JPH0591726U - ラケット - Google Patents

ラケット

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JPH0591726U
JPH0591726U JP022322U JP2232293U JPH0591726U JP H0591726 U JPH0591726 U JP H0591726U JP 022322 U JP022322 U JP 022322U JP 2232293 U JP2232293 U JP 2232293U JP H0591726 U JPH0591726 U JP H0591726U
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 自由ー自由状態下で振動するラケットが、遊
技中のラケットの行為を近似することが研究の結果判明
し、しかも、ボールに対して、ボール/ラケットの衝突
時間は、2ミリ秒と7ミリ秒の間の範囲に及ぶことが観
察されたので、遊技中にラケットに励起される支配的な
振動モードの周波数が、ボール/ラケットの接触の期間
と一致するように設計することにより、ボールの打撃性
能を高めることを目的とする。 【構成】 この目的を達成するため、自由ー自由状態下
での曲げの第1のモードの周波数が、180Hzと25
0Hzとの間にあり、好ましくは200Hzと210H
zとの間にあり、クランプー自由抑制状態下での曲げの
第2のモードの周波数が227Hzと315Hzとの間
にあるように調節されるラケットが提供される。

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【考案の背景】
この考案は、概して、制限された反発力のボールでもってゲームを遊技するた めの、テニス・ラケットのようなラケットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
通常のテニス・ラケットにおいては、フレーム及びシャフト部分のこわさもし くは堅固性は、ラケットの糸もしくはガットを張った面をボールが打つときに、 ヘッド・フレーム部分がラケットの縦方向の軸線の外に押しやられるようなもの である。このたわみは、弾んだボールの飛行路に不利に影響する。
【0003】 入力荷重を受けるどのようなボディもしくは胴体においても、ある複雑な振動 反応が生じる。胴体のこの複雑に変形された形状は、様々な振幅及び周波数を有 する無数の単純な振動のモード形状の和に変形され得る。振動する胴体と関連し た特定の周波数、モード形状、及び振幅は、いくつかの因子に依存している。こ れらの因子の中には、胴体内のこわさもしくは堅固さ及び重量の配分と共に、胴 体の抑制のレベルがある。
【0004】 こわさ及び重量配分は、2つの方法で制御され得る。1つの方法は、胴体の部 分に特別の補強材料を使用することであり、この場合これら材料は、より大きい 強度対重量比及びこわさ対重量比を有している。こわさ及び重量配分を制御する もう1つの方法は、胴体の断面の形状を変えることであり、特に、こわさ対重量 比が変化するように該断面の面積慣性モーメント(the area-moment-of-inertia) を変化させつつ、該断面において一定量の材料を用いることである。こわさを増 せば振動周波数を増加し、そして動的な変形振幅を減少する。重量を増せば振動 周波数を減じ、動的な変形振幅を減じる。
【0005】 この説明においては、2つの特定の抑制状態が重要である。1つの極端な状態 、すなわち“自由ー自由”抑制の状態は、空間において抑制されずに振動する胴 体を表わす。これは、胴体を弾力のあるバンドで吊し、それが自由に振動するの を許容することによって、実験室内で近似され得る。“自由ー自由" 抑制状態 (“free-free" constraint conditions)下での曲げにおける単純なビームに対 する最初の2つの振動モード形状が図10に示されている。
【0006】 反対の極端な状態には、“クランプー自由”抑制状態(“clamped-free" cons traint condition)があり、この場合、胴体の一端は、支持取付具に固定的にク ランプされ、他端は、自由に振動することが可能である。“クランプー自由”抑 制状態下での曲げにおける単純なビームに対する最初の3つの振動モード形状が 、図11に示されている。図10におけるモード1及び2は、図11における、 それぞれモード2及び3とほぼ同じ形状を有しているのが解る。“自由ー自由” 状態下での曲げにおいて胴体に対して固定的なクランプを付加すると、付加的な 低周波モードの振動の励起をもたらす。
【0007】 “自由ー自由”抑制状態下でのモード1及び2の周波数は、“クランプー自由 ”状態下での関連のモード形状(それぞれモード2及び3)に対する周波数と同 じではない。抑制状態の一方の下でのモード形状の周波数は、他方の状態の下で のモード形状の周波数から、以下の式を使って近似され得る:
【0008】
【数1】 Freq cf = Freq ff × (Lff/Lcf)2 (式1) (Lcf = Lff − Lcc でもって) ここに、 Freq cf =“クランプー自由”状態下でのモード形状の周波数 Freq ff =“自由ー自由”状態下でのモード形状の周波数 Lff =“自由ー自由”状態下でのビームの長さ Lcc =クランプ取付具下に保持されたビームの長さ Lcf =“クランプー自由”状態下でのビームの等価長
【0009】 テニス・ラケットは、遊技中に生じるボール/ラケットの衝突に起因して、単 純なビームに対して上述したものと同様の振動特性を呈する。実験室での試験が 、種々のラケットに関して行われた。試験の結果は、“自由ー自由”抑制状態下 での通常のテニス・ラケットに対して、曲げの第1のモードは、100Hzから 170Hzまでの範囲内にあるということを示した。“クランプー自由”抑制状 態下での通常のラケットは、曲げの第1及び第2のモードに対して、それぞれ、 25Hzから50Hz、及び125Hzから210Hz間の周波数範囲を呈した 。米国特許第4,664,380号明細書(独国公開DE−OS3434898)は、“クランプ ー自由”抑制下でのここに説明したラケットの共振周波数が70Hzから200 Hzであると述べている。
【0010】 “自由ー自由”状態下で振動するテニス・ラケットは、“クランプー自由”状 態においてラケットが振動するよりも一層密接に遊技中のテニス・ラケットの行 為を近似することが研究の結果分かってきた。“クランプー自由”抑制状態が試 験中に存在するならば、“クランプー自由”状態下での曲げの第2のモードが“ 自由ー自由”に対する第1のモードの周波数の値を近似するよう、周波数の値を 変更するために式1が用いられなければならない。
【0011】 通常のテニス・ボールに対して、ボール/ラケットの衝突時間は、2ミリ秒と 7ミリ秒の間の範囲に及び、平均は、2ミリ秒と3ミリ秒の間にあるということ が観察されている。この期間中、ラケットのヘッド部分は、ボールからの押しつ け入力により、後方にたわんでいる。通常のラケットにおいては、ラケットが変 形し始めるときのボール/ラケットの衝突点と、ラケットがたわみの最大点に達 したすぐ後との間のある時刻で、ボールは糸を離れる。結果として、ショットの 飛行路は影響され(図12参照)、そして弾み角がゼロでありかつラケットのヘ ッドの速度が最大である、その変形されない位置までラケットが戻らないので、 エネルギが失われることとなる。
【0012】
【考案の概要】 ラケットがたわんでいる間、ボールが糸上に留どまり、変形されない位置に戻 ってしまうまで糸を離れないならば、ボールの飛行路は影響されず、ショットの 正確さが改善される(図13参照)。加うるに、ラケット・ヘッドの速度はこの 点において最大であるので、より大きいエネルギがボールに与えられ、一層強力 なショットがもたらされる。テニス・ボールの変形期間を変えることは、問題に 対する望ましい解決策として考慮されない。それ故、最適な動作において、テニ ス・ラケットは、遊技中にラケットに励起される支配的な振動モードの周波数が 、ボール/ラケットの接触の期間と一致するように設計されなければならない。 特に、“自由ー自由”抑制状態下でのテニス・ラケットに対する曲げの第1のモ ードの半分の期間は、糸上にテニス・ボールが存在する時間と等しくあるべきで ある。“自由ー自由”抑制状態下での曲げの第1のモードは、遊技中に励起され る支配的な振動モードであるので、このモードが選ばれる。
【0013】 最適なテニス・ラケットは、2ミリ秒から3ミリ秒のボール/ラケットの衝突 時間が普通であるので、170Hzと250Hzとの間で“自由ー自由”抑制状 態下での曲げの第1のモードを有するであろう。式1を使用すると、把手上に 7.62cm(3インチ)で堅固な支持体によって吊された68.58cm(27 インチ)のラケットを考慮して、“クランプー自由”状態下での周波数範囲は、 曲げの第2のモードに対して215Hzから315Hzまでの間にあるであろう 。ラケットの特定の一実施例は、“自由ー自由"抑制状態下での曲げの第1のモ ードに対して200Hz及び210Hz間の周波数範囲を、そして“クランプー 自由”状態下での曲げの第2のモードに対しては230Hz及び265Hz間の 周波数を有している。
【0014】 以下、この考案を添付図面に示した図示実施例と関連させて説明する。
【0015】
【実施例】
前述したように、通常のテニス・ボールがテニス・ラケットに衝突した後、ボ ールがラケットの糸もしくはガット張り材料を去る前にラケットが元の変形され ない位置に戻るように、テニス・ラケットの堅さもしくはこわさを調節すること が望ましい。これらの条件下では、ラケットと衝突する前後でのボールの飛行路 は影響されず、そして図13に示されるようにショットの正確さが改良されるで あろう。さらに、一層大きなエネルギが弾んだボールに与えられて、より力強い ショットがもたらされる。
【0016】 ラケットが、170Hz及び250Hz間では自由ー自由抑制状態下での曲げ の第1のモードを有するように、テニス・ラケットのこわさを調節することが望 ましい。かかるラケットは、215Hz及び315Hz間ではクランプー自由抑 制状態下での曲げの第2のモードを有しているであろう。図1〜図9はかかる周 波数を有するテニス・ラケット15の特定の一実施例を示す。
【0017】 最初に図1及び図2を参照すると、ラケット15は、握りもしくは把手部分 18と、のど部分19と、ヘッド部分20とを有しているフレーム17を含んで いる。のど部分19は、把手部分18から分岐しかつヘッド部分20と合体する 一対のフレーム部材21及び22を含んでいる。ヨーク片もしくはわく片23は 、のど片21及び 22間に延びており、かつヘッド部分の底部を形成しており 、該ヘッド部分は概してループ形状もしくは卵形である。
【0018】 テニス・ラケットはまた、ヘッド部分20及びわく片23における通常の開口 内に延びる複数の縦方向の糸24及び横の糸25を含んでいる。こすり及び摩耗 からヘッドを保護するために、ヘッド部分の頂部の回りにプラスティックもしく は可塑性バンパ26が延びている。バンパは糸によって適所に保持され、またラ ケット・フレームにおける穴に逆らって糸を擦り減らすことから保護する。可塑 性挿入物27が、バンパ26の端及びのど部分19間に延び、ヘッドの低部分に おける糸を保護する。
【0019】 ラケットはまた、把手部分18に通常の把手被覆物28及び端キャップ29を 含んでいる。把手被覆物はらせん形に巻かれた革の帯から形成され得る。
【0020】 図3及び図4は、糸及び把手被覆物の無いラケット・フレーム17を示す。
【0021】 図5〜図8を参照すると、フレーム部分18〜23の各々は、約0.1143 cm(0.045インチ)から約0.127cm(0.050インチ)までの壁厚 さを有した管状のフレーム部材から形成される。管状のフレーム部材は、膨張さ せられるブラダもしくは袋の回りにくるまれる樹脂含浸グラファイト・ファイバ の層から形成される。当該技術分野で良く知られているように、ラケット・フレ ームがモールドもしくは鋳型に置かれたとき、樹脂が硬化するまでグラファイト ・ファイバの層を鋳型に押し付けるように袋が膨らまされる。
【0022】 図9は、好適な実施例の管状のファイバ部材を形成するために用いられる樹脂 含浸グラファイト・ファイバの層31〜42を示している。層31〜42の各々 は、斜線で示された方向に配向された一方向性のグラファイト・ファイバを含ん でいる。層31、32、及び35〜42は、約227528.4×106 N/m2 (33,000,000ポンド/平方インチすなわちpsi)の弾性係数を有する グラファイト・ファイバを含んでいる。層33及び34は、 約310266×106 N/m2(45,000,000ポンド/平方インチすな わちpsi)の弾性係数を有するグラファイト・ファイバを含んでいる。ラケッ ト・フレームに用いられるグラファイト・ファイバの約10%から20%までは 高い弾性係数を有しており、グラファイト・ファイバの約80%から90%まで は低い弾性係数を有している。高い弾性係数のグラファイト・ファイバを用いる と、ラケットの重量を増加することなくラケットの堅さもしくはこわさを増加す る。図9に示されたラケット・フレームの外側の層43は塗料の層である。
【0023】 図3〜図6に戻ると、ヘッドの外側表面には、糸の穴46が配置された溝45 が設けられている。溝45はまた、バンパ26及び挿入物27(図2)を位置付 けるためにも働く。
【0024】 ラケット・フレームの高さは、図4に関して決定され、把手部分18の縦方向 の中心線CLを通して延びる中央面MPと直角の、ラケットの寸法を測定する。 縦方向の中心線CLはまた、図3のラケットの縦方向の軸線を形成する。ラケッ トの糸は、中央面MP内にあり、かつ図10及び図11に示されたラケットの曲 げは、中央面と直角に延びる面内に生ずる。
【0025】 図4のラケット・フレームの高さは、フレームのヘッド部分の頂部における寸 法Aから、フレームののど部分における寸法Bまで連続的に増加する。ラケット の高さは、寸法Bから、把手部分18の頂部における寸法Cまで連続的に減少す る。把手部分の高さは、寸法Cから寸法Dまで増加し、そして把手部分の底部ま で連続的にそのままである。
【0026】 ラケット・フレームの最大高さBは、のど部材21及び22がヘッド部分20 と合体する領域で生ずる。図3及び図4を比較すると、最大寸法Bは、わく片が 縦方向の中心線CLによって交差される該わく片23の中心と概して整列する。 図6及び図7を比較すると、わく片23の高さは、わく部材21及び22の高さ 及び最大高さBの領域におけるヘッド部分20の高さよりも実質的に少ない。
【0027】 大きいヘッドのラケットの特定の一実施例において、ヘッド部分の内側の縦方 向の寸法Eは、34.9623cm(13.7647インチ)であり、ヘッド部分 の内側の横の寸法Fは、25.7970cm(10.1563インチ)であり、全 体の長さLは、68.4784cm(26.960インチ)であった。ヘッド部分 の頂部における高さAは2.7686cm(1.090インチ)であり、最大高さ Bは3.81cm(1.500インチ)であり、高さCは2.54cm(1.000 インチ)であり、そして高さDは、通常の把手の寸法に従った把手の大きさに依 存して変化した。図5を参照すると、ヘッド部分の頂部におけるヘッドの部分の 全体幅Gは、0.965cm(0.380インチ)であった。図7を参照すると、 わく片23の高さHは、2.743cm(1.080インチ)であり、そして幅I は、1.016cm(0.400インチ)であった。ヘッド部分の最小高さAに対 する最大高さBの割合は、1.5/1.09すなわち1.376であった。
【0028】 最大の断面高さのフレーム上の点におけるラケットの面積の慣性モーメント (The area moment of inertia)は、13.73cm4(0.333インチ4)である 。自由ー自由抑制状態下での曲げの第1のモードの周波数は、204Hzであり 、クランプー自由状態下での曲げの第2のモードの周波数は、230Hzであっ た。
【0029】 中間の大きさのラケットの特定の一実施例においては、ヘッド部分の内側の縦 方向寸法Eは、31.801cm(12.520インチ)であり、内側の横の寸法 Fは、23.698cm(9.330インチ)であり、長さLは68.423cm (26.938インチ)であった。ヘッドの頂部における高さAは2.337cm (0.920インチ)であり、最大高さBは、3.175cm(1.250インチ) であり、高さCは2.54cm(1.000インチ)であり、そして高さDは、把 手の大きさに依存して変化した。ヘッドの頂部におけるヘッド部分の幅Gは、 1.029cm(0.405インチ)であった。わく片23の高さHは2.299 cm(0.905インチ)であり、そして幅Iは1.1422cm(0.4497 インチ)であった。ヘッド部分の最小高さAに対する最大高さBの比もしくは割 合は、1.25/0.92、すなわち1.3587であった。
【0030】 自由ー自由状態下での曲げの第1のモードの周波数は208Hzであり、クラ ンプー自由状態下での曲げの第2のモードの周波数は230Hzであった。
【0031】 図3〜図9に示されたラケット・フレームの形状及び寸法は、ラケットが通常 のラケットよりも堅くすなわちより大きいこわさを有し、そして自由ー自由抑制 下での曲げの第1のモードに対しては170Hzから250Hzまでの、または クランプー自由抑制下での曲げの第2のモードに対しては215Hzから315 Hzまでの所望の周波数を有するように、中間面MPに対する慣性モーメントを 提供する。最小高さAに対する最大高さBの割合は、約1.35から約1.38で あるのが望ましい。
【0032】 層33及び34において比較的高い弾性係数のグラファイト・ファイバを用い ると、ラケットの全重量を正常な範囲内に維持しつつ、フレームの重量を、バン パ26を収容するよう充分に減ずるのを許容する。フレームは、通常の樹脂であ って良い、約270グラムのグラファイト・ファイバ及び樹脂を使用する。
【0033】 特定の形状及び寸法を有した大形ヘッドのラケット及び中間サイズのラケット が、所望のこわさ及び周波数を達成するようここに説明されてきた。しかしなが ら、結果のこわさもしくは堅固さが所望の周波数を提供する限り、他の形状及び 寸法が用いられ得るということが理解される。重要な目的は、170Hz及び 250Hz間の自由ー自由抑制下での曲げの第1のモードの周波数、もしくは 215Hz及び315Hz間でのクランプー自由抑制下での曲げの第2のモード の周波数を達成することである。
【0034】 以上においては、この考案の特定の実施例を、説明の目的で詳細に述べてきた けれども、ここに与えられた詳細の多くは、この考案の精神及び範囲から逸脱す ることなく、当業者によって相当に変更され得るということが理解される。
【図面の簡単な説明】
【図1】この考案の一実施例に従って形成されたテニス
・ラケットを示す上面図である。
【図2】図1のラケットの側面図である。
【図3】糸及び把手被覆物の無い状態で、図1のラケッ
トのフレームを示す上面図である。
【図4】図3のラケット・フレームの側面図である。
【図5】図3の線5ー5に沿って切り取られた断面図で
ある。
【図6】図3の線6ー6に沿って切り取られた断面図で
ある。
【図7】図3の線7ー7に沿って切り取られた断面図で
ある。
【図8】図3の線8ー8に沿って切り取られた断面図で
ある。
【図9】多層のフラファイト・ファイバを示すラケット
・フレームの部分の斜視図である。
【図10】自由ー自由抑制状態におけるテニス・ラケッ
トの曲げの第1及び第2のモードを示す図である。
【図11】クランプー自由抑制状態下でのテニス・ラケ
ットの曲げの第1、第2、及び第3のモードを示す図で
ある。
【図12】通常のテニス・ボールが衝突後にラケットか
ら弾んだときの従来のラケットの変形を示す図である。
【図13】通常のテニス・ボールが衝突後にラケットか
ら弾んだときのこの考案によるテニス・ラケットの変形
を示す図である。
【符号の説明】
15 テニス・ラケット 17 フレーム 18 把手部分 19 のど部分 20 ヘッド部分 21、22 フレーム部材 23 わく片 24 縦方向の糸 25 横の糸 26 バンパ 27 挿入物 31〜42 樹脂含浸グラファイト・ファイバの層 43 塗料の層 45 溝 46 糸穴

Claims (14)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 把手部分(18)と、ループ形状のヘッド部
    分(20)と、前記把手部分(18)及びヘッド部分(20)に結合
    するのど部分(19)とを有し、かつ、把手の中心線と整列
    した縦方向軸線(22)、並びに前記ループ形状のヘッド部
    分(20)の面と平行に前記縦方向軸線を通して延びる中央
    面(MP)を有したラケット(15)であって、180Hzから
    250Hzまでの範囲内で前記中央面(MP)と垂直に延び
    る面における自由ー自由抑制状態下での曲げの第1のモ
    ードの周波数を有するラケット(15)。
  2. 【請求項2】 前記周波数は、200Hzから210H
    zの範囲内にある請求項1のラケット。
  3. 【請求項3】 227Hzから315Hzの範囲内で前
    記中央面(MP)と垂直に延びる面におけるクランプー自由
    抑制状態下での曲げの第2のモードの周波数を有する請
    求項1のラケット。
  4. 【請求項4】 クランプー自由抑制状態下での曲げの第
    2のモードの前記周波数は、230Hzから265Hz
    の範囲内にある請求項3のラケット。
  5. 【請求項5】 前記ラケットは、多層の(31〜42)樹脂含
    浸グラファイト・ファイバからなる管から形成され、該
    層のいくつかのファイバは約227528.4×106N/m2(33,
    000,000ポンド/平方インチすなわちpsi)の
    弾性係数を有し、他の層のファイバは、約310266×106
    N/m2(45,000,000ポンド/平方インチすなわち
    psi)の弾性係数を有している請求項1ないし4いず
    れかのラケット。
  6. 【請求項6】 前記ラケットは、12層(31〜42)の樹脂
    含浸グラファイト・ファイバからなる管から形成され、
    該層の内の2層のファイバは約 310266×106N/m2(45,
    000,000ポンド/平方インチすなわちpsi)の弾
    性係数を有し、他の層のファイバは、約227528.4×106
    N/m2(33,000,000ポンド/平方インチすなわち
    psi)の弾性係数を有している請求項1ないし5いず
    れかのラケット。
  7. 【請求項7】 前記ファイバの約10%から20%は約
    310266×106 N/m2(45,000,000ポンド/平方イ
    ンチすなわちpsi)の弾性係数を有し、該ファイバの
    約80%から90%は約227528.4×106 N/m2(33,0
    00,000psi)の弾性係数を有している請求項5
    または6のラケット。
  8. 【請求項8】 2つの内部層(31、32)及び8つの外部層
    は約 227528.4×106N/m2(33,000,000ポンド/
    平方インチすなわちpsi)の弾性係数を有したグラフ
    ァイト・ファイバを含む請求項6または7のラケット。
  9. 【請求項9】 前記管は、約 1.143mmから 1.27mm(0.0
    45 から 0.05インチ) のウォール・ヒュックネン(a wal
    l Hucknen)を有した請求項5ないし8いずれかのラケ
    ット。
  10. 【請求項10】 前記のど部分は、前記把手部分(18)か
    ら分岐して前記ヘッド部分(20)と合体する一対のフレー
    ム部材(21、22)を有し、前記ラケット(15)は、前記分岐
    するフレーム部材(21、22)間に延びかつ前記ループ形状
    のヘッド部分(20)の底部を形成するわく片(23)を含み、
    前記中央面(MP)と直角な前記ラケット(15)の高さ(B)
    は、前記分岐するフレーム部材(21、22)における、前記
    わく片(23)と該分岐するフレーム部材(21、22)との合体
    領域で最大である請求項1ないし9いずれかのラケッ
    ト。
  11. 【請求項11】 前記ヘッド部分(20)の頂部の高さ(A)
    に対する前記ラケット(15)の前記最大高さ(B)の割合
    は、約1.35から1.38である請求項10のラケッ
    ト。
  12. 【請求項12】 最大の断面高さ(B)のフレーム(17)上
    の点における面積の慣性モーメントが、約 13.73cm4
    (0.33インチ4)である請求項10または11のラケッ
    ト。
  13. 【請求項13】 前記ラケットの高さは、前記最大高さ
    (B)から前記ヘッド部分(20)の頂部まで連続的に減少
    し、かつ前記最大高さ(B)から前記把手部分(18)の頂部
    まで連続的に減少する請求項10または11のラケッ
    ト。
  14. 【請求項14】 約 685.8mm(27インチ)の長さを有す
    る請求項1のラケット。
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