JP4515671B2

JP4515671B2 - ラケットフレーム

Info

Publication number: JP4515671B2
Application number: JP2001258612A
Authority: JP
Inventors: 武史芦野; 邦夫丹羽; 宏幸竹内
Original assignee: Ｓｒｉスポーツ株式会社
Priority date: 2001-08-28
Filing date: 2001-08-28
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2021-08-28
Also published as: GB0217400D0; US6688997B2; JP2003062127A; GB2379170A; FR2829032B1; FR2829032A1; US20030064838A1; GB2379170B

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラケットフレームに関し、特にテニスラケットフレームに好適に用いられ、軽量で、かつ反発性能を向上させるものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ラケットフレームの打球面の面外方向（打球方向）に厚みを持たせた所謂「厚ラケ」が提供されている。該厚ラケを必要とするユーザーは、女性やシニア層といった少ない力で飛び性能を要求する層であり、軽量で飛び性能の良いテニスラケットが求められている。
【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。そこで、ラケットフレームの重量を増加させず反発性能を向上させる方法として、ラケットフレームの剛性を部分的に変化させることが提案されている。
【０００４】
例えば、特開平９−２８５５６９号では、高剛性材がフェイスサイド部からフェイス部の延在方向に延設されており、フェイスサイド部の剛性値を向上させ、ボールヒット時のフェイス部の変形を小さくさせ、高反発性能を向上させたテニスラケットが提案されている。
また、本出願人は、特開平１０−２９５８５５号において、断面周長を一定とし、特定部位の断面形状のみを変えて、断面２次モーメントを小さくすることにより、打球面面外方向の剛性を大きくし、反発性能を向上させたラケットフレームを提案している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平９−２８５５６９号のテニスラケットでは、軽量ラケットとしての十分な反発性能が得られない上に、フェイスサイド部に高剛性材を延設することにより、バランスが大きくなり、操作性が低下するという問題がある。さらに部分的に高剛性材を挿入することは応力集中を招き、ラケットフレーム強度が低下するという問題がある。
【０００６】
また、特開平１０−２９５８５５号のラケットフレームでは、軽量性を保ちながら良好な反発性能を得てはいるものの、断面周長を一定としているため、飛躍的に剛性値を変化させることは出来ず、反発性能の向上においてさらなる改良の余地がある。
【０００７】
本発明は上記した問題に鑑みてなされたものであり、強度を低下させずに、軽量で、かつ、反発性能に優れたラケットフレームを提供することを課題としている。
【０００８】
【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、繊維強化樹脂から成形した中空部を有するパイプ状で、打球面を囲むガット張架部、スロート部、シャフト部およびグリップ部を順次備えるフレーム本体と、上記フレーム本体と連結される別体のヨークとを備えたラケットフレームにおいて、
上記ヨークの長さ方向中心位置における打球面と垂直方向の剛性値であるヨーク剛性値は１００ｋｇｆ／ｃｍ以上４５０ｋｇｆ／ｃｍ以下であり、該ヨーク剛性値は上記ガット張架部を時計面と見てトップ位置を１２時とすると、１２時位置及び３時位置における打球面と垂直方向の剛性値の平均値であるフェイス剛性値の３０％以上７０％以下であることを特徴とするラケットフレームを提供している。
【０００９】
本発明者は、鋭意研究の結果、打球面と垂直方向において、ヨークの剛性値を、ガット張架部の１２時位置及び３時（９時）位置の剛性値の平均としたフェイス剛性値に対して小さく設定し、フレーム本体は中空部を有する繊維強化樹脂により一体として成形することで、ラケットフレームの軽量性、強度を維持しながら反発性能を向上できることを見出した。
即ち、打球面と垂直方向において、ヨーク剛性値を、ヨーク以外の上記フェイス剛性値よりも小さくすることにより、ボールがストリングを張架した打球面に衝突した際、ガット張架部は高剛性であるため変形が小さいが、ヨークは剛性が低いため、打球面と共によく撓み、それにより縦ストリング（ガット）を大きく変形させる（撓ませる）ことができる。従って、強度を維持しながら繊維強化樹脂からなるフレーム本体を備えた軽量ラケットフレームの反発性能を向上させることができる。
【００１０】
上記ヨーク剛性値は、上記フェイス剛性値の３０％以上７０％以下、さらに好ましくは３５％以上５０％以下としている。
上記範囲としているのは、３０％より小さいと、ヨークの強度が弱くなりやすいためである。一方、７０％より大きいとヨークが十分に撓みにくく反発性能が向上しないためである。
【００１１】
上記ヨーク剛性値は、打球面と垂直方向（フレーム厚み方向）においてヨークの長さ方向中心位置で測定した剛性値としている。剛性値の測定は、後述するように２つの支点間距離を７０ｍｍとし、２つの支点間の中心位置が剛性の測定位置（ヨークの長さ方向中心位置）となるように、３点曲げ方法で行っている。上記フェイス剛性値は、ガット張架部を時計面と見てトップ位置を１２時とすると、打球面と垂直方向において１２時位置及び３時位置で上記同様の方法にて測定した各剛性値の平均値としている。
【００１２】
上記のように、ヨーク剛性値は１００ｋｇｆ／ｃｍ以上４５０ｋｇｆ／ｃｍ以下としている。さらに好ましくは２００ｋｇｆ／ｃｍ以上３５０ｋｇｆ／ｃｍ以下であるのが良い。
上記範囲としているのは、ヨーク剛性値が１００ｋｇｆ／ｃｍより小さいとヨークの強度が弱くなりやすいためである。一方、４５０ｋｇｆ／ｃｍより大きいとヨークが十分に撓みにくくなり、反発係数が向上しにくくなるためである。
【００１３】
上記ヨークは繊維強化樹脂、樹脂単体、金属、木材又は、これらの複合材から形成していることが好ましい。
上記金属としてはアルミ、チタン、マグネシウム等の軽量金属又はそれぞれの金属を主成分とする合金が用いられる。高振動減衰効果を考えると、より好ましくは、繊維強化熱可塑性樹脂である。マトリクス樹脂としては、例えば、ポリアミド樹脂やポリアミドとＡＢＳのアロイ等が好適に用いられ、強化繊維としてはカーボン繊維が好適に用いられ、短繊維が好ましい。
【００１４】
上記ヨークの製法は、カーボン繊維等の短繊維で強化した状態で射出成形する製法、ポリアミド繊維とカーボン繊維のコミングルドヤーンをブレイド（組紐）に織りし、該強化繊維にポリアミドを加熱溶融して成形する方法、発泡エポキシにナイロンチューブを被覆し、さらにカーボンブレイドを積層したものにＲＩＭナイロンモノマーを注入して成るＲＩＭナイロン成形する方法等がある。
【００１５】
上記フレーム本体は、軽量化、剛性および強度の点から、連続繊維を強化繊維とすることが好ましい。マトリクス樹脂は熱硬化性樹脂として強度、剛性を高めても良いし、熱可塑性樹脂として振動減衰性をより高めてもよい。強度と剛性の点から、強化繊維はカーボン繊維、マトリクス樹脂はエポキシ樹脂が好ましい。なお、フレーム本体のＦＲＰは、ラケットフレームの主たる機能に合わせて、任意に選択される。
【００１６】
上記ヨークの打球面側には、打球面の周方向に沿って溝部を設けていることが好ましい。上記溝部の形状は、幅が４ｍｍ〜６ｍｍ、深さが４ｍｍ〜６ｍｍ、打球面の周方向における長さが２０ｍｍ〜１２０ｍｍであるのが良い。これにより、打球面方向のヨーク剛性を小さくすることができ、さらに、同一打球面積でも、溝部の深さ分だけ縦ストリングの可動範囲を大きくすることができ、反発性能を向上させることができる。
【００１７】
上記ヨークの厚みは１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下、幅は１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下であるのが好ましい。上記範囲未満では強度が低下しやすく、上記範囲より大きくなると剛性が大きくなりやすく反発性能を向上させにくくなるためである。また、ヨークの長さ（ヨークとフレーム本体とが連結される際の、左右の連結点間の水平距離）は７５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下、好ましくは８５ｍｍ以上１２０ｍｍ以下であるのが良い。上記範囲未満ではヨーク剛性の効果が少なくなりやすいためであり、上記範囲より大きいとラケットの形状として大きくなりすぎ強度、重量、操作性等の少なくともいずれかが問題となりやすいためである。
上記フレーム本体のガット張架部の厚みは１８ｍｍ以上３０ｍｍ以下、幅は１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下であるのが好ましい。上記範囲未満では充分な剛性が得られないためであり、上記範囲より大きくなると強度が低下し、それに対し強度を維持しようとすると重量増加の要因となり操作性の悪いものとなるためである。
【００１８】
上記フレーム本体と、上記ヨークとが別個に形成され、機械的接合手段又は／及び接着剤により両者を結合していることが好ましい。
フレーム本体とヨークとを、別体として成形し、後付けで機械的結合手段により連結することにより、フレーム本体とヨークとの結合力を確保できると共に、結合されたフレーム本体とヨークとの接合面は、一体化させていないため、ラケットフレームの変形時に発生する剪断荷重が分散されずに上記接合面に集中して負荷される。このため、フレーム全体に発生する振動を抑制することができ、テニスエルボー等を防ぐことができる。
【００１９】
特に、フレーム本体にヨークを結合する部分は、面外方向の１次振動や２次振動においてフレームが大きく変形する部位であるため、剪断荷重を上記接合面に集中させやすく、その結果、ラケットフレーム全体に発生する振動を効果的に抑制でき、振動減衰性の高いラケットフレームとすることができる。
【００２０】
上記機械的結合手段とは、粘着性を有する材料や化学的結合力を介せずに結合する手段であり、結合させる物同士の形状等の違いや変化の組み合わせにより結合させる手段である。具体的には、凹凸嵌合、ネジ止め、はめ合わせ、噛み合わせ、引っかけ係止、ボルト・ナット、バネ等が挙げられ、凹凸嵌合、ネジ止め等が好適に用いられる。
この機械的結合力は、当然、ストリング力を保持でき、さらにボールの衝撃力に耐えうることが必要である。具体的には、フレーム本体の内側とヨークの接合面のいずれか一方に凸部又は凹部を設ける一方、他方に凸部又は凹部に嵌合する凹部又は凸部を設け、これらを凹凸嵌合により結合している。其の際、フレーム本体に凸部、ヨークに凹部を設けると、フレーム本体に対するヨークの拘束が小さくなり、容易に嵌合することができる。また、フレーム本体には、連結補助部の形状に合わせて、窪み部が設けられていることが好ましい。これにより、連結補助部とフレーム本体とが互いに嵌合係止されるため、両者の位置ずれを防止でき、結合力を高めることができる。
【００２１】
フレーム本体の左右枠部に対してヨークの両端はそれぞれ（片側で）少なくとも１０ｃｍ^２以上、好ましくは２０ｃｍ^２以上、さらに好ましくは３０ｃｍ^２以上の面積で接合させるのが良い。上記面積が１０ｃｍ^２より小さいと十分な振動減衰効果が得られないという問題がある。振動減衰性の観点からは上記接合面の面積は大きい方が良いが、ラケットフレーム強度や重量の点より６０ｃｍ^２以下であるのが好ましい。このように、上記接合面積を変えることにより振動減衰性の制御も可能となり、打球感の好みに応じて振動減衰率を適宜に設定することができる。
【００２２】
上記フレーム本体とヨークとの境界面に、振動吸収性に優れた接着剤又は／及び、制振フィルム又は制振シートを介在させてもよい。フレーム本体とヨークとの境界面の少なくとも一部に高減衰性材料（制振フィルム・制振シート・制振塗料）を介在させ、この高減衰材料を選定することで減衰性能を容易に調整することができる。これら減衰材は単体で使用しても良いし、接着剤と併用しても良い。
特に、ヨークとフレーム本体とを別体とした際に有効であり、ヨークおよびフレーム本体よりも弾性率が小さい接着剤を併用した場合には接着剤による接着力効果に優れる上に、境界面に剪断応力が集中し振動減衰性にも優れる。
また、上記接着剤、制振材をフレーム本体とヨークの接合面に介在させると、不快な音が発生するのを防止できる効果がある。
【００２３】
上記制振フィルムとしては、シーシーアイ社のダイポルギーフィルムが好適に用いられる。
上記接着剤としては、可撓性の高いものが好ましく、エポキシ系の他、ウレタン系等の接着剤があり、具体例を以下に列挙する。
・シアノアクリレートとエラストマーをベースにした高剥離強度耐衝撃用接着剤。例えば、スリーボンド社製１７３１・１７３３。
・ゴム微粒子をエポキシ樹脂に均一分散させることで、安定した強靱性がある常温硬化型二液性エポキシ樹脂高剪断接着力タイプとして、例えば、スリーボンド社の２０８２Ｃ。
・シリル基含有特殊ポリマーを主成分とし、空気中の微量水分と反応して硬化する一液湿気硬化型弾性接着剤。例えば、スリーボンド社製の１５３０。
・ウレタン系接着剤「エスプレン」
・チバガイギー社「Ｒｅｄｕｘ６０９」「ＡＷ１０６／ＨＶ９５３Ｕ」「ＡＷ１３６Ａ／Ｂ」
・ＬＯＣＴＩＴＥ社「Ｅ−２１４」
・スリーエム社「ＤＰ−４６０」「９３２３Ｂ／Ａ」
【００２４】
上記ヨークは、ガット張架部の開口を閉鎖するヨーク本体の両端に、フレーム本体のガット張架部とスロート部との境界部分を挟んで延在する連結補助部を備え、ガット張架部側への上記連結補助部の最長はガット張架部を時計面と見て４時（８時）の位置とし（トップ位置を１２時とすると）、スロート部側への最長はシャフト部に達する位置までとしてもよい。
【００２５】
上記連結補助部を設けると、フレーム本体とヨークとの接合面積が増加するため、接合面で剪断荷重を受け易くでき、この接合面への応力集中を高めると、高減衰機能を発揮しやすく、かつ、フレーム本体に対するヨークの結合力を高めることもできる。
ガット張架部側へは最大４時（８時）の位置まで延在している。この４時（８時）の位置は二次振動モードの腹に含まれる位置であるため、この位置まで延在させると、振動減衰効果を高めることができる。４時を越えてトップ方向へ延在すると、バランスが大きくなり、操作性が低下しやすい。
一方、スロート側ではシャフト位置まで延在させてもよい。
この連結補助部のガット張架部への延在長さ、スロート部への延在長さを適宜に調節することにより、振動減衰性を制御できると共にバランス点を調節することもできる。かつ、ガット張架部への延在長さを調節することで、打球面積の大きさも変更することができる。また、ヨーク本体の位置を、ラケットフレーム全体におけるトップ側又はグリップ側にシフトさせた形状に変更するだけで、ラケットフレームの打球面積の大きさを容易に変更することが可能となる。
【００２６】
上記左右の連結補助部は、厚さ方向の寸法が同一又は不均一としている。なお、フレーム本体の厚さ方向の寸法より連結補助部の寸法を小さくし、フレーム本体より連結補助部が突出させないようにしている。
上記連結補助部の寸法を不均一とすると、該連結補助部とフレーム本体とを凹凸嵌合の結合力を高めることができると共に、連結補助部の形状にデザイン性を持たせることができる。
【００２７】
上記スロート部の内面に沿ってシャフト部まで延在させる左右の連結補助部の先端を連続させて、ヨーク本体と略三角形状の環状部材として構成していもよい。このように環状部材とするとヨーク自体の強度を高めることができる。
【００２８】
さらに、上記左右の連結補助部の先端連続部よりシャフト部側に突出する突片を備え、該突片をシャフト部の先端中央に設けられたスリットに挿入してもよい。上記のように突片をシャフトに設けたスリットに挿入すると、ヨークをフレーム本体に位置決めしやすくなると共に、ヨークとフレーム本体との接合面積を増加して振動減衰性を高めることができる。
【００２９】
上記ヨーク本体の両端および該両端より延在する連結補助部は、フレーム本体の内面側にて、連結補助部の外面とフレーム本体の内面とを重ね合わせて結合している、又は、フレーム本体の内面側に、連結補助部の形状に合わせて開口させた嵌合部を設け、連結補助部を該嵌合部に嵌合させて結合してもよい。
後者の場合に比して、前者の重ね合わせて結合する構成とすると接合面積を大きく取れる利点がある。後者の場合には軽量化を図ることができる。
【００３０】
上記ヨークの重量は、ヨークとフレーム本体との合計重量からなるローフレーム重量の５％〜３０％、好ましくは１０％〜２５％の範囲であるのが良い。
上記範囲としているのは、５％より少ないと強度低下となり、３０％を越えると重量が大きくなるためである。
【００３１】
ラケットフレーム重量は１００ｇ以上２８０ｇ以下、好ましくは２００ｇ以上２６０ｇ以下であるのが良い。これは、ラケットフレーム重量が１００ｇより小さいとラケット強度が不足し、２８０ｇより大きいとラケットの軽量化に反するためである。ここで、ラケットフレーム重量とは、ストリング無しのラケットフレーム完成品（塗装、グリップ等有り）の重量を指す。
【００３２】
本発明のラケットフレームに用いられる樹脂としては、上述したように、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等が挙げられるが、具体的には、熱硬化性樹脂としては、エポキシ系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、ユリア系樹脂、ジアリルフタレート系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ケイ素樹脂等が挙げられる。
熱可塑性樹脂としては、ポリアミド樹脂、飽和ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ＡＳ樹脂、メタクリル樹脂、ポリプロピレン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。
【００３３】
また、繊維強化樹脂に用いられる強化繊維としては、一般に高性能強化繊維として用いられる繊維が使用できる。例えば、カーボン繊維、黒鉛繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維、芳香族ポリエステル繊維、超高分子ポリエチレン繊維等が挙げられる。また金属繊維を用いてもよい。軽量で高強度であることからカーボン繊維が好ましい。これらの強化繊維は、長繊維、短繊維の何れであっても良く、これらの繊維を２種以上混合して用いても構わない。強化繊維の形状や配列については限定されず、例えば、単一方向、ランダム方向、シート状、マット状、織物（クロス）状、組み紐状などいずれの形状・配列でも使用可能である。
【００３４】
なお、フレーム本体は、繊維強化プリプレグの積層体からなるものに限定されず、マンドレルにフィラメントワインデイングで強化繊維を巻き付けてレイアップを形成しておき、これを金型内に配置してリムナイロン等の熱可塑性樹脂を充填して形成したフレーム本体とすることもできる。
【００３５】
【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説明する。
図１乃至図５は本発明の第１実施形態に係るラケットフレーム１を示す。ラケットフレーム１は、各々別個に形成されたフレーム本体２とヨーク１０とから構成されている。フレーム本体２は、ガット張架部３、スロート部４、シャフト部５、グリップ部６を連続して構成している。ガット張架部３と別部材からなるヨーク１０とが連続して環状の打球面Ｆを構成している。ヨーク１０は、左右スロート部４からガット張架部３にかけてフレーム本体２と連結されている。
【００３６】
ヨーク１０は、ガット張架部３の開口を閉鎖するヨーク本体１０Ａと、ヨーク本体１０Ａの両端にフレーム本体２のガット張架部３とスロート部４との境界部分を挟んで延在する連結補助部１０Ｂとを備えている。
【００３７】
ヨーク本体１０Ａの長さ方向中心位置Ｐ１における打球面Ｆと垂直方向の剛性値であるヨーク剛性値は２５８ｋｇｆ／ｃｍ、ガット張架部３を時計面と見てトップ位置を１２時とすると、１２時位置Ｐ２及び３時位置Ｐ３における打球面Ｆと垂直方向の剛性値の平均値であるフェイス剛性値は６７０ｋｇｆ／ｃｍとし、ヨーク剛性値はフェイス剛性値の３９％としている。
【００３８】
また、ヨーク本体１０Ａの打球面側には、幅Ｓ１が５ｍｍ、深さＳ２が５ｍｍの溝部１０ｃを打球面の周方向に沿って長さ９０ｍｍに渡って設け、ガット穴ｇを穿設している。なお、ヨーク１０の重量は３３ｇ、ラケットフレーム重量は２４５ｇ、打球面積は１１０平方インチとしている。
【００３９】
フレーム本体２は、中空部８を有する繊維強化樹脂製の中空パイプからなり、カーボン繊維からなる強化繊維をマトリクス樹脂のエポキシ樹脂で含浸している繊維強化プリプレグの積層体からなる。ヨーク１０は、熱可塑性樹脂である６６ナイロンに長さ１ｍｍのカーボン繊維（短繊維）を１５％充填させた材料からなり、中実の射出成形体からなる。
【００４０】
ヨーク１０の長さ方向中心位置Ｐ１において、ヨーク１０の幅Ｘ１は１２ｍｍ、厚みＹ１は１７ｍｍとし、ガット張架部３の３時位置Ｐ３において、ガット張架部３の幅Ｘ２は１４ｍｍ、厚みＹ２は２４ｍｍとしている。
【００４１】
ヨーク本体１０Ａには凹部１０ａが設けられ、フレーム本体２の凸部２ａと嵌合させることにより機械的結合を行っている。フレーム本体２とヨーク１０との接合面の面積は、片側３５ｃｍ^２、左右合計７０ｃｍ^２としている。また、ヨーク１０とフレーム本体２とは、機械的結合に加えウレタン系接着剤でも結合されている。このように結合されたフレーム本体２とヨーク１０との接合面にラケットフレーム１の変形時に発生する剪断力を集中させて振動減衰性を高める構成としている。
【００４２】
連結補助部１０Ｂは、ガット張架部３側へは、ガット張架部３を時計面と見て５時（７時）の位置まで延在させている。また、スロート部４側へは、スロート部４の内面に沿ってシャフト部５に達する位置まで延在させ、延在させた左右の連結補助部１０Ｂの先端が連続され、ヨーク本体１０Ａと合わせて略三角形状の環状を構成している。フレーム本体２には、連結補助部１０Ｂの形状に合わせて、窪み部２ｂが設けられており、連結補助部１０Ｂと嵌合係止される構成としている。
【００４３】
また、左右の連結補助部１０Ｂの先端連続部よりシャフト部５側に突出する突片１０ｂを備え、突片１０ｂがシャフト部５の先端中央に設けられたスリット５ａに挿入される構成としている。スリット５ａの深さは、突片１０ｂの長さより少し長めに設定しており、突片１０ｂを挿入しやすい構成としている。
【００４４】
左右の連結補助部１０Ｂは、ラケットフレーム１の厚さ方向において、ヨーク本体１０Ａ近傍及びシャフト部５との接合面近傍では同一厚さｔ１であるが、スロート４の中間部では厚さｔ２に小さくなっており、厚さが不均一としている。
【００４５】
図６に示すように、ヨーク１０（ヨーク本体１０Ａの両端および該両端より延在する連結補助部１０Ｂ）は、フレーム本体２の内面側にて、ヨーク１０（ヨーク本体１０Ａの両端および該両端より延在する連結補助部１０Ｂ）の外面１０ｄとフレーム本体２の内面２ｄとを重ね合わせて結合されており、フレーム本体２の厚さ方向の寸法Ｗ１より連結補助部の厚さ方向の寸法Ｗ２を小さくし、フレーム本体２よりヨーク１０が突出させないようにしている。
【００４６】
上記のように、第１実施形態のラケットフレーム１は、ヨーク剛性値とフェイス剛性値を上記関係としているため、ボールが打球面Ｆに衝突した際、ガット張架部３は高剛性であるため変形しにくいが、ヨーク１０は低剛性であるため撓みやすい。これにより縦ストリングを大きく変形させることができるため、ラケットフレーム１の反発性能を向上させることができる。また、ヨーク１０の打球面内部分に溝部１０ｃを設け、打球面方向のヨーク剛性値を小さくすることで、縦ストリングの可動範囲を大きくし反発性能を向上させている。
【００４７】
さらに、フレーム本体２とヨーク１０とを別部材として成形後、機械的結合手段及び接着剤により結合させ、両者の接合面にラケットフレーム１の変形時に発生する剪断力を集中させているため、ラケットフレーム１の振動減衰性能を高めることができる。また、ヨーク本体１０Ａや連結補助部１０Ｂとラケットフレームの形状を上記のように適宜設定することにより、ラケットフレーム１の軽量性、剛性、強度のバランスを保ちながら高い振動減衰性能を得ている。従って、硬式テニス用のラケットフレームとして好適に用いることができる。
【００４８】
図７は、第２実施形態を示し、フレーム本体２と別体で成形し、左右スロート部４を連結する部分のみからなる（連結補助部なし）ヨーク２０（略円柱棒状）を機械的接合と接着剤により結合している。ヨーク２０には凹部２０ａが設けられ、フレーム本体２の凸部２ａと嵌合させることにより機械的結合を行っている
【００４９】
また、図８（Ａ）（Ｂ）は第３実施形態を示し、ヨーク３０をフレーム本体２と一体成形している。即ち、鉛直状の繊維強化プリプレグの積層体からなる強化繊維成形体（レイアップ）３１を作成する。レイアップ３１を成形用金型３４のキャビテイ３４ａに充填し配置している。左右スロート部を連結する部分のみからなる未硬化のヨーク３０もキャビテイ３４ａに一緒に配置する。そして、金型を型締して、ヨーク（略円柱棒状）をフレーム本体と一体成形している。
【００５０】
また、上記実施形態では、ヨークは繊維強化熱可塑性樹脂により成形しており、成形性や振動減衰性に特に優れるが、ヨークは、上記剛性値を満足する、その他、各種材料にて成形することができ、要求性能に応じて強度や軽量性を高めることもできる。なお、ヨークとフレーム本体の接合面に制振フィルムを挟みこむこともでき、これにより、さらに振動減衰性を向上することができる。
【００５１】
以下、本発明のラケットフレームの実施例１〜５及び比較例１〜３について詳述する。
実施例、比較例とも、フレーム本体は、エポキシ樹脂をマトリクス樹脂とした繊維強化樹脂製の中空形状であり、厚み２４ｍｍ，幅１３ｍｍ〜１５ｍｍの断面形状を持ち、打球面積が１１０平方インチである同一形状とし、以下に示す方法により作成した。
カーボン繊維を強化繊維とした繊維強化熱硬化性樹脂のプリプレグシート（ＣＦプリプレグ（東レＴ３００，７００，８００，Ｍ４６Ｊ））を、６６ナイロンからなる内圧チューブを被覆したマンドレル（φ１４．５）上に積層し、鉛直状の積層体を成型した。プリプレグ角度は０゜，２２゜，３０゜，９０゜とし、積層した。マンドレルを抜き取って上記積層体を金型にセットした。金型を型締して、金型を１５０℃に昇温し、３０分間の加熱を行うと同時に内圧チューブ内に９ｋｇｆ／ｃｍ^２の空気圧を付加し、加圧保持し、加熱加圧成形により作成した。
ヨークの材質、特徴、重量、ローフレーム（重量／バランス）、ラケットフレーム（重量／バランス）、ヨーク剛性、フェイス剛性をそれぞれ下記の表１、２の通り設定した。
【００５２】
【表１】

【００５３】
【表２】

【００５４】
（実施例１）
ヨークについてはフレーム本体とは別に、６６ナイロンに長さ１ｍｍのカーボン繊維（ＣＦ）（短繊維）を１５%充填させた材料を使用し、射出成型用金型を使用して中実のヨークを射出成形した。ヨークには凹部を配置し、フレーム本体の凸部と嵌合させることにより機械的接合を行うと共に、ウレタン系接着剤も用いてフレーム本体と結合した。
また、ヨークの打球面側には、幅５ｍｍ、深さ５ｍｍの溝部（ヨーク切込み（凹み））を配置した。
ヨークは、左右スロート部からガット張架部にかけてフレーム本体と連結されており、ヨークからシャフト部にかけて一体の略三角形状の環状とした（ヨーク〜シャフト一体型）。即ち、上記第１実施形態のヨークと同形状とした。
【００５５】
（実施例２）
ヨークの切込み（溝部）を除去した。その他は、実施例１と同様とした。
（実施例３）
ヨークの材料を６６ナイロン＋ＣＦ短繊維２２％強化とした。その他は、実施例１と同様とした
【００５６】
（実施例４）
左右スロート部を連結する部分のみからなるヨーク（略円柱棒状）を機械的接合と接着剤により結合した。即ち、図７に示す上記第２実施形態のヨークと同形状（連結補助部なし）とした。ヨークの全体形状以外は実施例１と同様とした。
（実施例５）
左右スロート部を連結する部分のみからなる未硬化のヨーク（略円柱棒状）をフレーム本体と一体成形した。即ち、図８に示す上記第３実施形態のヨークと同形状とした。ヨークの材質は実施例１と同様とした。
【００５７】
（比較例１）
ヨークの材質を６６ナイロン＋カーボン繊維（短繊維）４５%強化とした。その他は、実施例１と同様とした。
（比較例２）
ヨークの材質をポリエーテルブロックアミド（アトケム社製、ＰＥＢＡＸ５５３３）とした。その他は、実施例１と同様とした。
（比較例３）
未硬化のヨークと、フレーム本体とを一緒に金型内に配置し、ヨークとフレーム本体とを通常のラケットフレームと同じ製法により一体成形した。ヨークの材質はフレーム本体と同様のカーボン繊維強化エポキシ樹脂とし、ヨークの中空部内に発泡体を挿入した。
【００５８】
上記実施例１〜５及び、比較例１〜３のラケットフレームに関し、後述する方法により、面外１次振動の振動数，減衰率、面外２次振動の振動数，減衰率、反発係数を測定した。また耐久テストを行った。その結果を上記表１、表２の下欄に示す。
【００５９】
（ヨーク剛性、フェイス剛性の測定）
図９に示すように、万能試験機６０を用い、３点曲げにより剛性値の測定を行った。万能試験機６０の圧子６１の下に測定点がくるように治具６２Ａ、６２Ｂの上にラケットフレーム１の測定部分（ヨークあるいは、ガット張架部の所要位置）を配置した。治具６２Ａ、６２Ｂの間隔は７０ｍｍとした。治具６２Ａと治具６２Ｂの中心に圧子６１を設定した。圧子６１の先端の曲率は５Ｒ、治具６２Ａ、６２Ｂの先端の曲率は１０Ｒとした。圧子６１を上方（打球面に垂直な方向）より５ｍｍ／ｍｉｎ（圧子速度）で降下させ、荷重時の変位からバネ定数を算出し、剛性値を測定した。測定の加重点が、それぞれヨークの長さ方向中心、３時、１２時の各位置になるようにした。即ち、７０ｍｍの切り出し部の中心位置がヨークの長さ方向中心、３時、１２時の各位置になるようにした。
ラケットフレームの測定部分としては、ヨークとガット張架部とした。具体的には、ヨークの長さ方向中心位置と、ガット張架部の１２時位置及び３時位置を各々測定点として、圧子により荷重を加えた。ヨークの長さ方向中心位置での剛性値をヨーク剛性、ガット張架部の１２時位置と３時位置での剛性値の平均値をフェイス剛性とした。
【００６０】
（面外１次振動減衰率の測定）
各実施例及び比較例のラケットフレームを図１０（Ａ）に示すようにガット張架部３の上端を紐５１で吊り下げ、ガット張架部３とスロート部４との一方の連続点に加速度ピックアップ計５３をフレーム面に垂直に固定した。この状態で、図１０（Ｂ）に示すように、ガット張架部３とスロート部４の他方の連続点をインパクトハンマー５５で加振した。インパクトハンマー５５に取り付けられたフォースピックアップ計で計測した入力振動（Ｆ）と加速度ピックアップ計５３で計測した応答振動（α）をアンプ５６Ａ、５６Ｂを介して周波数解析装置５７（ヒューレットパッカード社製、ダイナミックシングルアナライザーＨＰ３５６２Ａ）に入力して解析した。解析で得た周波数領域での伝達関数を求め、テニスラケットの振動数を得た。振動減衰比（ζ）は下式より求め、面外１次振動減衰率とした。各実施例及び比較例のラケットフレームについて測定された平均値を上記表１、表２に示す。
【００６１】
ζ＝（１／２）×（Δω／ωｎ）
Ｔｏ＝Ｔｎ／√２
【００６２】
（面外２次振動減衰率の測定）
ラケットフレームを図１０（Ｃ）に示すようにガット張架部３上端を紐５１で吊り下げ、スロート部４とシャフト部５との連続点に加速度ピックアップ計５３をフレーム面に垂直に固定した。この状態で、加速度ピックアップ計５３の裏側のフレームをインパクトハンマー５５で加振した。そして、面外１次振動減衰率と同等の方法で減衰率を算出し、面外２次振動減衰率とした。各実施例及び比較例のラケットフレームについて測定された平均値を上記表１、表２に示す。
【００６３】
（耐久テスト方法）
グリップ部を、ゴムホースを介在し、固定し、ボールを７５ｍ／ｓｅｃのスピードで、ガット張架部のトップから１０ｃｍの箇所に衝突させ、破損した回数を測定した。実際のテニスを行う時のボール速度よりも非常に高速としているが、少ない回数で、破断するまでの耐久評価を行うための条件である。ガット張りテンションは縦糸６５ｌｂ×横糸６０ｌｂとした。１０００回より少ない回数で破損したものを「１」、１０００回〜１６００回で破損したものを「２」、１６００回で破損しなかったものを「３」として３段階で評価した。
【００６４】
（反発係数の測定）
反発係数は、図１１に示すように、実施例及び比較例のラケットフレーム１を垂直状態でフリーとなるようにグリップ部を柔らかく吊り下げて、その打球面にボール打出機から一定速度Ｖ１（３０ｍ／ｓｅｃ）でテニスボールを打球面に衝突させ、跳ね返ったボールの速度Ｖ２を測定した。反発係数は発射速度Ｖ１、反発速度Ｖ２の比（Ｖ２／Ｖ１）であり、反発係数が大きい程、ボールの飛びが良いことを示している。打球面の中心（フェイスセンター）での反発係数を測定した。
【００６５】
表１及び表２に示すように、実施例１〜５のラケットフレームは、ヨーク剛性値がフェイス剛性値に対して１０％〜７０％の範囲内にあるため、２３８ｇ〜２４７ｇと軽量である上に、反発性能が０．４１０〜０．４２４と非常に優れており、かつ耐久性評価も２、３と良好な結果であった。よって、強度を維持しながら反発性能を得られることが確認できた。また、面外１次の振動減衰率が０．６〜０．９、面外２次の振動減衰率が０．８〜１．０であり、振動減衰性にも非常に優れていた。
【００６６】
一方、比較例１はヨーク剛性値がフェイス剛性値に対して７６％と大きな値であったため反発性能が０．４０１と悪い上に耐久性に劣る結果となった。比較例２は０．４２８と反発性能に優れてはいるものの、ヨーク剛性が低すぎるため耐久性が悪く強度が著しく不足していた。比較例３はヨーク剛性値が高かったため耐久性には優れているものの、反発性能が０．４０２と悪かった。
【００６７】
【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、打球面と垂直方向において、ヨークの剛性値を、ガット張架部の１２時位置及び３時（９時）位置の剛性値の平均としたフェイス剛性値に対して小さく設定することで、ボールがストリングを張架した打球面に衝突した際、ガット張架部は高剛性であるため変形が小さいが、ヨークは剛性が低いため、打球面と共によく撓み、それにより縦ストリング（ガット）を大きく変形させる（撓ませる）ことができる。従って、強度を維持しながら繊維強化樹脂からなるフレーム本体を備えた軽量ラケットフレームの反発性能を向上させることができる。
【００６８】
また、ヨークのフェイス面内部分に溝部を設けることで打球面と垂直方向のヨーク剛性を効率良く小さくすることができ、縦ストリングの可動範囲を大きくすることができるため、反発性能をより向上させることができる。
【００６９】
さらに、フレーム本体とヨークとを別部材として成形後、機械的結合手段又は／及び接着剤により結合させ、両者の接合面にラケットフレームの変形時に発生するせん断力を集中させることでラケットフレームの振動減衰性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のラケットフレームの概略正面図である。
【図２】（Ａ）は各剛性値の測定位置を示す図、（Ｂ）はヨークの長さ方向中心位置の断面図、（Ｃ）はガット張架部の３時位置の断面図である。
【図３】フレーム本体とヨークの要部拡大図である。
【図４】（Ａ）はヨークの平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）正面図、（Ｄ）は要部拡大図である。
【図５】フレーム本体の斜視図である。
【図６】スロート部の断面図である。
【図７】第２実施形態のヨークの取り付け状況を示す図である。
【図８】第３実施形態のラケットフレームであり、（Ａ）はヨークとフレーム本体の関係を示し、（Ｂ）は製造方法を示す図である。
【図９】ヨーク剛性値とフェイス剛性値の測定方法を示す図である。
【図１０】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はラケットフレームの振動減衰率の測定方法を示す概略図である。
【図１１】反発係数の測定方法を示す図である。
【符号の説明】
１ラケットフレーム
２フレーム本体
２ａ凸部
３ガット張架部
４スロート部
５シャフト部
６グリップ部
１０ヨーク
１０Ａヨーク本体
１０Ｂ連結補助部
１０ａ凹部
Ｐ１ヨークの長さ方向中心位置
Ｐ２ガット張架部の１２時位置
Ｐ３ガット張架部の３時位置

Claims

繊維強化樹脂から成形した中空部を有するパイプ状で、打球面を囲むガット張架部、スロート部、シャフト部およびグリップ部を順次備えるフレーム本体と、上記フレーム本体と連結される別体のヨークとを備えたラケットフレームにおいて、
上記ヨークの長さ方向中心位置における打球面と垂直方向の剛性値であるヨーク剛性値は１００ｋｇｆ／ｃｍ以上４５０ｋｇｆ／ｃｍ以下であり、該ヨーク剛性値は上記ガット張架部を時計面と見てトップ位置を１２時とすると、１２時位置及び３時位置における打球面と垂直方向の剛性値の平均値であるフェイス剛性値の３０％以上７０％以下であることを特徴とするラケットフレーム。
上記ヨークは短繊維を補強繊維とし、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る中実体とする一方、前記フレーム本体は熱硬化性樹脂をマトリクス樹脂とする繊維強化樹脂からなる請求項１に記載のラケットフレーム。
上記ヨークの打球面側には、打球面の周方向に沿って溝部を設けていると共に、上記フレーム本体の左右枠部に対してヨークの両端は少なくとも１０ｃｍ ^２以上の面積で接合させ、機械的接合手段又は／及び接着剤により両者を結合している請求項１または請求項２に記載のラケットフレーム。
上記フレーム本体とヨークとの境界面に、振動吸収性に優れた接着剤又は／及び、制振フィルム又は制振シートが介在されている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のラケットフレーム。
上記ヨークは、ガット張架部の開口を閉鎖するヨーク本体の両端に、フレーム本体のガット張架部とスロート部との境界部分を挟んで延在する連結補助部を備え、ガット張架部側への上記連結補助部の最長はガット張架部を時計面と見て４時（８時）の位置とし、スロート部側への最長はシャフト部に達する位置とし、かつ、
上記左右連結補助部は、厚さ方向で同一寸法又は不均一としている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のラケットフレーム。
上記スロート部の内面に沿ってシャフト部まで延在させる左右の連結補助部の先端が連続され、上記ヨーク本体と略三角形状の環状を構成している請求項５に記載のラケットフレーム。
上記左右の連結補助部の先端連続部よりシャフト部側に突出する突片を備え、該突片がシャフト部の先端中央に設けられたスリットに挿入されている請求項６に記載のラケットフレーム。
上記ヨーク本体の両端及び該両端より延在する連結補助部は、フレーム本体の内面側にて、連結補助部の外面とフレーム本体の内面とを重ね合わせて結合している、又は、フレーム本体の内面側に、連結補助部の形状に合わせて開口させた嵌合部を設け、連結補助部を該嵌合部に嵌合させて結合している請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載のラケットフレーム。