網(wǎng)球拍性能改進(jìn)專利技術(shù)綜述

劉梅 鐘黔

【摘 要】網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)作為常見(jiàn)的體育運(yùn)動(dòng)越來(lái)越受到大眾的喜愛(ài)。但是由于影響運(yùn)動(dòng)的因素一定程度上也依附于其所使用的器材，因此作為網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)至關(guān)重要的部分，網(wǎng)球拍性能的研究與改進(jìn)必然是相關(guān)行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。本文通過(guò)對(duì)網(wǎng)球拍性能改進(jìn)專利文獻(xiàn)的收集、標(biāo)引和梳理，分析了該領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)申請(qǐng)情況、主要申請(qǐng)人以及技術(shù)分布情況，并重點(diǎn)研究了網(wǎng)球拍性能的技術(shù)改進(jìn)路線，以期能對(duì)相關(guān)企業(yè)的技術(shù)研究和專利布局提供一定的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】網(wǎng)球拍;硬度;甜區(qū);減震

中圖分類號(hào)： TS952.35 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）02-0166-003

【Abstract】As a common sport， Tennis is becoming more or more popular. However， because of the factors that affect the movement also depend on the? used equipment， therefore， as a vital part of tennis ， the research and improvement of tennis racquet performance is the focus of the related industry .Based on the collection， indexing and combing of patent literature on improved tennis racquet， this paper analyzes the applications of patent technology ， the main applicants and the distribution of technology，and also studies the technical improvement of the tennis racquet performance. It has a certain significance for the technology research and development direction of enterprise.

【Key words】Tennis racquet; Hardness; Sweets; Damping

0 前言

網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)作為一項(xiàng)優(yōu)美而激烈的運(yùn)動(dòng)，其由來(lái)和發(fā)展可用以下四句話來(lái)概括：孕育在法國(guó)，誕生在英國(guó)，開(kāi)始普及和形成高潮在美國(guó)，現(xiàn)在盛行全世界[1]。

隨著網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)的流行，網(wǎng)球拍作為網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)的必備運(yùn)動(dòng)工具，也在不斷地改進(jìn)，材料上從木質(zhì)、金屬、再到復(fù)合材料，形狀上則有小型拍頭球拍、中型拍頭球拍和大型拍頭球拍等?？傊@些材質(zhì)或形狀的演變都是基于對(duì)網(wǎng)球拍性能的改進(jìn)，其目的是使得網(wǎng)球拍的整體性能更優(yōu)，提高運(yùn)動(dòng)技能，改善使用者的體驗(yàn)感。

網(wǎng)球拍主要由拍頭、拍喉、拍柄組成，使用時(shí)配合弦線以及減震器等部件使用。通常，根據(jù)國(guó)際上“AMSSEFCSL”標(biāo)準(zhǔn)，影響網(wǎng)球拍性能的主要因素包括以下9個(gè)方面，如圖1所示。

由上述可知，影響網(wǎng)球拍性能的因素眾多，但它們之間并不是孤立存在的，而是一定程度上相互關(guān)聯(lián)的。本文通過(guò)對(duì)網(wǎng)球拍性能改進(jìn)的相關(guān)專利文獻(xiàn)進(jìn)行篩選和分類，將重點(diǎn)針對(duì)網(wǎng)球拍硬度、甜區(qū)以及減震三個(gè)方面的專利申請(qǐng)情況和技術(shù)分布進(jìn)行分析，根據(jù)時(shí)間節(jié)點(diǎn)歸納相關(guān)的技術(shù)發(fā)展路線，以期能夠供行業(yè)相關(guān)領(lǐng)域研究參考。

1 網(wǎng)球拍專利技術(shù)國(guó)內(nèi)外申請(qǐng)和分布狀況

本文基于檢索數(shù)據(jù)庫(kù)得到的相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)網(wǎng)球拍硬度、甜區(qū)和減震三個(gè)方面的性能改進(jìn)的專利申請(qǐng)和分布情況大致進(jìn)行了如下統(tǒng)計(jì)與分析。

1.1 國(guó)內(nèi)外專利申請(qǐng)狀況

圖2、圖3分別是國(guó)內(nèi)外有關(guān)網(wǎng)球拍專利申請(qǐng)量的變化趨勢(shì)。其中，由圖2中可以看出，國(guó)外從1920前后就已經(jīng)出現(xiàn)有關(guān)網(wǎng)球拍的專利，隨后專利申請(qǐng)量不斷增加，而1990-1998年之間的申請(qǐng)量增幅卻比較低。此外，通過(guò)分析其專利技術(shù)可知，早期的相關(guān)專利主要關(guān)注點(diǎn)是對(duì)球拍材質(zhì)的改進(jìn)，即從最初的木質(zhì)材料到金屬;同時(shí)對(duì)于拍線穿線方式改進(jìn)的專利數(shù)量也比較多，其主要目的是為了擴(kuò)大甜區(qū)，提高網(wǎng)球拍的擊球效果等。

相比于國(guó)外網(wǎng)球拍專利技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)的興起比較晚。由圖3中可以看出，從1989年之后國(guó)內(nèi)才開(kāi)始出現(xiàn)相關(guān)的專利申請(qǐng)，且早期的專利申請(qǐng)量也并不多;后續(xù)隨著人們對(duì)健康的重視以及中西文化的交流和碰撞，從2005年之后專利申請(qǐng)量一直有所增加。進(jìn)一步分析國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展可知，發(fā)展初期專利技術(shù)改進(jìn)主要針對(duì)網(wǎng)球拍結(jié)構(gòu)，后續(xù)則更多的是關(guān)注復(fù)合材料在網(wǎng)球拍中的運(yùn)用、拍線的材質(zhì)以及穿線方式的改進(jìn)，以此提高網(wǎng)球拍的彈性、擊打性能以及使用的舒適性等。

1.2 國(guó)內(nèi)外主要申請(qǐng)人分布

通過(guò)對(duì)相關(guān)專利文獻(xiàn)進(jìn)行分析可知，如圖4所示，國(guó)外相關(guān)領(lǐng)域的主要申請(qǐng)人分別為王子運(yùn)動(dòng)用具有限公司、威爾遜運(yùn)動(dòng)貨品公司、鄧祿普有限公司、海德運(yùn)動(dòng)有限公司、百保力公司、住膠體育用品株式會(huì)社、王子運(yùn)動(dòng)用具集團(tuán)有限公司等。其中，由于網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)在美國(guó)的盛行，因此相關(guān)專利申請(qǐng)主要集中在美國(guó)。此外，通過(guò)近幾年的行業(yè)市場(chǎng)占有份額來(lái)看，網(wǎng)球拍主流品牌主要有Babolat、威爾遜以及HEAD等，相關(guān)前沿技術(shù)也主要集中在這些品牌中。

國(guó)內(nèi)研究網(wǎng)球拍性能的重要申請(qǐng)人主要是廈門(mén)僑興工業(yè)有限公司、廈門(mén)新凱復(fù)材科技有限公司、黃淑娥、劉繼志、尤景三、山河森實(shí)業(yè)股份有限公司、王子運(yùn)動(dòng)用具集團(tuán)股份有限公司、黑德技術(shù)有限公司、威爾遜運(yùn)動(dòng)貨品公司等。如圖5所示。其中，廈門(mén)僑興工業(yè)有限公司和廈門(mén)新凱復(fù)材科技有限公司的申請(qǐng)量較多，這可能受早期網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)傳入臺(tái)灣的影響。

2 網(wǎng)球拍性能的技術(shù)發(fā)展路線

由前述分析可知，影響網(wǎng)球拍性能的因素很多，但基于專利申請(qǐng)量的分布以及技術(shù)改進(jìn)發(fā)展來(lái)看，其主要集中在對(duì)網(wǎng)球拍硬度、甜區(qū)以及減震三個(gè)方面，因此，本文主要針對(duì)下述三個(gè)方面進(jìn)行分析。

2.1 網(wǎng)球拍硬度性能的技術(shù)發(fā)展

網(wǎng)球拍的硬度與網(wǎng)球拍的彈性性能相關(guān)，其很大程度上影響使用者的擊球手感。一般來(lái)說(shuō)，硬度越高的球拍在擊球時(shí)形變?cè)叫?，也相?duì)需要使用者少些主動(dòng)發(fā)力，控制也更好些;而硬度越小的球拍，擊球時(shí)形變?cè)酱?，但手感相?duì)較好。綜合網(wǎng)球拍的性能可知，影響網(wǎng)球拍的硬度性能很大程度上體現(xiàn)在球拍材質(zhì)上。

通過(guò)分析相關(guān)專利技術(shù)可知，在網(wǎng)球拍發(fā)展初期，網(wǎng)球拍的材質(zhì)主要木質(zhì)為主，如1921年美國(guó)專利US19210489255A和1922年US19220568373A均是采用木質(zhì)球拍，此形成了網(wǎng)球拍初期的主流材質(zhì)。但是由于木質(zhì)球拍具有易受潮、易變形等缺點(diǎn)，且之后隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展，網(wǎng)球拍的材質(zhì)也發(fā)生了重大改變。1967年美國(guó)的維爾勝公司生產(chǎn)出了第一支鐵制球拍T-2000[2]，隨著相關(guān)的專利申請(qǐng)也有所體現(xiàn)，如1973年美國(guó)專利USD3751034A通過(guò)采用金屬制作球拍，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)球拍硬度和彈性性能的改進(jìn);1974年DE2417439A則是通過(guò)采用輕質(zhì)材料-鋁制作輕量化且強(qiáng)度高的網(wǎng)球拍。由于金屬球拍的外框可以承受更高強(qiáng)度的沖擊力和拉力，因此，金屬球拍在拍頭面積、拍弦的承重磅數(shù)等方面都具備了木質(zhì)球拍所不能比擬的優(yōu)越性。

此后，隨著碳纖維及其復(fù)合材料的興起，網(wǎng)球拍行業(yè)的巨頭制造商都在不斷嘗試將新材料運(yùn)用到球拍制作中。如1984年US19840632453A通過(guò)采用碳纖維制作網(wǎng)球拍，以達(dá)到更硬、更輕的技術(shù)效果;1993年US19930071171A則是通過(guò)采用橡膠、泡沫等復(fù)合材料使得網(wǎng)球拍的整體性能更優(yōu)。2014年中國(guó)專利CN201280015576A也提出一種網(wǎng)球拍，球拍由在其中間安裝輕材料的碳纖維夾層結(jié)構(gòu)形成，以此在保證網(wǎng)球拍硬度要求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)輕量化，以進(jìn)一步提高擊球手感和舒適感。

綜上，用碳纖維及其復(fù)合材料制造的網(wǎng)球拍具有重量輕、彈性好、剛度大、應(yīng)變小、擊球面積大等特點(diǎn)，還可降低球與球拍接觸時(shí)的偏離度，使球獲得較大的初速度，因此目前碳纖維網(wǎng)球拍成為行業(yè)主流。

2.2 網(wǎng)球拍甜區(qū)的技術(shù)發(fā)展

球拍的一般線床包括在碰撞球時(shí)對(duì)選手提供最大的反應(yīng)性、最大的力量以及最好的感覺(jué)的中心區(qū)域和周邊區(qū)域。中心區(qū)域常常被稱作“甜區(qū)”，被限定為產(chǎn)生較高反彈系數(shù)值的線床區(qū)域。通常，若球拍擊球甜區(qū)小，球打在稍偏離中心的位置，球拍彈性就會(huì)有很大的落差，造成擊球難度增高、失誤增多。因此，對(duì)于構(gòu)造具有擴(kuò)大甜區(qū)的球拍一直是該運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域的需要，且需要保證在擴(kuò)大甜區(qū)的同時(shí)不會(huì)影響球拍的整體性能。

為了擴(kuò)大球拍的甜區(qū)，提高網(wǎng)球拍的整個(gè)性能，相關(guān)網(wǎng)球拍專利申請(qǐng)技術(shù)發(fā)展中給出了很多不同的技術(shù)改進(jìn)點(diǎn)，圖6是網(wǎng)球拍甜區(qū)擴(kuò)大的專利技術(shù)分布圖。

綜上可知，為了擴(kuò)大球拍甜區(qū)，相關(guān)的專利技術(shù)分別從增加球拍的頭部大小、增加球拍線的張力、改變球拍和/或球拍線的材料、以及增加球拍的豎線和/或橫線的長(zhǎng)度等方面做出相應(yīng)的改進(jìn)。然而，這樣的設(shè)計(jì)改變會(huì)有一定的缺陷，例如可靠性下降、拍線易斷裂、球拍容易損壞以及可操作性降低等。基于該些缺陷，2013年CN201310313513A提出了一種網(wǎng)球拍，其頭部包括具有內(nèi)周壁和外周壁的箍，內(nèi)周壁包括多個(gè)橫線孔和多個(gè)豎線孔。該球拍結(jié)構(gòu)具有擴(kuò)大的甜區(qū)、增加的豎線回彈速度，但不增加球拍頭部的極慣性矩，且也不影響球拍的可操作性。2016年CN201621175050A給出了一種新型網(wǎng)球拍，該網(wǎng)球拍通過(guò)緩沖段的設(shè)置，可以增加球拍甜心區(qū)的占比，使擊球更順暢。

2.3 網(wǎng)球拍減震性能的技術(shù)發(fā)展

在擊球時(shí)，網(wǎng)球拍網(wǎng)面受到撞擊產(chǎn)生震動(dòng)，且該震動(dòng)通過(guò)球拍線傳導(dǎo)至球拍框架，再由球拍框架傳導(dǎo)至球拍握柄，最后傳到使用者手臂。如果擊球時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)過(guò)大，日積月累非常容易使得使用者產(chǎn)生所謂的“網(wǎng)球肘”。因此，使用者在選擇網(wǎng)球拍時(shí)，最關(guān)注的性能之一便是網(wǎng)球拍的避震效果。

2.3.1 網(wǎng)球拍結(jié)構(gòu)的技術(shù)發(fā)展對(duì)減震性能的影響

現(xiàn)有技術(shù)中為了降低震動(dòng)沖擊，多數(shù)技術(shù)通過(guò)在球拍框架或握柄上加以改良變化以求得具有降低震動(dòng)效果球拍，

早在網(wǎng)球拍的發(fā)展初期，球拍的減震主要是通過(guò)采用避震體外掛的方式，例如在球拍框架的槽中設(shè)置相應(yīng)的避震塊，或在球拍框架周緣的網(wǎng)線附掛避震條等方法。如1929年專利US19290396091A和1979年專利US4180265A;然而，外掛避震體在揮動(dòng)球拍擊球時(shí)易使避震體掉落，并且影響打擊拍面范圍，因此該種設(shè)計(jì)并未真正有效消減擊球瞬間產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊力。

2.3.2 網(wǎng)球拍拍線的技術(shù)發(fā)展對(duì)減震性能的影響

球拍拍線的選用關(guān)系到其所編織形成甜區(qū)的大小、球拍彈性、以及其震動(dòng)程度。拍線材質(zhì)的改變也在不斷影響著網(wǎng)球拍的減震性能，如圖8是網(wǎng)球拍拍線改進(jìn)技術(shù)路線圖。

分析網(wǎng)球拍的專利技術(shù)可知，早期的網(wǎng)球拍線主要由羊腸或半羊腸構(gòu)成，但羊腸或半羊腸拍線的主要缺陷是抗拉強(qiáng)度及楊氏模數(shù)皆不高，因此在擊球時(shí)，拍線不但容易斷裂，且易產(chǎn)生高的震動(dòng)，易引起網(wǎng)球肘的產(chǎn)生。

針對(duì)上述缺陷，1978年DE2800572A提出采用人造聚合球拍線，但是人造聚合球拍線材料，其黏彈性及黏塑性現(xiàn)象明顯，當(dāng)受到高的沖擊應(yīng)力時(shí)會(huì)漸失其彈性，造成球拍穿線拉力的降低，耐用性差，且時(shí)常要換線，增加使用的成本。而后1997年CN97103170A提出了一種由合成纖維制成的復(fù)合絲作為弦線，其具有優(yōu)良（打球性，但是人工合成的纖維其編線方法又因需要不同而有不同的纏繞方式，間接影響線的直徑與粗細(xì)，影響使用效果。2007年CN200710143681A提出一種球拍線，其芯線周圍以皮線編織或纏繞，以使得弦線更為纖細(xì)，且具有耐用性，擊球感良好;2012年CN201210454821A提出設(shè)計(jì)網(wǎng)球拍弦的納米粒子/尼龍材質(zhì)是由納米粒子、尼龍類樹(shù)脂和增強(qiáng)二者之間相容性的偶聯(lián)劑或改性劑組成，其結(jié)構(gòu)是由納米粒子/尼龍材質(zhì)制備的芯絲和卷繞在該芯絲外面的多個(gè)同一材質(zhì)制備的皮絲，所形成的芯鞘結(jié)構(gòu)，再用包覆樹(shù)脂使整相一體化的網(wǎng)球拍弦。該網(wǎng)球拍弦具有高強(qiáng)的特性，并且增加強(qiáng)度的同時(shí)不損失其彈性。

綜上所述，影響網(wǎng)球拍性能的各個(gè)因素之間并不是孤立存在的，而是相互關(guān)聯(lián)的，因此在對(duì)網(wǎng)球拍性能進(jìn)行改進(jìn)時(shí)要兼顧多個(gè)方面，以此才能獲得性能更好的網(wǎng)球拍。

3 總結(jié)

目前，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和公眾對(duì)專利保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)，各領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量也在不斷增長(zhǎng)。本文以中文和外文專利庫(kù)的專利文獻(xiàn)為樣本，分析了國(guó)內(nèi)外有關(guān)網(wǎng)球拍的專利申請(qǐng)趨勢(shì)以及各國(guó)的專利分布，并針對(duì)網(wǎng)球拍的硬度、甜區(qū)以及減震三個(gè)方面概述了網(wǎng)球拍性能改進(jìn)的技術(shù)發(fā)展路線，以期能夠供相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行參考。

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