JP6053539B2 - ラケットフレーム - Google Patents

Description

本発明は、テニス等に使用されるラケットフレームに関する。詳細には、本発明は、ラケットフレームのガット溝のための補強層の改良に関する。

テニスラケットのフレームは、繊維強化樹脂から形成されている。繊維強化樹脂のマトリクス樹脂は、エポキシ樹脂である。繊維強化樹脂の強化繊維は、カーボン繊維である。この強化繊維は、長繊維である。複数枚のプリプレグが巻かれ、このプリプレグに含まれるエポキシ樹脂が硬化することで、フレームが成形される。繊維強化樹脂から形成されたラケットフレームが、特開２０１１−１５８８５公報に開示されている。

ラケットフレームは、ガット溝を有する。ストリングのうちフレームの外側に位置する部分は、このガット溝に収容される。このガット溝により、ストリングの損傷が防止される。

一般的なフレームは、補強層を有している。この補強層は、概ね厚み方向に延在する多数のカーボン繊維と、マトリクス樹脂とから形成される。ガット溝には、打球時に、ストリングを通じて大きな力がかかる。この力によるフレームの破損が、補強層によって防止される。

特開２０１１−１５８８５公報

ラケットのスイートスポットの近傍でボールが打撃されたとき、ボールは速い速度で打ち出される。ラケットのスイートスポットの近傍でボールが打撃されたとき、プレーヤーに伝わる衝撃力は、小さい。

従来のラケットでは、スイートスポットから離れた位置でボールが打撃されたとき、ボールは遅い速度で打ち出される。このラケットでは、スイートスポットから離れた位置でボールが打撃されたとき、プレーヤーに伝わる衝撃力は、大きい。従ってプレーヤーは、スイートスポットから離れた位置でボールが打撃されたとき、ラケットを振り抜くことができない。さらにプレーヤーは、スイートスポットから離れた位置でボールが打撃されたとき、打球面の向きを維持できない。

プレーヤーは、スイートスポットの近傍でボールを打撃することを目指して、ストロークを行う。しかし競技では、プレーヤーは、スイートスポットから離れた位置でボールを打撃せざるを得ないことがある。スイートスポットから離れた位置でボールが打撃されたときの反発性に優れたラケットが、望まれている。

本発明の目的は、スイートスポットから離れた位置でボールが打撃されたときの反発性に優れたラケットフレームの提供にある。

本発明に係るラケットフレームは、繊維強化樹脂から形成されたヘッドを備える。このヘッドは、ガット溝のための補強層を含む。この補強層は、繊維とマトリクス樹脂とを有するプリプレグから形成される。このプリプレグの圧縮弾性率は、１００ＧＰａ以下である。

好ましくは、このプリプレグの引張弾性率は、１００ＧＰａ以下である。

他の発明に係るラケットフレームは、繊維強化樹脂から形成されたヘッドを備える。このヘッドは、ガット溝のための補強層を含む。この補強層は、繊維とマトリクス樹脂とを有するプリプレグから形成される。この繊維の引張弾性率は、１６０ＧＰａ以下である。

さらに他の発明に係るラケットフレームは、繊維強化樹脂から形成されたヘッドを備える。このヘッドは、ガット溝のための補強層を含む。この補強層は、非晶質カーボン繊維とマトリクス樹脂とを有する。

本発明に係るフレームが用いられたラケットでは、スイートスポットから離れた位置でボールが打撃されたときの反発係数が大きい。このフレームは、スイートスポットから離れた位置でボールが打撃されたときの操作性に優れる。

図１は、本発明の一実施形態に係るラケットフレームが示された正面図である。 図２は、図１のラケットフレームが示された側面図である。 図３は、図１のIII−III線に沿った拡大断面図である。 図４は、図３のIV−IV線に沿った断面図である。 図５は、図３のラケットフレームがグロメット及びストリングと共に示された断面図である。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１及び２に示されたラケットフレーム２は、ヘッド４、２つのスロート６、シャフト８及びグリップ１０を備えている。このラケットフレーム２にグロメット、グリップテープ、エンドキャップ等が取り付けられ、さらにストリングが張られることにより、硬式テニス用のラケットが得られる。図１において、上下方向はラケットフレーム２の軸方向であり、左右方向はラケットフレーム２の幅方向である。

このラケットフレーム２は、繊維強化樹脂からなる。この繊維強化樹脂のマトリクス樹脂は、熱硬化樹脂である。典型的な熱硬化樹脂は、エポキシ樹脂である。繊維強化樹脂の典型的な繊維は、カーボン繊維である。この繊維は、長繊維である。図３から明らかなように、ラケットフレーム２は中空である。複数枚のプリプレグが巻かれ、このプリプレグに含まれる熱硬化樹脂が硬化することで、ラケットフレーム２が成形されている。

ヘッド４は、打球面の輪郭を形成している。ヘッド４の正面形状は、略楕円である。楕円の長径方向は、ラケットフレーム２の軸方向と一致している。楕円の短径方向は、ラケットフレーム２の幅方向と一致している。それぞれのスロート６の一端は、ヘッド４と連続している。このスロート６は、他端の近傍で他のスロート６と合流している。スロート６は、ヘッド４から延びてシャフト８に至っている。シャフト８は、２つのスロート６が合流する箇所から延びている。シャフト８は、スロート６と連続的にかつ一体的に形成されている。グリップ１０は、シャフト８と連続的にかつ一体的に形成されている。ヘッド４のうち２つのスロート６に挟まれた部分は、ヨーク１２である。

図１及び２に示されるように、ヘッド４は、トップ補強層１４、ヨーク補強層１６及び２つのサイド補強層１８を有している。図１及び２において、符号Ｐ１で示されているのはトップ補強層１４とサイド補強層１８との境界点であり、符号Ｐ２で示されているのはヨーク補強層１６とサイド補強層１８との境界点である。

図３は、図１のIII−III線に沿った拡大断面図である。図４は、図３のIV−IV線に沿った断面図である。図３において、左側はヘッド４の外側であり、右側はヘッド４の内側である。図３に示されるように、ヘッド４は、ガット溝２０を有している。ガット溝２０は、ヘッド４の外側面に形成されている。ガット溝２０は、２つの側面２２と１つの底面２４とを有している。図２に示されるように、ガット溝２０はヘッド４の周方向に沿って延在している。

図３及び４には、サイド補強層１８が示されている。このサイド補強層１８は、プリプレグから形成されている。このプリプレグのマトリクス樹脂は、エポキシ樹脂である。このプリプレグは、多数のカーボン繊維を含んでいる。それぞれのカーボン繊維は、概してラケットフレーム２の厚み方向（図２における左右方向）に延在している。このプリプレグが加熱され、エポキシ樹脂が硬化することで、サイド補強層１８が成形されている。他のプリプレグのエポキシ樹脂が硬化することで、トップ補強層１４及びヨーク補強層１６が成形される。

図５には、ヘッド４が、グロメット２６及びストリング２８と共に示されている。グロメット２６は、フランジ３０とパイプ３２とからなる。フランジ３０は、ガット溝２０の底面２４に当接している。パイプ３２は、ヘッド４を貫通している。ストリング２８の一部は、周方向に沿って、フランジ３０の上に配置されている。ストリング２８はさらに、パイプ３２を貫通している。

このラケットでテニスボールが打撃されたとき、ストリング２８を通じてガット溝２０に力がかかる。このガット溝２０を囲むように、サイド補強層１８が配置されている。ガット溝２０の底面２４の近傍では、サイド補強層１８のカーボン繊維は、ラケットフレーム２の厚み方向に延在している。このサイド補強層１８は、ガット溝２０を補強する。サイド補強層１８は、ラケットでテニスボールが打撃されたときのヘッド４の破損を防止する。同様に、トップ補強層１４及びヨーク補強層１６でも、カーボン繊維は、ガット溝２０の底面２４の近傍では、ラケットフレーム２の厚み方向に延在している。このトップ補強層１４及びヨーク補強層１６も、ラケットでテニスボールが打撃されたときのヘッド４の破損を防止する。

このサイド補強層１８のプリプレグの圧縮弾性率は、従来のラケットフレームの補強層のプリプレグの圧縮弾性率よりも小さい。このサイド補強層１８を含むヘッド４は、変形能に優れる。

スイートスポットの近傍でテニスボールが打撃されたとき、ストリング２８が充分に伸長する。この伸長により、衝撃が吸収される。伸長後のストリング２８は、復元する。この復元により、速い速度でテニスボールが打ち出される。

スイートスポットから離れた位置でテニスボールが打撃されたとき、ストリング２８の伸長は十分ではない。前述の通り、サイド補強層１８のプリプレグの圧縮弾性率は小さい。従って、スイートスポットから離れた位置でテニスボールが打撃されたとき、ストリング２８と共に、ヘッド４が変形する。この変形により、衝撃が吸収される。プレーヤーは、打球面の向きを維持したまま、ラケットを振り抜くことができる。変形後のヘッド４は、復元する。この復元により、速い速度でテニスボールが打ち出される。

このラケットでは、スイートスポットから離れた位置でテニスボールが打撃されたときのストリング２８の不十分な変形を、ヘッド４の変形が補う。このラケットフレーム２は、スイートスポットから離れた位置でテニスボールが打撃されたときの衝撃吸収性、操作性及び反発性に優れる。このラケットフレーム２のスイートエリアは、広い。

前述の通り、スイートスポットの近傍でテニスボールが打撃されたとき、ストリング２８が充分に伸長する。従って、この打撃によってラケットフレーム２にかかる力は小さい。この打撃によるヘッド４の変形は、小さい。このラケットでは、スイートスポットの近傍でテニスボールが打撃されたときの過剰な変形は、生じない。

本実施形態では、トップ補強層１４のプリプレグの圧縮弾性率はサイド補強層１８のプリプレグの圧縮弾性率よりも大きく、ヨーク補強層１６のプリプレグの圧縮弾性率はサイド補強層１８のプリプレグの圧縮弾性率よりも大きい。トップ補強層１４のプリプレグの圧縮弾性率が、サイド補強層１８のプリプレグの圧縮弾性率と同等でもよい。ヨーク補強層１６のプリプレグの圧縮弾性率が、サイド補強層１８のプリプレグの圧縮弾性率と同等でもよい。

ストリング２８からは、縦糸及び横糸が形成される。前述の通り、ヘッド４の正面形状は略楕円であり、この楕円の長径方向はラケットフレーム２の軸方向と一致している。従って、平均的な縦糸の長さは、平均的な横糸の長さよりも大きい。概して縦糸は、横糸よりも伸長しやすい。横糸の伸長しにくさを補う目的から、サイド補強層１８に圧縮弾性率の小さなプリプレグが適用され、トップ補強層１４に圧縮弾性率が大きなプリプレグが適用され、かつヨーク補強層１６に圧縮弾性率が大きなプリプレグが適用されることが好ましい。

サイド補強層１８のプリプレグの圧縮弾性率の、トップ補強層１４のプリプレグの圧縮弾性率に対する比率は、７５％以下が好ましく、５０％以下が好ましく、２５％以下が特に好ましい。ラケットフレーム２の強度の観点から、この比率は、１０％以上が好ましい。

サイド補強層１８のプリプレグの圧縮弾性率の、ヨーク補強層１６のプリプレグの圧縮弾性率に対する比率は、７５％以下が好ましく、５０％以下が好ましく、２５％以下が特に好ましい。ラケットフレーム２の強度の観点から、この比率は、１０％以上が好ましい。

衝撃吸収性、操作性及び反発性の観点から、サイド補強層１８のプリプレグの圧縮弾性率は１００ＧＰａ以下が好ましく、６５ＧＰａ以下がより好ましく、３５ＧＰａ以下が特に好ましい。ラケットフレーム２の強度の観点から、この圧縮弾性率は、１０ＧＰａ以上が好ましい。圧縮弾性率は、「ＪＩＳ Ｋ ７０７６」の規定に準拠して測定される。

引張弾性率が小さなカーボン繊維を含むことにより、圧縮弾性率が小さなプリプレグが得られうる。引張弾性率が小さなカーボン繊維の具体例として、非晶質カーボン繊維が挙げられる。カーボン繊維の目付量（FAW、Fiber Area Weight）が小さく設定されることにより、圧縮弾性率が小さなプリプレグが得られてもよい。

サイド補強層１８に適したカーボン繊維の具体例として、日本グラファイトファイバー社の商品名「ＸＮ−０５」、「ＸＮ−１０」及び「ＸＮ−１５」が挙げられてる。特に好ましいカーボン繊維は、「ＸＮ−０５」である。

衝撃吸収性、操作性及び反発性の観点から、サイド補強層１８のプリプレグの引張弾性率は１００ＧＰａ以下が好ましく、７５ＧＰａ以下がより好ましく、３５ＧＰａ以下が特に好ましい。ラケットフレーム２の強度の観点から、この引張弾性率は、１０ＧＰａ以上が好ましい。引張弾性率は、「ＪＩＳ Ｋ ７０７３」の規定に準拠して測定される。

衝撃吸収性、操作性及び反発性の観点から、サイド補強層１８のカーボン繊維の引張弾性率は１６０ＧＰａ以下が好ましく、１２０ＧＰａ以下がより好ましく、６０ＧＰａ以下が特に好ましい。ラケットフレーム２の強度の観点から、この引張弾性率は、２０ＧＰａ以上が好ましい。このカーボン繊維の引張弾性率は、「ＪＩＳ Ｌ １０６９」の規定に準拠して測定される。

サイド補強層１８のカーボン繊維は、ピッチ系であってもよく、ＰＡＮ系であってもよい。衝撃吸収性、操作性及び反発性の観点から、ピッチ系カーボン繊維が好ましい。サイド補強層１８のプリプレグが、カーボン繊維以外の繊維を含んでもよい。このプリプレグが、エポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂を含んでもよい。

前述の通り、ラケットフレーム２のうち補強層１４、１６、１８以外の部分も、プリプレグから形成されている。ラケットフレーム２の強度の観点から、このプリプレグの圧縮弾性率がサイド補強層１８のプリプレグの圧縮弾性率よりも大きいことが好ましい。補強層１４、１６、１８以外の部分のプリプレグの圧縮弾性率は、１１０ＧＰａ以上が好ましく、１３０ＧＰａ以上が好ましい。

図１において符号Ｐｍａｘで示されているのは、ラケットフレーム２の幅が最大である点である。矢印Ｌ１で示されているのは、サイド補強層１８のトップ側端Ｐ１と点Ｐｍａｘとの、軸方向における距離である。矢印Ｌ２で示されているのは、サイド補強層１８のヨーク側端Ｐ２と点Ｐｍａｘとの、軸方向における距離である。

衝撃吸収性、操作性及び反発性の観点から、距離Ｌ１は４ｃｍ以上が好ましく、６ｃｍ以上がより好ましく、８ｃｍ以上が特に好ましい。距離Ｌ１は１５ｃｍ以下が好ましい。

衝撃吸収性、操作性及び反発性の観点から、距離Ｌ２は４ｃｍ以上が好ましく、６ｃｍ以上がより好ましく、８ｃｍ以上が特に好ましい。距離Ｌ２は１５ｃｍ以下が好ましい。

図３及び４から明らかな通り、サイド補強層１８は、肉厚の中心よりも外側に位置している。換言すれば、このサイド補強層１８は、ガット溝２０の底面２４の近くに位置している。このサイド補強層１８は、ヘッド４の変形に寄与する。

図４において、矢印Ｔ１で示されているのはヘッド４の肉厚であり、矢印Ｔ２で示されているのはガット溝２０の底面２４からサイド補強層１８までの肉厚である。衝撃吸収性、操作性及び反発性の観点から、肉厚Ｔ１に対する肉厚Ｔ２の比率は５０％以下が好ましく、４０％以下がより好ましく、３０％以下が特に好ましい。この比率は、ゼロでもよい。

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

［実施例１］
図１から４に示されたラケットフレームを製作した。このラケットフレームに用いられたプリプレグの圧縮弾性率は、以下の通りである。
サイド補強層：３２ＧＰａ
トップ補強層：１２９ＧＰａ
ヨーク補強層：１２９ＧＰａ
他の部分：１２９ＧＰａ
サイド補強層のプリプレグのカーボン繊維の引張弾性率は、５４ＧＰａである。このプリプレグにおけるカーボン繊維の目付量は、１００ｇ／ｍ^２である。

［実施例２］
圧縮弾性率が６４ＧＰａであるプリプレグをサイド補強層に用いた他は実施例１と同様にして、実施例２のラケットフレームを得た。このプリプレグのカーボン繊維の引張弾性率は、１１０ＧＰａである。このプリプレグにおけるカーボン繊維の目付量は、１００ｇ／ｍ^２である。

［実施例３］
圧縮弾性率が８５ＧＰａであるプリプレグをサイド補強層に用いた他は実施例１と同様にして、実施例３のラケットフレームを得た。このプリプレグのカーボン繊維の引張弾性率は、１５５ＧＰａである。このプリプレグにおけるカーボン繊維の目付量は、１００ｇ／ｍ^２である。

［比較例１］
圧縮弾性率が１２９ＧＰａであるプリプレグをサイド補強層に用いた他は実施例１と同様にして、比較例１のラケットフレームを得た。このプリプレグのカーボン繊維の引張弾性率は、２３０ＧＰａである。このプリプレグにおけるカーボン繊維の目付量は、１００ｇ／ｍ^２である。

［実施例４］
プリプレグにおけるカーボン繊維の目付量を７０ｇ／ｍ^２とした他は比較例１と同様にして、実施例４のラケットフレームを得た。このプリプレグのカーボン繊維の引張弾性率は、２３０ＧＰａである。

［評価］
ラケットフレームにグロメット、グリップテープ、エンドキャップ及びストリングを装着し、テニスラケットを製作した。このテニスラケットを固定し、打球面の第一点から第十八点に３０ｍ／ｓの速度のテニスボールを当てて、反発係数を測定した。各点の座標（ｘ、ｙ）は、下記の通りである。
第一点：（０，１２）
第二点：（０，１５）
第三点：（０，１８）
第四点：（０，２１）
第五点：（０，２４）
第六点：（０，２７）
第七点：（０，３０）
第八点：（３，１２）
第九点：（３，１５）
第十点：（３，１８）
第十一点：（３，２１）
第十二点：（３，２４）
第十三点：（３，２７）
第十四点：（６，１２）
第十五点：（６，１５）
第十六点：（６，１８）
第十七点：（６，２１）
第十八点：（６，２４）
座標の原点は打球面のトップであり、ｘは原点からの幅方向の距離（ｃｍ）であり、ｙは原点からの軸方向距離（ｃｍ）である。第一点から第七点までの反発係数の平均値ｅ１、第八点から第十三点までの反発係数の平均値ｅ２、及び第十四点から第十八点までの反発係数の平均値ｅ３を算出した。この結果が、下記の表１に示されている。

表１に示されるように、各実施例のラケットフレームでは、中心点から幅方向に離れた点での反発係数が高い。換言すれば、各実施例のラケットフレームのスイートエリアは、広い。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

２・・・ラケットフレーム
４・・・ヘッド
６・・・スロート
８・・・シャフト
１０・・・グリップ
１２・・・ヨーク
１４・・・トップ補強層
１６・・・ヨーク補強層
１８・・・サイド補強層
２０・・・ガット溝
２６・・・グロメット
２８・・・ストリング

Claims (4)

1. 繊維強化樹脂から形成されたヘッドを備えており、
   上記ヘッドが、ガット溝のための補強層を含んでおり、
   上記補強層が、繊維とマトリクス樹脂とを有するプリプレグから形成されており、
   上記プリプレグの圧縮弾性率が１００ＧＰａ以下であるラケットフレーム。
2. 上記プリプレグの引張弾性率が１００ＧＰａ以下である請求項１に記載のラケットフレーム。
3. 上記繊維の引張弾性率が１６０ＧＰａ以下である請求項１又は２に記載のラケットフレーム。
4. 上記補強層が、非晶質カーボン繊維とマトリクス樹脂とを有する請求項１から３のいずれかに記載のラケットフレーム。

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