JPH09196112A - 用具のための多モード振動吸収装置 - Google Patents

用具のための多モード振動吸収装置

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JPH09196112A
JPH09196112A JP8153523A JP15352396A JPH09196112A JP H09196112 A JPH09196112 A JP H09196112A JP 8153523 A JP8153523 A JP 8153523A JP 15352396 A JP15352396 A JP 15352396A JP H09196112 A JPH09196112 A JP H09196112A
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JP
Japan
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tool
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vibration absorber
head
mass
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Application number
JP8153523A
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English (en)
Inventor
Ahid D Nashif
アヒド・ディー・ナシフ
Gopichand Koganti
ゴピチャンド・コガンティ
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Roush Anatrol Inc
Original Assignee
Roush Anatrol Inc
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B60/00—Details or accessories of golf clubs, bats, rackets or the like
    • A63B60/54—Details or accessories of golf clubs, bats, rackets or the like with means for damping vibrations

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Golf Clubs (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、対象物との中心外れの接触に
起因した、不平衡力により生成される振動を効果的に相
殺し、衝撃に起因した、用具の多数の周波数でのエネル
ギーを吸収する、多モード振動吸収装置を提供すること
である。 【解決手段】上記目的は、ベース部材と、該ベース部材
に装着され、前記ベース部材に対して、片持ち梁式にさ
れる質量体とからなり、前記装置は、用具と同じ周波数
の組で振動するが、用具とは位相外れで振動するように
同調される、多モード振動吸収装置により達成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、振動吸収
装置に関し、特に、用具のための多モード振動吸収装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】ゴルフ、テニス、ホッケー、及びラケッ
トボールといった、用具を必然的に伴うスポーツの人気
は、根強いペースで続いている。より良い技術、より良
い材料の、より軽量で、より強力な用具が、これら用具
を伴う試合のプレーを向上させて、それにより、それと
関連した楽しみを増大させてきた。これらの用具は、十
分に機能しているが、それらは、他面での向上にもかか
わらず、用具の「スイートスポット」における死点では
ない、対象物との衝撃に基づいて生成される、不要な振
動現象が残るという欠点に苛まれている。
【０００３】より軽量の用具により、プレーヤは、対象
物に対して、より強力にスイングすることが可能になっ
た。より軽量の用具は、その「スイートスポット」を増
大するが、また、「スイートスポット」の外側の面積も
増大させ、それにより、対象物との不完全な、すなわち
心外れの接触に対する、機会の増大を与えることになっ
た。
【０００４】例えば、対象物が、用具に衝撃を与える
と、用具は、力の大きさ、衝撃の位置、及び用具構造の
動力学により規定される仕方で励振する。図１、２、及
び３に示すように、用具８への衝撃の大きさ、及び位置
により、１つか、又は幾つかのモードが、励起されるこ
とになる。これらモードの各々は、異なる周波数で振動
することになる。これらのモードは、図１に示すよう
な、曲げモード、図２に示すような、ねじりモード、及
び図３に示すような、縦モードである。例えば、縦モー
ドは、ボールのような対象物が、テニスラケットのよう
な用具に、サーブ時に接触した場合に励起される。
【０００５】任意の励振は、通常、用具の動的モードの
１次結合として、以下のように表現される。
【０００６】
【数１】
【０００７】ここで、μは励振で、ｘ1、ｘ2、ｘ3、 等
はモード形状で、ａ1、ａ2、ａ3、 等は全体の励振に向
かう、各モードの寄与を指示する係数である。ほとんど
の場合、衝撃からのエネルギーは、第１の周波数を励起
し、スピンオフ・エネルギーは、第２の周波数を励起
し、等となる。励起を被りやすい、最も公算のあるモー
ドは、第１の曲げモード、及び第１のねじりモードであ
る。それにもかかわらず、衝撃時に生成される十分なエ
ネルギーが存在する場合、他のモードが励起されること
になる。
【０００８】更に、テニスラケットのような、ある種の
用具の長さが増大しており、それにより、ラケットの固
有周波数が低くなっている。例えば、テニスラケットの
第２の曲げモードは、特定のラケットに対して、５００
ヘルツから３００ヘルツへと低下している。従って、当
該技術において、衝撃に起因して、様々な周波数での様
々なモードにより引き起こされる振動を、効果的に減衰
させることになる、用具のための振動吸収装置を提供す
る必要性が存在する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の１つ
の目的は、用具のための多モード振動吸収装置を提供す
ることである。
【００１０】本発明の他の目的は、対象物との中心外れ
の接触に起因した、不平衡力により生成される振動を効
果的に相殺する、用具のための多モード振動吸収装置を
提供することである。
【００１１】本発明の更に他の目的は、衝撃に起因し
た、用具の多数の周波数でのエネルギーを吸収する、多
モード振動吸収装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、本発明で
ある、用具内に少なくとも部分的に配置されるベース部
材と、ベース部材に装着され、ベース部材に対して、片
持ち梁式である質量体（mass）とを含む、用具のための
多モード振動吸収装置により達成される。この装置は、
用具への衝撃に基づいて、質量体が、エネルギーを発生
して、ベース部材を変形させるように同調される。ベー
ス部材は、質量体により発生されたエネルギーを吸収
し、吸収したエネルギーを用具に解放して、衝撃に起因
して、用具に生成されたエネルギーを打ち消すように機
能する。
【００１３】本発明の１つの利点は、多モード振動吸収
装置が、用具に対して提供され、そこでは、装置自体が
振動系である、ということである。
【００１４】本発明の他の利点は、多モード振動吸収装
置が、用具と同一である、周波数の組、又は多数の周波
数で振動する、ということである。
【００１５】本発明の更に他の利点は、用具、及び多モ
ード振動吸収装置が、同一の周波数の組で、且つ互いに
反対の位相で振動して、互いに相殺し合い、用具におけ
る結果としての応答のかなりの量が低減される、という
ことである。
【００１６】本発明の更に他の利点は、多モード振動吸
収装置が、衝撃に起因した、用具の多数の周波数でのエ
ネルギーを吸収する、ということである。
【００１７】本発明の尚も更なる利点は、多モード振動
減衰装置が、衝撃に起因した、用具における振動を低減
して、且つ人間の手が、ほとんどエネルギーを吸収しな
くなる、ということである。
【００１８】本発明の他の目的、特徴、及び利点が、添
付図面と関連してなされる後続の説明の閲読後に、更に
良く理解されることになると、本発明の他の目的、特
徴、及び利点は、容易に認識されるであろう。
【００１９】
【発明の実施の形態】図面、特に図４を参照すると、本
発明に従った、多モード振動吸収装置１０の１つの実施
例が、一般に符号１２で示される、テニスラケットのよ
うな、用具に対して示されている。多モード振動吸収装
置１０は、用具１２における多数の周波数の振動を低減
するのに用いられる。ここで認識されたいのは、用具１
２は、ゴルフクラブ、ホッケースティック、又はガット
付きラケット、或いはハンマー、斧のような手動用具と
いった、スポーツ用具の任意の適切なタイプとすること
ができる、ということである。
【００２０】この例では、用具１２は一般に、当該技術
において周知である、ヘッド１４、ガット１６、スロー
ト１８、及びハンドル２０を備えるフレームを含んでい
る。図５、及び図６に示すように、ラケットフレーム１
３は、補強部材２１を備え、これは、ラケットフレーム
１３の内部を２つの室に分割する。ここで認識されたい
のは、ラケットフレーム１３は、慣用的なものであり、
当該技術において周知である、ということである。
【００２１】図４から図６を参照すると、多モード振動
吸収装置１０は、ハンドル２０の一端に配置されて、用
具１２における多数の周波数の振動を低減する。振動吸
収装置１０は、ベース部材３２と、そのベース部材３２
に装着される質量体３４とを含む。ベース部材３２は、
本体３５を備え、これは、概ね矩形の形状であり、ハン
ドル内にぴったり適合するように、ハンドル２０の内部
表面３８に合致する、外部表面３６を備える。ベース部
材３２は、第１の側４０ａ、及び第２の側４０ｂに、ベ
ース部材３２を分割するために、軸方向で外向きに延伸
する突起４０を含む。突起４０は、本体３５の幅よりも
少ない幅を有する。突起４０は又、それを介して延伸す
る開口４２を有する。本体３５は、補強部材２１を受け
るために、一端にスロット４３を有する。ベース部材３
２は、ゴムのような、粘弾性材料から製作される。ここ
で認識されたいのは、ベース部材３２の非中央位置に、
突起４０を配置することにより、又はベース部材３２の
第１の側４０ａと、第２の側４０ｂでの等しくない剛性
により、多モード振動吸収装置１０を同調させることが
できる、ということである。
【００２２】質量体３４は、長手方向軸、又はシャフト
４４を規定する、概ね円筒の形状であり、シャフト４４
の一端において、第１のヘッド４６を、及びシャフト４
４の他端において、第２のヘッド４８を備える。好適に
は、第１のヘッド４６、及び第２のヘッド４８の断面
は、概ね円形である。質量体３４は、黄銅のような金属
材料から製作される。ベース部材３２、及び質量体３４
の特性は、振動吸収装置１０の周波数が、用具１２の同
じ組の周波数に匹敵するように、選定される。突起４０
の長さ、幅、厚さ、及び材料を変更することにより、曲
げモード、ねじりモード、及び縦モードの周波数を同調
させることができる。ねじりモードの周波数は、例え
ば、第２のヘッド４８が、第１のヘッド４６よりも大き
な直径を有するような、質量体３４の不等分布により、
又はベース部材３２に対して非中央位置に、質量体３４
を配置することにより、同調可能である。
【００２３】質量体３４は、突起４０が、ヘッド４６と
４８の間に配置され、ベース部材３２に対して片持ち梁
式となるように、開口４２を介して延伸する。キャップ
４９が、ハンドル２０の一端にかぶせられて、振動吸収
装置１０が密封される。キャップ４９は、プラスチック
材料製である。質量体３４とベース部材３２、及びそれ
らの幾何配置は、振動吸収装置１０が、用具１２と同じ
組の周波数で振動するが、用具１２とは位相外れで振動
するように同調される。質量体３４は、用具１２とは、
１８０度の位相外れで振動する。ベース部材３２は、質
量体３４により発生される多数の周波数でのエネルギー
を吸収し、その吸収したエネルギーを用具１２に解放し
て、衝撃に起因して、用具１２において生成されるエネ
ルギーを打ち消すように機能する。
【００２４】用具１２、及び多モード振動吸収装置の以
下の説明には、ノード、及び非ノードといった用語が含
まれる。ここで認識されたいのは、用具１２が、ユーザ
により保持されていない場合に、ノード／非ノードが定
義される、ということである。
【００２５】衝撃位置が、大きな距離の心外れにあり、
衝撃力が大きいと想定すると、曲げモードは、例えば、
２つのノード、及び３つの非ノードのパターンで振動す
る。非ノードは、通常、３つの位置にあり、すなわち、
非ノード５１ａは、用具１２の上部に位置し、非ノード
５１ｂは、ハンドル２０とヘッド１４の交差部に位置
し、非ノード５１ｃは、ハンドル２０の端部に位置す
る。ノードは、非ノードの間に位置する。振動吸収装置
１０は、ノードに組み込まれる場合、あまり効果がな
く、非ノード、好適には非ノード５１ｃに配置すべきで
ある。これが不可能な場合には、振動吸収装置１０は、
可能な限りノードから遠く離して配置すべきである。
【００２６】衝撃位置が、大きな距離の心外れにあり、
また衝撃力が大きいと想定すると、励振により、用具１
２が、曲げモード、及びねじりモードにおいて、１つよ
り多い周波数で振動せしめられる。各モードに起因した
振動量は、正確には特定できないが、振動の影響は、ユ
ーザにより感じとられる。ねじりモードに対する振動の
パターンは、ヘッド１４の各末端側における、２つの非
ノード５２と５４、及び中央におけるノード線５６から
なる１組である。多モード振動吸収装置１０は、ノード
線５６に配置される。用具１２が、ユーザの手で把持さ
れた場合、ノード線５６は、横方向にシフトし、従っ
て、用具１２の振動を適切に減衰するように配置され
る。本発明の多モード振動吸収装置１０を用いて、適切
に制動された場合、用具１２における結果としての振動
は、図７の符号６０で示すように、劇的に低減される。
【００２７】図８を参照すると、ハンドル２０における
大きさ（ｄＢ）対周波数（Ｈｚ）のグラフが、多モード
振動吸収装置１０のない用具１２（基本線）と、多モー
ド振動吸収装置１０のある用具１２（制動付き）に対し
て、示されている。基本線の曲線６１、及び制動付きの
曲線６２が、例示されている。曲線６１、及び６２のピ
ークは、各種のモードを表す。多モード振動吸収装置１
０のない用具１２に対する、基本線の曲線６１のピーク
の大きさは、多モード振動吸収装置１０のある用具１２
に対する、制動付きの曲線６２のピークよりもかなり大
きい。
【００２８】図９を参照すると、多モード振動吸収装置
１０の他の実施例１１０が、示されている。振動吸収装
置１０と同様の部品は、１００だけ増やした同様の参照
番号を有する。振動吸収装置１１０は、ハンドル２０の
一端に配置されて、用具１２における多数の周波数の振
動を低減する。振動吸収装置１１０は、ベース部材１３
２と、そのベース部材１３２に装着された質量体１３４
とを含む。ベース部材１３２は、本体１３５を備え、こ
れは、概ね円筒の形状であり、ハンドル内にぴったり適
合するように、ハンドル２０の内部表面３８に合致す
る、外部表面１３６を備える。本体１３５は、それを介
して延伸する開口１８０を有する。ベース部材１３２
は、ゴム、発泡剤、又はポリエステルといった、高制動
の粘弾性材料から製作される。
【００２９】質量体１３４は、概ね矩形の形状であり、
長手方向軸を有する。質量体１３４の断面は、概ね円形
である。質量体１３４は、黄銅、鋼鉄、又はタングステ
ンといった、金属材料から製作される。ベース部材１３
２、及び質量体１３４の特性は、振動吸収装置１１０の
周波数が、用具１２の同じ組の周波数に匹敵するように
選定される。ベース部材１３２、及び質量体１３４の長
さ、幅、厚さ、及び材料を変更することにより、曲げモ
ード、ねじりモード、及び縦モードの周波数は、同調可
能である。
【００３０】質量体１３４は、それが封止されるよう
に、ベース部材１３２の開口１８０を介して延伸する。
キャップ１４９が、ハンドル２０の端部に被せられて、
振動吸収装置１１０を密封する。キャップ１４９は、プ
ラスチック材料製である。質量体１３４とベース部材１
３２、及びそれらの幾何配置は、振動吸収装置１１０
が、用具１２と同じ組の周波数で振動するが、用具１２
とは位相外れで振動するように同調される。質量体１３
４は、用具１２とは、１８０度の位相外れで振動する。
振動吸収装置１１０の曲げモードは、用具１２の第１の
曲げモードにおいて生じる。振動吸収装置１１０のねじ
りモードは、用具１２の第１のねじりモードにおいて生
じる。振動吸収装置１１０の縦モードは、用具１２の第
１の縦モードにおいて生じる。ベース部材１３２は、質
量体１３４により発生される、多数の周波数でのエネル
ギーを吸収し、その吸収したエネルギーを用具１２に解
放して、衝撃に起因して、用具１２において生成される
エネルギーを打ち消すように機能する。振動吸収装置１
１０は、図８に示すように、用具の振動を低減する。こ
こで認識されたいのは、振動吸収装置１１０の対応する
モードが、用具１２の対応するモードと整合する、とい
うことである。
【００３１】例示的な仕方で、本発明を説明した。使用
した技術用語は、限定ではなく、本質的に説明の言葉を
意図するものである。
【００３２】上記の教示に鑑みて、多数の修正、及び変
形が可能である。従って、特許請求の範囲内で、本発明
は、具体的に記載した以外でも実施することができる。
【００３３】
【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、用
具、及び多モード振動吸収装置が、同一の周波数の組、
又は多数の周波数で、且つ互いに反対の位相で振動し
て、互いに振動を相殺し合い、用具における結果として
の応答のかなりの量が低減可能となり、また人間の手
が、ほとんどエネルギーを吸収しなくするようにでき
る、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】振動の曲げモードを示す、用具の斜視図であ
る。
【図２】振動のねじりモードを示す、用具の斜視図であ
る。
【図３】振動の縦モードを示す、用具の斜視図である。
【図４】本発明による、用具との実施関係で示した、多
モード振動吸収装置の斜視図である。
【図５】図４の多モード振動吸収装置、及び用具の分解
組立図である。
【図６】図４の多モード振動吸収装置の断片図である。
【図７】図４の多モード振動吸収装置、及び用具の振動
運動を示す概略図である。
【図８】制動無しの用具と、本発明による多モード振動
吸収装置を使用する、制動付き用具との間で、ハンドル
における相対周波数を比較するグラフである。
【図９】図４の多モード振動吸収装置、及び用具の他の
実施例の分解組立図である。
【符号の説明】
１０ 多モード振動吸収装置 ３２ ベース部材 ３４ 質量体 ３５ ベース部材３２の本体 ４０ ベース部材３２の突起 ４０ａ ベース部材３２の第１の側 ４０ｂ ベース部材３２の第２の側 ４２ 開口 ４３ スロット（凹部） ４４ シャフト ４６ 第１のヘッド ４８ 第２のヘッド

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 用具のための多モード振動吸収装置にお
    いて、 ベース部材と、 前記ベース部材に装着され、前記ベース部材に対して、
    片持ち梁式にされる質量体と、からなり、前記装置は、
    用具と同じ周波数の組で振動するが、用具とは位相外れ
    で振動するように同調される、多モード振動吸収装置。
  2. 【請求項２】 前記ベース部材は、それを介して延伸す
    る開口を有し、前記質量体は、前記ベース部材の開口を
    介して延伸する、請求項１に記載の多モード振動吸収装
    置。
  3. 【請求項３】 前記質量体は、一端における第１のヘッ
    ド、及び他端における第２のヘッドを備えるシャフトを
    含む、請求項１に記載の多モード振動吸収装置。
  4. 【請求項４】 前記第１のヘッドは、前記第２のヘッド
    よりも大きい、請求項３に記載の多モード振動吸収装
    置。
  5. 【請求項５】 前記ベース部材は、本体と、該本体から
    外方向に延伸する突起を備える、請求項１に記載の多モ
    ード振動吸収装置。
  6. 【請求項６】 前記突起は、前記本体の中心線に対して
    心外れにある、請求項５に記載の多モード振動吸収装
    置。
  7. 【請求項７】 前記本体は、等しくない剛性の、第１の
    側、及び第２の側を備える、請求項５に記載の多モード
    振動吸収装置。
  8. 【請求項８】 前記本体は、用具の一部を受けるための
    凹部を有する、請求項５に記載の多モード振動吸収装
    置。
  9. 【請求項９】 前記開口は、前記ベース部材の前記突起
    を介して延伸する、請求項２に記載の多モード振動吸収
    装置。
  10. 【請求項１０】 前記多モード振動吸収装置は、用具の
    ハンドル内に装着される、請求項１に記載の多モード振
    動吸収装置。
  11. 【請求項１１】 ヘッド、及びハンドルを含むフレーム
    と、 前記用具の前記ハンドル内に装着される、多モード振動
    吸収装置であって、粘弾性ベース部材と、該粘弾性ベー
    ス部材に装着されて、前記粘弾性ベース部材に対して片
    持ち梁式にされる質量体とを含み、前記装置が、前記用
    具と同じ周波数で振動するが、前記用具とは位相外れで
    振動するように同調される、多モード振動吸収装置と、
    からなる用具。
  12. 【請求項１２】 前記多モード振動吸収装置は、前記ヘ
    ッドに対向する前記ハンドルの端部に配置される、請求
    項１１に記載の用具。
  13. 【請求項１３】 前記粘弾性ベース部材は、それを介し
    て延伸する開口を有し、前記質量体は、前記開口を介し
    て延伸する、請求項１１に記載の用具。
  14. 【請求項１４】 前記質量体は、一端における第１のヘ
    ッド、及び他端における第２のヘッドを備えるシャフト
    を含む、請求項１１に記載の用具。
  15. 【請求項１５】 前記第１のヘッドは、前記第２のヘッ
    ドよりも大きい、請求項１４に記載の用具。
  16. 【請求項１６】 前記ベース部材は、本体と、該本体か
    ら外方向に延伸する突起を備える、請求項１４に記載の
    用具。
  17. 【請求項１７】 前記突起は、前記本体の中心線に対し
    て心外れにある、請求項１４に記載の用具。
  18. 【請求項１８】 前記本体は、等しくない剛性の、第１
    の側、及び第２の側を備える、請求項１４に記載の用
    具。
  19. 【請求項１９】 前記質量体は、形状において円筒形で
    ある、請求項１１に記載の用具。
  20. 【請求項２０】 前記ベース部材は、長手方向に延伸
    し、それを介して延伸する開口を有し、前記質量体は、
    前記開口に配置され、前記ベース部材により封止され
    る、請求項１９に記載の用具。
JP8153523A 1995-12-28 1996-06-14 用具のための多モード振動吸収装置 Pending JPH09196112A (ja)

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