具有多個失效平面的球棒的制作方法
【專利摘要】復(fù)合球棒包括內(nèi)筒壁多個失效平面。由于在筒壁中包含多個失效平面，當(dāng)經(jīng)受滾軋或其他極端偏轉(zhuǎn)時球棒表現(xiàn)出在性能中的下降，而不具有在球棒性能中的臨時增加。因為筒體性能不會增加，球棒能夠符合監(jiān)管協(xié)會規(guī)定的性能限制。
【專利說明】具有多個失效平面的球棒
[0001]要求優(yōu)先權(quán)
[0002]本申請是2011年12月27日提交的美國專利申請?zhí)?3/337，630的繼續(xù)申請，該美國專利申請是2010年I月5日提交的美國專利申請?zhí)?2/652,523的部分繼續(xù)申請。
【背景技術(shù)】
[0003]壘球和棒球聯(lián)賽已經(jīng)歷了被球員改變以提高擊球性能的球棒的數(shù)量中的急劇增力口。用于改變球棒來提高性能的最常用的方法是眾所周知的“滾軋”，其中球棒筒體被放置在兩個圓筒(“滾軸”)之間，滾軸被垂直定向到筒體的縱向軸線。滾軸被壓至球棒筒體，其偏轉(zhuǎn)球棒橫截面。(滾軋設(shè)置的示意圖被示于圖2中。)雖然筒體是在壓縮模式，球棒被沿著其縱向軸線移動通過壓縮的滾軸以沿其大部分長度壓縮筒體。這種滾軋通常重復(fù)至少10次，并通常每繞筒體圓周約45°被執(zhí)行。
[0004]為了獲得更高的性能，球員通常以明顯足以筒體中的層問的剪切應(yīng)力的偏轉(zhuǎn)重復(fù)滾軋過程，其嚴(yán)重改變了筒體動力學(xué)。由此實現(xiàn)的機(jī)制一般被稱為加速的磨合(“ABI”)。
[0005]促使ABI的方法通常把復(fù)合物結(jié)構(gòu)的較弱的層問區(qū)域作為目標(biāo)，從而導(dǎo)致層間斷裂或脫層。脫層是失敗的模式，該模式導(dǎo)致結(jié)構(gòu)之內(nèi)的復(fù)合層的分離，從而導(dǎo)致復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的顯著降低的機(jī)械韌性。通過脫層的復(fù)合結(jié)構(gòu)失敗的強(qiáng)度通常被稱為它的層問剪切應(yīng)力。脫層情況通常發(fā)生在筒體層壓板的中性軸處或靠近筒體層壓板的中性軸和用于降低球棒的筒體壓縮，其增加了筒體的彈性和“蹦床效應(yīng)”(即，筒體性能)。雖然下面這個過程縮短了球棒的壽命，玩家通常選擇在耐久性能中的臨時增加。
[0006]對于許多壘球球棒，約0.20英寸以上的ABI滾軋偏轉(zhuǎn)在筒體開始就失敗和性能提高之前可能是必需的。要求的實際偏轉(zhuǎn)量取決于筒體設(shè)計的整體耐久性:筒體設(shè)計的越耐用，筒體能承受的偏轉(zhuǎn)越多且無需性能提高。相反，不耐用層壓板的設(shè)計，可能只能承受大約0.10英寸偏轉(zhuǎn)，例如，在筒體的性能提高之前。
[0007]為了幫助防止不允許改變的球棒的使用，業(yè)余壘球協(xié)會(“ASA”)已經(jīng)實施了新的測試方法，其要求所有壘球球棒符合性能極限，即使是在球棒被滾軋無限次以后。ASA要求球棒仍低于選定的性能極限(當(dāng)按ASTMF2219測試時，目前98英里每小時)，或在測試過程中斷裂。球棒足以斷裂需要引起場上球員或裁判的關(guān)注。
[0008]NCAA最近采用了一項復(fù)合ABI棒球球棒的類似協(xié)議。該協(xié)議使用ASTM F2219測量被計算作為球棒-球恢復(fù)系數(shù)(“BBC0R”)的球棒性能水平。此協(xié)議要求球棒滾軋以測試當(dāng)球棒發(fā)生過應(yīng)力或損壞時可能發(fā)生的性能提升。當(dāng)球棒是新的或沒有損壞時，BBCOR和筒體壓縮被測試。如果球棒測試低于既定的性能極限，則繼而對球棒進(jìn)行滾軋。如果筒體壓縮改變至少15%，則球棒BBCOR被重新測試。如果筒體壓縮沒改變10%，球棒以由0.0125”增加的偏轉(zhuǎn)被再次進(jìn)行滾軋。此循環(huán)重復(fù)進(jìn)行，直到球棒超過該性能限制或通過該協(xié)議。要通過協(xié)議，球棒必須顯示在出球速率(“BESR”)中至少0.014的減少或BBCOR中0.018的減少，或球棒必須突破到測試球棒無法再提供可衡量的反彈速度的點(diǎn)。
[0009]球員改變球棒的急劇增加已經(jīng)迫使協(xié)會對復(fù)合球棒進(jìn)行測試直至其失效，以確保它們在任何時間的不會超過性能限制。有了這個變故，球棒設(shè)計的重點(diǎn)必須適應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]復(fù)合球棒包括筒壁內(nèi)的多個失效平面。通過在筒壁之內(nèi)包含多個失效平面，當(dāng)經(jīng)歷滾軋或其他極端偏轉(zhuǎn)時，球棒會呈現(xiàn)在性能中的下降，且不具有在筒體性能中的臨時增力口。由于筒體的性能不會增加，球棒能遵守監(jiān)管協(xié)會規(guī)定的性能限制。
[0011]其它特征和優(yōu)勢將在下文中出現(xiàn)。上述特征可單獨(dú)或共同使用，或在它們中的一個或多個的各種組合中使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]在附圖中，相同的附圖標(biāo)記在圖中表示相同的部件:
[0013]圖1是根據(jù)實施例的球棒的立體圖。
[0014]圖2是被在滾軋裝置中進(jìn)行壓縮的球棒的示意圖。
[0015]圖3是比較三個替代的復(fù)合球棒設(shè)計的剪切應(yīng)力屬性的表。
[0016]圖4為比較耐用球棒設(shè)計和多個失效平面球棒設(shè)計的BESR測試結(jié)果的表。
[0017]圖5A-?是可被包括在球棒的復(fù)合層之間的穿孔的部分障礙層的四個實施例的立體圖。
[0018]圖6是根據(jù)一個實施例的靠近球棒，該球棒包括在筒體層壓板中的缺口和對接接頭，錐形部分的球棒筒體的一部分的橫截面視圖。
[0019]圖7是根據(jù)一個實施例的靠近球棒，該球棒包括在筒體層壓板中的加強(qiáng)環(huán)，錐形部分的球棒筒體的一部分的橫截面視圖。
[0020]圖8是根據(jù)一個實施例的靠近球棒，該球棒包括在筒體層壓板中的加強(qiáng)肋，錐形部分的球棒筒體的一部分的橫截面視圖。
具體實施例
[0021]現(xiàn)在將描述本發(fā)明的各種實施例。下面的描述提供了這些實施例透徹的理解和說明的具體細(xì)節(jié)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到?jīng)]有許多這些細(xì)節(jié)的發(fā)明也可以被實現(xiàn)。此夕卜，一些公知的結(jié)構(gòu)或特征可能不會被顯示或詳細(xì)描述以避免不必要的模糊各種實施例的相關(guān)描述。
[0022]在下面的說明中使用的術(shù)語試圖以其最合理的方式進(jìn)行解釋，即使它被用于在與本發(fā)明某些具體實施例的詳細(xì)描述一起使用。然而，任何意圖在下被強(qiáng)調(diào)術(shù)語都試圖以任何限制的方式被解釋之術(shù)語，將在這【具體實施方式】部分被明顯地并明確地的界定。
[0023]凡在上下文許可的情況下，單數(shù)或復(fù)數(shù)條款還可能分別包括復(fù)數(shù)或單數(shù)的條款。此外，除非“或者”是被明確限于表示只有一個單個的排除兩個或更多項目的列表中的其它項目的項目，則在這樣的列表中使用“或者”應(yīng)被解釋為包括:(a)列表中的任何單項(b)所有列表中的項目，或(C)列表中項目的任何組合。
[0024]現(xiàn)參照詳細(xì)圖示，如圖1所示，棒球棒或壘球棒10，以下統(tǒng)稱為“球棒”或“棒”，將被顯示并描述。球棒10包括手柄12、棒筒14以及連接手柄12至棒筒14的錐形部分16。手柄12的自由端包括把手18或類似結(jié)構(gòu)。棒筒14較佳地由合適的蓋子20或塞子關(guān)閉。球棒10的內(nèi)部較佳地是空心的，允許球棒10相對較輕以使得球員在揮動球棒10時可產(chǎn)生可觀的揮棒速度。例如，如在美國專利5,593,158中描述的一樣,球棒10可能是單件結(jié)構(gòu)或可能包括兩個或兩個以上獨(dú)立的連接的件(例如，獨(dú)立的手柄和桿筒)，該美國專利以參考方式被合并于此。
[0025]該球棒筒體14最好是由一種或多種復(fù)合材料構(gòu)成，該復(fù)合材料在筒筒體模制過程中被共同固化。合適的復(fù)合材料的一些實例包括使用碳、玻璃、石墨、硼、芳族聚酰胺、陶瓷、芳綸、或Astroquartz?纖維增強(qiáng)的層。球棒手柄12可以由與筒體14相同的或不同的
材料構(gòu)成。例如，在兩件式球棒中，手柄12可以由復(fù)合材料(與被構(gòu)成筒體的材料相同或不同的材料)、金屬材料，或任何其它合適的材料構(gòu)成。
[0026]筒體14可能包括單壁或多壁結(jié)構(gòu)。例如，多壁棒筒可能包括筒壁，筒壁由一個或多個界面剪切控制區(qū)("ISCZs")分開，如在美國專利7，115，054中所述，其以參考方式被合并于此。例如，ISCZ可能包括剝離層或其他元素、結(jié)構(gòu)或適合阻止相鄰?fù)脖谥g的剪應(yīng)力轉(zhuǎn)移的空間。剝離層或其他ISCZ較佳地進(jìn)一步防止在球棒10的固化過程中以及在球棒10的整個生命中的鄰近筒壁的互相結(jié)合。
[0027]球棒10可能具有任何合適的尺寸。球棒10可能有20至40英寸或者26英寸到34英寸的總長度。整個筒體直徑為2.0至3.0英寸或2.25到2.75英寸。典型的球棒有
2.25,2.625或2.75英寸的直徑。具有這些總長度和筒體直徑的各種組合或任何其他合適的尺寸的球棒在此被考慮。尺寸的具體首選組合通常取決于球棒10的使用者，并且用戶之間可能有很大地不同。
[0028]圖2示意性示出了滾軋裝置，在其中的滾軸25被用于沿其縱軸從距球棒10的端部約2.0-2.5英寸的位置到球棒10的錐形部分16壓縮球棒筒體14。如上面所解釋的，當(dāng)球棒筒體被偏轉(zhuǎn)到失效點(diǎn)，作為滾軋或另一個偏轉(zhuǎn)-誘導(dǎo)刺激所導(dǎo)致的結(jié)果，脫層通常在位于或靠近于筒體14的中性軸的層之間發(fā)生。在單壁球棒中，被定義為所有變形關(guān)于其發(fā)生的形心軸的單個的中性軸是存在的。在筒壁中的剪切應(yīng)力沿此中性軸一般處于最大值。在多壁球棒中，獨(dú)立的中性軸存在于每個筒壁中。
[0029]筒壁中的中性軸的徑向位置根據(jù)復(fù)合層的分布和特定層的剛度而變化。如果筒壁是由均勻的、各向同性層所組成的，則中性軸將位于壁的徑向中點(diǎn)。如果一種以上的復(fù)合材料被用在壁中，或者如果材料不是均勻分布的，則中性軸可位于不同的徑向位置，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的一樣。為了本文所描述的實施例的目的，給定的筒壁的中性軸將通常被假定為位于或靠近筒壁的徑向中點(diǎn)。
[0030]在復(fù)合層壓板之間發(fā)生脫層的失效位置(例如，在中性軸或接近中性軸的位置)將在本文中通常被稱為失效平面。為了防止筒體可塑性的增加及因此筒體性能的增加(這通常發(fā)生在當(dāng)脫層被在復(fù)合球棒中促使的時候)，其中至少一個附加失效平面被創(chuàng)建或在本文所述的球棒的筒壁上。
[0031]在單壁球棒中，其中至少一個附加失效平面被提供在單筒壁中。在多壁球棒中，其中每個壁包括其自身的中性軸，附加的失效平面被提供在至少一個的筒壁中。例如，在雙壁球棒中，至少一個附加的失效平面可以被提供在至少一個的筒壁中，以及任選地被提供在兩個筒壁之內(nèi)。為便于描述，單壁球棒通常將貫穿詳細(xì)說明的其余部分進(jìn)行描述。
[0032]在筒壁中包含一個或多個附加的失效平面使筒體在當(dāng)筒體經(jīng)受滾軋或其他極端偏轉(zhuǎn)時的多個位置同時失效或者幾乎同時失效。這種在多個位置的失效產(chǎn)生在筒體性能中的快速下降以顯然足以使在筒體性能中沒有臨時增加發(fā)生。在優(yōu)選的實施例中，至少有兩個附件的失效平面(每一個在中性軸線的一側(cè)上)被提供在給定的筒壁上。
[0033]例如，在一個實施例中，附加的失效平面可以位于筒壁的約四分之一和四分之三的徑向厚度(或四分之一和四分之三的截面和模量轉(zhuǎn)動慣量)，從筒體14的外表面進(jìn)行測量。因此，假設(shè)筒體的中性軸是位于筒壁的徑向中點(diǎn)，則失效平面位于筒體14的約四分之一，二分之一，以及四分之三的徑向厚度處。在這些位置提供額外的失效平面是優(yōu)選的，因為筒壁在它的主中性軸處發(fā)生失效后，筒壁基本上是瞬間成為雙壁結(jié)構(gòu)，以使得中性軸線存在于失效位置的任一側(cè)上(這通常在每個新創(chuàng)建的壁的徑向中點(diǎn)，即整個筒壁的四分之一和四分之三處發(fā)生)。
[0034]一旦失效發(fā)生在主中性軸，失效會同時或者幾乎同時發(fā)生在附加的失效平面。當(dāng)筒體經(jīng)受滾軋或其他極端偏轉(zhuǎn)時，一個或多個附加的失效平面任選地可位于筒體層壓板內(nèi)的其他位置，只要筒體同時或幾乎同時在多個失效平面發(fā)生失效，以使得結(jié)合的失效防止在筒體性能中的任何增加。
[0035]附加的失效平面可以以各種不同的方式來創(chuàng)建。在一個實施例中，失效平面是通過在筒體層壓板的相鄰的復(fù)合層之間提供模量中的尖銳的間斷而創(chuàng)建的。這樣的間斷可以通過顯著改變在相鄰的層問的纖維角度而被提供，其從而導(dǎo)致筒體在這些位置的的壓縮中的嚴(yán)重下降。例如，包括相對于球棒的縱軸成零度角度的碳纖維的層可以鄰近于包括相對球棒的縱向軸線成60°角度的玻璃纖維的層。該碳層可以任選地包括低應(yīng)力的碳纖維，其比較高應(yīng)力的碳纖維有較少的韌性且具有較低的伸長率(即，它們更脆)，并因此提供更可預(yù)測的失效。例如，可以使用具有少于I %的伸長率的高模量碳纖維。
[0036]圖3的表不出在以下三個復(fù)合球棒中的剪切應(yīng)力分布,其中每一個包括13層:
[0037](I)具有30°的均勻或恒定纖維角度的單個失效平面、全碳球棒貫穿若干層；
[0038](2)具有外碳層(層I)和中心碳層(層7)的單個失效平面、耐用的主要是玻璃的球棒，具有纖維角度在O與60°之間變化的層，且不具有在超過30°的相鄰層之間的纖維角中的改變；和
[0039](3)包括具有0°的層4和10處的兩個附加的碳層(相對于第二球棒)的多失效平面、主要是玻璃的球棒，層3和層11成在60°的玻璃纖維角度。
[0040]如該表所示，導(dǎo)致在第三球棒中的層3和4以及層10和11之間的60°纖維角度變化的模量中的尖銳的間斷顯著增加在那些區(qū)域的層壓板堆中的剪切應(yīng)力(分別至166.6磅和132.3)，以使得其他失效平面被創(chuàng)建。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解在相鄰層之間的纖維角的其它變化(例如，至少約45° )可替代地被使用，這取決于所使用的材料(例如，如果該纖維模量在鄰近層中所使用的材料之間變化很大，則纖維角度變化就不需要那樣極端)、包括在給定的筒壁中的失效平面的數(shù)量、球棒被設(shè)計為符合的特定測試，等等。然而，約60°的相鄰層之間的纖維角度的變化是優(yōu)選的，因為這樣的變化足夠創(chuàng)建附加的失效平面，同時為球棒提供足夠的耐久性以當(dāng)被按意圖使用時能夠支撐(即，在不受到滾軋或其他極端偏轉(zhuǎn)時)。
[0041]圖4的表比較了當(dāng)受到各種筒體偏轉(zhuǎn)的ABI滾軋時的上述第二和第三球棒的BESR0如表中所示，在0.113英寸的偏轉(zhuǎn)下，耐用的、第二球棒表現(xiàn)出在性能或BESR中的增加(使得球棒未通過BESR測試)，而包括多個失效平面的第三球棒表現(xiàn)出在性能或BESR中的減少(例如，它通過了 BESR測試)。因此，當(dāng)經(jīng)受ABI滾軋時，在第三球棒中的多個失效平面造成在筒體性能中的顯著下降，而更耐用的第二球棒的性能增加超出可接受的限制。
[0042]雖然在球棒筒體中的相鄰的復(fù)合層之間的纖維角度中的一些變化已被使用在現(xiàn)有球棒的設(shè)計中，本文所述的顯著變化將不會被使用，甚至被考慮，因為傳統(tǒng)的球棒設(shè)計的目標(biāo)通常是提高球棒性能和耐久性。相反，通過如此明顯地改變筒壁中的相鄰復(fù)合層之間的纖維角度，本文所描述的球棒有意降低耐久性(一旦筒體被偏轉(zhuǎn)到一個點(diǎn)，在該點(diǎn)的層問剪切應(yīng)力導(dǎo)致在位于筒壁的主中性軸的層之間的脫層)，以使得筒體性能將不會超過規(guī)定的性能限制。
[0043]在另一個實施例中，一個或多個局部阻擋層可以用來創(chuàng)建在球棒筒體中的附加的失效平面。局部阻擋層防止鄰近復(fù)合層的部分之間的粘結(jié)，以使得那些層之間的層問剪切應(yīng)力被降低。部分阻擋層可以由聚四氟乙烯，尼龍，或適合于防止相鄰的復(fù)合層的各部分之間的粘結(jié)的任何其他材料制成。
[0044]相反于通常被用于完全或接近完全地分離多壁球棒的壁(例如，如被描述于并入的美國專利號7，115，054中的)的傳統(tǒng)的脫粘層或釋放層，局部阻擋層的區(qū)域的相對較大的百分比包括穿孔或其它開口，以使得有意義的粘結(jié)可在位于阻擋層的任一側(cè)上的復(fù)合層之間發(fā)生。
[0045]圖5A-?示出示例性的局部阻擋層30，32，34，36的實施例。穿孔40，42，44，46或其他開口優(yōu)選地被包含至每個阻擋層的總面積的約85%，以使得阻擋層的任一側(cè)上的復(fù)合材料層之間的粘結(jié)區(qū)域被減少至少15% (相對于實施例中沒有包括局部阻擋層)。因此，阻擋層防止大量的粘結(jié)，并因此降低了相鄰層之間的層問剪切應(yīng)力，但仍允許在阻擋層任一側(cè)上的層粘結(jié)多達(dá)到阻擋層的總面積的約85%。
[0046]對于在正常使用條件下具有足夠的耐久性的球棒，穿孔或其它開口優(yōu)選地被包含至阻擋層的總面積的約80-85%，使得足夠的粘結(jié)，并因此足夠的耐久性，被提供以能夠承受正常的參賽條件。相反，在球棒具有傾向于不能在正常使用條件下的較低的整體耐久性中，穿孔或其它開口優(yōu)選地被包括在阻擋層的總面積的至少約25%，以使得更少粘結(jié)被提供以及局部阻擋層上的任一側(cè)的層之間的層問剪切應(yīng)力被減少。
[0047]包含一個或多個局部阻擋層減少了阻擋層的任一側(cè)上的復(fù)合層之間的層問剪切應(yīng)力，從而在球棒中創(chuàng)建附加的失效平面。因此，當(dāng)球棒筒體經(jīng)受滾軋或其他極端偏轉(zhuǎn)時，球棒將同時或者幾乎同時在多失效平面出現(xiàn)失效，以使得在筒體性能中沒有臨時增加的發(fā)生。在一個實施例中，在多達(dá)它們面積的約85%中包括穿孔或開口的兩個局部阻擋層被包括在給定筒壁的徑向厚度約四分之一和四分之三處，當(dāng)球棒經(jīng)受滾軋其他極端偏轉(zhuǎn)時，以使得失效將發(fā)生在三個位置(約在中性軸和在兩個附加的失效平面)。
[0048]在一些實施例中，穿孔或開口的更高的百分比可被包括在局部阻擋層，尤其是如果多個局部阻擋層被包括在給定筒壁中。但是，當(dāng)包括兩個局部阻擋層時，穿孔或其它開口優(yōu)選地被包含至阻擋層的面積的約85%，由于至少15%的粘結(jié)的降低一般足以產(chǎn)生失效平面。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，創(chuàng)建失效平面所需的穿孔或開口的適當(dāng)比例可能依賴于所使用的復(fù)合材料，局部粘結(jié)的復(fù)合層之間纖維角度的變化，存在于筒體中的其它材料以減少層之間的粘結(jié)，等等。[0049]在另一個實施例中，低剪切應(yīng)力的材料，其具有至復(fù)合基體材料的相對低的粘附性，可被包括在筒層壓板內(nèi)以產(chǎn)生一個或多個附加失效平面。例如，紙或干燥纖維的一層或多層可被包括以創(chuàng)建在筒體中的兩個或多個復(fù)合層之間的較弱剪切面。不足以堅固地結(jié)合到復(fù)合層中的樹脂的材料也可以用于實現(xiàn)剪切強(qiáng)度中的降低。這些材料的實例包括聚丙烯，聚乙烯，聚對苯二甲酸乙二醇酯，烯烴，聚甲醛?，尼龍，聚氯乙烯，等等。由于加入了這些低剪切應(yīng)力的材料的一個或多個層可降低在筒體的復(fù)合層之間的層問剪切應(yīng)力，從而創(chuàng)建一個或多個附加的失效平面。
[0050]在另一個實施例中，異物或污染物可能被用于降低在筒體中的相鄰的復(fù)合層之間的層問剪切應(yīng)力。足夠量的滑石，片晶，二氧化硅，熱塑性顆粒，灰塵等可以位于相鄰的復(fù)合層之間，以減少層之間的粘合強(qiáng)度，從而在筒體中創(chuàng)建一個或多個附加的失效平面。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，所需創(chuàng)建失效平面的異物的量可基于所選擇的材料減少了多少層壓板基體的層問剪切應(yīng)力而有所不同。在一個實施例中，足以減少至少約30%的相鄰的復(fù)合層之間的粘結(jié)面積的異物或雜質(zhì)的量可被用于創(chuàng)建復(fù)合層之間的失效平面。
[0051]在另一個實施例中，筒體殼可被預(yù)成型，然后用層壓板過模，通常使用樹脂傳遞模塑工藝。粘接至預(yù)成型殼的層通常比被共固化的層壓板具有較弱的粘結(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，當(dāng)與在周圍的殼中或預(yù)成型殼內(nèi)的其他地方的失效平面結(jié)合使用時，這個降低了的層問剪切應(yīng)力可用于強(qiáng)制失效，。
[0052]圖6示出另一個實施例，其中一個或多個間隙50或?qū)咏宇^52在筒體14的縱向相鄰層之間，以建立附加的失效區(qū)或失效平面。間隙50或?qū)咏宇^52優(yōu)選地被定位在球棒10的錐形部分16，但是可替換地可以位于更靠近筒體14的甜蜜點(diǎn)，或更靠近筒體14的
自由端。
[0053]在所示的實施例中，間隙50位于筒壁徑向厚度的大約四分之一處，及對接接頭52位于筒壁徑向厚度的大約四分之三處。取決于筒體層壓板的其他特征，間隙50或?qū)咏宇^52可任選地位于其它徑向位置。在另一個實施例中，一個或間隙50可以被包括而無需包括對接接頭52，或一個或多個對接接頭可以被包括而不包括間隙50。間隙50導(dǎo)致的失效通常會比對接接頭52會導(dǎo)致的失效程度更大。
[0054]圖7示出另一個實施例，其中環(huán)形加強(qiáng)環(huán)60或其它加強(qiáng)元件被包括在筒體層壓板內(nèi)。加強(qiáng)環(huán)62或其它加強(qiáng)元件可以替代地或附加地包含在筒體14的徑向內(nèi)表面上或在筒體14的徑向內(nèi)表面處。所述一個或多個加強(qiáng)環(huán)60，62優(yōu)選地被定位朝向球棒10的錐形部分16，以減少對球棒的轉(zhuǎn)動慣量的影響?？蛇x地，一個或多個加強(qiáng)環(huán)60，62可位于更靠近筒體14的甜蜜點(diǎn)，或更靠近筒體14的自由端。
[0055]該一個或多個加勁環(huán)可以是預(yù)成型件。例如，環(huán)可以是由碳纖維制成且在筒體預(yù)制件的層壓板堆內(nèi)纏繞?？蛇x地，一個或多個加強(qiáng)環(huán)可以與筒體共同模制。一個或多個環(huán)也可以由鋁，鋼，鈦，鎂，硬塑料或其它材料比周圍的筒體層壓板硬的材料制成。
[0056]當(dāng)球棒經(jīng)受滾軋時，包含一種或多種這樣的加強(qiáng)環(huán)60，62引起在筒體層壓板中的剪切失效，因為加強(qiáng)環(huán)限制局部筒體偏轉(zhuǎn)。例如，僅在加強(qiáng)環(huán)60的左側(cè)或右側(cè)的滾軸將在該區(qū)域略微偏轉(zhuǎn)筒體，同時加強(qiáng)環(huán)60將防止筒體該區(qū)域徑向偏轉(zhuǎn)至加強(qiáng)環(huán)60外部。在該區(qū)域的偏轉(zhuǎn)的缺乏，與相鄰于加強(qiáng)環(huán)60發(fā)生的顯著偏轉(zhuǎn)的結(jié)合導(dǎo)致了通過筒壁的厚度的非常高的剪切載荷。這種高剪切載荷在筒體中產(chǎn)生附加失效區(qū)域或失效平面。在一個實施例中，一個或多個加強(qiáng)環(huán)可以與縫隙，對接接頭，或其他失效一促使特征結(jié)合，以提供失效在筒壁內(nèi)發(fā)生的更多的控制。
[0057]圖8示出另一個實施例，其中筒體層壓板中的間斷創(chuàng)建了由一個或多個加強(qiáng)肋72和突起所定界的空隙70。加強(qiáng)肋72和突起構(gòu)成了由間斷移出球棒的縱向軸的復(fù)合層壓板的部分。類似的間斷可以替代地或附加地被包括在筒體14的徑向內(nèi)表面以創(chuàng)建空隙74以及徑向向內(nèi)突出的加強(qiáng)肋76或突起。
[0058]一個或多個加強(qiáng)肋72，76優(yōu)選地被定位朝向球棒10的錐形部分16，但是可替代地位于靠近筒體14的甜蜜點(diǎn)，或更靠近筒體14的自由端。相似于圖7的加強(qiáng)環(huán)實施例，當(dāng)球棒經(jīng)受滾軋時，對一個或多個加強(qiáng)肋70，74的包含會引起在筒體層中的剪切失效，從而創(chuàng)建多個失效區(qū)或失效平面一因為加強(qiáng)肋限制局部筒體偏轉(zhuǎn)。
[0059]在一個實施例中，一個或多個空隙70，74可以被填充有能夠承受正常的球棒使用相關(guān)的影響的一種或多種材料。例如，輕質(zhì)木材，硬質(zhì)聚氨酯泡沫，玻璃纖維和環(huán)氧樹脂，注射成型聚苯硫醚，丙烯腈丁二烯苯乙烯，聚碳酸酯，或其它合適的可以填充一個或多個空隙70，74的材料。
[0060]在另一個實施例中，弱的環(huán)或肋可被包括在筒體層壓板中以創(chuàng)建附加的失效平面。例如，沒有堅固粘結(jié)到周圍的筒體層壓板的材料(例如尼龍或聚四氟乙烯)可用作環(huán)或空隙填充材料，其當(dāng)筒體經(jīng)受由滾軋產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)時將很容易地分解?？蛇x地，弱于周圍的筒體層壓板的材料(如具有小于1.4%的伸長率的低應(yīng)變纖維，高模量聚丙烯纖維，碳涂有脫模劑，等等)可以被用來創(chuàng)建弱的環(huán)或肋，或大致弱化區(qū)域。
[0061]本文中描述的球棒可被設(shè)計以在或非常接近既定的監(jiān)管限制進(jìn)行執(zhí)行，因為筒壁內(nèi)的多失效平面導(dǎo)致在筒體性能中的迅速下降(但在性能中沒有臨時增加)。反之，許多現(xiàn)有的球棒，必須首先執(zhí)行遠(yuǎn)低于監(jiān)管限制，因為在這些球棒中的失效往往導(dǎo)致在筒體性能中的臨時增加。
[0062]本文描述的各種實施例也提供了很大的設(shè)計靈活性。例如，在雙壁球棒中，一個或多個附加的失效平面可以被包括在外筒壁中，或者在內(nèi)筒壁中，或在這兩個壁中。此外，各種所述的實施例可任選地在彼此組合使用。例如，球棒可包括由相鄰的復(fù)合層之間的極端的纖維角度的變化創(chuàng)建的第一附加的失效平面，以及由穿孔局部阻擋或在筒體層壓板中的間隙創(chuàng)建的第二附加失效平面。在給定筒壁之內(nèi)被提供的失效平面的總數(shù)量也可以被改變。因此，筒體的性能標(biāo)準(zhǔn)隨著時間而改變，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能夠通過包括在球棒筒體中的各種失效平面修改復(fù)合球棒的性能以滿足這些標(biāo)準(zhǔn)。
[0063]因此，優(yōu)選的在此描述的纖維的角度，穿孔百分比，間隙、環(huán)或肋的位置，等等可能取決于給定球棒的設(shè)計目標(biāo)以及整個球棒構(gòu)造而進(jìn)行修改。例如，在給定球棒中，所使用的具體材料，復(fù)合層的厚度，由給定的測試規(guī)定的偏轉(zhuǎn)量或球棒旨在發(fā)生失效的量(例如
0.10英寸或0.20英寸的偏轉(zhuǎn))，被提供的失效平面的數(shù)目和位置，等等可以要求所描述的值被修改。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解考慮到這些變化如何修改球棒的設(shè)計。
[0064]上述任何實施例可單獨(dú)或與另一個聯(lián)合使用。此外，球棒可包括不在此所述的附加特征。雖然幾個實施例已被顯示和描述，各種變化和替換在沒有脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下當(dāng)然能被作出。因此，除了由以下的權(quán)利要求和其均等物限定外，本發(fā)明不應(yīng)被限定。
【權(quán)利要求】
1.一種球棒，包括: 包括多個復(fù)合層的筒體，其中所述筒體包括外表面和內(nèi)表面，以使得限定主失效平面的中性軸位于所述外表面和所述內(nèi)表面之間； 位于所述外表面和所述筒體的所述中性軸之間的第一特征創(chuàng)建第一附加失效區(qū)； 位于所述內(nèi)表面和所述筒體的所述中性軸之間的第二特征創(chuàng)建第二附加失效區(qū)，其中所述第一特征和所述第二特征中的至少一個包括位于相鄰復(fù)合層之間的間隙或?qū)咏宇^；和 連接到所述筒體或與所述筒體一體成形的手柄。
2.如權(quán)利要求1所述的球棒，其中所述第一附加失效區(qū)位于所述筒體徑向厚度的大約四分之一處，而所述第二附加失效區(qū)位于所述筒體徑向厚度的大約四分之三處。
3.如權(quán)利要求1所述的球棒，進(jìn)一步包括由在相鄰復(fù)合層中的纖維角度中的極端變化創(chuàng)建的第三額外失效區(qū)。
4.如權(quán)利要求3所述的球棒，其中所述各相鄰復(fù)合層的所述纖維角度相差大約60°。
5.如權(quán)利要求4所述的球棒，其中所述相鄰復(fù)合層的第一層包括玻璃纖維以及所述相鄰復(fù)合層的第二層包含碳纖維。
6.如權(quán)利要求1所述的球棒，其中:(a)每一個所述第一特征和所述第二特征都包括間隙；或(b)每一個所述第一特征和所述第二特征包括對接接頭；或(c)所述第一特征和所述第二特征中的一個包括間隙，而另一個包括對接接頭。
7.如權(quán)利要求1所述的球棒，進(jìn)一步包括在所述筒體和所述手柄之間的錐形區(qū)域，其中所述第一附加失效區(qū)和所述第二附加失效區(qū)相比于所述筒體的甜蜜點(diǎn)而言更靠近所述錐形部分。
8.一種球棒，包括: 包括復(fù)合層壓板的筒體，其中所述筒體包括外表面和內(nèi)表面，以使得限定主失效平面的中性軸位于所述外表面和所述內(nèi)表面之間； 位于所述復(fù)合層壓板之內(nèi)的加強(qiáng)元件創(chuàng)建附加失效區(qū)；和 連接到所述筒體或與所述筒體一體成形的手柄。
9.如權(quán)利要求8所述的球棒，進(jìn)一步包括在所述筒體和所述手柄之間的錐形區(qū)域，其中，所述加強(qiáng)元件相比于所述筒體的甜蜜點(diǎn)而言更靠近所述錐形部分。
10.如權(quán)利要求8所述的球棒，還包括附加的加強(qiáng)元件，創(chuàng)建另一個附加失效區(qū)，連接到所述筒體的徑向內(nèi)表面或與所述筒體的徑向內(nèi)表面一體成形。
11.如權(quán)利要求8所述的球棒，進(jìn)一步包括由在相鄰復(fù)合層中的纖維角度中的極端變化創(chuàng)建的另一附加失效區(qū)。
12.如權(quán)利要求8所述的球棒，其中所述加強(qiáng)元件包括環(huán)形圈。
13.如權(quán)利要求8所述的球棒，其中所述加強(qiáng)元件包括復(fù)合材料或金屬材料。
14.一種球棒，包括: 包括復(fù)合層壓板的筒體，其中所述筒體包括外表面和內(nèi)表面，以使得限定主失效平面的中性軸位于所述外表面和所述內(nèi)表面之間； 在所述復(fù)合層壓板之內(nèi)的間斷包括由至少一個突起所定界的空隙，所述間斷創(chuàng)建附加失效區(qū)；和連接到所述筒體或與所述筒體一體成形的手柄。
15.如權(quán)利要求14所述的球棒，進(jìn)一步包括在所述筒體和所述手柄之間的錐形區(qū)域，其中所述間斷相比于所述筒體的甜蜜點(diǎn)而言更靠近所述錐形部分。
16.如權(quán)利要求14所述的球棒，還包括附加的間斷，創(chuàng)建另一個附加失效區(qū)，在所述筒體的所述徑向內(nèi)表面附近。
17.如權(quán)利要求14所述的球棒，進(jìn)一步包括由在相鄰復(fù)合層中的纖維角度中的極端變化創(chuàng)建的另一附加失效區(qū)。
18.如權(quán)利要求14所述的球棒，其中所述空隙由選自包括輕質(zhì)木材，硬質(zhì)聚氨酯泡沫，玻璃纖維和環(huán)氧樹脂，注射成型聚苯硫醚，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯和聚碳酸酯的組合中的至少一種材料填充。
19.如權(quán)利要求1 4所述的球棒，其中所述突起包括移出所述球棒的縱向軸的部分的所述復(fù)合層壓板。
20.如權(quán)利要求14所述的球棒，其中所述空隙是由朝向所述球棒的外部延伸的第一突起和朝向所述球棒的內(nèi)部延伸的第二突起定界的。
【文檔編號】A63B59/00GK104010704SQ201280064601
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月27日
【發(fā)明者】莊幸彥, 杜威·肖萬 申請人:伊士登運(yùn)動公司