(57)【要約】    【課題】  ゴルフボールの飛距離を大幅に伸ばすことのできるゴルフクラブ用シャフトを提供する。    【解決手段】  バット端(11B)からチップ端(11A)に向けて外径が漸減する円管状をなすゴルフクラブ用シャフト(11)において、チップ端から５３０ｍｍを越える部位までの間には撓りを減少し抑制する補強層(11C)を形成することにより、チップ端から５３０ｍｍを越える部分の振動数を補強層を形成しない場合に比して高くする。補強層は強化繊維の引張弾性率が２４５ＧＰａ以上のプリプレグシートを２プライ以上巻回して形成されるのがよい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バット端からチップ端に向けて外径が漸減する円管状をなすゴルフクラブ用シャフトにおいて、
チップ端から５３０ｍｍを越える部位までの間には撓りを減少し抑制する補強層が形成されることにより、ダウンスイング時におけるチップ端から５３０ｍｍを越える部分の振動数が上記補強層を形成しない場合における振動数に比して高くなっていることを特徴とするゴルフクラブ用シャフト。
【請求項２】
上記補強層は、強化繊維の引張弾性率が２４５ＧＰａ以上のプリプレグシートを２プライ以上巻回して形成されている請求項１記載のゴルフクラブ用シャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はゴルフクラブ用シャフトに関し、特に同一速度でスイングしてもゴルフボール打撃の瞬間におけるヘッドスピードを増大させてゴルフボールの飛距離を伸ばすことのできるようにしたシャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
ゴルフ競技中にゴルフボールの飛距離が大きく伸びると、次のショットを楽に行え、スコアアップにつながる。ゴルフボールの飛距離はゴルフボールの初速、打ち出し角及びスピン量に依存することが知られ、ゴルフボールの初速はゴルフボール打撃の瞬間におけるヘッドスピードによって決まる。ヘッドスピードはシャフトの軸線方向における曲げ剛性の分布に依存するとされている。
【０００３】
通常、ゴルフクラブ用のシャフトは先端（チップ端）側から後端（バット端）側に向けて外径が漸増した円管状に製作されている。従来、チップ端とバット端との間における軸線方向の曲げ剛性の分布を種々調整することにより所望の撓りを確保するようにしたシャフトが種々提案されている（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５）。
【０００４】
ところで、曲げ剛性はシャフト材料のヤング率Ｅとシャフトの慣性モーメントＩとの積ＥＩで示される特性であるが、曲げ剛性の分布を測定する場合には長さＬのスパンを有する一対の支点の上にシャフトを載置し、中間の測定点においてシャフトの中心軸線に直交する方向に任意の撓み量δを生じさせる時の荷重Ｗを測定し、次の式から求めることが行われている。
ＥＩ＝（１／４８）×ＷＬ3／δ
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１９９８５４号公報
【特許文献２】特開２００３−１９９８５５号公報
【特許文献３】特開２００２−２２４２５６号公報
【特許文献４】特開平１１−７６４７９号公報
【特許文献５】特開平１０−１２７８３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述の測定方法によって得られる曲げ剛性の分布は静的な特性であり、ダウンスイング時におけるシャフトの動的な挙動を必ずしも正確に反映していない。
【０００７】
つまり、特許文献１〜５記載のゴルフクラブ用シャフトでは先調子、中調子、手元調子といったシャフトの撓り具合を調整しているものの、実際にゴルフボールを打撃する瞬間のシャフトの動的な挙動はいずれのシャフトもあまり相違せず、期待したほどヘッドスピードが向上していないのが実情であった。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑み、ゴルフボールを打撃する瞬間のヘッドスピードを向上できるようにしたゴルフクラブ用のシャフトを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明に係るゴルフクラブ用シャフトは、バット端からチップ端に向けて外径が漸減する円管状をなすゴルフクラブ用シャフトにおいて、チップ端から５３０ｍｍを越える部位までの間には撓りを減少し抑制する補強層が形成されることにより、ダウンスイング時におけるチップ端から５３０ｍｍを越える部分の振動数が上記補強層を形成しない場合における振動数に比して高くなっていることを特徴とする。
【００１０】
本件発明者らはシャフトの動的な挙動について実験を繰り返したところ、次のようなことを知見するに至った。即ち、ゴルフクラブのダウンスイングを開始すると、図６に示されるように、シャフトＳはクラブヘッドＨ及びシャフトＳの慣性力に起因してシャフトＳの中間部位を中心としてヘッドＨの遅れ側に大きく湾曲し、ダウンスイングの途中で一旦真っ直ぐな状態ＳＴ１に戻り、その後ヘッドＨの進み側に湾曲し、そのシャフトＳがヘッドＨの進み側に湾曲した状態でヘッドＨがゴルフボールＢと衝突する。
【００１１】
すると、図７の(b)に示されるように、ヘッドＨとゴルフボールＢが衝突した瞬間ＩＰにシャフトＳは衝突に起因する衝撃力を受けて真っ直ぐな状態に瞬間的に戻った後ヘッドＨの遅れ側に湾曲し、その状態でゴルフボールＢがヘッドＨから離れて飛球する。つまり、シャフトＳがヘッドＨの進み側から瞬間的ではあるが、元の真っ直ぐな状態に戻ってさらにヘッドＨの遅れ側に湾曲する時間的な遅れが生じ、この時間的な遅れがヘッドスピードを低下させる原因になっていることを究明するに至った。
【００１２】
次に、本件発明者らはチップ端から従来の一般的なシャフトにおいてシャフトが最も湾曲する点（キックポイント）を越える部位までの間に補強層を形成してその部分を撓り難くしたシャフトを試作し、その動的な挙動について実験を行った。チップ端から従来の一般的なシャフトにおいてシャフトが最も湾曲する点（キックポイント）を越える部位までの間を補強層によって撓り難くすると、ダウンスイング時に補強層を形成した部分の振動数（慣性力に起因してヘッドの遅れ側に湾曲し真っ直ぐな状態に戻りさらにヘッドの進み側に湾曲し真っ直ぐな状態に戻るという挙動の振動数）が補強層を形成しない場合の振動数に比して高くなる。つまり、ゴルフクラブのダウンスイングを開始すると、図５に示されるように、シャフトＳはクラブヘッドＨ及びシャフトＳの慣性力に起因してシャフトＳの中間部位を中心としてヘッドＨの遅れ側に湾曲した後、一旦真っ直ぐな状態ＳＴ１に戻り、さらにヘッドＨの進み側に湾曲し、再び真っ直ぐな状態ＳＴ２になった後、次にヘッドＨの遅れ側に湾曲し、真っ直ぐな状態ＳＴ３に戻った瞬間ＩＰにヘッドＨがゴルフボールＢと衝突する。
【００１３】
すると、図７の(a)に示されるように、ヘッドＨとゴルフボールＢが衝突した瞬間にシャフトＳは衝突に起因する衝撃力を受けるが、チップ端から従来の一般的なシャフトにおいてシャフトが最も湾曲する点を越える部位までの間が撓り難くなっているので、シャフトＳはほぼ真っ直ぐな状態のままでゴルフボールＢがヘッドＨから離れて飛球する。つまり、シャフトＳがヘッドＨの進み側から遅れ側まで湾曲する時間的な遅れが生ずることなく、ゴルフボールが打撃されて飛球し、プレイヤーのスイングスピードがそのままヘッドスピードに反映できることとなる。
【００１４】
従来の一般的なシャフトではキックポイントがチップ端から４８０ｍｍ〜５２０ｍｍの部位に設定されることが多い。そこで、補強層はチップ端から５３０ｍｍを越える部位までの間に形成するのがよい。
【００１５】
シャフトの製造方法にはシートワインディング法や３軸ブレイディング法など、種々な方法が知られているが、本発明に係るゴルフクラブ用シャフトを製造する場合にはシートワインディング法が最適である。本件発明者らが試作と実験を繰り返したところ、補強層は、強化繊維の引張弾性率が２４５ＧＰａ（２５ｔｆ／ｍｍ2）以上、好ましくは２９４ＧＰａ（３０ｔｆ／ｍｍ2）以上のプリプレグシートを２プライ以上巻回して形成されるのがよいことが確認された。
【００１６】
ここで、シートワインディング法とは強化繊維のシートマトリックス樹脂を含浸させたプリプレグをマンドレルに加圧しながら巻回し、シャフトを製作するという方法である。シャフトの特性に応じて強化繊維の方向をマンドレルの軸線に対して傾斜させることも行われている。
【００１７】
プリプレグの強化繊維は炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、炭化シリコン繊維などを採用することができる。また、プリプレグのマトリックス樹脂にはエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリプロピレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ナイロン樹脂などの熱可塑性樹脂を用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を具体例に基づいて詳細に説明する。図１及び図２は本発明に係るゴルフクラブ用シャフトの好ましい実施形態を示す。シャフト１１はチップ端１１Ａからバット端１１Ｂに向けて外径が漸増した円管状をなし、チップ端１１Ａ側はクラブヘッド１０のホーゼル（又はネック）１０Ａに差し込まれてクラブヘッド１０に連結され、バット端１１Ｂ側にはグリップ１２が外嵌される。
【００１９】
このシャフト１１のチップ端１１Ａからバット端１１Ｂまでの長さＬ０は１１００ｍｍに設定され、シャフト１１のチップ端１１Ａから５５０ｍｍまでの部位Ｌ１には撓りを軽減し抑制する補強層１１Ｃがシャフト１１の外周側に形成されている。
【００２０】
本例のシャフト１１を製造する場合、図１に示すように、第１ないし第５の主プリプレグシート２０〜２４、バイアスプリプレグシート２５、２６及び補強用プリプレグシート２７、２８を準備する。これらのプリプレグシート２０〜２８は例えば炭素繊維強化シートにエポキシ樹脂を含浸して製作されている。補強用プリプレグシート２７、２８は強化繊維の引張弾性率が２４５ＧＰａ（２５ｔｆ／ｍｍ2）以上、好ましくは２９４ＧＰａ（３０ｔｆ／ｍｍ2）以上の繊維強化シートが用いられている。
【００２１】
なお、第１ないし第５の主プリプレグシート２０〜２４及びバイアスプリプレグシート２５、２６については補強用プリプレグシート２７、２８と同一のシート素材を用いてもよく、要求されるシャフト１１の硬さなどに応じて他のシート素材を用いることもできる。また、補強用プリプレグシート２７、２８は長さ５５０ｍｍの１枚のシートとすることもできる。
【００２２】
また、第１、第２のプリプレグシート２０、２１は強化繊維の方向がシャフト１１の中心軸線に対して＋４５°及び−４５°に配向するように切断され、その巻き位相が１８０°ずれるように貼り合わされている。
【００２３】
まず、マンドレルＭの先端側にバイアスプリプレグシート２５を炭素繊維の方向がマンドレルＭの中心軸線と平行になるように例えば３プライ（３層）巻き付けた後、その上から第１、第２の主プリプレグシート２０、２１を例えば６プライ（６層）だけ巻き付ける。この第１、第２の主プリプレグシート２０、２１によってシャフト１２のねじれが抑制される。
【００２４】
次に、マンドレルＭの先端側にバイアスプリプレグシート２６を炭素繊維の方向がマンドレルＭの中心軸線と平行になるように例えば３プライ（３層）巻き付けた後、第３〜第５の主プリプレグシート２２〜２４を炭素繊維の方向がマンドレルＭの中心軸線と平行になるように例えば６プライ（６層）巻き付け、こうしてシャフト素形状を製作する。この第３〜第５の主プリプレグシート２２〜２４によってシャフト１１の曲げ強度が確保されるとともに、プリプレグシート間の層間剥離が軽減され抑制される。
【００２５】
その後、マンドレルＭの第１の主プリプレグシート２０の巻き付け開始端から２００ｍｍの位置を開始位置とし、この開始位置から３５０ｍｍの位置（開始端から５５０ｍｍの位置）まで補強用プリプレグシート２７を炭素繊維の方向がマンドレルＭの中心軸線と平行になるように２プライ以上、例えば３プライ（３層）巻き付ける。
【００２６】
最後に、補強用プリプレグシート２８を炭素繊維の方向がマンドレルＭの中心軸線に対して平行になるようにマンドレルＭの第１の主プリプレグシート２０の巻き付け開始端から巻き付けを開始し、マンドレルＭの第１の主プリプレグシート２０の巻き付け開始端から２００ｍｍの位置まで２プライ以上、例えば３プライ（３層）巻き付ける。
【００２７】
プリプレグシート２０〜３０のマトリックス樹脂が硬化した後、マンドレルＭを引き抜くと、例えば１１７０ｍｍの寸法のシャフト素材が得られる。
【００２８】
得られたシャフト素材を所定の寸法、例えば１１００ｍｍの長さに切断し、チップ端１１Ａをクラブヘッド１０のホーゼル（又はネック）１０Ａに差し込んで取付け、シャフト１１のバット端１１Ｂにクリップ１２を外嵌すると、ゴルフクラブが得られる。
【００２９】
プレイヤーがゴルフクラブＧのグリップ１２を握り、スクエアーに構えてアドレスし、バックスイングし、トップの位置からダウンスイングを行うと、ゴルフクラブＧは図３に示されるような動きとなる。
【００３０】
そこで、グリップ１２の後端を中心としてゴルフクラブＧの挙動を図示すると、図５に示されるようになる。図５において、シャフトＳはクラブヘッドＨ及びシャフトＳの慣性力に起因してシャフトＳの中間部位を中心としてヘッドＨの遅れ側に湾曲するが、チップ端から５５０ｍｍまでの部分が撓り難いので、湾曲は従来の一般的なシャフトに比して小さい。その後、ダウンスイングの途中で一旦真っ直ぐな状態ＳＴ１に戻り、次にヘッドＨの進み側に湾曲し、再び真っ直ぐな状態ＳＴ２になった後、次にヘッドＨの遅れ側に湾曲し、真っ直ぐな状態ＳＴ３に戻った瞬間ＩＰにヘッドＨがゴルフボールＢと衝突する。
【００３１】
この時、シャフト１１のチップ端１１Ａから５５０ｍｍの部位までの間を補強層１１Ｃによって撓り難くしているので、この部分の振動数は補強層１１Ｃを形成しない場合の振動数に比して高くなる。
【００３２】
本例のシャフト１１の撓りＡ及び撓りの復帰速度Ｖを図４に示す。図中、ＩＰがインパクトの瞬間である。また、従来の一般的なシャフトの撓りＢもあわせて示している。なお、本例では補強用プリプレグシート２７、２８を設けていないシャフトを従来の一般的なシャフトとしている。
【００３３】
本例のシャフトではシャフト１１のチップ端１１Ａから５５０ｍｍの部位までの間の振動数が補強層１１Ｃを形成しない場合の振動数に比して高くなっているので、シャフト１１全体の撓りＡの周期も従来の一般的なシャフトの撓りＢの周期に比して短い。
【００３４】
すると、図７の(a)に示されるように、ヘッドＨとゴルフボールＢが衝突した瞬間にシャフトＳは衝突に起因する衝撃力を受けるが、補強層１１Ｃによって撓りが減少され抑制されているので、実質的に真っ直ぐな状態のままでゴルフボールＢがヘッドＨから離れて飛球した後、シャフト１１の補強層１１Ｃを形成した部分はヘッドＨの遅れ側に湾曲しながらフォロースルーとなる。つまり、シャフトＳがヘッドＨの進み側から遅れ側に湾曲する時間的な遅れが生ずることなく、ゴルフボールが打撃されて飛球し、プレイヤーのスイングスピードがそのままヘッドスピードに反映できることとなる。
【００３５】
本件発明者らの実験によれば、ヘッドスピードが４０ｍ／ｓｅｃの場合に約１．５７ｍ／ｓｅｃだけスピードアップすることが確認された。
【００３６】
図８は第２の実施形態を示し、図において図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。第２の実施形態では補強用プリプレグシート２７、２８を第１、第２のプリプレグシート２０、２１と第３〜第４の主プリプレグシート２２〜２４の間に巻き付けるようにしている。このように補強層１１Ｃは必ずしもシャフト１１の外周側に設ける必要はなく、シャフト素形材の中間層に形成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係るゴルフクラブ用シャフトの好ましい実施形態における製造工程を模式的に示す図である。
【図２】上記実施形態のシャフトを備えたゴルフクラブの１例を示す図である。
【図３】ゴルフクラブのスイング中におけるゴルフクラブの状態の変化を示す図である。
【図４】上記実施形態におけるシャフトの撓り及び撓りの復帰速度の変化、従来の一般的なシャフトの撓りの変化を示す図である。
【図５】上記実施形態におけるダウンスイング時のシャフトの撓りの例を示す図である。
【図６】ダウンスイング時の従来の一般的なシャフトの撓りを例を示す図である。
【図７】クラブヘッドとゴルフボールとが衝突する前後のシャフトの撓りの例を詳細に示す図である。
【図８】第２の実施形態における製造工程を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０        クラブヘッド            １１        シャフト
１１Ａ      チップ端                １１Ｂ      バット端
１１Ｃ      補強層                  １２        グリップ
２７、２８      補強用プリプレグシート
【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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【図８】
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