优化的球棒制造技术

一种球棒（１０），其由于材料的选择和薄片的制作而表现出改进的性能、挠性、和／或触感特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请交叉参考本专利技术要求以下美国专利申请序列号的优先权2004年7月29日提交的10/903,493、2005年1月12日提交的11/034,993、2005年3月11日提交的11/078,782、2005年6月14日提交的11/152,036，以及2005年7月22日提交的还未转让的优先权。
技术介绍
棒球球棒和垒球球棒的生产商一直致力于开发一种球棒，该球棒能够呈现出增加的耐用性以及改进的性能特性、挠性、和触感。已经开发出了具有单壁结构的中空球棒，并且最近，出现了具有多壁结构的中空球棒。单壁球棒在其筒身部位通常包括单管状弹簧。多壁筒身在其筒身部位通常包括两个或更多个管状弹簧或类似结构，它们可以是相同的或不同的材料组成。通常，这些多壁球棒中的管状弹簧通常或者彼此接触，使得它们构成摩擦接合点，通过焊接或粘合胶而彼此结合，或者彼此分离形成无摩擦接合点。如果使用结构粘合剂或其它结构粘合材料将管状弹簧结合起来，那么筒身基本上为单壁结构。中空球棒通常表现出被称为“蹦床效应”的一种现象，其主要是指由于球棒与球之间的动态耦合(dynamic coupling)引起的离开球棒筒身的球的反弹速度。通常希望构造一种具有高“蹦床效应”的球棒，从而一旦接触，球棒就可为所投掷的球提供高反弹速度。发展多壁球棒的努力方向是增加容许的筒身挠曲度，使其超过典型单壁和实木设计中可以实现的挠曲度。这些多壁结构通常提供更大的筒身挠曲度，同时不会使应力增加超过筒身材料的材料使用极限。因此，多壁筒身通常更有效地将能量回传给球。通常，通过消除筒身层之间的剪切界面的相互影响来降低筒身刚度，使得多壁球棒实现更高的性能。较低的筒身刚度减少了很大程度上影响效率的球的变形，并增加了筒身的变形。筒身变形在使碰撞能量返回至球方面更为有效，因此产生了改进性能的效果。图1示出了多壁球棒100的实例。球棒100的筒身102包括内壁104，通过界面剪切控制区(ISCZ)108或层，例如弹性材料层、摩擦接合点、抑制结合层、或其它适当的剪切控制区或层，内壁与外壁106分离。内壁104和外壁106中的每个通常包括由一种或多种纤维加固合成材料制成的一个或多个层片(ply)110。另外或可替换地，内壁104和外壁106之一或都可以包含诸如铝的金属材料。多壁球棒不同于单壁球棒的一个方面是，通过多壁筒身中的ISCZ，即通过筒壁之间的用来消除这些壁之间的剪切界面的相互影响的区域，没有剪切能量的传递。应变能平衡的结果是，在单壁筒身中产生剪切变形的该剪切能量被转换为多壁筒身中的弯曲能量。并且由于在传递能量的过程中弯曲变形比剪切变形更为有效，所以多壁球棒的壁通常比单壁设计表现出更低的应变能损失。因此，对于产生有效的球棒-球碰撞动能或更有效的动态耦合“蹦床效应”来说，多壁筒身通常优于单壁筒身。为了示例的目的，图2示出了典型木质球棒筒身、典型单壁球棒筒身、及典型双壁球棒筒身的相对性能特性的曲线对比。如图2所示，双壁球棒通常比单壁球棒和木质球棒沿筒身长度的性能更好。虽然双壁球棒通常沿筒身长度产生了改进的效果，但是当碰撞在离开筒身的“最有效击球点”处发生时，这些效果还是会降低的。最有效击球点是从球棒到球的能量传递最大而到打球者手部的传递能量最小的位于筒身上的碰撞位置。最有效击球点通常位于球棒的敲击中心(COP)与棒的前三个基本振型的重叠之间的交叉点处。当球棒以其基本弯曲模式振动时，该位置不会移动，该位置通常在距离筒身的自由端大约4至8英寸处(仅为了示例的目的，在图2中该位置被示为距离筒身自由端6英寸处。因此，当球碰撞最有效击球点时，球棒振动能量损失最小，并且挥动球棒的打球者只能感到很小的振动或感觉不到振动。当球撞击球棒的位于主振动节点或COP附近以外的位置时，球棒变形至其基本和谐振(harmonic)振型。此变形的大小是被激发的振型以及从振动节点和COP至碰撞位置的距离的正函数。如果球棒进入其振型的加速度相当高，并且处于特定频率下，则球棒将振动并产生激波。激波以高速传播，并且根据其能量实际上可以刺痛打球者的手部。通常，由于远离COP的碰撞所导致的和/或由于远离球棒主振动节点的碰撞引起的模态振动所导致的刚体转动造成球棒把手上的位移，从而产生刺痛。这种特性的碰撞通常被称为“偏离中心的撞击”，因为球棒筒身的“最有效击球点”通常大约位于其长度的中心，其中COP和第一主振动节点彼此非常接近。由于偏离中心的撞击引起的刺痛可能分散打球者的注意力并使其感到疼痛，因此是不期望的。为了使刺痛最小，并改善球棒的“触感”，在由于偏离中心的撞击导致的激波到达球棒把手之前，必须将其吸收或以其它方式使其削弱。而且，具体地说，由于振动及转动惯量的作用导致的能量损失，使得最有效击球点与筒身的自由端之间的以及最有效击球点与球棒的渐缩或过渡段(以及以外的部分)之间的筒身区域没有表现出最有效击球点处所发生的最优性能特性。确实，如图2所示，在典型的球棒中，当碰撞位置移动离开最有效击球点时，筒身性能显著下降。因此，打球者需要与被投掷的球进行非常精确的接触，以实现最优效果并避免令人感到刺痛的球棒振动，而这种精确的接触通常是具有极大挑战性的。球棒设计中的另一个重要因素是球棒的“反冲点(kick point)”的位置。反冲点是球棒转动过程中发生的惯性所引起的球棒中的最大曲率点。低反冲点球棒(即仅在手部上方发生弯曲的球棒)可以传递高能量但经常易于滞后，从而导致通常不佳的球棒表现。相反，因为普通球棒在此位置处的直径相对较大，高反冲点球棒(即在接近筒身的位置发生弯曲的球棒)经常缺少足够大的反冲能量以使球棒有效，从而此类球棒在该区域中非常僵硬。因此，存在对于这样的球棒的需要，即该球棒呈现改进的性能、挠性、和触感，特别是当球离开最有效击球点撞击球棒的时候。此外，存在对于这样的球棒的需要，即该球棒由于材料的选择和制作(tailoring)而呈现出改进的性能、挠性、和/或触感。该球棒可以是单壁或多壁的组合球棒，并且可以选择性地包含金属或其它适宜的材料。
技术实现思路
一方面，由于有计划地布置了球棒筒身中的界面剪切控制区(ISCZ)，使得在离开筒身最有效击球点的区域中改进了球棒性能和/或触感。另外或可替换地，ISCZ可以有计划地设置在球棒把手和/或球棒的渐缩段中，以改善这些部分的柔度和整体性能。在其它或可替换方面，球棒包括一种或多种组合材料构成的多层。设置一个或多个整体碰撞衰减(ISA)区域(该区域比球棒中的一个或多个相邻区域具有显著更低的轴向刚度)，以减少由“偏离中心的撞击”引起的激波。当这些激波进入ISA区域中时，它们被吸收或衰减。ISA区域可被合并到过渡区、把手、和/或球棒的筒身中，以提供振动阻尼、碰撞衰减、刚度控制、增强的挠性、和/或改善的触感。在其它或可替换方面，球棒在位于离开球棒筒身最有效击球点的区域中表现出改进的性能，这是在这些区域中进行分散薄片制作的结果。通常，在离开最有效击球点的球棒筒身区域中，制作一层或多层或薄片，以增加这些区域中的筒身的径向柔度，即减少径向刚度，使得它们通过改进的筒身力学结构而表现得更类似于筒身的最有效击球点。此外或可替换地，可以将球棒把手和/或球棒的渐缩段中的一层或多层薄片制作成增加(或降低)这些区域中的径向柔度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种球棒，包括筒身、把手、以及将所述筒身结合至所述把手的渐缩段，所述球棒包括：　　　　第一区域，其位于所述筒身中并邻近所述渐缩段，所述第一区域包括至少一个界面剪切控制区；　　　　第二区域，其位于所述筒身中并邻近所述筒身的自由端，所述第二区域包括至少一个界面剪切控制区；以及　　　　第三区域，其位于所述筒身中并处于所述第一区域与所述第二区域之间，所述第三区域包括比所述第一和第二区域中的至少一个区域少至少一个的界面剪切控制区。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉B詹内蒂，杜威肖万，庄幸彦，埃内梅西奥埃尔南德斯，
申请(专利权)人：伊士登运动公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]