CN101166561A - 用于台球杆的端板 - Google Patents

Abstract

一种台球杆(100)，其利用了直接附着到顶端(110)和台球杆(100)的轴上的端板(120)。端板可以由轻质，高硬度的材料构成，例如，碳化纤维合成材料或树脂材料。端板(120)可以增强顶端(110)对于台球杆(100)余部的附着力的耐久性和强度，同时相对于现有技术中所使用的其他附着方法能够减少顶端(110)的质量。

Description

用于台球杆的端板

技术领域

本申请要求于2005年4月6日提交的美国第60/668,679号申请的全部利益，其教导通过引证被并入本文。

背景技术

台球杆在其结构中使用了多种材料。尤其是，台球杆的顶端，即，在台球比赛中用于撞击台球的部分，与常用的轴构造(例如，木头)相比，该顶端典型的是由各种不同类型的材料构成的。因此，现有技术已经研发了用于将顶端附着到台球杆的余部上的各种不同的方法。

在现有技术中，台球杆的顶端通常通过使用由木头或塑料制成的插塞附着到轴上。特别是，台球杆的轴具有塞入插塞的孔槽，顶端被附着在其远端上。顶端借助粘合剂通过与轴的端部接触和插塞与孔槽的侧壁之间的接触进行接合。台球杆的使用过程中通过顶端的重复击球动作会削弱顶端的粘接，并导致顶端最终从台球杆的余部上脱离。当顶端是直接粘接到合成的轴的表面上时，这一问题尤为突出，原因在于合成材料相对于顶端材料的不可压缩性。如果不使用插塞，在将顶端附着到轴的远端的情况下，顶端上不均衡的负载力会导致特别严重的磨损。平的亚麻酚醛塑料的顶端在开球中撞击母球所必需的力的作用下表现出实质上的可压缩性。

此外，插塞会增加台球杆的端部附近的重量，明显突出的现象就是众所周知的母球偏转现象。当游戏者通过撞击母球偏离其质量中心来传递旋转动作到母球上时，击球。正如美国第6,162,128号专利中所讨论的，其全部内容通过引证被并入本文，轴的端部上增加的重量加重了偏离中心的台球撞击过程中的被撞击母球的偏转。

发明内容

存在一种对于能够提供更为有效的将顶端附着到台球杆的余部上并减少台球杆的端部的重量的方法的需求。本发明的实施方案正是着力解决上述需求。

在本发明的实施方案中，台球杆包括在其远端上具有孔槽的轴；附着在轴的远端上的高硬度，质轻的端板；和附着到端板上的用于撞击球顶端。端板可能由具有高硬度的质轻的材料构成，例如，合成材料的基质或粘合剂中的碳化纤维，Kevlar，铍，钛，硼或镁。端板的重量小于大约0.4克并在小于大约1100磅的力的作用下表现出充分的无偏转性。轴可能包括轴直接附着到端板上的合成材料，或者轴可能是由木头构成的。顶端可以是由酚醛塑料构成。端板可能被塑形为圆盘状并具有延伸凸缘。

本发明的其他实施方案着重于利用了端板的台球杆的截面和利用具有端板的台球杆进行击球以减小球的偏转的方法。

附图说明

本发明的上述和其他的目的，特征和优势将通过以下的本发明的优选实施方案的更为详细的描述而变得更为明显，正如举例说明的那样，在对应的附图中相同的参考数字在不同的视图指代相同的部件。附图不是严格按照比例绘制的，而是将重点放置在举例说明本发明的原理上。

附图1A是根据本发明的实施方案的台球杆的截面图的侧面视图。

附图1B是与本发明的实施方案相一致的，附图1中的台球杆的端部的截面图的放大侧视图。

附图2是与本发明的实施方案相一致的，带有具有末端突出物的轴套和具有延伸部分的端板的台球杆的截面图的侧面视图。

附图3A是与本发明的实施方案相一致的，配有具有延伸凸缘的端板的台球杆的截面图的侧面视图。

附图3B是与本发明的实施方案相一致的，附图3A中的台球杆的截面图的放大侧视图。

附图3C是根据本发明的实施方案的在附图3A和附图3B中使用的附着到顶端上的截面上的端板的侧面视图。

附图4根据本发明的实施方案的与可选择的轴结合使用的附图3A-3C中的端板的截面图的侧面视图。

附图5是根据本发明的实施方案的用于测试台球杆的机械手的立体图。

具体实施方式

以下是对本发明的优选实施方案的描述。

附图1A和附图1B显示的是与本发明的实施方案相一致的台球杆。台球杆100包括用于撞击球的顶端110。顶端110直接附着在端板120上。端板120被附着到台球杆100的轴150上。典型的是，端板具有与台球杆的截面相类似的形状和直径的横截面并附着到其相邻的部分上，虽然本发明的实施方案并没有该要求。

在特定的实施方案中，轴150包括具有两种不同的钻孔半径的钻孔部分140(或孔槽)和轴套130。然而，本发明的其他实施方案可能利用不包括轴套的轴，或者利用不同形状的钻孔的轴。在本发明的更为特定的实施方案中，钻孔的长度至少为3英寸。

由于顶端被固定到端板上，和端板附着到轴上，台球杆上的顶端的附着力是较为牢固和耐久的。现有技术中将顶端附着到台球杆的轴上的方法主要通过将顶端附着到被塞入到台球杆上的孔槽中的插塞上来实现的。用球撞击顶端的结果会导致不均衡的力分布在附着到轴上的顶端部分和粘和到插塞的部分之间顶端上。这一结果是具有磨损性和破坏性的，并导致削弱顶端附着到台球杆的余部的附着力，而最终导致顶端的脱离。与之相反的是，本发明的实施方案保持了更为牢固的和耐久的附着力，原因在于每一个球撞击的力较为平均地分布在顶端和端板之间的延伸接触表面上。以及，在利用合成轴结构时，由于被粘和到合成轴上的端板的整体与被粘和到木制轴上的顶端相比更为持久耐用，所以端板的使用更具优势。然而，请注意，木制的台球杆也可能受益于端板的使用。

更进一步，端板提供了一种用于将顶端附着到台球杆上的方法，与传统的台球杆附着插塞相比，该方法能使其前端更轻。与插塞的使用形成对比的是，典型的凸榫，或其他的用于将顶端附着到台球杆的远端上的现有装置，端板较轻的重量减小了台球杆的端部重量，从而降低了母球偏转的影响。然而，端板的特性允许轴上的孔槽在支撑顶端的同时保持其完整性。正如本文中的实施例所示，申请人的测试表明，相对于木制的插塞，用于减轻台球杆的端部的重量的端板更趋于减少偏离于中心的击球的母球偏转，并获得更为准确的母球轨道。除此之外，在其远端安装的具有孔槽的轴上的端板所提供的加强结构会导致台球杆的击球速度的增加。

本发明的实施方案利用的端板包括的材料具有质轻和高硬度(即，低的可压缩性)的特性。在一个实施方案中，与构成顶端的材料相比端板的材料具有较低的可压缩性。由于在击球中被利用时，端板典型地表现出无偏转性，所以端板的硬度可以任意限定。在特定的实施方案中，在小于大约1200磅力的撞击下，端板表现出充分的无偏转性。在本发明的其他实施方案中，在小于大约800磅力(典型的最大负载在大约800到1000磅力之间)的撞击下，端板表现出充分的无偏转性。在本发明的实施方案中，典型的是，端板的重量小于大约0.6或大约0.5克。更为优选的是，端板的重量小于大约0.4克或0.3克。

尽管其能够在重复的击球所产生的循环负载后维持完整性，端板还是优选表现出耐久性。举例来说，枫木表现出较好的硬度和质量较轻。然而，木头上的纹路会导致枫木具有较差的疲劳特性；在施加大量负载之后木头会断裂。

端板的优选材料包括金属，例如，铍，镁，钛或包含上述一种或多种材料的合金。其他用于构成端板的材料包括Kevlar，硼或玻璃纤维。更为优选的是，端板由碳基材料构成(例如，树脂基质中的碳纳米结构的混合物，或粘合剂中的碳化纤维)。由于具有特定的结构所产生的特别高的硬度重量比，所以碳具有特别的优势。甚至更为优选的是，端板由合成材料基质中的碳化纤维构成。在特定的实施方案中，端板由碳化纤维的堆层化合物构成，纤维的每一层都排列在特定的方位上。层被堆叠以致所有的层之间没有优选的方位，从而使端板的硬度最大化；层被保持在树脂或其他类型的粘合剂中。举例来说，碳化纤维的每一层的厚度大约为0.005英寸；其结果是获得厚度为0.070英尺并具有大约14层碳化纤维的端板。

典型的是，端板的厚度保持尽可能的薄以减少台球杆顶端的额外重量，同时其厚度足以维持顶端附着到台球杆的余部上的附着力的强度和耐久性。因此，在轴包括钻孔部分的情况下，厚度也是有钻孔直径的函数。当基质中碳化纤维被用于制备端板时，厚度通常为大约0.040和0.140英寸之间。更为具体的是，钻孔直径为大约0.250英寸的合成材料台球杆可能利用厚度在大约0.050英寸和大约0.060英寸之间的碳化纤维板。钻孔直径为大约0.290英寸的合成材料台球杆可能利用厚度在大约0.060英寸和大约0.080英寸之间的碳化纤维板。钻孔直径为大约0.400英寸的合成材料台球杆可能利用厚度在大约0.070英寸和大约0.100英寸之间的碳化纤维板。上述实施例中使用的端板的典型直径的范围在大约0.45英寸到大约0.55英寸之间。由于基质中的碳化纤维的密度为大约25克/立方英寸(即，圆盘形端板的0.50英寸厚的重量大约为0.26克)，所以以上描述的端板的重量也可能限定端板重量的特定实施方案。

本发明的实施方案中使用的台球杆的顶端可能包括现有技术中的种类范围。优选的是，顶端包括酚醛塑料材料(例如，亚麻/酚醛塑料，或亚麻强化酚醛塑料的顶端)。其他的顶端材料包括皮革和皮革合成材料，皮革合成材料是具有分布在树脂粘合剂中的具有皮革特性的混合物。

通过本领域内众所周知的任何一种技术，端板直接附着到台球杆的顶端上。优选的是，顶端和端板以这种方式附着的，以致击球的力量沿着顶端和端板之间的大部分接触表面分布。例如，在本发明的优选实施方案中，环氧粘合剂或其他的粘合剂(例如，3M公司提供的DP420环氧粘合剂)被用于直接附着顶端和端板。

通过本领域内的普通技术人员所熟知的方式，端板也可以附着到台球杆的轴上，例如，环氧粘合剂或其他的粘合剂(例如，3M公司提供的DP420环氧粘合剂)。正如附图1B所示，所述附着可能通过直接将端板粘和到轴155的表面获得。端板也可能被附着到其他的表面上，例如，轴套130部分上，正如附图1B所示。在本发明可以替换的实施方案中，端板230可能被直接附着到轴250上，正如附图2所示。轴套230可能被塑形为覆盖轴250的端部的末端突出形状235。因此，端板220附着在轴250上是通过端板220附着到轴套230上来实现的。这样的实施方案可能是具有优势的，原因在于端板可能被粘和到粘合剂极其适用的一种类型的表面上。

端板不是必须为圆盘状的物体。例如，端板可以被塑形以增大端板和粘和表面之间接触的表面积来强化粘和，同时限制端板上由于所述的结构所导致的额外质量。尽管根据本发明的特定的实施方案，特定的端板结构已经得到描述，但是人们都会理解该结构也适用于本发明所描述的其他的实施方案中。

在本发明的实施方案中，端板被塑形以为粘和提供延伸的表面积。正如附图2所示，端板220包括位于顶端210的相对侧上的细小的延伸部分225，以允许用于将轴套230粘和在末端突出235上的额外的表面积。所述延伸部分通常很小以将用于产生所述延伸部分的端板的额外质量减到最小。举例来说，附图2中的碳化纤维端板220可能具有的厚度大约为0.060英寸，而端板220与轴套230的上凸缘表面236接触，而且延伸部分225上的厚度为大约0.080英寸。

附图3A-3C提供的是与本发明相一致的端板的其他类型和台球杆的说明。正如附图3C中所描述的那样，端板320直接附着到台球杆的顶端310的截面上。端板320具有延伸的凸缘325。延伸凸缘325内侧的端板320的厚度可能与延伸凸缘325的外侧厚度不相同。正如附图3C所示，延伸凸缘内侧的端板320的厚度大于延伸凸缘325的外侧厚度。在特定的实施例中，配置为如附图3C的碳化纤维端板的延伸凸缘内侧的厚度大约为0.070英寸，和延伸凸缘的外侧厚度为0.060英寸。

正如附图3A和3B所示，端板320被用于将顶端310安装到台球杆300的轴350上。端板320的延伸凸缘325延伸到轴350的钻孔部分340中，以允许轴350和端板320之间的更多的接触表面积。增大的表面积提供了端板对于轴的更好的附着力。更进一步，与附图2中所描述的延伸部分相比，延伸凸缘利用了更少的质量，允许人们进一步利用台球杆的顶端更少的质量的优势。

附图3A-3C中描述的端板的形状也可以在附图4的本发明的实施方案中使用。附图4所示的台球杆400的截面没有使用轴套330，正如附图3A和3B所示。实际上，合成轴450直接附着到端板420上。尤其是，合成轴450中的碳化纤维在沿着轴453的下截面的纵轴方向上和靠近轴的中心线451的点划线的一侧的轴壁排列。相对于点划线452的靠近轴壁的外侧的轴截面包括纤维，其与围绕轴的中心线的圆周对齐。轴的端部被配置，以致端板420的凸缘延伸部分425依靠在轴截面451上而无需凸缘延伸部分425的任何垂悬。所述配置，沿着轴454的内壁的逐渐减小部分，为端板和轴的结合提供了额外的强度。

本发明的其他实施方案将本文所描述的端板的特征在各种不同的台球杆和台球杆的截面上利用。举例来说，上下两层中的台球杆包括轴截面和端截面，其是可分离的连接，轴截面被附着到远端的端板上，并覆盖轴截面上的孔槽。顶端直接连接到端板上。在本发明的相关实施方案中，端板可以是三层能或更多层的台球杆的一部分，与截面一并使用的端板包括台球杆的撞击顶端。本文还描述了结合本发明的其他特征的相关的实施方案。

本发明的其他实施方案直接涉及在偏离击球中心时的用于减少球偏转的方法。所述方法包括的步骤有，提供台球杆，该台球杆具有直接附着到台球杆的顶端上的端板。用球杆来撞击球是通过在类似直线(例如，根据参与者的击球动作的直线)的方向上推动台球杆来实现的，其中线并没有通过球的质量中心。如果台球杆不包括端板，该方法用最小的球偏转在轨道上推动球。相关的实施方案可能使用本文中描述的任何台球杆或台球杆的截面来减小球的偏转。所述方法尤其适用于台球比赛中在撞击母球时不能适应加重的球偏转的参赛者。

虽然本发明通过以上的优选的实施方进行了特定的展示和描述，但是本领域内的普通技术人员都能理解各种形式和细节上的变化不会脱离于由以下权利要求所限定的本发明的范围。

实施例

以下提供的实施例用于举例说明本发明的某些实施方案。实施例并不是限制所利用到的特定实施方案的适用范围。

一种已被完成的试验表明了对母球偏转的改进，这是通过使用三种商业上可以获得的用碳化纤维合成端板加以修改的台球杆来展示的。未经修改的台球杆A(Mizerak美式球杆，模型编号PO-437)是一种合成台球杆，其利用了塑料插塞将顶端附着到轴上。未经修改的台球杆B(Hamson美式球杆)是一种合成台球杆，其利用了木制插塞将顶端附着到轴上。未经修改的台球杆C(Predator美式球杆，模型编号314)是一种合成台球杆，其利用了热塑性端盖将顶端附着到轴上。

机械手在直线方向用特定的力来通过每一美式球杆来撞击母球。正如附图5所示的机器人，其具有众多的非连续式桥装置和弹簧装置以控制球杆的击球动作。在本实施例所描述的试验中，特定的桥装置和弹簧装置被用于全部的击球动作，结果是连续的力施加到被撞击的母球上。母球在平行的线上被撞击并从穿过母球的质量中心线偏转9mm。零偏转位置被标注为沿着美式球杆撞击的同一直线的方向上距离母球被撞击的位置50英寸的地方。球在撞击后运动50英寸的真实位置也被标注。零偏转位置和真实位置之间的差异在于母球的偏转。对于每一美式球杆而言，四次击球为系列的动作被完成，并测量对应的偏转。针对击球系列的偏转平均值被记录。

对于每一美式球杆，两个平均的偏转计算被执行。第一偏转计算是以使用了购置的美式球杆的击球系列为基础的。第二偏转计算是在每个美式球杆通过用碳化纤维合成端板替换用来保持顶端的插塞或热塑性端盖修改后以利用美式球杆的击球系列为基础的。试验的结果表示在表1中。

台球杆	利用插塞或热塑性端盖(mm)的平均偏转	利用碳化纤维合成端板(mm)的平均偏转	偏转的％变化
				A	42.6	35.3	-17.2
B	45.9	42.6	-7.10
				C	34.7	34.1	-1.70

表1：母球偏转试验的结果

正如表1中的试验记录所示，每一台球杆中的端板的使用减少了母球相对于原来的未经修改的台球杆的偏转。

Claims (20)

1.一种台球杆，该台球杆包括：

在其远端上具有孔槽的轴；

附着到轴的远端上的高硬度，质轻的端板；以及

附着到端板上用于击球的顶端。

2.根据权利要求1的台球杆，其中端板的重量小于大约0.6克并在小于大约1200磅力的作用下表现出充分的无偏转性。

3.根据权利要求2的台球杆，其中端板在小于大约800磅力的作用下表现出充分的无偏转性。

4.根据权利要求2的台球杆，其中端板的重量小于大约0.3克。

5.根据权利要求1的台球杆，其中端板是由碳化纤维构成的。

6.根据权利要求1的台球杆，其中端板是由Kevlar，铍，钛，硼和镁其中至少一个构成的。

7.根据权利要求1的台球杆，其中轴是由合成材料组成的，轴直接附着到端板上。

8.根据权利要求1的台球杆，其中轴是木制的。

9.根据权利要求1的台球杆，其中轴具有从轴的端部延伸的钻孔。

10.根据权利要求1的台球杆，其中顶端是由酚醛塑料组成的。

11.根据权利要求1的台球杆，其中顶端是由皮革合成材料组成的。

12.根据权利要求1的台球杆，其中端板被配置为圆盘形。

13.根据权利要求1的台球杆，其中端板配置有延伸的凸缘。

14.一种用于击球的台球杆的截面，包括

在其远端上具有孔槽的轴；

附着到轴的远端上的高硬度，质轻的端板；以及

附着到端板上用于击球的顶端。

15.根据权利要求14的台球杆，其中端板的重量小于大约0.6克并在小于大约1100磅力的作用下表现出充分的无偏转性。

16.根据权利要求15的台球杆，其中端板是由碳化纤维构成的。

17.根据权利要求14的台球杆，其中轴是由合成材料组成的，轴直接附着到端板上。

18.根据权利要求14的台球杆，其中端板被配置为圆盘形。

19.根据权利要求14的台球杆，其中端板配置有延伸凸缘。

20.一种在偏离击球中心的情况下用于减少球的偏转的方法，该方法包括：

提供包括在其远端上具有孔槽的轴的台球杆，和直接附着到台球杆的尖端和轴的远端上的端板；以及

通过在没有通过球的质量中心的类似直线的方向上用球杆来撞击球，从而与没有端板的台球杆相比，球在具有较少的球偏转的轨道上运动。

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