JP3338340B2 - ラケットフレーム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はスポーツ用ラケット
フレーム、主として、テニスラケットフレームに関し、
ボールを打球する際の反発係数を増加してボールの飛び
を良くするものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ラケットの操作性を向上させるた
めに軽量化が求められており、特に、高年齢層のプレー
ヤーや女性プレーヤー等の体力がやや劣るユーザーに軽
量化の要請が強い。また、軽量で操作性が良いと同時
に、ボールの飛びを良くする反発性能の向上も求められ
いる。即ち、反発性能に優れた軽量のラケットフレーム
が求められている。

【０００３】しかしながら、ラケットフレームとボール
との二物体が衝突する観点からみると、エネルギー保存
則からはラケットフレームが軽くなると、ボールの反発
係数が低下する。よって、ラケットフレームの軽量化は
反発性能の低下を招くこととなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した点に鑑みて、
本発明者は、主として軽量ラケット（重量２９０ｇ以
下）において、ボールを打球する際の反発性能を増加さ
せる手段を鋭意研究した。その結果、ラケットフレーム
がボールを打球した時に発生する振動は、モード解析で
得られる各振動モードが複合されたものであり、面外方
向の固有振動数と面内方向の固有振動数とが同等となっ
た場合に、反発性能が増加することを見いだした。

【０００５】これに対して、従来のラケットフレーム
は、面外一次固有振動数は１１０〜１９０Ｈｚ、面内一
次固有振動数は１７０〜２６０Ｈｚであり、面内一次固
有振動数が面外一次固有振動数よりも大きく、面外一次
固有振動数／面内一次固有振動数は０．６〜０．８の範
囲の場合が多かった。

【０００６】よって、面外一次固有振動数を増加させる
一方、面内一次固有振動数を低減して、面外と面内の一
次固有振動数を同等とすることが必要となる。したがっ
て、本発明は、ラケットフレームの面外一次固有振動数
と面内一次固有振動数が同等となるようなラケットフレ
ームの形状を鋭意研究開発した。

【０００７】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、繊維強
化樹脂製の中空状フレームにより球面を囲むヘッド部、
スロート部、シャフト部、グリップ部を連続的に構成し
たラケットフレームからなり、上記ヘッド部に貫通して
設けるガット穴は、打球面側の内側のガット穴面積が外
側のガット穴面積よりも大きく、かつ、内側のガット穴
の一部が外側のガット穴と重なるようにし、面外方向の
一次固有振動数（Ｆ１）に対する面内方向の一次固有振
動数（Ｆ２）の比（Ｆ１／Ｆ２）を０．９〜１．１とし
ていることを特徴とするラケットフレームを提供するも
のである。

【０００８】上記比が０．９未満、あるいは１．１を越
えると、反発係数が低下する。また、１．１を越えよう
とすると、面内固有振動数を小さくすることになり、面
内方向の剛性が低下し、ガット張りによる変形がおおき
くなり、変形歪みよる破損の確率が高くなる。よって、
０．９〜１．１の範囲に設定することが好ましい。

【０００９】上記した比（Ｆ１／Ｆ２）が０．９〜１．
１の範囲に入り、面内一次固有振動数と面外一次固有振
動数とを同等とするために、打球面を囲むヘッド部に貫
通して設けるガット穴は、打球面側の内側のガット穴面
積が外側のガット穴面積よりも大きく、かつ、内側のガ
ット穴の一部が外側のガット穴と重なるようにしてい
る。其の際、内側のガット穴径を外側のガット穴径より
も単純に大きくするよりも、内側のガット穴の投影長さ
が、鉛直方向よりも垂直方向（フレームの厚さ方向）に
長いことが好ましい。

【００１０】上記のようにガット穴の外側の面積を変化
させずに、打球面側の内側の面積を大きくすると、面外
剛性を低下させることなく、面内剛性を小さくすること
ができる。剛性が大きくなる程、固有振動数は増加し、
剛性が小さくなる程、固有振動数は減少するため、従来
固有振動数が大きかった面内固有振動数は小さくなり、
固有振動が小さかった面外固有振動数に近似させること
ができる。

【００１１】ガット穴の内側面積を外側面積よりも大き
くする具体的方法は、ガット穴あけ加工のドリル位置
を、外側の位置と連通する同一位置に設けると共に該同
一位置とずらせた位置にもドリルで穴あけを行うと、簡
単に形成することができる。其の際、ずらして穴あけす
る位置は同一位置の穴と連続させても良いし、不連続と
なる位置に設けてもよい。連続させた場合、実質的に打
球面側の穴は長穴となり、ボールを打球する時にガット
が内側のフレームあるいは付属品であるグロメットに接
触することがなくなる。即ち、ガットの実効長さが大き
くなることとなり、その結果、打球面積が大きくなる効
果が得られる。

【００１２】

【００１３】上記のように、打球面を囲むヘッド部の厚
みと幅との関係からも面外固有振動数と面内固有振動数
との関係を規制でき、厚さを大として、幅を小さくする
ことにより断面二次モーメントを小さくすると、面内剛
性を小さくして面内固有振動数を小さくでき、その結
果、面外固有振動数に近似させることができる。

【００１４】上記した厚さに対する幅の比（ｔ／ｗ）を
２．５以上３．３以下と設定しているのは、種々の実験
データよりも割り出したものである。上記比が２．５未
満であると、厚みに対する幅が大きくなり、面内固有振
動数が必然的に大きくなってしまう。また、３．３を越
えると、幅が小さくなり過ぎ、ガット張り時の変形が大
きく、その歪みのためにフレームが破損する確率が高く
なるため、上記範囲に設定している。

【００１５】ヘッド部の厚さと幅との関係は、断面周長
を増加させることなく一定とする必要があり、よって、
厚さを増加すると幅が減少する。最大厚さを３０ｍｍ〜
４０ｍｍとしているのは、幅は少なくとも１３ｍｍは必
要であるため、厚さが４０ｍｍをこえると、断面周長を
増加する必要が生じ、ラケットフレーム重量を軽量化す
ることが困難であるため、４０ｍｍ以下とすることが好
ましい。

【００１６】本発明のラケットフレームは、重量が２９
０ｇ以下であるテニス用のラケットフレームに適用する
ことが好ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して詳述する。図１乃至図４はテニスラケットフレ
ームの第１実施形態を示す。該ラケットフレーム１は、
繊維強化樹脂製の中空状フレームからなり、２は打球面
Ｓを囲むヘッド部、３はスロート部、４はシャフト部、
５はグリップ部である。ヘッド部２のトップ２ａからグ
リップ部５の先端までの全長Ｌは２７インチであり、製
品重量は２５８ｇ、バランス点はグリップ部５の先端よ
り３５７ｍｍの位置である。

【００１８】上記ヘッド部２（ヨーク部６を除く）およ
びスロート部３の断面周長は略同一とし、ヘッド部２の
５時の位置の断面厚さを最大として３２ｍｍとし、幅を
１２ｍｍとして、所謂厚ラケのラケットフレームとして
いる。

【００１９】上記ラケットフレーム１は、カーボン繊維
からなるプリプレグシートを内圧用チューブの表面に積
層して強化繊維成形体（レイアップ）を予め成形し、こ
のレイアップを成形用金型内に配置し、型締め後、１４
５℃、５０分間の条件で成形した。其の際、内圧用チュ
ーブへ付加する内圧は７kgf/cm²とした。

【００２０】上記ラケットフレーム１のヘッド部２に
は、ラケットフレーム１を成形した後、ガット穴１０を
所要の間隔をあけて全周に形成した。即ち、図３（Ａ）
に示すように、ラケットフレーム１を成形後、ドリルで
穴あけ加工して、図３（Ｂ）に示すように中空状のフレ
ームの外側部分１ａに外側ガット穴１０ａをあけると共
に、打球面Ｓに面する内側部分１ｂに内側ガット穴１０
ｂをあけた。

【００２１】外側から見た状態の図４（Ａ）に示すよう
に、外側ガット穴１０ａは、シングルホール（ガットが
１本通る穴）では直径４ｍｍの円形の穴１０ａをあけ、
ダブルホール（ガットが２本通る穴）では直径４．５ｍ
ｍの円形の穴１０ａをあけている。かつ、ガット穴１０
ａがスタガット・パターン（上下に交互に位相させてガ
ット穴を設けたパターン）で形成している。

【００２２】一方、内側から見た状態の図４（Ｂ）に示
すように、内側ガット穴１０ｂは上記外側ガット穴１０
ａと同一直線上に同一直径で設けた中心穴１０ｂ−１の
厚さ方向の両側に、中心穴１０ｂ−１とフレームの鉛直
方向とは垂直の両側（即ち、厚さ方向ｔの両側）に連続
するように直径４．５ｍｍの両側穴１０ｂ−２、１０ｂ
−３を設けている。このような、厚さ（ｔ）方向に長い
内側ガット穴１０ｂを前記したようにドリルを厚さ方向
の両側に位置をずらせて穴あけ加工することにより形成
している。外側ガット穴１０ａがスタガット・パターン
であるため、内側ガット穴１０ｂもスタガット・パター
ンとなっている。

【００２３】上記したスタガット・パターンでガット穴
をあけると、打球面の面圧の均一領域を広がり、内側ガ
ット穴１０ｂを上記のように厚さ方向に細長い形状とす
ると、打球面の面圧を均一にする領域をさらに拡大する
ことができる。

【００２４】図５（Ａ）（Ｂ）は第２実施形態のラケッ
トフレームのガット穴を示す。第１実施形態との相違点
は、ガット穴の位置をスタガット・パターンとせずに、
厚さ方向の中心位置に位置させた通常のパターンとして
いる。即ち、外側ガット穴１０ａを厚さ方向の中心に位
置させ、よって、内側ガット穴１０ｂを中心穴１０ｂ−
１が厚さ方向の中心に位置し、その厚さ方向の両側に両
側穴１０ｂ−２、１０ｂ−３を連続して形成している。
他の構成およびラケットフレームの製造方法は第１実施
形態と同一であるため説明を省略する。

【００２５】図６（Ａ）（Ｂ）は第３実施形態のラケッ
トフレームのガット穴を示す。外側ガット穴１０ｂは第
２実施形態と同一であるが、内側ガット穴１０ｂは中心
穴１０ｂ−１と両側穴１０ｂ−２，１０ｂ−３との間に
隙間をあけて不連続としている。其の際、中心穴１０ｂ
−１は外側ガット穴１０ｂと同一直径４ｍｍあるいは
４．５ｍｍで同一線上に設け、両側穴１０ｂ−２、１０
ｂ−３は直径４．５ｍｍとしている。

【００２６】上記した本発明の第１乃至第３実施形態と
比較するため第１乃至第３比較例のラケットフレームを
作成した。

【００２７】図７は第１比較例を示し、該第１比較例は
従来の一般的なテニスラケットである。ガット穴は外側
ガット穴１０ａと内側ガット穴１０ｂとは同一直線状に
同一直径で形成しており、第２実施形態と同様に、厚さ
方向の中心部に直径４ｍｍあるいは４．５ｍｍの１つの
円形穴を周方向に所要の間隔をあけて形成した。他の構
成および製造方法は第１実施形態と同様である。

【００２８】図８は第２比較例を示し、第１比較例との
相違点は、外側ガット穴１０ａおよび内側ガット穴１０
ｂとも、直径を６ｍｍとして、穴を大きくしている点で
ある。他は同様である。

【００２９】図９（Ａ）（Ｂ）は第３比較例を示し、ガ
ット穴は第３実施形態と同様とし、内側ガット穴１０ｂ
は中心穴１０ｂ−１に対して不連続に厚さ方向に間隔を
あけて両側穴１０ｂ−２，１０ｂ−３を設けている。第
３実施形態との相違点は、ヘッド部の断面の最大厚さを
２７ｍｍとし、よって、製品重量が２６３ｇとなり第３
実施形態よりも４ｇ増加させている。

【００３０】上記第１乃至第３実施形態のラケットフレ
ームおよび第１乃至第３比較例のラケットフレームの重
量、バランス点、ヘッド部２の断面最大厚み、該最大断
面厚み部分の厚み／幅の比は下記の表１に示すとおりで
ある。

【００３１】

【表１】

【００３２】上記表１に示すように、第１乃至第３実施
形態および第１乃至第３比較例のラケットフレームは、
いずれも重量が２９０ｇ以下の軽量ラケットフレームと
している。また、第１乃至第３実施形態および第１比較
例、第２比較例はヘッド部の断面最大厚さを３２ｍｍと
して、当該部分の厚さ（ｔ）／幅（ｗ）を２．７として
いる。第３比較例のみ最大厚さが２．３ｍｍで所謂厚ラ
ケではなく、厚さ（ｔ）／幅（ｗ）が２．３で、２．５
以下となっている。

【００３３】表１に示すように、上記第１乃至第３実施
形態および第１乃至第３比較例のラケットフレームにつ
いて、面外一次固有振動数（Ｆ１）、面内一次固有振動
数（Ｆ２）を測定して、その比（Ｆ１／Ｆ２）を求め
た。さらに、これら第１乃至第３実施形態および第１乃
至第３比較例のラケットフレームについて、反発係数を
測定した。

【００３４】面外一次固有振動数の測定は図１０に示す
ように、グリップ部の上端を固定部材４０で支持してラ
ケットを下向きに吊り下げ、スロート部の一側のヘッド
部側接合部をインパクトハンマー４１で加振し、このイ
ンパクトハンマー４１に取り付けたフォースピップアッ
プ４２で入力振動を計測すると共に、インパクトハンマ
ー４１で打撃する面と反対面に固定した加速度ピックア
ップ４３により応答振動を測定し、その測定値をアンプ
を介して接続した周波数解析装置（図示せず）に入力し
て解析し、面外一次固有振動数（Ｈｚ）を測定した。

【００３５】面内一次固有振動数の測定は図１１に示す
ように、図１０と同様に、グリップ部の上端を固定部材
４０で支持してラケットを下向きに吊り下げ、ヘッド部
の３時の位置をインパクトハンマー４１で加振し、この
インパクトハンマー４１に取り付けたフォースピップア
ップ４２で入力振動を計測すると共に、インパクトハン
マー４１で打撃する面と反対面に固定した加速度ピック
アップ４３により応答振動を測定し、その測定値をアン
プを介して接続した周波数解析装置（図示せず）に入力
して解析し、面内一次固有振動数（Ｈｚ）を測定した。

【００３６】上記のように測定した面外一次固有振動数
（Ｆ１）と面内一次固有振動数（Ｆ２）とを比較する
と、第１実施形態ではＦ１が１９４Ｈｚ、Ｆ２が１９４
Ｈｚと略同等で、Ｆ１／Ｆ２＝１．０１となっていた。
また、第２実施形態ではＦ１が１８９Ｈｚ、Ｆ２が１８
８Ｈｚと略同等で、Ｆ１／Ｆ２＝１．０８であった。ま
た、第３実施形態ではＦ１が１７９Ｈｚ、Ｆ２が１９０
Ｈｚで、Ｆ１／Ｆ２＝０／９４であり略同等であった。
このように、本発明の実施形態ではヘッド部の内側ガッ
ト穴の面積を外側ガット穴の面積より大きくしているこ
とにより、面内方向の剛性を低下させて、面内一次固有
振動数を減少させ、面外一次固有振動数を同等すること
ができた。

【００３７】これに対して、第１比較例ではＦ１は１７
９Ｈｚであるのに対して、Ｆ２は２４８Ｈｚと面内一次
固有振動数が大きく、Ｆ１／Ｆ２＝０．７８であった。
また、第２比較例もＦ１が１７３Ｈｚであるのに対して
Ｆ２が１９９Ｈｚと大きくＦ１／Ｆ２＝０．８７となっ
ていた。さらに、第３比較例もＦ１が１５７Ｈｚで、Ｆ
２が１８９Ｈｚと大きく、Ｈ１／Ｈ２＝０．８３となっ
ていた。

【００３８】反発係数の測定は図１２に示すように、ラ
ケットのグリップを保持した状態で、打球面の中央に３
０ｍ／secの速度（Ｖｏ）でボールを衝突させ、跳ね返
ったボール速度（Ｖｒ）と、入射した速度の比Ｖｒ／Ｖ
ｏ）を反発係数として測定した。

【００３９】その結果は、上記表１に示すように、第１
乃至第３実施形態では０．４６９〜０．４５７で、０．
４５以上であるのに、第１乃至第３比較例では０．４２
５〜０．４４８で、０．４５未満となっている。これよ
り、本発明の第１〜第３実施形態のように、面外一次固
有振動数と面内一次固有振動数とを近似させて、Ｆ１／
Ｆ２を１．１〜０．９の範囲に入れると、反発係数を増
加させることができ、ラケットを軽量化させた場合にお
いてもボールの飛びを良くすることが出来ることを確認
できた。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
によれば、ラケットフレームの面内一次固有振動数（Ｆ
２）を減少させて面外一次固有振動数（Ｆ１）に近似さ
せ、Ｆ１／Ｆ２を１．１〜０．９の範囲に設定している
ため、反発性能を高めて、ラケットフレームで打球した
ボールの飛び性能を良くすることができる。

【００４１】特に、上記面内一次固有振動数を減少する
ために、ラケットフレームのヘッド部のガット穴を、打
球面側の内側ガット穴を外側ガット穴よりも大きくして
いるため、面外剛性を低下することなく面内剛性を低下
させて、面外一次固有振動数と面内一次固有振動数とを
近似させることができる。特に、ラケットフレームにボ
ールが衝突した際に発生する歪みはフレームの外側に大
きく発生するが、フレームの外側の剛性は低下させてい
ないため、上記フレームの外側の歪みの発生を押さえる
ことができる。

【００４２】このように、ラケットフレームのガット穴
の形状を変化させることにより反発性能を高めることが
できるため、ラケットフレームを厚ラケとして軽量化し
た場合にも反発性能を高めることができ、軽量で操作性
が良いと同時に反発性能の優れたラケットフレームを提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施形態のラケットフレームの平面図で
ある。

【図２】 図１の正面図である。

【図３】 （Ａ）はラケットフレームのヘッド部の断面
図、（Ｂ）はガット穴をあけた状態のヘッド部の断面図
である。

【図４】 （Ａ）は外側ガット穴を示す側面図、（Ｂ）
は打球面側の内側ガット穴を示す側面図である。

【図５】 第２実施形態を示し、（Ａ）は外側ガット穴
を示す側面図、（Ｂ）は打球面側の内側ガット穴を示す
側面図である。

【図６】 第３実施形態を示し、（Ａ）は外側ガット穴
を示す側面図、（Ｂ）は打球面側の内側ガット穴を示す
側面図である。

【図７】 第１比較例のガット穴を示す側面図である。

【図８】 第２比較例のガット穴を示す側面図である。

【図９】 第３比較例を示し、（Ａ）は外側ガット穴を
示す側面図、（Ｂ）は打球面側の内側ガット穴を示す側
面図である。

【図１０】 面外固有振動数の測定方法を示す概略図で
ある。

【図１１】 面内固有振動数の測定方法を示す概略図で
ある。

【図１２】 反発係数の測定方法を示す概略図である。

【符号の説明】

１ ラケットフレーム ２ ヘッド部 １０ ガット穴 １０ａ 外側ガット穴 １０ｂ 内側ガット穴 １０ｂ−１ 中心穴 １０ｂ−２、１０ｂ−３ 両側穴 Ｓ 打球面 ｔ 厚さ ｗ 幅

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維強化樹脂製の中空状フレームにより
   球面を囲むヘッド部、スロート部、シャフト部、グリッ
   プ部を連続的に構成したラケットフレームからなり、 上記ヘッド部に貫通して設けるガット穴は、打球面側の
   内側のガット穴面積が外側のガット穴面積よりも大き
   く、かつ、内側のガット穴の一部が外側のガット穴と重
   なるようにし、面外方向の一次固有振動数（Ｆ１）に対
   する面内方向の一次固有振動数（Ｆ２）の比（Ｆ１／Ｆ
   ２）を０．９〜１．１としていることを特徴とするラケ
   ットフレーム。
2. 【請求項２】 上記ヘッド部に設けるガット穴はフレー
   ムの長さ方向において上下に交互に位相させたスタガッ
   ト・パターンとし、かつ、 上記打球面側の内側のガット穴は、上記外側のガット穴
   と同一線上に設けた同一直径の中心穴の厚さ方向の両側
   に連続した両側穴を有する形状としている請求項１に記
   載のラケットフレーム。
3. 【請求項３】 上記ヘッド部の最大厚みが３０ｍｍ〜４
   ０ｍｍとなる断面において、その厚み（ｔ）に対して幅
   （ｗ）の比（ｔ／ｗ）が２．５以上３．３以下となるよ
   うに設定、かつ、重量が２９０ｇ以下である請求項１ま
   たは請求項２に記載のテニス用のラケットフレーム。