(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化樹脂製ゴルフシャフトであって、シャフトに静的な曲げ負荷を加えた時のシャフトの長手方向の歪みを縦歪み、シャフトの周方向の歪みを横歪みとした時の、縦歪みと横歪みとの比で表されるポアソン比が、シャフトにおけるグリップ側のシャフト後端（４）からシャフト長さの３分の１までの部分で０．３以上０．５以下であることを特徴とするゴルフシャフト。
【請求項２】
繊維強化樹脂製ゴルフシャフトであって、シャフトに静的な曲げ負荷を加えた時のシャフトの長手方向の歪みを縦歪み、シャフトの周方向の歪みを横歪みとした時の、縦歪みと横歪みとの比で表されるポアソン比が、シャフトの外径がシャフト先端（３）の外径とシャフト後端（４）の外径との和の２分の１よりも大きい部分で０．３以上０．５以下であることを特徴とするゴルフシャフト。
【請求項３】
前記シャフトは、シャフトの長手方向軸（１３）に対して＋０゜よりも大きい角度から＋１０゜までと−０゜よりも小さい角度から−１０゜まで、又は＋４５゜から＋９０゜よりも小さい角度と−４５゜から−９０゜よりも大きい角度のうちの少なくともいずれか一方の配向角度（θ）を前記シャフトの長手方向の少なくとも一部分においてそれぞれ有するほぼ対称な傾斜糸（１１，１２）を備えた組物層（２１，２２，３１，３２）を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のゴルフシャフト。
【請求項４】
前記組物層（２１，２２，３１，３２）の厚さがシャフトの全肉厚の３分の２以上であることを特徴とする請求項３に記載のゴルフシャフト。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のゴルフシャフトを備えたことを特徴とするゴルフクラブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維強化樹脂製ゴルフシャフト（ＦＲＰ製ゴルフシャフト）に関し、詳しくは、シャフト断面形状の変形を極力抑えることでスイングを容易にした繊維強化樹脂製ゴルフシャフト及びそのようなゴルフシャフトを備えたゴルフクラブと、変形に対する新規なゴルフシャフトの評価方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
繊維強化樹脂製ゴルフシャフト（以下、ＦＲＰ製ゴルフシャフトとする）は、金属製ゴルフシャフトに比べて重量が軽く、スイングの際のスピードを増加させやすいため、ボールの飛距離が大きくなるという利点を有する。このため、ＦＲＰ製ゴルフシャフトは一般に広く使用されている。
【０００３】
ＦＲＰ製ゴルフシャフトは、樹脂を含浸させた強化繊維から成るシャフトであり、その種類としては、シートローリング法により製造されたシャフト（Ｓ／Ｒシャフト）、フィラメントワインディング法により製造されたシャフト（ＦＷシャフト）、及び組物シャフトが挙げられる。Ｓ／Ｒシャフトは強化繊維から成る一方向のプリプレグシートをマンドレルの周囲に巻き付けて成形されるシャフトである。ＦＷシャフトは強化繊維から成る繊維束（ヤーン）をマンドレルの周囲にマンドレルの長手方向に沿って往復動させながら巻き付けて成形されるシャフトである。組物シャフトは、強化繊維から成る複数の繊維束（ヤーン）やトウプリプレグ（あるいはヤーンプリプレグ）を互いに編み組みながらシャフトのほぼ全長に延びるようにマンドレルに巻き付けて成形されるシャフトである。いずれのシャフトの場合も、樹脂は強化繊維をマンドレルに巻き付ける前に含浸させておいてもよいし、強化繊維をマンドレルに巻き付けた後に含浸させてもよい。
【０００４】
ところが、従来のＦＲＰ製シャフトは、スイング中のシャフトの変形に関して以下のような問題を有する。
スイング中のシャフトの状態を考えてみる。ゴルファーはスイング中、クラブのヘッドを概ね回転運動させ、ボールを打撃する。この際、シャフトには（１）インパクト動作直前の遠心力、（２）ヘッドの加速や減速による慣性力、（３）インパクト動作直後の衝撃力がかかると考えられる。具体的には、（１）項の遠心力は、インパクト直前に、ヘッドスピードが４０〜５０ｍ／ｓに達することにより生じる３００〜５００Ｎの力のことであり、この遠心力によりシャフトは回転運動の遠心方向へ向かって全体に引っ張られ、曲げ変形及び引っ張りの変形を生じる。（２）項の慣性力は、ゴルファーが腰、腕、手首などを回転、捻転、並進させてヘッドを加速又は減速させることにより生じる力のことであり、この慣性力によりシャフトには曲げ負荷や捩れの負荷がかかり、曲げや捩れの変形を生じる。（３）項の衝撃力は、インパクト動作直後にヘッドからシャフトに伝わる力のことであり、シャフトには、ボールの打点位置に依存して種々の変形が生じる。
【０００５】
（１）、（２）項の力のように、インパクト前にシャフトにかかる力を分析すると、（Ａ）シャフト長手方向に対する曲げ負荷による、中立面に対称な引っ張り・圧縮、（Ｂ）シャフトの長手方向に対する遠心力による引っ張り、（Ｃ）微視的な捩れ負荷による剪断、に分けられ、（Ｃ）は無視できる程度に小さい。（Ａ）項における中立面とは、引っ張りも圧縮も作用しないシャフトの長手方向に沿った仮想的な面である。それゆえシャフトの長手方向のある位置には、シャフト長手方向の引っ張り又は圧縮による変形と、それに伴うシャフト周方向の圧縮又は引っ張りの変形が生じる。そこで、スイング前は概ね円形状であったシャフト断面が、つぶれや扁平により楕円形状に変形することとなり、これが時にはスイングに影響を及ぼしたり、ゴルファーがゴルフクラブをスイングした時のクラブのフィーリングに影響を及ぼしたりする。更には、力の強いゴルファーやスイング速度の大きいゴルファーほどシャフト断面の変形の程度が大きいため、特に男性プロゴルファーには重要な問題となっている。
【０００６】
特開平１１−３３１５１号公報は、軽量化、高弾性率化を実現すると共に強度低下の防止を図ったＳ／Ｒシャフトについて開示している。このシャフトでは、シャフトの長手方向に対して繊維が周方向を向いた高弾性率の周方向繊維層を備えることにより強度低下の防止を図っている。しかしながら、周方向繊維層の厚さが０．０２３ｍｍと、シャフト全体の厚さに比べて薄いため、変形に耐える能力、つまりシャフト剛性への寄与度が小さい。また、このシャフトはＳ／Ｒシャフトであるため、強化繊維層のシート巻き付け開始時や異なるシート間の接合部（層間）で継ぎ目が生じ、シャフトの強度の点で好ましくない。
【０００７】
特開平２０００−１４８４３号公報は、シャフトの曲げ剛性、捩れ剛性、つぶれ剛性等の要求仕様をシャフト長手方向に沿って異ならせるために、強化繊維層として三軸織物層を用いたＳ／Ｒシャフトについて開示している。このシャフトでは、三軸織物層を構成する三方向の糸道の繊維密度、繊維の種類、及び繊維の物理的性質の少なくとも一つをシャフトの軸線方向に沿って異ならせることにより上述の要求仕様に応えている。このシャフトも、複数の三軸織物層が一部オーバーラップされた状態でシャフト長手方向に沿ってマンドレル上に不連続に巻き付けられているため、シャフトの強度の点で好ましくない。
【０００８】
また従来、シャフトの変形の程度を客観的に評価する指標が存在せず、シャフトの製作においては経験に頼るところが大きかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記のインパクト前にシャフトにかかる負荷によるシャフトの変形をポアソン比により評価し、シャフト断面形状の変形を極力抑えることでスイングを容易にした繊維強化樹脂製シャフトを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、繊維強化樹脂製ゴルフシャフトであって、シャフトに静的な曲げ負荷を加えた時のシャフトの長手方向の歪みを縦歪み、シャフトの周方向の歪みを横歪みとした時の、縦歪みと横歪みとの比で表されるポアソン比が、シャフトにおけるグリップ側のシャフト後端（４）からシャフト長さの３分の１までの部分で０．３以上０．５以下であることを要旨とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、繊維強化樹脂製ゴルフシャフトであって、シャフトに静的な曲げ負荷を加えた時のシャフトの長手方向の歪みを縦歪み、シャフトの周方向の歪みを横歪みとした時の、縦歪みと横歪みとの比で表されるポアソン比が、シャフトの外径がシャフト先端（３）の外径とシャフト後端（４）の外径との和の２分の１よりも大きい部分で０．３以上０．５以下であることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のゴルフシャフトにおいて、前記シャフトはシャフトの長手方向軸に対して＋０゜よりも大きい角度から＋１０゜までと−０゜よりも小さい角度から−１０゜まで、又は＋４５゜から＋９０゜よりも小さい角度と−４５゜から−９０゜よりも大きい角度のうちの少なくともいずれか一方の配向角度を前記シャフトの長手方向の少なくとも一部分においてそれぞれ有するほぼ対称な傾斜糸を備えた組物層を有することを要旨とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のゴルフシャフトにおいて、前記組物層の厚さがシャフトの全肉厚の３分の２以上であることを要旨とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載のゴルフシャフトを備えたゴルフクラブを要旨とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した実施形態を参照しながら説明する。
図１は本発明の１実施形態のシャフトを備えたＦＲＰ製ゴルフクラブの正面図である。ゴルフクラブ１は、先端３及び後端４を備えたシャフト２と、シャフト２の先端３に装着されたヘッド５と、シャフト２の後端４に装着されたグリップ６とを有する。シャフト２は後端４から先端３に向かうに従い径が細くなる概ねテーパ形状となっている。
【００１６】
シャフト２はマトリクス樹脂が含浸された強化繊維により構成される。マトリクス樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリプロピレン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ナイロン樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられるが、特にエポキシ樹脂が好ましい。強化繊維としては、炭素繊維、ポリアミド繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、アラミド繊維、チラノ繊維、アモルファス繊維等が挙げられるが、特に炭素繊維が好ましい。
【００１７】
シャフト２の要求特性に、ゴルファーに応じたある程度の剛性がある。その剛性が大きすぎると、シャフト２のしなりを利用してヘッドスピードを稼ぐことができない等の欠点があり、その剛性が小さすぎるとシャフト２がしなりすぎてボールをコントロール出来なくなる等の欠点がある。一方、シャフト２の剛性をやや大きくすると、シャフト２に負荷を加えた時の変形量が少なく、かつゴルフクラブ１のスイングが容易になるという利点がある。そこで、本発明ではシャフト２の変形の程度を客観的に評価する指標とすべく、シャフト２の長手方向の所定位置におけるポアソン比に着目した。ポアソン比は、ある物体（ここではシャフト）の材料や構造により決定される固有の値である。
【００１８】
まず、ポアソン比がシャフトの変形の程度と関連するか否か、すなわちポアソン比がシャフトの変形の程度を客観的に評価する指標として適しているか否かを確かめるために、模式的シャフトにおけるポアソン比と変形量との関係を解析するシミュレーションを行った。以下にこのシミュレーション方法について説明するが、その際、図１に示すようにシャフト２の長手方向軸をｘ軸とし、そのｘ軸に直交する２つの軸をｙ軸及びｚ軸とした。従って、シャフト２の横断面と平行な面は図２（ｂ）に示すように、ｙ−ｚ面とすることができる。
【００１９】
図２（ａ）はシミュレーションの方法を説明するための模式的なシャフトの部分拡大縦断面図である。シャフトは直径Ｄ、半径ｒの円形の断面を有する円筒体であると模式的にみなす。ｘ軸を通りシャフトを二分する中立面Ｎは、曲げ負荷による力が０となる面、つまり断面１次モーメントが０となる面に相当する。シャフトの長手方向の測定位置と中立面Ｎの交点をシャフトの中心座標（ｘ，ｙ，ｚ）＝（０，０，０）とする。曲げ負荷は、矢印Ｍの方向に加えられる曲げモーメントに相当する。その結果シャフトには、ｙ＞０の位置ではシャフト両端へ外側に向かって引っ張られる力がはたらき、ｙ＜０の位置ではシャフトの長手方向に圧縮される力がはたらく。
【００２０】
図２（ｂ）は上述の図２（ａ）のシャフトの長手方向の測定位置におけるシャフト横断面を示す。横断面の中心座標（ｙ，ｚ）＝（０，０）である。図２（ｃ）は図２（ｂ）における２ｃの円で囲まれた部分を示す拡大図である。−π／２＜θ＜＋π／２の区間を１００分割して、その各々の微小角度ｄθ＝π／１００の部分を考える。
【００２１】
中立面Ｎからｙ＝ｒ・ｓｉｎθの位置における縦歪みεｘ  は、
εｘ  ＝ε０  ・ｙ／ｒ＝ε０  ・ｓｉｎθ
となる。ここで、ε０  は曲げモーメントＭに対する最大の表面歪み（絶対値）である。ポアソン比をνとすると、シャフトの周方向の外形の歪みである横歪みεｙｚは−ν・εｘ  となる。
【００２２】
周方向の微小区間ｄθ＝（ｄｙ２＋ｄｚ２）１／２  に対して曲げ負荷が加えられて変形した時、その変形後の微小部分はｄθ’で表される。縦歪みεｘ  に対する横歪みεｙｚの関係を考慮すると、以下の関係が得られる。
【００２３】
（ｄθ’−ｄθ）／ｄθ＝εｙｚ＝−ν・εｘ
ｄθ’−ｄθ        ＝−ν・εｘ  ・ｄθ
ｄθ’              ＝（−ν・εｘ  ＋１）・ｄθ
シャフトの断面の変形の程度は、微小区間ｄθでの変形量をシャフトの周方向の−π／２〜＋π／２（シャフトの半周）の範囲で積分することにより表される。
【００２４】
ｚ＝ｒ・ｃｏｓθ、ｙ＝ｒ・ｓｉｎθとして、−π／２≦θ≦＋π／２区間におけるθ＋ｄθの（ｚ，ｙ）座標を算出した。変形後の微小区間ｄθ’に対して、変形後のθ＋ｄθ’と（ｚ，ｙ）＝（ｚ＋ｄｚ’，ｙ＋ｄｙ’）座標を計算した。−π／２≦θ≦＋π／２区間で変形量を積分するための境界条件は、ｚ＝０の傾きをゼロとした。即ち、点（ｚ，ｙ）＝（０，−ｒ）と点（ｚ，ｙ）＝（０，＋ｒ）の２点の傾きをゼロとした。この（ｚ，ｙ）座標の解析結果の一例を図３に示す。
【００２５】
グラフは、シャフトの外径Ｄ＝φ１５．０（１５ｍｍ）、ポアソン比ν＝０．３、縦歪みεｘ  ＝０．１の模式的シャフトを想定した場合のシャフト横断面の変形の程度を示す。この模式的シャフトでは、負荷ゼロのシャフトの外径に対して、曲げ負荷後のシャフトの外径が、ｙ座標つまりシャフトの垂直方向の上側で収縮され、ｚ座標つまりシャフトの水平方向で拡張されていることが示される。このように、シャフトの外径Ｄ、ポアソン比ν、縦歪みεｘ  を測定しておくことにより、外径Ｄ、ポアソン比ν、縦歪みεｘ  が異なる種々のシャフトに負荷を加えた時のシャフト断面の変形の様子をシミュレートすることが可能である。
【００２６】
図４（ａ），（ｂ）は、ポアソン比νの異なる複数のシャフトに曲げ負荷を加えた時の各シャフトの外形の変形の程度を示すグラフである。図４（ａ）、（ｂ）中、四角枠で囲まれた−０．１〜＋０．５の値はポアソン比νである。グラフの横軸は縦歪みεｘ  であり、グラフの縦軸は曲げ負荷がゼロの時のシャフトの外径Ｄを１００とした場合の曲げ負荷後のシャフトの外径Ｄの比率（％）である。図４（ａ）は中立面Ｎに対して垂直方向（図２（ｂ）においてｙ軸方向）の外径Ｄの比率（％）であり、図４（ｂ）は中立面Ｎに対して水平方向（図２（ｂ）においてｚ軸方向）の外径Ｄの比率（％）である。ポアソン比νが０のときはシャフトに曲げ負荷がかかっても周方向に変形を伴わない状態であるため、シャフトの外径の変形比率は１００のまま一定である。
【００２７】
図４の（ａ），（ｂ）に示す結果から、縦歪みεｘ  とシャフトの外形の変形の程度とはほぼ線形の関係にあることと、ポアソン比νが大きいほどシャフト断面の外形の変形の程度が大きくなることが明らかとなった。従って、シャフト長手方向の曲げ負荷によって生じる縦歪みεｘ  とシャフト断面の外形の変形にはほぼ線形の関係があると同時に、シャフト長手方向の歪みを縦歪みεｘ  としたときのポアソン比νとシャフト断面の外形の変形とがほぼ線形の関係にあることが示された。
【００２８】
このように、シャフト長手方向の所定位置のポアソン比νを測定することによってシャフトのその位置における外径Ｄの変形、すなわちシャフト断面のつぶれや扁平化の程度を評価できる。ポアソン比νが高いほどシャフト断面の変形の程度が大きく、ポアソン比νが低いほどシャフト断面の変形の程度が小さい。従って、実際のシャフトの所定位置のポアソン比νを測定することにより、そのシャフト断面の変形に対する性能を評価することができる。
【００２９】
市販の各種ゴルフクラブのシャフトのポアソン比νを調べたところ、従来の金属シャフトのポアソン比νは０．３程度と低いが、ＦＲＰ製シャフトのポアソン比νは０．６〜０．８であって金属シャフトの約２倍の値である。それゆえ、ＦＲＰ製シャフトではシャフト断面のつぶれや扁平化が金属シャフトに比べて大きく、これが時にはスイングに影響を及ぼしたり、ゴルファーが感じるクラブのフィーリングに影響を及ぼしたりするものと推察された。プロゴルファーは、自身のスイング技術の上達の過程で使用していた金属シャフト付きのゴルフクラブとは性能及びフィーリングの点で大いに異なるＦＲＰ製シャフトを嫌う傾向が強い。その理由の１つに、ＦＲＰ製シャフトの変形が感じられることによるフィーリングの違和感が挙げられる。そこで、プロゴルファーが好むフィーリングを有するクラブのシャフトについて調べたところ、ポアソン比νがシャフトの長手方向の少なくとも一部分、より好ましくはグリップ部分を含む位置で、０．５以下のシャフトが好まれることが判った。つまり、ポアソン比νが金属シャフト並みに低いＦＲＰ製シャフトでは、軽量かつスイング時のクラブのフィーリングが良好なシャフトになると期待される。そこで、低いポアソン比νを有するＦＲＰ製シャフトの構成について調べた。
【００３０】
本発明のシャフトは、Ｓ／Ｒシャフト、ＦＷシャフト、及び組物シャフトのいずれであってもよいが、特にシャフト上に軸線方向に延びる継ぎ目がない点ではＦＷシャフト又は組物シャフトが好ましい。ここでは組物シャフトの場合を例に説明する。強化繊維に樹脂を含浸させたトウプリブレグと呼ばれる組糸をマンドレルに巻回する。図５（ａ），（ｂ）は本発明の組物シャフトの組物層の実施形態を示すが、図５（ａ）の組物層２１はシャフト長手方向軸１３に対して配向角度＋θ、−θをなすほぼ対称な２方向の傾斜糸１１，１２が編み込まれて構成され、図５（ｂ）の組物層２２はシャフト長手方向軸１３に対して傾斜糸１１，１２とシャフト長手方向軸１３に対して概ね０゜の配向角度をなす縦糸１０とが編み込まれて構成される。シャフト長手方向軸１３に対する２方向の傾斜糸１１，１２の配向角度＋θ、−θはシャフト２の長手方向のほぼ全長に沿って＋０゜よりも大きい角度から＋１０゜までと−０゜よりも小さい角度から−１０゜までの組み合わせか、＋４５゜から＋９０゜よりも小さい角度と−４５゜から−９０゜よりも大きい角度の組み合わせとすることが好ましい。また、＋０゜よりも大きい角度から＋５゜までと−０゜よりも小さい角度から−５゜までの組み合わせか、＋５０゜から＋９０゜よりも小さい角度と−５０゜〜−９０゜よりも大きい角度の組み合わせとすることがより好ましい。つまり、１０゜より大きい角度から４５゜未満までの角度と、−１０゜よりも小さい角度から−４５゜より大きい角度までを除いた配向角度は、ポアソン比の低下に寄与する。
図５（ｂ）の３軸の組物層２２では、概ね０゜の縦軸１０が入っており、これもポアソン比の低下に寄与する。また、３軸の組物層２２をシャフトの外層にすると、シャフトの剛性の調整やシャフト強度の向上が効率よくできる。
図５（ａ）において、傾斜糸１１Ａ，１２は交差する別の傾斜糸に対し、上、下、上、下・・・のパターンとなるように交差している。図５（ｂ）において、傾斜糸１１Ａはそれと交差する縦糸１０及び傾斜糸１２に対して、図面上から下に向かって傾斜糸１１Ａが上、上、下、上、上、下・・・のパターンとなるように交差している。傾斜糸１２は縦糸１０及び傾斜糸１１に対して、図面上から下に向かって傾斜糸１２が下、下、上、下、下、上・・・のパターンとなるように交差している。組物層２１，２２はシャフト２の周方向全長に及ぶと共に、シャフト２の長手方向のほぼ全長に延びる。複数の組物層を積層して構成する組物シャフトにおいて、組物層２１，２２は、シャフト径方向の任意の位置に設け得るが、特にシャフト軸線側の内層として設けることが好ましい。また、組物層２１，２２は一層設けても複数層設けてもよいが、組物層２１，２２のシャフト径方向の肉厚は、シャフトの全肉厚の３分の２以上であることが好ましく、シャフトの全肉厚の４分の３以上であることがより好ましい。組物シャフトでは、複数の組糸が互いに編み込まれるため、シャフトの曲げ強度、捩れ、曲げ剛性に優れると共に、組物層の表面の凹凸が少なく外観も優れている。
【００３１】
また、シャフトのポアソン比νが０．５以下である部分は、シャフト長手方向の任意の位置であってよく、シャフトの一部であっても全部であってもよいが、スイング中に曲げ負荷が大きくかかるグリップ側にあることが好ましい。グリップ側のシャフトの部分のポアソン比νを低くすることで、シャフト断面の変形がより効果的に抑えられ、ゴルファーによるシャフトの操作性を高めることが可能となる。１実施形態において、ポアソン比νが０．５以下である部分は、グリップ側のシャフト後端４からシャフト長さの３分の１までの部分を含む。また別の実施形態において、ポアソン比νが０．５以下である部分の外径は、シャフト先端３の外径とシャフト後端４の外径との和の２分の１よりも大きい部分を含む。シャフトのポアソン比νを０．５以下に低く設定すればシャフト断面のつぶれや扁平化が抑制される一方、同ポアソン比νは０．３以上であることが好ましい。実際、ポアソン比を０．３未満に設定し、ゴルフシャフトを設計・試作をした場合、ゴルフシャフトとしての最低限の剛性及び強度並びに性能を損なう結果となった。従って、シャフトのポアソン比νは、０．３以上、０．５以下であることが好ましい。
【００３２】
なお、シャフトに負荷を加えた時のシャフトの長手方向の歪みを縦歪み、シャフトの周方向の歪みを横歪みとし、縦歪みと横歪みとの比で表されるポアソン比を、シャフトの長手方向の所定位置において測定し、その測定された値によってシャフト断面の変形に対するシャフトの性能を評価することも本発明の範囲に含まれる。負荷の種類には、曲げ負荷だけでなく、シャフトの長手方向に加えられる引っ張り負荷も含まれる。引っ張り負荷を加えた時のポアソン比も、曲げ負荷を加えた時のポアソン比と同様、シャフト断面の変形に対するシャフトの性能を評価するために使用することが可能である。このシャフトの評価方法によれば、シャフト断面の変形が抑えられたスイングが容易なシャフトを効率よく製作・選別することが可能となる。
【００３３】
【実施例】
以下に、上記の実施形態を具体化した実施例及び従来例について説明する。
市販されているゴルフシャフトのポアソン比νを計測するために、二軸直交の歪ゲージ（株式会社共和電業製）を使用した。市販のゴルフクラブのシャフトと本発明の実施例のシャフトの、シャフト先端から長手方向に１５０ｍｍ、４００ｍｍ、７００ｍｍ（ウッド用シャフトの場合は、さらに１０００ｍｍ）の位置に、シャフト長手方向に直交するようにシャフト周方向に沿って歪ゲージを貼付した。そして、長手方向に対する静的な曲げ負荷をシャフトに加えた時の各位置における縦歪みと横歪みとを計測し、ポアソン比νを求めた。
【００３４】
計測したシャフトの材料は以下の通りである。
・市販のゴルフクラブのシャフト
従来例１…金属製シャフト。アイアン用。金属材料は等方性材料のクロムモリブデン鋼、シャフト質量約１２０ｇ
従来例２−１，２−２，２−３，２−４…ＦＲＰ製のＳ／Ｒシャフト。アイアン用。従来例２−１はシャフト質量約９０ｇ
従来例３…ＦＲＰ製のＦＷシャフト。ウッド用。シャフト質量約１００ｇ
・本発明のシャフト
実施例１…ＦＲＰ製の組物シャフト。アイアン用。８本ずつ２方向の傾斜糸から成り、同傾斜糸が配向角度＋４２゜〜＋５６゜、−４２゜〜−５６゜でシャフト先端から後端（先端から９９１ｍｍの位置）まで編まれた２層の内層と、８本ずつの２方向の傾斜糸と８本の縦糸とから成り、同傾斜糸が配向角度＋１６゜〜＋２６゜、−１６゜〜−２６゜で、縦糸が０゜で内層上にシャフト先端から後端まで編まれた１層の外層とから構成される。歪ゲージで測定したシャフト先端から７００ｍｍ付近では、配向角度＋４５゜〜＋５６゜、−４５゜〜−５６゜前後の傾斜糸を備えた組物層の肉厚が全肉厚の約６７％（３層のうちの２層）を占める。シャフト質量約９０ｇ
実施例２…ＦＲＰ製の組物シャフト。ウッド用。８本ずつの２方向の傾斜糸から成り、同傾斜糸が配向角度＋３８゜〜＋５０゜、−３８゜〜−５０゜でシャフト先端から後端（先端から１１４３ｍｍの位置）まで編まれた２層の第１内層と、８本ずつの２方向の傾斜糸から成り、同傾斜糸が配向角度＋４１゜〜＋５５゜、−４１゜〜−５５゜で第１内層上にシャフト先端から後端（先端から１１４３ｍｍの位置）まで編まれた１層の第２内層と、８本ずつの２方向の傾斜糸と８本の縦糸とから成り、同傾斜糸が配向角度＋７゜〜＋１９゜、−７゜〜−１９゜で、縦糸が０゜で第２内層上にシャフト先端から後端まで編まれた１層の外層とから構成される。歪ゲージで測定したシャフト先端から７００〜１０００ｍｍ付近では、配向角度＋４５゜〜＋５５゜、−４５゜〜−５５゜前後の傾斜糸を備えた組物層の肉厚と、＋７゜〜＋１０゜、−７゜〜−１０゜前後の傾斜糸を備えた組物層の肉厚との和が全肉厚の約７５％を占める。シャフト質量約１００ｇ
各シャフトのポアソン比νの測定結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】
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従来例１の金属製シャフトは各測定位置において０．３程度の低いポアソン比νを有したが、従来例２の１〜４及び従来例３のＦＲＰ製シャフトは各測定位置において０．５よりも高いポアソン比νを示した。本発明の実施例１のシャフトはシャフト先端から７００ｍｍ付近と、本発明の実施例２のシャフトはシャフト先端から７００ｍｍ、１０００ｍｍ位置では、傾斜糸の配向角度が本発明の特徴である＋４５゜から＋９０゜より小さい角度、−４５゜〜−９０゜より大きい角度の範囲内にある組物層が大部分を占め、それぞれの位置において、ポアソン比νは０．５よりも低い値を示した。
【００３６】
さらに、曲げ負荷とこれらのシャフトのシャフト断面の変形についても調べた。図６は、シャフト長手方向に曲げモーメントを加えた時の、曲げモーメントに対する従来例のシャフト及び本発明の実施例のシャフトの外径の変化量を示すグラフである。グラフ中、上側がシャフト水平方向の外径の変化量、下側がシャフト垂直方向の外径の変化量を示す。
【００３７】
この図から明らかなように、曲げモーメントの増大と共にシャフトの外径の変化量もほぼ線形的に増大した。従来例２−３，２−４のＦＲＰ製シャフトでは外径の変化量つまり変形が大きかったが、実施例１，２のシャフトの外径の変化量は従来例１の金属製シャフトと同様に低かった。従って、実施例１，２のシャフトではシャフト断面の変形に対する優れた剛性を備えていることが確認された。
【００３８】
従来例１，従来例２−１，実施例１のシャフトを装着したアイアンクラブを、これまで従来例１のシャフトを装着したクラブを使用していた男性プロゴルファーに実際に試打させた。その結果、従来例１よりもシャフト質量が３０ｇも軽い実施例１のクラブで「安定して、飛ぶ」という意見が得られた。従来例２−１では実施例１とシャフト質量が同じであるにも関わらず、「不安定で、球筋が安定しない。特に、切り返し時に頼りなく、ヘッドの位置が把握できない」という意見が得られた。
【００３９】
さらに、従来例１と同じ素材のシャフト質量約１２０ｇのシャフトと、従来例３，実施例２のシャフトとを装着したウッドクラブを、同様に男性プロゴルファーに実際に試打させた。その結果、従来例１よりもシャフト質量が２０ｇも軽い実施例２のクラブで「軽いのに関わらず、違和感なく安定してよく飛ぶ。信頼できる。」という意見が得られた。従来例３では実施例２とシャフト質量が同じであるにも関わらず、「スイングがぶれる、違和感がある」という意見が得られた。
【００４０】
なお、本発明の実施形態は、例えば、以下のような各別形態にして変更実施することも可能である。
・前記実施形態では、組物層２１，２２はシャフト２の周方向全長に及ぶとしたが、周方向一部に及ぶように設けられていてもよい。
・組物層２１，２２の傾斜糸１１，１２の配向角度＋θ、−θは、シャフト２の長手方向のほぼ全長に沿って、＋０゜よりも大きい角度から＋１０゜までと−０゜よりも小さい角度から−１０゜までの組み合わせ又は＋４５゜から＋９０゜よりも小さい角度と−４５゜から−９０゜よりも大きい角度の組み合わせのうちの少なくともいずれか一方とすることが好ましく、＋０゜より大きい角度から＋５゜までと−０゜より小さい角度から−５゜までの組み合わせ又は＋５０゜から＋９０゜より小さい角度と−５０゜から−９０゜より大きい角度の組み合わせのうちの少なくともいずれか一方とすることがより好ましいとしたが、傾斜糸１１，１２はシャフト２の長手方向の一部においてこれらの配向角度の範囲内にあればよい。
・１つのシャフト２には、組物層２１又は２２を単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよい。
・図５（ａ）の２軸構造の組物層２１の代わりに図７（ａ）のような２軸構造の組物層３１にしてもよい。図７（ａ）において、組物層３１の傾斜１１，１２の配向角度は図５（ａ）と同様であるが、傾斜糸１１Ａ，１２は交差する別の傾斜糸に対し、上、上、下、下、上、上、下、下・・・のパターンとなるように交差している。
・図５（ｂ）の３軸構造の組物層２２の代わりに図７（ｂ）のような３軸構造の組物層３２にしてもよい。図７（ｂ）において、組物層３２の縦糸１０及び傾斜糸１１，１２の配向角度は図５（ｂ）と同様であるが、例えば、傾斜糸１１Ａはそれと交差する縦糸１０及び傾斜糸１２に対して、図面上から下に向かって傾斜糸１１Ａが下、下、下、上、上、上、下、下、下・・・のパターンとなるように交差している。また、傾斜糸１２は縦糸１０及び傾斜糸１１に対して、図面上から下に向かって傾斜糸１２が上、上、上、下、下、下、上、上、上・・・のパターンとなるように交差している。
・図５（ａ），（ｂ）、図７（ａ），（ｂ）に示した組物層２１，２２，３１，３２において、傾斜糸１１と傾斜糸１２の交差の上下関係が逆になっていてもよい。例えば、図示はしないが、図５（ｂ）の傾斜糸１１Ａを下、下、上、下、下、上・・・のパターンとし、傾斜糸１２を上、上、下、上、上、下・・・のパターンとなるように交差してもよい。
・組物シャフトの代わりに、ＦＷシャフトとしてもよい。ＦＷシャフトの場合も、組物シャフトと同じ配向角度で傾斜糸はマンドレルに巻回される。また、ＦＷシャフトでも、そのような配向角度で巻回された傾斜糸によるシャフト径方向の肉厚は、シャフトの全肉厚の３分の２以上であることが好ましく、シャフトの全肉厚の４分の３以上であることがより好ましい。ＦＷシャフトにした場合、シャフトの製造が容易である。
【００４１】
次に、上述の実施形態から把握できる請求項に記載した発明以外の技術的思想について記載する。
（イ）ゴルフシャフトが炭素繊維強化樹脂製であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のゴルフシャフト。このようにすれば、強度の優れたゴルフシャフトが得られる。
【００４２】
（ロ）組物シャフトであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のゴルフシャフト。このようにすれば、シャフトの曲げ強度、捩れ、曲げ剛性を向上させることが可能であり外観的にも優れている。
【００４３】
（ハ）ＦＷシャフトであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のゴルフシャフト。このようにすれば、シャフトの製造が容易となる。
（ニ）前記シャフトは複数の組物層より構成され、前記組物層２１，２２，３１，３２は内層であることを特徴とする請求項３に記載のゴルフシャフト。このようにすれば、フィーリングが良好となる。
【００４４】
（ホ）シャフトは、前記組物層２１，２２，３１，３２である内層と、内層の上に配置され、傾斜糸１１，１２とシャフトのほぼ全長に沿って概ね０゜の配向角度をなす縦糸１０とから成る３軸の組物層である外層とを有することを特徴とする請求項３に記載のゴルフシャフト。このようにすれば、シャフトの剛性の調整やシャフト強度の向上が効率よくできる。
（ヘ）前記内層は、傾斜糸１１，１２の配向角度（θ）が前記シャフトの長手方向の少なくとも一部分においてそれぞれ＋４５゜から＋９０゜よりも小さい角度と−４５゜から−９０゜よりも大きい角度である２軸の組物層２１，３１であり、前記外層は、傾斜糸１１，１２の配向角度（θ）が前記シャフトの長手方向の少なくとも一部分においてそれぞれ＋０゜よりも大きい角度から＋１０゜までと−０゜よりも小さい角度から−１０゜までである３軸の組物層２２，３２である、（ホ）に記載のゴルフシャフト。このようにすればシャフト断面の変形がより効果的に抑えられる。
【００４５】
（ト）前記傾斜糸から成る組物層の肉厚が、シャフトの全肉厚の４分の３以上であることを特徴とする請求項４に記載のゴルフシャフト。このようにすればシャフト断面の変形がさらに抑えられる。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１及び２に記載の発明によれば、ゴルフクラブのスイングが容易となる。
また、シャフトの最低限の剛性及び強度並びに性能が維持される。さらに、シャフト断面の変形がより効果的に抑えられ、ゴルファーによるクラブの操作性が高められる。
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、断面の変形が抑えられ、フィーリングが良好となる。
【００４７】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、シャフト断面の変形がさらに抑えられる。
【００４８】
請求項５に記載の発明によれば、ゴルフクラブのスイングが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態のシャフトを備えたＦＲＰ製ゴルフクラブの正面図。
【図２】（ａ）シミュレーションにおける模式的なシャフトの部分拡大縦断面図、（ｂ）図２（ａ）のシャフトの横断面図、（ｃ）図２（ｂ）における２ｃの円で囲まれた部分を示す拡大図。
【図３】曲げ負荷によるシャフト断面の変形の解析結果の一例を示すグラフ。
【図４】ポアソン比νが異なる複数のシャフトに曲げ負荷を加えた時のシャフトの外形の変形の程度を示すグラフ。（ａ）は中立面Ｎに対して垂直方向の外径Ｄの比率（％）を示し、（ｂ）は中立面Ｎに対して水平方向（図２（ｂ）においてｚ軸方向）の外径Ｄの比率（％）を示す。
【図５】（ａ），（ｂ）本発明の組物シャフトの組物層の実施形態を示す模式図。
【図６】本発明の実施例のシャフト及び従来例のシャフトの、曲げモーメントに対する水平方向と垂直方向の外径の変化量を示すグラフ。
【図７】（ａ），（ｂ）本発明の組物シャフトの組物層の別の実施形態を示す模式図。
【符号の説明】
３…シャフト先端、４…シャフト後端、６…グリップ、１０…縦糸、１１，１２…傾斜糸、１３…長手方向軸。２１，２２，３１，３２…組物層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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