JPH04327866A

JPH04327866A - 野球バット

Info

Publication number: JPH04327866A
Application number: JP3078996A
Authority: JP
Inventors: L Easton James; ジェームズ　エル．　イーストン; W Philis Gary; ギャリー　ダブリュ．　フィリス; Suders Roger; ロジャー　スーダーズ; Teiikuseira Charles; チャールズ　ティ−クセイラ
Original assignee: Easton Aluminum Inc
Current assignee: Easton Aluminum Inc
Priority date: 1991-04-11
Filing date: 1991-04-11
Publication date: 1992-11-17
Anticipated expiration: 2013-12-14
Also published as: JP2835201B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、補強した金属製チュー
ブに関するものであり、以下においては、特に、炭素複
合芯を有する中空のアルミニウム製野球バットに関連し
て説明する。しかしながら、ここに開示する物品および
方法は、野球バットに限るものではなく、高強度で軽量
のチューブを必要とする用途、一層詳しくは、管状構造
が保護金属外層と強度増大用の繊維複合下層とからなる
用途に広い範囲にわたって応用できる。

【０００２】このような構造が特に有用となる例として
は、野球バットの他に多くのスポーツ用途がある。たと
えば、自転車のフレームやシート・ポスト、セイルボー
ト、ウィンド・サーフィン用のマストやブーム、ホッケ
イ・スティックがある。中でも格別に有用な用途として
挙げられるのは、ポストを長くしてフレームを小さくし
、乗り心地を向上させることのできるオフロード自転車
あるいは全地形自転車用のシート・ポストである。

【０００３】

【従来の技術】多年にわたって、数多くの中空金属野球
バットの設計が開示されてきた。たとえば、１９８１年
２月３日にＥａｓｔｏｎに発行された米国特許第４，２
４８，４２５号を参照されたい。これら設計の内のいく
つかの例証のものは、ボールを打ったときに振動を減衰
し、バットの耐衝撃性を向上させることを意図した挿入
体を含んでいる。この種の設計の例は、１９７６年６月
１５日にＨ．Ｆｕｊｉｉに発行された米国特許第３，８
６１，６８２号や、１９８２年４月６日に、Ｊ．Ｉｓｈ
ｉｉに発行された米国特許第４，３２３，２３９号に開
示されている。

【０００４】金属チューブが炭素補強繊維の外面包装が
備えられた様々な複合管状要素は、１９７９年１１月６
日に発行された米国特許第４，１７３，６７０号、１９
７８年１２月２６日に発行された米国特許第米国特許第
４，１３１，７０１号、１９７８年４月１８日に発行さ
れた米国特許第４，０８４，８１９号、１９７８年４月
４日に発行された米国特許第４，０８２，２７７号、１
９７７年５月１７日に発行された米国特許第４，０２３
，８０１号（これらはすべて、ＲｉｃｈａｒｄＬ．Ｖａ
ｎ　　Ａｕｋｅｎに発行されたものである）に開示され
ている。

【０００５】打撃性能を向上させることを意図した材料
で金属バットの外面を被覆あるいは包装する試みもいく
つかなされてきた。この種の設計の例は、１９７７年５
月２４日にＹ．Ｔａｎｉｋａｗａに発行された米国特許
第４，０２５，３７７号に開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般的に云えば、管状
金属物品における外面包装や被覆などは、野球の金属バ
ットや自転車部品等の、外部衝撃その他の力を受けるよ
うな物品に重要な改良をもたらすものではない。これは
、特に、フレームの内部に締付けられる自転車のシート
・チューブに云えることである。何故ならば、もしフレ
ーム・チューブが炭素繊維に直接締付けられたとしたら
、シート・チューブの外面上の炭素繊維が損傷し、構造
的な一体性を失うからである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】ここでは、内面に少なく
とも１つの炭素繊維層を有する内面補強金属チューブ構
造を開示する。好ましい実施例としては、金属製の野球
バットがあり、これは細長い中空の金属製管状本体を有
し、この本体の一部がボール打撃領域として指定される
。ボール打撃領域は中空金属本体の壁厚が薄くなってい
ても良い。これは本体の内壁面にくぼみを形成すること
によって達成される。

【０００８】

【作用】中空スリーブの形をした補強部材が本体のくぼ
み内に嵌め込んであり、スリーブの外寸法とくぼみの内
寸法は、本体くぼみの内壁面とスリーブの外壁面との間
に圧縮力が発生するように決める。この圧縮嵌めはくぼ
み内にスリーブを錠止し、バットのボール打撃領域に打
撃時の高い壁回復率を与える。

【０００９】

【実施例】その他の目的，特徴および利点は、図面に関
連した以下の説明から明らかとなろう。なお、図面にお
いて、同様の参照符号は同様の構成要素を示している。以下において本発明を特に金属製の野球バットに関連し
て説明するが、ここにおける教示内容が他の物品にも同
様に応用できることは当業者には明らかであろう。

【００１０】図１を参照すると、ここには、本発明の教
示に従ってバット１０を製造するのに用いる中空の金属
製チューブ１２が断面で示してある。チューブ１２はほ
ぼ円筒形の胴部１４と、テーパ部１６と、ノブ２０で終
わっている握り部１８とを包含する。

【００１１】胴部１４は、好ましくは、図２に示すよう
に、チューブ１２の内壁面に形成したくぼみ２４を備え
る。このくぼみ２４は、胴部１４の、バット１０のボー
ル打撃部とされる領域においてチューブ１２の壁厚を減
らした結果による。

【００１２】たとえば、チューブ１２はタイプＣＵ３１
，７０４６，７１７８のような合金を使用するアルミニ
ウム合金管工で構成し得る。チューブ１２の所望の形状
は、所望の内壁面輪郭が得られるまで、所望の外径と共
にアルミニウム合金管工を連続的に引き抜き加工するこ
とによって得ることができる。チューブを引き抜き加工
して胴部くぼみを作り出す方法はバッティングとして知
られている。

【００１３】チューブ１２の、くぼみ２４の領域におけ
る壁厚は、典型的には、くぼみ２４のいずれかの端の領
域でのチューブ１２のくぼみのないところの壁厚の４０
％〜６０％である。したがって、たとえば、くぼみのと
ころの壁厚は、典型的には、くぼみのないところの壁厚
が０．０８インチ（２．０３ｍｍ）であるバットの場合
の０．０５インチ（１．２７ｍｍ）からくぼみのないと
ころの壁厚が０．１２インチ（３．０５ｍｍ）であるバ
ットの場合の０．０８インチ（２．０３ｍｍ）までの範
囲にあり得る。

【００１４】複合スリーブ２６は、拡張可能なマンドレ
ル上に炭素繊維と母材からなるシートを巻き付けること
によって形成する。野球バットの好ましい実施例では、
繊維は双方向９０°織布構成に向きを定めた炭素繊維で
ある。炭素繊維の別の向きも、物品が据えられるべき最
終用途に応じては他のタイプの物品にとっては望ましい
かも知れない。繊維は、たとえば、エポキシのような熱
硬化性樹脂（熱硬化するまで、柔らかくてしなやかな状
態のままにある）を含む母材内に支えられる。繊維・母
材の組み合わせはしなやかなシートを構成する。当業者
には明らかなように、熱硬化性樹脂の代わりに熱可塑性
樹脂を用いることもできる。

【００１５】スリーブ２６は次のようにして形成する。上述のシート材料を、最終的なスリーブ２６をくぼみ２
４内に嵌め込めるように幅寸法を定める。次に、この寸
法決めしたシートを、この技術分野では周知の拡張可能
な袋を含む膨らませ可能なマンドレルのまわりに巻き付
ける。あるいは、長手方向に貫通している引っ張りボル
トを有するシリコーンのような弾性材料の拡張可能な中
実マンドレルを使用しても良い。マンドレルのまわりに
シートを巻き付ける回数は、完成バット１０の所望特性
に応じて、１回から複数回まで変わり得る。普通は、３
回の巻付けである。

【００１６】拡張してないときのマンドレルの直径は、
スリーブ２６を形成する巻き付けシートを端２２を通し
てチューブ１２内へ挿入できるように決める。スリーブ
２６がくぼみ２４に隣接したときに、毎平方インチあた
り約８０ポンド（６．４５平方センチメートルあたり約
３６キログラム）の袋空気圧力を用いてマンドレルを拡
張するか、あるいは、中実マンドレルを使用する場合に
は、引っ張りボルトを引いて中実マンドレルを軸線方向
に圧縮し、半径方向に拡張させる。拡張したマンドレル
は、スリーブ２６も拡張し、それをくぼみ２４の内壁面
に押し付ける。スリーブ２６を胴部１４にしっかり結合
するために、Ａｍｅｒｉｃａｎ　　Ｃｙａｎａｍｉｄの
製造するタイプＦＭ７３のようなフィルム接着剤または
ガラス繊維インシュレータをスリーブ２６の挿入に先立
ってくぼみ２４の内壁面に塗布しても良い。炭素繊維の
、バットの軸線に対する好ましい向きは、織り繊維の半
分に対しては０°、他の半分に対しては９０°である。

【００１７】チューブ１２及び拡張したスリーブ２６全
体の組立体は、次に、その温度を約２５０°Ｆまで約４
５分間で上昇させることによって熱硬化させる。硬化サ
イクル中、空気圧力を袋内に維持するか、あるいは、引
っ張りボルトに適当な張力を維持する。

【００１８】熱硬化中、温度上昇により、アルミニウム
・チューブ１２はやや膨張するので、これもスリーブ２
６の拡張を可能とする。硬化サイクル後、組立体が冷え
るにつれてチューブも収縮するが、今や硬化したスリー
ブは実質的には収縮しない。これは、アルミニウム・チ
ューブの熱膨張係数がスリーブの炭素繊維の熱膨張係数
よりもかなり大きいためである。したがって、冷却しつ
つあるチューブが硬化済みのスリーブ２６上に収縮し、
毎平方インチあたり数千ポンドのオーダーのかなりの圧
縮力を発生する。炭素複合スリーブはバックリングなし
にこれらの力を扱い、したがって、スリーブ上にプリロ
ード応力を生じさせる。

【００１９】組立体が冷却してしまえば、袋の圧力を抜
くか、あるいは、引っ張りボルトの張力を緩めて、拡張
可能マンドレルをチューブ１２から取り出すことができ
る。

【００２０】バット１０の上述した構造によれば、バッ
トのボール打撃部分のアルミニウム壁を非常に薄くする
ことができ、その結果、従来の金属バットよりも重量を
軽く、慣性を低くすることができる。本発明の教示によ
って構成したバットの一例はマイナス１３ｏｚの「空重
量」を有する。負の、または、マイナスの空重量は、バ
ットの重量（オンス）をバットの長さ（インチ）から引
いたときに得られる。たとえば、３４インチ（８６．３
６ｃｍ）長の代表的な従来のバットは、普通は、約３４
オンス（９６３．９ｇ）であり、したがって、有意の負
空重量を有しない。空重量が負であると、より重いバッ
トよりも同じエネルギ入力量でより速くバットを振るこ
とができる。その結果、ボールとの接触時にかなり大き
な衝撃をボールに加えることになる。

【００２１】上述した胴部１４の収縮がくぼみ２４内で
のスリーブ２６の錠止動作をもたすことになる。さらに
、アルミニウム胴部１４内に複合スリーブ２６を設置す
ることにより、ボールからの直接的な衝撃によって発生
する破砕力から複合スリーブを保護することができる。こうして作ったバット１０は複合スリーブの破壊がなく
、高い耐久性を備える。そして順次、スリーブは、打撃
時にバットに高い壁回復率を与えるようになる。これは
、炭素繊維母材のより高い弾性率から生じる壁の低慣性
と高曲げ剛性による。

【００２２】くぼみを有するバットに関して本発明を使
用することについて特に説明してきたが、当業者であれ
ば、くぼみは本発明を実施するに必須要件ではない、と
いうことが容易に理解できよう。

【００２３】本発明は、また、自転車のシート・ポスト
の製造にも特に適している。全地形自転車のような、小
さいフレームを有する自転車では、ライダが正しい姿勢
を保てるように、普通の自転車よりもシート・ポストが
長くなければならない。半径方向の衝撃力を受ける野球
バットと異なり、自転車シート・ポストの製造で主とし
て考慮しなければならない事項は、軽量であることと、
長手方向における撓み強度である。したがって、この種
の用途にとって、炭素繊維の、チューブの軸線に対する
向きが０°、すなわち、チューブに長手方向であること
が望まれる。代表的には、外径が０．９９０〜１．０８
０インチ（２５．１〜２７．４ｍｍ）で、壁厚０．０２
５〜０．０４５インチ（０．６４〜１．１４ｍｍ）であ
る、７０７５Ｔ９アルミニウム合金（Ａｌｃｏａ　　Ａ
ｌｕｍｉｎｕｍ命名）に、上述の方法を用いて、チュー
ブの軸線に対して０°の向きの単一繊維層からなる０．
０３０〜０．０５０インチ（０．７６〜１．２７ｍｍ）
の太さの炭素繊維補強材を設けた。比較として、同じ外
径を持つオフロード自転車用の代表的な従来のシート・
ポストを、長さインチあたり約０．４７０オンス（１３
．３２ｇ）の重量と、４０，０００ｐｓｉ（２８００ｋ
ｇ／ｃｍ２　）の曲げにおける降伏強さとを有する５Ｘ
ＸＸ、６ＸＸＸ合金で全体を作った。本発明の肉薄アル
ミニウム補強シート・ポストは、１インチあたり０．２
１０オンス（５．９５ｇ）の重量であり、９０，０００
ｐｓｉ（６３００ｋｇ／ｃｍ２）の曲げにおける降伏強
さを持ち、したがって、従来のすべての金属製構造のポ
ストよりも軽く、強く、剛い。

【００２４】本発明は、さらに、ゴルフクラブのシャフ
トの製造にも適する。野球バットや自転車シート・ポス
トと異なり、ゴルフクラブのシャフトは適切なる耐捩り
抵抗を持っていなければならない。したがって、この種
の用途にとっては、シャフトの軸線に対して±４５°の
ような向きの選択角度で炭素繊維の向きが使用され得る
。

【００２５】本発明を実施例について詳しく説明したが
、本発明をこれに限定するつもりはない。これらの構造
の他の多くの用途が発明の精神と範囲内にあることは当
業者には明らかであろう。したがって、本発明は特許請
求の範囲によってのみ制限を受けるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の教示に従って構成した金属バットの中
空金属製管状本体の断面図である。

【図２】図１の本体と同様の金属製バット本体であって
、転造端を有し、中に補強スリーブを据え付けた内部く
ぼみを備えている本体を示す断面図である。

【図３】図１の３−３線に沿った断面図であり、金属バ
ットの本体内面に補強スリーブを設置した状態を示す図
である。

【符号の説明】

１０　　　　バット１２　　　　中空金属製チューブ１４　　　　円筒形胴部１６　　　　テーパ部１８　　　　握り部２０　　　　ノブ２４　　　　くぼみ２６　　　　複合スリーブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　内面補強金属チューブであり、細長い
中空の金属製管状本体と、中空の繊維スリーブの形をし
た補強部材とを包含し、この補強部材が本体の内壁面と
繊維スリーブの外壁面との間で圧縮力によって本体の内
壁面内に圧縮拘束されていることを特徴とする内面補強
金属チューブ構造体。
【請求項２】　　請求項１記載の内面補強金属チューブ
において、中空スリーブが支持母材に入れた補強繊維の
シートを包含することを特徴とする内面補強金属チュー
ブ構造体。
【請求項３】　　請求項２記載の内面補強金属チューブ
において、補強繊維が炭素を包含し、母材が熱硬化性樹
脂を包含することを特徴とする内面補強金属チューブ構
造体。
【請求項４】　　請求項３記載の内面補強金属チューブ
において、補強繊維のシートが中空チューブの軸線に対
して０°および９０°の向きの補強繊維を有する織布で
あることを特徴とする内面補強金属チューブ構造体。
【請求項５】　　請求項４記載の内面補強金属チューブ
において、前記管状本体がくぼみを含む肉薄の壁部分を
有し、前記補強繊維がこのくぼみ内に嵌め込んであるこ
とを特徴とする内面補強金属チューブ構造体。
【請求項６】　　請求項５記載の内面補強金属チューブ
において、前記金属がアルミニウムであることを特徴と
する内面補強金属チューブ構造体。
【請求項７】　　請求項６記載の内面補強金属チューブ
において、前記補強繊維が黒鉛であることを特徴とする
内面補強金属チューブ構造体。
【請求項８】　　請求項５，６，７のいずれかに記載の
内面補強金属チューブを包含した打撃部分を有するのが
野球バットであることを特徴とする内面補強金属チュー
ブ構造体。
【請求項９】　　請求項３記載の内面補強金属チューブ
において、炭素繊維が中空金属チューブの軸線とほぼ整
列していることを特徴とする内面補強金属チューブ構造
体。
【請求項１０】　　請求項９記載の内面補強金属チュー
ブにおいて、前記金属がアルミニウムであることを特徴
とする内面補強金属チューブ構造体。
【請求項１１】　　請求項１０記載の内面補強金属チュ
ーブにおいて、前記炭素繊維が黒鉛であることを特徴と
する内面補強金属チューブ構造体。
【請求項１２】　　請求項１１記載の内面補強金属チュ
ーブを包含するのが自転車用シート・ポストであること
を特徴とする内面補強金属チューブ構造体。
【請求項１３】　　金属チューブを内面補強する方法で
あって、ａ）細長い中空の金属製管状本体を用意する工程と、ｂ
）支持母材に入れた補強繊維の複合シートで作った中空
スリーブの形をした補強部材であって、シートが熱硬化
するまでしなやかである補強部材を用意する工程と、ｃ
）スリーブを中空の本体内へ挿入する工程と、ｄ）スリ
ーブを拡張させてその外面を前記管状本体の内面に押し
付ける工程と、ｅ）中空本体およびスリーブの組み合わせを充分な温度
まで加熱して前記複合シートを硬化させると共に中空本
体の直径を若干膨張させる工程と、ｆ）スリーブが熱硬化した後に中空本体とスリーブの組
み合わせを冷却し、中空本体の膨張した直径を減少させ
、前記管状本体の内面を熱硬化したスリーブ上に収縮さ
せてスリーブ上にかなりの圧縮力を発生させ、スリーブ
を前記管状本体に錠止する工程と、から成ることを特徴
とする方法。
【請求項１４】　　請求項１３記載の方法において、さ
らに、スリーブの外面と前記チューブの内面との間に接
着剤層を塗布する工程を包含することを特徴とする方法
。
【請求項１５】　　請求項１３記載の方法において、前
記スリーブを拡張させるのにほぼ円筒形のマンドレルを
半径方向に拡張し、前記スリーブを前記チューブに挿入
する前に前記スリーブを前記マンドレルに取り付けるこ
とを特徴とする方法。
【請求項１６】　　請求項１５記載の方法において、前
記マンドレルが中空であり、マンドレルを膨らませるこ
とによって半径方向に拡張することを特徴とする方法。
【請求項１７】　　請求項１５記載の方法において、前
記マンドレルが中実であり、このマンドレルを長手方向
に圧縮することによって半径方向に拡張することを特徴
とする方法。
【請求項１８】　　請求項１３記載の方法において、さ
らに、スリーブを中空チューブ内の所定位置に置いたと
きに、中空チューブの軸線に対して０°および９０°に
双方向織成スリーブの炭素繊維を向ける工程を包含する
ことを特徴とする方法。
【請求項１９】　　請求項１８記載の方法において、前
記チューブにくぼみが設けてあり、前記補強部材がこの
くぼみ内に嵌め込んであることを特徴とする方法。
【請求項２０】　　前記バットの打撃部分を形成するよ
うに野球バットを製造する工程が請求項１９の方法から
成ることを特徴とする方法。
【請求項２１】　　請求項１３記載の方法において、さ
らに、前記スリーブを中空チューブ内の所定位置に置い
たときに中空チューブの軸線とほぼ整列するように前記
補強繊維の向きを定める工程を包含することを特徴とす
る方法。
【請求項２２】　　前記自転車用シート・ポストを製造
する工程が請求項２１の方法から成ることを特徴とする
方法。