经由挠性接合部连接的多节式球棒 背景技术
两节式或多节式球棒的设计，是为了减少在“偏离中心”(off-center)或“不舒服击球位置”(non-sweet spot)的击球过程中传送到击球手手部的震动。如美国专利5,593,158中所公开的，两节式球棒可包括经由弹性隔离结合部而连接到筒体部分的手柄部分，此处可以作为参考。弹性隔离结合部位于并连接到手柄部分的外表面和筒体部分的内表面之间。弹性隔离结合部结合在轴向位置上击球手一般抓握球棒的上方，可以显著减弱非中心击球所引起的震动波，否则该震动波会传送到击球手的手部。
尽管现有的两节式球棒已经成功地减弱了震动，但大多数两节式球棒的设计均严格聚焦于减弱震动这一特征。然而，两节式球棒的概念也提供了为球棒设计其它一些特征的机会，如球棒的感觉和挠性。
【发明内容】
多节式球棒包括具有击打部的第一区段，以及具有手柄部的第二区段。挠性接合部(flexible joint)将第一区段连接到第二区段。挠性接合部可以是结构接合部如弹簧构件、机械锁定接合部、气压或液压接合部、或者是不均匀的和/或不连续的弹性体接合部(elastomeric joint)。
下面将揭示本发明的其它特征和优点。上面所揭示的本发明的特征可以单独或者一起采用，或者将这些特征中的一个或多个组合使用，当然，本发明也包括这些特征的子结合。此外，此处所公开的许多方法步骤也可以按照与所描述的不同的顺序来执行。
【附图说明】
在各附图中，采用相同的参考标号标示相同地元件，其中：
图1是依照一实施方式的球棒的立体图。
图2是图1所示球棒的剖视图。
图3A是一球棒过渡区的剖视图，该球棒包括挠性弹簧接合部。
图3B是一球棒过渡区的剖视图，该球棒包括另一种挠性弹簧接合部。
图4A是一球棒过渡区的剖视图，该球棒包括固定销接合部。
图4B是一球棒过渡区的剖视图，该球棒具有挠性接合部，其中挠性接合部包括与准直弹簧接合的轴向锁定构件。
图5A是一球棒过渡区的剖视图，该球棒包括气压或液压接合部。
图5B是一球棒过渡区的剖视图，该球棒包括另一种气压或液压接合部。
图6A是一球棒过渡区的剖视图，该球棒包括不均匀的、不连续的弹性体接合部。
图6B是一球棒过渡区的剖视图，该球棒包括不均匀的弹性体接合部。
【具体实施方式】
现在描述本发明不同的实施方式。下面的描述提供了为透彻理解并实现这些实施方式所需的特定细节。然而，本领域的普通技术人员能够理解，本发明完全可以在不需要这些细节中的诸多特点而得以实施。另外，本发明中也没有详细表示或者描述一些众所周知的结构或功能，以避免可能带来的、不必要的、与相关各实施方式的混淆。
下面描述中所采用的术语旨在按照其最宽泛且合理的方式加以解释，尽管其与本发明的特定实施方式的具体描述相联系。特定的术语会在下面着重说明；然而，任何旨在按照任何受限制的方式加以解释的术语，将同样会在该具体实施方式部分给予公开以及明确的描述。
在上下文允许的地方，单数或复数的术语将分别包括复数或单数的术语。而且，除非采用“或”来明确限制为仅仅是单个的部件，而排除包括有两个或多个项目的目录中的其它项目，则在该目录中采用的“或”应理解为包括：(a)该目录中的任何单一项目，(b)该目录中的所有项目，或(c)该目录中的项目的任何组合。
如美国专利US5,593,158中所公开的两节式球棒，其能有效地减少震动；许多击球手还发现这些球棒在挥动以及击球过程中表现出了极好的“感觉”。这可能是源于弹性隔离结合部所提供的额外的球棒挠性。因此，设计两节式球棒的最初意图是实现震动的减弱，但却发现该球棒构造带来了其它的好处。下面将描述本发明之富有创意的两节式(或多节式)球棒，其利用多种挠性接合部构造，以及接合部和球棒材料的明智选择，提供了增大的球棒挠性以及改善的球棒感觉。
图1和2表示了球棒10的一实施方式，其包括具有近端14和远端16的筒体部12，该筒体部由端封闭件如端帽18所封闭。端帽18可通过压配合或粘接剂、或通过螺纹、或销连接、或通过其它合适的方法来实现连接。例如，端封闭件可以是轧合的，或任何其它合适的封闭件。
筒体部包括筒体锥形区段20，该筒体锥形区段20具有末端区域22和近端；其中，在末端区域22处筒体从大致上截头圆锥形的构造转变为一般的圆柱形构造，而近端终止于过渡区26，其在所示实施方式中基本上对应筒体部12的近端14。筒体部12的构造可以按照所期望的进行改进，以便与更大或更小的锥度结合。
球棒10进一步包括手柄部24，该手柄部24从近端25开始并延伸进入(或者可选择地超过)筒体锥形区段20。优选地，过渡区26提供手柄部24和筒体锥形区段20之间的连续过渡，从而形成具有光滑的外部轮廓的整体球棒形状。柄钮28通过焊接或通过其它合适的连接，例如，经由螺纹连接或卡扣连接，连接到手柄部24的近端25，柄钮28可选择地为一体成形成或者与手柄部24整合为一体。
贯穿其轴向长度，手柄部24的直径可以是统一的，或大致上统一的，如图3A、4A、5A和6A所示。可选择的，如图2、3B、4B、5B和6B所示，手柄部24可包括延伸进入(或者可选择地越过)筒体锥形区段20的锥形或扩大的接合区段30。手柄接合区段30可以具有任何合适的构造。例如，它可以包括一个或多个放射状延伸的凸块或凸缘(附图中未显示)，以防止手柄部24从筒体部12的近端14滑出。筒体部12或筒体锥形区段20的内表面可以具有与手柄部24或手柄接合区段30的外表面相一致或互补的任何合适构造。
挠性连接节点36将手柄部24连接到筒体部12，并优选隔离它们，以实现手柄部24和筒体部12之间的相对运动。可选择地，挠性连接节点36是手柄部24和筒体部12之间的唯一连接，或者手柄部24和筒体部12还可以通过另外的方式，或者在一个或多个另外的位置彼此连接。例如，可选择地包括多个挠性连接节点36，以便在球棒10的一个或多个区域连接手柄部24和筒体部12。
优选地，挠性连接节点36位于筒体锥形区段20的内表面和手柄部24或手柄接合区段30的外表面之间。然而，挠性连接节点36可以位于手柄部24的抓握区和筒体部12的远端之间的任何地方，优选在球棒10的抓握区和击打中心之间。例如，挠性连接节点36可以部分或全部位于球棒的手柄区内，或位于刚刚越过球棒锥形区段的筒体区内，或位于球棒10的击打中心或者其边缘，或位于任何其它合适的区域。
球棒10击打中心，也即为摆动中心，对于本领域技术人员而言是很容易确定的。例如，AstmF2398-04e1定义了测量棒球或软球棒的击打中心的标准测试方法。当碰撞发生在棒的击打中心或者附近时，球棒的枢轴点不会引发反作用，枢轴点通常位于距离球棒10的近端大约六英寸的位置。因此，当该碰撞发生时，击球手会感觉到很小的振动或者没有感觉到振动。
本发明将美国专利US5,593,158所公开的弹性隔离结合部与球棒的手柄以及筒体相结合，以便实现震动的减弱。如图2-6所示和下文所述，本发明的多种挠性连接节点，使得相对于围绕手柄部24或筒体部12部分的接合部的硬度显著减小。这些接合部使筒体部12或者上手柄区域相对于手柄部24的抓握部弯曲。在此所揭示的任何挠性连接节点还可以作为振动缓冲器，优选地，它们是能提供改善的球棒性能和手感的挠曲接合部。
在图3A和3B所示的一实施方式中，一个或多个机械弹簧构件把球棒手柄部24连接到球棒筒体部12。在图3A中，一个或多个压缩或拉伸弹簧40插入并连接到柱状手柄部24(手柄部24可选择地包括锥形的或扩大的区段)和筒体锥形区段20之间。在图3B中，一个或多个片簧45插入并连接到手柄锥形区段30(手柄部24也可以具有一致的或基本一致的直径)和筒体锥形区段20之间。筒体锥形区段20与手柄部24或手柄锥形区段30之间的空隙可以是也可以不是基本相同或一致的。
可以采用任何合适的弹簧类型，例如螺旋弹簧、片簧、拉伸弹簧或压缩弹簧。而且，可以采用任何合适数量的弹簧，例如，三个片簧、一个单件式压缩弹簧或各弹簧类型的任何合适数目或组合。所采用的一个或多个弹簧的数量、尺寸和厚度可以变化，从而提供期望的耐久性或重量。弹簧可以在弹簧端部焊接、机械连接、粘合、或以其它合适的方式连接，从而防止手柄部24和筒体部12分开。可选择地，也可包括其它的连接特征，例如机械元件或粘合剂，从而提高耐久性。
该一个或多个弹簧可以采用任何合适的材料制成。例如，该一个或多个弹簧可以采用一种或多种金属合金制成，包括但不限于钢、铍铜或黄铜、或者一种或多种塑胶材料(包括但不限于尼龙、聚碳酸酯或PVC)、或者一种或多种复合材料(包括但不限于碳、玻璃或Kevlar(聚对苯二甲酰对苯二胺，poly-paraphenylene terephthalamide))。
弹簧接合部便于筒体部12和手柄部24之间的相对运动，并且在球棒10的挥动过程中及之后，提供回复力，以便重新准直手柄部24和筒体部12。可以选择弹簧所提供的力量，使其符合特定使用者的需要。例如，对于幼年使用者或者其它轻微挥动的使用者，可以选择可提供较小力量的一个或多个弹簧供其使用，而对于熟练的使用者或其它剧烈挥动的使用者，可以选择可提供较大力量的一个或多个弹簧以供其使用。
在图4A和4B所公开的实施方式中，采用机械锁定接合部把球棒手柄部24连接到球棒筒体部12。在图4A中，连接构件50，例如U型接合部或类似的构件，把柱状手柄部24(手柄部24可选择地包括锥形的或扩大的区段)连接到筒体锥形区段20。可以用固定销52或类似工具，把连接构件50连接到手柄部24和筒体部12上，并提供枢轴位置，连接构件50可以绕该枢轴位置枢转，从而提供增大的球棒挠曲。
在图4B中，轴向锁定构件55，即扩大构件，如一个扩大的球形、锥形、或部分圆形的构件，其连接到设置于筒体锥形区段20内部的球棒手柄部24的端部、或与该端部一体成形或整合为一体。轴向锁定构件55优选地与筒体锥形区段20的内表面之间干涉配合(interference fit)，该内表面可选择地为低摩擦支承面。轴向锁定构件55可选择地具有高摩擦或低摩擦外表面。
准直弹簧57通过粘结、焊接、销连接、或通过其它合适的方法连接到筒体锥形区段20的内表面。准直弹簧57与轴向锁定构件55按照这样的方式接合，在球棒10挥动之时或之后，其能将手柄部24和筒体部12复位到轴向对准。例如，如图4B所示，准直弹簧57可包括与轴向锁定构件55上的槽口59相接合的突出部58，以便将手柄部24和筒体部12复位到轴向对准。可选择采用任何其它合适的准直机构(alignment mechanism)。
将手柄部24和筒体部12轴向锁定在一起并在摆动时或者之后、将手柄部24和筒体部12复位到轴向对准的任何机械接合部，都可用来将手柄部24连接到筒体部12。机械接合部可以使筒体部12相对于手柄部24移动，因此提供了增大的球棒挠曲。可以选择接合部的硬度，以便符合特定使用者的需要。例如，对于剧烈挥动的击球手，通常优选具有相对高硬度的机械接合部，以便防止球棒10弯曲偏离轴向对准太远，因为这样会使击球手失去对摆动的控制。相反地，对于轻微挥动的使用者，期望的是采用具有较低硬度的机械接合部，从而提供更大的球棒挠曲。
在图5A和5B所示的实施方式中，一个或多个气压或液压接合部包括含有加压空气、气体或其它流体62(在此统一叫做＂流体＂)的囊包60(bladder)，其用来把球棒手柄部24连接到球棒筒体部12。在图5A中，一个或多个气压或液压接合部插入并粘结或者以其它方式连接到柱状手柄部24和筒体锥形区段20之间。在图5B中，一个或多个气压或液压接合部插入并连接到手柄锥形区段30和筒体锥形区段20之间。筒体锥形区段20和手柄部24或手柄锥形区段30之间的空隙可以是也可以不是基本相同或一致的。
如图5B所示，一个或多个液压或气压接合部65可另外或可选择地用来连接延伸到筒体锥形区段20之外的手柄区，从而在球棒10中提供增大的挠曲或者一个或多个挠曲点。任选地，支撑构件67可沿着手柄部24中的每个液压或气压接合部65的中心轴线设置，从而提供支撑并维持液压或气压接合部65的期望的径向厚度。
一个或多个囊包60中的加压流体62为筒体部12和手柄部24之间提供了空隙，从而允许筒体部12和手柄部24相对于彼此弯曲。任选地，流体62可以是电流变流体(主动阻尼)。例如，象聚甲基丙烯酸酯锂(lithiumpolymethacrylate)这样的电流变流体，是由非导电性流体中的极小微粒所形成的悬浮液(suspensions)。在电场下，这些流体的表观粘度可以非常高次数地进行可逆变化，其可提高液压或气压接合部的阻尼特性。例如，通常的电流变流体可从液体的密度变为凝胶的密度，或者从凝胶的密度变为液体的密度，响应的时间在毫秒的量级。
一个或多个液压或气压接合部的硬度可以通过改变包含在一个或多个囊包60中的流体的压力而变化。另外或可选择地，一个或多个囊包60可以具有内部加固网状物，以便提高囊包60的轴向或径向硬度、以及轴向强度。囊包60可采用任何合适的材料制成，例如橡胶或塑料材料。
在一实施方式中，可通过将一个或多个具有电流变流体的囊包60与压电装置和信号调节器或放大器相接合，来控制球棒的主动阻尼。在这种方式下，电流变流体可响应由压电装置所感应的特殊振动信号，而进行调节，并提供所期望的硬度。可采用信号调节器或类似的装置来过滤压电装置的信号，从而调节材料的硬度，使得大约在100-1000赫兹范围内的振动模态(其可能使击球手的手部疼痛)被去除。
如图3-5所示的挠性连接节点是结构接合部，其具有限定的物理结构，这与美国专利US5,593,158所描述的、未包含物理结构的弹性体隔离结合部不同。这些结构接合部包括一些特征，并允许其它的设计选择，当采用连续的、均匀的弹性体隔离结合部将球棒手柄粘合到球棒筒体时，这是不可能实现的。
此处所采用的术语结构接合部，是指具有坚固的物理元件的接合部，与采用纯粹的粘合材料或类似材料作为接合部不同。例如，气压或液压接合部的囊包，是一个结构性部件(即使它是用弹性体材料制成的)，因为囊包是坚固的，其含有加压的流体，且采用独立的连接或连接元件连接或接合到手柄以及筒体上。
图6A和6B显示了不连续的和/或不均匀的(在形状或厚度方面)弹性体接合部或其它的顺性接合部(compliant joint)，其将球棒手柄部24连接到球棒筒体部12。这些弹性或顺性接合部不包括限定的物理元件，并因此被认为是非结构性接合部。在图6A中，一个或多个不均匀的、不连续的弹性体接合部70插入并且以粘合或其它方式连接到柱状手柄部24(手柄部24可选择地包括锥形的或扩大的区段)和筒体锥形区段20之间。任选地，弹性体接合部70本身可以是将手柄部24连接到筒体部12的粘合材料。不连续的弹性体接合部70包括一个或多个中空区或者空穴72，其大约占弹性体接合部70总体积的5％至90％、10％至50％、20％至35％、或至少10％。如图6A所示，另外或可选择地，可以用一个或多个不均匀的、不连续的弹性体接合部73，其包括一个或多个空穴74，来连接延伸到筒体锥形区段20外面的手柄区，从而在球棒10中提供增大的挠曲或者一个或多个另外的挠曲点。每个不连续的弹性体接合部70、73可选择地作为一个或多个不连续的弹性体材料条带应用到手柄部24或筒体锥形区段20(或其它筒体区)，例如可浇铸的聚氨酯材料或其它合适的弹性体。
在图6B中，具有非均匀厚度的一个或多个弹性体接合部75插入并连接到手柄锥形区段30(手柄部24可选择地具有一致的或大致上一致的直径)和筒体锥形区段20之间。筒体锥形区段20和手柄锥形区段30或手柄部24之间的空隙，以及弹性层或接合部75的厚度，沿着弹性体接合部75的轴向长度而改变。该不均匀的或锥形的弹性体接合部75提供了额外的球棒挠曲，而不减少弹性体接合部75的粘结面积或轴向强度。
在此揭示的任何挠性连接节点可以单独使用，或者与其它的一个或多个挠性连接节点结合使用。在一实施方式中，一个或多个挠性连接节点主要设置在球棒的锥形区域，其通常与球棒的基本震动波腹(fundamental vibrational anti-node)(最大偏转位置)相一致。然而，一个或多个挠性连接节点可以设置在手柄的抓握区和球棒的远端之间的任何地方，而且可以重叠球棒的两个或更多的区域。
可选择使用具有锥形的或另外扩大的内部区段的手柄，其通过防止筒体从手柄滑离而使球棒的手柄和筒体之间的重叠配合，从而可提供增强的安全性。该干涉配合的冗余，与挠性连接节点一起，对于通常大力击球的熟练使用者或者剧烈挥动的使用者而言，具有特别的益处。
在此所揭示的球棒可具有任何合适的长度、直径或其它尺寸。另外地，球棒筒体可以是单壁或多壁结构。如果它是多壁结构，筒体壁可选择地被一个或多个分界剪切力控制区(interface shear control zones，ISCZs)分隔，如在申请日为2004年7月29号的美国专利申请第10/903,493号中所描述的；此处，可以引用其作为参考。
一个或多个结构性筒体壁，以及手柄和锥形区域，优选地由一个或多个复合层组成。组成该层的复合材料优选的是纤维加强的，例如可以包括玻璃、石墨、硼、碳、芳香族聚酰胺(aramid)、陶瓷、金属、或任何其它合适的结构性纤维材料，优选的是环氧的(epoxy)形态或其它合适的形态。每个复合层优选的具有大约0.002到0.060英寸、或0.005到0.008英寸的厚度。可选择使用任何其它合适的板层厚度。
一个或多个结构性筒体壁，以及手柄和锥形区域，可选择地由一种或多种金属制成，例如铝合金。一个或多个复合材料以及金属的组合也可以用于球棒的一个或多个区域。在一实施方式中，球棒筒体(或其它球棒区域)可以包括混合的金属-复合结构。例如，筒体可以包括由复合材料所制成的一个或多个壁，以及由金属材料所制成的一个或多个壁。可选择地，复合以及金属材料可以在特定的筒体壁或其它的球棒区域中分散布置。在另外的实施方式中，纳米管材料，例如高强度的碳纳米管复合结构，可选择地或另外用于制造球棒。
在此所揭示的球棒可以采用任何合适的方法来制造。例如，包括一个或多个挠性连接节点的球棒可以采用与美国专利US5,593,158所揭示的方法相类似的方法来制造，或采用任何其它合适的方法。对于包括具有锥度区段或其它扩大区段的手柄的球棒，手柄选优的是在帽或者端封闭件连接或形成之前，通过筒体的帽端将其插入，使得筒体锥形区段能适应手柄接合区段。
在手柄通过筒体插入之前或之后，根据接合部的类型和连接或粘合的方法，可将一个或多个挠性接合部连接到适当的手柄或筒体区。例如，在包括一个或多个弹簧的实施方式中，手柄可通过筒体的帽端插入，其后弹簧可焊接或以其它方式连接到筒体或手柄。另一方面，在手柄通过筒体插入之前，气压或液压囊包可以粘合到手柄或筒体其中之一，然后当手柄和筒体达到它们的期望位置和准直之后，粘合到另外的相应表面。
因此，尽管已经显示和描述了一些具体的实施方式，但是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种不同的变化和替换。因此，本发明的保护范围仅由其权利要求和其等同替换所限定。