[发明专利]球棒

说明书

本申请为申请号200580025211.X(PCT/US2005/026872)，申请日2005年7月28日，发明名称为“优化的球棒”的专利申请的分案申请。

相关申请交叉引证

本发明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。

背景技术

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。