(57)【要約】【課題】ボールの打球時におけるホールド感およびコントロール性を向上することが可能なラケットフレームおよび該ラケットフレームを備えたラケットを提供する。【解決手段】テニスラケット等のラケットは、ラケットフレームと、該ラケットフレームに張設されるガットを有する。ラケットフレームは、外周部２と内周部３とを有するヘッド部１１を備え、外周部２と内周部３とで規定される環状の断面構造を有する。そして、ヘッド部の環状の断面におけるせん断中心５が図心６よりも外周部２側に位置するようにヘッド部１１の断面形状を選定する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部（２）と内周部（３）とを有するヘッド部（１１）を備え、前記外周部（２）と前記内周部（３）とで規定される環状の断面構造を有するラケットフレーム（１）であって、
前記ヘッド部（１１）の環状の断面におけるせん断中心（５）が図心（６）よりも前記外周部（２）側に位置するように前記内周部（３）の厚みを前記外周部（２）の厚みよりも薄くした、ラケットフレーム。
【請求項２】
前記ヘッド部（１１）の環状の断面は、１つの対称軸（４）に関して対称な形状であり、
前記図心（６）とせん断中心（５）とが前記対称軸（４）上に位置する、請求項１に記載のラケットフレーム。
【請求項３】
前記内周部（３）の厚みを、前記外周部（２）の厚みの１０％以上６０％以下とした、請求項１または請求項２に記載のラケットフレーム。
【請求項４】
前記内周部（３）全体を前記外周部（２）から離れる方向に膨出させ、
前記外周部（２）全体を前記内周部（３）から離れる方向に膨出させた、請求項１から請求項３のいずれかに記載のラケットフレーム。
【請求項５】
外周部（２）と内周部（３）とを有するヘッド部（１１）を備え、前記外周部（２）と前記内周部（３）とで規定される環状の断面構造を有するラケットフレーム（１）であって、
前記ヘッド部（１１）の環状の断面におけるせん断中心（５）が図心（６）よりも前記外周部（２）側に位置する、ラケットフレーム。
【請求項６】
前記図心（６）とせん断中心（５）間の距離を０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とする、請求項５に記載のラケットフレーム。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載のラケットフレームを備えたラケット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラケットフレームおよびラケットに関し、特に、硬式テニスラケット、軟式テニスラケット、バドミントンラケット等において使用可能なラケットフレームの構造および該ラケットフレームを備えたラケットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、テニスラケットやバドミントンラケット等の操作性を向上させるためにラケットフレームに対して様々な提案がなされている。その中の一つに、特開２００１−９５９４９号公報に記載されたラケットフレームがある。
【０００３】
当該公報には、軽量で操作性に優れ、かつ高張力で張設されるガットを保持するのに十分な強度を確保できるラケットフレームを提供するために、打球面と直交する方向に切断した断面において、管状構造を成す外殻層の対向する内壁の間隙Ｗが、打球部の外周側面側を構成する外殻層の内壁と、該内壁と対向する内周側面側の外殻層の内壁との間で、０．１ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲内に構成したラケットフレームが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−９５９４９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の公報に記載のラケットフレームを採用したラケットは、結果的にボールのホールド感およびコントロール性に優れたものともなっていたが、その理由について理論的に解明できていなかった。
【０００６】
そこで、本願発明者が上記のラケットフレームの断面形状と、ボールのホールド感およびコントロール性といったラケットに要求される特性との関係について鋭意検討したところ、次のような内容を知得するに至った。
【０００７】
すなわち、ラケットフレームのヘッド部を打球面と垂直方向に切断した断面における図心とせん断中心との位置関係が、ボールの打撃時におけるヘッド部の上記断面内における撓み変形量と、打球面と垂直方向におけるガットの変形量であるストリングス変形量とに影響を及ぼし、結果的にラケットに要求される上記のような特性に影響を及ぼすことを知得した。言い換えれば、ヘッド部の上記断面における図心とせん断中心との位置関係を所定の関係とすることで、該フレームを採用したラケットにおけるボールのホールド感およびコントロール性を向上することができることを知得した。
【０００８】
従来、このようにヘッド部の断面における図心とせん断中心との位置関係に着目した例はなく、そのためボールのホールド感およびコントロール性に優れたラケットを得るためのヘッド部の断面形状の選定は経験に頼らざるを得ず、決して容易なものではなかった。
【０００９】
そこで、本発明は、ボールの打球時におけるホールド感およびコントロール性を容易に向上することができるラケットフレームおよび該ラケットフレームを備えたラケットを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るラケットフレームは、１つの局面では、外周部と内周部とを有するヘッド部を備え、外周部と内周部とで規定される環状の断面構造を有する。そして、ヘッド部の環状の断面におけるせん断中心が図心よりも外周部側に位置するように内周部の厚みを外周部の厚みよりも薄くする。ここで、せん断中心とは、荷重がどのような向きに作用しても力がその点を通る限り断面のねじれが生じない点をいう。
【００１１】
上記のようにヘッド部の環状の断面におけるせん断中心が図心よりも外周部側に位置することにより、該ラケットフレームを採用したラケットにボールが衝突したときに、ストリングス変形量を大きくしながら、ヘッド部の環状の断面部分における撓み変形量を小さくすることができる。
【００１２】
上記のヘッド部の環状の断面は、好ましくは、１つの対称軸に関して対称な形状である。この場合、図心とせん断中心は対称軸上に位置することが好ましい。
【００１３】
また、上記内周部の厚みを、外周部の厚みの１０％以上６０％以下程度とすることが好ましい。
【００１４】
また、上記ヘッド部の内周部全体を外周部から離れる方向に膨出させ、外周部全体を内周部から離れる方向に膨出させた形状を採用してもよい。
【００１５】
本発明に係るラケットフレームは、他の局面では、外周部と内周部とを有するヘッド部を備え、外周部と内周部とで規定される環状の断面構造を有し、該ヘッド部の環状の断面におけるせん断中心が図心よりも外周部側に位置する。
【００１６】
上記図心とせん断中心間の距離は、好ましくは、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下程度である。
【００１７】
本発明に係るラケットは、上述のラケットフレームを備える。したがって、ボールの打球時におけるホールド感およびコントロール性に優れたものとなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態におけるラケットフレームおよびラケットについて説明する。
【００１９】
本実施の形態におけるラケットは、たとえば硬式テニスラケット、軟式テニスラケット、バドミントンラケットであり、後述するラケットフレームおよびガットを備える。
【００２０】
ラケットフレームは、たとえば繊維強化樹脂製であり、中空外殻構造（管状構造）を有し、打球部を囲むヘッド部、シャフト部およびグリップ部を備える。
【００２１】
繊維強化樹脂としては、たとえばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂をマトリクス樹脂とする繊維強化樹脂（ＦＲＰ）が挙げられ、強化繊維としてカーボン繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の連続繊維を使用可能である。また、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂とする繊維強化樹脂も挙げられ、連続繊維あるいは短繊維により強化することができる。
【００２２】
上記繊維強化樹脂における強化繊維形態としては、一方向プリプレグ（ＵｎｉＤｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ（ＵＤ）プリプレグ）、織物プリプレグ、マットプリプレグ等が挙げられる。一般的には、一方向プリプレグが主体で、織物プリプレグおよびマットプリプレグは一方向プリプレグと組み合わせて、副次的に使用することが多い。
【００２３】
ヘッド部は、打球部の輪郭を形成しており、その平面形状は典型的には略楕円である。該ヘッド部は、たとえば繊維強化樹脂製の管状部材で形成される。シャフト部は、ヘッド部とグリップ部間に位置し、ヘッド部から連続的に延びる上記の管状部材の一部で形成される。グリップ部は、シャフト部と連続的かつ一体的に形成される。
【００２４】
上記ヘッド部は外周部と内周部とを備え、この外周部と内周部とで規定される環状の断面構造を有する。つまり、ヘッド部の内周面で規定される略楕円形状の面（打球面）と垂直な方向（高さ方向）にヘッド部を切断したときのヘッド部の断面形状は環状である。
【００２５】
ヘッド部の外周面と内周面とを貫通するように多数のガット挿通孔が穿設される。ヘッド部の外周面には、ガットを保護するガット保護溝を設けてもよい。ガットは、たとえばナイロン、シープ、鯨筋などの材料からなり、ガット挿通孔に挿通される。それにより、ヘッド部に打球面を含むガット網面が形成される。
【００２６】
本実施の形態におけるラケットフレームでは、ラケットフレームのヘッド部の環状の断面におけるせん断中心が図心よりも外周部側に位置するようにラケットフレームの断面形状を設定することを重要な特徴とする。
【００２７】
該ラケットフレームを採用することにより、ラケットにボールが衝突したときに、ストリングス変形量を大きく、かつラケットフレームの環状の断面部分における撓み変形量を小さくすることができる。それにより、ボールの打撃時におけるホールド感およびボールのコントロール性を向上することが可能となる。
【００２８】
なお、理論的には図心とせん断中心間の距離を大きくする方が上述の効果は顕著となるものと考えられるが、図心とせん断中心間の距離は、実際のラケットへの適用に鑑み、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００２９】
ヘッド部の環状の断面におけるせん断中心を図心よりも内周部側に配置するには、たとえば内周部の厚みを外周部の厚みよりも薄くすることが考えられる。このような厚み分布とすることで、せん断中心を図心に対して相対的に外周部側に配置することができる。
【００３０】
上記のヘッド部の環状の断面は、典型的には１つの対称軸に関して対称な形状である。この場合、図心とせん断中心が該対称軸上に位置することが好ましい。それにより、ヘッド部の質量バランスを維持しながらボールの打撃時におけるホールド感およびボールのコントロール性を向上することができる。
【００３１】
また、内周部の厚みを外周部の厚みの１０％以上６０％以下程度（より好ましくは、２０％以上５０％以下程度）とすることが好ましい。それにより、ヘッド部の内周部に必要とされる強度を確保しながらヘッド部の環状の断面におけるせん断中心を図心に対して相対的に外周部側にシフトさせることができる。
【００３２】
なお、内周部の一部の厚みを、それと対向する位置の外周部の厚みよりも薄くしてもよい。たとえばヘッド部の環状の断面の対称軸上に位置する内周部の厚みを外周部の厚みよりも薄くすることが考えられる。また、ヘッド部の内周面によって規定される面に対し垂直な高さ方向における内周部の中央部あるいはその近傍の厚みを、該高さ方向における外周部の中央部あるいはその近傍の厚みより薄くすることも考えられる。いずれの場合にも、厚みの割合や薄肉化する位置を適切に選択することで、ヘッド部の環状の断面におけるせん断中心を図心に対して相対的に外周部側にシフトさせることができる。
【００３３】
上記ヘッド部の内周部を全体にわたって外周部から離れる方向（ヘッド部の内方側）に膨出させ、外周部を全体にわたって内周部から離れる方向（ヘッド部の外方側）に膨出させてもよい。この場合には、ヘッド部の断面構造を簡略化することができ、ヘッド部の製造が容易となる。また、内周部の膨出量を外周部の膨出量よりも多くすることにより、ヘッド部の環状の断面におけるせん断中心を図心に対して相対的に外周部側にシフトさせることができる。
【００３４】
ヘッド部の外周面にガットを保護するガット保護溝（凹部）を設けた場合、このガット保護溝よりも深い凹部を内周面に設けることにより、ヘッド部の環状の断面におけるせん断中心を図心に対して相対的に外周部側にシフトさせることができる。また、ヘッド部の外周面に凹部を設けず、ヘッド部の内周面にのみ凹部を設け、ヘッド部の環状の断面におけるせん断中心を図心に対して相対的に外周部側にシフトさせてもよい。
【００３５】
【実施例】
以下、本発明の１つの実施例について図１〜図７を用いて説明する。
【００３６】
図１に、本発明の実施例におけるラケットフレーム１のヘッド部１１の断面構造（ヘッド部１１の内周面で規定される面と垂直な方向である高さ方向にヘッド部１１を切断したときのヘッド部１１の断面構造）を示し、図２に、図１に示すヘッド部１１の環状の断面における対称軸４、せん断中心５および図心６を示し、図７に、該ラケットフレーム１を使用したラケット７を示す。
【００３７】
図７に示すように、本実施例におけるラケットは、ラケットフレーム１と、ガット８を備える。ラケットフレーム１は、繊維強化樹脂製であり、中空外殻構造を有し、打球部を囲むヘッド部１１、シャフト部９およびグリップ部１０を備える。
【００３８】
図１に示すように、ヘッド部１１は、外周部２と内周部３とで規定される略Ｄ形の断面形状を有する。上記の高さ方向（図１の上下方向）における外周部２の中央部の厚みｔ１は、たとえば１．７５ｍｍ程度であり、該高さ方向における内周部３の中央部の厚みｔ２は、たとえば０．２５ｍｍ程度である。よって、厚みｔ２は、厚みｔ１の約１４％程度である。
【００３９】
なお、図１の例では、外周部２と内周部３は、上記中央部から各々の周縁部近傍に至るまでほぼ同様の厚みを有している。また、図１の断面におけるヘッド部１１の上下端（外周部２と内周部３の接続部）の厚みは、ともに１ｍｍ程度である。
【００４０】
図２に示すように、ヘッド部の環状の断面は、１つの対称軸４に関して対称な形状である。また、せん断中心５と図心６はともに対称軸４上に位置する。せん断中心５は、図心６に対して外周部２側に位置しており、せん断中心５と図心６との間の間隔は、１．２７ｍｍ程度である。
【００４１】
次に、本実施例のラケットフレーム１におけるヘッド部１１の変形量およびストリングス変形量を算出するのに使用可能な変形解析法および解析結果例について説明する。
【００４２】
図３に示すように、ヘッド部の環状の断面のモデルとして、長辺の長さがＬ１（たとえば１１ｍｍ）で短辺の長さがＬ２（たとえば６ｍｍ）の矩形形状のモデルを採用し、厚みｔ５，ｔ６を一定（たとえば１ｍｍ）とし、厚みｔ３，ｔ４を下記の表１のように設定する。
【００４３】
【表１】
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そして、図４に示す条件で変形解析を実施し、Ｐ１のＸ方向の変形量（ヘッド部の環状の断面内におけるヘッド部の変形量）と、Ｐ２のＹ方向の変形量（ストリングス変形量）とを求める。なお、図４においてＬ３は、たとえば２００ｍｍとする。
【００４４】
ここで、上記のＰ１のＸ方向の変形量はボールのコントロール性を表し、Ｐ２のＹ方向の変形量はボールのホールド感を表す指標として用いることができる。そして、Ｐ１のＸ方向の変形量が小さい方がボールのコントロール性が良好となり、Ｐ２のＹ方向の変形量が大きい方がボールのホールド感が良好となる。
【００４５】
表１に示す各例について実際に上記の変形解析を実施したところ、表２、図５および図６のような結果が得られた。
【００４６】
【表２】
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表２、図５および図６において、図心−せん断中心間距離が正の値のものは、ヘッド部１１の環状断面におけるせん断中心が図心に対して外周部側に位置しているものであり、負の値のものはその逆の位置関係のものである。
【００４７】
ヘッド部１１の変形量（Ｘ）については、表２および図５に示すように、図心−せん断中心間距離の絶対値が大きくなるにつれて小さくなる傾向にあるが、図心−せん断中心間距離が正の値の方がその傾向は顕著になる。そして、図心−せん断中心間距離が０（ゼロ）のとき、ヘッド部の変形量（Ｘ）は最小になる。
【００４８】
他方、ストリングス変形量（Ｙ）については、表２および図６に示すように、図心−せん断中心間距離の絶対値が大きくなるにつれて大きくなる傾向にあるが、図心−せん断中心間距離が正の値の方がその傾向は顕著になる。また、図心−せん断中心間距離が０（ゼロ）のときには、ストリングス変形量（Ｙ）は最小となる。
【００４９】
以上より、ヘッド部の環状の断面におけるせん断中心を図心に対して相対的に外周部側にシフトさせ、かつ図心−せん断中心間距離を大きく（たとえば０．５ｍｍ以上）することで、ヘッド部の変形量（Ｘ）を小さくしながらストリングス変形量（Ｙ）を大きくすることができることがわかる。つまり、ボールのコントロール性を向上しながらボールのホールド感を向上できることができる。
【００５０】
次に、本願発明者は、図１における外周部２の厚みｔ１と、内周部３の厚みｔ２との比率をどの程度とすることで、ヘッド部の環状の断面におけるせん断中心を図心に対して相対的に外周部側にどの程度移動させることができるかについて検討したので、その結果について表３を用いて説明する。
【００５１】
【表３】
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表３に示すように、図１に示す断面形状を有するヘッド部１１において、外周部２の厚みｔ１に対し内周部３の厚みｔ２を６０％以下程度とすることにより、せん断中心５を図心６に対して相対的に外周部２側に配置できることがわかる。
【００５２】
なお、図１に示すように内周部３をほぼ全体にわたって薄肉化した場合に、せん断中心５の位置を最も効率的に外側にシフトさせることができるものと考えられるが、内周部３を部分的に薄肉化した場合でも同様の効果を期待することができる。
【００５３】
また、外周部２の厚みｔ１に対し内周部３の厚みｔ２を薄くするほど外周部２側へのせん断中心５のシフト量を増大することができることが表３から読み取れるが、内周部３の強度等に鑑み、内周部３の厚みｔ２を外周部２の厚みｔ１の１０％以上６０％以下程度（より好ましくは、２０％以上５０％以下程度）とすることが好ましいと考えられる。
【００５４】
次に、図７のモデルについて検証を行ったのでその結果について説明する。
図７のモデルにおいて、グリップ部１０を完全拘束（６自由度を拘束）状態とした後、ガット（ストリングス）８の中央に９８Ｎ（１０ｋｇｆ）の荷重をかけた時のラケットフレーム１のヘッド部１１の変形状態をシミュレートした。
【００５５】
ヘッド部１１の変形量は、図７のＰ３におけるＹ方向（ヘッド部の内方に向かう方向）における変形量とし、ストリングス変形量は、図７のＰ４におけるＺ方向（ヘッド部の内周面で規定される面と垂直な方向）における変形量とする。
【００５６】
上記のシミュレーション結果を表４に示す。なお、表４における比較例は、図１の例と同様の外形を有し肉厚が均一であり、せん断中心５が図心６に対して相対的に内周部３側に位置するモデルである。
【００５７】
【表４】
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表４に示すように、せん断中心５が図心６に対して相対的に外周部３側に位置することで、ヘッド部の変形量が７８％と比較例よりも小さく、ストリングス変形量が１８０％と比較例よりも大きいラケットフレームが得られる。つまり、ボールの打撃時におけるホールド感およびボールのコントロール性を向上可能なラケットフレームとなり得る。
【００５８】
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、今回開示した実施の形態および実施例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、ボールの打撃時におけるストリングス変形量を大きくし、かつラケットフレームの環状の断面部分における撓み変形量を小さくすることができるので、ボールの打撃時におけるホールド感およびボールのコントロール性を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施例におけるラケットフレームのヘッド部の断面図である。
【図２】図１の断面における図心、せん断中心および対称軸を示す図である。
【図３】ラケットの変形解析に使用可能な矩形モデルを示す図である。
【図４】ラケットの変形解析の条件例を示す図である。
【図５】ヘッド部の変形量と、図心−せん断中心間距離との関係を示す図である。
【図６】ストリングス変形量と、図心−せん断中心間距離との関係を示す図である。
【図７】本発明の１つの実施例におけるラケットの斜視図である。
【符号の説明】
１  ラケットフレーム、２  外周部、３  内周部、４  対称軸、５  せん断中心、６  図心、７  ラケット、８  ガット、９  シャフト部、１０  グリップ部、１１  ヘッド部。
【図１】
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【図２】
2004236698.tif 000008
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004236698.tif 000012
【図７】
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