(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多重壁バットにおいて、
ほぼ管状の金属製の本体であって、握り部分及びインパクト部分を有し、インパクト部分が前記本体の中心軸線に向かって内方に指向する内部面を有するものとした管状本体と、
前記管状本体内に同軸状に配置し、軸線に対してほぼ平行な方向に測った第１長さ寸法を有するほぼ管状の金属製のインサートであって、前記管状本体の内部面に近接する外面を有し、前記インパクト部分に隣接して保持し、またバットとボールとの接触中にインパクト部分に対してほぼ独立的に移動することができるインサートと、
前記管状本体の内部面とインサートの外面との間に配置した複合部材であって、軸線に対してほぼ平行な方向に測った第２長さ寸法を有し、この第２長さ寸法が前記第１長さ寸法よりも短いものとした複合部材と
を具えたことを特徴とする多重壁バット。
【請求項２】
前記インサート及び前記インパクト部分のうちの一方から他方にできるだけ小さい剪断荷重しか伝達されないように前記インサートの外面及び前記インパクト部分の前記内部面を相対配置した請求項１記載のバット
【請求項３】
前記インサートの外面と前記インパクト部分の内部面との間に少なくともゼロのクリアランスの空間を形成し、大きな力を要することなくインサートを管状本体内に挿入できるようにした請求項１記載のバット。
【請求項４】
前記複合部材は軸線方向よりも周方向の方が大きい強度を有するものとした請求項１記載のバット
【請求項５】
前記複合部材はインサートの長手方向軸線に対してほぼ９０°の角度をなす配向のファイバを含むものとした請求項４記載のバット。
【請求項６】
前記複合部材は前記インサートの外面に接合した少なくとも１層よりなる複合材料層を有するものとした請求項１記載のバット。
【請求項７】
前記複合部材は前記管状本体のインパクト部分の内部面の少なくとも一部に接合した少なくとも１層よりなる複合材料層を有するものとした請求項１記載のバット。
【請求項８】
前記複合部材の厚さを約０．００３〜０．０１５インチ（０．０７６２〜０．３８１ｍｍ）の範囲とした請求項１記載のバット
【請求項９】
前記複合部材は前記管状本体の内部面に接合した少なくとも１層よりなる第１複合材料層と、前記管状本体の外部面に接合した少なくとも１層よりなる第２複合材料層とを含むものとした請求項１記載のバット。
【請求項１０】
前記各層を中心軸線方向よりも周方向の方が大きい強度を有するものとした請求項７記載のバット
【請求項１１】
前記各層は、前記中心軸線に対してほぼ９０°の角度をなすよう配向したファイバを含むものとした請求項１０記載のバット
【請求項１２】
前記各層の厚さを約０．００３〜０．０１５インチ（０．０７６２〜０．３８１ｍｍ）の範囲とした請求項１０記載のバット
【請求項１３】
前記複合部材はほぼ管状の形状とし、また前記インサートの外面及び管状本体の内部面のうちの一方の少なくとも一部分に接合した請求項１記載のバット。
【請求項１４】
前記管状本体は、テーパ付き中間部分及び端部分を有し、前記インサートを前記中間部分及び前記端部分のうちの少なくとも一方に掛合させた請求項１記載のバット。
【請求項１５】
前記インサートは末端及び基端を有し、前記複合部材も末端及び基端を有し、前記インサートの末端が前記複合部材の末端から離れた位置をとるようにした請求項１記載のバット。
【請求項１６】
前記インサートは末端及び基端を有し、前記複合部材も末端及び基端を有し、前記インサートの基端が前記複合部材の基端から離れた位置をとるようにした請求項１記載のバット。
【請求項１７】
前記インサートの基端が前記複合部材の基端から離れた位置をとるようにした請求項１５記載のバット。
【請求項１８】
バットにおいて、
握り部分と、
ほぼ管状のインパクト部分と、
前記握り部分と前記インパクト部分とを相互連結するテーパが付いた移行部分と、
ほぼ管状の金属インサートによって支持された複合部材であって、前記金属インサートの周方向の強度を高めるよう配向したファイバを有し、前記複合部材を、全体の厚さが約０．０１５インチ（０．３８１ｍｍ）以下であり、前記インパクト部分にほぼ同軸状の関係となるよう支持した少なくとも１層の複合材料の層により形成し、前記金属インサートの長さの第１長さ寸法よりも短い第２長さ寸法を有する複合部材と
を具え、前記金属インサートは前記インパクト部分とは別個のほぼ管状の支持部材とし、この支持部材を、前記インパクト部分に対して同軸状関係となるよう配置してボールとのインパクトの際にインパクト部分を補強するようにしたことを特徴とするバット。
【請求項１９】
前記金属インサートは、前記テーパ付きの移行部分及び前記インパクト部分のうちの少なくとも一方の少なくとも一部分に掛合するものとした請求項２０記載のバット。
【請求項２０】
ボールを打撃する多重壁バットにおいて、
長手方向に延在するほぼ管状の第１部材であって、握り部分、テーパ付き中間部分、及びバレル部分を有する第１部材と、
前記第１部材に同軸状に配置し、また前記バレル部分に隣接して保持したほぼ管状の第２部材であって、ボールとの接触中にこの第２部材の少なくとも一部が、前記バレル部分に対してほぼ独立的に移動することができ、また前記軸線にほぼ平行な方向に測って第１長さ寸法を有する第２部材と、
前記第１部材と第２部材との間に配置した複合部材であって、前記軸線にほぼ平行な方向に測った長さ寸法が前記第１長さ寸法より短い第２長さ寸法を有する複合部材と
を具えたことを特徴とするバット。
【請求項２１】
前記第１部材を金属とした請求項２０記載のバット。
【請求項２２】
前記第２部材を金属とした請求項２０記載のバット。
【請求項２３】
前記複合部材を前記第１部材及び第２部材のうちの一方の少なくとも一部分に連結した請求項２０記載のバット。
【請求項２４】
前記第２部材をインサートとした請求項２０記載のバット。
【請求項２５】
前記第２部材を外側スリーブとした請求項２０記載のバット。
【請求項２６】
前記第２部材を前記テーパ付き中間部分及びバレル部分のうちの少なくとも一方に掛合させた請求項２０記載のバット。
【請求項２７】
前記第２部材は末端及び基端を有し、前記複合部材も末端及び基端を有し、前記第２部材の末端が前記複合部材の末端から離れた位置をとるようにした請求項２０記載のバット。
【請求項２８】
前記第２部材は末端及び基端を有し、前記複合部材も末端及び基端を有し、前記第２部材の基端が前記複合部材の基端から離れた位置をとるようにした請求項２０記載のバット。
【請求項２９】
前記第２部材の基端が前記複合部材の基端から離れた位置をとるようにした請求項２７記載のバット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ソフトボール用及びベースボール用のバット、特に、少なくとも一部を複合材料により形成したバットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、金属製のソフトボール用及びベースボール用の新規なまた改良した管状のバットが出現してきている。最も共通している管状バットはアルミニウム製の単一壁の管状バットである。このようなバットは、バットが当たったボールに効果的にパワーを伝達する意味で概して良好なインパクト応答性を示す利点を有する。この効果的なパワー伝達効果は、プレーヤに当たったボールとの良好な「打撃」距離をもたらす。このようなアルミニウムバットの他の利点としては、割れ易い木製バットよりも耐久性が向上する利点もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
管状のアルミニウムバットには利点があるにもかかわらず、普通の設計でのバットの性能及び耐久性を向上する努力が続けられている。概して、バット性能はバットの重量、バットのヒッティング領域即ち「スイートスポット」の大きさ、及びバットのインパクト応答性の関数である。バットの耐久性は、少なくとも部分的には、へこみに抵抗する能力に関連し、管状フレームの強度及び剛度に依存する。最近のバットの技術革新は性能及び耐久性を向上させたが、最も新しいバットデザイン（設計）は、競合する他の設計要因を犠牲にすることによって性能及び耐久性を向上させているのが一般的である。例えば、バットの耐久性を向上させようとする試みは、バット性能に悪影響を及ぼす。
【０００４】
特に、バットのインパクト応答性は、バット壁の弾性、反動リカバリー時間、及び反動力に依存する。一般的に、インパクト応答性は、バットが最大の弾性ひずみを受けたとき、その後に最大の力で最小時間内に跳ね返る（反動を生ずる）ことにより最適化される。バットの弾性はバットの管状フレームの厚さを減少することによって向上することができる。これに反して、バットの耐久性は一般的に管状フレームの厚さを増大することによって向上することができる。この結果として、比較的薄い管状壁を有するバットは大きな弾性ひずみを可能とするが、好ましくない局部的な塑性変形（又は「へこみ」）を受け易い。他方、比較的厚い厚さの管状壁は耐久性があるものの、剛度が高すぎて最適な打撃性能が得られない。このようにバットの一つの特徴を向上させることは他の特徴を損なうことがよくある。
【０００５】
競合する設計要因の他の例としては、バットの最適なヒッティング領域、即ち「スイートスポット」に関連するものがある。スイートスポットは一般的にはバットのインパクト領域の中心の近傍に位置する。スイートスポットから外れて例えば、バットの端部の近くでボールがバットに当たるとき、バットの性能は大幅に低下する。このようなことが生じたとき、バッターには大きい振動を感じられ、バットからボールには少ないエネルギしか伝達されない。バットのスイートスポットを増大する上での明白な方法は、バットの長さ及び周方向寸法を増大することである。このオプションは協会ルール又は規則で制限される。更に、バットの全体寸法を増大させることは、好ましくないほど重量を付加し、このことはバットスピード及び打撃距離を減少させることがよくある。ヒッターは軽量バットを使用してバットスピードを上げて、インパクトの際にボールに伝達される力を増大しようとすることがよくある。）
【０００６】
複合材料製のインサートを組み込んだバットの一つの例としては、米国特許第５，３６４，０９５号に記載されている。この特許はカーボン複合材料のインサートを有し、金属チューブの「剛度」を向上させている管状アルミニウムバットを開示している。このインサートは多層のファイバ層により形成し、各層はバットの軸線に対して０°及び９０°の角度に指向された２方向に織り合わされたファイバを有する。このインサートを包囲する金属チューブ又はフレームのバレル部分に接合し、フレームに向けて外方に押圧力を加え、数１０００ポンド／平方インチの予応力を発生するようにしている。このインサートはガラスファイバ及びカーボンファイバ材料（０．０３〜０．０５インチ即ち、０．７６２〜１．２７ｍｍの厚さ）の複数個の層から形成し、数１０００ポンドの圧縮応力に耐える自己支持構造にしている。この設計は、剛度が比較的高く、弾性変形を制限することができる剛性のある管状フレームにするものの、打撃性能を最適化することが目的である場合には理想的な特性には及ばない。（この設計には、壁がひずみ始める前に圧縮応力に打ち勝つことが必要な単一壁バットのように挙動することを期待するものである。）
【０００７】
複合材料は高い強度‐重量比の利点をもたらすとともに、このような材料は設計上克服すべき点も存在する。複合材料のインサート及びバットフレームは、複合材料の接合層間に生ずる内部層剪断のために摩耗及び破断し易い欠点がある。ボールがバットに当たるときに生ずるひずみは複合層間に剪断応力を発生し、隣接する層間の接合を破壊し、（特に時間の経過とともに）分離してしまうこともある。このことが生ずるとバット性能は低下する。このことは、複合材料インサートの製造コストが比較的高いことを考慮すると特に不利なことである。
【０００８】
このように複合材料によってもたらされる利点があるにもかかわらず、このような材料を使用することに関連する２つの制限事項がある。即ち、バット性能を相殺する弾性ひずみ能力の減少と、内部層剪断により時間の経過にともなって複合材料層が分離する傾向である。
【０００９】
従って、本発明の目的は、これらの制限事項がなく複合材料の利点の少なくとも若干がもたらされる管状バットを得るにある。。また本発明の目的は、優れた打撃性能及び向上した耐久性をもたらす管状バットを得るにある。更に、本発明の目的は、比較的薄いバレル壁を有し、優れた耐久性を示す多重壁バットを得るにある。更にまた、多くの単一壁バットの優れた耐久性並びに向上した打撃性能を有する単一壁バットを得るにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、優れた耐久性、及びバット性能に低下がほとんどない又は全くない改良したソフトボール用及びベースボール用バットが得られる。本発明によれば、金属キャリヤに対して接合関係にする際に、へこみを生ずる力に抵抗する強度指向性を有する比較的薄く軽量の（しかし強度の強い）複合材料を設けることによってこの目的を達成する。例えば、本発明は、ほぼ周方向に最大強度を示し、ボールインパクトの際にひずむ管状部材に直接接合する少なくとも１層の複合材料層を有する単一壁又は多重壁の管状バットとする。
【００１１】
本発明の好適な実施例においては、バットは、管状フレームと、少なくとも１層の複合材料層で補強したインサートとにより構成する。複合材料層は、ほぼ周方向に最大強度を有し、インサートの外面の少なくとも一部に接合するものとする。複合材料層は、性能低下がほとんどなく又は全くなくかつ耐久性を向上するという利点を含めて幾つかの利点がある。複合材料層はインサートの周方向に強度及び剛度を与えるため、周方向応力により生ずる局部的な塑性変形を防止するとともに、フレーム及びインサートを軸線方向に十分ひずませ、ボールがバット表面から離れるときに十分大きなエネルギをボールに伝達することができる。本発明の他の実施例においては、複合材料層をインサートの内面の少なくとも一部分に接合する。
【００１２】
本発明によれば、長さ及び強度特性が異なり、必要とされる部分及び必要とされる方向に関して強度及び剛度を増大し、バットのインパクト部分及び／又はインサートに接合する多重の複合材料層を使用することも意図するものである。バットの意図する用途はデザインに影響することがよくあるため、長さ、厚さ、バットにおける位置、又はファイバの向きのような複合材料層の種々の属性は、特定用途に適合するよう選択することができる。
【００１３】
優れた耐久性及び性能を示す本発明の他の実施例では、管状スリーブの外面に接合した２層の複合材料層を設ける。バットの軸線に対してほぼ０°の角度をなすようファイバを配向した長めの第１複合材料層をスリーブの外面直接付着させる。バットの軸線に対してほぼ９０°の角度をなすようファイバを配向した短めの第２複合材料層を第１複合材料層上に配置しかつ「スイートスポット」に近接させて位置決めする。
【００１４】
本発明の種々の利点及び新規な特徴を特許請求の範囲で特定する。しかし、本発明及び本発明の利点をよりよく理解するため、以下に添付図面につき本発明の好適な実施例を説明する。
【００１５】
図１に示す本発明による好適な実施の形態の管状バット１０は、比較的大きな一定直径のインパクト部分１２、比較的小さい直径の握り部分１４、及び握り部分とインパクト部分との間に延在する中間のテーパ部分１６を設けた管状フレーム１１を有する。インパクト部分１２は「管状」又は「ほぼ管状」であり、この用語はほぼ円筒形のインパクト部分（又は「バレル」）を有するソフトボール用バット並びにほぼ円錐形（又は「截頭円錐形」）バレルを有するソフトボール用バットをも含むことを意図している。
【００１６】
管状フレーム１１はインパクト部分１２の内部で管状インサート１８が掛合している。バット１０は「ヒッティングゾーン」又はバレル領域に断面で見て互いに平行な２個の壁を有する。インサート１８を管状フレーム１１内に保持するのは、インサートの端部を所定位置に保持するか、又は少なくともインサートをバレル内部で少なくとも若干の軸線方向移動を行えるよう閉じ込める。図１に示すように、例えば、インサート１８の第１端部２０を管状フレーム１１の中間テーパ部分１６に接触させ、インサート１８の第２端部２２を管状フレーム１１の端部部分３２に接触させる。しかし、インサートの端部は他の方法によってフレームに支持するか又は固着することができる。例えば、インサート１８の第２端部２２を、端部部分３２における管状フレーム１１のエンクロージャとして形成した端部プラグ（図示せず）によって所定位置に保持することができる。代案として、このインサート１８の端部を他の方法で例えば、固定具又は接着剤によって管状フレーム１１内に支持することもできる。インサート１８は、インパクト部分１２によって両側の端部が圧縮されて保持されるようにすることもできる。インサートをインパクト部分に対する軸線方向の移動を制限するよう所定位置にほぼピン止め又はロックする方が幾分有利であるが、インサートは所定位置にロックせず、インパクト部分に対してある範囲の軸線方向移動を許容しても利点がある。
【００１７】
本発明によれば、有利なことに、ギャップ３４がインパクト部分１２とインサート１８との間に存在する。ギャップ３４はインパクト部分１２がインサート１８に接触する前に若干の弾性変形を生ずることを可能にする。ギャップ３４の寸法はバットの寸法及びタイプに基づいて変化する。用途によっては、ギャップは極めて小さい又は存在しない（即ち、ゼロクリアランス）にする場合もある。インサートとインパクト部分１２との間の空間的位置関係は、インサート及びインパクト部分がインパクトの際に互いにほぼ独立して運動できさえすればよい。この独立的運動はインサートがインパクトの際にあたかも板ばねのように動作することを可能にする。ギャップ又はギャップが存在しない場合にはインサートとインパクト部分との間インターフェースに、グリース又は他の潤滑剤の設けると、このような独立的な運動に役立つ。大きなギャップ３４が存在する用途では、管状フレーム１１のインパクト部分１２はより弾性的になり、フレームがギャップ３４にわたり変形し、衝撃荷重の大部分をインサート１８に伝達することができるようになって有利であることがよくある。
【００１８】
インサートとインパクト部分との間にギャップを設ける用途では、ギャップにウレタン、ラバー，又は他の弾性填隙材料を充填する。填隙材料をインサート及びインパクト部分に接着する場合でも、填隙材料の柔軟な性質がインサートとインパクト部分との間の軸線方向の比較的独立的な移動（やはり板ばねのように）を可能にする。（この関係は、インサートとインパクト部分との間の荷重伝達動力学による相互依存関係にあるこれらの構成部分間の半径方向の動力学とは異なる。）
【００１９】
インパクト部分とインサートとの間の上述の構成及び関係は、米国特許第５，４１５，３９８号に記載されていることを参考までに述べておく。要約すると、本発明は、インサートの壁がインパクト部分１２とはほぼ独立して軸線方向に自由に移動し、インサートをインパクト部分に接合しないか、又は摩擦嵌合、接着若しくは他の方法でインパクト部分に固定する場合に多重壁構造でうまく機能する。換言すれば、インパクト部分及びインサートは一体の単一壁構造のような挙動は示さない。
【００２０】
本発明の原理は、インサートをバレルに対して同軸状に上側に重ね合わせる関係に取り付ける場合にも当てはまり、この場合、インサート（又は、より正確には「イクサート（ｅｘｅｒｔ）」がボールに当たる「インパクト部分」の役目をし、インパクト部分が「インサート」の役目をする。
【００２１】
インサート１８は金属の管状スリーブ２４と、ほぼ周方向に最大強度を示す比較的薄い複合材料層２６とを有する（図２参照）。複合材料層は管状スリーブ２４の外側に接合する。好適には、管状スリーブ２４は管状フレーム１１と同一の材料により形成する。しかし、双方の部分に同一材料を使用することは厳密なものではない。バット及びスリーブの材料として一般的なものは高い等級のアルミニウム例えば、Ｃ４０５又はＣ５５５がある。しかし、他の材料でも十分使用できる。例えば、より高いコストのチタン又は金属マトリックス複合材料を管状フレーム１１及び管状スリーブ２４に使用することができる。
【００２２】
管状スリーブ２４は加わる応力に耐える耐久性に関してほぼ等方性を示すものとする。換言すれば、管状スリーブ２４の強度は周方向及び軸線方向にもほぼ一定のものとする。バットがボールに当たったとき、インパクトによって生ずる応力の大部分は周方向に分散される（フープ応力と称される場合もある）。インパクト部分の外表面において耐久性に悪影響を及ぼす局部的なへこみ又は窪みは、バットにボールが当たった際に生ずる力の周方向応力成分によって生ずる。従って、ほぼ周方向に最大強度を有する複合材料層２６が、へこみに抵抗する上で最も必要な方向に関しての管状スリーブ２４の強度及び剛度を与える。
【００２３】
複合材料層２６は構造上の安定性を与える構造材料と、この構造材料を支持するマトリックス材料を含む。好適な実施例では、構造材料はマトリックス材料に支持したファイバとする。複合材料層２６がほぼ周方向に最大の強度を有するようにするためには、ファイバは周方向に対して４５°以上の角度即ち、０°より大きく、９０°に近い角度をなす方向に延在させねばならない。より好適には、ファイバは管状フレーム１１の長手方向中心軸線に対してほぼ９０°の角度で指向するものとする。例えば、ファイバは管状フレームの軸線に対して約８０°〜９０°の角度をなす方向に指向させる。複合材料層２６は、約０．００３〜０．０１５インチ（０．０７６２〜０．３８１ｍｍ）の範囲の厚さ（例えば、少なくともある用途では約０．００５５インチ（０．１３９７ｍｍ）の厚さ）とすると好適である。特定の複合材料層の厚さ以上の重要なことは、複合材料の厚さであり、複合材料自体の厚さを約０．０１５インチ（０．３８１ｍｍ）以下の範囲、特に好適には、約約０．００３〜０．０１５インチ（０．０７６２〜０．３８１ｍｍ）の範囲の厚さとする。例えば、０．００６インチ（０．１５２４ｍｍ）の好ましい厚さは、０．００６インチ（０．１５２４ｍｍ）の厚さを有する複合材料の単一層、又はそれぞれ０．００３インチ（０．０７６２ｍｍ）の厚さの１個の層を２層にすることによって達成することができる。
【００２４】
複合材料層２６は、強度、剛度、耐久性き高い構造材料により構成すると好適である。好適な実施例においては、複合材料層２６は、カーボンファイバ複合シートとして市販のカーボンファイバとすることができる。しかし、ファイバは、ケブラー（商標名）のような他のタイプのファイバ材料、又はグラスファイバとすることもできる。
【００２５】
複合材料層２６のマトリックスは耐久性が十分高く、繰り返しのインパクトを受けた後にも構造材料を支持し続ける十分な接着特性を有するものとすると好適である。好適な実施例においては、マトリックス材料は強靱なエポキシとする。代案として、マトリックスは、例えば、ポリエステル、ビニルエステルのような他の熱硬化樹脂、又は熱可塑性樹脂とすることができる。
【００２６】
バットの構造の一例として、管状フレーム１１を一定直径のアルミニウムチューブからスウェージ加工し、一体で無溶接フレームを得るようにする。このようなスウェージによれば、インパクト部分１２で壁が薄く、握り部分１４で壁が厚い管状フレームが得られる。図示の実施例の管状フレーム１１を製造するのにスウェージ加工を使用する場合、他の製造方法を使用することもできる。
【００２７】
スリーブ２４に対して（アルミニウム合金における普通の）熱処理をし、例えば、軍事仕様ＭＩＬ‐Ｃ‐５５４１を使用して黄色クロム酸塩コーティングを施す処理をする。このコーティングは、スリーブに対して複合材料層２６の付着を容易にする準備表面を与える。このとき複合材料を予め含浸させた（「プレプレグ」）シートをスリーブの外表面に巻き付ける。複合材料層の２個の端縁間に継ぎ目が開くのを回避するため、複合材料層の尾端縁が前端縁に僅かにオーバーラップするように複合材料層をスリーブの周囲に巻き付ける。プレプレグ複合材料の熱硬化中に材料はチューブに接合する。
【００２８】
図示の実施例としては、管状フレーム１１は約８５，０００ｐｓｉ（５９７６ｋｇ／ｃｍ２  ）の降伏強さを有し、インパクト部分１２は長さが約１３インチ（３３．０２ｃｍ）、壁厚が約０．０５０インチ（１．２７ｍｍ）とする。管状スリーブ２４は、長さが約１３．２５インチ（３３．６６ｃｍ）、壁厚が約０．０５４インチ（１．３７２ｍｍ）である。複合材料層２６は、長さが約８．５インチ（２１．５９ｃｍ）、厚さが約０．０５５インチ（１．３９７ｍｍ）であり、ファイバが長手方向軸線に対してほぼ９０°の角度をなす向きに指向させる。複合材料層は管状スリーブ上に設け、複合材料層の第１端部２８をインサート１８の第１端部２０から４．００インチ（１０．１６ｃｍ）の位置にあり、複合材料層２６の第２端部３０がインサート１８の第２端部から０．７５インチ（１．９０５ｃｍ）の位置にあるようにする。インサート１８の外径は約０．００４５インチ（０．１１４３ｍｍ）のギャップ３４（図１参照）がインサートの外表面と管状フレーム１１のインパクト部分１２の内面との間に残るように選択する。
【００２９】
このような寸法によれば良好な結果が得られるが、このような寸法は単なる一例に過ぎず、バットフレーム、インサート、及びギャップ寸法に関しては多くの変更したものでも十分機能する。このようなすべての変更も本発明の請求の範囲内である。
【００３０】
複合材料層はスリーブ２４を補強し、インサートに対してバットのインパクト部分（バレル）における一層高いフープ（周方向）剛度及び強度を与える。インパクト部分はより一層大きい周方向支持を受け、局部的な塑性変形（又は「へこみ」）を受けにくくし、従って、耐久性が向上する。同時に複合材料層は、バットに極めて僅かな重量を付加するだけである。好適には、比較的薄い複合材料が好ましく、代表的には１〜３層の複合材料層にする。即ち、複合材料層の厚さが増大すればするほど内部層剪断の問題が起こり易くなるためである。複合材料層は、自己支持構造を形成することはないので比較的薄くすることができる。即ち、層は金属スリーブによって担持され、この金属スリーブ自体が自己支持構造である。
【００３１】
【実施例】
図４及び図５に示す本発明の他の実施例では、複合材料層２６ａを（外表面の代わりに）インサート１８の内面の少なくとも一部に接合する。この実施例は、図１〜図３の実施例と同様に機能するが、製造上の観点からは幾分好ましいとは言えない。複合材料層２６をインサート１８の外表面に巻き付けた方がより簡単かつより安価である。この実施例の場合、特に、複合材料のラップ（巻回層）を低い粘性条件でインサート内に挿入する。ブラダ装置を挿入し、低圧（１，０００ｐｓｉ＝７０．３ｋｇ／ｃｍ２  ）で膨張させ、複合材料とインサートの内壁との間の接触を確実にする。次に、複合材料のラップを標準の複合化処理方法の圧力の下で硬化させる。
【００３２】
図６及び図７に示す更に他の実施例では、ほぼ周方向に最大強度を有する第１複合材料層３６をインサート１８の外表面に接合し、ほぼ周方向に最大強度を有する第２複合材料層３８をインサート１８の内面に接合する。この実施例によれば、上述の実施例に比較すると効果及び耐久性が最も高いが、これに引き換え製造コストが上昇する。
【００３３】
インサート支持バレル及び複合材料補強インサートを有する本発明は、幾つかの利点がある。アルミニウムインサートを有する通常の多重壁構造のバットは良好なインパクト応答性を示すが、比較的薄い外壁により、へこみを生じ易く、有効寿命が比較的短い。アルミニウム管状バットの内部に支持した通常の多層複合材料インサートは、永久変形を防止しかつ耐久性を最適化するが、複合材料の高弾性率に起因するバットの好ましい弾性変形を減少する。しかし、本発明はこれらの欠点を、管状スリーブの（荷重支持部材の中心における）弾性と等方性剪断強度と、（荷重支持部材の外表面における）薄い複合材料の周方向強度とを組合せることによって解決し、耐久性を向上しかつ性能低下がほとんどない又は全くないバットを形成することができる。
【００３４】
本発明によれば、インパクト部分の局部的な可塑変形に対する高い抵抗力を示す。即ち、薄い複合材料は周方向に高い強度をインパクト部分に与えるからである。しかし、複合材料は長手方向の弾性変形を大きくは制限せず、インサートは板ばねのような能力を保持し、ボールがバットの表面から離れるときこのボールにエネルギを伝達する。更に、複合材料は大きな強度をバットに付加するため、より薄いアルミニウムを管状フレーム１１及びインサート１８に使用することができる。従って、本発明は従来の多重壁アルミニウムバットよりも軽量にすることができる。
【００３５】
高いコストの複合材料を効率よく使用することにより、最小のコストで複合材料により生ずる利点を最大化することもできる。薄い複合材料のみ（例えば、１〜３層）を必要とするだけであるため、本発明の材料コストを減少することができる。更に、本発明は、全体を複合材料層により形成した自己支持インサートよりも製造が簡単かつ安価である。更に、本発明は見かけ上、内部層剪断力による影響を受けない。これは、複合材料がインサート（又は他の金属キャリヤ）の中立軸線から離れて位置するためである（中立軸線では内部層剪断応力は最大となる）。
【００３６】
上述の実施例は本発明を、バットのインパクト部分に最大の「ばね」効果を与える多重壁バット（例えば、インサート／イクサートを有するバット）に関連して説明したが、この本発明の有用性は単独壁管状バットにも見ることができる。このような実施例の一つとしては、図８及び図９に示すように、ほぼ周方向に最大強度を有する複合材料層２６ｂを、上述したように、単一壁管状バット１０のインパクト部分１２の外表面の少なくとも一部分に接合する。好適には、複合材料層２６に、バットの軸線に対して約８０°〜９０°の角度をなすよう指向させたファイバを含有させる。複合材料層２６は、約０．０１５インチ（０．３８１ｍｍ）以下の範囲、特に好適には、約０．００３〜０．０１５インチ（０．０７６２〜０．３８１ｍｍ）の範囲の厚さとし、最も好適には、約０．００５５インチ（０．１３９７ｍｍ）とする。この複合材料層２６に普通の方法でパウダーコーティングを施し、グラフィックを配置できる適当な表面にする。この特別な実施例は図１〜図７の実施例に比べるとコストが安い。この実施例は通常の単一壁バットの耐久性を向上させるだけでなく、インパクト部分の壁厚を、通常の単独壁バットのインパクト応答性を顕著に向上させるに十分な寸法まで減少することもできるようになる。
【００３７】
この例の図示の実施例においては、管状フレームは約８５，０００ｐｓｉ（５９７６ｋｇ／ｃｍ２  ）の降伏強さを有し、インパクト部分１２は長さが約１２インチ（３０．４８ｃｍ）、壁厚が０．０６７インチ（１．７０ｍｍ）とする。複合材料層２６ｂは長さ約８．５インチ（２１．５９ｃｍ）厚さ０．００３インチ（０．０７６２ｍｍ）としてインパクト部分１２の外表面上に配置し、第２端部３０ａを端部部分３２から０．７５インチ（１．９０５ｃｍ）の位置にくるようにする。
【００３８】
本発明による単一壁管状バットの他の実施例を図１０〜図１３に示す。図１０及び図１１は、周方向に最大強度を有する複合材料層２６ｃを管状バット１０のインパクト部分１２の内面に接合した状態を示す。代案として、図１２及び図１３の実施例はほぼ周方向に最大強度を有する第１複合材料層４０をインパクト部分１２の外表面に接合し、またほぼ周方向に最大強度を有する第２複合材料層４２をインパクト部分１２の内面に接合する。単一壁バットの内面及び／又は外面に１層以上の複合材料層を接合することも勿論できる。各面における複合材料層の好ましい全体厚さは、層の数にかかわらず、約０．０１５インチ（０．３８１ｍｍ）以下にし、好適には、０．００３〜０．０１５インチ（０．０７６２〜０．３８１ｍｍ）の範囲の厚さとし、最も好適には、（やはり特定の用途に基づいて）約０．００５５インチ（０．１３９７ｍｍ）とする。
【００３９】
複合材料層が比較的薄いものであっても、複合材料は単一壁バットの耐久性を向上させる。複合材料層の厚さが幾分目立つものであっても、複合材料はバット製造業者にとってバレルの壁厚を減少することを可能にし、バットのインパクト応答性を顕著に向上させることができる。
【００４０】
更に、本発明は、バットのインパクト部分及び／又はインサートに接合した多重複合材料層を使用することもできる。接合は、長さ、厚さ及びファイバ配向が変化する複合材料層を、インパクトの際にひずみを受けるインパクト部分又はインサートの表面部分に塗布することを含む。この設計は複合材料の向きに関する強度を利用し、製造業者に必要とされる方向に関して必要に応じて強度及び剛度を選択的に増大することを可能にする。バットの意図する用途は設計に影響するため、複合材料層の種々の属性、例えば、長さ、厚さ、バットにおける位置、又はファイバの配向性は特定の用途に適合するよう操作することができる。例えば、管状バットの複合材料の最適化は、異なる要因、例えば、バットをソフトボール又はベースボールに使用するのか、ゲームの展開が速いか遅いか即ち、特定プレーヤの経験レベル又はプレイスタイルがいかなるものであるかに基づいて変化する。本発明によれば、製造業者がバットを「微調整」して特定用途に適合する局部的な強度特性を与えるようにすることができる。上述の「接合」構造は「側壁アイヨニング（ｉｒｏｎｉｎｇ）」（既知の金属加工技術）に酷似した効果を得るが、可撓性及び製造容易性を増大させることができる。
【００４１】
例えば、優れた耐久性及びソフトボールをヒットする際の性能特性を示すことが分かっている特別なインサート設計を図１４に示すこの実施例では管状バットに使用するインサート１８は２層の複合材料層を有する。バット軸線に対してほぼ０°の向きに配向したファイバを有する第１複合材料層４４を上述したように管状スリーブ２４に接合する。更に、バット軸線に対してほぼ９０°の向きに配向したファイバを有する短い第２複合材料層４６を第１複合材料層４４の表面に接合する。第１複合材料層４４は管状スリーブ外表面の大部分にわたりカバーするとともに、短い第２複合材料層４６はインサート１８の中心の近傍に位置決めして最もインパクトが行われそうなインサート１８の部分のみあカバーする。図示の実施例では、第１複合材料層４４を長さ約８．５インチ（２１．５９ｃｍ）、厚さ約０．００３インチ（０．０７６２ｍｍ）とし、管状スリーブ２４上に位置決めし、第１端部４８をインサート１８の第１端部２０から約４．００インチ（１０．１６ｃｍ）の位置にくるようにする。第２複合材料層４６は、長さ約４インチ（１０．１６ｃｍ）、厚さ約０．００５５インチ（０．１３９７ｍｍ）とし、第１複合材料層４４の表面上に位置決めし、第２複合材料層４６の第１端部５０をインサート１８の第１端部２０から約７．２５インチ（１８．４１５ｃｍ）の位置にくるようにする。
【００４２】
従って、インサート１８の厚さは、２個の同心状の複合材料層が存在し、インサートの第１及び第２の端部（いかなる複合材料層によってもカバーされない）に向かって（段階的に）減少していく中心の近傍で最大になる。このような実施例は、最もインパクトが起こる領域の厚さ及び強度を最大にし、応力が少ない領域の厚さ及び重量を少なくする（従って、可撓性が高くなる）ため有利である。従って、この設計はテーパ付きビームに酷似した挙動を示す。この結果、管状スリーブ２４及びインパクト部分１２には少ない材料を必要とするだけとなる。更に、短い第２複合材料層４６を使用することによって、実際に必要とされるよりもコストの高くない複合材料を使用することができる。
【００４３】
更に他の実施例（図示せず）においては、図１４のインサート１８を変更し、長い方の複合材料層（ほぼ０°のファイバ配向層）をインサート内面に接合し、この層の内面上に短い方の複合材料層（ほぼ９０°のファイバ配向層）を接合する。代案として、図６及び図７の実施例のように、第１複合材料層及び短い第２複合材料層を管状スリーブの外面及び内面に、又はその逆にそれぞれ別個に接合することもできる。
【００４４】
他の実施例として、第２複合材料層を区分けして２個又はそれ以上の互いに離れた複合材料層の帯域を第１複合材料層に接合するか、又は第１複合材料層を接合した表面側とは反対側のインサート表面に接合することもできる。
【００４５】
上述の特徴及び原理の多くを組み合わせて異なる用途によりよく適合するバット設計を創出したり、少なくとも代替設計手法をとることができる。例えば、図１５には、図１４のインサート実施例を変更したものを示し、この場合、複合材料層の個別の帯域にした第２複合材料層４６ａ（第１複合材料層４４ａ上に重ね合わせる）を設ける。このようにして、バットのインパクト部分は、選択された局部的位置及び向きで強度及び剛度が増大され、バットのインパクト応答性の挙動を微調整される。図示しないが、第２複合材料層には３個又はそれ以上の複合材料層の帯域を設け、第１及び第２の複合材料層をインサートの内面に接合し、同一又は異なる補強特性を有する第３の複合材料層を第２複合材料層に接合することができる。これらの原理はインサートをインパクト部分上に重なり合う関係にして取り付けた実施例にも適用することができる。
【００４６】
このような他の例として図１６及び図１７において、インパクト部分１２ａ（図１６），１２ｂ（図１７）の外部に同軸状にインサートを取り付けたものを示す。図１６の実施例においては、インサート２４ａをバットの外表面上にインパクト部分１２ａにほぼ同軸状関係にして取り付け、複合部材２６ｃをインサートの外面の少なくとも一部分に接合する。インサートとインパクト部分との間のインターフェースにはギャップが介在するよう又はギャップなしで画成することができる。しかし、インサートはインパクト部分に接合せず、しまり羽目で固定することが望ましい。
【００４７】
図１７の実施例は図１６の実施例と類似しているが、複合部材２６ｄをインサート２４ｂの内面か、又はインパクト部分１２ｂの外面に接合する点が異なっている。
【００４８】
本発明の原理を適用できる種々の実施例が可能であり、本明細書に示した実施例は単なる例示に過ぎず、これに限定されるものではないこと明らかである。更に、特許請求の範囲に記載の発明は、請求項の範囲に含まれるかぎり及び等価のものである限りすべての変更例も包含するのもである。
【図面の簡単な説明】
【図１】インサート及びインサートの外表面上に複合材料層を設けた本発明によるバットの縦断面図である。
【図２】図１の２‐２線上の断面図である。
【図３】図１及び図２のインサートの拡大図である。
【図４】インサート及びインサートの内面に複合材料層を設けた第２の実施例の断面図である。
【図５】図４の５‐５線上の断面図である。
【図６】インサート及びインサートの内面及び外面の双方に単独の複合材料層を設けた第３実施例の斜視図である。
【図７】図６の７‐７線上の断面図である。
【図８】バットインパクト部分の外表面上に単独の複合材料層を設けた第４の実施例の断面図である。
【図９】図８の９‐９線上の断面図である。
【図１０】バットのインパクト部分の内面に単独の複合材料層を設けた第５の実施例の断面図である。
【図１１】図１０の１１‐１１線上の断面図である。
【図１２】バットのインパクト部分の内面及び外面の双方に単独の複合材料層を設けた第６の実施例の断面図である。
【図１３】図１２の１３‐１３線上の断面図である。
【図１４】インサートの外側面に２層の複合材料層を接合した他の実施例の拡大図である。
【図１５】２層の複合材料層を設け、一方の複合材料層を個別の互いに分離した帯域に分割し、インサートの外面に接合した他の実施例の拡大図である。
【図１６】本発明の第７の実施例の断面図である。
【図１７】本発明の第８の実施例の断面図である。
【符号の説明】
１０  管状バット
１２  インパクト部分
１１  管状フレーム
１４  握り部分
１６  テーパ部分
１８  管状インサート
２０  第１端部
２２  第２端部
２４  管状スリーブ
２６  複合材料層
２８  第１端部
３０  第２端部
３２  端部部分
３４  ギャップ
３６  第１複合材料層
３８  第２複合材料層
４０  第１複合材料層
４２  第２複合材料層
４４  第１複合材料層
４６  第２複合材料層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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