JP3004564B2 - 野球バット - Google Patents

野球バット

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JP3004564B2
JP3004564B2 JP7120848A JP12084895A JP3004564B2 JP 3004564 B2 JP3004564 B2 JP 3004564B2 JP 7120848 A JP7120848 A JP 7120848A JP 12084895 A JP12084895 A JP 12084895A JP 3004564 B2 JP3004564 B2 JP 3004564B2
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貞樹 森
範浩 西川
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は主として硬式用野球バッ
トの改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】硬式野球バットの重要な性能の一つとし
て反発特性が上げられる。反発特性に関しては、バイオ
メカニクス的見地からスイングを考慮した研究が見られ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、バットはボール
と衝突した際に変形を伴うことから、バットの打撃部の
偏平剛性は反発特性において重要なパラメータとなる。
しかし、従来は、偏平剛性を考慮した研究が十分になさ
れておらず、そのため、十分な反発特性が得られていな
い。
【0004】本発明はこの問題に鑑みてなされたもの
で、反発特性の優れた野球バットを提供することを目的
とする。
【0005】
【発明の原理】以下、本発明の構成の説明に先だって、
本発明の原理を、本発明者が行った実験に基づいて説明
する。 反発実験 供試材は、アルミ製、木製およびFRP製の3種類の硬
式野球バット1を用い、ボール2は直径70mm、重量1
45gの硬式用野球ボールを使用した。図1に反発実験
装置の概略図を示す。実験装置は、エアーガン3、速度
測定装置4と図示しないCCDカメラ、画像解析装置お
よびコンピュータにより構成した。反発係数の算出に必
要な入射速度は速度測定装置4から、反射速度は画像解
析装置から得た。
【0006】反発係数の算出方法 以下に、反発係数の算出方法を示す。図2および以下の
(1) 式ないし(7) 式において用いた符号ないし記号は以
下の通りである。 G:バットの重心 Q:衝突点 IG :重心Gを通りバットの径方向に設定した軸のまわ
りの慣性モーメント(Kg-cm2) M:バットの重量 m:ボールの重量 l:重心から衝突点までの距離(衝突位置)(mm) v:ボールの速度(Km/hr) V:重心の速度(Km/hr) ω:バットの重心まわりの角速度0 :衝突前1 :衝突後
【0007】図2に示すように、一平面内においてボー
ル2がバット1の長軸方向と垂直に衝突した場合、衝突
の前後におけるボール衝突点Qの速度は、それぞれV0
−ω0l ,V1 −ω1 l であるから、反発係数eは(1)
式で表される。尚、ボール2は回転しないものと仮定し
ている。 e={−V1 +(V1 −ω1l)}/{V0 −(V0 −ω0l)} …(1) ここで、力積と運動量の変化が等しいことから m(v1 −v0 )=P …(2) M(V1 −V0 )=P (P=一定) …(3) IG (ω1 −ω0 )=P …(4) 実験ではバット1をスポンジ板の上に置いて自由支持し
ているから、ω0 =V 0 =0である。よって、(3),(4)
式は V1 =−P/M …(5) ω1 =−l P/IG …(6) となる。(2),(5),(6) 式を(1) 式に代入することによ
り、反発係数eは e=−[v1 +{(m/M)+(ml /IG )}(v1 −v0 )]/V0 …(7) となる。実験では、IG ,M,mを測定した後、図1に
示すようにバットを自由支持の状態に設置し、決定した
衝突点にエアーガン3から発射されたボール2の衝突前
後の速度v0 およびv1 を測定した。これらのパラメー
タを(7) 式に代入することにより、反発係数を算出し
た。なお、ボール速度をv0 =130Km/hr に固定し、
衝突点Qを1=90mmから230mmの範囲で20mm間隔
で変化させて反発係数を測定した。測定の結果、得られ
た衝突位置l と反発係数eの関係を図3に示す。
【0008】バットの物性試験方法 つぎに、バットの偏平剛性の測定方法を図4に示す。実
験には、インストロン万能試験機を用いた。偏平剛性
は、図1のバット1の先端から130mmの打撃部1a
(図1)を幅10mmで切り出した図4の円環状切片10
aに、横圧縮荷重Fを負荷した時の荷重−変位曲線の初
期勾配(弾性域ないし弾性域に近い状態における荷重−
変位曲線の勾配)から算出した。本実験はクロスヘッド
スピード10mm/min.の条件下で行った。本発明におい
て、単位幅当たりの偏平剛性(以下、単に「偏平剛性」
という。)とは、上記測定方法による測定値をいう。偏
平剛性の測定結果を表1に示す。
【0009】
【表1】
【0010】この表1の結果から、まず、偏平剛性の最
も小さいアルミ製のバットが、図3のように、反発係数
が最も大きいことが分かる。また、表1の偏平剛性が最
も大きいFRP製バットは、図3のように、当該偏平剛
性を測定した打撃部において、最も反発係数が小さいこ
とが分かる。したがって、偏平剛性と反発係数との間に
は負の相関関係があると推定される。
【0011】以上の結果から、反発特性は偏平剛性の変
化に大きく依存すると推定される。そこで、衝突位置と
して打撃部を選び、同一の衝突位置における偏平剛性と
反発係数の関係について、より詳細な実験を行った。こ
の実験の結果を図5に示す。この結果から、バットの反
発係数が異なる現象は、打撃部の偏平剛性に依存してお
り、偏平剛性を2.4kgf/mm以上3.5kgf/mm以下の範
囲に設定することにより、大きな反発係数が得られるこ
とが分かる。
【0012】以上のように、偏平剛性を所定の範囲とす
ることにより、反発係数の増大を図り得るのであれば、
所定の反発係数を有する部分、つまり、バットの打撃部
における平行部分を長くすれば、スイートエリアの拡大
を図り得るはずである。そこで、本発明者は、図9のバ
ット1の最大外径DMAX に対して外径DがDMAX −0.
5mm以上に設定された準平行部10の長さLと反発係数
A =−v1 /v0 (前述の反発係数eとは若干異な
る。)との相関関係の解析を行った。解析結果を図6に
示す。
【0013】図6の解析結果から、準平行部10の長さ
Lが長くなるに従い、反発係数eAが大きい部分が長く
なる。つまり、スイートエリアが拡大するのが分かる。
しかも、準平行部10の長さLが長くなるのに従い、反
発係数eA や最大反発係数が大きくなっていることも分
かる。
【0014】つぎに、準平行部10の長さLが長くなる
のに従い、スイートエリアの拡大のみならず、反発係数
A が大きくなる原因について検討する。本解析は、バ
ットおよびボールの形状を設定し、有限要素法に基づい
た衝突解析で、衝突前のボールの速度v0 を与え、衝突
後のボールの速度v1 を算出して、両速度のみから反発
係数eA (=−v1 /v0 )を求めている。したがっ
て、本解析では、前述の(7) 式の反発係数eと異なり、
入力データや出力データに慣性モーメントIG の影響が
直接出てこない。しかし、本解析では、バットの肉厚を
均一としているから、準平行部10の長さLを変化させ
れば、慣性モーメントIG の値が変化し、この慣性モー
メントIG の変化が、反発係数eA に影響していると考
えられる。
【0015】そこで、本発明者は、慣性モーメントIG
のみを変化させて、慣性モーメントIG と最大反発係数
MAX の相関関係を図1の実験から求めた。実験には、
1種類のバットに錘を固定し、この錘の位置を変えるこ
とで、慣性モーメントIG のみが異なる3種類のバット
を用いた。その測定結果を、図7に示す。図7から、慣
性モーメントIG を小さくすると、最大反発係数eMAX
が増大することが分かる。これは、慣性モーメントIG
が小さいと、ボールが変形しにくく、そのため、ボール
の運動エネルギーが散逸しにくいためであると推測され
る。
【0016】一方、実際のスイングでは、バットの重量
Mを打者の体格に合せて、ある程度大きな値(硬式バッ
トでは850g以上)とする必要がある。したがって、
図9の慣性モーメントIG を小さくするには、肉厚が大
きく、かつ、外径が大きい準平行部10を長くして、バ
ット1の重心Gに近い位置の重量を大きくするのが好ま
しい。
【0017】また、これまでの実験や解析における偏平
剛性は、単位幅当たりの偏平剛性をパラメータとして検
討した。しかし、ボールが衝突した衝突点の偏平剛性が
小さくても、衝突点の両側の偏平剛性が大きいと、衝突
点のバットの変形は両側の部分で拘束されるから、衝突
点においてバットが十分に偏平(変形)せず、そのた
め、十分な反発特性が得られないと考えられる。換言す
れば、偏平剛性の小さな部分が、ある程度以上長い方
が、実際にボールがバットに衝突する際の実質的な偏平
剛性(バットから切り出した切片10aの偏平剛性では
なく、バットから切り出す前の偏平剛性)が小さくなっ
て、反発係数が増大すると考えられる。
【0018】以上のように、単位幅当たりの偏平剛性を
所定の範囲とするだけでなく、単位幅当たりの偏平剛性
の小さな部分、つまり準平行部10を長く設定すること
により、スイートエリアが拡大されるだけでなく、慣性
モーメントIG および実質的な偏平剛性が小さくなっ
て、反発係数自体も大きくなると推定される。本発明者
は、かかる原理を見出し、本発明を完成した。
【0019】
【発明の構成および実施例】すなわち、本出願の第1発
明では、図9のバット1の全長をLT 、バット1の最大
外径をDMAX 、任意の箇所での外径をD、外径DがD
MAX −0.5mm以上の値に設定された準平行部10の長
さをLとしたとき、L/LT が0.20以上0.40以
下に設定されている。なお、準平行部10には完全な平
行部14が含まれる。
【0020】ここで、単位幅当たりの偏平剛性EF は、
下記の(8) 式で表される。 EF =C・E・{t/(D−t)}3 ≒C・E・(t/D)3 …(8) 但し、E:ヤング率 C:定数 一方、準平行部10は外径Dが大きいので、前記(8) 式
から分かるように、偏平剛性EF を所定の小さな範囲に
設定することができる。また、準平行部10を長くする
と、準平行部10は外径Dが大きいので、重心Gに近い
部分の肉厚tを大きくすることができるから、慣性モー
メントIG が小さくなる。したがって、準平行部10を
長く設定することにより、偏平剛性EF の小さな部分を
長くすることができると共に、慣性モーメントIG を小
さくできるから、スイートエリアの拡大と反発係数の増
大を図ることができる。なお、L/LT は、好ましく
は、0.25以上0.36以下に設定する。
【0021】本第1発明(請求項1)においては、さら
に、準平行部10におけるバット1の先端から65mmま
での先端部11を除いた箇所での単位幅当たりの偏平剛
性EF を2.4kgf/mm以上3.5kgf/mm 以下に設定す
る。偏平剛性EF をかかる範囲に設定すると、図5から
分かるように、反発係数が高くなるからである。 本第1
発明(請求項1)においては、前記のように偏平剛性E
F を限定したが、当該限定に代えて、本第1発明(請求
項2)では、バットの重量と慣性モーメントを限定して
もよい。すなわち、本第1発明においては、前記バット
の重量を850g以上に設定し、さらに、前記バットの
重心を通りバットの径方向に設定した軸のまわりの慣性
モーメントI G の値を460kg−cm 2 以下に設定する。
【0022】また、本第1発明において、図9のバット
1がアルミ製である場合は、準平行部10における先端
部11を除いた箇所でのバット1の肉厚tを外径Dで除
したt/Dの値を0.042以下に設定するのが好まし
い。t/Dの値を0.042以下に設定すると、アルミ
製のバットでは、偏平剛性EF が2.4kg/mm 〜2.7
kg/mm に近い値となり、図5から分かるように、著しく
大きな反発係数が得られるからである。なお、t/D
は、一般に0.039以上に設定される。
【0023】また、バット1の先端部11を除いた理由
は、先端部11は強度上厚肉にする必要があるので、偏
平剛性EF やt/Dが大きいからである。なお、15は
ゴムキャップである。
【0024】ところで、前記準平行部10は、バット1
の先端部11を除けば、肉厚tおよび外径Dがほぼ一定
で、かつ、偏平剛性EF およびt/Dもほぼ一定であ
る。したがって、前記第1発明は、以下の第2および第
3発明のように表現し得る。
【0025】すなわち、本出願の第2発明では、偏平剛
性が2.4kgf/mm以上3.5kgf/mm以下で、かつ、該偏
平剛性の変化が3%以下のほぼ一定値に設定された径大
部12の長さをLB としたとき、LB /LT を0.17
以上0.37以下に設定している。ここで、第1発明の
L/LT を0.20以上0.40以下としたのに対し、
B /LT を0.17以上0.37以下とした理由は、
先端部11は肉厚tおよび偏平剛性が大きいので、第2
発明の径大部12には先端部11が除外されるからであ
る。なお、偏平剛性は2.4kgf/mm以上2.7kgf/mm以
下のほぼ一定値とするのが好ましい。
【0026】また、第3発明では、アルミ製のバットに
おいて、t/Dの値が0.039以上0.045以下
で、かつ、該t/Dの値の変化が1%以下のほぼ一定値
に設定された径大部13の長さをLS としたとき、LS
/LT を0.17以上0.37以下に設定している。
の第3発明では、バット1の重量Mが850g以上に設
定され、さらに、慣性モーメントI G が460kg−cm 2
以下に設定される。なお、t/Dの値を0.039以上
0.042以下のほぼ一定値とするのが好ましい。
【0027】なお、アルミ製のバットでは、偏平剛性E
F が2.4kgf/mmの場合にt/Dの値が0.039程度
になり、偏平剛性EF が3.5kgf/mmの場合にt/Dの
値が0.045程度になる。したがって、アルミ製のバ
ットでは、一般に、偏平剛性EF が一定の前記径大部1
2と、t/Dが一定の前記径大部13とは、ほぼ一致す
る。また、径大部12,13には、一般に、完全な平行
部14が含まれる。
【0028】本発明を硬式バットに適用した場合、バッ
ト1の重量Mは一般に850以上に設定される。この
場合、慣性モーメントIG を460kg-cm2以下に設定す
るのが好ましい。なお、本発明は、一般に金属バットに
適用される。
【0029】
【試験例】つぎに、本発明の効果を明瞭にするために、
試験例および比較例を示す。 試験例 まず、D=66mm,LT =870mm,L=300mm,L
/LT =0.35,t/D=0.0393,EF =2.
5kgf/mm,IG =450kgf/mm−cm2 の硬式バットを試
作し、その最大反発係数eMAX を図1の方法で測定し
た。
【0030】比較例 市販のバット5本について最大反発係数eMAX を図1の
方法で測定した。なお、市販のバットは、L/LT
0.12〜0.14、t/Dが0.0424〜0.04
61,EF が2.8〜3.9kgf/mm,IG が472〜4
98kgf/mm−cm2であった。測定結果を図8に示す。こ
の測定結果から分かるように本発明では、最大反発係数
MAX も増大する。
【0031】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、スイートエリアが拡大されるだけでなく、慣性モー
メントIG や、実質的な偏平剛性も小さくなるので、反
発係数が増大する。
【図面の簡単な説明】
【図1】反発実験の装置を示す概略図である。
【図2】反発係数の算出方法を示す概念図である。
【図3】一般的なバットにおける衝突位置と反発係数と
の関係を示す図である。
【図4】偏平剛性の測定方法を示す概念図である。
【図5】同一の衝突位置における偏平剛性と反発係数と
の関係を示す図である。
【図6】準平行部の長さLを変化させたときの反発係数
を示す特性図である。
【図7】慣性モーメントと最大反発係数との関係を示す
図である。
【図8】慣性モーメントと最大反発係数との関係を示す
図である。
【図9】一部断面したバットの正面図である。
【符号の説明】
1:バット 10:準平行部 11:先端部 12,13:径大部 L:準平行部の長さ LB :径大部12の長さ LS :径大部13の長さ LT :バットの全長 t:肉厚 D:外径
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭60−155561(JP,U) 実開 昭63−20871(JP,U) 実開 昭56−135771(JP,U) 実開 昭63−11065(JP,U) 実開 平4−20371(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A63B 59/06

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バットの全長をLT とし、 ほぼ平行な部分であってバットの最大外径DMAX に対し
    て外径DがDMAX -0.5mm以上に設定された準平行部の長
    さをLとしたとき、 L/LT の値が0.20以上0.40以下に設定され
    さらに、 前記準平行部におけるバットの先端から65mmまでの先
    端部を除いた箇所での単位幅当たりの偏平剛性が2.4
    kgf/mm以上3.5kgf/mm以下に設定された 野球バット。
  2. 【請求項2】 バットの全長をL T とし、 ほぼ平行な部分であってバットの最大外径D MAX に対し
    て外径DがD MAX -0.5mm以上に設定された準平行部の長
    さをLとしたとき、 L/L T の値が0.20以上0.40以下に設定され、 前記バットの重量が850g以上に設定され、さらに、 前記バットの重心を通りバットの径方向に設定した軸の
    まわりの慣性モーメントI G が460kg−cm 2 以下に設
    定された 野球バット。
  3. 【請求項3】 バットの全長をLT とし、 単位幅当たりの偏平剛性が2.4kgf/mm以上3.5kgf/
    mm以下で、かつ、該偏平剛性の変化が3%以下のほぼ一
    定値に設定された径大部の長さをLB としたとき、 LB /LT の値が0.17以上0.37以下に設定され
    た野球バット。
  4. 【請求項4】 バットの全長をLT とし、 バットの肉厚tを外径Dで除したt/Dの値が0.03
    9以上0.045以下で、かつ、該t/Dの値の変化が
    1%以下のほぼ一定値に設定された径大部の長さをLS
    としたとき、 LS /LT の値が0.17以上0.37以下に設定され
    たアルミ製の野球バットであって、 前記バットの重量が850g以上に設定され、さらに、 前記バットの重心を通りバットの径方向に設定した軸の
    まわりの慣性モーメントI G が460kg−cm 2 以下に設
    定された 野球バット。
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