(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端から１４０〜１８０ｍｍの位置に、引張り弾性率が５〜２０ｔｏｎ／ｍｍ2の炭素繊維強化プラスチックからなる隆起部が形成され、その部分に、曲げ剛性のピークを有し、該ピークの値が２００００００〜４００００００ｋｇｍｍ2の範囲内であることを特徴とするゴルフクラブ用シャフト。
【請求項２】
前記隆起部における炭素繊維の配向方向がシャフトの軸方向に平行であることを特徴とする請求項１記載のゴルフクラブ用シャフト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はゴルフクラブのシャフトに関するもので、特に、剛性バランスに優れたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゴルフクラブにおいては、打球時の衝撃が長く残存することは使用感が悪く、振動の減衰率が大きいものが望ましい。また、スイング時に適度なしなりが生じることが使用感を大幅に向上させることもある。
そこで、振動の減衰率を高めると共に、適度なしなりを生じさせるべく、ゴルフクラブ用シャフトの太さを変化させて調整したものが開発されている。
例えば、特開平７−１０８０７３号公報には、シャフトの肉厚を変化させることによりシャフト全体を砂時計形状としたものが、また、特開平９−７０４５８号公報には、シャフトの表面部を切削加工することにより、シャフトの一部に、盛り上がった隆起部を形成したものが示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらのゴルフクラブ用シャフトであると、振動の減衰率やしなり性を調整することはできるものの、それらの効果を十分に発揮させる形状とすると、曲げ剛性も変化、すなわち、必要以上に曲げ剛性が高められ、ゴルフクラブ用シャフトとして曲げ剛性のバランスが崩れ、かえって使いづらくなり品質の低下をもたらすことがあった。
本発明は前記課題を解決するためになされたもので、高い振動減衰率と良好なしなり性を確保しつつ、曲げ剛性のバランスに優れたゴルフクラブ用シャフトの提供を目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明のゴルフクラブ用シャフトは、先端から１４０〜１８０ｍｍの位置に、引張り弾性率が５〜２０ｔｏｎ／ｍｍ2の炭素繊維強化プラスチックからなる隆起部が形成されて、曲げ剛性（ＥＩ）のピークを有し、該ピークの値が２００００００〜４００００００ｋｇｍｍ2の範囲内であることを特徴とするものである。
その際、隆起部における炭素繊維の配向方向はシャフトの軸方向に平行であることが望ましい。
【０００５】
【発明の実施の形態】
ゴルフクラブ用シャフトの材質は、通常一般に用いられているものを適用でき、金属材料や複合材料からなるものが望ましい。
金属材料としては、超強靭鋼、マルテンサイト鋼、中炭素５％Ｃｒ鋼、α＋β形チタン合金、β形チタン合金等が挙げられる。
複合材料としては、各種の繊維強化金属や繊維強化樹脂などの繊維強化材が挙げられる。
そのような繊維強化材の繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、無機質繊維等が挙げられ、繊維の形態としては、一方向材、織物、不織布が挙げられ、単一材料のみならず、２種以上の交織材料であっても良い。
繊維強化金属のマトリクスとしては、アルミニウムや鉄が挙げられ、繊維強化樹脂のマトリクスとしては不飽和ポリエステル樹脂や、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂や、アクリル樹脂やポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられる。
これらの繊維強化材のなかでも、炭素繊維強化エポキシ樹脂材が軽量かつ強度が高いので好ましい。
【０００６】
また、シャフトは単層構成のみならず、特に繊維強化樹脂材を用いる場合には、複数層構成のものとすることが望ましい。
繊維強化樹脂材からなる複数層構成の場合、その内の少なくとも１つの層の繊維方向をシャフトの長手方向に対して平行とし、他の層の繊維方向をシャフトの長手方向に対して２０〜７０゜の角度を有するものとすることが望ましい。このように、繊維の配向方向の異なる複数層構成の繊維強化樹脂製のシャフトとすることにより、スイング時のシャフトの剛性をより高めることができる。
【０００７】
本発明のゴルフクラブ用シャフトは、その剛性分布を測定した場合に、例えば図２中の−○−○−で示されるように、先端から８０〜５００ｍｍの位置に、値（ＥＩ値）が２００００００〜４００００００ｋｇｍｍ2の曲げ剛性のピークを有するものである。
ここで、曲げ剛性とは、ASTM D790に準じて測定されるもので、スパン長を２００ｍｍとして、１５ｍｍＲの圧子部を１０ｍｍ／分でシャフトの測定ポイントに下降させてシャフトに２０ｋｇの負荷をかけ、その負荷中のＳ−Ｓ曲線より求められるものである。
また、ピークとは、極大を示す箇所を云い、シャフト全体にわたっての最大となる箇所を云うものではない。グリップ側が太いシャフトにおいては、図示例のもののように、グリップ側の弾性率の方が高くなることがあるからである。
本発明においては、当該ピークの値は、２００００００〜４００００００ｋｇｍｍ2の範囲内になければならない。２００００００ｋｇｍｍ2未満であると、振動減衰率を高めることができず、また、良好なしなり性を発揮させにくいからである。他方、４００００００ｋｇｍｍ2よりも大きいと、曲げ剛性のバランスが崩れ、ゴルフクラブ用シャフトとして不適当なものとなるからである。
また、当該ピークはゴルフクラブ用シャフトの先端（チップ）から、８０〜５００ｍｍの位置になければならない。１００〜３００ｍｍであればより好ましく、１４０〜１８０ｍｍであればさらに好ましい。８０ｍｍよりも先端側に、また、５００ｍｍよりも遠くの位置にピークが存在しても、高い振動減衰率と良好なしなり性を発揮させるのは困難で、使用時の爽快感を向上させにくいからである。
【０００８】
このような特異な剛性分布をもつものとしては、先端から８０〜５００ｍｍの位置に、引張り弾性率が５〜２０ｔｏｎ／ｍｍ2の炭素繊維強化プラスチックからなる隆起部が形成されているものが望ましい。
炭素繊維強化プラスチック製のゴルフクラブ用シャフトにおいて、隆起部を形成することにより振動の減衰率やしなり性を調整することができることは知られているが、上述したように、それらの効果を発揮させるように、即ち、十分な大きさ、高さの隆起部を形成すると、必要以上に曲げ剛性が高められ、ゴルフクラブ用シャフトとして曲げ剛性のバランスが崩れ、かえって好ましくないものとなることがあった。
そこで、本発明者等は鋭意研究を重ねたところ、単に層厚等を調整して隆起部を形成するのでなく、引張り弾性率が５〜２０ｔｏｎ／ｍｍ2の炭素繊維強化プラスチックを用いて隆起部を形成することにより、その剛性（ＥＩ）を４００００００ｋｇｍｍ2以下に抑えつつ、振動の減衰率やしなり性を向上させ得ることを見い出した。
【０００９】
隆起部とは、図１に示すように、ゴルフクラブ用シャフト１０に部分的に外方に突起したものであって、隆起部１２は、その頂部（外径が最も太くなる箇所）と先端１４との距離Ｘが８０〜５００ｍｍの範囲内になる位置に形成される。この隆起部１２の頂部の位置に曲げ剛性のピークが生じる。
また、その頂部の高さ（即ち、隆起部がなかった場合との差）Ｈは２〜５ｍｍであることが好ましく、３〜４ｍｍであればより好ましい。２ｍｍよりも低いと、振動の減衰率やしなり性の向上効果が小さく、５ｍｍよりも高いと曲げ剛性のバランスが崩れてしまうからである。
また、隆起部１２の幅Ｗは、３０〜１５０ｍｍであることが好ましい。３０ｍｍよりも小さいと局部的な剛性アップによりシャフトバランスが取り難く、１５０ｍｍよりも広いと曲げ剛性の領域が広くなり、シャフトバランスが取り難いからである。
隆起部を形成する炭素繊維強化プラスチックの引張り弾性率は、５〜２０ｔｏｎ／ｍｍ2であることが望ましく、８〜１６ｔｏｎ／ｍｍ2であればより望ましい。引張り弾性率が５ｔｏｎ／ｍｍ2未満であると、振動の減衰率やしなり性の向上効果が小さく、２０ｔｏｎ／ｍｍ2以上であると、曲げ剛性のバランスが崩れやすくなるからである。
また、このように低弾性材料を用いることにより、シャフトの耐衝撃強度も高めることができる。
この隆起部の炭素繊維としては、ピッチ系またはＰＡＮ系のものが良く、引張強度が１００〜３００ｋｇ／ｍｍ2、密度が１.６〜１.９ｇ／ｃｍ3のものが好適である。
【００１０】
隆起部を形成する炭素繊維強化プラスチックの繊維の配向方向はシャフトの軸方向に平行であることが望ましい。隆起部の繊維の配向方向を調整、例えば、繊維の配向方向をシャフトの軸方向に対して４５゜または９０゜にすることなどによっても、曲げ剛性を調整、減少させることが可能ではある。しかしながら、そのような手段によると、曲げ剛性のバランスを保つことはできても、捩り剛性が変化し、悪化し、ゴルフクラブ用シャフトとして不適当なものになってしまうおそれがあるからである。従って、曲げ剛性および捩り剛性のバランスを共に良好に保った上で、高い振動減衰率と良好なしなり性を発揮させるには、繊維の配向方向がシャフトの軸方向に平行な繊維強化プラスチックからなる隆起部を形成することが望ましい。
繊維の配向方向をシャフトの軸方向に平行にして隆起部を形成する場合においても、捩り剛性を変化させないために、その炭素繊維強化プラスチックの±４５゜の引張弾性率は１.５ｔｏｎ／ｍｍ2以下であることが好ましく、１.３ｔｏｎ／ｍｍ2以下であればより好ましい。
さらに、繊維の配向方向をシャフトの軸方向と平行になるように設計することで、製造時の巻付け工程において、繊維の蛇行を防止でき、隆起部の形成精度を高めることもでき、精度の高いシャフトを容易に製造することができる。
【００１１】
【実施例】
［実施例１］
以下のようにしてゴルフクラブ用シャフトを製造した。
製造には、一端（細端）の外径が５.３ｍｍ、他端（太端）の外径が１４ｍｍのマンドレルを用いた。このマンドレルに離型剤を塗布した後、エポキシ樹脂に炭素繊維を含浸させた繊維強化樹脂（繊維目付：１２５ｇ／ｍ2）を所定寸法に切断した繊維強化樹脂材をその炭素繊維の繊維方向がマンドレルの長手方向に対し＋４５゜と−４５゜になるように貼り合わせたものをマンドレルに巻き付けた。
【００１２】
そして、表面温度を３５℃に設定したローリング台を利用して、繊維強化樹脂材をマンドレルに押し付け、繊維強化樹脂材の締付けを向上させた。
次に、この繊維強化樹脂材が巻き付けられたマンドレル上に、エポキシ樹脂に炭素繊維を含浸させた繊維強化樹脂（繊維目付：１５０ｇ／ｍ2）を所定寸法に切断した繊維強化樹脂材をその炭素繊維の繊維方向がマンドレルの長手方向と平行になるように巻き付けた。
そして、表面温度を２２℃に設定したローリング台を利用して、上記同様に繊維強化樹脂材をマンドレルに押し付けた。
さらに、同様の工程により所定形状になるように各所に諸プリプレグを積層した。
そして、三角形状の繊維強化樹脂材を巻き付けて積層する層数を増加させることにより、隆起部を形成した。この隆起部においては、引張り弾性率が１０ｔｏｎ／ｍｍ2の炭素繊維強化プラスチックを用い、その繊維方向はシャフトの軸方向と平行になるようにした。尚、±４５゜引張弾性率は１.２１ｔｏｎ／ｍｍ2である。
さらに、これらの上に、形状を維持する為のポリプロピレンテープをピッチ２.５ｍｍで巻き付け、１４０℃の加熱炉内に１２０分間吊るし、繊維強化樹脂材を加熱硬化した。
その後、ポリプロピレンテープを剥ぎ取り、マンドレルを抜き取った。そして、所要の切断、研磨処理を施して、炭素繊維強化樹脂製の隆起部の形成されたゴルフクラブ用シャフトを製造した。
尚、隆起部の形成されていない従来一般の形状のゴルフクラブ用シャフトであると、加熱硬化時の落下（炉落ち）を防ぐために、炉落ち防止用のガラス繊維クロスプリプレグをグリップ部に巻き付け、そのクロスプリプレグをマンドレルに耐熱テープで固定しなければならなかったが、本実施例の隆起部を形成したゴルフクラブ用シャフトであると落下しないので、当該炉落ち防止工程を省略することができる。
【００１３】
得られたゴルフクラブ用シャフトは、ウッドタイプのゴルフクラブ用のもので、全長が１１４５ｍｍ、先端から頂部迄の距離Ｘが１４０ｍｍ、頂部の高さＨが４ｍｍ、隆起部の幅が１４５ｍｍのものである。
このシャフトにゴルフクラブヘッドとグリップを取り付けてゴルフクラブを製造した。
このゴルフクラブを用いて試打を行なったところ、非常に良好な使用感の評価が得られた。
【００１４】
また、このゴルフクラブ用シャフトにおいて、先端（チップ）からの距離毎に曲げ剛性を求めた。結果を図２中に−○−○−で示した。
曲げ剛性の測定は、ASTM D790に準じ、スパン長を２００ｍｍとして支持部（１０ｍｍＲ）上にシャフトを置き、また、スパン中心の測定ポイント上にブチルゴム製シート（厚さ：２ｍｍ、硬度：６０゜）を載せ、１５ｍｍＲの圧子部を１０ｍｍ／分でブチルゴム製シートを介在させてシャフトの測定ポイントに下降させてシャフトに２０ｋｇの負荷をかけ、その負荷中のＳ−Ｓ曲線より求めた。
さらに、このゴルフクラブ用シャフトにおいて、先端（チップ）からの距離毎に捩り剛性を求めた。結果を図４中に−○−○−で示した。
捩り剛性値は、シャフトに使用する材料の横弾性係数とシャフトの断面二次極モーメントとの積の変化量から求めた。
【００１５】
［実施例２］
上記実施例１と同様にして、アイアンタイプのゴルフクラブ用シャフトを製造した。そのシャフトは、全長が１００５ｍｍ、先端から頂部迄の距離Ｘが１４０ｍｍ、頂部の高さＨが３.５ｍｍ、隆起部の幅が１４５ｍｍのものである。
このシャフトにゴルフクラブヘッドとグリップを取り付けてゴルフクラブを製造した。
このゴルフクラブを用いて試打を行なったところ、非常に良好な使用感の評価が得られた。
また、このゴルフクラブ用シャフトにおいて、先端（チップ）からの距離毎に曲げ剛性を求めた。結果を図３中に−○−○−で示した。
【００１６】
［実施例３］
上記実施例２と同様にして、アイアンタイプのゴルフクラブ用シャフトを製造した。
但し、引張り弾性率が２４ｔｏｎ／ｍｍ2の炭素繊維強化プラスチックであって、その炭素繊維の配向方向をシャフトの軸方向に対して±４５゜として隆起部を形成した。尚、±４５゜引張弾性率は１.６８ｔｏｎ／ｍｍ2である。
このシャフトにゴルフクラブヘッドとグリップを取り付けてゴルフクラブを製造した。
また、このゴルフクラブ用シャフトにおいて、先端（チップ）からの距離毎に曲げ剛性を求めた。結果を図３中に−×−×−で示した。
さらに、このゴルフクラブ用シャフトにおいて、先端（チップ）からの距離毎に捩り剛性を求めた。結果を図４中に−×−×−で示した。
【００１７】
［比較例１］
隆起部を形成する炭素繊維強化プラスチックとして、引張り弾性率が２４ｔｏｎ／ｍｍ2（±４５゜引張弾性率は１.６８ｔｏｎ／ｍｍ2）のものを用いたこと以外は、上記実施例１と同様にして、ウッドタイプのゴルフクラブ用シャフトを製造した。
このシャフトにゴルフクラブヘッドとグリップを取り付けてゴルフクラブを製造した。
このゴルフクラブを用いて試打を行なったところ、使いづらい悪い評価が得られた。
また、このゴルフクラブ用シャフトにおいて、先端（チップ）からの距離毎に曲げ剛性を求めた。結果を図２中に−△−△−で示した。
【００１８】
［比較例２］
隆起部を形成する炭素繊維強化プラスチックとして、引張り弾性率が２４ｔｏｎ／ｍｍ2のものを用いたこと以外は、上記実施例２と同様にして、アイアンタイプのゴルフクラブ用シャフトを製造した。
このシャフトにゴルフクラブヘッドとグリップを取り付けてゴルフクラブを製造した。
このゴルフクラブを用いて試打を行なったところ、使いづらい悪い評価が得られた。
また、このゴルフクラブ用シャフトにおいて、先端（チップ）からの距離毎に曲げ剛性を求めた。結果を図３中に−△−△−で示した。
【００１９】
尚、図２中には、隆起部を形成しないこと以外は実施例１と同様にして製造した従来型のゴルフクラブ用シャフトの剛性分布結果も併記（−□−□−）した。同様に、図３中には、隆起部を形成しないこと以外は実施例２と同様にして製造した従来型のゴルフクラブ用シャフトの剛性分布結果も併記（−□−□−）した。
図２，３から示されるように、先端から約１４０ｍｍの位置に、約３４０００００ｋｇｍｍ2の曲げ剛性のピークを有する実施例１のシャフト、約３３０００００ｋｇｍｍ2の曲げ剛性のピークを有する実施例２のシャフトを用いたゴルフクラブであると、高い振動減衰率と良好なしなり性が発揮され、かつ、曲げ剛性のバランスに優れたものであった。
実施例３のシャフトを用いたゴルフクラブであると、曲げ剛性のバランスには優れていたが（図３）、捩り剛性のバランスの点においては劣るものであった（図４）。
比較例１のシャフト及び比較例２のシャフトを用いたゴルフクラブであると、曲げ剛性のバランスが悪く、使いづらいものであった。
【００２０】
【発明の効果】
本発明のゴルフクラブ用シャフトは、高い振動減衰率と良好なしなり性を確保しつつ、曲げ剛性のバランスに優れ、使用者に爽快感をもたらすものである。
また、低弾性材料からなる隆起部を形成したものであると、振動減衰率、しなり性、曲げ剛性のバランス、耐衝撃性に優れたものである。
特に、繊維の配向方向がシャフトの軸方向に平行な炭素繊維強化プラスチックからなる隆起部を形成したものであると、捩り剛性のバランスにも優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のゴルフクラブ用シャフトの要部を示す側面図である。
【図２】  ゴルフクラブ用シャフトの曲げ剛性分布のグラフである。
【図３】  ゴルフクラブ用シャフトの曲げ剛性分布のグラフである。
【図４】  ゴルフクラブ用シャフトの捩り剛性分布のグラフである。
【符号の説明】
１０  ゴルフクラブ用シャフト
１２  隆起部
１４  先端
【図１】
0004146923.tif 000002
【図２】
0004146923.tif 000003
【図３】
0004146923.tif 000004
【図４】
0004146923.tif 000005