JPH10328332A - 繊維強化プラスチック製ラケット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 高反発性を有し、軽量で、振り抜き性の良
い、肘関節への負担が小さく、しかも衝撃強度などの物
性に優れたラケットを提供する。 【解決手段】 ガット５の交点をインパルス加振して、
ラケットフレームのグリップ３端部から５０ｍｍの位置
で振動を検出したとき、動剛性が２Ｎ／ｍｍ以上となる
ガット５の交点数ｎ₁ と、フェイス部１全体のガット５
の交点数ｎ₀ との比ｎ₁ ／ｎ₀ が、ｎ₁ ／ｎ₀ ≧０．４
である繊維強化プラスチック製ラケット、およびマトリ
ックス樹脂と強化繊維とからなる繊維強化プラスチック
製ラケットにおいて、フレームを形成する繊維強化プラ
スチック製曲がり管のグリップ３端から１６０ｍｍ以下
の範囲の少なくとも一部に、ラケット長手方向と直角の
方向における外周長が９０ｍｍ以上である直管部を有
し、その直管部の外側に直接、グリップ保護部材が捲回
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、繊維強化プラスチ
ック製ラケットに関し、詳しくは、打球時におけるフレ
ームの振動、剛体回転運動によるエネルギー損失を減少
させた、軽量で反発性能の良い繊維強化プラスチック製
ラケットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】テニスラケットのようなラケットには、
素材としてはアルミニウムなどの金属製、またはガラス
繊維や炭素繊維などを用いた繊維強化プラスチック製の
ものがあり、ガットを含む総重量は２４０〜３６０ｇ、
また、ガットが張設されるフェイス部の形状はほぼ楕円
形であり、その面積は５４５〜７７５ｃｍ² となってい
るものが一般的である。特に、最近のラケットは軽量化
が進み、総重量が３００ｇ未満のものも多くなってきて
いる。また、グリップ部は、例えばテニスラケットにお
いては、そのサイズが外周長によって４〜５種類あり、
フレーム成形後に、所定のサイズのグリップ成形金型に
ラケットフレームをセットして、たとえば図８に示すよ
うに、ポリウレタンなどの発泡性樹脂８を芯材の周りに
注入して発泡、硬化させて形成し、樹脂８の周囲にグリ
ップ保護部材７を捲回したようなものが一般的である。

【０００３】この種のラケットにおいては、ボールの衝
突などの負荷を受けると、フレーム、ガット、ボールな
どに複雑な振動挙動や、剛体回転運動が生じる。これら
の振動挙動や剛体回転運動は、衝突時のエネルギー損失
となりボールの反発性能に大きく影響する。またフレー
ムの振動は、その挙動によってはテニスエルボーと呼ば
れる肘関節障害の原因となったりする。

【０００４】従来、ラケットの反発性能を向上させる方
法として、実開平５−９１７２６号公報や特公平５−６
２５５３号公報にみられるように、フレームの固有振動
数を高めるという方法があるが、これらの方法による反
発性能向上の原理は、主にフレームの剛性を高めること
によって衝突時の変形量を小さくしたり、フレームの振
動方向を打球方向に一致させるというものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な方法では、スイングスピードの遅い、非力な子供や女
性、初級者にとっては好都合であっても、スイングスピ
ードが速く、バックスイング時の変形を有効に利用して
打球方向をコントロールする上級者にとってはボールが
飛びすぎたり、打球方向のコントロールが難しくなると
いう問題がある。

【０００６】また、ラケットの重量、バランス、現在入
手しうる素材、製造コストなどを加味すると、固有振動
数２００Ｈｚ以上のラケットフレームを製造するために
は、フレームの厚さが２５〜３０ｍｍ以上のいわゆる厚
ラケにしなければならず、上級者にとってはサービスや
スピン時の振り抜き性を阻害するという問題もある。

【０００７】さらに、これらの方法ではフレームの振動
による関節障害の解決手段に関しては何ら言及されてい
ない。

【０００８】また、軽量ラケットにおいては、図９に示
す座標系における、グリップ端を通る面内方向の、ラケ
ットの長手方向に直角な軸周りの慣性オーメントＩ_END
１１を維持するために、重心位置を従来のラケットより
先端側に設定する必要があるが、そのためにはグリップ
側の重量を低減することが重要となる。従来のラケット
のグリップは、内圧成形法におけるプリフォームの膨ら
み性などから、フェイス部を形成するフレームの外周長
とほぼ同じ厚さになるように、グリップ部の外周長も８
０ｍｍ程度に設定され、フレーム成形後に、ポリウレタ
ンなどの発泡体樹脂８を注入し、発泡、硬化させて図８
に示したような所定の形状に加工している。そのため、
工程が増え、製造コスト上昇の原因となったり、軽量ラ
ケットを製造する際には、重心位置が手元側になり過ぎ
るという弊害がある。

【０００９】そこで、本発明の課題は、上記の事情に鑑
み、打球時におけるフレームの振動および剛体回転運動
によるエネルギー損失を減少させることに着目すること
によって、スイングスピードの遅い、非力な子供や女
性、初級者、あるいはスイングスピードの速い上級者の
いずれであっても、高反発性を有し、軽量で、振り抜き
性の良い、肘関節への負担が小さく、しかも衝撃強度な
どの物性に優れたラケットを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の繊維強化プラスチック製ラケットは、ガッ
トの交点をインパルス加振して、ラケットフレームのグ
リップ端部から５０ｍｍの位置で振動を検出したとき、
動剛性が２Ｎ／ｍｍ以上となるガットの交点数ｎ₁ と、
フェイス部全体のガットの交点数ｎ₀ との比ｎ₁ ／ｎ₀
が、ｎ₁ ／ｎ₀≧０．４であることを特徴とするものか
らなる。

【００１１】また、本発明に係る繊維強化プラスチック
製ラケットは、マトリックス樹脂と強化繊維とからなる
繊維強化プラスチック製ラケットにおいて、フレームを
形成する繊維強化プラスチック製曲がり管のグリップ端
から１６０ｍｍ以下の範囲の少なくとも一部に、ラケッ
ト長手方向と直角の方向における外周長が９０ｍｍ以上
である直管部を有し、その直管部の外側に直接、グリッ
プ保護部材が捲回されていることを特徴とするものから
なる。

【００１２】さらに、本発明に係る繊維強化プラスチッ
ク製ラケットは、マトリックス樹脂中にエポキシ樹脂と
フェノキシ樹脂が含まれていることを特徴とするものか
らなる。

【００１３】ラケットの反発性能には、ボールの衝突現
象中における各種のエネルギー損失が密接に関係する
が、そのエネルギー損失は、ボールとガットの衝突によ
るエネルギー損失、ラケットの剛体回転運動によるエネ
ルギー損失、フレームの振動によるエネルギー損失の和
となる。

【００１４】したがって、本発明の繊維強化プラスチッ
ク製ラケットでは、上記のような高い動剛性を有する構
成とすることにより、フレームの振動によるエネルギー
損失を小さくするとともに、肘関節への負担も小さくす
ることができる。つまり、フレームの振動によるエネル
ギー損失を小さくするために、動剛性が高く設定されて
おり、同じ衝撃力に対してフレームの振幅が小さく押さ
えられ、反発性能を向上させることができる。

【００１５】また、繊維強化プラスチック製曲がり管の
グリップ部の少なくとも特定範囲を、従来のように発泡
樹脂を注入しなくてもよい大径部分として一体成形する
ことにより、重心位置を容易にラケット先端側に設定す
ることができ、ラケットの剛体回転運動によるエネルギ
ー損失を小さくすることができる。

【００１６】さらに、マトリックス樹脂中にエポキシ樹
脂とフェノキシ樹脂を有することにより、動剛性を高め
るとともに、衝撃強度などの物性を改善することができ
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の繊維強化プラスチック製
ラケットに用いられる強化繊維としては、炭素繊維、ガ
ラス繊維、金属繊維、各種有機繊維（たとえばポリアラ
ミド繊維）等の高強度・高弾性率繊維を用いることがで
き、軽量化、フレームの振動の抑制を考慮すると、引張
弾性率１３０ＧＰａ以上の炭素繊維を用いることが好ま
しく、さらに、振幅方向に垂直な面や振動の節の近傍に
は引張弾性率２５０ＧＰａ以上の炭素繊維を用いること
がより好ましい。

【００１８】また、上記繊維強化プラスチック製ラケッ
トに用いられるマトリックス樹脂としては、エポキシ樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フ
ェノール樹脂などの熱硬化性樹脂や、ナイロン樹脂など
の熱可塑性樹脂などを用いることができる。

【００１９】本発明の繊維強化プラスチック製ラケット
は、たとえば図１ないし図３に示すように構成できる。
図において、１はフェイス部、２はシャフト、３はグリ
ップ、４はヨーク、５は張設されたガットを、それぞれ
示している。グリップ３においては、図３に示すよう
に、グリップ端から１６０ｍｍ以下の範囲の少なくとも
一部に、外周長が９０ｍｍ以上の直管部６が設けられて
おり、その直管部６の外側に直接、グリップ保護部材７
が捲回されている。

【００２０】このような本発明に係るラケットは、ガッ
トの交点をインパルス加振して、ラケットフレームのグ
リップ端部から５０ｍｍの位置で振動を検出したとき、
動剛性が２Ｎ／ｍｍ以上となるガットの交点数ｎ₁ と、
フェイス部全体のガットの交点数ｎ₀ との比ｎ₁ ／ｎ₀
が、ｎ₁ ／ｎ₀ ≧０．４であることを特徴としている。

【００２１】この本発明に用いられる動剛性の測定方法
としては、図４に示すように、ガット５を張設したラケ
ットを宙吊りにし、ガット５の交点をインパルスハンマ
１２を用いて加振し、そのときの衝撃位置に与えられた
加振力およびグリップ端部から５０ｍｍの位置に取り付
けた加速度ピックアップ１３から得られる加速度を、Ｆ
ＦＴ演算器１４を用いて伝達関数を求めることによって
行われるものである。なお、フレームの振動によるエネ
ルギー損失は、全体のエネルギー損失に占める割合など
から、１次の固有振動（フレームの２節曲げモード）に
対する動剛性を測定対象としている。

【００２２】また、本発明の繊維強化プラスチック製ラ
ケットは、フレームを形成する繊維強化プラスチック製
曲がり管の、グリップ端から１６０ｍｍ以下の範囲の少
なくとも一部に、ラケット長手方向と直角の方向におけ
る外周長が９０ｍｍ以上である直管部６を有し、その直
管部６の外側に直接、グリップ保護部材７が捲回されて
いる構成としたものであり、ポリウレタンなどの発泡性
樹脂を用いたグリップ成形工程を経ず、フレーム成形と
同時に、いわゆるグリップ一体成形としてグリップ部を
形成することができる。したがって、工程の短縮が可能
となるとともに、従来のラケットで使用されていたポリ
ウレタンなどの発泡性樹脂の重量分、約２０〜２５ｇの
軽量化が可能となる。しかも、重心位置が先端側に移動
するため、グリップ端を通る面内方向の、ラケットの長
手方向に直角な軸周りの慣性モーメントＩ_END を低下さ
せることなく軽量化が達成でき、フレームの剛体回転運
動によるエネルギー損失を低減させることができる。

【００２３】上記ラケット長手方向と直角の方向におけ
る外周長が９０ｍｍ以上である直管部６は、５０ｍｍ以
上連続していることが好ましいが、軽量化、応力集中の
緩和などを考慮すると、１２０ｍｍ以上連続しているこ
とがより好ましい。

【００２４】また、上記外周長が９０ｍｍ以上である直
管部６は、触感およびフェイス部の安定を重視すると６
〜１２の平面から構成されていることが、つまり６〜１
２角形の横断面を有することが最も好ましい。

【００２５】ここで、上記グリップ保護部材７とは、天
然皮革、人口皮革などを使用した、一般に、グリップレ
ザーと呼ばれているものである。

【００２６】また、本発明の繊維強化プラスチック製ラ
ケットにおいては、フレームを形成する繊維強化プラス
チック製曲がり管の、グリップ端から３０ｍｍ以上８０
ｍｍ以下の範囲の表面積をａ₀ 、グリップ端の開口部面
積をａ₁ としたとき、ａ₁ ／ａ₀ ≦０．１となる構成と
することが好ましく、グリップ部にポリウレタンなどの
発泡性樹脂を用いない、グリップ一体成形のラケットに
おいて、グリップ端の開口断面による剛性の低下を軽減
することができる。

【００２７】上記グリップ端から３０ｍｍ以上８０ｍｍ
以下の範囲の表面積ａ₀ は、手の大きさにより異なる
が、４０００〜６０００ｍｍ² が好ましく、より好まし
くは４５００〜５５００ｍｍ² である。

【００２８】また、上記グリップ端の開口部面積ａ
₁ は、１０〜４５０ｍｍ² であることが好ましいが、あ
まり小さいとフレーム成形時の圧縮空気の流量が制限さ
れ、プリフォームの膨らみ方にむらが生じたり、逆にあ
まり大きいと、グリップ端部における剛性が低下するた
め、より好ましくは２５〜３５０ｍｍ² である。

【００２９】また、本発明の繊維強化プラスチック製ラ
ケットは、マトリックス樹脂中に、エポキシ樹脂とフェ
ノキシ樹脂を含む構成とすることが好ましく、鎖状ポリ
マーの緩和作用を利用することにより、ラケットフレー
ムの振動を低減し、動剛性を高めるとともに、成形時に
生じる内部応力を低下せしめ、フレーム強度、特に衝撃
強度を向上させることが可能となる。

【００３０】上記エポキシ樹脂とフェノキシ樹脂のマト
リックス樹脂中における比率としては、エポキシ樹脂１
００重量部に対して、フェノキシ樹脂５〜２０重量部が
好ましいが、成形時の樹脂の流動性、および成形品のガ
ラス転移温度の低下などを考慮すると１０〜１５重量部
がより好ましい。

【００３１】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。 （実施例１）図１および図２に示した、本発明に係る繊
維強化プラスチック製テニスラケットを製造した。すな
わち、上記テニスラケットは総重量２９７ｇ、グリップ
端からの重心位置が３６０ｍｍであり、その動剛性分布
は図５に示すように、フェイス部全体のガットの交点数
ｎ₀ ＝２７６に対して、動剛性が２Ｎ／ｍｍ以上となる
ガットの交点数ｎ₁ ＝１３０、すなわち、ｎ₁ ／ｎ₀ ≒
０．４７となる構成に設定してなるものである。また、
フェイス部１、シャフト２、グリップ３、ヨーク４は炭
素繊維とエポキシ樹脂からなる繊維強化プラスチックの
フレームによって構成され、フェイス部１を形成するフ
レームの最大厚さは２１．５９ｍｍ、フェイス部１の面
積は６１３ｃｍ² である。

【００３２】また、重心を通る面内方向の、ラケット長
手方向に直角な軸周りの慣性モーメントＩ_X ９（図９に
図示）は１２．９７ｇ・ｍ² 、重心を通り、ラケット長
手方向の軸周りの慣性モーメントＩ_Y １０（図９に図
示）は１．４８ｇ・ｍ² 、グリップ端を通る面内方向
の、ラケット長手方向に直角な軸周りの慣性モーメント
Ｉ_END １１（図９に図示）は５１．１４ｇ・ｍ² であ
る。

【００３３】上記テニスラケットの製造方法は従来とほ
ぼ同様であるが、その構造は、図６に示すように、フレ
ームの１次の固有振動の方向に垂直な方向にある面に、
引張弾性率４３０ＧＰａ以上の高弾性炭素繊維および引
張強度５４００ＭＰａ以上の高強度炭素繊維からなる補
強層１７を設けて集中的に補強している。１５は内圧成
形用のナイロンチューブ、１６はプリプレグを示してい
る。

【００３４】また、図３に示したように、フレームを形
成する繊維強化プラスチック製曲がり管の、グリップ端
から１５８ｍｍ以下の範囲において、ラケット長手方向
と直角の方向における外周長は１０２ｍｍとなってお
り、８平面からなる（横断面８角形の）直管で構成され
ている。さらに、この直管部６の外側に直接グリップ保
護部材７が捲回されている。また、グリップ端から３０
ｍｍ以上８０ｍｍ以下の範囲の表面積ａ₀ は５１００ｍ
ｍ² 、グリップ端の開口部の面積ａ₁ は２２１ｍｍ² で
あり、ａ₁ ／ａ₀ ≒０．０４３となっている。

【００３５】上記したテニスラケットを用いて実際に試
打したところ、軽量で振り抜き性が良く、高い反発性を
有していることが確認できた。また、グリップ部の剛性
も高く、打球時に弾性変形するというようなことはなか
った。

【００３６】（実施例２）実施例１の繊維強化プラスチ
ック製テニスラケットにおいて、１次の固有振動の方向
に垂直な面への補強に加え、１次の固有振動の節周辺
を、引張弾性率４３０ＧＰａ以上高弾性炭素繊維および
引張強度５４００ＭＰａ以上の高強度炭素繊維からなる
層を設けてさらに補強し、ｎ₁ ／ｎ₀ ＝０．５１に設定
してなるテニスラケットを得た。

【００３７】得られたテニスラケットは、実施例１と同
様に高い反発性を有し、グリップ部の剛性も高く、打球
時に弾性変形するというようなこともなかった。特に、
打球位置が安定しない初心者にとって、打球感が良く、
使用し易いものであった。

【００３８】（実施例３）フレームの成形に用いられる
一方向性プリプレグのマトリックス樹脂に、エポキシ樹
脂１００重量部に対してフェノキシ樹脂１２重量部を添
加し、ｎ₁ ／ｎ₀＝０．５２に設定してなるほかは、実
施例１と全く同様のテニスラケットを得た。

【００３９】得られたテニスラケットは、実施例１と同
様に高い反発性を有し、グリップ部の剛性も高く、打球
時に弾性変形するというようなこともなかった。さら
に、静強度が実施例１に比較して５％以上改善され、連
続耐久試験や、落下衝撃試験においても全く問題がなか
った。

【００４０】（比較例１）従来の繊維強化プラスチック
製テニスラケットおよびアルミニウム製テニスラケット
の動剛性測定結果を、表１に示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】これらのラケットでは、スウィートスポッ
トを外して打ったときの打球感の落差が大きく、初心者
にとっては使いづらいものであった。また、スウィート
スポットを外して打ったときに、手に伝わる振動も大き
く、長時間の使用においては肘関節への疲労の蓄積が大
きかった。

【００４３】（比較例２）総重量２９７ｇ、グリップ端
からの重心位置３６０ｍｍのラケットを製造した。グリ
ップ部の構造は、図７に示すように一体成形となってお
り、ラケット長手方向と直角の方向の外周長は１０２ｍ
ｍで、８平面から（横断面８角形に）構成され、その外
側に直接グリップ保護部材７が捲回されている。また、
グリップ端から３０ｍｍ以上８０ｍｍ以下の範囲の表面
積ａ₀ は５１００ｍｍ² 、グリップ端開口部の面積ａ₁
は５７０ｍｍ² であり、ａ₁ ／ａ₀ ＝０．１１２となっ
ている。得られたラケットは、ボールのインパクト時に
グリップ部が弾性変形し、使いづらいものであった。

【００４４】

【発明の効果】本発明の繊維強化プラスチック製ラケッ
トは、（１）高い動剛性を有し、（２）グリップが一体
成形である、（３）マトリックス樹脂中にフェノキシ樹
脂を有する、構成を特徴としており、実施例にも示した
ように、これらの構成により、とくにこれらを組み合わ
せることにより、高反発性を有し、軽量で、振り抜き性
の良い、肘関節への負担が小さく、しかも衝撃強度など
の物性に優れたラケットとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る繊維強化プラスチック製ラケット
の概略正面図である。

【図２】図１のラケットの概略側面図である。

【図３】図１のラケットのグリップ部の拡大部分斜視図
である。

【図４】動剛性測定方法を示す概略構成図である。

【図５】実施例１に係る繊維強化プラスチック製ラケッ
トの動剛性分布図である。

【図６】実施例１に係る繊維強化プラスチック製ラケッ
トのフェイス部およびシャフト部の部分斜視図である。

【図７】比較例２に係る繊維強化プラスチック製ラケッ
トのグリップ部の部分斜視図である。

【図８】従来の繊維強化プラスチック製ラケットのグリ
ップ部の斜視図である。

【図９】ラケットのモーメントの座標系を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１ フェイス部 ２ シャフト ３ グリップ ４ ヨーク ５ ガット ６ 直管部 ７ グリップ保護部材 ８ 発泡性樹脂 ９ Ｉ_X １０ Ｉ_Y １１ Ｉ_END １２ インパルスハンマ １３ 加速度ピックアップ １４ ＦＦＴ演算器 １５ ナイロンチューブ １６ プリプレグ １７ 補強層

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガットの交点をインパルス加振して、ラ
   ケットフレームのグリップ端部から５０ｍｍの位置で振
   動を検出したとき、動剛性が２Ｎ／ｍｍ以上となるガッ
   トの交点数ｎ₁ と、フェイス部全体のガットの交点数ｎ
   ₀ との比ｎ₁／ｎ₀ が、ｎ₁ ／ｎ₀ ≧０．４であること
   を特徴とする繊維強化プラスチック製ラケット。
2. 【請求項２】 マトリックス樹脂と強化繊維とからなる
   繊維強化プラスチック製ラケットにおいて、フレームを
   形成する繊維強化プラスチック製曲がり管のグリップ端
   から１６０ｍｍ以下の範囲の少なくとも一部に、ラケッ
   ト長手方向と直角の方向における外周長が９０ｍｍ以上
   である直管部を有し、その直管部の外側に直接、グリッ
   プ保護部材が捲回されていることを特徴とする繊維強化
   プラスチック製ラケット。
3. 【請求項３】 マトリックス樹脂と強化繊維とからなる
   繊維強化プラスチック製ラケットにおいて、フレームを
   形成する繊維強化プラスチック製曲がり管のグリップ端
   から１６０ｍｍ以下の範囲の少なくとも一部に、ラケッ
   ト長手方向と直角の方向における外周長が９０ｍｍ以上
   である直管部を有し、その直管部の外側に直接、グリッ
   プ保護部材が捲回されていることを特徴とする請求項１
   記載の繊維強化プラスチック製ラケット。
4. 【請求項４】 前記直管部の横断面が６〜１２角形であ
   る、請求項２または３の繊維強化プラスチック製ラケッ
   ト。
5. 【請求項５】 前記６〜１２角形の直管部が、ラケット
   長手方向に５０ｍｍ以上連続している、請求項４の繊維
   強化プラスチック製ラケット。
6. 【請求項６】 フレームを形成する繊維強化プラスチッ
   ク製曲がり管の、グリップ端から３０ｍｍ以上８０ｍｍ
   以下の範囲の表面積をａ₀ 、グリップ端部の開口部面積
   をａ₁ としたとき、ａ₁ ／ａ₀ ≦０．１である、請求項
   ２ないし５のいずれかに記載の繊維強化プラスチック製
   ラケット。
7. 【請求項７】 マトリックス樹脂中にエポキシ樹脂とフ
   ェノキシ樹脂が含まれていることを特徴とする繊維強化
   プラスチック製ラケット。
8. 【請求項８】 マトリックス樹脂と強化繊維とからなる
   繊維強化プラスチック製ラケットにおいて、マトリック
   ス樹脂中に、エポキシ樹脂とフェノキシ樹脂が含まれて
   いることを特徴とする、請求項１ないそ６のいずれかに
   記載の繊維強化プラスチック製ラケット。
9. 【請求項９】 フェイス部を形成するフレームの最大厚
   さが２２ｍｍ以下である、請求項１ないし８のいずれか
   に記載の繊維強化プラスチック製ラケット。
10. 【請求項１０】 ガットを含む総重量が３１０ｇ以下で
    ある、請求項１ないし９のいずれかに記載の繊維強化プ
    ラスチック製ラケット。