(57)【要約】【課題】金属部材を用いるよりも重量増を抑えつつラケットフレームの剛性を高めることができ、振動減衰性に優れたラケットフレームを提供する。【解決手段】繊維強化樹脂からなるラケットフレーム本体と、該ラケットフレーム本体の一部に取り付けられた剛性部材とを備えたラケットフレームであって、前記剛性部材は、セラミックスを強化材とし、ＡｌまたはＡｌ合金をマトリックスとしたセラミックス−金属複合材料であることを特徴とするラケットフレーム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化樹脂からなるラケットフレーム本体と、該ラケットフレーム本体の一部に取り付けられた剛性部材とを備えたラケットフレームであって、
前記剛性部材は、セラミックスを強化材とし、ＡｌまたはＡｌ合金をマトリックスとしたセラミックス−金属複合材料であることを特徴とするラケットフレーム。
【請求項２】
前記剛性部材は、ラケットフレーム本体のシャフト部に取り付けられている請求項１記載のラケットフレーム。
【請求項３】
前記剛性部材は、比弾性率が３５〜１００ＧＰａである請求項１または２記載のラケットフレーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はテニスラケットに係り、特に繊維強化樹脂製のラケットフレーム本体に剛性部材を取り付けてなるラケットフレームに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来は木製や金属製のラケットが主流であったが、最近では繊維強化樹脂製のフレームを用いたテニスラケットが多く使用されている。繊維強化樹脂は、軽量で可撓性に優れ、ある程度の剛性も備えていることからラケットフレームに好適であるが、軽量化により設計の自由度が高まったことによって、より高機能のラケットが提案されてきている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、フェース部のサイド部分に、該フェース部の構成母材よりも剛性が高い高剛性金属プレートをフェース部の延在方向に延設したテニスラケットが提案されている。これによれば、高剛性金属プレートによってフェース部サイド部分の曲げ剛性が高められ、ボールヒット時のフェース部の変形が小さくなり、テニスラケットの反発性能が向上する。
【０００４】
また、特許文献２では、フレーム部とシャフト部が繊維強化合成樹脂によって形成され、該シャフト部がグリップ部内に挿入結合されてなるテニスラケットにおいて、断面コ字状の一対の軽量金属部片が該グリップ部内の該シャフト部との結合部から該シャフト部の両側に延出して取り付けられてなるテニスラケットが提案されている。特許文献１と同様に金属部片を取り付けることによりシャフト部の剛性を増しながら可撓性を確保することでグリップ部における衝撃伝達率および振動減衰率を改善することができる。
【特許文献１】特開平１１−８９９７３号公報
【特許文献２】特開２００３−１４４５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１や特許文献２に記載された金属部材の例として、チタン又はチタン合金、ジュラルミン、ステンレス、超硬スチール、アルミニウム等が挙げられているが、これらは比弾性率（ヤング率／比重）が小さく、金属種間でほとんど差がないため、いずれの材料を用いても、その効果は大差ないし、剛性を高めようとすると必然的に重量が増加する。また、金属は塑性変形を起こすため、使用を繰り返すうちに変形により金属部材とフレームと接着が弱まり、高剛性化や振動減衰等の効果は著しく低下する。
【０００６】
本発明は上記の問題点を解決し、金属部材を用いるよりも重量増を抑えつつラケットフレームの剛性を高めることができ、振動減衰性に優れたラケットフレームを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のテニスラケットは、繊維強化樹脂からなるラケットフレーム本体と、該ラケットフレーム本体の一部に取り付けられた剛性部材とを備えたラケットフレームであって、前記剛性部材は、セラミックスを強化材とし、ＡｌまたはＡｌ合金をマトリックスとしたセラミックス−金属複合材料であることを特徴とする。
【０００８】
本発明のラケットフレームでは剛性部材として、金属よりも比弾性率の高いセラミックス−金属複合材料を用いていることから、重量増を抑えることができるので、スイングウエイトを自由に設計できる。さらに、この剛性部材は、金属に比べて振動減衰性に優れることから、剛性を高めつつ、衝撃伝達を抑えることができるので、プレーヤーの負担を軽減できる効果がある。
【０００９】
セラミックス−金属複合材料からなる剛性部材は、ラケットフレーム本体のシャフト部に取り付けられる。シャフト部に取り付けることで効果的に衝撃伝達を低減することができる。
【００１０】
また、剛性部材は、比弾性率が３５〜１００ＧＰａである。本発明の剛性部材は、金属部材では得られない上記範囲の比弾性率に調整することができるため、重量増を伴わずに高剛性化することが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、金属部材を用いるよりも重量増を抑えつつラケットフレームの剛性を高めることができ、振動減衰性に優れたラケットフレームを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。図１は本発明のラケットフレームの正面図であり、図２（ａ）、（ｂ）は図１のＡ−Ａ断面を例示した図である。
【００１３】
このラケットフレーム１０は、フェース部１１、シャフト部１２及びグリップ部１３からなり、シャフト部において、ラケットフレーム本体２２に剛性部材２４ａが取り付けられている。
【００１４】
このラケットフレーム本体は、中空チューブ状の繊維強化樹脂からなる。補強繊維としては、カーボン繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、超極細鉄、芳香族ポリアミド繊維、芳香族ポリエステル繊維、超高分子ポリエチレン繊維などを用いることができるが、剛性等の性能やコスト面からカーボン繊維が好ましい。樹脂としては、エポキシ樹脂、ナイロンなどが好適であるが、強度、耐久性の点からエポキシ樹脂が好ましい。
【００１５】
ラケットフレーム本体の厚みは、ラケットに求められる特性によって部分的に異なって良いが、０．５〜２ｍｍ程度とすることができる。なお、図２に示すシャフト部のラケットフレーム断面は、角形状であるが、これに限らず、円形、楕円形その他の形状であっても良い。
【００１６】
剛性部材は、図２（ａ）のように、シャフト部のラケットフレーム本体２２の外側面を取り囲むように断面コ字型に設けられても良いし、図２（ｂ）のように、板状の剛性部材を外側面に取り付けても良い。このようにシャフト部に剛性部材を設けることにより、シャフト部の剛性を大幅に高めることができる。しかも、本発明の剛性部材は、比弾性率が高いので重量増を抑えられるので、取り付け箇所に関わらず、スイングウエイトを自由に調整できる。
【００１７】
剛性部材はセラミックス−金属複合材料からなる。セラミックスとしては、セラミックスとしては、炭化珪素、窒化ケイ素、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニア等種々のセラミックスを用いることができる。なかでも炭化珪素が比弾性率を高めるうえで好ましい。また、強化材のセラミックスの含有量は、２０〜８０体積％のものが好ましい。
【００１８】
剛性部材の金属は、ＡｌまたはＡｌ合金が比弾性率を高めるうえで好適である。純Ａｌのほか、合金としては、ＡＣ３Ａ、ＡＣ８Ａ（ＪＩＳ合金）等を用いることができる。
【００１９】
剛性部材の製造方法は、セラミックス粉末を含有した溶融金属を型に流し込んで成形する鋳造法や、セラミックス含有金属溶湯に圧力を加えて型に流し込んで成形する低圧鋳造法やダイキャスト法、セラミックス粉末の成形体（プリフォーム）中に、圧力によって溶融金属を強制的に含浸させる加圧浸透法や、溶融Ａｌとセラミックス間の濡れ性が良好になるようセラミックスの表面を改質し、毛管現象を利用して非加圧で溶融金属を含浸させる非加圧浸透法などを適用することができる。
【００２０】
ラケットフレームとの密着を高めるために、剛性部材の表面に細かな凹凸を施したり、ブラスト等により粗面化処理したりしても良い。
【００２１】
このようなセラミックス−金属複合材料は、比弾性率が高く、振動減衰性に優れている。表１に各種材料の比弾性率の測定および振動減衰性の試験結果を示す。
【００２２】
比弾性率を求めるためのヤング率の測定は、自由共振法により行い、比重測定は、アルキメデス法により行った。振動減衰性試験は、１００×２５×２ｔの試験片の長端を試料台に固定し、自由端としたもう一方の側の先端にインパルスハンマーで衝撃を加え、衝撃により発生する試験片先端の変位をレーザードップラー振動計で読み取り、減衰振動の振幅が半減するまでの時間を測定することで行った。振動減衰性は、アルミニウム合金（Ａ５０５２）の減衰振動の振幅半減時間を１として、相対値を示した。したがって、数値が小さいほど振動減衰性が良い。
【００２３】
また、表１におけるＣＳＩは、炭化珪素粉末を強化材とし、Ａｌ合金（ＡＣ３Ａ）をマトリックスとし、鋳造法で作製したものであり、ＰＳＩは、炭化珪素粉末を強化材とし、Ａｌ合金（ＡＣ８Ａ）をマトリックスとし、非加圧浸透法により作製したものであり、ＰＳＨは、炭化珪素粉末を強化材とし、Ａｌ合金（ＡＣ３Ａ）をマトリックスとし、加圧浸透法により作製したものである。ＣＳＩ２０は炭化珪素を２０体積％、ＣＳＩ３０は炭化珪素を３０体積％、ＰＳＩ７０は炭化珪素を７０体積％含むことを示している。なお、ＰＳＨ−Ｓ１は炭化珪素を７０体積％含んでいる。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
表１からわかるように、本発明の剛性部材に用いられるセラミックス−金属複合材は、各種金属の１．５〜３倍程度の比弾性率を有し、振動減衰性にも優れていることがわかる。具体的には、３８〜８０ＧＰａの比弾性率を有し、アルミニウム合金（Ａ５０５２）の０．８４〜０．６０倍の時間で振幅が半減する振動減衰性を示した。したがって、本発明の剛性部材をラケットフレームに取り付けることで重量を増やすことなく剛性を高めることができ、併せてグリップ部への振動伝達が低減されるのでプレーヤーの負担を軽減できる。
【００２６】
ラケットフレーム本体と剛性部材の接着は、例えば、所定の位置に剛性部材と繊維強化樹脂成形体を配置した金型に、樹脂を注入して一体成形するインサート成形法を用いることができる。また、繊維強化樹脂と金属との接着が可能で耐久性を有する弾性接着剤等により接着することも可能である。
【００２７】
剛性部材の長さや厚さはその設置位置や剛性の向上レベル等によって適宜設定されるが、厚さは０．５〜２ｍｍの範囲で適宜調整できる。なお、比弾性率の高い部材としては、アルミナや炭化珪素等のセラミックスが考えられるが、これらを上記範囲の厚さでラケットフレームに取り付けても容易に破損するため適用できない。本発明のセラミックス−金属複合材であれば上記厚さであっても破損することなく、また、金属部材のように塑性変形することなく長期の使用に供することができる。
【００２８】
なお、剛性部材はシャフト部に取り付けられるのが最も効果的であるが、フェース部に取り付けても良く、フェース面の安定性を向上させてスピン性能、ボールコントロール性等を向上させることができる。フェース部及びシャフト部の双方に取り付けても良く、各々の部分に複数個取り付けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のラケットフレームの正面図
【図２】シャフト部のＡ−Ａ断面図
【符号の説明】
【００３０】
１０：ラケットフレーム
１１：フェイス部
１２：シャフト部
１３：グリップ部
２２：ラケットフレーム本体
２４ａ、２４ｂ：剛性部材
【図１】
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【図２】
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