(57)【要約】【課題】  ゴルフクラブ用のシャフトは軽くて均質で反発力が大きく、ねじれに対する抵抗が大きいことが重要である。これらの性能をアップすることが本発明の課題である。【解決手段】  パイプ状のシャフトの内部に大気圧を超える気体を封入することにより、又はシャフトの内部に押し棒を入れ、ばねによって押すことにより、シャフトにあらかじめ引張応力（プリテンション）をかけたシャフトとする。ゴルフシャフトは軽くするために薄肉厚の材料で作られているが肉厚が薄いと圧縮応力に対する強度が弱い、特にカーボンシャフトは樹脂の強度に頼ることになるので極めて弱い。本発明によるプリテンションをかけたものは圧縮強度が補強されるので、反発力がアップする。また、材料にテンションがかかった状態から使用されるのでその分ひずみが小さく、ねじれ抵抗が大きくなり、また材料の均質化も図られる。【選択図】  図１
2007050202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプ状に成型されたシャフトにあらかじめ引張応力（プリテンション）をかけたことを特徴とするゴルフクラブ用のシャフト。
【請求項２】
パイプ状に成型されたシャフトの内部に大気圧を超える圧力の気体を封入することによりシャフトに引張応力（プリテンション）をかけたことを特徴とするゴルフクラブ用のシャフト。
【請求項３】
パイプ状に成型されたシャフトの内部に金属又はプラスチックの棒又はパイプを挿入し、この棒又はパイプをばねで押すことによってシャフトに引張応力（プリテンション）をかけたことを特徴とするゴルフクラブ用のシャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明はスポーツ用具の部品であり、ゴルフに使われるゴルフクラブのシャフトとして用いられるものである。
【背景技術】
【０００２】ゴルフは１００年以上も前から親しまれているスポーツであるが、近年大衆が楽しむスポーツとして多くの人々によってプレーされている。このゴルフに用いられるクラブはゴルフをプレーする上に非常に重要であり、プレーヤーの力量を発揮するために重要な役割を担っている。このゴルフクラブはゴルフボールを打つためのヘッド部分とこのヘッドとプレーヤーの腕を結ぶためのシャフトから成り立っている。ゴルフがはじめられて以来、このヘッド部分とシャフトについて数多くの改良がなされ、、素材、加工技術などに多くの改良がなされてきた。この中でシャフト部分の改良について見ると、古くは木製のシャフトが用いられ、その中でも材質の優れたヒッコリーのシャフトが多く使われていたが、強度特性のはるかに優れたスチールシャフトが開発されたことによりスチールシャフトが全盛の時代となりヒッコリーシャフトは姿を消した。そして近年、軽量性と強度に優れたカーボンシャフトが開発されてカーボンシャフトが大勢を占めるまでになっている。【０００３】  ゴルフクラブに求められる重要な性能としては、ゴルフボールをより遠くに飛ばし、そして曲がらないことであり、この性能を高めるためにゴルフクラブのヘッドとシャフトについて様々の技術開発がなされてきている。本発明はシャフトに関するものであるので、ヘッド部分に関する技術については省略して、シャフト部分に関する技術について説明する。現在使われているシャフトはスチールシャフトとカーボンシャフトであるがシャフトに求められる性能としては、軽くて、強度があり、ねじれにくいことである。スチールシャフトは相当前から使われてきたが、重くて硬いことが欠点であり、この点についての改良が重ねられてきている。その主たるものは、軽量化と強度を高くして反発力を強めるために材質とシャフトの形状についての改良である。そして現在、材質としては、クロムモリブデン鋼などの超強合金鋼を用いてシャフトパイプの肉厚をできるだけ薄くすることにより軽量化したものが主流となっている。そして、形状については、反発力を上げるため、ヘッド側の径を細くしてグリップ側の径を太くし、節を付けるなどの工夫がされている。カーボンシャフトはカーボン繊維を熱硬化性樹脂で固めて成型したカーボンコンポジッドであるが、カーボン繊維は引っ張り応力には非常に強いが圧縮、ねじり応力に対しては極めて弱いものであり、軽いけれどもたわみが大きく、ねじれ易い欠点がある。このため、カーボン繊維の巻きかたによってこの欠点を改良してきているがまだ完全ではなく、上級ゴルファーやプロゴルファーが用いるゴルフクラブ特に方向性を重要視するアイアンクラブとしては曲がり易いと言うことで敬遠されている。シャフトの形状については曲げモーメントの強くかかるグリップ側を太くしてヘッド側が細く作られている。これによってクラブの振り下ろし時にヘッド側でシャフトがたわみゴルフボールを飛ばすための反発力が増す。一方シャフトの径が細いとねじり抵抗が小さくなるので反発力を犠牲にしてまでもある一定の太さを保つ必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】シャフトに求められる性能は軽くて反発力が大きくそしてねじれないことであり、このための様々の改良がなされ現状の技術水準となっている。スチールシャフトについては、強度はあるが重くて硬いことが欠点であり、この点を解決するために超高強度鋼を素材として用いてシャフトのパイプの肉厚をできるだけ薄くすることにより軽量化を図ってきているが、鋼は引っ張り応力に対しては極めて強いが肉厚が薄いと変形したり座屈してしまうために圧縮応力に弱くあまり薄くすることはできない。また、ビギナーやアベレージゴルファーにとってスチールシャフトは硬いと言う欠点があり、力の弱いゴルファーにとっては反発力を充分に発揮させることができない。このため、ヘッド側の径を細くして硬さを少なくしたり反発力を上げようとしているがねじれ易くなるため問題がでる。一方、カーボンシャフトは材料の比重がスチールよりはるかに軽いために軽くて強いシャフトとすることができる。しかしながら、カーボン繊維は引張応力には極めて強いが圧縮応力に対しては全く強度がない。従って、圧縮応力は全てコンポジットとしての樹脂に頼ることになるが、樹脂はスチールと比べると強度もさることながら弾性係数が非常に小さく、曲げモーメントがかかった場合たわみ過ぎることが欠点である。また、ねじり抵抗についてもスチールと比較すると弱く、ねじれ易い欠点を持っている。即ち、ゴルクラブとした場合、飛ばすことはできるが曲がり易いと言う欠点に繋がっている。このため、カーボン繊維の巻き方をいろいろと工夫して改良を図っているが完全ではい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】本発明の技術は従来の技術を否定するものではなく、ゴルフシャフトにとっての課題である軽くて反発力が大きくそしてねじり抵抗が大きいと言う性能をより高めるためのものである。【０００６】本発明は従来の技術によるシャフトの内部に大気圧を超える気体を封入し、または、シャフトの内部に金属またはプラスチックの棒またはパイプを挿入して、この棒またはパイプを皿ばねなどのばねを介して押すことによってシャフトパイプの材料にあらかじめ引張応力（プリテンション）をかけるものである。本発明によるプリテンションをかけることにより、シャフト材の使用応力ポイントは従来の技術によるものが０から使われるのに比べ、本発明によるものは、より高度の応力ポイントから使用するものであり、従来の技術とは全く異なった画期的な技術である。【０００７】プリテンションの大きさであるが、現在一般的に使用されているシャフトの引張強度は１０００〜２０００ｋｇ／本であるが、実際の使用応力ポイントは約３００ｋｇ／本である。プリテンションをかけると、その分引張応力は余計に使われることになるので、使用応力ポイントの１０％位にすべきである。また、気体を封入してプリテンションをかけるものにあっては、スポーツ用具としての安全性を考慮して、封入する気体の圧力はゲージ圧で２０ｋｇ／ｃｍ２以下とするのが好ましい。封入する気体については空気でよいが、シャフトの材質の劣化を防ぐうえからは窒素、アルゴン等の不活性気体を用いるのも好ましい。また、気体がシャフト素材を透過して中の気体の圧力が減少するのを小さくするために炭酸ガス等の分子の大きい気体も好ましい。
【発明の効果】
【０００８】本発明によってプリテンションがかけられたシャフトはシャフトの使用応力ポイントがプリテンション分だけ高い応力ポイントから使用されるので、シャフトの均質化が図られる。一般に物質は理想物質は少なく、必ず何らかの欠陥を有している。このような物質に応力がかかると、応力による材料のひずみはまず欠陥部に集中するため、不均質なひずみとなる。これに対してあらかじめ引張応力（プリテンション）をかけてあるものは既にひずみが欠陥部で起こってしまっているため以後のひずみはより均質的なものとなる。次にゴルフボールをより遠くへ飛ばすための反発力の向上である。スイングではヘッドを加速するために曲げモーメントがかかるが、この曲げモーメントに耐えるためシャフト材の引張り側に引張り応力、圧縮側に圧縮応力がかかる。この応力に耐えるための引張強度と圧縮強度はスチールの場合には略同じであるが、シャフト用のパイプは軽量化を図るため肉厚が薄く作られている。このため引張強度は問題ないが圧縮強度はパイプの変形により弱くなる。プリテンションをかけたものは圧縮強度を補強するように作用するので反発力は上がることになる。一方、カーボンシャフトの場合にはカーボン繊維と熱硬化性樹脂のコンポジッドであるので引張強度は強いが圧縮強度は極めて弱い、特に弾性係数は非常に小さい。従ってプリテンションによる圧縮強度の補強作用は大きなものとなる。次には、大気圧を超える気体を封入したシャフトの形状変形効果による反発力のアップである。即ち、シャフトに曲げモーメントがかかるとパイプ状のシャフトは真円から楕円状に変形するが、内部に封入されている気体の圧力によって真円に戻ろうとする力が働く。この作用によって、反発力はアップする。次に耐ねじり性能に対する作用である。即ち、従来のものは応力が０の点からねじれひずみが発生するが、プリテンションをかけたものは応力がかけられた点からねじれる。このため、最初からねじれに対する防止応力がかかっていることになり、ねじれ応力によるひずみを小さくすることができ、結果として曲がらないと言う性能のアップにつながる。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例】
【実施例１】図１に示す構造のカーボンシャフトを用いて、この中に大気圧を超える気体としてゲージ圧で１０ｋｇ／ｃｍ２の空気を封入し、プリテンションをかけた。これに、ヘッドスピード４０ｍ／ｓｅｃに相当する反発力として、シャフトの先端に２ｋｇの力をかけ、この時のたわみを測定した。また、ヘッドにゴルフボールを３０ｃｍの高さから落として、跳ね返った高さを測定した。更に、ヘッドの中央部に１０ｋｇ・ｃｍのトルクを加えた時のたわみを測定した。その結果を第１表に示す。
2007050202.tif 000003
【実施例２】図２に示すカーボンシャフトを用いて、ばねによって２０ｋｇの力で押して、シャフトにプリテンションをかけた。このシャフトについて実施例１と同様な測定を行った。その結果を第２表に示す。
2007050202.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【０００９】本発明によるシャフトの構造について添付の図を用いて簡単に説明する。シャフトの構造についてはいろいろのものが考えられるが、添付の図はその代表的なものである。図１は本発明の請求項２のシャフトの断面図及びグリップ方向から見た立面図である。（１）はシャフト本体で、スチールまたはカーボンコンポジットのパイプ、（２）及び（４）は封入される気体を封止するための金属またはプラスチックのストッパー、（６）は気体を圧入するためにストッパーに空けた孔、（５）は気体圧入針で気体を圧入し、針を抜いた時に気体を止めるための軟質ゴム又はプラスチックの封止具である。シャフトのパイプ（１）に封入される気体のストッパー（２）及び（４）を接着剤又は溶接により固定し、このストッパーのグリップ側には中央に気体封入用の孔（６）を設けてこの孔に気体が洩れないように封止具（５）を接着し、ここから気体圧入針を通して大気圧を超える一定圧力の気体を封入してシャフトにプリテンションをかける。図２は本発明の請求項３のシャフトの断面図及びグリップ側から見た立面図である。（４）は押し棒又はパイプのヘッド側のストッパーで接着または溶接であらかじめ固定しておく。次に、シャフトのパイプ（１）の中に押し棒又はパイプ（３）を入れ、この押し棒を皿ばね（８）でばね受けプレート（９）を介して外部からの力で押し、押し棒又はパイプに圧縮応力をかけた状態でグリップ側ストッパー（２）を接着又は溶接で固定してシャフトにプリテンションをかける。押し棒（３）はシャフトが重くなるので、あまり太いものは使えない。このため、圧縮応力によって曲がってしまうのを防止するため、数箇所に金属又はプラスチックの円盤状の板（７）を置いて押し棒が曲がってしまったり、座屈してしまうのを防いだ構造となっている。【図１】    図１は本発明の請求項２のシャフトの断面図及びグリップ方向から見た立面図である。（１）はシャフト本体であるスチール又はカーボンコンポジットのパイプ、（２）及び（４）は封入される気体を封止するための金属又はプラスチックでできたストッパー、（５）は気体圧入針などで気体を圧入して針を抜いた時に気体を止めるための軟質ゴム又はプラスチックの封止具、（６）は気体圧入針などを通すためストッパーに空けた孔である。
【図２】    図２は本発明の請求項３のシャフトの断面図及びグリップ方向から見た立面図である。（１）はシャフト本体であるスチール又はカーボンコンポジットのパイプ、（２）及び（４）はばね及び押し棒の力を受けるための金属又はプラスチックでできたストッパー、（３）シャフトに機械的にプリテンションをかけるための金属又はプラスチックの押し棒又はパイプ、（７）はこの押し棒又はパイプが押すための圧縮力によって曲がってしまうのを防止するための金属又はプラスチックの円盤状の板、（８）は皿ばね、（９）は皿ばね受けである。
【符号の説明】
１    シャフト本体であるパイプ
２    シャフトに取り付けたグリップ側のストッパー
３    押し棒又はパイプ
４    ヘッド側のストッパー
５    気体洩れ止め封止具
６    グリップ側ストッパーに空けられた孔
７    押し棒の曲がり防止用の円盤状の板
８    皿ばね
９    皿ばね受け
【図１】
2007050202.tif 000005
【図２】
2007050202.tif 000006