JP7748665B2 - ラケット - Google Patents

Description

本明細書は、テニス、ソフトテニス、スカッシュ、パデル、バドミントン等に適したラケットを開示する。

テニスラケットにてボールが打撃されると、このラケットに振動が発生する。この振動はプレーヤーに伝播し、プレーヤーに不快感を与える。

特開２００５－３２８９２３公報には、グリップと、このグリップに収容されたダイナミックダンパーとを有するテニスラケットが開示されている。このダイナミックダンパーは、ラケットに生じた振動を減衰させる。

特開２００５－３２８９２３公報

特開２００５－３２８９２３公報に開示されたラケットでは、プレーヤーに伝播する振動は、十分は抑制されない。プレーヤーは、伝播する振動によって不快感を感じる。ソフトテニス、スカッシュ、パデル、バドミントン等においても、ラケットからプレーヤーへの振動の伝播は、プレーヤーに不快感を与える。

本発明者の意図するところは、プレーヤーの不快感が抑制されるラケットの提供にある。

好ましいラケットは、非拘束状態における、１００Ｈｚ以下の固有振動数を、有する。

このラケットは、腕の振動に起因するプレーヤーの不快感を抑制しうる。

図１は、一実施形態に係るテニスラケットが示された分解正面図である。 図２は、図１のテニスラケットが示された側面図である。 図３は、図１のテニスラケットの一部が拡大されて示された分解図である。 図４は、図１のテニスラケットの一部が示された一部切り欠き拡大図である。 図５は、図２のテニスラケットの一部が示された一部切り欠き拡大図である。 図６は、図１のテニスラケットの面内方向固有振動数の測定方法が示された模式図である。 図７は、図１のテニスラケットの非拘束状態の固有振動数が模式的に示されたグラフである。 図８は、他の実施形態に係るテニスラケットが示された正面図である。 図９は、図８のテニスラケットが示された側面図である。 図１０は、図８のテニスラケットのダイナミックダンパーが示された拡大断面図である。 図１１は、図８のテニスラケットのダイナミックダンパーが示された拡大断面図である。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態が詳細に説明される。

図１－３に、テニスラケット２が示されている。このラケット２は、フレーム４、グリップ６、エンドキャップ８、グロメット１０及びストリング１２を有している。このラケット２は、硬式テニスに使用されうる。図１において、矢印Ｘはラケット２の幅方向を表し、矢印Ｙはラケット２の軸方向を表し、Ｚ方向はラケット２の厚み方向を表す。図２では、グロメット１０及びストリング１２の図示が省略されている。

フレーム４は、ヘッド１４、第一スロート１６、第二スロート１８及びシャフト２０を有している。ヘッド１４は、フェース２２（後に詳説）の輪郭を形成している。ヘッド１４の正面形状は、略楕円である。楕円の長径方向は、ラケット２の軸方向Ｙと一致している。楕円の短径方向は、ラケット２の幅方向Ｘと一致している。第一スロート１６は、ヘッド１４から延びている。第二スロート１８は、ヘッド１４から延びている。第二スロート１８は、ヘッド１４から離れた位置において、第一スロート１６と合流している。シャフト２０は、２つのスロート１６、１８が合流する箇所から延びている。シャフト２０は、スロート１６、１８と連続している。ヘッド１４のうち２つのスロート１６、１８に挟まれた部分は、ヨーク２４である。このフレーム４は、中空である。

このフレーム４の主たる材質は、繊維強化樹脂である。この繊維強化樹脂は、樹脂マトリックスと、多数の強化繊維とを有している。フレーム４は、複数の繊維強化層を含んでいる。

フレーム４の基材樹脂として、エポキシ樹脂、ピスマレイミド樹脂、ポリイミド及びフェノール樹脂のような熱硬化性樹脂；並びにポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミド及びポリプロピレンのような熱可塑性樹脂が例示される。フレーム４に特に適した樹脂は、エポキシ樹脂である。

フレーム４の強化繊維として、カーボン繊維、金属繊維、ガラス繊維及びアラミド繊維が例示される。フレーム４に特に適した繊維は、カーボンの長繊維である。複数種の繊維が併用されてもよい。

図２及び３に示されるように、ヘッド１４は、グロメット溝２６を有している。このグロメット溝２６は、ヘッド１４の外周面から窪んでいる。グロメット溝２６は、ヨーク２４を除き、ヘッド１４のほぼ全周に渡って形成されている。

ヘッド１４はさらに、複数の孔２８を有している。それぞれの孔２８は、ヘッド１４を貫通している。ヘッド１４のほぼ全周において、複数の孔２８が配置されている。

グリップ６は、シャフト２０に巻かれたテープによって形成されている。グリップ６は、テニスラケット２がスイングされたときの、プレーヤーの手とテニスラケット２とのスリップを抑制する。

図３に示されるように、グロメット１０は、ベース３０と複数のパイプ３２とを有している。ベース３０は、ベルト形状を有している。それぞれのパイプ３２は、ベース３０と一体的に形成されている。このパイプ３２は、ベース３０から起立している。このグロメット１０の典型的な材質は、フレーム４よりも軟質な合成樹脂である。テニスラケット２が、複数のグロメット１０を有してもよい。それぞれのグロメット１０におけるパイプ３２の数が、１でもよい。

グロメット１０は、ヘッド１４に装着される。グロメット１０がヘッド１４に装着された状態では、ベース３０がグロメット溝２６に収容される。ベース３０の一部が、グロメット溝２６からはみ出てもよい。さらに、グロメット１０がヘッド１４に装着された状態では、パイプ３２が孔２８を貫通する。

図１に示されるように、ストリング１２はヘッド１４に張られている。ストリング１２は、幅方向Ｘ及び軸方向Ｙに沿って張られる。ストリング１２は、パイプ３２を貫通している。ストリング１２により、多数のスレッド３４（ｔｈｒｅａｄ）が形成されている。ストリング１２のうち幅方向Ｘに沿って延在する部分は、横スレッド３４ａと称される。ストリング１２のうち軸方向Ｙに沿って延在する部分は、縦スレッド３４ｂと称される。複数の横スレッド３４ａ及び複数の縦スレッド３４ｂにより、フェース２２が形成される。フェース２２は、概してＸ－Ｙ平面に沿っている。フェース２２が、２以上のストリング１２から形成されてもよい。

図４及び５には、シャフト２０の近傍が示されている。これらの図に示されるように、テニスラケット２は、ケース３６、ダイナミックダンパー３８、第一ホルダー４０及び第二ホルダー４２を有している。ケース３６は、筒状である。ケース３６は、チャンバー４４を有している。ダイナミックダンパー３８は、チャンバー４４に収容されている。ケース３６は、シャフト２０に収容されている。換言すれば、ダイナミックダンパー３８は、ケース３６を介してシャフト２０に収容されている。ダイナミックダンパー３８が、ケース３６を介さずにシャフト２０に収容されてもよい。第一ホルダー４０及び第二ホルダー４２のそれぞれは、ケース３６に固定されている。ダイナミックダンパー３８は、ウェイト４６、第一板ばね４８及び第二板ばね５０を有している。ダイナミックダンパー３８は、ダンピング材を含みうる。典型的なダンピング材は、ゲルである。

ウェイト４６の比重は、大きい。ウェイト４６の好ましい材料として、銅、銅合金、鉛、鉛合金、タングステン、タングステン合金、炭素鋼及び合金鋼が例示される。図４において、矢印Ｌｗはウェイト４６の長さを表し、矢印Ｔｗはウェイト４６の厚さを表す。図５において矢印Ｗｗは、ウェイト４６の幅を表す。

第一板ばね４８の一端は、ウェイト４６に接続されている。第一板ばね４８の他端は、第一ホルダー４０に接続されている。第二板ばね５０の一端は、ウェイト４６に接続されている。第二板ばね５０の他端は、第二ホルダー４２に接続されている。第一板ばね４８及び第二板ばね５０は、ウェイト４６を、ケース３６から離間させて保持している。図４において、矢印Ｌｓ１は第一板ばね４８の長さを表し、矢印Ｌｓ２は第二板ばね５０の長さを表し、矢印Ｔｓはそれぞれの板ばねの厚さを表す。図５において、矢印Ｗｓはそれぞれの板ばねの幅を表す。長さＬｓ１及び長さＬｓ２の合計は、ばね４８、５０の全長Ｌｓである。

図４及び５の対比から明らかなように、第一板ばね４８の厚み方向は、Ｘ方向である。従って第一板ばね４８は、Ｘ方向に曲がりうる。第二板ばね５０の厚み方向は、Ｘ方向である。従って第二板ばね５０は、Ｘ方向に曲がりうる。第一板ばね４８及び第二板ばね５０の曲がりにより、ウェイト４６は、Ｘ方向に移動しうる。第一板ばね４８及び第二板ばね５０の、図４における右方向への曲がりと、図４における左方向への曲がりとが、交互に繰り返されることにより、ウェイト４６が揺動する。揺動の方向は、Ｘ方向（つまり面内方向）である。

図６に、テニスラケット２の面内固有振動数の測定方法が示されている。この方法では、紐５２によってラケット２が吊り下げられる。このラケット２の軸方向（Ｙ方向）は、鉛直方向と一致している。ヘッド１４は、シャフト２０よりも上方に位置している。グリップテープは、シャフト２０から剥がされている。このラケット２のシャフト２０に、加速度ピックアップ５４が取り付けられている。加速度ピックアップ５４は、下端５６から９０ｍｍの位置に取り付けられている。この加速度ピックアップ５４の向きは、Ｘ方向である。この加速度ピックアップ５４は、３．５ｇの質量を有する。シャフト２０の、加速度ピックアップ５４の逆の点Ｐｈが、インパルスハンマー（図示されず）で加振される。典型的なインパルスハンマーは、ＰＣＢ社製である。このインパルスハンマーが有するフォースピックアップで計測された入力振動と、加速度ピックアップ５４で計測された応答振動とが、アンプを介して周波数解析装置に送られる。典型的な周波数解析装置は、ヒューレットパッカード社の「ダイナミックシグナルアナライザ」である。この装置で得られた伝達関数に基づいて、面内固有振動数が算出される。この方法では、ラケット２のいかなる部分についても強固に固定されていない状態で、固有振動数が測定される。換言すれば、非拘束状態にあるラケット２の固有振動数が測定される。

図７は、テニスラケット２のＸ方向（つまり面内方向）の固有振動数が示されたグラフである。図７において、横軸は振動数（Ｈｚ）であり、縦軸はアクセレランス（ｍ／ｓ^２／Ｎ）である。図７において、符号Ｐ１で示されているのは一次ピークであり、符号Ｐ２で示されているのは二次ピークである。一次ピークＰ１における振動数ｆ１は、二次ピークＰ２における振動数ｆ２よりも低い。振動数ｆ１は、このラケット２の、面内方向固有振動数である。

前述の通り、ダイナミックダンパー３８におけるウェイト４６の揺動の方向は、面内方向である。この揺動は、テニスラケット２の面内方向固有振動数に影響する。このテニスラケット２の面内方向固有振動数は、ダイナミックダンパー３８を有さないテニスラケットのそれと比べて、低い。

プレーヤーの手腕（hand and arm）とテニスラケット２とは、連成系を形成する。本発明者が得た知見によれば、連成系の固有振動数は、低い。ダイナミックダンパー３８を有さない従来のテニスラケットの面内方向固有振動数は、２００Ｈｚ程度である。本開示に係るテニスラケット２では、面内方向固有振動数は、１００Ｈｚ以下である。このラケット２の面内方向固有振動数は、連成系の固有振動数に近い。従って、このラケット２を含む連成系における手腕の振動では、振幅が小さく、かつ減衰率が大きい。このラケット２は、腕の振動に起因するプレーヤーへの衝撃を、抑制しうる。この観点から、ラケット２の面内方向固有振動数は５０Ｈｚ以下がより好ましく、３０Ｈｚ以下が特に好ましい。この面内方向固有振動数は、５Ｈｚ以上が好ましい。ラケット２が、２以上のダイナミックダンパー３８を有してもよい。

ダイナミックダンパーを有する従来のテニスラケットでは、連成系の固有振動数は考慮されていない。このラケットの面内方向固有振動数は、高い。このラケットでは、不快感が十分には抑制されない。一方、本開示に係るテニスラケット２では、連成系の固有振動数が考慮されて、適正なダイナミックダンパー３８が選択されている。

ラケットが、面外方向にウェイトが揺動するダイナミックダンパーを有してもよい。このダイナミックダンパーは、低い面外方向固有振動数を達成する。ラケットが、面内方向ではなくかつ面外方向でもない方向にウェイトが揺動するダイナミックダンパーを有してもよい。本発明者が得た知見によれば、面内方向の振動が、手腕によく伝播する。従って、面内方向にウェイト４６が揺動するダイナミックダンパー３８が好ましい。

以下、ダイナミックダンパー３８の仕様決定方法の一例が、説明される。ダイナミックダンパー３８のパラメータは、下記の数式によって算出される。

Ｍ：連成系の質量（ｋｇ）
Ｋ：連成系のばね定数（Ｎ／ｍ）
μ：質量比
ｍ：ダイナミックダンパー３８の質量（ｍ）
ｋ：ダイナミックダンパー３８のばね定数（Ｎ／ｍ）
ｃ：ダイナミックダンパー３８の減衰係数（Ｎｓ／ｍ）

連成系における、質量Ｍ及びばね定数Ｋは、実験的に推測されうる。

図４及び５に示されたダイナミックダンパー３８は、第一板ばね４８及び第二板ばね５０の両方がケース３６に固定されている。このダイナミックダンパー３８のばね定数ｋは、下記の数式によって算出される。

この数式が変形されて、下記数式が導出される。

この数式により、第一板ばね４８及び第二板ばね５０の幅ｂ（＝Ｗｓ）が算出される。

ダイナミックダンパー３８の減衰要素は、下記の数式によって算出される。

ζ：減衰比
η：損失係数
Ｋ１：貯蔵弾性率
Ｋ２：損失弾性率
Ｋ’：複素弾性率

減衰比ζと損失係数ηとの関係は、下記の数式の通りである。

前述の通り、シャフト２０にはグリップ６が巻かれている。従ってプレーヤーは、ダイナミックダンパー３８を視認しない。プレーヤーは、違和感なく、テニスラケット２を私用できる。ダイナミックダンパー３８の視認の目的で、透明なグリップ６が採用されてもよい。

この方法により、プレーヤーへの衝撃を抑制しうるダイナミックダンパー３８が設計されうる。

図８は他の実施形態に係るテニスラケット５８が示された正面図であり、図９はその側面図である。このテニスラケット５８は、図１－３に示されたテニスラケット２と同様、フレーム６０、グリップ６２、エンドキャップ６４、グロメット及びストリング６６を有している。このラケット５８はさらに、ダイナミックダンパー６８を有している。フレーム６０は、ヘッド７０、第一スロート７２、第二スロート７４及びシャフト７６を有している。図１－３に示されたラケット２と異なり、シャフト７６にはダンパーは収容されていない。このテニスラケット５８は、硬式テニスに使用されうる。図８及び９において、矢印Ｘはラケット５８の幅方向を表し、矢印Ｙはラケット５８の軸方向を表し、Ｚ方向はラケット５８の厚み方向を表す。

ダイナミックダンパー６８は、第一スロート７２、第二スロート７４及びシャフト７６に固定されている。この固定は、接着剤によって達成されている。他の手段によって固定が達成されてもよい。他の手段として、ボルト、結束及び溶着が例示される。ダイナミックダンパー６８のハウジング（後に詳説）が、フレーム６０と一体成形されてもよい。テニスラケット５８が、フレーム６０に対して着脱されうるダイナミックダンパー６８を有してもよい。

図１０及び１１に、ダイナミックダンパー６８が示されている。このダイナミックダンパー６８は、ハウジング７８、ウェイト８０及び一対の板ばね８２を有している。ウェイト８０の材質は、図４及び５に示されたウェイト４６の材質と同じである。それぞれの板ばね８２の材質は、図４及び５に示された第一板ばね４８及び第二板ばね５０の材質と同じである。

板ばね８２の一端は、ウェイト８０に接続されている。板ばね８２の他端は、ハウジング７８に接続されている。板ばね８２は、ウェイト８０を、ハウジング７８から離間させて保持している。図１０において、矢印Ｌｗはウェイト８０の長さを表し、矢印Ｔｗはウェイト８０の厚さを表し、矢印Ｌｓは板ばね８２の長さを表し、矢印Ｔｓは板ばね８２の厚さを表す。図１１において、矢印Ｗｗはウェイト８０の幅を表し、矢印Ｗｓは板ばね８２の幅を表す。

図１０及び１１の対比から明らかなように、板ばね８２の厚み方向は、Ｘ方向である。従って板ばね８２は、Ｘ方向に曲がりうる。板ばね８２の曲がりにより、ウェイト８０は、Ｘ方向に移動しうる。板ばね８２の、図１０における右方向への曲がりと、図１０における左方向への曲がりとが、交互に繰り返されることにより、ウェイト８０が揺動する。揺動の方向は、Ｘ方向（つまり面内方向）である。

面内方向へのウェイト８０の揺動は、テニスラケット５８の面内方向固有振動数に影響する。このラケット５８の面内方向固有振動数は、ダイナミックダンパー６８を有さないラケットのそれと比べて、低い。このラケット５８を含む連成系における手腕の振動では、振幅が小さく、かつ減衰率が大きい。このラケット５８は、腕の振動に起因するプレーヤーへの衝撃を、抑制しうる。この観点から、面内方向固有振動数は１００Ｈｚ以下が好ましく、５０Ｈｚ以下がより好ましく、３０Ｈｚ以下が特に好ましい。この面内方向固有振動数は、５Ｈｚ以上が好ましい。

図１０及び１１に示されたダイナミックダンパー６８では、板ばね８２の片端がハウジング７８に固定されている。このダイナミックダンパー６８のばね定数ｋは、下記の数式によって算出される。

この数式が変形されて、下記数式が導出される。

この数式により、板ばね８２の幅ｂ（＝Ｗｓ）が算出される。

このラケット５８をスイングするプレーヤーは、ダイナミックダンパー６８を視認しうる。肘への衝撃に不安を持つプレーヤーは、このラケット５８と、衝撃の大きい従来のラケットとを、容易に区別できる。ダイナミックダンパー６８が、第一スロート７２及び第二スロート７４に挟まれる位置に、存在してもよい。板ばね８２が、ハウジング７８を介することなく、フレーム６０に直接に固定されてもよい。

以下、実施例に係るラケットの効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本明細書で開示された範囲が限定的に解釈されるべきではない。

［実施例１］
図１－５に示されたテニスラケットを製作した。このラケットは、シャフトに収容されたダイナミックダンパーを有していた。このダイナミックダンパーでは、ウェイトの材質は黄銅であり、ばねの材質はステンレススチール（ＳＵＳ３０３）であり、ダンピング材の材質はゲルであった。ウェイトの振動方向は、面内方向であった。このダイナミックダンパーの、ウェイト及び板ばねの仕様が、下記の表１に示されている。

［実施例２－５及び比較例１］
ウェイト、板ばね及びダンピング材の仕様を下記の表１及び２に示される通りとした他は実施例１と同様にして、実施例２－５及び比較例１のテニスラケットを得た。

［実施例６］
ウェイトの振動方向が面外であるダイナミックダンパーを設けた他は実施例１と同様にして、実施例６のテニスラケットを得た。

［実施例７］
図８－１１に示されたテニスラケットを製作した。このラケットは、スロート及びシャフトに固定されたダイナミックダンパーを有している。このダイナミックダンパーのウェイトの振動方向は、面内方向である。このダイナミックダンパーの、ウェイト、板ばね及びダンピング材の仕様が、下記の表２に示されている。

［比較例２］
ダイナミックダンパーを設けなかった他は実施例１と同様にして、比較例２のテニスラケットを得た。

［官能評価］
テニスエルボーの既往歴がある上級プレーヤーによる、官能評価を行った。このプレーヤーは、日頃、衝撃による肘へのダメージに配慮しつつ、ボールを打撃している。このプレーヤーは、ラケットから手腕に伝播する振動に敏感である。５名のプレーヤーに肘への衝撃の少なさを評価させ、平均点を算出した。この結果が、下記の表１及び２に示されている。

表１及び２から明らかな通り、各実施例のテニスラケットでは、プレーヤーに与える衝撃が小さい。このラケットによるショットにおいて、プレーヤーは不快感を感じにくい。この評価結果から、このラケットの優位性は明らかである。

［開示項目］
以下の項目のそれぞれは、好ましい実施形態の開示である。

［項目１］
非拘束状態における、１００Ｈｚ以下の固有振動数を、有するラケット。

［項目２］
非拘束状態における、１００Ｈｚ以下の面内方向固有振動数を有する、項目１に記載のラケット。

［項目３］
フレーム及びこのフレームに取り付けられたダイナミックダンパーを有する項目１又は２に記載のラケット。

［項目４］
上記ダイナミックダンパーが、ばねとこのばねに固定されたウェイトとを含んでおり、
上記ばねの繰り返し変形によって上記ウェイトが振動する項目３に記載のラケット。

［項目５］
上記ウェイトの振動方向が面内方向である項目４に記載のラケット。

［項目６］
上記ダイナミックダンパーが上記フレームの中に収容されている項目３から５のいずれかに記載のラケット。

［項目７］
上記フレームが、ヘッド、このヘッドから延びる第一スロート及び第二スロート、並びにこの第一スロート及び第二スロートに連続するシャフトを含んでおり、
上記ダイナミックダンパーが上記シャフトに収容されている項目６に記載のラケット。

［項目８］
上記ダイナミックダンパーが上記フレームの表面に接合されている項目３から５のいずれかに記載のラケット。

［項目９］
上記フレームが、ヘッド、このヘッドから延びる第一スロート及び第二スロート、並びにこの第一スロート及び第二スロートに連続するシャフトを含んでおり、
上記ダイナミックダンパーが上記第一スロート、上記第二スロート又は上記シャフトに接合されている項目８に記載のラケット。

前述のラケットは、ソフトテニス、スカッシュ、パデル、バドミントン等にも適している。

２・・・テニスラケット
４・・・フレーム
６・・・グリップ
１６・・・第一スロート
１８・・・第二スロート
２０・・・シャフト
３６・・・ケース
３８・・・ダイナミックダンパー
４４・・・チャンバー
４６・・・ウェイト
４８・・・第一板ばね
５０・・・第二板ばね
５８・・・テニスラケット
６０・・・フレーム
６２・・・グリップ
６８・・・ダイナミックダンパー
７２・・・第一スロート
７４・・・第二スロート
７６・・・シャフト
７８・・・ハウジング
８０・・・ウェイト
８２・・・板ばね

Claims (5)

1. 非拘束状態における、５０Ｈｚ以下の面内方向固有振動数を、有しており、
   フレーム及びこのフレームに取り付けられたダイナミックダンパーを備えており、
   上記ダイナミックダンパーが、ばねとこのばねに固定されたウェイトとを含んでおり、かつ上記ばねの繰り返し変形によって上記ウェイトが面内方向に振動するものであり、
   上記ウェイトが振動することで、上記面内方向固有振動数が低下するラケット。
2. 上記ダイナミックダンパーが上記フレームの中に収容されている請求項１に記載のラケット。
3. 上記フレームが、ヘッド、このヘッドから延びる第一スロート及び第二スロート、並びにこの第一スロート及び第二スロートに連続するシャフトを含んでおり、
   上記ダイナミックダンパーが上記シャフトに収容されている請求項２に記載のラケット。
4. 上記ダイナミックダンパーが上記フレームの表面に接合されている請求項１に記載のラケット。
5. 上記フレームが、ヘッド、このヘッドから延びる第一スロート及び第二スロート、並びにこの第一スロート及び第二スロートに連続するシャフトを含んでおり、
   上記ダイナミックダンパーが上記第一スロート、上記第二スロート又は上記シャフトに接合されている請求項４に記載のラケット。