CN109475769B

CN109475769B - 羽毛球用人工羽毛及羽毛球

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Publication number: CN109475769B
Application number: CN201780029040.0A
Authority: CN
Inventors: 松岛由祐; 阪口巧; 小西康郁
Original assignee: Tohoku University NUC; Yonex KK
Current assignee: Tohoku University NUC; Yonex KK
Priority date: 2016-05-09
Filing date: 2017-04-28
Publication date: 2021-02-09
Anticipated expiration: 2037-04-28
Also published as: TW201808398A; JP6748995B2; US20200206596A1; US10857440B2; US20190151735A1; JP2017202002A; EP3456393A4; CN109475769A; EP3456393A1; US10786718B2; TWI713740B; WO2017195647A1

Abstract

一种羽毛球用人工羽毛，其排列为圆环状地植设于羽毛球的基部，具备：羽部；以及羽轴部，羽轴部轴向的一端固定至所述基部，且羽轴部支撑设置于其另一端侧的所述羽部，所述羽轴部形成有贯穿该羽部的孔，所述羽部的第一区域的空隙率小于所述羽部的第二区域的空隙率，其中，所述羽部的第一区域为，从所述轴向的所述一端侧的边缘到比所述轴向上的中心更靠所述一端侧的规定位置为止的区域，所述羽部的第二区域为，从所述规定位置到所述轴向的所述另一端侧的边缘为止的区域。

Description

羽毛球用人工羽毛及羽毛球

技术领域

本发明涉及一种羽毛球用人工羽毛及羽毛球。

背景技术

羽毛球运动中使用的羽毛球包括使用水鸟羽毛(天然羽毛)作为其羽毛的羽毛球、以及使用由尼龙树脂等人工制成的人工羽毛作为其羽毛的羽毛球(人工羽毛球)。

众所周知，天然羽毛球使用约16根鹅或鸭等的天然羽毛，其结构是将每根羽毛的羽轴末端植设于由覆盖有外皮的软木等构成的半球状的台部(基部)中。天然羽毛球中使用的羽毛比重小，重量极轻。另外，羽毛的羽轴的刚性高。因此，天然羽毛球能够获得独特的飞行性能和舒适的击球感。

另一方面，作为人工羽毛球，具备一体成型为环状的树脂制成的羽毛的羽毛球是人们所熟知的，但是，由于这种人工羽毛球的羽毛无法像天然羽毛球那样羽毛一根一根地独立活动，因而难以获得与天然羽毛球同样的飞行性能。

因此，如以下专利文献1中记载的，有人提出了一种模仿羽毛的人工羽毛。即，提出了一种具有人工羽毛的人工羽毛球，所述人工羽毛具备羽部和支撑羽部的羽轴部。

专利文献1：日本特开2012-24157号公报

发明要解决的课题

在使用模仿羽毛的人工羽毛的人工羽毛球的情况下，如果要使人工羽毛的重量与天然羽毛相匹配，则会由于刚性不足而导致耐用性降低。另外，如果要使人工羽毛的刚性与天然羽毛球相匹配，则重量将变重，飞行性能降低。即使在重量与刚性之间取得平衡，人工羽毛仍由于与天然羽毛相比刚性更低、重量更重而使得飞行性能较差。

本发明就是鉴于上述情况做出的，其目的在于实现飞行性能的提高。

发明内容

用于达到上述目的的主要发明为一种羽毛球用人工羽毛，其排列为圆环状地植设于羽毛球的基部，其特征在于，具备：羽部；以及羽轴部，羽轴部的轴向的一端固定至所述基部，且羽轴部支撑设置于其另一端侧的所述羽部，所述羽部形成有多个贯穿该羽部的孔，所述羽部的第一区域的空隙率小于所述羽部的第二区域的空隙率，其中，所述羽部的所述第一区域为，从所述轴向的所述一端侧的边缘到比所述轴向上的中心更靠所述一端侧的规定位置为止的区域，所述羽部的所述第二区域为，从所述规定位置到所述轴向的所述另一端侧的边缘为止的区域。

本发明的其他特征将通过本说明书及附图的记载而得以明确。

发明的效果

根据本发明的羽毛球用人工羽毛，能够实现飞行性能的提高。

附图说明

图1是从基部一侧看到的人工羽毛球的立体图。

图2是从人工羽毛一侧看到的人工羽毛的立体图。

图3是人工羽毛的立体图。

图4是从里侧观察人工羽毛的图。

图5是有关人工羽毛球的空气动力特性的概略说明图。

图6是关于人工羽毛球飞行时人工羽毛受到的压力的说明图。

图7是从里侧观察本实施方式的人工羽毛的图。

图8是示出羽部的空隙率与俯仰力矩之间的关系的图。

图9是从里侧观察第一变形例的人工羽毛的图。

图10是从里侧观察第二变形例的人工羽毛的图。

图11是从里侧观察第三变形例的人工羽毛的图。

具体实施方式

＝＝＝概要＝＝＝

通过本说明书及附图的记载，至少以下事项将变得明确。

一种羽毛球用人工羽毛将变得明确，所述羽毛球用人工羽毛排列为圆环状地植设于羽毛球的基部，其特征在于，具备：羽部；以及羽轴部，羽轴部的轴向的一端固定至所述基部，且该羽轴部支撑设置于其另一端侧的所述羽部，所述羽部形成有贯穿该羽部的孔，所述羽部的第一区域的空隙率小于所述羽部的第二区域的空隙率，其中，所述羽部的第一区域为，从所述轴向的所述一端侧的边缘到比所述轴向上的中心更靠所述一端侧的规定位置为止的区域，所述羽部的第二区域为，从所述规定位置到所述轴向的所述另一端侧的边缘为止的区域。

根据上述羽毛球用人工羽毛，能够提高空气动力特性(俯仰力矩)，实现飞行性能的提高。

所述羽毛球用人工羽毛中，优选地，所述第一区域的空隙率为0％。

根据上述羽毛球用人工羽毛，能够进一步提高飞行性能。

所述羽毛球用人工羽毛中，优选地，所述规定位置是所述羽毛球飞行时所述羽部的一面与另一面之间的压力差为最大的位置。

根据上述羽毛球用人工羽毛，能够抑制升力的降低。

所述羽毛球用人工羽毛中，优选地，所述孔形成有多个，从所述羽部的所述一端侧的边缘到所述规定位置为止的长度大于相邻的所述孔之间的间隔。

所述羽毛球用人工羽毛中，优选地，所述孔为长孔。

根据上述羽毛球用人工羽毛，能够提高气流从一面侧向另一面侧通过的效率，抑制气流的剥离并提高升力。

所述羽毛球用人工羽毛中，优选地，所述羽部的整体的空隙率为5％以上而低于30％。

根据上述羽毛球用人工羽毛，能够获得接近天然羽毛球的飞行性能，另外能够确保耐用性。

另外，一种羽毛球将变得明确，其使用上述的羽毛球用人工羽毛。

＝＝＝实施方式＝＝＝

〈关于人工羽毛球的基本结构〉

图1及图2是用于说明具备人工羽毛10的羽毛球1的基本结构的外观图。图1是从基部2一侧看到的人工羽毛球1的立体图。图2是从人工羽毛10一侧看到的人工羽毛球1的立体图。

人工羽毛球1具备基部2、模仿天然羽毛的多根人工羽毛10、以及用于将人工羽毛10互相固定的绳状部件3。基部2例如是通过在软木台上覆盖薄皮而构成的。基部2的形状是直径为25mm至28mm的半球状，具有平坦面。多根人工羽毛10的根部(末端：相当于前述的一端)沿着该平坦面的圆周排列为圆环状地埋入。多根人工羽毛10配置为其相互的间隔随着远离基部2而逐渐扩大。另外，如图所示，各人工羽毛10分别与相邻的人工羽毛10重叠地配置。由此，通过多根人工羽毛10形成了裙部4。多根人工羽毛10通过绳状部件3(例如棉线)互相固定。

〈人工羽毛的结构〉

图3是人工羽毛10的立体图。另外，图4是从里侧观察人工羽毛10的图。在图中，对于已经说明过的部件标注相同的标记。

人工羽毛10具备羽部12和羽轴部14。羽部12是相当于天然羽毛的羽片的部分，羽轴部14是相当于天然羽毛的羽轴的部分。在图中，将沿着羽轴部14的长度方向的方向定义为上下方向(相当于轴向)，以羽部12所在侧为上(前端侧)，以相反侧为下(末端侧)。另外，在图中，将沿着羽部12从羽轴部14延伸出来的方向定义左右方向(相当于宽度方向)。另外，在图中，基于将人工羽毛10安装在基部2上的状态来定义表和里。此外，表里方向相当于羽部12的法线方向，在人工羽毛10排列为圆环状地配置在基部2上的状态下，表相当于外侧，里相当于内侧。在下文中，有时按照图中定义的上下、左右、表里来说明各构成要素。

羽部12是模仿天然羽毛的羽片形状的部件。羽部12例如可以由无纺布或树脂等构成。在使用无纺布的情况下，在其表面形成强化覆膜以防止打球时无纺布的纤维散开。强化覆膜能够通过涂布树脂来形成，例如采用浸渍法、喷涂法、辊涂法等多种涂布方法。此外，强化覆膜可以形成于羽部12的单面，也可以形成于羽部12的两面。另外，强化覆膜可以形成于羽部12的整个表面，也可以形成于羽部12的部分表面。另外，羽部12的形状不限于图中的形状。例如，也可以为椭圆形状。

羽轴部14是模仿天然羽毛的羽轴的形状的细长部件，是支撑羽部12的部件。羽轴部14具有支撑羽部12的从上侧边缘(图4中的位置P4)至下侧边缘(图4中的位置P1)为止的区域的羽支撑部14a、以及从羽部12突出的羽柄部14b。羽柄部14b是相当于天然羽毛的羽柄(此外，有时也将该部位称作羽根)的部分。羽轴部14的末端(羽柄部14b的下端)埋入基部2中，从而固定在基部2上。另一方面，羽轴部14的前端(相当于另一端)与羽部12的上端一致。此外，在图中羽轴部14的截面形状为四边形，但羽轴部14的截面形状不限于此，也可以是其他形状。

此外，羽轴部14与羽部12可以是分体的，也可以是一体的。例如，在使用树脂作为羽轴部14和羽部12的材料的情况下，能够通过利用模具进行的注塑成型将羽轴部14和羽部12一体成型。另外，可以通过使用两种材料(树脂)进行的注塑成型(双色成型)将羽轴部14和羽部12用不同的材料一体地形成。

另外，羽部12可以被支撑在羽支撑部14a的表侧，也可以被支撑在羽支撑部14a的里侧。另外，羽部12也可以由两枚片材构成，并且配置为两枚羽部12将羽支撑部14a夹在中间。另外，羽部12也可以嵌入羽支撑部14a的内部。

〈关于飞行性能〉

天然羽毛球中使用的羽毛其比重小，重量极轻。另外，羽毛的羽轴刚性高，不论累计击打次数多少都可复原到原来的形状。因此，在天然羽毛球中，能够获得初始速度快、减速效果好这一独特的飞行性能。

另一方面，如果在使用人工羽毛10的人工羽毛球1中提高羽轴部14的刚性，则羽轴部14的重量将变重，重量平衡将会恶化。因此无法获得像天然羽毛球那样的飞行性能。另外，如果减轻羽轴部14的重量则刚性将降低，击打时的复原将变慢。由此，飞行性能将会降低。此外，羽轴部14的重量变重导致飞行性能下降的原因如下。

人工羽毛球1在击打后即以基部2为支点，在裙部4重复进行像振子一样的运动并逐步稳定下来。如果重量较重，则由于重心位置移向裙部4侧而导致以基部2为支点的惯性矩增大。由此，振子运动变得难以收敛，导致飞行的摇晃和方向的不稳定(即飞行性能降低)。

图5是有关人工羽毛球1的空气动力特性的概略说明图。对于有关人工羽毛球1的基本的空气动力特性，可以用阻力、升力、以及俯仰力矩来说明。

阻力，是作用在处于气流中的人工羽毛球1上的各种力之中，平行于气流方向的成分(分力)。另外，升力是垂直于气流方向的成分(分力)。

俯仰力矩是当气流方向与基部2的朝向之间产生差异时(即，当人工羽毛球1相对于气流倾斜时)试图使人工羽毛球1的姿势回位的力。俯仰力矩越大，则朝姿势回位方向的运动就越快。

若要使飞行性能稳定，优选使人工羽毛球1的重心位置靠近基部2侧。但是，假如在基部2上设置重物，则由于人工羽毛球1的整体重量增加而导致击打感较差，另外也无法实现适当的飞行距离。

因此，在本实施方式中，试图在抑制重量增加的同时提高空气动力特性(俯仰力矩)，实现飞行性能的提高。具体地，在本实施方式的人工羽毛10上，在羽部12设置有多个贯穿该羽部12的孔(后述的孔122)。由此谋求俯仰力矩的改善。但是，如果在羽部12的整个面上均等地设置孔，则人工羽毛球1的升力可能会降低。

图6是示出人工羽毛球1飞行时人工羽毛10的两面(表面、里面)的压力差的图(参照Journal of Fluids and Structures 41、89～98)。

图的横轴表示人工羽毛球1的位置，纵轴表示压力面(在这里为表面)与负压面(在这里为里面)之间的压力差(△Cp)。在图6中，横轴的位置P₁～P₄对应于图4的羽部12(羽支撑部14a)的各位置，位置P₁左侧部分为羽柄部14b。此外，位置P₃为羽部12的上下方向上的中心(位置P₁与位置P₄的中点)。

如图所示，压力面与负压面之间的压力差(△Cp)在比位置P₃更靠下侧(末端侧)的位置P₂处为最大，于是，人工羽毛球1在该位置P₂处最大限度地发挥升力。在本例中，位置P₂是从羽部12的位置P₁起处于羽部12的上下方向上的全长(位置P₁与位置P₄之间的距离)的约15％的位置。此外，压力差为最大的位置(位置P₂)根据羽部12的形状和材质还有羽轴部14的刚性等的不同而有所变化，但如果是使用模仿羽毛的人工羽毛10的人工羽毛球1，则其位置不会有很大变化(为比位置P₃更靠下侧的位置)。在本实施方式中，在比该位置P₂更下侧的区域(即位置P₁至位置P₂的区域)没有设置孔。

〈人工羽毛的改良例(本实施方式)〉

图7是从里侧观察本实施方式的人工羽毛10的图。对于本实施方式的人工羽毛10的羽轴部14，由于与前述的人工羽毛10(图4)相同而省略说明。

本实施方式的人工羽毛10的羽部12设置有沿表里方向贯穿该羽部12的孔122。孔122是沿着相对于左右方向(宽度方向)及上下方向(轴向)倾斜的方向(即与之交叉的方向)细长地形成的长孔。更具体地，孔122形成为越远离羽轴部14则越朝向上方(远离基部2)的形状。孔122沿上下方向以一定的间隔并排设置有多个。另外，多个孔122相对于羽轴部14左右对称地设置。由此，能够获得左右方向上的良好平衡。

〈关于孔122的形成位置〉

在本实施方式中，从羽部12的下侧(末端侧)的边缘位置P₁至位置P₂为止的范围内的区域(以下也称作第一区域12A)没有设置孔122，从位置P₂至羽部12的上侧(前端侧)的边缘位置P₄为止的区域(以下也称作第二区域12B)设置有孔122。以下，对以这种方式形成孔122的理由进行说明。

如在前述图6中说明过的，当人工羽毛球1飞行时，在羽部12的位置P₂处，羽部12的压力面(在这里为表面)与负压面(在这里为里面)之间的压力差为最大，于是在该位置P₂处最大限度地发挥升力。

在比该位置P₂更靠前端侧(气流方向的下游侧)处，负压面的压力上升，形成逆压梯度。因此，气流将会在比位置P₂更靠前端侧(下游侧)处剥离。在比位置P₂更靠末端侧(上游侧)的区域(第一区域12A)，气流不会剥离，有升力产生。

由此，假如在有升力产生的第一区域12A形成孔122，则可能导致升力降低，飞行性能恶化。

而在本实施方式中，由于在第一区域12A不设置孔122，而在第二区域12B设置孔122，因此能够有效地诱导气流从表面(压力面)侧流向里面(负压面)侧。由此，能够抑制气流的剥离并提高升力，并且能够提高羽部12周围的俯仰力矩以及人工羽毛球1整体的俯仰力矩。由此，能够实现人工羽毛球1的飞行性能的提高。

另外，本实施方式的孔122为长孔，通过设定(最优化)其长度和角度，能够提高气流从表面侧向里面侧通过的效率。由此，能够进一步地抑制气流的剥离，并且能够进一步地提高升力。

这样一来，由于羽部12的第一区域12A没有设置孔122，因此该第一区域12A的空隙率为0％，小于第二区域12B的空隙率。在这里，空隙率是指用百分率来表示孔122的面积(空隙)相对于羽部12的表面各区域的面积的比例而得到的值。

此外，在本实施方式中，孔122是规则地(以一定间隔)形成在羽部12上的，但也可以是不规则的(也就是说，也可以不规则地形成)。例如，在本实施方式中，第一区域12A的上下方向上的长度(位置P₁与位置P₂之间的距离)是大于相邻的孔122之间的间隔、以及孔122的开口部分的上下方向上的长度的，但是，也可以存在相邻的孔122之间的间隔大于第一区域12A的上下方向上的长度的部位。

〈关于孔122的形成量〉

图8是示出羽部12的空隙率与俯仰力矩之间的关系的图。图8的横轴表示羽部12整体的空隙率。例如，在图4的羽部12的情况(没有设置孔122的情况)中，空隙率为0％。另外，图8的纵轴表示俯仰力矩。俯仰力矩的测定是在风速10m/s、迎角±24°(每3°)、羽毛球无旋转的条件下进行的。

如图所示，在空隙率为0％～25％的范围内，俯仰力矩随着空隙率变大而变大。例如，与空隙率为0％(图4)的情况相比，在空隙率为5％的情况下俯仰力矩提高了约9％。

此外，天然羽毛球的俯仰力矩为约1.1，空隙率为5％时与天然羽毛球大致等同。由此，若要获得接近天然羽毛球的空气动力特性，优选使羽部12整体的空隙率为5％以上。

但是，如果空隙率达到30％以上，则间隙变得过大，有可能无法确保耐用性。由此，空隙率优选在5％以上而低于30％(更优选为低于20％)的范围内。

如上所述，本实施方式的人工羽毛10在比羽部12的位置P₂更靠上侧(前端侧)的第二区域12B设置有多个孔122，在第一区域12A没有设置孔122(第一区域12A的空隙率小于第二区域12B的空隙率)。由此，能够在抑制升力降低的同时提高俯仰力矩，实现飞行性能的提高。

〈变形例〉

图9是从里侧观察第一变形例的人工羽毛10的图。

第一变形例的人工羽毛10的羽部12设置有多个孔124。但是，上述孔124的开口宽度(上下方向上的长度)大于前述实施方式的孔122的开口宽度，相邻的孔124之间的间隔也比前述实施方式的相邻的孔122之间的间隔更大。也就是说，在该第一变形例中，孔124的数量比前述实施方式中的少。另外，与前述实施方式相同地，孔124设置在比位置P₂更靠上侧(前端侧)的第二区域12B。

图10是从里侧观察第二变形例的人工羽毛10的图。

第二变形例的人工羽毛10的羽部12设置有多个孔126。在该第二变形例中，孔126的形成位置并不相对于羽轴部14对称(左右非对称)。也就是说，不管是在羽部12的哪个位置，孔126均以右端位于最下侧(最接近基部2)、越往左越朝上方(远离基部2)的倾斜的方式设置。此外，孔126的设置方式不限于此，例如，倾斜方向也可以左右颠倒。另外，在前述实施方式中，羽部12的宽度方向上的端部(左右方向上的端部)没有形成孔(孔122、孔124)，而在该第二变形例中，在更接近端部的位置(具体是与相邻的羽部12重叠的部位)也形成有孔126。另外，与前述实施方式相同地，孔126设置在比位置P₂更靠上侧(前端侧)的第二区域12B中。

图11是从里侧观察第三变形例的人工羽毛10的图。

第三变形例的人工羽毛10的羽部12分别设置有多个孔128a和多个孔128b。在本例中，孔128a、128b的形成位置也是相对于羽轴部14左右非对称。

孔128a是沿着相对于左右方向(宽度方向)及上下方向(轴向)倾斜的方向(即与之交叉的方向)细长地形成的长孔。

孔128b与羽轴部14的轴(上下方向)平行地形成。也就是说，孔128b是不与上下方向交叉而与左右方向交叉(正交)地、细长地形成的长孔。

第三变形例的羽部12同时存在着多个孔128a以一定间隔沿上下方向并排设置的区域、和多个孔128b以一定间隔沿左右方向并排设置的区域。另外，在本例中，孔128(孔128a、128b)也是设置在比位置P₂更靠上侧(前端侧)的第二区域12B中。

在以上各变形例中，第一区域12A的空隙率也为0％，小于第二区域12B的空隙率。由此，与前述实施方式(图7)同样地，能够实现飞行性能的提高。

＝＝＝其他＝＝＝

上述实施方式仅用于使本发明容易理解，并不用于限定地解释本发明。当然，在不脱离本发明的主旨的情况下可以对本发明进行变更和改良，并且其等价物应当包含在本发明中。

在前述实施方式中，设置于羽部12上的各孔(孔122、124、126、128a、128b)为细长的长孔，但孔的形状不限于此。例如，也可以为圆形的孔(圆孔)和多边形的孔等。但是，当其为长孔时，如前所述地，能够提高气流从表面侧向里面侧通过的效率，抑制气流的剥离，并且提高升力。由此，孔的形状优选为长孔。

另外，在前述实施方式中，羽部12设置有多个孔，但只要设置有至少一个孔即可(也可以为单数)。

另外，在前述的实施方式中，羽部12是片状的，但羽部12的形状不限于此。例如，也可以立体地(三维地)形成。

在前述实施方式中，没有在第一区域12A设置孔(空隙率为0％)，但也可以在第一区域12A设置孔。在此情况下，只要第一区域12A的空隙率小于第二区域12B的空隙率，就能够获得比在整个羽部12上均匀地设置孔的情况下更好的飞行特性。但是，如本实施方式那样使第一区域12A的空隙率为0％(不设置孔)能够更进一步地提高飞行性能。

附图标记的说明

1 人工羽毛球

2 基部

3 绳状部件

4 裙部

10 人工羽毛

12 羽部

12A 第一区域

12B 第二区域

14 羽轴部

14a 羽支撑部

14b 羽柄部

122、124、126、128a、128b 孔

Claims

1.一种羽毛球用人工羽毛，其排列为圆环状地植设于羽毛球的基部，其特征在于，具备：

羽部；以及

羽轴部，其轴向的一端固定至所述基部，且其支撑设置于另一端侧的所述羽部，

所述羽部形成有多个贯穿该羽部的孔，

所述羽部的第一区域的空隙率小于所述羽部的第二区域的空隙率，其中，所述羽部的所述第一区域为，从所述轴向的所述一端侧的边缘到比所述轴向上的中心更靠所述一端侧的规定位置为止的区域，所述羽部的所述第二区域为，从所述规定位置到所述轴向的所述另一端侧的边缘为止的区域，

所述规定位置是所述羽毛球飞行时所述羽部的一面与另一面之间的压力差为最大的位置，

所述孔是沿着相对于宽度方向及所述轴向倾斜的方向形成的长孔，

所述长孔形成为越远离所述羽轴部则越朝向上方的形状。

2.根据权利要求1所述的羽毛球用人工羽毛，其特征在于，

所述长孔沿所述宽度方向仅排列有两个，

两个所述长孔分别位于所述羽轴部的左侧和右侧。

3.根据权利要求1所述的羽毛球用人工羽毛，其特征在于，

所述第一区域的空隙率为0％。

4.根据权利要求1所述的羽毛球用人工羽毛，其特征在于，

所述孔形成有多个，

从所述羽部的所述一端侧的边缘到所述规定位置为止的长度，大于相邻的所述孔之间的间隔。

5.根据权利要求1所述的羽毛球用人工羽毛，其特征在于，

整个所述羽部的整体的空隙率为5％以上而低于30％。

6.一种羽毛球，其使用根据权利要求1所述的羽毛球用人工羽毛。