ den, so daß der Stift 15 und damit die verbleibende Dreh- achse 7 ausgerichtet werden können.
Fig. 15 zeigt beispielhaft eine Paarung von vorteilhaften Querschnittsformen für den Tragrahmen 1 und den Bespann¬ rahmen 4. Während der Bespannrahmmen 4 einen in der Schlä- gerebene gestreckten flachen Querschnitt aufweist, hat der Tragrahmen 1 quer zur Schlägerebene eine größere Bauhöhe als der Bespannrahmen 4. Aufgrund dieser prinzipiellen Querschnittsform ist der Tragrahmen 1 eher steif gegen eine Biegung senkrecht zur Schlägerebene, während der Be- Spannrahmen 4 eher steif gegen eine Biegung in der Schlä¬ gerebene ist. Denn es hat sich gezeigt, daß schon infolge der Längsabmessungen der Tragrahmen 1 mit Griff 2 weit mehr auf zur Schlägerebene senkrechte Durchbiegung beansprucht wird, als der Bespannrahmen 4, dessen Hauptbiegebeanspru- chung in der Schlägerebene liegt. Auf der Innenseite ist der Tragrahmen 1 abgeschrägt, wie in Fig. 15 zu sehen ist, wodurch der zwischen den beiden Rahmen 1,4 sich befindliche Spalt aerodynamisch günstig gestaltet ist, um den Luftwi¬ derstand des Ballschlägers senkrecht zur Schlägerebene her¬ abzusetzen. Im übrigen kommt der in Fig. 15 exemplarisch dargestellten Profilkombination mit Luftspalt besondere Bedeutung hinsichtlich Harmonisierung der Gebrauchseigen¬ schaften zu. Die erforderliche Optimierung wird ein Kom- promiss sein aus "optischem Gewicht", aus Festigkeits- und Massenveräältnissen zur Erfüllung der erfindungsgemäßen Funktion und aus aerodynamischen Widerstandsbeiwerten.
Fig. 16a bis 16d fassen exemplarisch eine Auswahl morpholo¬ gisch gewonnener Möglichkeiten der Anordnung der Dreige¬ lenkausführung vom "Typ 1" gemäß Fig. 6a zusammen. Ins¬ besondere sind verschiedene Ausrichtungen der Drehachsen 7 und Lagen des Achsschnittpunktes A gezeigt, welche es ge¬ statten, bei sonst identischer Ausführung des Ballschlägers bzw. des Tragrahmens 1,2 und des Bespannrahmens 4, die jeweils gewünschten individuellen Spieleigenschaften kon¬ struktiv einzustellen. Fig. 16a zeigt eine Anordnung der drei Gelenke 5 zwischen Tragrahmen 1 und Bespannrahmen 4, bei der die Achsen so ausgerichtet sind, daß die einge¬ schlossenen Winkel α0 gleich sind (120 Grad). Der Schnitt¬ punkt A der Achsen 7 liegt im zentralen Bespannrahmenbe¬ reich.
Fig. 16b zeigt eine ähnliche Anordnung wie in Fig. 16a, jedoch ist die Ausrichtung der Gelenke 5 derart, daß der Schnittpunkt A der Achsen 7 im Kopfbereich zu liegen kommt, wobei diese einen Winkel a__ und zwei Winkel ßx miteinan- der einschließen.
Fig. 16c zeigt in Abwandlung der Fig. 16b eine Anordnung der Gelenke 5, bei welcher der Schnittpunkt der Achsen A im griffseitigen Bespannflächenbereich liegt und wobei ein Winkel α2 und zwei Winkel ß2 (größer 90 Grad) von den Achsen 7 eingeschlossen werden. Fig. 16d unterscheidet sich von Fig. 16c dadurch, daß der Schnittpunkt A der Achsen 7 gegen den Rahmen 4 oder außerhalb desselben wandert und die beiden eingeschlos¬ senen Winkel ß3 zwischen den Achsen 7 folglich kleiner als 90 Grad sind.
Ebenfalls morphologisch lassen sich alle möglichen und sinnvollen Kombinationen für erfindungsgemäße Ballschläger, insbesondere Tennisschläger, mit zwei drei und vier Gelenkstellen finden. Dabei kann insbesondere durch die Festlegung oder Lösung der axialen Freiheitsgrade im Einzelgelenk isostatische Lagerung ganz oder angenähert realisiert werden.

Claims

Patentansprüche
5 1. Ballschläger, insbesondere Tennisschläger, mit
* einem eine Bespannung aufweisenden geschlossenen inneren Rahmen und einem den inneren Rahmen wenigstens teilweise umschließenden äußeren Rahmen mit Griffteil, wobei beide Rahmen stellenweise miteinander verbunden sind,
10 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Rahmen über mindestens zwei Gelenke miteinander verbunden sind, die jeweils an den Verbindungsstellen eine lokale Drehung der beiden Rahmen relativ zueinander zulassen und eine trans¬ latorische Bewegung der beiden Rahmen zueinander senkrecht
15 zu 30 der von den Rahmen aufgespannten Schlägerebene ver¬ hindern, wobei die Gelenke relativ zueinander so angeordnet sind, daß der innere Rahmen keine Starrkörperbewegung rela¬ tiv zu dem äußeren Rahmen ausführt.
20 2. Ballschläger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Gelenk im Kopfbereich angeordnet ist, und weitere Gelenke im griffseitigen bis mittleren Bespann¬ flächenbereich so angeordnet sind, daß der Ballschläger insgesamt bis zu vier Gelenkstellen aufweist.
25
3. Ballschläger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß wenigstens eines der Gelenke ein Drehgelenk ist, das eine zur Schlägerebene parallele Drehachse hat, wobei je nach Ausführung des Gelenkes eine axiale Verschiebung des
30 Innenrahmens relativ zum Außenrahmen an der Gelenkstelle zugelassen oder gesperrt ist, und/oder eine im wesentlichen axial wirksame federnd-dämpfende Umschließung der Gelenk¬ verbindung vorgesehen ist.
35 4. Ballschläger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Gelenke ein Kugelgelenk ist, wel¬ ches ein bis drei Drehachsen aufweist, die, insofern mehr als ein Drehfreiheitsgrad im Gelenk zugelassen ist, zuein¬ ander orthogonale Drehbewegungen im Gelenk ermöglichen.
5. Ballschläger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, daß nach Ausführungsart (Typ 1) drei Gelenke vorhanden sind, die jeweils eine Drehachse haben, wobei die Gelenke so angeordnet sind, daß die Drehachsen sich auf der Schläger¬ längsachse schneiden.
6. Ballschläger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß nach Ausführungsart (Typ 2) zwei oder drei Gelenke so angeordnet sind, daß zwei zueinander senkrechte Dreh¬ achsen entstehen, wobei eine Achse mit der Schlägerlängsach¬ se zusammenfällt und beide Achsen sich schneiden.
7. Ballschläger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß nach Ausführungsart (Typ 3) zwei, drei oder vier Gelenke zwei zueinander parallele Drehachsen bilden, wobei die Einzelgelenkachsen paarweise miteinander fluchten kön- nen.
8. Ballschläger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß nach Ausführungsart (Typ 4) vier Gelenke zwei zueinander senkrechte sich schneidende Achsen definieren.
9. Ballschläger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Gelenk- und Achsausbildung eine isostatische Lagerung beider Rahmen zueinander ganz oder angenähert realisiert.
10. Ballschläger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim unverformten Schläger der Schnittpunkt der Dre¬ hachsen der Gelenke in der Schlägerebene und auf der Schlä¬ gerlängsachse liegt, wobei der gemeinsame Achsschnittpunkt innerhalb oder außerhalb der Innenrahmenbespannflache zu liegen kommt.
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