JP6329396B2 - シャトルコック - Google Patents

Description

本発明は、シャトルコックに関し、特に人工羽根を備えるシャトルコックに関する。

従来、バドミントン用シャトルコックとして、その羽根に水鳥の羽根を用いたもの（天然シャトルコック）と、ナイロン樹脂などにより人工的に製造された羽部と軸とからなる羽根（人工羽根）を用いたもの（人工シャトルコック）とが知られている。そして、天然シャトルコックは、そのような天然の羽根について一定の品質のものを入手することに手間が掛かることから、人工の羽根を用いたシャトルコックより高価である。また、近年水鳥の羽根の供給国の食糧事情の変化や、鳥インフルエンザの流行に起因する水鳥の大量処分などにより、水鳥の羽根の供給量が激減しており、天然シャトルコックはますます高価なものとなってきている。そのため、安価で安定した品質の人工羽根を用いたシャトルコックが提案されている。

人工羽根を備えた人工シャトルコックには、天然シャトルコックと同等の飛翔性能と、繰り返し加えられる打撃に対して飛翔性能の低下を抑制可能な高い耐久性と、天然シャトルコックと同等の打感とが求められている。

一般に人工シャトルコックでは、複数の人工羽根は半球状のベース体に環状に配置されており、隣り合う人工羽根が部分的に重なりあうように形成されている。言い換えると、羽部において相対的に大きな面積を有する面である主表面（以下、単に主表面という）が人工羽根が配置されているベース体表面の中心から延びる半径方向に対し垂直でない所定の角度だけ傾むくように、人工羽根がベース体に接続されている。このような構造は、天然シャトルを模したものであるが、シャトルコックに回転力を与えることを意図している。

たとえば、特開２０１２−２４１５７号公報（特許文献１）に記載のシャトルコックは、上記のような構造を有している。

特開２０１２−２４１５７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたシャトルコック用人工羽根では、羽軸部の断面は台形状である。このような人工羽根では、羽軸部の断面が長方形状の場合と比べて羽軸部が延びる方向に垂直な断面の断面２次モーメントは小さく、羽軸部の曲げ剛性が低くなる。羽軸部の曲げ剛性が低いと、人工シャトルコックに打撃が加えられたときの当該人工シャトルコックの変形が大きくなる。

また、羽部の主表面がベース体表面の中心から延びる半径方向に対して傾くように、人工羽根の軸がベース体に接続されているので、打撃による変形がより大きくなる可能性がある。その結果、このような人工シャトルコックの飛翔特性は天然シャトルコックの飛翔特性と大きく乖離したものとなる。また、このような人工シャトルコックの耐久性はシャトルコックとして不十分となる。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものである。本発明の主たる目的は、人工羽根を有しながらも、従来の人工シャトルコックと比べて飛翔特性が天然シャトルコックと近く、また耐久性が高いシャトルコックを提供することにある。

本発明に係るシャトルコックは、半球体状のベース体と、ベース体に接続されている複数の人工羽根とを備え、人工羽根は、羽部と、羽部に接続された軸とを含み、羽部と軸とは、羽部において相対的に大きな面積を有する面である主表面が、軸の延在方向に垂直な軸の断面における断面２次モーメントが最大となる中立軸に対して傾くように固定されており、複数の人工羽根のそれぞれの軸は、ベース体の表面上に環状に配置されており、軸の中立軸と、軸が環状に配置された領域の中心から軸に向けて延びる半径方向とが成す角度が８５度以上９５度以下である。

本発明によれば、人工羽根を有しながらも、従来の人工シャトルコックと比べて飛翔特性が天然シャトルコックと近く、また耐久性が高いシャトルコックを提供することができる。

本実施の形態に係るシャトルコックを説明するための側面図である。 図１中の線分ＩＩ−ＩＩから見た断面図である。 本実施の形態に係るシャトルコックを説明するための上面図である。 本実施の形態に係るシャトルコックの人工羽根を説明するための図である。 図４中の線分Ｖ−Ｖから見た断面図である。 図４中の線分ＶＩ−ＶＩから見た断面図である。 本実施の形態に係るシャトルコックの人工羽根の軸を説明するための図である。 本実施の形態に係るシャトルコックが飛翔している際の回転について説明するための図である。 本実施の形態に係るシャトルコックの人工羽根の軸の変形例を説明するための図である。 図５に示した人工羽根の軸の変形例を説明するための断面図である。 図５に示した人工羽根の軸の他の変形例を説明するための断面図である。 図５に示した人工羽根の軸のさらに他の変形例を説明するための断面図である。 図４に示した人工羽根の変形例を説明するための図である。 実施例において、人工羽根の羽部の主表面と軸の中立軸との角度を測定する方法を説明するための断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。

図１〜図３を参照して、本発明に係るシャトルコックの実施の形態について説明する。
図１〜図３を参照して、本実施の形態に係るシャトルコック１は、半球状のベース体２と、ベース体２と接続されている複数の人工羽根３と、複数の人工羽根３を互いに固定するための固定用の紐状部材（かがり糸）１４と、複数の人工羽根３の積層状態を維持するための中糸１５とからなる。

図２を参照して、ベース体２の固定用表面部の平面形状は円形状である。ベース体２の固定用表面部には、その外周に沿って円環状に複数の挿入孔が形成されている。ベース体２の固定用表面部における各挿入孔の平面形状は、後述する人工羽根３の軸７を嵌め合わせることができる任意の形状として設けられており、たとえば長方形状である。ベース体２の各挿入孔の長軸方向と、当該各挿入孔が形成する円環の中心１２から挿入孔の中心を通るようにベース体２の固定用表面部上に延びる半径方向Ｄとが成す角度θ１は、±５度以下であり、好ましくは０度（ベース体の半径方向Ｄと挿入孔の長軸方向とが平行）である。

人工羽根３は、羽部５と、当該羽部５に接続されている軸７とを有している。ベース体２の各挿入孔にはそれぞれ人工羽根３の軸７の根元部が差し込まれており、これにより複数（たとえば１５枚）の人工羽根３は、ベース体２の固定用表面部において、当該固定用表面部の外周部に沿って中心１２を囲うように円環状に配置されている。このように、ベース体２と人工羽根３とが接続されてシャトルコック１は構成されている。図２を参照して、軸７の延在方向（詳細は後述する）に垂直な断面の形状は長方形状を有している。軸７の当該断面の長軸Ｌはベース体２の中心１２から延びる半径方向Ｄに沿うように設けられている。

このとき、隣り合う人工羽根３は、その羽部５同士が部分的に重なるように配置されている。複数の人工羽根３は、ベース体２から離れるに従って、互いの間の距離が大きくなる（複数の人工羽根３によって形成される筒状体の内径がベース体２から離れるに従って大きくなる）ように配置されている。たとえば、人工羽根３をベース体２の中心１２側から見たときに、１つの羽部５の軸７（図４に示す固着軸部１０）に対して左側に位置する領域５Ｌが、軸７に対して右側に位置する領域５Ｒよりも外周側に位置し、隣り合う人工羽根３の一方の羽部５の領域５Ｌが他方の羽部５の領域５Ｒの外周側に位置してこれと部分的に重なるように配置されていてもよい。

紐状部材１４は、複数の人工羽根３の軸７同士を互いに固定している。紐状部材１４は、人工羽根３の軸７の延在方向における複数箇所に設けられていてもよい。中糸１５は、複数の人工羽根３の羽部５同士を互いに固定している。複数の人工羽根３の相対的な位置関係は、ベース体２、紐状部材１４、および中糸１５により維持される。

次に、図２〜図８を参照して、人工羽根３について説明する。図４を参照して、シャトルコック１を構成する人工羽根３は、羽部５と、当該羽部５に接続された軸７とを有している。軸７は、羽部５から突出するように配置された羽軸部８と、羽部５に接続された固着軸部１０とからなる。羽軸部８と固着軸部１０とは同一線状に延びるように配置され、１つの連続した軸７を構成している。

図２および図５を参照して、軸７の延在方向に垂直な断面の形状はたとえば長方形状であり、上述のようにベース体２に設けられた長方形状の貫通孔と嵌め合わせることができる。軸７の当該断面は、長さＷ１である長辺と、長さＷ１よりも短い長さＷ２である短辺とを有しており、軸７の当該断面における断面２次モーメントの最大値を与える対称軸（中立軸Ｎ）と、中立軸Ｎに直交して断面２次モーメントの最小値を与える対称軸（長軸Ｌ）とを有している。図５に示す軸７では、中立軸Ｎは長辺の垂直２等分線上に延び、長軸Ｌは短辺の垂直２等分線上に延びている。

人工羽根３は、上述のように軸７がベース体２の挿入孔に挿入されることによりベース体２に接続固定されている。つまり、図２（ｂ）を参照して、人工羽根３がベース体２に接続固定されている状態において、軸７の長軸Ｌとベース体２の半径方向Ｄとが成す角度θ１はたとえば±５度以下であり、好ましくは０度（長軸Ｌと半径方向Ｄとが平行）である。つまり、軸７の中立軸Ｎとベース体２の半径方向Ｄに垂直な接線方向Ｔとが成す角度θ１がたとえば±５度以下であり、好ましくは０度である。異なる観点から言えば、中立軸Ｎとベース体２の半径方向Ｄとが成す角度θ２は、８５度以上９５度以下であり、好ましくは９０度（中立軸Ｎと半径方向Ｄとが直交）である。

図５を参照して、羽部５において相対的に大きな面積を有する面である主表面５Ａ，５Ｂは、軸７の中立軸Ｎに対して角度θ３だけ傾いているように、固着軸部１０と接続固定されている。角度θ３は、たとえば１５度以上４５度以下であり、好ましくは２０度以上４０度以下であり、より好ましくは２５度以上３５度以下である。異なる観点から言えば、上述のように、羽軸部８を下にしたときに、羽部５において固着軸部１０に対して右側に位置する領域５Ｒが軸７よりも前方に突出するように設けられており、羽部５において固着軸部１０に対して左側に位置する領域５Ｌが軸７よりも後方に突出するように設けられている。この場合、図４（ａ）を参照して、軸７の延在方向に垂直な断面における短辺を含む側面８ｂを平面視したときには、羽部５において主表面５Ａ，５Ｂと交わり相対的に小さい面積を有する側面が主表面５Ａと同時に確認される。一方、図４（ｂ）を参照して、羽部５の主表面５Ａを平面視したときには、軸７の延在方向に垂直な断面における長辺を含む側面８ａが側面８ｂと同時に確認される。

なお、これとは反対に、羽軸部８を下にしたときに、羽部５において固着軸部１０に対して左側に位置する領域５Ｌが軸７よりも前方に突出するように設けられており、羽部５において固着軸部１０に対して右側に位置する領域５Ｒが軸７よりも後方に突出するように設けられていてもよい。この場合、図３に示すシャトルコック１は、隣り合う人工羽根３の一方の羽部５の領域５Ｌが他方の羽部５の領域５Ｒの内周側に位置してこれと部分的に重なるように配置されていてもよい。

図５および図６を参照して、羽部５は、固着軸部１０を挟むように配置された発泡体層９２と軸固定層９１、およびこれらの発泡体層９２および軸固定層９１を互いに固定するための接着層９３、９４とを有している。すなわち、羽部５では、発泡体層９２と軸固定層９１とが固着軸部１０を挟むように積層されている。さらに、羽部５では、発泡体層９２と軸固定層９１とを互いに接続するとともに固着軸部１０とこれらの発泡体層９２および軸固定層９１とを接続固定するため、接着層９３、９４が配置されている。また、異なる観点でいえば、羽部５においては、シャトルコック１を構成した場合において軸固定層９１に対して外周側に位置する発泡体層９２上に接着層９３が積層されている。接着層９３上には、当該接着層９３および発泡体層９２のほぼ中央部に位置するように固着軸部１０が配置されている。そして、この固着軸部１０上から接着層９３上にまで延在するように、もう一方の接着層９４が配置されている。そして、この接着層９４上に軸固定層９１が配置されている。なお、図５および図６に示す羽部５ではシャトルコック１を構成した場合において発泡体層９２が軸固定層９１に対して外周側に位置しているが、発泡体層９２が軸固定層９１に対して内周側に位置するように構成されていてもよい。

発泡体層９２を構成する材料としては、たとえば樹脂の発泡体、より具体的にはたとえばポリエチレンフォーム（ポリエチレンの発泡体）を用いることができる。また、軸固定層９１についても、同様に樹脂発泡体を用いることができる。また、軸固定層９１を構成する材料としては、たとえばポリエチレンフォーム以外に、樹脂などからなるフィルム、あるいは不織布など任意の材料を用いることができる。

接着層９３，９４を構成する材料としては、たとえば両面テープを用いることができる。人工羽根３においては、発泡体層９２および軸固定層としてポリエチレンフォームを用いることができるが、このポリエチレンフォームの押出方向は図４において軸７の延在方向に直行する方向（図４における左右方向）となっていることが好ましい。この場合、羽部５を構成するポリエチレンフォームの押出方向に対して交差するように軸７が羽部５と接続固定されているため、羽部５が軸７の延在方向に沿った方向に裂けるといった不具合の発生確率を低減できる。

軸７を構成する材料は、たとえば一軸延伸ポリエチレンテレフタレート（超延伸材）である。他に軸７を構成する材料としては、ナイロンを用いることができ、好ましくはナイロン１２、ナイロン１１、ナイロン１０、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１０１０などを用いることができる。繊維強化のために、ナイロンにチタン酸カリウムウィスカー、ガラスなどを添加したものを用いることもできる。また、軸７を構成する材料として、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレンなども用いることができる。

軸７を構成する材料の比重は１．５以下であることが好ましく、１．４以下であることがより好ましい。また軸７の材料の曲げ弾性率は２０００ＭＰａ以上１００００ＭＰａ以下が好ましい。なお、シャトルコック１の飛行特性に影響が無いような比重（質量）と曲げ弾性（軸変形）であれば上記数値範囲に限られない。

軸７は、その断面形状における外周の幅方向の面の長さＷ１（図２（ｂ）参照）が、根元部（ベース体２に接続される側の端部）から先端側に向けて徐々に小さくなっている。軸７の断面形状における外周の厚み方向の面の長さＷ２（図２（ｂ）参照）は、軸７の全長にわたって一定である。また、図６や図７を参照して、軸７は側面（図４（ａ）中の側面８ａ）側から見たときに一方に反ったような形状となっている。シャトルコック１においては、ベース体２から離れるにしたがって円環状に配置された人工羽根３の間の距離が徐々に広くなるように（シャトルコック１の外側に軸７が広がるように）、軸７の反りの方向（軸７が反ることで形成する凸形状の突出方向）がシャトルコック１の内周側に向くように、人工羽根３はベース体２と接続されている。

軸７の設計長さ（図７または図９の線分ｅｆの長さ）は、７６ｍｍ以上７９ｍｍ以下とすることができる。これは、財団法人日本バドミントン協会の競技規則により、羽根の長さは、先端から台の上まで（ベース体の固定用表面まで）、６２ｍｍから７０ｍｍの範囲の同じ長さでなければならない、と規定されていることに起因する。たとえば、羽根の先端から台の上まで６３ｍｍ以上６５ｍｍとし、軸７の根元部においてベース体２の挿入孔に挿入される部分（埋設部）の長さを１３ｍｍ以上１４ｍｍ以下と考えると、上記のように軸７の設計長さは７６ｍｍ以上７９ｍｍ以下となる。

図４（ｂ）、図６および図７を参照して、人工羽根３においては、発泡体層９２側（すなわちシャトルコック１における外周側）に向けて、軸７が反った状態になっていてもよい。異なる観点からいえば、軸７は、軸固定層９１側に凸となるように反った状態となっていてもよい。また、軸７の延在方向に対して交差する方向（たとえば軸７の延在方向に対して垂直であって羽部５の表面に沿った方向である幅方向）において、羽部５が発泡体層９２側（シャトルコック１における外周側）に反った状態（つまり羽部５が軸固定層９１側に凸となるように反った状態）となっていてもよい。この場合、軸７の延在方向において人工羽根３が反った状態と、上記のように羽部５が軸７の延在方向に対して交差する方向において反った状態とが同時に発生していてもよいし、いずれか一方の反りのみが発生していてもよい。このような反りは、軸７や羽部５の構成材料に対して熱処理を施す、あるいは軸７や羽部５の構成材料を最初から反った状態で形成するなど、従来周知の方法で実現することができる。

ここで、軸７の延在する方向は、以下のように規定する。すなわち、図７を参照して、軸７の断面形状における幅方向の面側から見た側面において、先端側の上端角部ａと下端角部ｂとを結ぶ線分ａｂの中点を点ｅとする。また、図７の軸７における上部表面の曲面を、軸７の根元側に延長した曲線（上部曲線）と、軸７における下部表面の曲面を、軸７の根元側に延長した曲線（下部曲線）とを考える。そして、上記線分ａｂと平行な線分（根元側線分）を、軸７の根元側において考える。そして、当該根元側線分と上部曲線との交点を点ｃ、下部曲線との交点を点ｄとする。さらに、線分ｃｄの中央（中点）を点ｆとする。そして、根元側線分の位置は、上記点ｅと点ｆとの間の距離が軸７の設計長さとなるように決定される。図７では、軸７の根元側は端部に行くほど側面の高さが小さくなる楔型の形状となっており、当該楔形の先端角部が上記点ｆに一致している。そして、この点ｅと点ｆとを結ぶ直線を軸７の延在方向と規定する。

図７に示した軸７における曲面（羽軸部８の側面８ｂ）の曲率半径は、長軸Ｌがベース体２の半径方向Ｄと成す角度θ１（図２参照）を考慮して設計されるが、６００ｍｍ以下とすることができ、好ましくは４５０ｍｍ以下とすることができる。このような設計によりシャトルコック１が飛びすぎることを防ぐことができ、天然シャトルコックの飛翔特性と乖離することを防ぐことができる。なお、軸７の上記曲面は、シャトルコック１内周側を向いた曲面と外周側を向いた曲面とを含むが、これらの曲率半径は互いに異なる値としてもよいし同じ値としてもよい。

次に、本実施の形態に係るシャトルコック１の作用効果について説明する。本実施の形態に係るシャトルコック１によれば、人工羽根３の軸７の延在方向に垂直な断面が長方形状であって、その長軸Ｌがベース体２の半径方向Ｄと成す角度θ１が±５度以下となるようにベース体２と軸７とが接続固定されているため、半径方向Ｄにおける軸７の剛性を高めることができる。これにより、ラケットによって打撃が加えられたときにシャトルコック１はベース体２の半径方向Ｄに最も大きな力を受けるが、半径方向Ｄにおける軸７の剛性が高いため、軸７の変形を小さく抑えることができる。この結果、軸７の変形に伴って羽部５や紐状部材１４に加えられる負荷を低減することができ、シャトルコック１の耐久性を高めることができる。また、人工羽根３の軸７の太さを太くすることなく軸７の耐久性を高めることができるため、シャトルコック１全体の質量が増加することはなく、シャトルコック１の軽量化と耐久性向上とを両立することができる。

さらに、羽部５の主表面５Ａと軸７の中立軸Ｎとが成す角度θ３が１５度以上４５度以下に設けられているため、複数の人工羽根３において隣り合う羽部５同士が一定の関係で部分的に積層した状態が形成されている。このとき、軸７の長軸Ｌと半径方向Ｄとが成す角度θ１が±５度以下となるように設けられているため、角度θ１が当該数値範囲外であって角度θ３が０度（すなわち羽部５の主表面５Ａと軸７の中立軸Ｎとが平行）に設けられている従来のシャトルコックと比べて、シャトルコック１の周囲において一定方向により大きな空気の流れを形成することができる。

具体的には、図８を参照して、羽部５にあたった空気はＡ１方向に流れることにより、その反作用によってＡ２方向の力を生む。これにより、シャトルコック１は飛翔時においてＲ方向の回転力を受けて回転することができる。その結果、シャトルコック１を飛翔させたときにシャトルコック１に大きな回転力を付与してシャトルコック１の回転数を高めることができるため、天然シャトルコックと同等の飛翔特性を実現することができる。

これに対し、従来のシャトルコックは、上述した羽部の積層状態を形成している場合であっても、羽部の主表面と軸の中立軸とが成す角度（本実施の形態に係るシャトルコック１におけるθ３）が０度であるため、軸の長軸とベース体の半径方向とが成す角度（本実施の形態に係るシャトルコック１の角度θ１）が±５度よりも大きく設けられることにより、上述した羽部の積層状態を形成している。そのため、このようなシャトルコックを飛翔させると、軸７（羽軸部８）によって羽部５と異なる空気の流れが生じ、軸７（羽軸部８）における空気の流れによる回転力は羽部５における空気の流れにより生じる回転力を相殺する方向に生じる。その結果、従来のシャトルコックでは天然シャトルコックと同等の飛翔特性を実現することは困難であった。なお、詳細は後述する実施例において説明する。

本実施の形態における軸７の側面形状は、図７に示すように側面から見たときに反った形状をしているが、これ以外の形状を採用してもよい。たとえば、図９を参照して、軸７の側面から見たときに、軸７が反らずにまっすぐ伸びるような形状であってもよい。

本実施の形態に係る羽部５は、図４に示すように軸７（固着軸部１０）に対して左側に位置する領域５Ｌおよび右側に位置する領域５Ｒの主表面５Ａ，５Ｂ上の面積が同等に設けられている（軸７に対して左右対称に設けられている）が、これに限られるものではない。領域５Ｌと領域５Ｒとは、主表面５Ａ，５Ｂ上において一方が他方よりも大面積となるように、すなわち軸７（固着軸部１０）に対して左右非対称となるように設けられていてもよい。この場合、たとえば図１３に示すように、１つの羽部５の領域５Ｌが領域５Ｒよりも外周側に位置し、隣り合う人工羽根３の一方の羽部５の領域５Ｌが他方の羽部５の領域５Ｒの外周側に位置してこれと部分的に重なるように配置されている場合には、図１３に示すように領域５Ｌが領域５Ｒよりも大面積となるように設けられているのが好ましい。逆に、１つの羽部５の領域５Ｒが領域５Ｌよりも外周側に位置し、隣り合う人工羽根３の一方の羽部５の領域５Ｒが他方の羽部５の領域５Ｌの外周側に位置してこれと部分的に重なるように配置されている場合には、領域５Ｒが領域５Ｌよりも大面積となるように設けられているのが好ましい。このようにすれば、シャトルコック１の空気抵抗を大きくすることができ、減速性を高めて天然シャトルコックと同等程度の飛翔特性を実現することができる。実際に、風洞実験でもシャトルコック１の浮力が増すことが確認されている。また、羽部５の領域５Ｒと領域５Ｌとをいずれも大きく設けた場合には、羽部５を構成する材料が十分に軽い場合を除いてシャトルコック１の質量が増してしまう。また、シャトルコック１の外周側に位置する領域が内周側に位置する領域と比べて小さい場合には、シャトルコック１が飛翔する際の回転数がたとえば６００ｒｐｍ以上７００ｒｍｐ以下と高くなりすぎて飛翔特性が安定しないという問題が生じる。

本実施の形態における軸７の延在方向に垂直な断面の形状は、図５に示すように長方形状を有しているが、これに限られるものではない。軸７の同該断面形状は、長軸Ｌおよび中立軸Ｎとを有している限りにおいて、任意の形状を有していてもよい。たとえば、図１０を参照して、軸７の延在方向に垂直な断面の形状は十字形状であってもよい。ここでの十字形状とは、長軸Ｌに沿った長さが中立軸Ｎに沿った長さよりも長い形状をいう。このようにしても、軸７の当該断面は、長軸Ｌと、長軸Ｌに垂直に延びる中立軸Ｎを有している。このとき、長軸Ｌおよび中立軸Ｎは、十字形状の突出部分を通るように形成され得る。そのため、ベース体２の固定用表面部上に設けられた挿入孔が軸７を挿入可能に設けられており、かつベース体２に軸７の根元部を嵌め合わせたときに軸７の長軸Ｌとベース体２の半径方向Ｄとが成す角度θ１が±５度以下に設けられていれば、半径方向Ｄにおける軸７の剛性を高めることができる。また、このようにして得られたシャトルコックは、飛翔したときに大きな回転力が付与されることにより回転数を高めることができ、天然シャトルコックと同等の飛翔特性を実現することができる。つまり、この軸７の延在方向に垂直な断面形状を十字形状としても、本実施の形態に係るシャトルコック１と同様の効果を奏することができる。

また、たとえば図１１を参照して、軸７の延在方向に垂直な断面の形状はＩ字形状であってもよい。ここで、Ｉ字形状とは、長方形状の長軸方向における両端部から短軸方向の両側に突出した突出部が形成されている形状をいう。このようにしても、軸７の当該断面は、長軸Ｌと、長軸Ｌに垂直に延びる中立軸Ｎを有している。そのため、ベース体２の固定用表面部上に設けられた挿入孔が軸７を挿入可能に設けられており、かつベース体２に軸７の根元部を嵌め合わせたときに軸７の長軸Ｌとベース体２の半径方向Ｄとが成す角度θ１が±５度以下に設けられているシャトルコックは、本実施の形態に係るシャトルコック１と同様の効果を奏することができる。

また、たとえば図１２を参照して、軸７の延在方向に垂直な断面の形状はコ字形状であってもよい。ここで、コ字形状とは、長方形状の長軸方向における両端部から短軸方向の一方側に突出した突出部が形成されている形状をいう。異なる観点から言えば、軸７の当該断面の形状は、Ｉ字形状の長軸Ｌに沿って軸７が分割された形状を有していてもよい。このようにしても、軸７の当該断面は、長軸Ｌと、長軸Ｌに垂直に延びる中立軸Ｎを有している。そのため、ベース体２の固定用表面部上に設けられた挿入孔が軸７を挿入可能に設けられており、かつベース体２に軸７の根元部を嵌め合わせたときに軸７の長軸Ｌとベース体２の半径方向Ｄとが成す角度θ１が±５度以下に設けられているシャトルコックは、本実施の形態に係るシャトルコック１と同様の効果を奏することができる。なお、図１０〜図１２に示す軸７では、短辺の長さＷ２は軸７の延在方向において一定である必要はなく、変化するように設けられていてもよい。

ここで、上述した実施の形態と一部重複する部分もあるが、本発明の特徴的な構成を列挙する。

本発明に従ったシャトルコック１は、半球体状のベース体２と、ベース体２に接続されている複数の人工羽根３とを備え、人工羽根３は、羽部５と、羽部５に接続された軸７とを含み、羽部５と軸７とは、羽部５において相対的に大きな面積を有する面である主表面５Ａ，５Ｂが、軸７の延在方向に垂直な軸７の断面における断面２次モーメントが最大となる中立軸Ｎに対して傾くように固定されており、複数の人工羽根３のそれぞれの軸７は、ベース体２の表面上に環状に配置されており、軸７の中立軸Ｎと、軸７が環状に配置された領域の中心１２から軸７に向かって延びる半径方向とが成す角度が８５度以上９５度以下である。

このようにすれば、ラケットによって打撃が加えられたときにシャトルコック１はベース体２の半径方向Ｄに最も大きな力を受けるが、半径方向Ｄにおける軸７の剛性が高いため、打撃による軸７の変形を小さく抑えることができる。この結果、軸７の変形に伴って羽部５や紐状部材１４に加えられる負荷を低減することができ、シャトルコック１の耐久性を高めることができる。また、人工羽根３の軸７の太さを太くすることなく軸７の耐久性を高めることができるため、シャトルコック１全体の質量が増加することはなく、シャトルコック１の軽量化と軸７の耐久性向上とを両立することができる。

上記主表面５Ａ，５Ｂと中立軸Ｎとが成す角度が１５度以上４５度以下であるのが好ましい。このようにすれば、軸７の長軸Ｌと半径方向Ｄとが成す角度θ１が±５度以下となるように設けられている場合であっても、複数の人工羽根３において隣り合う羽部５同士が一定の関係で部分的に積層した状態を形成することができる。そのため、角度θ１が当該数値範囲外であって角度θ３が０度（すなわち羽部５の主表面５Ａと軸７の中立軸Ｎとが平行）に設けられている従来のシャトルコックと比べて、シャトルコック１の周囲において一定方向により大きな空気の流れを形成することができる。

上記断面において、軸７の断面の形状は長方形状であってもよい。このようにすれば、軸７の当該断面は、長軸Ｌと、長軸Ｌに垂直に延びる中立軸Ｎを有しているため、半径方向Ｄにおける軸７の剛性を高めることができる。

上記断面において、軸７の断面の形状はＩ型形状であってもよい。このようにしても、軸７の当該断面は、長軸Ｌと、長軸Ｌに垂直に延びる中立軸Ｎを有しているため、半径方向Ｄにおける軸７の剛性を高めることができる。

上記断面において、軸７の断面の形状はコ字形状であってもよい。このようにしても、軸７の当該断面は、長軸Ｌと、長軸Ｌに垂直に延びる中立軸Ｎを有しているため、半径方向Ｄにおける軸７の剛性を高めることができる。

上記断面において、軸７の断面の形状は十字形状であってもよい。このようにしても、軸７の当該断面は、長軸Ｌと、長軸Ｌに垂直に延びる中立軸Ｎを有しているため、半径方向Ｄにおける軸７の剛性を高めることができる。

上記羽部５は、軸７に対して左右非対称であってもよい。このようにすれば、シャトルコック１の空気抵抗を大きくすることができ、減速性を高めて天然シャトルコックと同等程度の飛翔特性を実現することができる。

次に、本発明の実施例について説明する。

本願発明者らは、実施の形態に係るシャトルコック１の効果を確認するため、以下のような実験を行なった。

＜実験１：シャトルコックの回転数評価＞
本発明の実施の形態に係る人工羽根を用いたシャトルコックと、比較例としてのシャトルコック２種類とを準備し、円筒の下方から送風機により空気を流し、シャトルコックを浮遊回転させ、無接触回転数測定器を用いて、シャトルコックの回転速度（回転数）を測定した。具体的には、それぞれのベース体の側面に反射マークを取り付け、透明のアクリル円筒内でシャトルコックを浮遊させながらシャトルコックのベース体側面に赤色可視光を照射して回転数を測定した。

（試料）
本発明の実施例の試料として、図１〜図８に示した人工羽根３を用いたシャトルコック１を５つ準備した。

具体的には、ベース体２には、長方形状の挿入孔が円環状に１５箇所設けられており、各挿入孔に軸７の根元部を嵌め込んだときに軸７の長軸Ｌとベース体２の半径方向Ｄとが成す角度θ１が０度のものを準備した。人工羽根３には、軸７の長さＷ１（図５参照）が２．３ｍｍ、長さＷ２が０．７ｍｍ、羽部５の主表面５Ａと軸７の中立軸Ｎとが成す角度θ３が３０度のものを準備した。５つのベース体２の各挿入孔にそれぞれ１枚ずつ計１５枚の人工羽根３を接続固定し、同一の構成を備える５つの実施例シャトルコックを準備した。

ベース体２を構成する材料は天然コルク、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）、ポリウレタン（ＰＵ合皮）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ポリエチレン、ポリプロピレンとした。軸７を構成する材料は一軸延伸ポリエチレンテレフタレートとした。羽部５の軸固定層９１および発泡体層９２を構成する材料はポリエチレン発泡体、接着層９３、９４としては両面テープを用いた。

また、比較例の試料として、以下のベース体および人工羽根からなるシャトルコックを５つ準備した。

具体的には、ベース体には、長方形状の挿入孔が円環状に１５箇所設けられており、各挿入孔に軸の根元部を嵌め込んだときに軸の長軸とベース体の半径方向とが成す角度θ１が１５度のものを準備した。人工羽根には、軸の本体部の長さＷ１（図５参照）が２．３ｍｍ、長さＷ２が０．７ｍｍ、羽部の主表面と軸の中立軸Ｎとが成す角度θ３が０度のものを準備した。５つのベース体の各挿入孔にそれぞれ１枚ずつ計１５枚の人工羽根を接続固定し、同一の構成を備える５つの比較例シャトルコックを準備した。

なお、各試料について、各挿入孔に軸７の根元部を嵌め込んだときに軸７の長軸Ｌとベース体２の半径方向Ｄとが成す角度θ１の測定は、以下の方法により行った。まず、シャトルコック（完成品）の軸７をベース体２の固定部表面上の位置で切断し、ベース体２の固定部表面が水平になるよう治具に挿入した。次に、ベース体２の固定部表面と軸７の断面とを上方からカメラで撮影し、得られた撮影画像をＣＡＤに取り込み、ベース体２の外周と軸７の断面とをトレースして軸７の断面の図心をＣＡＤで計算して、プロットした。次に、ベース体２の中心１２から軸７の断面の図心を通る半径を作図して、軸７の断面の長軸Ｌと半径（半径方向Ｄ）とのなす角度を測定した。なお、ベース体２の中心１２は、たとえば上記冶具の表面上に、当該冶具にベース体２を挿入したときにベース体２の中心１２と重なるような十字状のけがきを設けておき、このけがきを含めて撮影することにより撮影画像からけがきを利用して特定した。なお、軸７の中立軸Ｎと半径方向Ｄとが成す角度は、ＣＡＤを用いて軸７の断面における断面２次モーメントの主軸の角度を計算して作図することにより求めることができる。

また、羽部５の主表面５Ａと軸７の中立軸Ｎとが成す角度θ３は、以下の方法により行った。まず図１４を参照して、軸７に接触せずに羽部５を固定可能な測定冶具を準備した。具体的には、軸７（固着軸部１０）とは接触せずに、かつ軸７の延在方向と垂直な方向において固着軸部１０から左右に延びる羽部５の主表面５Ａ，５Ｂとそれぞれ面接触可能に設けられている台座５２と圧子５３とを備える測定冶具を準備した。次に、台座５２と圧子５３とで羽部５の主表面５Ａ，５Ｂを挟み、軸７の延在方向から人工羽根３の画像を取得して画像処理により角度θ３を求めた。

（評価）
各試料のシャトルコックについて、円筒の下方から送風機により空気を７ｍ／秒で流し、シャトルコックを浮遊回転させ、非接触回転数測定器を用いてシャトルコックの回転数を測定した。計測は、各試料ごとに５個のシャトルコックを用意し、当該５個の平均回転数を算出した。非接触回転数測定器は、赤色可視光を用いたデジタル回転計（小野測器製ＨＴ−４１００）を用いた。

（結果）
測定結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例の各試料については平均回転数が４０７ｒｐｍであった。また、シャトルコックの飛翔の軌跡なども、天然シャトルコックに比較的近いものとなっていた。

一方、比較例の各試料については平均回転数が１７１ｒｐｍであった。つまり、実施例のシャトルコックは比較例のシャトルコックと比べて回転数が倍以上に高められていることが確認された。また、このような回転数の差に起因して、比較例のシャトルコックの飛翔時の軌跡は実施例のシャトルコックの飛翔時の軌跡と異なり、また天然シャトルコックの飛翔時の軌跡とも異なっていた。なお、回転数が３００ｒｐｍ未満ではシャトルコックが飛翔中に揺れやすくなり、飛行時軌跡が安定しない傾向が見られた。

＜実験２：官能試験＞
実験１で用いた実施例および比較例としてのシャトルコックについて、打撃試験を行ない、試験者による官能評価を行なった。

（結果）
評価結果を表２に示す。

実施例のシャトルコックは、ハイクリアやロブについては水鳥の羽を用いた天然シャトルコックとの違和感が感じられず、天然シャトルコックと同等の飛翔特性を有していることが確認できた。これに対し、比較例のシャトルコックは、ハイクリアを意図して打撃した場合にもその軌道がフラットとなり、ロブを意図して打撃した場合には軌道が伸びてラインアウトとなるなど、天然シャトルコックと異なる飛翔特性を有していた。

また、実施例のシャトルコックは、スマッシュについては、天然シャトルコックと比べてやや減速性能が十分でないと感じられたが、比較例のシャトルコックと比べて高い減速性能を有していた。

比較例のシャトルコックについては、実験１で確認されたように回転数が低いため、直進安定性が低くまた減速性が不十分となる。その結果、意図した飛距離以上に飛距離が伸びてしまうと考えられる。これに対し、実施例のシャトルコックは、実験１で確認されたように高い回転数を実現することができるため、直進安定性が高く、また比較例のシャトルコックと比べて高い減速性能を有していると考えられる。

なお、実施例の試料は、実験２の試験中において形状の崩れなど発生することなく、十分な耐久性を示していた。

以上のように、本実施の形態に係る実施例のシャトルコックは、従来のシャトルコックと比べて天然のシャトルコックにより近い飛翔特性を有するとともに、十分な耐久性を示すことがわかった。

今回開示された実施の形態および実験例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、人工羽根を備えたシャトルコックに特に有利に適用される。

１ シャトルコック、２ ベース体、３ 人工羽根、５ 羽部、５Ａ，５Ｂ 主表面、５Ｌ，５Ｒ 領域、７ 軸、８ 羽軸部、８ａ，８ｂ 側面、１０ 固着軸部、１２ 中心、１４ 紐状部材、１５ 中糸、５２ 台座、５３ 圧子、９１ 軸固定層、９２ 発泡体層、９３，９４ 接着層。

Claims (7)

1. 半球体状のベース体と、
   前記ベース体に接続されている複数の人工羽根とを備え、
   前記人工羽根は、羽部と、前記羽部に接続された軸とを含み、
   前記羽部と前記軸とは、前記羽部において相対的に大きな面積を有する面である主表面が、前記軸の延在方向に垂直な前記軸の断面における断面２次モーメントが最大となる中立軸に対して傾くように固定されており、
   複数の前記人工羽根のそれぞれの前記軸は、前記ベース体の表面上に環状に配置されており、
   前記軸の前記中立軸と、前記軸が環状に配置された領域の中心から前記軸に向けて延びる半径方向とが成す角度が８５度以上９５度以下である、シャトルコック。
2. 前記主表面と前記中立軸とが成す角度が１５度以上４５度以下である、請求項１に記載のシャトルコック。
3. 前記軸の前記断面の形状は長方形状である、請求項１または請求項２に記載のシャトルコック。
4. 前記軸の前記断面の形状はＩ型形状である、請求項１または請求項２に記載のシャトルコック。
5. 前記軸の前記断面の形状はコ字形状である、請求項１または請求項２に記載のシャトルコック。
6. 前記軸の前記断面の形状は十字形状である、請求項１または請求項２に記載のシャトルコック。
7. 前記羽部において、前記軸に対して左側に位置する領域の前記主表面の面積と右側に位置する領域の前記主表面の面積とは、一方が他方よりも大面積となるように設けられている、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のシャトルコック。

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