JP3709716B2 - ラケット - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テニスラケット等の球技用のラケットに関し、特に、振動特性に影響を与える左右枠部を連結するヨークを改良して、振動減衰性を高めるものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ラケットのフレームは繊維強化樹脂製が、その軽量性、高剛性、高強度、耐久性等の特性を生かして主流となっている。一般的なラケットフレームは炭素繊維のような高強度、高弾性率を有する繊維で補強されあ熱硬化性樹脂から一体的に成形されている。この熱硬化性樹脂製のラケットフレームは剛性が高く、高強度で耐久性が良い利点はあるが、打球時に衝撃を受けると振動が発生しやすく、プレーヤーがテニスエルボーになりやすい問題がある。
【０００３】
例えば、カーボン繊維、ガラス繊維、アラミド繊維を強化繊維として用い、エポキシ樹脂をマトリクス樹脂として用いた繊維強化熱硬化性樹脂からなるラケットでは、振動減衰率は０．５以下と小さい。
【０００４】
上記繊維強化熱硬化性樹脂製のラケットフレームに対して、繊維強化熱可塑性樹脂製のラケットフレームが提供されており、熱可塑性樹脂のもつ靭性の高さを反映して、繊維強化熱硬化性樹脂製のラケットフレームでは得られなかった耐衝撃性を有し、振動減衰率は０．９以上と大きくなっている。
【０００５】
しかしながら、一般に熱可塑性樹脂は熱硬化性樹脂と比較して、弾性率の環境依存性が大きく、使用環境によってラケットフレームの剛性等の特性が変化しやすい問題がある。剛性および強度を高めるために強化繊維量を増大すると、ラケットフレームの重量が増加する。その場合、スピンをかけるといったプレースタイルに対応するためには、ラケットの操作性が重要視され、ラケットフレームの軽量化が要求されている点より、強化繊維量を増加して対応することはできない。
【０００６】
上記のように、繊維強化樹脂製のラケットにおいて、そのマトリクス樹脂を熱硬化性樹脂とした場合、あるいは熱可塑性樹脂とした場合のいずれにしても、一長一短があり、軽量かつ高剛性、高強度でありながらも振動減衰性も高いという全ての要求を満たしたラケットとすることは困難であった。
【０００７】
上記した問題に対して、マトリクス樹脂として熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とを組み合わせて用いるようにしたラケットフレームが提案されている。例えば、特開平６−６３１８３号公報に記載のラケットフレームでは、図１１（Ａ）（Ｂ）に示すように、グリップ１からスロート部２の中央点Ｐまでの範囲Ｘ１が熱可塑性樹脂で成形され、スロート部の中央点Ｐから打球面を囲むガット張架部３の範囲Ｘ２が熱硬化性樹脂で成形され、その連結点のＰ位置の部分は繊維布帛シート４が巻き付けられて連結されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記マトリクス樹脂として熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とを組み合わせたラケットでは、ラケットフレームの略半分のマトリクス樹脂が熱可塑性樹脂であるため、使用環境による影響をうけやすいばかりでなく、ラケットの振動モードが考慮されておらず、有効な振動減衰効果が得られない問題がある。
【０００９】
即ち、打球時にラケットフレームに発生する面外（ラケットフレームの厚さ方向の）振動モードおよび面内（ラケットフレームの幅方向の）振動モードでは、ラケットフレームの略中心部の左右枠部を連結するヨークの部分が振動幅が大きい腹の部分となる。よって、ヨークよりも位置がずれるスロート部の長さ方向の中央部からグリップ端までを振動減衰性が優れた熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂として用いても、振動減衰性は低い。
【００１０】
また、従来のラケットでは、図１２に示すように、ヨーク５は同一断面形状の略直方体形状で、フレーム本体６の左右枠部の内面に突き当て状に接合し、接着剤を用いて接着固定して連結されている。この連結部を強固に接着しなければ、ラケットとしての耐久性を保持できないが、接着面積が小さい問題がある。
【００１１】
本発明は上記した問題に鑑みてなされたもので、特に、剛性、打球面の面的安定性およびヨークとフレーム本体との連結強度を満足させながら、ラケットフレームの減衰率を効果的に高めることを課題としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、ラケットのフレーム本体の左右枠部を連結するヨークが、連続繊維を強化繊維とすると共に熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂とする繊維強化樹脂からなり、かつ、該ヨークは中空形状の中央連結部の左右両端部に水平断面コ字状の連結補強部を備え、該連結補強部を上記フレーム本体の各左右枠部の内面と前後側に被せてフレーム本体と一体成形することで左右枠部の一部を構成し、
上記連結補強部の連続繊維の長さを５０ｍｍ〜３００ｍｍとすると共に上記フレーム本体の左右枠部との接触面積をそれぞれ１５ｃｍ2以上１５０ｃｍ2以下、接触長さが５０ｍｍ以上とし、かつ、上記ヨーク重量をローフレーム重量の１５％乃至３５％としていることを特徴とするラケットを提供している。
【００１３】
上記連続繊維とは、繊維強化樹脂で用いられる強化繊維における連続繊維を指し、通常は１０ｍｍ以上の長さのものである。なお、長繊維とは１ｍｍ程度のものを指し、短繊維とは０．５ｍｍ程度のものを指す。
また、上記ヨークは、セカンドヨークも含み、セカンドヨークを備えたラケットでは、セカンドヨークとファーストヨークのいずれか一方あるいは両方を上記構成としている。
【００１４】
上記構成では、打球時に、面外振動モードおよび面内振動モードの曲げの影響を受けて、振動の腹となり、振幅が大きくなるヨークを、振動減衰性の良い熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂として用いて成形しているため、振動の減衰を有効に図ることができる。しかも、強化繊維として連続繊維を用いているため、剛性を高めることができ、振動の腹となるヨークに高い剛性を持たせることにより、振動自体を抑制できると共に、ハードヒットした時に打球面の変形を抑制し、打球面の面的安定性を高めることができる。
【００１５】
特に、ヨークに連結補助部を設け、フレーム本体との接触面積を増大させ、フレーム本体の成形時に連結補助部をフレーム本体の一部として一体成形しているため、ヨークとフレーム本体との連結強度を高めることができ、この点からも、ヨークの高剛性、高強度として、振動幅の抑制を図ることが出来ると共に、打球面の面的安定性に寄与することができる。
【００１６】
上記フレーム本体は繊維強化熱硬化性樹脂から成形することが好ましい。即ち、フレーム本体を繊維強化熱硬化性樹脂で成形し、ヨークのみを繊維強化熱可塑性樹脂とすると、環境依存性を低減できると共に、高剛性、高強度となり、反発性を高めることができる。
【００１７】
上記のようにフレーム本体を繊維強化熱硬化性樹脂とし、ヨークを繊維強化熱可塑性樹脂とした場合、従来と同様な、ヨークをフレーム本体の左右枠部に突き当てて接着剤で接着固定する構成とすると、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂とを接着する接着剤が問題となり、かつ、突き当ての場合、前記したように接着面積が小さいため、連結固定の信頼性が問題となる。この問題に対して、ヨークの左右両端に連結補助部を設けて、ヨークとフレーム本体との接触面積を増大させ、しかも、接着剤による接着ではなく、フレーム本体の成形時に、同時にヨークの連結補助部をフレーム本体の一部として成形しているため、ヨークとフレーム本体とを強固に連結することができる。
【００１８】
上記ヨークの連結補強部は水平断面略コ字状で、フレーム本体の各左右枠部を構成する繊維成形体の内面と前後側面に被せられて一体成形されていると共に、各左右枠部とヨークとが接合する部分の面積が夫々１５ｃｍ2以上１５０ｃｍ2以下で、フレーム本体の長さ方向の接触長さが５０ｍｍ以上であり、かつ、ヨーク重量が後述する実施例に記載のように、ローフレーム重量の１５％乃至３５％としている。
【００１９】
上記のように、左右枠部との接合部分では、水平断面略コ字状とすると、各左右枠部の内面および前後側面と接触させることができ、接触面積を大とすることができる。この接触面積を上記１５ｃｍ2以上とすると、十分な接合面積を得ることができる。一方、１５０ｃｍ2より大きくすると、フレーム本体と接合する部分が長くなり、吸水の影響を受けやすい熱可塑性樹脂が、吸水により寸法変化し、ラケット内に歪みが生じやすくなり、強度が低下する問題がある。
【００２０】
上記ヨークの左右両端の連結補強部は、中央連結部より上下に延在させて、全体として略Ｈ形状とし、上方のガット張架部および下方のスロート部と一体化させて連結強度を高めることが好ましい。なお、中央部より上方へのみ延在させた略Ｕ形状とし、ガット張架部とのみ一体化させても良いし、下方へのみ延在させて略逆Ｕ形状とし、スロート部とのみ一体化させてもよい。
【００２１】
ヨークを構成する繊維強化樹脂は、カーボン繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等からなる強化繊維で、連続繊維を用いているが、連結補強部の連続繊維の長さを５０ｍｍ〜３００ｍｍとしていることが好ましい。このように、５０ｍｍ〜３００ｍｍと長尺とすると、フレーム本体との接合される連結補強部の強度をより高めることができる。
【００２２】
ヨークに用いる連続繊維の形態は、ブレイド、平織りのクロス、一方向繊維シート、コンティニユアンスストランドマット、フィラメントワインディングした連続繊維のいずれでもよい。例えば、熱可塑性樹脂を含浸させた一方向繊維からなるシートを積層し、これを溶融加熱して成形しても良いが、ブレイドやクロスといった織布を用いることが好ましい。即ち、織布では、成形品に繊維の凹凸が発生し、フレーム本体との接合の際、凹凸部によるアンカー機能を生じさせ、連結強度をより高めることができる。また、上記のように、織物でないコミングルドヤーンをフィラメントワインディングしたものを用いることもできるが、繊維の方向性が安定しないため、ブレイド、クロス等の織布の方が好ましいま。さらに、フレーム本体と一体化させる連結補強部には、フレーム本体を成形する強化繊維と同一材料を用いることが好ましい。
【００２３】
左右両端の連結補強部を繋ぐヨークの中央連結部は重量軽減の観点から中空形状として、該中空部にウレタン等の発泡体を中芯として充填することが好ましい。
【００２４】
ヨークの成形方法としては、強化繊維として連続繊維を用いるため、繊維を含む樹脂を射出成形する方法は採用できないが、マトリクス樹脂の繊維と強化繊維とを繊維形状のまま積層して筒状体を形成し、高温の内圧をかけてマトリクス樹脂を溶融して成形する方法と、金型内に強化繊維を予め配置し、熱可塑性樹脂を反応射出成形する方法とが採用できる。しかしながら、前記方法では、熱可塑性樹脂の成形温度が高く高圧であるため、中空部に充填する中芯として、ポリアミド樹脂の発泡体等の耐熱性材料を使用する必要がある。さらに、複雑な形状のため、成形圧力を均一にすることが非常に困難であり、成形品中に空隙が発生し、耐久性が低下しやすい。
【００２５】
よって、本発明で用いるヨークは、反応射出成形で成形することが好ましい。反応射出成形方法を用いると、複雑な形状で、かつ連続繊維強化の熱可塑性樹脂からなる成形品を好適に成形することができる。例えば、ナイロンをマトリクス樹脂として用いた場合、成形温度は１５０℃前後に低く押さえることができ、また、モノマーの注入圧も３〜７ｋｇｆ／ｃｍ3と低圧成形できるため、中芯として軽量なウレタン等の発泡体を用いても、該発泡体を押し潰すことなく成形できる。そのため、繊維含有率が高く剛性があると共に、軽量なヨークを得ることができる。
【００２６】
熱可塑性樹脂が有する長所の振動減衰性性と短所の環境依存性とを考慮すると、ラケットのローフレーム（バンパー、グロメット、グリップレザー、エンドキャップ等のアセンブル、バランス調整用鉛、グリップ部材およびペイントを除いた成形品そのものであるフレーム）の重量のうち、熱可塑性樹脂量が１５〜３５ｗｔ％とすることが好ましい。なお、上記ローフレームの重量のうちにはヨークの中空部に充填する中芯の重量を含めている。
【００２７】
さらに、本発明は、上記構成からなるラケットを、フレーム本体の左右枠部を連結するヨークを、連続繊維を強化繊維とすると共に熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂とする繊維強化樹脂から予め成形しておき、上記フレーム本体を繊維強化熱硬化性樹脂から成形する時に、上記ヨークをフレーム本体と一体化させて成形しているラケットの製造方法を提供している。
【００２８】
上記のように、連続繊維強化熱可塑性樹脂で予め成形したヨークを、フレーム成形用の金型のキャビテイのヨーク部分に充填すると共に、キャビテイの他の部分に繊維強化熱硬化性樹脂で成形した筒状成形体を充填しておき、この金型を所要温度で加熱することにより、フレーム本体を成形すると同時に、該フレーム本体とヨークとの連結部を一体成形している。このように、ヨークとフレーム本体とを結合すると、熱可塑性樹脂マトリクスからなるヨークと熱硬化性樹脂マトリクスからなるフレーム本体との連結部の強度を大として、耐久性の良いラケットとすることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わるテニスラケットの実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００３０】
図１に示す第一実施形態のテニスラケットのフレーム１０は、繊維強化樹脂製の中空状で、筒形状の１本のフレーム本体１１より、ガットが張架されるフエース面Ｓを囲むガット張架部１２、スロート部１３、シャフト部１４、グリップ部１５を連続して構成している。上記ガット張架部１２は、別部材からなるヨーク１６をスロート側で連続して、フェース面Ｓを囲む環状としている。
【００３１】
上記フレーム本体１１は繊維強化熱硬化性樹脂で成形し、上記ヨーク１６は連続繊維強化熱可塑性樹脂で成形している。該ヨーク１６は、正面視で略Ｈ形状とし、中央連結部２０の左右両端より、ガット張架部１２側の上方と、スロート部１２側の下方へ延在する連結補強部２１、２１を一体的に設けた略Ｈ形状としている。
【００３２】
ヨーク１６は図２、図３および図４に示す形状で、中央連結部２０は略四角枠形状として中空部２０ａを設けており、該中空部２０ａ内にウレタン等の中芯（図示せず）を充填している。左右両端より上下に延在する連結補強部２１は、水平断面略コ字状で、その中央部２１ａがフレーム本体１１の左右枠部の内面（ａ）に、一方側部２１ｂがフレーム本体の前面（ｂ）に、他方側部２１ｃがフレーム本体の後面（ｃ）に夫々位置し、該フレーム本体１１を構成する繊維強化樹脂と共に一体成形され、フレーム本体１１の一部を構成している。
【００３３】
上記ヨーク１６の各連結補強部２１がフレーム本体１１と接触する面積を１５ｃｍ2以上で１５０ｃｍ2以下としている。また、連結補強部２１を構成する連続繊維の長さは５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下としている。
【００３４】
上記ラケットフレームは、ヨーク１６を予め成形しておき、ラケットフレーム成形用金型のキャビテイのヨーク部に充填しておく一方、他のキャビテイ部分にはフレーム本体の形成材料である繊維強化熱硬化性樹脂シートからなる筒状積層体を充填し、この状態で金型を所要温度で加熱して、ラケットのローフレームを成形している。上記ヨークの成形品重量はラケットのローフレームの重量の１５％〜３５％の範囲に設定している。
【００３５】
（実施例１）
本発明に係わるテニスラケットフレームを作製した。
まず、ヨークを以下の手順で成形した。
発泡ウレタン（大日本インキ製）でヨークの中芯を作成した。該中芯の外周に厚さ８０μｍの６６ナイロンチューブを被せ、該チューブと中芯の発泡ウレタンの中に空気が残存しないように減圧しながらチューブの両端を加熱溶融してシールした。その後、チューブの外周にカーボン繊維をスリーブ状に織ったブレイド（東レ製カーボンブレイド、ＴＸ３６４Ａ，繊維角度２４°、φ２０とＴＸ３６４Ｂ，繊維角度４５°、φ２０を各２層）積層し，ヨークの中央連結部のレイアップを作成した。また、ヨークの左右両端に設ける連結補強部を、カーボン繊維のブレイド（東レ製、ＴＸ３６４Ｂ（４５°、φ２０）を用いてレイアップを作成した。ヨーク成形用金型の略Ｈ形状としたキャビテイの中央に上記中央連結部のレイアップを充填し、キャビテイの両側に連結補強部のレイアップを充填した。
【００３６】
上記ヨーク成形用金型を１５０℃に昇温し、キャビテイ内に溶融したナイロンモノマー（宇部興産製ＵＸ−７５）を注入した。該ナイロンモノマーは溶融温度は９０℃で、触媒を含むＡ液と開始剤を含むＢ液を１：１の割合で混合して、注入した。注入圧は５ｋｇｆ／ｃｍ3に制御して、３分間保持した後に離型した。
【００３７】
ヨークとなる成形品は図２乃至図４に示す形状とし、厚み２４ｍｍ、幅１３〜１５ｍｍの断面形状を持ち、打球面積（フェース面積）を１１０インチとしたラケットフレームの左右枠部間を連結するヨークの長さに相当する長さとした。このヨークとなる成型品の重量を４８ｇ、フレーム本体と連結する連結補強部の上下方向の長さを９０ｍｍ、連結補強部のフレーム本体との接触面積を４５ｃｍ2とした。
【００３８】
一方、フレーム本体を構成するため、φ１４．５のマンドレルに６６ナイロンチューブに被せ、このチューブの外周に、エポキシ樹脂を含浸したカーボン繊維プリプレグ（東レ製、Ｔ８００、Ｐ２０５３、樹脂含浸量３０％）を積層し、鉛直状の積層体を作成した。上記プリプレグの繊維角度を０°（２層）、２２°（１層）、３０°（２層）、９０°（１層）とし、６枚積層して、フレーム本体のレイアップを作成した。
【００３９】
ラケットフレーム成形用金型のキャビテイ内に上記フレーム本体のレイアップとヨークのレイアップを充填した。この時、ヨークの連結補強部をフレーム本体のレイアップの内面および前後側面に被せた。かつ、このフレーム本体とヨークの連結部にカーボン繊維プリプレグを１５ｇ相当巻き付けて補強した。
【００４０】
上記ラケットフレーム成形用金型を１５０℃に加熱して、４０分間保持した後に、離型して、成型品を取り出した。成形品では、フレーム本体とヨークの連結部分では、フレーム本体の左右枠部の一部としてヨークの連結補強部が一体化されて成形されていた。このヨークの連結補強部はフレーム本体の左右枠部と表面が平滑に連続し、段差のない状態として、フレームの左右枠部の一部となるようにした。成形されたラケットフレーム（ローフレーム）は２１０ｇであった。
【００４１】
（実施例２）
実施例１との相違点は、ヨークを構成するカーボン繊維ブレイドの積層枚数を実施例１より増加して、ヨークの成型品の重量を６６ｇとする一方、フレーム本体のカーボン繊維プリプレグの積層枚数を減少した。成形ローフレームの重量は２０２ｇであった。
【００４２】
（実施例３）
実施例１との相違点は、ヨークを構成するカーボン繊維ブレイドの積層枚数を実施例１より減少し、ヨークの成型品の重量を３４ｇとする一方、フレーム本体のカーボン繊維プリプレグの積層枚数を増加した。成形ローフレームの重量は２０３ｇであった。
【００４３】
（実施例４）
実施例１とヨーク成形用金型を変更し、連結補強部がフレーム本体と接触する連結補強部の長さが６０ｍｍとなり、フレーム本体との接触面積が１８ｃｍ2となるものを用いた。他は実施例１と同様とした。ヨークの成形品の重量は４５ｇであり、成形ローフレームの重量は２０１ｇであった。
【００４４】
上記実施例と比較するため、下記の比較例１〜比較例４のラケットフレームを作成した。
【００４５】
（比較例１）
実施例１との相違点は、ヨークを構成するカーボン繊維ブレイドの積層枚数を実施例１より増加して、ヨークの成型品の重量を７８ｇとする一方、フレーム本体のカーボン繊維プリプレグの積層枚数を減少した。成形ローフレームの重量は２０４ｇであった。即ち、ヨーク重量はローフレーム重量の３８％で、好ましい範囲の３５％を越える値とした。
【００４６】
（比較例２）
実施例１との相違点は、ヨークを構成するカーボン繊維ブレイドの積層枚数を実施例１より減少して、ヨークの成型品の重量を２６ｇとする一方、フレーム本体のカーボン繊維プリプレグの積層枚数を増加した。成形ローフレームの重量は２０２ｇであった。即ち、ヨーク重量はローフレーム重量の１２％で、好ましい範囲の１５％未満とした。
【００４７】
（比較例３）
実施例１とヨーク成形用金型を変更し、連結補強部がフレーム本体と接触する連結補強部の長さが４６ｍｍとなり、フレーム本体との接触面積が１３ｃｍ2となるものを用いた。他は実施例１と同様とした。ヨークの成形品の重量は４３ｇであり、成形ローフレームの重量は２０２ｇであった。即ち、連結補強部の長さを好ましい範囲の５０ｍｍより小さくし、且つ、接触面積を好ましい範囲の１５ｃｍ2より小さくした。
【００４８】
（比較例４）
ラケットフレーム成形用金型は実施例１と同一のものを用いた。ヨークの材料は従来の一般的なものとし、未発泡ポリスチレンを６６ナイロンチューブに挿入して中芯とした。該チューブの外周にフレーム本体と同一材料であるカーボン繊維プリプレグ（東レ製、Ｔ８００、Ｐ２０５３、熱硬化性樹脂の含浸量３０％）を積層し、さらに、フレーム本体と接着させるために、１５ｇのカーボン繊維プリプレグの補強を加えた。ヨークの形状は実施例１と同様として連結補強部を設け、フレーム本体と接触する部分の長さを９０ｍｍ、接触面積を４５ｃｍ2とした。即ち、実施例１と形状は同一であるが、ヨークを繊維強化熱硬化性樹脂で成形した。成形したローフレームの重量は２００ｇであった。
【００４９】
上記実施例１乃至実施例４、比較例１乃至比較例４のテニスラケットを３本ずつ作成し、夫々ガットを張架した状態で、頂圧強度、面外一次振動減衰率、面内振動減衰率、耐久テストを行った。その結果を、下記の表１に示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】
頂圧強度の測定は、図５に示すように、ガットを張架したラケットのトップ（１２時）を上端として垂直方向に配置し、両側を固定して保持し、上端に５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で荷重を加え、破断時の荷重値を測定した。
【００５２】
表１に示すように、実施例１〜実施例４は頂圧強度は１１９〜１０７ｋｇ／ｃｍで、頂圧強度が大きく、打球を受けるフェース面の面内安定性が優れていることが確認できた。これに対して、フレーム本体のプリプレグ枚数を減少した比較例１は９０ｋｇ／ｃｍで頂圧強度が低かった。また、ヨークの連結補強部の長さを５０ｍｍ以下の４６ｍｍとし、接触面積が１５ｃｍ2より小さい１３ｃｍ2とした比較例３も頂圧強度が９０ｋｇ／ｃｍで低かった。これら頂圧強度の低い比較例１と比較例３は後述する耐久テストにおいても破損が発生し、強度、耐久性の点で劣ることが確認できた。
【００５３】
面外一次振動減衰率の測定は、図６に示すように、ラケットのトップを紐で吊り下げて自由支持し、この状態で、５時の位置の一面に加速度ピックアップ１００を取り付け、その裏面からインパクトハンマー１０１で加振した。インパクトハンマーに取り付けたフォースピックアップで計測した入力振動と加速度ピックアップで計測した応答振動をアンプ１０２と、１０３を介して周波数解析装置１０４により解析した。この解析で周波数領域での伝達関数を求めて、面外一次固有振動数を得た。減衰率は図７から下記の式によって求めた。
【００５４】
ζ＝（１／２）×（△ω／ωｎ）
Ｔ０＝Ｔｎ／√２
【００５５】
表１に示すように、実施例１〜実施例４の面外一次振動減衰率は０．６９〜０．７８であった。ヨークの重量がローフレーム重量の１５％未満である比較例２は０．４８で、振動減衰性が悪かった。また、ヨークのマトリクス樹脂を熱硬化性樹脂とした比較例４も０．３６で、振動減衰性が悪かった。
【００５６】
面内振動減衰率の測定は、図８に示すように、ラケットフレームのグリップ端を固定して下向きに吊り下げ、３時の位置に加速度ピックアップ１００を取りつけ、その裏面からインパクトハンマー１０１で加振した。インパクトハンマーに取り付けたフォースピックアップで計測した入力振動と加速度ピックアップで計測した応答振動をアンプを介して周波数解析装置により解析した。この解析で周波数領域での伝達関数を求めて、面内固有振動数を得た。減衰率は面外一次固有振動数と同様に図７から上記式によって求めた。
【００５７】
表１に示すように、実施例１〜実施例４の面内振動減衰率は０．７１〜０．７８であった。これに対して比較例２は０．５２、比較例４は０．３３で面内振動減衰率も悪かった。
【００５８】
耐久テストは、ガット張りテンションを、縦糸６５１ｂ×横糸６０１ｂとしたテニスラケットをフリーな状態として、５５ｍ／secでボールを衝突させた。ボール衝突位置はヨークより６ｃｍ上の位置と、トップしたから６ｃｍ下の位置とした。各１０００回ボールを衝突させて、破損本数を測定した。
【００５９】
表１に示すように、実施例１〜実施例４はいずれも破損しなかった。これに対して、振動減衰率は優れている比較例２はトップの位置で３本のラケットとも破損が生じた。同様に、振動減衰率が優れている比較例４はヨークとフレーム本体との連結部において３本のラケットのうち２本のラケットに損傷が生じた。
【００６０】
上記のように、各種のテストにより、ヨークを構成する繊維強化樹脂のマトリクス樹脂を熱可塑性樹脂とすると、面外一次振動および面内振動のいずれに対しても減衰率がよいことが確認できた。また、ヨークに連結補強部を設け、フレーム本体との接触長さを５０ｍｍ以上、接触面積を１５ｃｍ2以上とし、かつ、ヨーク重量をローフレーム重量の１５％〜３５％とすると、強度および耐久性に優れることが確認できた。
【００６１】
上記した実施形態および実験例では、ヨーク１６に設ける連結補強部２１をガット張架部側とスロート部側との上下両側へと延在させ、ヨークを略Ｈ形状としているが、第２実施形態の図９（Ａ）に示すように、連結補強部２１をガット張架部側の上方へのみ延在させて、ヨーク全体を略Ｕ形状としてもよい。あるいは、図９（Ｂ）に示すように、連結補強部２１をスロート部側へのみ延在させて、略逆Ｕ字形状としてもよい。
【００６２】
さらに、上記実施形態は、フレーム本体の左右枠部を連結する部材として１本のヨーク１６のみを設けたものであるが、第３実施形態の図１０に示すように、ファーストヨーク１６にセカンドヨーク１６’を設けたものにおいて、該セカンドヨーク１６’もファーストヨーク１６と同様な連続繊維強化熱可塑性樹脂で成形し、かつ、中央連結部２０’の左右両端に連結補強部２１’を設け、スロート部の左右枠部に連結補強部２１’を接触させて一体的に成形してもよい。
【００６３】
なお、ファーストヨークとセカンドヨークの２本のヨークがある場合には、いずれか１本のみを連結繊維強化熱可塑性樹脂で成形して、その両端に連結補強部を設けた構成とし、他の１本は従来と同様な熱硬化性樹脂をマトリクス樹脂としたものを用いてもよい。さらに、フレーム本体も熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂とする場合においても、ヨークに連結補強部を設けておくと、フレーム本体との連結強度を高めることができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明のラケットは、面外振動および面内振動のいずれにおいても振動の腹となり振幅の大きな位置のヨークを、連続繊維強化熱可塑性樹脂で構成しているため、面外振動減衰率および面内振動減衰率のいずれも大きくでき、振動減衰特性が優れたラケットなる。よって、プレーヤに伝わる不快な振動を抑制でき、打球感を良好とすることができる。
【００６５】
しかも、ヨークは連続繊維を用いると共に、フレーム本体との連結部に連結補強部を設けて、フレーム本体の接触長さおよび接触面積を大としているため、熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂としながら、強度および剛性を高めることが出来ると共にフレーム本体と強固に連結することができる。このように、強度および剛性を高めることにより打球面の面的安定性を保持でき、ボールのコントロール性を高めることができる。
【００６６】
さらに、ヨークのマトリクス樹脂を熱可塑性樹脂とする一方、フレーム本体のマトリクス樹脂を熱硬化性樹脂とすると、フレーム全体の強度および剛性を高めることができ、その結果、強化繊維量を増大させず、軽量化も図ることができる。よって、高強度、高剛性、高振動減衰率を備えながら軽量で操作性のよいラケットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （Ａ）は本発明の第１実施形態のテニスラケットフレームを示す平面図、（Ｂ）は要部斜視図である。
【図２】 ヨークを示す斜視図である。
【図３】 上記ヨークの平面図である。
【図４】 上記ヨークの各断面を示し、（Ａ）は図３のＡ−Ａ線断面図、（Ｂ）は図３のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は図３のＣ−Ｃ線断面図、（Ｄ）は図３のＤ−Ｄ線断面図である。
【図５】 頂圧強度の測定方法を示す図面である。
【図６】 面外振動減衰率の測定方法を示す図面である。
【図７】 周波数と伝達関数の関係を示す線図である。
【図８】 面内振動減衰率の測定方法を示す図面である。
【図９】 （Ａ）（Ｂ）は第２実施形態を示す概略図である。
【図１０】 第３実施形態を示す概略図である。
【図１１】 （Ａ）（Ｂ）は従来例を示す図面である。
【図１２】 （Ａ）（Ｂ）は他の従来例を示す図面である。
【符号の説明】
１０ テニスラケット
１１ フレーム本体
１２ ガット張架部
１３ スロート部
１６ ヨーク
２０ 中央連結部
２１ 連結補強部
【発明の属する技術分野】
本発明は、テニスラケット等の球技用のラケットに関し、特に、振動特性に影響を与える左右枠部を連結するヨークを改良して、振動減衰性を高めるものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ラケットのフレームは繊維強化樹脂製が、その軽量性、高剛性、高強度、耐久性等の特性を生かして主流となっている。一般的なラケットフレームは炭素繊維のような高強度、高弾性率を有する繊維で補強されあ熱硬化性樹脂から一体的に成形されている。この熱硬化性樹脂製のラケットフレームは剛性が高く、高強度で耐久性が良い利点はあるが、打球時に衝撃を受けると振動が発生しやすく、プレーヤーがテニスエルボーになりやすい問題がある。
【０００３】
例えば、カーボン繊維、ガラス繊維、アラミド繊維を強化繊維として用い、エポキシ樹脂をマトリクス樹脂として用いた繊維強化熱硬化性樹脂からなるラケットでは、振動減衰率は０．５以下と小さい。
【０００４】
上記繊維強化熱硬化性樹脂製のラケットフレームに対して、繊維強化熱可塑性樹脂製のラケットフレームが提供されており、熱可塑性樹脂のもつ靭性の高さを反映して、繊維強化熱硬化性樹脂製のラケットフレームでは得られなかった耐衝撃性を有し、振動減衰率は０．９以上と大きくなっている。
【０００５】
しかしながら、一般に熱可塑性樹脂は熱硬化性樹脂と比較して、弾性率の環境依存性が大きく、使用環境によってラケットフレームの剛性等の特性が変化しやすい問題がある。剛性および強度を高めるために強化繊維量を増大すると、ラケットフレームの重量が増加する。その場合、スピンをかけるといったプレースタイルに対応するためには、ラケットの操作性が重要視され、ラケットフレームの軽量化が要求されている点より、強化繊維量を増加して対応することはできない。
【０００６】
上記のように、繊維強化樹脂製のラケットにおいて、そのマトリクス樹脂を熱硬化性樹脂とした場合、あるいは熱可塑性樹脂とした場合のいずれにしても、一長一短があり、軽量かつ高剛性、高強度でありながらも振動減衰性も高いという全ての要求を満たしたラケットとすることは困難であった。
【０００７】
上記した問題に対して、マトリクス樹脂として熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とを組み合わせて用いるようにしたラケットフレームが提案されている。例えば、特開平６−６３１８３号公報に記載のラケットフレームでは、図１１（Ａ）（Ｂ）に示すように、グリップ１からスロート部２の中央点Ｐまでの範囲Ｘ１が熱可塑性樹脂で成形され、スロート部の中央点Ｐから打球面を囲むガット張架部３の範囲Ｘ２が熱硬化性樹脂で成形され、その連結点のＰ位置の部分は繊維布帛シート４が巻き付けられて連結されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記マトリクス樹脂として熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とを組み合わせたラケットでは、ラケットフレームの略半分のマトリクス樹脂が熱可塑性樹脂であるため、使用環境による影響をうけやすいばかりでなく、ラケットの振動モードが考慮されておらず、有効な振動減衰効果が得られない問題がある。
【０００９】
即ち、打球時にラケットフレームに発生する面外（ラケットフレームの厚さ方向の）振動モードおよび面内（ラケットフレームの幅方向の）振動モードでは、ラケットフレームの略中心部の左右枠部を連結するヨークの部分が振動幅が大きい腹の部分となる。よって、ヨークよりも位置がずれるスロート部の長さ方向の中央部からグリップ端までを振動減衰性が優れた熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂として用いても、振動減衰性は低い。
【００１０】
また、従来のラケットでは、図１２に示すように、ヨーク５は同一断面形状の略直方体形状で、フレーム本体６の左右枠部の内面に突き当て状に接合し、接着剤を用いて接着固定して連結されている。この連結部を強固に接着しなければ、ラケットとしての耐久性を保持できないが、接着面積が小さい問題がある。
【００１１】
本発明は上記した問題に鑑みてなされたもので、特に、剛性、打球面の面的安定性およびヨークとフレーム本体との連結強度を満足させながら、ラケットフレームの減衰率を効果的に高めることを課題としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、ラケットのフレーム本体の左右枠部を連結するヨークが、連続繊維を強化繊維とすると共に熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂とする繊維強化樹脂からなり、かつ、該ヨークは中空形状の中央連結部の左右両端部に水平断面コ字状の連結補強部を備え、該連結補強部を上記フレーム本体の各左右枠部の内面と前後側に被せてフレーム本体と一体成形することで左右枠部の一部を構成し、
上記連結補強部の連続繊維の長さを５０ｍｍ〜３００ｍｍとすると共に上記フレーム本体の左右枠部との接触面積をそれぞれ１５ｃｍ2以上１５０ｃｍ2以下、接触長さが５０ｍｍ以上とし、かつ、上記ヨーク重量をローフレーム重量の１５％乃至３５％としていることを特徴とするラケットを提供している。
【００１３】
上記連続繊維とは、繊維強化樹脂で用いられる強化繊維における連続繊維を指し、通常は１０ｍｍ以上の長さのものである。なお、長繊維とは１ｍｍ程度のものを指し、短繊維とは０．５ｍｍ程度のものを指す。
また、上記ヨークは、セカンドヨークも含み、セカンドヨークを備えたラケットでは、セカンドヨークとファーストヨークのいずれか一方あるいは両方を上記構成としている。
【００１４】
上記構成では、打球時に、面外振動モードおよび面内振動モードの曲げの影響を受けて、振動の腹となり、振幅が大きくなるヨークを、振動減衰性の良い熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂として用いて成形しているため、振動の減衰を有効に図ることができる。しかも、強化繊維として連続繊維を用いているため、剛性を高めることができ、振動の腹となるヨークに高い剛性を持たせることにより、振動自体を抑制できると共に、ハードヒットした時に打球面の変形を抑制し、打球面の面的安定性を高めることができる。
【００１５】
特に、ヨークに連結補助部を設け、フレーム本体との接触面積を増大させ、フレーム本体の成形時に連結補助部をフレーム本体の一部として一体成形しているため、ヨークとフレーム本体との連結強度を高めることができ、この点からも、ヨークの高剛性、高強度として、振動幅の抑制を図ることが出来ると共に、打球面の面的安定性に寄与することができる。
【００１６】
上記フレーム本体は繊維強化熱硬化性樹脂から成形することが好ましい。即ち、フレーム本体を繊維強化熱硬化性樹脂で成形し、ヨークのみを繊維強化熱可塑性樹脂とすると、環境依存性を低減できると共に、高剛性、高強度となり、反発性を高めることができる。
【００１７】
上記のようにフレーム本体を繊維強化熱硬化性樹脂とし、ヨークを繊維強化熱可塑性樹脂とした場合、従来と同様な、ヨークをフレーム本体の左右枠部に突き当てて接着剤で接着固定する構成とすると、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂とを接着する接着剤が問題となり、かつ、突き当ての場合、前記したように接着面積が小さいため、連結固定の信頼性が問題となる。この問題に対して、ヨークの左右両端に連結補助部を設けて、ヨークとフレーム本体との接触面積を増大させ、しかも、接着剤による接着ではなく、フレーム本体の成形時に、同時にヨークの連結補助部をフレーム本体の一部として成形しているため、ヨークとフレーム本体とを強固に連結することができる。
【００１８】
上記ヨークの連結補強部は水平断面略コ字状で、フレーム本体の各左右枠部を構成する繊維成形体の内面と前後側面に被せられて一体成形されていると共に、各左右枠部とヨークとが接合する部分の面積が夫々１５ｃｍ2以上１５０ｃｍ2以下で、フレーム本体の長さ方向の接触長さが５０ｍｍ以上であり、かつ、ヨーク重量が後述する実施例に記載のように、ローフレーム重量の１５％乃至３５％としている。
【００１９】
上記のように、左右枠部との接合部分では、水平断面略コ字状とすると、各左右枠部の内面および前後側面と接触させることができ、接触面積を大とすることができる。この接触面積を上記１５ｃｍ2以上とすると、十分な接合面積を得ることができる。一方、１５０ｃｍ2より大きくすると、フレーム本体と接合する部分が長くなり、吸水の影響を受けやすい熱可塑性樹脂が、吸水により寸法変化し、ラケット内に歪みが生じやすくなり、強度が低下する問題がある。
【００２０】
上記ヨークの左右両端の連結補強部は、中央連結部より上下に延在させて、全体として略Ｈ形状とし、上方のガット張架部および下方のスロート部と一体化させて連結強度を高めることが好ましい。なお、中央部より上方へのみ延在させた略Ｕ形状とし、ガット張架部とのみ一体化させても良いし、下方へのみ延在させて略逆Ｕ形状とし、スロート部とのみ一体化させてもよい。
【００２１】
ヨークを構成する繊維強化樹脂は、カーボン繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等からなる強化繊維で、連続繊維を用いているが、連結補強部の連続繊維の長さを５０ｍｍ〜３００ｍｍとしていることが好ましい。このように、５０ｍｍ〜３００ｍｍと長尺とすると、フレーム本体との接合される連結補強部の強度をより高めることができる。
【００２２】
ヨークに用いる連続繊維の形態は、ブレイド、平織りのクロス、一方向繊維シート、コンティニユアンスストランドマット、フィラメントワインディングした連続繊維のいずれでもよい。例えば、熱可塑性樹脂を含浸させた一方向繊維からなるシートを積層し、これを溶融加熱して成形しても良いが、ブレイドやクロスといった織布を用いることが好ましい。即ち、織布では、成形品に繊維の凹凸が発生し、フレーム本体との接合の際、凹凸部によるアンカー機能を生じさせ、連結強度をより高めることができる。また、上記のように、織物でないコミングルドヤーンをフィラメントワインディングしたものを用いることもできるが、繊維の方向性が安定しないため、ブレイド、クロス等の織布の方が好ましいま。さらに、フレーム本体と一体化させる連結補強部には、フレーム本体を成形する強化繊維と同一材料を用いることが好ましい。
【００２３】
左右両端の連結補強部を繋ぐヨークの中央連結部は重量軽減の観点から中空形状として、該中空部にウレタン等の発泡体を中芯として充填することが好ましい。
【００２４】
ヨークの成形方法としては、強化繊維として連続繊維を用いるため、繊維を含む樹脂を射出成形する方法は採用できないが、マトリクス樹脂の繊維と強化繊維とを繊維形状のまま積層して筒状体を形成し、高温の内圧をかけてマトリクス樹脂を溶融して成形する方法と、金型内に強化繊維を予め配置し、熱可塑性樹脂を反応射出成形する方法とが採用できる。しかしながら、前記方法では、熱可塑性樹脂の成形温度が高く高圧であるため、中空部に充填する中芯として、ポリアミド樹脂の発泡体等の耐熱性材料を使用する必要がある。さらに、複雑な形状のため、成形圧力を均一にすることが非常に困難であり、成形品中に空隙が発生し、耐久性が低下しやすい。
【００２５】
よって、本発明で用いるヨークは、反応射出成形で成形することが好ましい。反応射出成形方法を用いると、複雑な形状で、かつ連続繊維強化の熱可塑性樹脂からなる成形品を好適に成形することができる。例えば、ナイロンをマトリクス樹脂として用いた場合、成形温度は１５０℃前後に低く押さえることができ、また、モノマーの注入圧も３〜７ｋｇｆ／ｃｍ3と低圧成形できるため、中芯として軽量なウレタン等の発泡体を用いても、該発泡体を押し潰すことなく成形できる。そのため、繊維含有率が高く剛性があると共に、軽量なヨークを得ることができる。
【００２６】
熱可塑性樹脂が有する長所の振動減衰性性と短所の環境依存性とを考慮すると、ラケットのローフレーム（バンパー、グロメット、グリップレザー、エンドキャップ等のアセンブル、バランス調整用鉛、グリップ部材およびペイントを除いた成形品そのものであるフレーム）の重量のうち、熱可塑性樹脂量が１５〜３５ｗｔ％とすることが好ましい。なお、上記ローフレームの重量のうちにはヨークの中空部に充填する中芯の重量を含めている。
【００２７】
さらに、本発明は、上記構成からなるラケットを、フレーム本体の左右枠部を連結するヨークを、連続繊維を強化繊維とすると共に熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂とする繊維強化樹脂から予め成形しておき、上記フレーム本体を繊維強化熱硬化性樹脂から成形する時に、上記ヨークをフレーム本体と一体化させて成形しているラケットの製造方法を提供している。
【００２８】
上記のように、連続繊維強化熱可塑性樹脂で予め成形したヨークを、フレーム成形用の金型のキャビテイのヨーク部分に充填すると共に、キャビテイの他の部分に繊維強化熱硬化性樹脂で成形した筒状成形体を充填しておき、この金型を所要温度で加熱することにより、フレーム本体を成形すると同時に、該フレーム本体とヨークとの連結部を一体成形している。このように、ヨークとフレーム本体とを結合すると、熱可塑性樹脂マトリクスからなるヨークと熱硬化性樹脂マトリクスからなるフレーム本体との連結部の強度を大として、耐久性の良いラケットとすることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わるテニスラケットの実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００３０】
図１に示す第一実施形態のテニスラケットのフレーム１０は、繊維強化樹脂製の中空状で、筒形状の１本のフレーム本体１１より、ガットが張架されるフエース面Ｓを囲むガット張架部１２、スロート部１３、シャフト部１４、グリップ部１５を連続して構成している。上記ガット張架部１２は、別部材からなるヨーク１６をスロート側で連続して、フェース面Ｓを囲む環状としている。
【００３１】
上記フレーム本体１１は繊維強化熱硬化性樹脂で成形し、上記ヨーク１６は連続繊維強化熱可塑性樹脂で成形している。該ヨーク１６は、正面視で略Ｈ形状とし、中央連結部２０の左右両端より、ガット張架部１２側の上方と、スロート部１２側の下方へ延在する連結補強部２１、２１を一体的に設けた略Ｈ形状としている。
【００３２】
ヨーク１６は図２、図３および図４に示す形状で、中央連結部２０は略四角枠形状として中空部２０ａを設けており、該中空部２０ａ内にウレタン等の中芯（図示せず）を充填している。左右両端より上下に延在する連結補強部２１は、水平断面略コ字状で、その中央部２１ａがフレーム本体１１の左右枠部の内面（ａ）に、一方側部２１ｂがフレーム本体の前面（ｂ）に、他方側部２１ｃがフレーム本体の後面（ｃ）に夫々位置し、該フレーム本体１１を構成する繊維強化樹脂と共に一体成形され、フレーム本体１１の一部を構成している。
【００３３】
上記ヨーク１６の各連結補強部２１がフレーム本体１１と接触する面積を１５ｃｍ2以上で１５０ｃｍ2以下としている。また、連結補強部２１を構成する連続繊維の長さは５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下としている。
【００３４】
上記ラケットフレームは、ヨーク１６を予め成形しておき、ラケットフレーム成形用金型のキャビテイのヨーク部に充填しておく一方、他のキャビテイ部分にはフレーム本体の形成材料である繊維強化熱硬化性樹脂シートからなる筒状積層体を充填し、この状態で金型を所要温度で加熱して、ラケットのローフレームを成形している。上記ヨークの成形品重量はラケットのローフレームの重量の１５％〜３５％の範囲に設定している。
【００３５】
（実施例１）
本発明に係わるテニスラケットフレームを作製した。
まず、ヨークを以下の手順で成形した。
発泡ウレタン（大日本インキ製）でヨークの中芯を作成した。該中芯の外周に厚さ８０μｍの６６ナイロンチューブを被せ、該チューブと中芯の発泡ウレタンの中に空気が残存しないように減圧しながらチューブの両端を加熱溶融してシールした。その後、チューブの外周にカーボン繊維をスリーブ状に織ったブレイド（東レ製カーボンブレイド、ＴＸ３６４Ａ，繊維角度２４°、φ２０とＴＸ３６４Ｂ，繊維角度４５°、φ２０を各２層）積層し，ヨークの中央連結部のレイアップを作成した。また、ヨークの左右両端に設ける連結補強部を、カーボン繊維のブレイド（東レ製、ＴＸ３６４Ｂ（４５°、φ２０）を用いてレイアップを作成した。ヨーク成形用金型の略Ｈ形状としたキャビテイの中央に上記中央連結部のレイアップを充填し、キャビテイの両側に連結補強部のレイアップを充填した。
【００３６】
上記ヨーク成形用金型を１５０℃に昇温し、キャビテイ内に溶融したナイロンモノマー（宇部興産製ＵＸ−７５）を注入した。該ナイロンモノマーは溶融温度は９０℃で、触媒を含むＡ液と開始剤を含むＢ液を１：１の割合で混合して、注入した。注入圧は５ｋｇｆ／ｃｍ3に制御して、３分間保持した後に離型した。
【００３７】
ヨークとなる成形品は図２乃至図４に示す形状とし、厚み２４ｍｍ、幅１３〜１５ｍｍの断面形状を持ち、打球面積（フェース面積）を１１０インチとしたラケットフレームの左右枠部間を連結するヨークの長さに相当する長さとした。このヨークとなる成型品の重量を４８ｇ、フレーム本体と連結する連結補強部の上下方向の長さを９０ｍｍ、連結補強部のフレーム本体との接触面積を４５ｃｍ2とした。
【００３８】
一方、フレーム本体を構成するため、φ１４．５のマンドレルに６６ナイロンチューブに被せ、このチューブの外周に、エポキシ樹脂を含浸したカーボン繊維プリプレグ（東レ製、Ｔ８００、Ｐ２０５３、樹脂含浸量３０％）を積層し、鉛直状の積層体を作成した。上記プリプレグの繊維角度を０°（２層）、２２°（１層）、３０°（２層）、９０°（１層）とし、６枚積層して、フレーム本体のレイアップを作成した。
【００３９】
ラケットフレーム成形用金型のキャビテイ内に上記フレーム本体のレイアップとヨークのレイアップを充填した。この時、ヨークの連結補強部をフレーム本体のレイアップの内面および前後側面に被せた。かつ、このフレーム本体とヨークの連結部にカーボン繊維プリプレグを１５ｇ相当巻き付けて補強した。
【００４０】
上記ラケットフレーム成形用金型を１５０℃に加熱して、４０分間保持した後に、離型して、成型品を取り出した。成形品では、フレーム本体とヨークの連結部分では、フレーム本体の左右枠部の一部としてヨークの連結補強部が一体化されて成形されていた。このヨークの連結補強部はフレーム本体の左右枠部と表面が平滑に連続し、段差のない状態として、フレームの左右枠部の一部となるようにした。成形されたラケットフレーム（ローフレーム）は２１０ｇであった。
【００４１】
（実施例２）
実施例１との相違点は、ヨークを構成するカーボン繊維ブレイドの積層枚数を実施例１より増加して、ヨークの成型品の重量を６６ｇとする一方、フレーム本体のカーボン繊維プリプレグの積層枚数を減少した。成形ローフレームの重量は２０２ｇであった。
【００４２】
（実施例３）
実施例１との相違点は、ヨークを構成するカーボン繊維ブレイドの積層枚数を実施例１より減少し、ヨークの成型品の重量を３４ｇとする一方、フレーム本体のカーボン繊維プリプレグの積層枚数を増加した。成形ローフレームの重量は２０３ｇであった。
【００４３】
（実施例４）
実施例１とヨーク成形用金型を変更し、連結補強部がフレーム本体と接触する連結補強部の長さが６０ｍｍとなり、フレーム本体との接触面積が１８ｃｍ2となるものを用いた。他は実施例１と同様とした。ヨークの成形品の重量は４５ｇであり、成形ローフレームの重量は２０１ｇであった。
【００４４】
上記実施例と比較するため、下記の比較例１〜比較例４のラケットフレームを作成した。
【００４５】
（比較例１）
実施例１との相違点は、ヨークを構成するカーボン繊維ブレイドの積層枚数を実施例１より増加して、ヨークの成型品の重量を７８ｇとする一方、フレーム本体のカーボン繊維プリプレグの積層枚数を減少した。成形ローフレームの重量は２０４ｇであった。即ち、ヨーク重量はローフレーム重量の３８％で、好ましい範囲の３５％を越える値とした。
【００４６】
（比較例２）
実施例１との相違点は、ヨークを構成するカーボン繊維ブレイドの積層枚数を実施例１より減少して、ヨークの成型品の重量を２６ｇとする一方、フレーム本体のカーボン繊維プリプレグの積層枚数を増加した。成形ローフレームの重量は２０２ｇであった。即ち、ヨーク重量はローフレーム重量の１２％で、好ましい範囲の１５％未満とした。
【００４７】
（比較例３）
実施例１とヨーク成形用金型を変更し、連結補強部がフレーム本体と接触する連結補強部の長さが４６ｍｍとなり、フレーム本体との接触面積が１３ｃｍ2となるものを用いた。他は実施例１と同様とした。ヨークの成形品の重量は４３ｇであり、成形ローフレームの重量は２０２ｇであった。即ち、連結補強部の長さを好ましい範囲の５０ｍｍより小さくし、且つ、接触面積を好ましい範囲の１５ｃｍ2より小さくした。
【００４８】
（比較例４）
ラケットフレーム成形用金型は実施例１と同一のものを用いた。ヨークの材料は従来の一般的なものとし、未発泡ポリスチレンを６６ナイロンチューブに挿入して中芯とした。該チューブの外周にフレーム本体と同一材料であるカーボン繊維プリプレグ（東レ製、Ｔ８００、Ｐ２０５３、熱硬化性樹脂の含浸量３０％）を積層し、さらに、フレーム本体と接着させるために、１５ｇのカーボン繊維プリプレグの補強を加えた。ヨークの形状は実施例１と同様として連結補強部を設け、フレーム本体と接触する部分の長さを９０ｍｍ、接触面積を４５ｃｍ2とした。即ち、実施例１と形状は同一であるが、ヨークを繊維強化熱硬化性樹脂で成形した。成形したローフレームの重量は２００ｇであった。
【００４９】
上記実施例１乃至実施例４、比較例１乃至比較例４のテニスラケットを３本ずつ作成し、夫々ガットを張架した状態で、頂圧強度、面外一次振動減衰率、面内振動減衰率、耐久テストを行った。その結果を、下記の表１に示す。
【００５０】
【表１】
頂圧強度の測定は、図５に示すように、ガットを張架したラケットのトップ（１２時）を上端として垂直方向に配置し、両側を固定して保持し、上端に５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で荷重を加え、破断時の荷重値を測定した。
【００５２】
表１に示すように、実施例１〜実施例４は頂圧強度は１１９〜１０７ｋｇ／ｃｍで、頂圧強度が大きく、打球を受けるフェース面の面内安定性が優れていることが確認できた。これに対して、フレーム本体のプリプレグ枚数を減少した比較例１は９０ｋｇ／ｃｍで頂圧強度が低かった。また、ヨークの連結補強部の長さを５０ｍｍ以下の４６ｍｍとし、接触面積が１５ｃｍ2より小さい１３ｃｍ2とした比較例３も頂圧強度が９０ｋｇ／ｃｍで低かった。これら頂圧強度の低い比較例１と比較例３は後述する耐久テストにおいても破損が発生し、強度、耐久性の点で劣ることが確認できた。
【００５３】
面外一次振動減衰率の測定は、図６に示すように、ラケットのトップを紐で吊り下げて自由支持し、この状態で、５時の位置の一面に加速度ピックアップ１００を取り付け、その裏面からインパクトハンマー１０１で加振した。インパクトハンマーに取り付けたフォースピックアップで計測した入力振動と加速度ピックアップで計測した応答振動をアンプ１０２と、１０３を介して周波数解析装置１０４により解析した。この解析で周波数領域での伝達関数を求めて、面外一次固有振動数を得た。減衰率は図７から下記の式によって求めた。
【００５４】
ζ＝（１／２）×（△ω／ωｎ）
Ｔ０＝Ｔｎ／√２
【００５５】
表１に示すように、実施例１〜実施例４の面外一次振動減衰率は０．６９〜０．７８であった。ヨークの重量がローフレーム重量の１５％未満である比較例２は０．４８で、振動減衰性が悪かった。また、ヨークのマトリクス樹脂を熱硬化性樹脂とした比較例４も０．３６で、振動減衰性が悪かった。
【００５６】
面内振動減衰率の測定は、図８に示すように、ラケットフレームのグリップ端を固定して下向きに吊り下げ、３時の位置に加速度ピックアップ１００を取りつけ、その裏面からインパクトハンマー１０１で加振した。インパクトハンマーに取り付けたフォースピックアップで計測した入力振動と加速度ピックアップで計測した応答振動をアンプを介して周波数解析装置により解析した。この解析で周波数領域での伝達関数を求めて、面内固有振動数を得た。減衰率は面外一次固有振動数と同様に図７から上記式によって求めた。
【００５７】
表１に示すように、実施例１〜実施例４の面内振動減衰率は０．７１〜０．７８であった。これに対して比較例２は０．５２、比較例４は０．３３で面内振動減衰率も悪かった。
【００５８】
耐久テストは、ガット張りテンションを、縦糸６５１ｂ×横糸６０１ｂとしたテニスラケットをフリーな状態として、５５ｍ／secでボールを衝突させた。ボール衝突位置はヨークより６ｃｍ上の位置と、トップしたから６ｃｍ下の位置とした。各１０００回ボールを衝突させて、破損本数を測定した。
【００５９】
表１に示すように、実施例１〜実施例４はいずれも破損しなかった。これに対して、振動減衰率は優れている比較例２はトップの位置で３本のラケットとも破損が生じた。同様に、振動減衰率が優れている比較例４はヨークとフレーム本体との連結部において３本のラケットのうち２本のラケットに損傷が生じた。
【００６０】
上記のように、各種のテストにより、ヨークを構成する繊維強化樹脂のマトリクス樹脂を熱可塑性樹脂とすると、面外一次振動および面内振動のいずれに対しても減衰率がよいことが確認できた。また、ヨークに連結補強部を設け、フレーム本体との接触長さを５０ｍｍ以上、接触面積を１５ｃｍ2以上とし、かつ、ヨーク重量をローフレーム重量の１５％〜３５％とすると、強度および耐久性に優れることが確認できた。
【００６１】
上記した実施形態および実験例では、ヨーク１６に設ける連結補強部２１をガット張架部側とスロート部側との上下両側へと延在させ、ヨークを略Ｈ形状としているが、第２実施形態の図９（Ａ）に示すように、連結補強部２１をガット張架部側の上方へのみ延在させて、ヨーク全体を略Ｕ形状としてもよい。あるいは、図９（Ｂ）に示すように、連結補強部２１をスロート部側へのみ延在させて、略逆Ｕ字形状としてもよい。
【００６２】
さらに、上記実施形態は、フレーム本体の左右枠部を連結する部材として１本のヨーク１６のみを設けたものであるが、第３実施形態の図１０に示すように、ファーストヨーク１６にセカンドヨーク１６’を設けたものにおいて、該セカンドヨーク１６’もファーストヨーク１６と同様な連続繊維強化熱可塑性樹脂で成形し、かつ、中央連結部２０’の左右両端に連結補強部２１’を設け、スロート部の左右枠部に連結補強部２１’を接触させて一体的に成形してもよい。
【００６３】
なお、ファーストヨークとセカンドヨークの２本のヨークがある場合には、いずれか１本のみを連結繊維強化熱可塑性樹脂で成形して、その両端に連結補強部を設けた構成とし、他の１本は従来と同様な熱硬化性樹脂をマトリクス樹脂としたものを用いてもよい。さらに、フレーム本体も熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂とする場合においても、ヨークに連結補強部を設けておくと、フレーム本体との連結強度を高めることができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明のラケットは、面外振動および面内振動のいずれにおいても振動の腹となり振幅の大きな位置のヨークを、連続繊維強化熱可塑性樹脂で構成しているため、面外振動減衰率および面内振動減衰率のいずれも大きくでき、振動減衰特性が優れたラケットなる。よって、プレーヤに伝わる不快な振動を抑制でき、打球感を良好とすることができる。
【００６５】
しかも、ヨークは連続繊維を用いると共に、フレーム本体との連結部に連結補強部を設けて、フレーム本体の接触長さおよび接触面積を大としているため、熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂としながら、強度および剛性を高めることが出来ると共にフレーム本体と強固に連結することができる。このように、強度および剛性を高めることにより打球面の面的安定性を保持でき、ボールのコントロール性を高めることができる。
【００６６】
さらに、ヨークのマトリクス樹脂を熱可塑性樹脂とする一方、フレーム本体のマトリクス樹脂を熱硬化性樹脂とすると、フレーム全体の強度および剛性を高めることができ、その結果、強化繊維量を増大させず、軽量化も図ることができる。よって、高強度、高剛性、高振動減衰率を備えながら軽量で操作性のよいラケットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （Ａ）は本発明の第１実施形態のテニスラケットフレームを示す平面図、（Ｂ）は要部斜視図である。
【図２】 ヨークを示す斜視図である。
【図３】 上記ヨークの平面図である。
【図４】 上記ヨークの各断面を示し、（Ａ）は図３のＡ−Ａ線断面図、（Ｂ）は図３のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は図３のＣ−Ｃ線断面図、（Ｄ）は図３のＤ−Ｄ線断面図である。
【図５】 頂圧強度の測定方法を示す図面である。
【図６】 面外振動減衰率の測定方法を示す図面である。
【図７】 周波数と伝達関数の関係を示す線図である。
【図８】 面内振動減衰率の測定方法を示す図面である。
【図９】 （Ａ）（Ｂ）は第２実施形態を示す概略図である。
【図１０】 第３実施形態を示す概略図である。
【図１１】 （Ａ）（Ｂ）は従来例を示す図面である。
【図１２】 （Ａ）（Ｂ）は他の従来例を示す図面である。
【符号の説明】
１０ テニスラケット
１１ フレーム本体
１２ ガット張架部
１３ スロート部
１６ ヨーク
２０ 中央連結部
２１ 連結補強部
Claims (3)
- ラケットのフレーム本体の左右枠部を連結するヨークが、連続繊維を強化繊維とすると共に熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂とする繊維強化樹脂からなり、かつ、該ヨークは中空形状の中央連結部の左右両端部に水平断面コ字状の連結補強部を備え、該連結補強部を上記フレーム本体の各左右枠部の内面と前後側に被せてフレーム本体と一体成形することで左右枠部の一部を構成し、
上記連結補強部の連続繊維の長さを５０ｍｍ〜３００ｍｍとすると共に上記フレーム本体の左右枠部との接触面積をそれぞれ１５ｃｍ2以上１５０ｃｍ2以下、接触長さが５０ｍｍ以上とし、かつ、上記ヨーク重量をローフレーム重量の１５％乃至３５％としていることを特徴とするラケット。 - 上記ヨークは熱可塑性樹脂を反応射出成形したものからなる請求項１に記載のラケット。
- 上記フレーム本体とヨークを備えたラケットの面外１次振動減衰率は０．６９〜０．７９、面内振動減衰率は０．７１〜０．７７である請求項１または請求項２に記載のラケット。
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