JPH0533071B2

JPH0533071B2 -

Info

Publication number: JPH0533071B2
Application number: JP60127752A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Yamaguchi; Hiromi Matsushita
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 1985-06-12
Filing date: 1985-06-12
Publication date: 1993-05-18
Also published as: JPS61284265A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は、スポーツ用の打球具に関する。〔従来の技術とその問題点〕一般に、打球具として、ゴルフクラブを例にと
つて説明すると、ゴルフボールを打撃するゴルフ
クラブの作用は次のように整理できる。即ち、弾道への影響……スピン・打出角・方向性への
影響ボール初速への影響……ヘツド速度への影響反撥係数への影響このうち、スピン・打出角・方向性に関して
は、クラブヘツドの重心廻りの慣性モーメントに
焦点を当てて力学的に説明されている。また、ヘ
ツド速度に関しては、スウイングと関連づけてシ
ヤフトに焦点を当てて説明されている。ところが、反撥係数の問題は、ゴルフボールと
ゴルフクラブとの相互間の問題であつて、衝突時
（打撃時）に、クラブ（ヘツド）がこの反撥係数
へ及ぼす影響については、従来、全く明らかにさ
れていなかつた。一般に、従来のゴルフクラブの構成素材として
は、パーシモン（柿材）、ABS樹脂、カーボン繊
維補強樹脂（以下CFRPと略す場合もある）、ア
ルミ、ステンレス等が使用されてきた。これ等の
素材について、従来は硬いもの程、ゴルフボール
が反撥しやすく（反撥係数が大きく）、ボール初
速が大きいと考えられてきた。パーシモンの替りに青ダモ圧縮材が用いられ、
またカーボン繊維補強樹脂（CFRP）ではその繊
維含有率の高いものが求められ、従来から「硬い
から反撥係数が大きい」と考えられてきた。本発明は従来からのこのような常識を破つたも
ので、特に長年月にわたる多大の実験を繰返した
結果、ボールに対して反撥を最も高くし、ボール
初速を最大とするには最適の硬さが存在し、この
最適硬さを超えると逆に反撥が悪くなることが判
つた。さらに進んで、ボール及び打球具のメカニ
カルインピーダンスが関与することを、究明し
た。〔目的〕本発明の目的とするとろは、ボールを打撃した
ときの反撥係数を増加し、ボール初速を最大に近
づける打球具を提供するにある。〔問題点を解決するための手段〕第１の発明によれば、全体の形態がゴルフクラ
ブであつて、加振機による加振測定法に於て、ゴ
ルフボールを打撃するクラブヘツドのメカニカル
インピーダンスが、該ゴルフボールのメカニカル
インピーダンスが一次の極小値を示す周波数の近
傍の周波数領域に於て、一次の極小値を有するよ
うに構成し、該クラブヘツドのメカニカルインピ
ーダンスが、周波数領域600Hz〜1600Hzに於て、
一次の極小値を有する。第２の発明によれば、全体の形態がテニスラケ
ツト又は野球バツト又はピンポンラケツトであつ
て、加振機による加振測定法に於て、夫々に対応
するボールを打撃する打撃部のメカニカルインピ
ーダンスが、該ボールのメカニカルインピーダン
スが一次の極小値を示す周波数の近傍の周波数領
域に於て、一次の極小値を有するように構成し、
該打撃部のメカニカルインピーダンスが、周波数
領域110Hz〜500Hzに於て、一次の極小値を有す
る。〔作用〕加えられる機械的振動の周波数に対応して、ボ
ールは固有のメカニカルインピーダンスを示し、
また、打球具の打撃部も固有のメカニカルインピ
ーダンスを示す。夫々のメカニカルインピーダン
スが極小値を示す周波数が固有振動数に該当す
る。そして、加えられる上記機械的振動の周波数
を零からしだいに増加させていつたときに最初に
表われる極小値−即ち一次の極小値−が、一次の
固有振動数に相当する。打球具の打撃部のメカニカルインピーダンスが
極小値を示す周波数−即ち打球具の固有振動数−
が、ボールのメカニカルインピーダンスが極小値
を示す周波数−即ち、ボールの固有振動数−に近
似するように、該打球具を構成すれば、反撥係数
が増加する。特に、一次、二次、三次……とある
固有振動数の内で、一次のものが最も大きな影響
力を有し、打球具の一次の固有振動数を、ボール
の一次の固有振動数に近似させることによつて、
最大の反撥が得られる。〔実施例〕以下、図示の実施例に基づき本発明を詳説す
る。まず、機械系のメカニカルインピーダンスにつ
いて説明すると、「ある点に作用する力の大きさ
と、この力が作用した時の他の点の応答速度の大
きさとの比である」と定義される。即ち、外部か
ら加えられる力をＦ、応答速度をＶとすると、メ
カニカルインピーダンスＺは、Ｚ＝Ｆ／Ｖで定義される。本発明に係る打球具１とは、第５Ａ図〜第５Ｄ
図に例示するゴルフクラブ８、テニスラケツト
９、野球バツト１０及びピンポンのラケツト１１
等を言い、球技スポーツに用いられるものであ
る。第２図に於て、横軸に、打球具１又はボールに
加えられる機械的振動の周波数Ｎ（単位：Hz）を
とり、縦軸にメカニカルインピーダンスＺの絶対
値の対数を20倍した値をとつて、周波数Ｎによつ
てメカニカルインピーダンスＺがどのように変化
するかを示す。同図で明らかなように、打球具１
ａと打球具１ｂは、いずれも点Ｐ１に於て一次の
極小値を、及び点Ｐ２に於て二次の極小値を示
し、同図の図示省略した右方外部に於て、さらに
三次、四次等の極小値を示す。また、同図に破線
で示すように、被打撃ボールは、同様に、点Ｐ
１，Ｐ２に於て夫々一次、二次の極小値を示す。
（さらに図外において三次以上の極小値を示す。）この一次、二次、………の極小値を示す点Ｐ
１，Ｐ２……の周波数は、いわゆる一次、二次…
…の固有振動数であつて、構造物としての打球具
やボールが有する〔質量−バネ〕系によつて決ま
る。第３Ａ図、第３Ｂ図〜第３Ｅ図、及び第４図に
於て、上記メカニカルインピーダンスＺの測定方
法を示す。即ち、１２は加振機械であり、動電型
又は油圧型を使用し、その供試体取付台１３に、
ボール２を取付ける。あるい打球具１としてゴル
フクラブ８、テニスラケツト９、野球バツト１
０、あるいはピンポンのラケツト１１を、その供
試体取付台１３に取付ける。具体的に言えば、こ
の打球具１を構成する部材の内で、ボールを打撃
する打撃部３を、その供試体取付台１３に取付け
て、該打撃部３に振動を伝える。第３Ｂ図では打
撃部３はクラブヘツド８ａであり、第３Ｃ図では
打撃部３はテニスボールを打撃するガツト面９ａ
であり、第３Ｄ図では野球ボールが直接に打撃さ
れる部分（同図において点々をもつて示した部分
１０ａ）であり、第３Ｅ図ではピンポンのラケツ
ト１１のプレード部１１ａである。加振機１２の供試体取付台１３に第１加速度ピ
ツクアツプ１４を固着し、さらに、打球具１の打
撃部３又はボール２には第２加速度ピツクアツプ
１５を固着する。第１加速度ピツクアツプ１４か
らは、加振機１２の取付台１３の加速度Ａ１−即
ち外部から打球具１又はボール２に加えられ加速
度−が出力され、この出力をパワーユニツト１６
を介して、ダイナミツク・シグナルアナライザ１
７に入力する。第２加速度ピツクアツプ１５から
は、供試体であるところのボール２又は打球具１
の加速度Ａ２が出力され、この出力を別のパワー
ユニツト１８を介して上記ダイナミツク・シグナ
ルアナライザ１７に入力する。このダイナミツ
ク・シグナルアナライザ１７を用いると、周波数
領域での演算ができる。即ち、打球具１又はボー
ル２に加えられる加速度Ａ２を１回積分すると速
度Ｖ２が求められる。他方、加振機１２の加速度
Ａ１から加振力Ｆ１が求められ、周波数領域で演
算してメカニカルインピーダンスＺが、Ｚ＝
F1／V2によつて求められる。このメカニカルイ
ンピーダンスＺをデイスプレイ１９に表示したも
のが第２図に例示するグラフである。本発明の実
施品の実測試験では、第３図及び第４図中の各測
定装置として、次の第１表のメーカー及び型式の
機器を使用した。なお、第１表中の「PCB」は、
PCBPIEZOTRONICS、INC.（アメリカ合衆国、
ニユーヨーク）を示す。

【表】上述の測定装置を用いた測定法によれば、メカ
ニカルインピーダンスＺの一次の極小値が明瞭に
確認出来る利点がある。しかして、第２図と第３Ａ〜第３Ｅ図に於て、
ボール２のメカニカルインピーダンスＺが一次の
極小値Ｐ１を示す周波数をNbとすると、本発明
に係る打球具１をメカニカルインピーダンスＺ
が、次式で示される周波数領域Ｄ−第２図中の
斜線区域−に於て、一次の極小値Ｐ１を示すよう
に、該打球具１の質量配分、各構成部分のバネ定
数等の物理的特性を選定する。（１−ｎ）・Nb≦Ｎ≦（１＋ｎ）・Nb …… 但し、０≦ｎ≦0.3 具体的には、一方の打球具１ａは上式を満た
す周波数Ｎの下限近くにおいて一次の極小値を示
しており、他方の打球具１ｂは上式を満たす周
波数Ｎの上限近くにおいて一次の極小値を示す。この式に、ｎ＝0.3、ｎ＝0.2、ｎ＝0.1、ｎ＝
0.05を夫々代入すると周波数領域Ｄは夫々、 0.7Nb≦Ｎ≦1.3Nb …… 0.8Nb≦Ｎ≦1.2Nb …… 0.9Nb≦Ｎ≦1.1Nb …… 0.95Nb≦Ｎ≦1.05Nb …… の各式で示される。上式のいずれかを満たす周波数領域Ｄ
に於て、本発明に係る打球具１は、そのメカニカ
ルインピーダンスＺの一次の極小値Ｐ１が存在す
るように構成される。別の言い方をすれば、ボー
ル２のメカニカルインピーダンスＺが一次の極小
値P1を示す周波数Nbの70％〜130％、80％〜120
％、90％〜110％又は、95％〜105％に相当する周
波数領域Ｄに於て、打球具１のメカニカルインピ
ーダンスＺが一次の極小値Ｐ１を示すように、打
球具１を構成する。ここにおいて、70％〜130％
でも十分に大きい反撥係数が得られるが、95％〜
105％であれば最も優れたボールの反撥が得られ
る。第１図は、打球具としてゴルフクラブを、ボー
ルとしてゴルフボールを例にとつて、第２図の場
合と同じ測定装置でかつ同じ測定方法にて実測し
た結果を示す。同図においてゴルフボールの特性を破線Ｂで示
す。周波数Nb＝1150Hzにおいて一次の極小値Ｐ
１を示し、さらにＮ＝3600、5450Hzに於て、夫々
二次、三次の極小値Ｐ２，Ｐ３を示していること
が分る。現在市販されているゴルフボールはその
構造（１ピースボール、２ピースボール、３パー
スボール、糸巻きボール等）により一次の極小値
Ｐ１を示す周波数Nbが相違するが、測定温度25
℃の場合、 600≦Nb≦1600 …… で示される範囲にこの周波数Nbが存在する。な
お、本発明に於て、上記一次の極小値Ｐ１を示す
周波数Nbは、（図３Ａ〜図３Ｇに示したように）
加振機１２で加振して−加振機による加振測定法
で−求めるため、本発明（の内の一人）が既に提
案した時願昭59−143929号の打球具に於て記載し
た、インパクト加振法−打球具を自由状態で吊下
げで実際に打撃力（インパクト）を加える測定法
−で求めた（一次の極小値を示す）周波数Nbと
は、数値が相違する。両測定法で、一次の極小値を示す周波数Nbが
相違する理由は、ゴルふボールをどういう状態
で保持するかという境界条件の相違に基づくもの
と推定され、前者は、ゴルフボールの一部を（第
３Ａ図〜第３Ｇ図の）加振機１２の取付台１３に
固着するという境界条件であるのに対し、後者
は、自由支持状態で吊下げられている。また、
前者は測定精度が高いのに対し、後者では測定精
度が比較的低く、そのため後者では、被測定物
（ボール）がある本来の一次の極小値が検出でき
ないで、二次の極値を（インパクト加振法の一次
の極小物として、）検出していることも推定可能
である。しかしながら、ボール及びその打球具を同じ測
定法にて測定し、かつ、その測定法の一次の極小
値をだけ一致させることによつて、大きな反撥作
用が達成できることは、両測定法共に間違いな
い。従来のゴルフクラブのメカニカルインピーダン
スを実測した結果は、同時中に細い実線、で
示す。この実線のゴルフクラブはパーシモン製
ヘツドを有する従来一般に使用されてきたウツド
型クラブであり、一次の極小値Ｐ１の周波数Ｎは
2050Hzである。さらに別の実線のゴルフクラブ
はカーボン製ヘツドを有する従来一般に使用され
てきたウツド型クラブであり、一次の極小値Ｐ１
の周波数Ｎは2225Hzである。従つて、従来のゴル
フクラブのメカニカルインピーダンスＺが一次の
極小値Ｐ１を示す周波数Ｎは、ゴルフボールのメ
カニカルインピーダンスＺが一次の極小値Ｐ１を
示す周波数の近傍の周波数領域Ｄを、大きく外れ
ている。本発明の上述の技術思想に基づき、クラブヘツ
ド、シヤフト等の質量分布、及びバネ定数と減衰
係数を設定したウツド型のゴルフクラブは、太い
実線で示すような曲線を描き、メカニカルイン
ピーダンスＺが一次の極小値Ｐ１を示す周波数Ｎ
は、1250Hzであつた。即ち、式に於て、ｎ＝
0.087に相当する。第１図中の式を満たすよう
に描いた周波数領域Ｄの範囲に、このゴルフクラ
ブの極小値Ｐ１が存在する。この第１図に示されたところの本発明に係るこ
のゴルフクラブ（と呼ぶ）、及び同図に示され
たところの従来のパーシモン製ヘツドを有するゴ
ルフクラブ（と呼ぶ）と、従来のカーボン製ヘ
ツドを有するゴルフクラブ（と呼ぶ）の性能の
比較を、第２表に示す。ボールとしては同図中に
破線Ｂで示される特性を有するところの２ピース
ボール（アイオノマー樹脂製カバー）を使用し
て、実射テストを行なつた。

〔発明の効果〕

本発明は上述の構成により、次のような著大な
効果を奏する。被打撃ボール２と、これを打撃する打球具１
とが最良の組合せとなつて、大きな反撥係数と
なつて、ボール２に大きな初速度を与えて、遠
くまで飛ばすことが出来る。従来は、カンと経験にたよつて、試行錯誤を
くりかえして、打球具の設計を行つていたが、
本発明によれば、優れた発撥性能を有する打球
具を、容易にかつ確実に得られるようになつ
た。一次、二次、三次……とある固有振動数の内
で、特に一次のものが反撥性能に及ぼす影響が
大であり、この一次のものを相互に近づけるこ
とにより、反撥性能が大きく改善出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のゴルフクラブと、従来の２
種類のゴルフクラブと、被打撃ボールに関する実
測結果を示し、加振機によつて加えられる振動の
周波数に対するメカニカルインピーダンスの変化
を示した特性曲線図、第２図は本発明を説明する
ための簡略図であつて、加振機によつて加えられ
る振動の周波数に対するメカニカルインピーダン
スの変化を示した特性曲線図、第３Ａ図〜第３Ｇ
図は、ボール、又は各種の打球具の全体又はその
打撃部を、加振機にて加振する方法を夫々示す簡
略説明図、第４図はメカニカルインピーダンスを
測定する装置の一例を示すブロツク図、第５Ａ図
〜第５Ｄ図は種々の打球具を示す正面図、第６図
は打球具としてゴルフクラブの場合を示しそのク
ラブヘツドの質量分布を説明するための図、第７
図はゴルフクラブヘツドの構成を説明するための
斜視図である。１……打球具、２……ボール、３……打撃部、
８……ゴルフクラブ、８ａ……クラブヘツド、９
……テニスラケツト、１０……野球バツト、１１
……ピンポンのラケツト、１２……加振機、Ｚ…
…メカニカルインピーダンス、Ｄ……周波数領
域、Ｎ……周波数、Ｐ１……一次の極小値（点）。

Claims

【特許請求の範囲】１全体の形態がゴルフクラブであつて、加振機
による加振測定法に於て、ゴルフボールを打撃す
るクラブヘツドのメカニカルインピーダンスが、
該ゴルフボールのメカニカルインピーダンスが一
次の極小値を示す周波数の近傍の周波数領域に於
て、一次の極小値を有するように構成し、該クラ
ブヘツドのメカニカルインピーダンスが、周波数
領域600Hz〜1600Hzに於て、一次の極小値を有す
ることを特徴とする打球具。２全体の形態がテニスラケツト又は野球バツト
又はピンポンラケツトであつて、加振機による加
振測定法に於て、夫々に対応するボールを打撃す
る打撃部のメカニカルインピーダンスが、該ボー
ルのメカニカルインピーダンスが一次の極小値を
示す周波数の近傍の周波数領域に於て、一次の極
小値を有するように構成し、該打撃部のメカニカ
ルインピーダンスが、周波数領域110Hz〜500Hzに
於て、一次の極小値を有することを特徴とする打
球具。