Saitenstrang oder Saite für Ballschläger

Die Erfindung betrifft einen Schläger für Ballspiele, insbesondere einen Tennisschläger, mit in einem Spannrahmen vorgesehener Bespannungsfläche aus sich kreuzenden Saiten, welche gegebenenfalls Abschnitte mindestens eines längeren Saitenstranges sind. Außerdem erfaßt die Erfindung die Ausgestaltung eines Saitenstranges oder einer Saite an sich.

Ein solcher Tennisschläger -- wie ihn beispielsweise die DE-PS 34 34 898 des Anmelders beschreibt -- mit einer parallel zur Schlägerlängsachse verlaufenden längsten Saite von 330 mm wird beispielsweise mit etwa 30 kg bespannt. Diese Belastung wird an einer Spannmaschine vorgegeben. Die tatsächliche Spannung stellt sich -- wenn diese Saite im bespannten Schläger z.B. mit einem Dehnungsmeßstreifen gemessen würde -- immer auf einen wesentlich niedrigeren Wert ein, da die Saite materialbedingt in sich selbst oder durch das mechanische Spiel von Maschinen und Spannzange nachgibt. Der Ist-Wert liegt erfahrungsgemäß bei etwa 70 % des eingestellten Spannwertes, also hier bei etwa 21 kg.

Man kann nun beispielsweise eine 1,3 mm dicke Darmsaite auswählen, die -- angenommen beim Ballaufprall -- 2 kg aufnimmt. Sie spannt sich also von 21 auf 23 kg, und die Dehnungszunahme ist 8,25 % - 7,5 %, also 0,75 %, auf die Länge von 330 mm bezogen, folglich 2,47 mm. Die parallel nächstliegende Saite ist noch 320 mm lang und würde sich nur noch um 2,4 mm längen wollen. Und eigentlich müßte sie -- wenn alle Saiten gleichviel nachgeben sollten -- weniger stark gespannt werden.

Nachteilig ist bei diesen Überlegungen, daß bei einer solchen Bespannungsart die Bespannungsmaschine für jede Saitenlänge auf einen neuen Wert eingestellt werden muß. Zudem ist es dann in der Praxis nicht mehr möglich, die relativ einfachen Bespannungsanleitungen der einzelnen Hersteller heranzuziehen.

Im Stande der Technik ist zudem eine Schlägerbespannung mit mehreren, die Schlägermitte bildenden Längs- und Quersaiten dickeren Querschnitts und außerhalb des üblichen Schlagbereichs -- also in den von jener kreuzartigen Fläche aus Darmsaiten begrenzten Eckflächen -- verlaufenden dünneren Saiten aus einem anderen Werkstoff bekannt, um der erhöhten Belastung im Ballfeld oder Schlagbereich durch dickere Saiten Rechnung zu tragen und bei Verschleiß nur die Saiten jenes Ballfeldes austauschen zu müssen.

Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, für einen Schläger der eingangs erwähnten Art eine ideale Bespannung zu schaffen, bei welcher die oben erörterten Maßnahmen vermieden sind. Zudem soll das Schlagverhalten des Schlägers insgesamt verbessert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre nach den unabhängigen Patentansprüchen; die Unteransprüche geben besonders günstige Ausgestaltungen der Erfindung an.

Erfindungsgemäß weisen die Saiten einer Richtung des Saitenstranges -- beispielsweise von der entsprechenden Mittelachse der Bespannungsfläche ausgehend -- zur kürzesten Saite dieser Richtung hin unterschiedliche Querschnitte auf. Im gewählten Beispiel der Darmsaite wird als eine solche nächstliegende Saite eine etwas dünnere gewählt, die ein wenig mehr nachgibt; hier gilt bei abnehmender Saitenlänge der Saiten von Rahmenbohrung zu Rahmenbohrung reichenden ein nach außen hin abnehmender Saitenquerschnitt.

Bei Saitensträngen aus Kunststoffmaterial, insbesondere bei Nylonsaiten, muß mit abnehmender Saitenlänge hingegen der Durchmesser zunehmen.

Es werden also Saitenstränge mit -- bevorzugt von ihrer Mitte her nach beiden Seiten hin -- insgesamt oder partiell konisch gestaltetem Längsschnitt eingesetzt, welche innerhalb der Bepannungsfläche vom Bespannungszentrum nach außen hin eine Querschnittszunahme -- bei Nylon -- oder eine Querschnittsabnahme -- bei Darm -- anbieten. Die genaue Anordnung des stufenlos oder in Stufen gestalteten Längsschnittkonus im Saitenstrangverlauf hängt von der Bespannungsart ab. Für die Quersaite muß die Mitte nicht immer der ideale Ausgangspunkt sein; er könnte durchaus etwa näher am Schlägerherz liegen. Die Saite könnte beispielsweise auch vom Herz zum Kopf partiell lediglich zu- oder abnehmen (oder umgekehrt) und so zu der gewünschten Verlagerung des sog. Sweetspot beitragen. In jedem Falle bietet hier der Saitenstrang selbst eine sich ändernde Querschnittsform an.

Bei einer anderen Lösung der Aufgabe nach dem Nebenanspruch nehmen die Saitenquerschnitte einzeln gespannter Saiten vom Schlägerzentrum nach außen zu oder ab, dies bevorzugt in der Saitenzahl entsprechenden -- beispielsweise etwa acht -- Stufen.

Grundsätzlich gilt also der erfinderische Gedanke, der Krafteinwirkung des Balles in den unterschiedlichen Abständen von den Achsen der Bespannungsebene -- und damit bei verschiedenen Saitenlängen -- durch differenzierte und gezielte Querschnittsänderungen zu begegnen.

Für eine entsprechend geformte -- beispielsweise konisch geschliffene -- Saite wird selbständig Schutz begehrt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:

Fig. 1:

die Draufsicht auf einen Tennisschläger mit einer Bespannung aus Längs- und Quersaiten;

Fig. 2:

einen Teil des Tennisschlägers während eines Spannvorganges für Längssaiten;

Fig. 3:

ein Diagramm für drei unterschiedliche Saitenmaterialien mit Saitenlängung bzw. Dehnung über der Zugkraft;

Fig. 4:

ein Diagramm für die Saitenmaterialien der Fig. 3 mit Saitenlängung bzw. Dehnung über der Zugspannung - also der Zugkraft pro Querschnittseinheit;

Fig. 5:

ein Diagramm mit Kurven für Darmsaiten verschiedenen Durchmessers mit Saitenlängung bzw. Dehnung über der Zugkraft;

Fig. 6:

ein Diagramm für Nylonsaiten verschiedenen Durchmessers mit Saitenlängung bzw. Dehnung über der Zugkraft;

Fig. 7:

die Seitenansicht einer Hälfte einer eingespannten Quersaite aus Darm;

Fig. 8:

die Seitenansicht der Hälfte eines Längssaitenstranges aus Nylonmaterial;

Fig. 9:

die Seitenansicht der Hälfte eines Quersaitenstranges aus Nylonmaterial;

Fig. 10 bis Fig. 14:

Seitenansichten von überhöht skizzierten Saitensträngen;

Fig. 15 und Fig. 16:

Draufsichten auf Bespannungsfelder von Schlägern.

Ein Tennisschläger 50 weist einen ovalen Spannrahmen 52 aus einem entsprechend gekrümmten Profilstab 54 auf, der beidseits der Schlägerlängsachse M in ein Paar von -- eine offene Herzzone H flankierenden -- Profilarmen 56 übergeht. Letztere enden in einem Handgriff 58. Die offene Herzzone H wird durch einen den Spannrahmen 52 zum Oval ergänzenden Quersteg 60 begrenzt.

Im Spannrahmen 52 wird von Längssaiten 62 und diese kreuzenden Quersaiten 64 eine Bespannungsfläche Q in der Art eines geflochtenen Gitters gebildet. Die sichtbaren Längssaiten 62 bzw. Quersaiten 64 sind jeweils Abschnitte eines längeren Saitenstranges, wie er beispielsweise in Fig. 2 für die Längssaiten 62 mit 63 bezeichnet ist; dieser wird mit beiden Enden vom Spannrahmenkopf 53 her durch nicht erkennbare Rahmenbohrungen oder -löcher geschoben und beispielsweise mittig ausgerichtet. Dann wird eine Seite bzw. ein Trum des Saitenstranges 63 mittels einer Zange 68 festgelegt und die in Fig. 2 rechte Seite eingezogen, anschließend folgt die linke Seite der Bespannung Q.

Die Längssaiten 62 -- gegebenenfalls zusätzlich einige Quersaiten 64 -- oder die Quersaiten 64 sind hier Abschnitte eines Saitenstranges 63 oder 65, der -- wie gesagt -- durch die Löcher im Spannrahmen 52 bzw. Quersteg 50 geführt wird und dann die einzelnen Saitenlängen ergibt; die längste Längssaite 62 -- eigentlich der längste Saitenabschnitt parallel zur Schlägerlängsachse M -- mißt hier 330 mm (Maß a in Fig. 1); die Länge der Quersaiten 64 parallel zur Schlägerquerachse Z ist mit e bezeichnet.

Um diesen Tennisschläger 50 beispielsweise mit 30 kg zu bespannen (als Soll-Spannung in Kilogramm) wird diese Spannkraft an der -- nicht gezeigten -- Bespannungsmaschine eingestellt. Die tatsächliche Spannung ist die Spannung der Saiten 62, 64 in kg, die nach dem Bespannen und mehrmaligem Auftreffen des Balles besteht und immer bei einem erheblich niedrigeren Wert als die Sollspannung liegt; die Saite 62, 64 gibt beispielsweise materialbedingt oder etwa durch das mechanische Spiel bei der Spannmaschine und dem Spannvorgang nach. Ermittelt wird die tatsächliche Spannung durch einen Dehnungsmeßstreifen od.dgl.

So entsteht ein Verlustquotient zwischen tatsächlicher Spannung und Soll-Spannung von etwa 0,70 bis 0,76 bei den Längssaiten 62, wobei sich z.B. aus 0,70 x 30 = 21 kg Spannkraft errechnen läßt. Infolge der ovalen Form des Tennisschlägers 50 weicht der Verlustquotient der Quersaiten 64 etwas ab und beträgt bei gewöhnlichen Schlägern 0,50 bis 0,60.

Trifft ein Ball auf die Bespannung, ist mehr oder weniger die gesamte Bespannungsfläche Q betroffen, wobei die größte Beeinflussung erfolgt, wenn der Ball in der geometrischen Schlägermitte ansetzt. Bei 20 kg Aufprall -- eines normalen Balles von Grundlinie zu Grundlinie -- gibt die Bespannungsfläche Q so nach, daß beispielsweise eine ausgewählte Darmsaite von 1,3 mm Durchmesser hier für eine Lastaufnahme von 2 kg eine Dehnungszunahme von 8,25 - 7,5 %, also 0,75 %, auf die Länge von 33 cm bezogen also 2,47 mm, erleidet.

Fig. 3 stellt über der Zugkraft in kg für verschiedene Saitenarten die Saitenlängung in cm/m oder die Dehnung in % einander gegenüber, nämlich für

A = Nylon (gedrillt);

B = Anglerleine (Vollnylon);

C = Darm.

Dazu zeigt Fig. 4 die Saitenlängung bzw. Dehnung wie oben, diesmal jedoch über der Zugspannung in kg/mm2 als Zugkraft je Querschnittseinheit.

Beim Tennisschläger 50 sind die Saiten 62 bzw. 64 von unterschiedlichem Durchmesser: im Falle der Darmsaite C wird --ausgehend vom Kreuzungspunkt der Achsen M, Z -- als jeweils zum Spannrahmen 52 hin parallel benachbarte Saite eine mit geringerem Durchmesser gewählt, da diese etwas mehr nachgibt.

Um die erwähnte Längung von 2,47 mm auch bei 320 mm zu erreichen, ist die Dehnung höher zu wählen, beispielsweise

Dafür wird die Saitendicke für die Darmsaite aus dem Diagramm der Fig. 5 (mit einer Dicke um 1,27 mm) abgelesen; dieses Diagramm gibt die Saitenlängung in cm/m über der Zugkraft in kg an, wobei zur Vereinfachung angenommen wird, daß sich die Dehnung proportional zur Zugkraft verhält.

Die kürzeste Längssaite 62 sei nur noch 21 cm lang. Sie erfordert eine Dehnung, die 1,57 mal höher wäre (33/21) -- also 0,75 x 1,57 = 1,18 (abgelesen also eine Saite mit 1 mm Durchmesser). Hier wäre folglich eine Saite richtig, die in der Mitte 1,3 mm hätte und an den Enden 1,0 mm messen würde.

Die Abnahme könnte linear nach einer festgelegten Kurve oder in Stufen erfolgen.

In der Praxis wird man mit einer etwas dickeren Saite in der Mitte anfangen, z.B. mit 1,45 Durchmesser, die dann auf 1,15 mm zurückgeht - oder von 1,4 mm auf 1,2 mm.

Die ganz detaillierte Abstufung orientiert sich an der Schlägergeometrie nach den Materialeigenschaften. Wie ein Vergleich der Fig. 5 und 6 erkennen läßt, verhält sich die Darmsaite C i.w. linear, hingegen orientieren sich Nylonsaiten A nach Fig. 6 in ihrer Dehnungszunahme nicht proportional zur Kraftzunahme.

Für die Quersaite 64 ergeben sich die entsprechenden Bedingungen. Da die Spannung niedriger ist als in den Längssaiten 62, könnten Vorteile dadurch erzielt werden, daß sie insgesamt etwas dicker oder insgesamt etwas dünner aber sonst mit ähnlich veränderlichen Durchmessern ausgeführt wird.

Aufgrund der Dehnungs/Kraft-Kurvenbeziehung gilt für Nylonsaiten A eine umgekehrte Konstruktion, d.h. die Saiten für die längsten Saiten müssen dünner sein als jene für die kurzen Saiten (-abschnitte).

Fig. 7 verdeutlicht beispielhaft eine Hälfte einer eingespannten Quersaite 64d aus Darm zwischen der Schlägerlängsachse M und dem bei 52 nur angedeuteten Spannrahmen mit in einer Bohrung 70 vorgesehener Kunststoffhülse 72 in stark vergrößerter Seitenansicht; die Schlägerlängsachse M ist Symmetriegerade für die Quersaite 64d. Beidseits der Symmetrieachse M verläuft ein achsnaher Saitenabschnitt 74 einer Länge b1 von etwa 50 mm gleichbleibenden Durchmessers c1, an den sich ein konischer Saitenabschnitt 74k der beispielsweisen Länge b2 von 40 mm anschließt, der in einen Endabschnitt 74e der Länge b3 von 40 mm gleichbleibenden Durchmessers c3 übergeht.

Im Unterschied zu dem sich zwischen Schlägerlängsachse M und Spannrahmen 52 erstreckenden Abschnitt einer Darmquersaite 64d zeigt Fig. 8 in vergrößerter Skizze die Hälfte eines Saitenstrangs 63n für Längssaiten aus Nylonmaterial der Gesamtlänge von 6120 mm; hier ist links eine Linie S als angenommene Strangmitte und Symmetrieachse für die Ausgestaltung des Saitenstranges 63 zu erkennen. Von dieser Linie S erstreckt sich -- beidseits -- jeweils ein mittennaher Abschnitt 73 der Länge f1 von 700 mm und des Durchmessers d1 von 1,20 mm, an den ein konischer Abschnitt 73k der Länge f2 von 1260 mm anschließt, dessen Enddurchmesser der Durchmesser d3 eines Endabschnittes 63e der Länge f3 von etwa 1100 mm ist. Dieser Durchmesser d3 von 1,40 mm bleibt über die Länge des Endabschnittes konstant.

Der Saitenstrang 65n für Quersaiten aus Nylonmaterial einer Gesamtlänge von 5400 mm hat ebenfalls eine Linie S als gedachte Saitenmitte und Symmetrieachse. Der Durchmesser i1 von dessen mittennahen Abschnitten 75 der Länge q1 von 500 mm mißt hier 1,35 mm, dem der Durchmesser i3 des Maßes 1,55 mm des Endabschnittes 75e am anderen Ende des konischen Abschnittes 75k der Länge q2 von 960 mm gegenübersteht. Auch der Durchmesser i3 des Endabschnittes 75e des Saitenstranges 65n der Quersaiten bleibt über dessen Länge q3 von etwa 1240 mm konstant.

Die Fig. 10 bis 14 geben schematisch und stark überhöht die Gestaltung verschiedener Saitenstränge wieder, wobei Fig. 10 den Saitenstrang 63n der Fig. 8 aus Nylonmaterial in ganzer Länge erkennen läßt und Fig. 11 einen Saitenstrang 63d aus Darm, der sich beidseits der Symmetriegeraden S im Bereich konischer Abschnitte 63k zu seinen Endabschnitten 63e hin verjüngt.

Der Saitenstrang 78 der Fig. 12 hat sowohl in der Symmetriegeraden S als auch beidseits davon in jeweils einer Linie N Querschnittsmaxima, also auch zwei Querschnittsminima in den Geraden K. Die Querschnittsmaxima in den Linien N bieten etwa das doppelte Höhenmaß als jenes an der mittigen Maximumlinie S an. Zwischen den Maximum- und Minimumstellen N-K-S verlaufen konische Seitenabschnitte 78a, 78b; an letzteren schließt nach außen ein gegenläufig konischer Teil 78c an.

Fig. 13 zeigt einen Saitenstrang 80, der beidseits der Symmetriegeraden S jeweils von einem Mittelstück 80m ausgehend vierfach (80a bis 80d) mit zunehmenden Querschnitten zu einem Endstück 80e hin gestuft ist; der Durchmesser t1 des Endstückes 80e entspricht etwa dem Durchmesser t jenem des Mittelstückes 80m.

Schließlich verdeutlicht Fig. 14 zwischen zwei Endabschnitten 82e eines Saitenstranges 82 mit unterschiedlichen konstanten Durchmessern t2, t3 ein konisches Zwischenstück an.

In der Bespannungsfläche Q der Fig. 15 ist ein solcher Saitenstrang nach Fig. 14 für die Quersaiten 64 angedeutet, Wohingegen der Saitenstrang für die Längssaiten 62 jenem der Fig. 10 entspricht.

In Fig. 16 ist ein Spannrahmen 52 mit geschlossenem Herzen wiedergegeben, bei dessen Bespannung Q die Saiten vom Zentrum nach außen deutlich abnehmen.