(57)【要約】【課題】インパクトの瞬間におけるヘッドのスピードをより高めることが可能なゴルフクラブシャフトを提供する。【解決手段】複数枚のカーボンプリプレグを同心状に積層して形成したゴルフクラブシャフトであって、クラブヘッドが固定される側の先端部には、前記カーボンプリプレグの少なくとも１枚に、カップスタック型のカーボンナノチューブが含まれている。【選択図】図１
2008200272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚のカーボンプリプレグを同心状に積層して形成したゴルフクラブシャフトであって、
クラブヘッドが固定される側の先端部には、前記カーボンプリプレグの少なくとも１枚に、カップスタック型のカーボンナノチューブが含まれていることを特徴とするゴルフクラブシャフト。
【請求項２】
請求項１に記載のゴルフクラブシャフトであって、
シャフトのキックポイントには、積層された前記カーボンプリプレグに、ヤング率が６０ＧＰａ以下で引っ張り強さが１０００ＭＰａ以上あるチタン合金の繊維状物が配設されていることを特徴とするゴルフクラブシャフト。
【請求項３】
請求項１に記載のゴルフクラブシャフトであって、
シャフトのキックポイントには、前記カーボンプリプレグの少なくとも１枚に、カップスタック型のカーボンナノチューブが含有されていることを特徴とするゴルフクラブシャフト。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のゴルフクラブシャフトにクラブヘッドを固定したことを特徴とするゴルフクラブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴルフクラブシャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ゴルフクラブシャフトの主流となっている、カーボン繊維を主体に形成されたカーボンシャフトは、カーボンプリプレグをシャフトの軸を中心に同心状に積層した多層構造であり、スチール製シャフトに比べて大幅な軽量化を図ることができる。このため、ヘッド重量を増加させながらクラブ全体としては軽量化を図ることができ、ボールの飛距離を伸ばすことができるとして人気を呼んでいる。
【０００３】
また、カーボンシャフトには、シャフトの捻れ剛性や曲げ剛性、しなり具合やキックポイントの位置などを比較的に自由に設定でき、ユーザのニーズに幅広く対応できるという優れた長所がある。
【０００４】
このようなカーボンシャフトの構造を工夫し、同心状に積層したカーボンプリプレグの層間に弾性復元性能の優れたチタン繊維を介在させることでシャフトをしなり易くさせ、さらに飛距離を伸ばすことができるゴルフクラブシャフトも提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
ところで、数年前、超弾性的な性質を有するチタン合金（以下、超弾性チタン合金と称す）が開発され、この超弾性チタン合金を適用したゴルフクラブも提案されている（特許文献２参照）。超弾性的とは、一般的にヤング率が６０ＧＰａ以下で引っ張り強さが１０００ＭＰａ以上ある性質のことで、当該チタン合金は、チタン合金としては最小のヤング率（平均４０ＧＰａ）と、一般の金属材料より約一桁大きい弾性変形能（２．５％）を有し、冷間加工が可能な「超塑性的性質」とを併せ持っている。さらに、簡単な熱処理により、その強度をチタン合金としては世界最高値（抗張力２０００ＭＰａ）まで高めることが可能となっている（非特許文献１参照）。なお、超弾性チタン合金の特性については特許文献２にも詳しく記載されている。
【特許文献１】特開２００１−１２０６９７号公報
【特許文献２】特許第３４２８５８２号公報
【非特許文献１】豊田中央研究所、”プレスリリース（２００１年（平成１３年）３月２７日付け）”、[online]、[平成１７年４月２７日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.tytlabs.co.jp/japanese/news/press/20010327gum.html＞。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ゴルフクラブに対する要求の一つとして、打球をより遠くに飛ばすことが挙げられ、打球をより遠くに飛ばすためには、ゴルフクラブシャフトの撓りを利用してヘッドスピードを上げることが重要であるとされている。ここでヘッドスピードとは、ボールの打点より約１００ｍｍ手前をヘッドが通過するときのヘッドの速度である。ところが、本発明の発明者らは、飛距離を伸ばすために、ヘッドスピードとともにインパクトの瞬間のヘッドの速度（以下、インパクトスピードという）に注目した。すなわち、インパクトスピードを上げることにより飛距離を更に伸ばすことができると考えた。そしてインパクトスピードを上げるためには、ヘッドが設けられているシャフトの先端側の部位がインパクトの瞬間に撓り及び戻りを生じることが望ましい。しかしながら、シャフトの先端側の部位は、ネック折れを防止するために強度を高めざるを得なく、シャフトの先端側に撓りおよび戻りを生じさせることは難しいという課題があった。
【０００７】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、インパクトの瞬間におけるヘッドのスピードをより高めることが可能なゴルフクラブシャフトを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するための本発明は、複数枚のカーボンプリプレグを同心状に積層して形成したゴルフクラブシャフトであって、クラブヘッドが固定される側の先端部には、前記カーボンプリプレグの少なくとも１枚に、カップスタック型のカーボンナノチューブが含まれていることを特徴とするゴルフクラブシャフトである。  
このようなゴルフクラブシャフトによれば、シャフトの先端部に通常のカーボン材料より高い強度を有する、カップスタック型のカーボンナノチューブが含まれたプリプレグが用いられているので、クラブヘッドが固定される側の先端部の強度を高めてネック折れを防止することが可能である。
【０００９】
また、カップスタック型のカーボンナノチューブが含まれたプリプレグは、通常のカーボン材料と比較して、撓りやすく、かつ、撓りが素早く戻る特性を有しているので、先端部にカップスタック型のカーボンナノチューブが含まれたプリプレグを用いることにより、ゴルフクラブシャフトの先端部に撓りやすい部位を形成することが可能である。このため、上記ゴルフクラブシャフトは、中央側の所謂キックポイントのみならず先端側の撓りやすい部位の撓り、及び、撓った状態からの素早い戻りによって、ヘッドスピードが高められるため、飛距離を伸ばすことが可能である。特に、シャフトの先端部を撓らせることが可能なので、インパクトの瞬間を含むインパクトの直前から直後におけるヘッドのスピードを高め、より飛距離を伸ばすことが可能である。
【００１０】
かかるゴルフクラブシャフトであって、シャフトのキックポイントには、積層された前記カーボンプリプレグに、ヤング率が６０ＧＰａ以下で引っ張り強さが１０００ＭＰａ以上あるチタン合金の繊維状物が配設されていることが望ましい。
【００１１】
上述のチタン合金の繊維状物が配設されている部位は、通常のカーボン材料と比較して、撓りやすく、かつ、撓りが素早く戻る特性を有している。このため、上記ゴルフクラブシャフトによれば、シャフトの全長における中央側に位置するキックポイントにてチタン合金の繊維状物の特性を活かした撓りを生じさせることが可能である。このため、通常のカーボン材料によるゴルフクラブシャフトより、ヘッドのスピードを高めることが可能であり、より飛距離を伸ばすことが可能である。
【００１２】
かかるゴルフクラブシャフトであって、シャフトのキックポイントには、前記カーボンプリプレグの少なくとも１枚に、カップスタック型のカーボンナノチューブが含有されていることが望ましい。  
このようなゴルフクラブシャフトによれば、カップスタック型のカーボンナノチューブが含まれたプリプレグが、ゴルフクラブシャフトの全長における中央側に位置するキックポイントに用いられているので、シャフトの全長における中央側のカップスタック型のカーボンナノチューブの特性を活かして、ゴルフクラブシャフトに、より大きな撓りを生じさせることが可能である。このため、全長における中央側にてより大きく撓らせ、また、大きく撓った状態からの素早く戻らせることにより、通常のカーボン材料によるゴルフクラブシャフトより、ヘッドのスピード更に高めることが可能であり、更に飛距離を伸ばすことが可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のゴルフクラブシャフトによれば、インパクトの瞬間におけるヘッドのスピードをより高めることが可能なゴルフクラブシャフトを提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明に係るゴルフクラブシャフトの一実施形態の内部構造を示したものである。図２は、本発明に係るゴルフクラブシャフトの先端部及びキックポイントの位置を説明するための図である。ゴルフクラブシャフト（以下、シャフトという）１０は、複数枚のカーボンプリプレグが同心状に積層され、その表面に塗装が施されて塗装層１３が形成されている。本実施形態においては、複数枚のカーボンプリプレグ１２、１４のうち、内側の複数の層は高弾性カーボン繊維によるカーボンプリプレグ１２にて構成されており、シャフト１０のトルク性能を調節している。高弾性カーボン繊維はカーボン繊維の配向角が軸方向に対し斜めに設定され、かつその配向角が内側から外側に向かって順次交差するように積層されている。また、複数枚のカーボンプリプレグのうち、外側の複数の層は高強度カーボン繊維によるカーボンプリプレグ１４で構成されており、シャフト１０の撓り特性と強度を調節している。
【００１５】
また、シャフト１０においてゴルフクラブヘッド（以下、ヘッドという）１１が設けられる側の先端部１０ａには、積層されているカーボンプリプレグ１２、１４のうち少なくとも１枚のカーボンプリプレグ１２、１４に、カップスタック型のカップスタック型のカーボンナノチューブ２０（図３）が含有されている。本実施形態においては、最も外側のカーボンプリプレグ１４にカップスタック型のカーボンナノチューブ２０が含有されている。シャフト１０の外周部は外部からの衝撃を最も受ける部分なので、カップスタック型のカーボンナノチューブ２０が含有されている高強度のプリプレグを、シャフトを構成するプリプレグの最も外側に配置することにより、シャフト１０の先端部の強度を高めている。以下の説明では、カップスタック側のカップスタック型のカーボンナノチューブ２０が含有されているカーボンプリプレグをナノチューブ含有プリプレグ１６として説明する。また、本実施形態において先端部１０ａとは、ヘッド側の先端から約３００ｍｍの領域を示している。
【００１６】
図３は、カップスタック型のカーボンナノチューブの概念図である。図４は、ナノチューブ含有プリプレグの拡大断面図である。  
カップスタック型のカーボンナノチューブ２０とは、図３に示すような円錐状のグラフェンシート２０ａがカップを重ね合わせたような状態で連なる形状を有するナノカーボン材料であり、図４に示すように、カーボン繊維２２に含浸されている熱硬化性樹脂２４の中に無数のカップスタック型のカーボンナノチューブ２０が含有されている。連なったグラフェンシート２０ａの外側に露出している端部がカップスタック型のカーボンナノチューブ２０と熱硬化性樹脂２４との間の荷重伝達に有効に機能する。このため、ナノチューブ含有プリプレグ１６は、カップスタック型のカーボンナノチューブ２０の特性である、通常の樹脂及びカーボン繊維２２に熱硬化性樹脂２４を含浸させたプリプレグより高い強度及び弾性率を有している。
【００１７】
図５は、シャフトに用いられる素材の異なるプリプレグの特性を比較した表である。図６は、図５の表をグラフ化した図である。図７は、素材の異なるプリプレグ用いたゴルフクラブシャフトの特性を比較した表である。図８は、図７の表をグラフ化した図である。
【００１８】
図５及び図６と図７及び図８では、素材が異なるプリプレグとしてそれぞれ、従来のカーボン繊維のみが含有されているプリプレグ（従来のプリプレグという）、カップスタック型のカーボンナノチューブ２０が含有されているナノチューブ含有プリプレグ、フラーレンが含有されているフラーレン含有プリプレグを用いて比較している。なお、フラーレンとは、ナノカーボン素材であり、例えば、６０個の炭素原子が、１２個の五員環と２０個の六員環を構成し、サッカーボール状の３次元中空分子構造をとったものである。また、図５、図７の表に示した数字は、従来のプリプレグを基準値（１００）としたときの比較値である。
【００１９】
図５、図６に示したように、平板状のプリプレグの状態では、カップスタック型のカーボンナノチューブ２０が含有されているナノチューブ含有プリプレグ１６は、従来のプリプレグとほぼ同等の硬さであるのに対し、曲げ強度は、従来のプリプレグより約３割高く、破断変位は、従来のプリプレグより約２割大きい。すなわち、平板の状態では、ナノチューブ含有プリプレグ１６は、従来のプリプレグとほぼ同等の強度を有しつつ、より撓みやすい特性を有している。また、フラーレン含有プリプレグと比較しても、ナノチューブ含有プリプレグ１６の方が軟らかく撓みやすい特性を有していることがわかる。
【００２０】
次に、シャフト状に形成した場合には、図７、図８に示すように、ナノチューブ含有プリプレグ１６にて形成されているシャフトは、従来のプリプレグにて形成されているシャフトより硬さが約１割低く、破断変位は、従来のプリプレグにて形成されているシャフトより約２割大きく、破壊荷重は、従来のプリプレグにて形成されているシャフトより約１割大きい。すなわち、シャフトの状態では、ナノチューブ含有プリプレグ１６は、従来のプリプレグにて形成されているシャフトより軟らかく撓りやすいが強度は高く破壊しにくい特性を有している。また、フラーレン含有プリプレグにて形成されているシャフトと比較しても、ナノチューブ含有プリプレグ１６にて形成されているシャフトの方が軟らかく撓りやすい特性を有していることがわかる。
【００２１】
そして、シャフト１０の全長における中央側に位置するキックポイント１０ｂが含まれる領域には、超弾性チタン合金の繊維状物（糸状物）１８が５〜１０本、シャフト１０の軸方向と平行にかつシャフト１０の軸回りに等間隔に配列されたチタン配設プリプレグ１５が、複数枚のカーボンプリプレグ１２、１４とともに積層されている。本実施形態において中央側とは、ヘッド１１側の先端から約４２０ｍｍ〜５４０ｍｍの領域を示している。また、本実施形態においては、高弾性のカーボンプリプレグ１２と高強度のカーボンプリプレグ１４の間に、この超弾性チタン合金の繊維状物１８が配設されたチタン配設プリプレグ１５が設けられている。本実施形態における超弾性チタン合金の繊維状物１８は、ヤング率が６０Ｇｐａ以下で引っ張り強さが１０００Ｍｐａ以上の超弾性的性質を有するチタン合金の繊維状物であり、１本あたりの太さは０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度である。超弾性的性質を有するチタン合金の繊維状物１８は、弾性変形しやすく、かつ、変形状態から速やかに復元する特性を備えている。なお、本発明のゴルフクラブシャフト１０は上記実施例の構造に限らず、積層されるプリプレグの数や、チタン配設プリプレグ１５を設ける層は適宜に変更が可能である。
【００２２】
図９は、本実施例のシャフト１０（本発明のシャフト）とシャフト１０と比較し先端部にカップスタック型のカーボンナノチューブ２０が含有されていないシャフト（先端部に撓りやすい部位を有しないシャフト）と従来のカーボンシャフト（従来のシャフト）との性能を比較したものである。ここでは、各シャフトの性能を比較するために、本実施形態のシャフト１０を採用したゴルフクラブ（本発明のシャフト）と一般的なカーボンシャフトを採用したゴルフクラブ（従来のシャフト）、及び、先端部にカップスタック型のカーボンナノチューブ２０を含有させた効果を明確にするために先端部に撓りやすい部位を有しないシャフトを用意し、所定のリズムで正確にスイング動作するロボットに各ゴルフクラブを取り付けて実際にスイングさせ、ヘッドスピード、及び、インパクトスピードを計測した。計測には、４５インチの長さのシャフトを使用している。ここで、ヘッドスピードとは、インパクトの位置よりも約１００ｍｍ手前にヘッド１１が到達した際のヘッド１１の速度であり、インパクトスピードとは、打球時の瞬間におけるヘッド１１の速度である。
【００２３】
図９に示すように、本発明のシャフト１０及び先端部に撓りやすい部位を有しないシャフトはいずれも従来のシャフトより、ヘッドスピード、及び、インパクトスピードともに約２ｍ／ｓ早くなっている。そして、本発明のシャフト１０と先端部に撓りやすい部位を有しないシャフトとを比較すると、ヘッドスピードの差は０．１ｍ／ｓであるのに対し、インパクトスピードの差は、０．４ｍ／ｓと大きくなっている。すなわち、ヘッド１１が約１００ｍｍ進む間におけるヘッド１１の加速度は、本発明のシャフト１０の方が先端部に撓りやすい部位を有しないシャフトより大きいことがわかる。
【００２４】
上述したように、カップスタック型のカーボンナノチューブ２０が含まれたナノチューブ含有プリプレグ１６は、通常のカーボン材料より高い強度を有するので、クラブヘッド１１が固定される側の先端部１０ａ、すなわちネック折れが懸念されるシャフト１０の先端部１０ａに用いることが可能である。
【００２５】
そして、ナノチューブ含有プリプレグ１６が、クラブヘッド１１が固定される側の先端部１０ａに用いられた本実施形態のゴルフクラブシャフト１０によれば、ナノチューブ含有プリプレグ１６の、通常のカーボン材料より撓りやすく、かつ、撓りが素早く戻る特性により、ゴルフクラブシャフト１０の先端部１０ａに撓りやすい部位を形成することが可能である。よって、本実施形態のゴルフクラブシャフト１０は、中央側に位置するキックポイント１０ｂのみならず先端側の撓りやすい部位の撓り、及び、撓った状態からの素早い戻りによっても、ヘッドスピードが高められるため、飛距離を伸ばすことが可能である。特に、シャフト１０の先端部１０ａを撓らせることにより、インパクトの瞬間を含むインパクトの直前から直後におけるヘッドのスピードを高め、より飛距離を伸ばすことが可能である。
【００２６】
また、シャフト１０の全長における中央側に位置するキックポイントにヤング率が６０ＧＰａ以下で引っ張り強さが１０００ＭＰａ以上あるチタン合金の繊維状物１８を配設させることにより、シャフト１０の全長における中央側にて、超弾性チタン合金の繊維状物１８の特性を活かした撓りを生じさせることが可能である。このため、通常のカーボン材料によるゴルフクラブシャフトより、さらに大きなエネルギーの蓄積と解放が期待でき、シャフト１０の撓りをより効果的に作用させて、ヘッド１１のスピードを高めることが可能であり、より飛距離を伸ばすことが可能である。
【００２７】
上記実施形態においては、シャフト１０の全長における中央側に位置するキックポイント１０ｂに、ヤング率が６０ＧＰａ以下で引っ張り強さが１０００ＭＰａ以上ある超弾性チタン合金の繊維状物１８が配設されているプリプレグを設ける例について説明したが、キックポイント１０ｂをカーボンプリプレグ１２、１４の少なくとも１枚に、ナノチューブ含有プリプレグ１６を用いた構成としてもよい。この場合には、シャフト１０の全長における中央側にて、カップスタック型のカーボンナノチューブ２０の特性を活かして、シャフト１０の全長における中央側をより大きく撓らせ、また、大きく撓った状態からの素早く戻らせることが可能である。このため、通常のカーボン材料によるゴルフクラブシャフトより、ヘッドのスピードが速くなるので、より飛距離を伸ばすことが可能である。
【００２８】
尚、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係るゴルフクラブシャフトの一実施形態の内部構造を示したものである。
【図２】本発明に係るゴルフクラブシャフトの先端部及び中央側の領域の位置を説明するための図である。
【図３】カップスタック型のカーボンナノチューブの概念図である。
【図４】ナノチューブ含有プリプレグの拡大断面図である。
【図５】シャフトに用いられる素材の異なるプリプレグの特性を比較した表である。
【図６】図５の表をグラフ化した図である。
【図７】素材の異なるプリプレグ用いたゴルフクラブシャフトの特性を比較した表である。
【図８】図７の表をグラフ化した図である。
【図９】本発明にかかるシャフトと先端部に撓りやすい部位を有しないシャフトと従来のシャフトとの性能を比較したものである。
【符号の説明】
【００３０】
１０  ゴルフクラブシャフト（シャフト）、１０ａ  先端部、１０ｂ  キックポイント、
１１  クラブヘッド（ヘッド）、１２  高弾性カーボン繊維によるカーボンプリプレグ、
１３  塗装層、１４  高強度カーボン繊維によるカーボンプリプレグ、
１５  チタン配設プリプレグ、１６  ナノチューブ含有プリプレグ、
１８  超弾性チタン合金の繊維状物、２０  カップスタック型のカーボンナノチューブ、２０ａ  グラフェンシート、２２  カーボン繊維、２４  熱硬化性樹脂
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2008200272.tif 000009
【図３】
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【図４】
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