(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトの全長にわたってシャフト長手方向軸（１３）に対して概ね０゜の配向角度を有する縦糸（１０）と、第１の配向角度（θ）を有する第１の傾斜糸（１１）と、第１の傾斜糸（１１）とシャフト長手方向軸に対して対称な第２の配向角度（−θ）を有する第２の傾斜糸（１２）とを備えた組物層（２２，３２）を有する繊維強化樹脂製ゴルフシャフトであって、
第１及び第２の傾斜糸（１１，１２）及び縦糸（１０）の幅の平均値をｔ、シャフトの直径をＤ、第１及び第２の傾斜糸（１１，１２）のそれぞれの打ち込み本数をｎ本、縦糸の打ち込み本数をｎ本、とした場合に、
ｎ・（ｔ＋ｔ／ｃｏｓθ）  ＜  π・Ｄ  ≦  ２ｎ・（ｔ＋ｔ／ｃｏｓθ）
が成り立つ部分が組物層（２２，３２）に存在し、
前記第１及び第２の傾斜糸（１１，１２）の交差部分の中心を含むシャフト長手方向軸（１３）の軸方向に延びる線が縦糸（１０）の長手方向に延びる中心線からずれており、前記縦糸（１０）及び第１の傾斜糸（１１）及び第２の傾斜糸（１２）が三重に重なる箇所が組物層（２２，３２）に存在しないことを特徴とするゴルフシャフト。
【請求項２】
σｔを縦糸（１０）及び第１及び第２の傾斜糸（１１，１２）の幅の標準偏差とした時、幅の平均値ｔはｔ−σｔからｔ＋σｔの範囲をとることを特徴とする請求項１に記載のゴルフシャフト。
【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、スイング中のヘッドスピードの増大に伴い縦弾性率を大きくす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）を互いに編み組みさせ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。組物シャフトは、シャフト長手方向にもシャフト周方向にも継ぎ目が存在しない上に組糸が互いに編み込まれているため、曲げ強度が向上されている点で優れている。
【０００４】
例えば、特開平６−２７８２１６号公報は組物シャフトについて開示している。このシャフトは、シャフトの長手方向軸に対して左右対称の配向角度を有する複数の傾斜糸とシャフトの長手方向軸に対して０゜の角度を有する縦糸とをマンドレルに組着することにより成形される。傾斜糸と縦糸とを編み込んで、いわゆる３軸構成の組物層を形成することにより、シャフトの曲げ強度が向上される。
【０００５】
また、特開平１１−３４２２３３号公報も組物シャフトについて開示している。その組物シャフトは、複数の組物層を積層することにより形成される。しかし、すべての組物層を左右対称の配向角度を有する複数の傾斜糸と長手方向軸に対して概ね０゜の縦糸とを備えた３軸の構成にした場合には、各層において３種類の組糸が重なる部分と重ならない部分とが生じる。そして、これらの部分の間に段差が生じ、組物層間の剪断強度が低下して、曲げ強度及び捩り強度を有効に発現できない。そこで従来の組物シャフトでは、外側組物層は３軸の構成にし、内側組物層は傾斜糸のみの２軸の構成にしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のシャフトは、いずれも左右対称な傾斜糸と縦糸とから成る３軸構成の組物層を備えることにより曲げ強度の向上を図っている。しかしながら、スイング中のシャフトでは、遠心力による負荷がヘッドスピードの増大と共に増加し、シャフトの性能（シャフトの曲げ変形とそれによるフィーリングや打球飛距離の変化）に影響を与える。そのため、遠心力による負荷と変形の関係についてさらに詳しく考察する必要がある。
【０００７】
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。インパクト前のシャフトには（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が生じる。（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。遠心力や慣性力によって、シャフトには、（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・圧縮や、（Ｂ）シャフトの長手方向に対する遠心方向への引っ張りが生じる。（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。クラブをダウンスイングし、ヘッドスピードがある程度増大してきたインパクト前の状態では、特に、遠心力が大きくシャフトに作用する。この場合、（Ｂ）項に関する遠心方向の引っ張り歪みやシャフト周方向の圧縮は無視できる程度に小さいが、（Ａ）項に関する曲げ負荷は、ヘッドスピードの増大と共に大きくなる。つまり、シャフトにかかる遠心力が増大するにつれて、スイングによる慣性力の変化と複合してシャフトが複雑に変形し、曲げ負荷が大きく変化する。曲げ負荷が大きく変化すると、シャフトのしなり具合が大きく変化し、従来のシャフトでは変形の程度が安定しない。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（安定性など）に影響を及ぼしたりし得る。力が比較的強くてヘッドスピードが速くシャフトの変形の程度が大きいプロゴルファーや、感覚の繊細なプロゴルファーほど、シャフトの変形を感じ易く、特にインパクト直前のシャフトの変形が打球の善し悪しに影響する為、シャフトの変形を抑制し、打球を安定させることが重要であると考えられる。
【０００８】
図１０に示すように、従来の３軸構成の組物層を備えたシャフトでは、傾斜糸４１，４２はシャフト長手方向軸４３に平行な縦糸４０に対して各々＋θ、−θの配向角度で左右対称に配置され、傾斜糸４１，４２の交差部分が一つおきに縦糸４０上に存在している。組糸４０，４１，４２の幅の平均値をｔ（ｍｍ）とし、傾斜糸４１，４２が交差した部分の縦糸４０に対して垂直な方向の長さ（つまりシャフト周方向に沿った長さ）をι（ｍｍ）とすると、組糸はｔ、ι、ｔ、ι・・・の順に交互に配置されている。ι＝ｔ／ｃｏｓθであるため、ｔ＋ι＝ｔ＋ｔ／ｃｏｓθとなる。縦糸４０の打ち込み本数をｎ本、傾斜糸４１，４２の打ち込み本数を各々ｎ本ずつとすると、ｔ＋ιのセットがｎ回並んだものがシャフトの全周に相当するため、シャフト２の直径をＤ（ｍｍ）とすると、
πＤ＝ｎ（ｔ＋ｔ／ｃｏｓθ）
が成り立つ。
【０００９】
この従来の組物層では、３種類の組糸４０，４１，４２が一点で重なる部分が繰り返し存在するため、３種類の組糸４０，４１，４２が重なる部分と重ならない部分との間に段差が生じ、組糸の間にできる三次元的な空隙Ｓが広くなっている。このため、スイング中にヘッドスピードが増大するにつれてシャフトにかかる遠心力による負荷が増加すると、その空隙Ｓが可塑的に狭まってシャフトの変形が大きくなると推察される。
【００１０】
本発明の目的は、インパクト前にシャフトにかかる遠心力によるシャフトの変形を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。
【００１１】
【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、シャフトの全長にわたってシャフト長手方向軸に対して概ね０゜の配向角度を有する縦糸と、第１の配向角度を有する第１の傾斜糸θと、第１の傾斜糸とシャフト長手方向軸に対して対称な第２の配向角度−θを有する第２の傾斜糸とを備えた組物層を有する繊維強化樹脂製ゴルフシャフトであって、第１及び第２の傾斜糸及び縦糸の幅の平均値をｔ、シャフトの直径をＤ、第１及び第２の傾斜糸のそれぞれの打ち込み本数をｎ本、縦糸の打ち込み本数をｎ本、とした場合に、
ｎ・（ｔ＋ｔ／ｃｏｓθ）  ＜  π・Ｄ  ≦  ２ｎ・（ｔ＋ｔ／ｃｏｓθ）
が成り立つ部分が組物層に存在し、前記第１及び第２の傾斜糸の交差部分の中心を含むシャフト長手方向軸（１３）の軸方向に延びる線が縦糸の長手方向に延びる中心線からずれており、前記縦糸及び第１の傾斜糸及び第２の傾斜糸が三重に重なる箇所が組物層に存在しないことを要旨とする。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のゴルフシャフトにおいて、σｔを縦糸及び第１及び第２の傾斜糸の幅の標準偏差とした時、幅の平均値ｔはｔ−σｔからｔ＋σｔの範囲をとることを要旨とする。
【００１９】
【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製ゴルフクラブの斜視図である。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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。そこで、トップオブスイング時又はコック解放時にシャフト２の剛性をやや大きくすることで、シャフト２に負荷を加えた時の変形量を小さくし、かつゴルフクラブ１のスイングが容易にできれば理想的である。
【００２２】
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、遠心力に相当する引っ張り負荷（図１の矢印Ｆ、以下遠心力Ｆとする）を加えた時のシャフトの縦弾性率Ｅ及びポアソン比νに着目した。
【００２３】
まず、縦弾性率Ｅについて説明する。スイング中、トップオブスイング時からインパクトまでの間、ヘッド５のスピードＶは増大する。ヘッドスピードＶが増大するとヘッドにはたらく遠心力Ｆも増大する。縦弾性率Ｅは、シャフトのある位置における引っ張り歪み（縦歪み）をεx 、断面をＡ、および引っ張り負荷（つまり遠心力）をＦとした時に、Ｅ＝（Ｆ／Ａ）／εx で表される値である。本発明のシャフトでは、遠心力Ｆが大きくなっても縦歪みεx は従来のシャフトほどに大きく変化しないため、結果的に、ヘッドスピードＶ及び遠心力Ｆの増大と共に、縦弾性率Ｅは徐々に増大する。縦弾性率Ｅはシャフトのこわさ（曲げ剛性）の指標であるため、本発明のシャフトを備えたゴルフクラブではスイング時にインパクト直前まで徐々にこわさが増大することになる。このため、スイング中、特にインパクト手前において、シャフトのスイング面からのぶれが少ない。縦弾性率Ｅの値が改善されることにより、そのようなシャフトを備えたクラブのスイングが容易となる。上記のような縦弾性率Ｅを有する組物シャフトの構成について調べた。
【００２４】
図２〜４は、本発明の好ましい実施形態のシャフトの組物層の一部を示す部分拡大図である。図２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方向の第１の傾斜糸１１及び第２の傾斜糸１２が編み込まれて構成されている。図４の組物層２２はシャフト長手方向軸１３に対して傾斜する第１，第２の傾斜糸１１，１２と、シャフト長手方向軸１３とほぼ平行で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。第１及び第２の傾斜糸１１，１２及び縦糸１０は、強化繊維に樹脂を含浸させたトウプリブレグから成り、円筒形のマンドレルに巻回されることにより組物層２１，２２を形成する。
【００２５】
図２の２種類の組糸１１，１２から成る組物層２１において、シャフト長手方向軸１３に対する第１及び第２の傾斜糸１１，１２の第１及び第２の配向角度＋θ、−θは、シャフト２の長手方向のほぼ全長にわたってそれぞれ＋３０゜〜＋６０゜、−３０゜〜−６０゜とすることが好ましく、＋３５゜〜＋５５゜と−３５゜〜−５５゜であることがより好ましい。傾斜糸１１，１２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。
【００２６】
組糸１１，１２の間に生じる空隙Ｓは極力少なくされることが好ましく、図２の形態の組物層２１からさらに組糸の間を狭めた最も好ましい２軸の組物層２１の実施形態は、図３に示すように傾斜糸１１，１２が交互にほぼ隙間なく並ぶ配置を有する。この時、第１及び第２の傾斜糸１１，１２の幅の平均値をｔ（ｍｍ）、傾斜糸１１，１２が交差した部分のシャフト長手方向軸１３に対して垂直な方向の長さ（つまりシャフト周方向に沿った長さ）をι（ｍｍ）とするとι＝ｔ／ｃｏｓθである。傾斜糸１１，１２のそれぞれの打ち込み本数をｎ本（ｎ＝２，４，８，１６、・・・２k、ｋは正の整数）ずつとすると、ιがｎ回並んだものがシャフトの全周に相当する。このため、シャフト２の直径をＤ（ｍｍ）とすると、
πＤ＝ｎι＝ｎ・ｔ／ｃｏｓθ  （１）
が成り立つ。直径Ｄは３．０≦Ｄ≦１６．０の範囲にある。
【００２７】
式（１）を満たすシャフトでは、空隙Ｓが極めて少なくなり、シャフトにかかる遠心力が大きくなるにつれてシャフトの曲げ剛性が向上し、遠心力による変形が抑えられる。
【００２８】
実際のシャフトではシャフトの編み込みに製造時のばらつきが生じるため、傾斜糸１１，１２の幅の標準偏差をσｔとすると、この２軸の組物層２１は一般に、
ｎ・｛（ｔ−σｔ）／ｃｏｓθ｝  ≦  π・Ｄ  ≦  ｎ・｛（ｔ＋σｔ）／ｃｏｓθ｝（２）
を満たす部分を有する。本実施形態ではｔ＝１．６〜２．４（ｍｍ）であり、σｔ／ｔ＝約２０％である。
【００２９】
図４の３種類の組糸１０，１１，１２から成る組物層２２において、シャフト長手方向軸１３に対する第１及び第２の傾斜糸１１，１２の第１及び第２の配向角度＋θ、−θは、シャフト２の長手方向のほぼ全長にわたってそれぞれ＋１５゜〜＋４０゜、−１５゜〜−４０゜とすることが好ましく、＋１５゜〜＋３５゜と−１５゜〜−３５゜であることがより好ましい。第１の傾斜糸１１は縦糸１０及び第２の傾斜糸１２に対して、図面上から下に向かって傾斜糸１１が上、上、下、上、上、下・・・のパターンとなるように交差している。第２の傾斜糸１２は縦糸１０及び第１の傾斜糸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。
【００３０】
第１及び第２の傾斜糸１１，１２の配向角度の大きさは同じであるが、傾斜糸１１，１２の対は１本の縦糸１０に対して非対称に交差する。つまり、第１，第２の傾斜糸１１，１２の交差部分の中心からシャフト長手方向軸１３と平行に延長した線ｍが、縦糸１０の長手方向に延びる中心線ｑからずれている。好ましくは、３種類の組糸１０，１１，１２が三重に重なる箇所が組物層２２中に存在しないようにすることにより、つまり組物層２２中のすべての組糸が一重か二重になっているようにすることにより、組糸を編み込む際に生じる空隙Ｓを極力少なくすることができる。
【００３１】
換言すれば、縦糸１０，第１及び第２の傾斜糸１１，１２の幅の平均値をｔ（ｍｍ）、傾斜糸１１，１２が交差した部分のシャフト長手方向軸１３に対して垂直な方向の長さ（つまりシャフト周方向に沿った長さ）をι（ｍｍ）とし、縦糸１０の打ち込み本数をｎ本、第１及び第２の傾斜糸１１，１２のそれぞれの打ち込み本数もｎ本（ｎ＝２，４，８，１６、・・・２k、ｋは正の整数）ずつとする。従来のシャフトはｔ＋ιのセットがｎ回並んだものがシャフトの全周に相当するため、シャフト２の直径をＤ（ｍｍ）（３．０≦Ｄ≦１６．０）とすると、
πＤ＝ｎ（ｔ＋ｔ／ｃｏｓθ）  （３）
が成り立つが、  ３軸の組物層２２は一般に、
ｎ・（ｔ＋ｔ／ｃｏｓθ）  ＜  π・Ｄ  ≦  ２ｎ・（ｔ＋ｔ／ｃｏｓθ）
（４）
を満たす部分を有する。本実施形態においては、ｔ＝１．６〜２．４（ｍｍ）である。実際のシャフトではシャフトの編み込みに製造時のばらつきが生じるため、縦糸及び第１及び第２の傾斜糸の幅の標準偏差をσｔとすると、幅の平均値ｔはｔ−σｔからｔ＋σｔの範囲をとる。本実施形態では、σｔ／ｔ＝約２０％である。
【００３２】
式（４）を満たすシャフトでは、三次元的な空隙Ｓが少なくなり、シャフトにかかる遠心力が大きくなるにつれてシャフトの剛性が向上し、遠心力による変形が抑えられる。
【００３３】
本発明のシャフトは、図２及び図４に示した組物層２１，２２を単独で備えても、組み合わせて備えてもよい。
図２や図４に示した組物層２１，２２は、遠心力による変形を有効に抑えるために、シャフト２の周方向全長に及ぶと共に、シャフト全長にわたって延びる。式（２）及び式（４）を満たす組物層２１，２２の範囲は、シャフト全長の一部であれば好ましく、特に、式（２）を満たす組物層２１の範囲は、シャフト先端３からシャフト全長の３分の１程度に存在し、式（４）を満たす組物層２２の範囲は、シャフト後端４からシャフト全長の３分の２程度に存在すれば好ましい。
【００３４】
複数の組物層を積層して構成するシャフトにおいて、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、２軸の組物層２１は特にシャフトの内層として設けることが好ましく、３軸の組物層２２は外層として設けることが好ましい。特に、組物層２２は少なくとも１層でよいが、組物層２１は複数層設けるとよい。組物層２１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。
【００３５】
内層である組物層２１と外層である組物層２２とから成るシャフトの場合、組物層２１の縦弾性率Ｅは組物層２２の縦弾性率Ｅよりも大きく、かつ組物層２１の厚さがシャフトの全肉厚の２分の１以上であることが好ましい。このような組物シャフトは、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、引っ張り強度にも優れる。また、組物層の表面に凹凸が少なく外観も優れている。
【００３６】
さらに、シャフト２の変形の程度を評価するもう１つの指標であるポアソン比νについて説明する。スイング中のヘッドスピードＶの増大と共に縦弾性率Ｅが増加するシャフトにおいて、以下のようなポアソン比νを満たすと、シャフトの変形をより効果的に抑えられると考えられる。
【００３７】
本明細書におけるポアソン比νとは、ある物体（ここではシャフト２）の長手方向に遠心力Ｆを加えた時の、長手方向の変形量である縦歪みεx と周方向の変形量である横歪みεyzとの比であり、ν＝εyz／εx で表される。ポアソン比は、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。
【００３８】
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の遠心力による変形、言い換えると曲げ負荷による変形（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。
【００３９】
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の位置、より好ましくはグリップ部分を含む位置で、０．５以下である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、軽量かつ変形の程度が少なく、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。
【００４０】
本発明のシャフトのポアソン比νは、少なくともシャフトの一部において０．５以下であることが好ましい。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の付近からシャフト長さの３分の１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。
【００４１】
【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。
図１のように後端４が上、先端３が下になるようにゴルフクラブを配置し、実施例のシャフト及び市販のゴルフクラブのシャフトの先端に矢印の方向に重りを吊して、遠心力に相当する静的な引っ張り負荷Ｆを加えた。その時の、シャフト先端３から７００ｍｍ位置における縦歪み（引っ張り歪み）εx を市販の二軸直交の歪ゲージ（株式会社共和電業製）を使用して計測し、縦歪みεx と遠心力Ｆとの関係を調べた（図５）。歪ゲージは長手方向に直交するようにシャフト周方向に沿ってシャフトに貼付し、与えた負荷Ｆは１０ｋｇｆ，２０ｋｇｆ、３０ｋｇｆとした。また、ヘッドスピードＶと縦弾性率Ｅとの関係を調べた（図６）。
【００４２】
さらに、歪ゲージ（株式会社共和電業製）を使用してシャフト周方向の横歪み（圧縮歪み）εyzも計測し、縦歪みεx と横歪みεyzから表１に示すポアソン比νを求めた。
【００４３】
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。
【００４４】
従来例２…ＦＲＰ製のＳ／Ｒシャフト、アイアン用。
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…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。第１の内層と第２の内層の炭素繊維の縦弾性率Ｅは４６０ＧＰａであり、外層の縦弾性率Ｅは２４０ＧＰａである。第１内層及び第２内層の肉厚が全肉厚の約７５％を占める。縦糸及び２方向の傾斜糸の糸幅の平均値ｔは２．０（ｍｍ）であった。シャフト質量は約１００ｇであった。
【００４５】
図５は先端から７００ｍｍの位置におけるシャフトの縦歪みεx （横軸）と遠心力Ｆ（縦軸）との関係を示す。この図より、従来例１〜３のシャフトはいずれも遠心力Ｆの増大に伴って縦歪みεx も線形的に（リニアに）増大するが、実施例のシャフトは遠心力Ｆと縦歪みεx とが非線形の関係にあり、遠心力Ｆが増大しても従来例のシャフトと比べて歪み難いことが明らかとなった。
【００４６】
実施例のこのような特徴は、シャフトが式（２）を満たす組物層と式（４）を満たす組物層とを有していることに因ると推察された。具体的には、第１内層はシャフト先端から０〜５２０ｍｍの範囲において式（２）を満たし、第２内層はシャフト先端から０〜４２０ｍｍの範囲において式（２）を満たし、外層はシャフト先端から３４０〜１１４３ｍｍの範囲において式（４）を満たした。
【００４７】
ところで、遠心力Ｆは、インパクト直前のヘッドスピードＶ、ヘッド質量Ｍ、クラブ長さＬ（図１）とした時、
Ｆ＝Ｍ×Ｖ2／Ｌで表すことができる。これを変形すると
Ｖ＝｛（Ｆ×Ｌ）／Ｍ｝1/2
となり、Ｍ＝０．２（ｋｇ）、Ｌ＝１ｍと代入すると、遠心力ＦからヘッドスピードＶを求めることができる。
【００４８】
また、図５におけるグラフの傾きである単位縦歪み当たりの遠心力Ｆ／εx は縦弾性率Ｅに変換される。そこで、図６に示すように、Ｍ＝０．２（ｋｇ）、Ｌ＝１ｍとした時のヘッドスピードＶを横軸、ヘッドスピードがゼロの時の縦弾性率Ｅに対する各種のヘッドスピードの時の縦弾性率Ｅの比を縦軸としてグラフを作成した。このグラフより、従来例１〜３のシャフトではヘッドスピードが増大しても縦弾性率Ｅがほぼ一定に保たれるのに対し、実施例のシャフトでは縦弾性率Ｅが徐々に増加することが示された。特に、ヘッドスピードが４０ｍ／ｓの時、実施例のシャフトでは縦弾性率Ｅがヘッドスピードがゼロの時の約１．４倍に達することが判明した。インパクト直前のゴルフクラブではヘッドスピードが４０〜５０ｍ／ｓに達するが、実施例のシャフトでは、インパクトまでの間スピードが上がるにつれてこわさが増大するため、スイング中のシャフトの変形によるスイング面からのぶれが少なく、このようなシャフトの使用について安定感が得られることが示唆された。
【００４９】
次に、各シャフトに遠心力Ｆを加えた時のポアソン比νの測定結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
0004028215.tif 000002
先端から７００ｍｍの位置において、従来例１の金属製シャフトは０．３程度の低いポアソン比νを有したが、従来例２及び従来例３のＦＲＰ製シャフトは０．５以上の高いポアソン比νを示した。本発明の実施例のシャフトはＦＲＰ製であるにもかかわらず、０．５よりも低いポアソン比νを示した。
【００５１】
なお、従来例１，従来例３，実施例のシャフトをそれぞれ装着したウッドクラブを、これまで従来例１と同じ素材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ところ、従来例１よりもシャフト質量が２０ｇも軽い実施例のクラブの方が「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、従来例３は実施例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。
【００５２】
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わたって＋３０゜〜＋６０゜、−３０゜〜−６０゜とすることが好ましく、＋３５゜〜＋５５゜と−３５゜〜−５５゜であ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範囲内にあればよい。また、組物層２２の傾斜糸１１，１２の配向角度＋θ、−θも、シャフト２の長手方向のほぼ全長にわたって＋１５゜〜＋４０゜、−１５゜〜−４０゜とすることが好ましく、＋１５゜〜＋３５゜と−１５゜〜−３５゜であることがより好ましいとしたが、傾斜糸１１，１２は同様にシャフト２の長手方向の一部においてこれらの範囲内にあればよい。
・式（２）及び式（４）を満たす組物層２１，２２の部分は、シャフト長手方向の少なくとも一部であればよい。
・組糸１０，１１，１２の幅の平均値ｔ（ｍｍ）は前記実施形態では１．６〜２．４としたが、組物層を構成するのに適していればいかなる値であってもよい。
・傾斜糸１１，１２の幅の標準偏差σｔを前記実施形態では約２０％としたが、標準偏差σｔは幅の平均値ｔを算出する際に得られる範囲内にあればよい。
・シャフトは組物層２１，２２の一方を備えても両方を備えてもよく、単数備えても複数備えてもよいが、組物層２１，２２を複数備えた場合、縦糸１０及び傾斜糸１１，１２の幅の平均値ｔ（ｍｍ）は、組物層ごとに同じであっても異なっていてもよい。また、縦糸１０及び傾斜糸１１，１２の打ち込み本数ｎ（本）も、組物層ごとに同じであっても異なっていてもよい。
・図２，３の２軸構造の組物層２１の代わりに図７，８のような２軸構造の組物層３１にしてもよい。図７において、組物層３１の傾斜糸１１，１２の配向角度は図２と同様であるが、傾斜糸１１，１２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７の形態の組物層３１からさらに組糸の間を狭めた実施形態が図８に示されているが、図８は図３と同様、式（２）を満たす。
・図４の３軸構造の組物層２２の代わりに図９のような３軸構造の組物層３２にしてもよい。図９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４と同様であるが、傾斜糸１１Ａは縦糸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２〜４、図７〜９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４の傾斜糸１１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。
【００５３】
次に、上述の実施形態から把握できる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あることを特徴とするゴルフシャフト。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。
【００５４】
（ロ）ヘッドスピードが４０ｍ／ｓの時のシャフトの縦弾性率が、ヘッドスピードがゼロの時のシャフトの縦弾性率の約１．４倍であることを特徴とするゴルフシャフト。
【００５５】
（ハ）シャフトが組物層２１，３１である内層と組物層２２，３２である外層とを有し、内層の縦弾性率は外層の縦弾性率よりも大きく、内層の厚さがシャフトの全肉厚の２分の１以上を占めることを特徴とするゴルフシャフト。
【００５６】
（ニ）第１及び第２の配向角度θ，−θがそれぞれ＋３５゜〜＋５５゜と−３５゜〜−５５゜であることを特徴とするゴルフシャフト。このようにすれば、シャフトの変形をより有効に抑えることが可能となる。
【００５７】
（ホ）πＤ＝ｎ・ｔ／ｃｏｓθをさらに満たすゴルフシャフト。このようにすれば、シャフトの変形をより有効に抑えることが可能となる。
（ヘ）前記不等式が成り立つ部分が組物層２１，３１のシャフトの先端から３分の１の範囲を含むゴルフシャフト。
【００５８】
（ト）第１及び第２の配向角度θ，−θがそれぞれ＋１５゜〜＋３５゜と−１５゜〜−３５゜であることを特徴とするゴルフシャフト。このようにすれば、シャフトの変形をより有効に抑えることが可能となる。
【００５９】
（チ）前記不等式が成り立つ部分が組物層２２，３２のシャフト後端からシャフト全長の３分の２の範囲を含むゴルフシャフト。
（リ）前記シャフトが複数の組物層２１，２２，３１，３２を有し、前記複数の組物層２１，２２，３１，３２が、第１及び第２の傾斜糸１１，１２の幅の平均値をｔ（ｔ＝１．６〜２．４（ｍｍ））、傾斜糸１１，１２の幅の標準偏差をσｔ（σｔ／ｔ＝約２０％）、シャフトの直径をＤ（（３．０≦Ｄ≦１６．０））、第１及び第２の傾斜糸１１，１２のそれぞれの打ち込み本数をｎ本（ｎ＝２，４，８，１６、・・・２k、ｋは正の整数）とした場合に、
ｎ・｛（ｔ−σｔ）／ｃｏｓθ｝  ≦  π・Ｄ  ≦  ｎ・｛（ｔ＋σｔ）／ｃｏｓθ｝
が成り立つ部分が存在する内層と、内層上に配置される外層であって、第３及び第４の傾斜糸１１，１２及び縦糸１０の幅の平均値をｔ′（ｔ′＝１．６〜２．４（ｍｍ））、シャフトの直径をＤ′（３．０≦Ｄ′≦１６．０）、第３及び第４の傾斜糸１１，１２のそれぞれの打ち込み本数をｎ′本、縦糸の打ち込み本数をｎ′本（ｎ′＝２，４，８，１６、・・・２k'、ｋ′は正の整数）、とした場合に、
ｎ′・（ｔ′＋ｔ′／ｃｏｓθ）  ＜  π・Ｄ′  ≦  ２ｎ′・（ｔ′＋ｔ′／ｃｏｓθ）
が成り立つ部分が存在する外層とから成ることを特徴とするゴルフシャフト。このようにすることにより、遠心力と縦歪みとを非線形の関係にし、シャフトを効果的に歪み難くすることが可能となる。
【００６０】
（ヌ）前記ポアソン比が０．５以下である部分が、シャフトの後端４の付近からシャフトの先端３へ向かってシャフト長さの３分の１の部分を含むことを特徴とするゴルフシャフト。
【００６１】
（ル）前記ポアソン比が０．５以下である部分の外径が、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よりも大きい部分を含むことを特徴とするゴルフシャフト。
【００６２】
（ヌ）、（ル）のようにすれば、シャフト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。
（ヲ）前記組物層２１，３１の径方向の肉厚がシャフトの径方向の全肉厚の３分の２以上であることを特徴とするゴルフシャフト。
【００６３】
（ワ）前記組物層２１，３１の径方向の肉厚がシャフトの径方向の全肉厚の４分の３以上であることを特徴とするゴルフシャフト。
【００６４】
（ヲ）、（ワ）のようにすれば、シャフトの変形がさらに抑えられる。
【００６５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、シャフトの曲げ強度が増大し、ゴルフクラブのスイングが容易となる。
【００６９】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、組糸製造時の誤差が許容される。
【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製ゴルフクラブの斜視図。
【図２】本発明の好ましいシャフトの２軸の組物層の実施形態の一部を示す部分拡大図。
【図３】図２の組物層からさらに組糸の間を狭めた最も好ましい２軸の組物層の実施形態の一部を示す部分拡大図。
【図４】本発明の好ましいシャフトの３軸の組物層の実施形態の一部を示す部分拡大図。
【図５】先端から７００ｍｍの位置におけるシャフトの縦歪みεx （横軸）と遠心力Ｆ（縦軸）との関係を示したグラフ。
【図６】Ｍ＝０．２（ｋｇ）、Ｌ＝１ｍとした時のヘッドスピードＶ（横軸）及びヘッドスピードＶがゼロの時の縦弾性率Ｅに対する各種ヘッドスピードＶの時の縦弾性率Ｅの比（縦軸）との関係を示したグラフ。
【図７】本発明の２軸の組物層の別の実施形態の一部を示す部分拡大図。
【図８】図７の組物層からさらに組糸の間を狭めた最も好ましい２軸の組物層の実施形態の一部を示す部分拡大図。
【図９】本発明の３軸の組物層の別の実施形態の一部を示す部分拡大図。
【図１０】従来のシャフトの組物層の一部を示す部分拡大図。
【符号の説明】
１０…縦糸、１１…第１の傾斜糸、１２…第２の傾斜糸、１３…シャフト長手方向軸、２１，２２，３１，３２…組物層。
【図１】
0004028215.tif 000003
【図２】
0004028215.tif 000004
【図３】
0004028215.tif 000005
【図４】
0004028215.tif 000006
【図５】
0004028215.tif 000007
【図６】
0004028215.tif 000008
【図７】
0004028215.tif 000009
【図８】
0004028215.tif 000010
【図９】
0004028215.tif 000011
【図１０】
0004028215.tif 000012