(57)【要約】【課題】飛翔中に撓りや振動を迅速に減衰し、的を正確に射ることのできる矢を提供すること。【解決手段】繊維強化プリプレグ２４ａ，２４ｂ，２６ａ，２６ｂを巻回して管状構造に形成したシャフト１２を具備し、このシャフト１２は、強化繊維２３を軸長方向に対して傾斜方向に配向させた第１傾斜繊維層とこの第１傾斜繊維層に対して交差する方向に配向させた第２傾斜繊維層とを有する内側本体層２４と、この内側本体層２４上で、強化繊維２５を軸長方向に配向させた軸長方向繊維層を有する外側本体層２６と、この外側本体層２６上で、強化繊維３１の少なくとも一部を軸長方向に対して傾斜方向に配向させた繊維層を有する表皮層３０と、を備える矢１０。【選択図】図２
2009036402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化プリプレグを巻回して管状構造に形成したシャフトを具備し、このシャフトは、強化繊維を軸長方向に対して傾斜方向に配向させた第１傾斜繊維層とこの第１傾斜繊維層に対して交差する方向に配向させた第２傾斜繊維層とを有する内側本体層と、この内側本体層上で、強化繊維を軸長方向に配向させた軸長方向繊維層を有する外側本体層と、この外側本体層上で、強化繊維の少なくとも一部を軸長方向に対して傾斜方向に配向させた繊維層を有する表皮層とを備えることを特徴とする矢。
【請求項２】
繊維強化プリプレグを巻回して本体層を形成したシャフトを具備し、このシャフトは、本体層の少なくとも一部に、強化繊維を軸長方向に配向させた軸長方向繊維層を有し、この本体層の上に、強化繊維を軸長方向に対して傾斜しかつ互いに交差する少なくとも２つの方向に配向させた繊維強化プリプレグを巻回して形成した表皮層を有し、この表皮層を形成する繊維強化プリプレグの強化繊維は、前記本体層の軸長方向繊維層を形成する強化繊維よりも比重が小さく、かつ、振動減衰性が高い有機繊維で形成されることを特徴とする矢。
【請求項３】
前記表皮層は、強化繊維が３軸又は４軸織物からなる織布を形成する繊維強化プリプレグで形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の矢。
【請求項４】
繊維強化プリプレグを巻回して本体層を形成したシャフトを具備し、このシャフトは、本体層の肉厚方向中心位置を通る中央円筒面を境として、径方向外側の比重が径方向内側よりも小さく形成されていることを特徴とする矢。
【請求項５】
繊維強化プリプレグを巻回して形成した本体層と、この本体層の外側に繊維強化プリプレグを巻回して形成した表皮層とを有するシャフトを具備し、前記本体層は、強化繊維を軸長方向に配向させた軸長方向繊維層を有し、前記表皮層を形成する繊維強化プリプレグは、軸長方向に対して互いに逆方向に３０度の傾斜方向に配向されて互いに交差する傾斜方向繊維と、これらの傾斜方向繊維の交点から軸長方向に離隔した位置で、これらの傾斜方向繊維と交わる周方向繊維とを有する３軸織物を形成することを特徴とする矢。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弓を用いて射る矢に関し、特に、シャフトが強化繊維に合成樹脂を含浸した繊維強化プリプレグを巻回して形成された矢に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、和弓で用いられる矢は、使用する弓の強さや射手の技量に応じた剛性、粘りおよび撓り等の特性が要求されると共に、これらの特性について、４つ矢と称される合計４本あるいは予備を含めて６本の組を形成するそれぞれの矢が均質な性能および品質を備えていることが要求される。
【０００３】
このような複数本の矢の特性を均等に形成するため、ジェラルミンやカーボンパイプの外面に、天然の矢竹を加工して貼り付けることにより、外見を竹製の矢と同様に形成した竹張り矢が開発されている（例えば特許文献１参照)。
【０００４】
また、外見だけでなく、強度および剛性についても均等な特性を持つ矢に形成するために、カーボン繊維等の強化繊維に合成樹脂を含浸した繊維強化プリプレグを巻回して、織布あるいは強化繊維を交差させた内層と、軸長方向繊維を配置した外層とを有するシャフトが開発されている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−１０８４００
【特許文献２】特開２００５−２７３９８７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
繊維強化プリプレグを巻回してシャフトを形成した矢によれば、シャフトを高強度、高剛性に形成して、その性能、品質を均質にすることができ、竹張り矢等の従来の矢では困難であった特性を改善することができるものではあるが、通常、矢が放たれる際には、弓の弦に係止された矢筈を介して、この弦から前方に向けて急激に大きな押圧力を受け、これによりシャフトが側方に湾曲する撓りを生ずる。このシャフトの撓りは、その反動による反対方向への撓りを生じさせ、この撓り現象による振動を収束しながら、最終的には直線状となって、的に向けて飛翔する。
【０００６】
このようなシャフトの撓りが大きい場合は、矢の勢いを低下させると共に飛翔姿勢を不安定にし、的に対して正確な位置を射抜く上で障害となるため、できる限り少なくすることが好ましい。
【０００７】
繊維強化プリプレグを巻回してシャフトを形成した矢の場合には、軸長方向繊維の弾性がこの撓りに大きく影響するため、この軸長方向繊維を高弾性にするほど剛性が高く、撓りすなわち曲げに耐え、したがって撓りを少なくすることが可能である。
【０００８】
しかし、矢に要求される剛性や撓り具合は、射手の技量や用いる弓の強さによって異なり、このため、シャフトには剛性と共に、ある程度の撓り特性も要求されるのが通常であり、したがって、剛性と撓りとの互いに相反する特性を備える必要がある。
【０００９】
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、飛翔中に撓りや振動を迅速に減衰し、的を正確に射ることのできる矢を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明によると、繊維強化プリプレグを巻回して管状構造に形成したシャフトを具備し、このシャフトは、強化繊維を軸長方向に対して傾斜方向に配向させた第１傾斜繊維層とこの第１傾斜繊維層に対して交差する方向に配向させた第２傾斜繊維層とを有する内側本体層と、この内側本体層上で、強化繊維を軸長方向に配向させた軸長方向繊維層を有する外側本体層と、この外側本体層上で、強化繊維の少なくとも一部を軸長方向に対して傾斜方向に配向させた繊維層を有する表皮層とを備える矢が提供される。
【００１１】
また、繊維強化プリプレグを巻回して本体層を形成したシャフトを具備し、このシャフトは、本体層の少なくとも一部に、強化繊維を軸長方向に配向させた軸長方向繊維層を有し、この本体層の上に、強化繊維を軸長方向に対して傾斜しかつ互いに交差する少なくとも２つの方向に配向させた繊維強化プリプレグを巻回して形成した表皮層を有し、この表皮層を形成する繊維強化プリプレグの強化繊維は、前記本体層の軸長方向繊維層を形成する強化繊維よりも比重が小さく、かつ、振動減衰性が高い有機繊維で形成される矢が提供される。
【００１２】
前記表皮層は、強化繊維が３軸又は４軸織物からなる織布を形成する繊維強化プリプレグで形成されることが好ましい。
【００１３】
また、繊維強化プリプレグを巻回して本体層を形成したシャフトを具備し、このシャフトは、本体層の肉厚方向中心位置を通る中央円筒面を境として、径方向外側の比重が径方向内側よりも小さく形成されている矢が提供される。
【００１４】
更に、繊維強化プリプレグを巻回して形成した本体層と、この本体層の外側に繊維強化プリプレグを巻回して形成した表皮層とを有するシャフトを具備し、前記本体層は、強化繊維を軸長方向に配向させた軸長方向繊維層を有し、前記表皮層を形成する繊維強化プリプレグは、軸長方向に対して互いに逆方向に３０度の傾斜方向に配向されて互いに交差する傾斜方向繊維と、これらの傾斜方向繊維の交点から軸長方向に離隔した位置で、これらの傾斜方向繊維と交わる周方向繊維とを有する３軸織物を形成する矢が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の矢によると、弓弦からの押圧力の作用でシャフトが側方に湾曲したときに形成される曲げ応力が、内側本体層および外側本体層中に配置された強化繊維により互いに交差する傾斜方向および軸長方向に沿って分散され、更に、表皮層中の強化繊維により傾斜方向に分散され、ねじり剛性および曲げ剛性を向上できると共に、粘りのあるシャフトにより、矢が放れるときの撓りおよびその撓りによる振動が、飛翔中に迅速に減衰されて姿勢が安定し、的に対して正確に射ることができる。
【００１６】
また、シャフトの表皮層を形成する繊維強化プリプレグの強化繊維が、本体層の軸長方向繊維層を形成する強化繊維よりも比重が小さく、かつ、振動減衰性が高い有機繊維で形成される場合には、この表皮層中の強化繊維が曲げ応力をその強化繊維の方向に沿って分散すると共に、その強化繊維の小さな比重および振動減衰性により、飛翔中に、シャフトの撓りあるいは振動を効率よく減衰して姿勢を安定させ、的を正確に射ることができる。
【００１７】
この表皮層の強化繊維が３軸又は４軸織物からなる織布を形成する場合には、表皮層内の同一の層あるいは同一のレベル内で３軸又は４軸方向に延びる強化繊維が、シャフトの撓りによる曲げ応力を強化繊維の互いに交差する傾斜方向に沿って均等に分散することができ、更に、周方向にも応力を分散することが可能であるため、軸方向の応力成分を小さくすることができ、これにより、矢が放れるときの撓りおよびその撓りによる振動が、飛翔中に迅速に減衰されて姿勢が安定し、的に対して正確に射ることができる。
【００１８】
また、繊維強化プリプレグを巻回して形成されるシャフトの本体層が、肉厚方向中心位置を通る中央円筒面を境として、径方向外側の比重が径方向内側よりも小さく形成される矢の場合は、シャフトの本体層の比重を軸芯よりに集中させることができ、軸方向の押圧力だけでなく、偏向した押圧力や回転が加わる複合的な力の作用を受けて、シャフトが撓り、振動あるいは回転の複合的な挙動をしてしても、これらの撓りや振動を効果的に減衰して姿勢を安定させ、的に対して正確に射ることができる。
【００１９】
更に、表皮層を形成する繊維強化プリプレグが、軸長方向に対して互いに逆方向に３０度の傾斜方向に配向されて互いに交差する傾斜方向繊維と、これらの傾斜方向繊維の交点から軸長方向に離隔した位置で、これらの傾斜方向繊維と交わる周方向繊維とを有する３軸織物を形成する矢の場合は、この３軸織物を形成する強化繊維がシャフトの曲げ応力を強化繊維に沿う３つの方向に効率的に分散し、ねじり剛性および曲げ剛性を向上できると共に、粘りのあるシャフトにより、矢が放れるときの撓りおよびその撓りによる振動が、飛翔中に迅速に減衰される。また、表皮層の強化繊維が形成する３軸織物は、互いに２つの軸方向の強化繊維同士が異なる位置で交差して、三角形形状を形成することにより、３方向の強化繊維が１箇所で交差することによる同一層内での応力集中を防止し、軸方向の応力を周方向を含む３つの方向に効率よく分散する。これにより、飛翔姿勢を安定させ、的に対して正確に射ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１から図３は、本発明の好ましい実施形態による矢１０を概略的に示す。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態の矢１０は、和弓に用いる的矢として形成してあり、矢柄であるシャフト１２の先端には先端部を覆う矢尻１４が接着等により固定され、後端には弓弦に係止する矢筈１６が接着等により固定されている。矢筈１６の前部には、周方向に３等分した３個所の位置に矧糸２０と接着剤、塗料等で羽軸を固定された３枚の羽根１８が配置され、飛翔体としての矢１０に回転を与え、飛翔姿勢および飛翔方向を安定させる。符号２２は、シャフト１２の先端部に配置したウェイト部材を示し、羽根１８と共に飛翔時の姿勢を安定させるものである。
【００２２】
このウェイト部材２２は、シャフト１２と別部材で形成し、必要に応じて、シャフト１２に固定してもよいが、後述するようにシャフト１２を形成する繊維強化プリプレグに、例えばタングステン等の比重の大きな材料を予め混入させておいてもよい。また矢尻１４の固定部は使用中に外れることがないように、略１０ｍｍ程度以上の長さにわたってその間で確実に固定されていることが好ましく、通常は、長さ１０ｍｍ〜３０ｍｍの長さにわたってシャフト１２に接触させて固定する。なお、矢尻１４や矢筈１６はシャフト１２に対して螺合等により着脱自在に取付けることも可能である。
【００２３】
図２および図３に示すように、シャフト１２は、例えば金属製のマンドレル８上に繊維強化プリプレグを巻回して形成した管状構造を有し、強化繊維を軸長方向に対して傾斜方向に配向させた内側本体層２４と、この内側本体層２４上で、強化繊維を軸長方向に配向させた軸長方向繊維層を有する外側本体層２６とを備える管状構造の本体層２８がこのシャフト１２の主要部を形成し、表皮層３０がこの本体層２８上に配置される。
【００２４】
このようなシャフト１２を形成する繊維強化プリプレグは、強化繊維として、引張弾性率、強度、破断伸度、あるいは振動吸収性等がシャフト１２に適したものであれば、適宜の繊維を用いることができ、カーボン繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、ガラス繊維等の金属・無機繊維のほか、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、綿繊維等の有機繊維を用いることができる。特に、シャフト１２の本体層２８すなわち内側本体層２４および外側本体層２６は、強化繊維２３，２５として弾性率、強度に優れたカーボン繊維を用いることが好ましい。
【００２５】
また、強化繊維に含浸するマトリックス樹脂は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を使用するほかにも、例えばポリアミド、ポリエーテルイミド等の熱可塑性樹脂を使用することもできる。
【００２６】
そして、繊維強化プリプレグとして、上述のように、一方向に引き揃えた強化繊維２３，２５にマトリックス樹脂を含浸した傾斜方向プリプレグ２４ａ，２４ｂや軸長方向プリプレグ２６ａ，２６ｂの他にも、織布（あるいは不織布）状の強化繊維にマトリックス樹脂を含浸したプリプレグを用い、更に、繊維束をマンドレル８上に単独で巻回した後に、マトリックス樹脂を含浸させることも可能である。
【００２７】
いずれの場合も、以下にＲＣとも称する強化繊維に対する樹脂含浸量は、例えば２０ｗｔ％〜５０ｗｔ％の範囲で使用することが好ましく、この範囲に含まれない場合であっても例えば重量バランス等の関係から低ＲＣの場合１５〜１９ｗｔ％、高ＲＣの場合５１〜６０ｗｔ％等任意の範囲を選択することが可能である。
【００２８】
本実施形態では、マンドレル８に近接する径方向内方に形成される内側本体層２４は、強化繊維２３を軸長方向に対して傾斜方向に配向させた傾斜方向プリプレグ２４ａと、傾斜方向プリプレグ２４ａの強化繊維２３に対して軸長方向に沿って線対称となる反対側に配向させた傾斜方向プリプレグ２４ｂとで形成してあり、マンドレル８上に巻回することにより、傾斜方向プリプレグ２４ａが形成する第１傾斜繊維層と、傾斜方向プリプレグ２４ｂが形成する第２傾斜方向繊維層とが互いに交差する方向に配向される。軸長方向に対するこれらの強化繊維の傾斜角度は１０度から６０度の範囲で、１５度から４５度の範囲とすることが好ましい。必要な場合には、強化繊維２３を６０度より大きい角度に配置することも可能である。
【００２９】
これらの傾斜方向プリプレグ２４ａ，２４ｂは、例えば０．１０〜０．１５ｍｍの厚さを有し、互いに重ねた状態でマンドレル８上に巻回することにより、強化繊維２３を軸長方向に対して例えば約＋３０度の傾斜方向に配向させた傾斜方向プリプレグ２４ａが形成する第１傾斜繊維層と、強化繊維２３を軸長方向に対して例えば約−３０度の傾斜方向に配向させて傾斜方向プリプレグ２４ａの強化繊維２３と交差させた傾斜方向プリプレグ２４ｂが形成する第２傾斜繊維層とを一層ずつ交互に配置した傾斜方向繊維層による内側本体層２４を形成することができる。これにより、シャフト１２の撓りによる軸長方向の応力を、互いに隣接して位置する第１，第２傾斜繊維層が均等に分散させることができると共に、ねばりのある、ねじり強度も強いシャフト１２にできる。
【００３０】
内側本体層２４は、これらの傾斜繊維層を２〜６層を重ねることにより、例えば０．２〜０．７ｍｍ程度の厚さとし、シャフト１２の肉厚ｔ（図３参照）に対して、例えば約４０〜７５％の最も多くの割合を占めるように形成されることが好ましい。比強度、比剛性向上のために、ＲＣを２０〜３５ｗｔ％、強化繊維２３の弾性率を約２００００〜４００００ｋｇ／ｍｍ２  に形成することが好ましい。
【００３１】
外側本体層２６は、それぞれ強化繊維２５を軸長方向に配向させた軸長方向プリプレグ２６ａ，２６ｂが形成する軸長方向繊維層を内側本体層２４上に巻回することにより、形成される。
【００３２】
この外側本体層２６を形成する軸長方向プリプレグ２６ａ，２６ｂは、例えば０．０８〜０．１８ｍｍ程度の厚さを有し、例えば２〜６回巻回されて、その厚さを例えば０．１〜０．５ｍｍ程度の厚さとし、内側本体層２４上に軸長方向繊維層を形成する。この外側本体層２６は、曲げ剛性を向上すると共にねばりのあるシャフトにするため、シャフト１２の肉厚ｔに対して、内側本体層２４よりは少なく、表皮層３０よりは多い、約１０〜４０％の割合を占めることが好ましい。これらの軸長方向プリプレグ２６ａ，２６ｂは、互いに重ねた状態で巻回してもよく、あるいは、一枚ずつ又は一層ずつ順に巻回してもよい。
【００３３】
必要な場合には、幅広に連続した一枚の軸長方向プリプレグのみで形成し、あるいは予め３枚以上のプリプレグを重ねた状態で巻回して外側本体層２６を形成することも可能である。また、比強度、比剛性向上のために、ＲＣは１５〜３５ｗｔ％、強化繊維２３の弾性率は約２００００〜４００００ｋｇ／ｍｍ２  を使用することが好ましい。このような軸長方向繊維層で形成される外側本体層２６は、シャフト１２の曲げあるいは撓りに対する剛性を効率的に付与する。
【００３４】
更に、このようにそれぞれの繊維強化プリプレグを巻回して形成される本体層２８の上に、表皮層３０が形成される。
【００３５】
本実施形態の表皮層３０は、強化繊維３１ａ，３１ｂ，３１ｃの少なくとも一部を軸長方向に対して交差するように傾斜方向に配向させた繊維層を有しており、本実施形態では、一例として、ガラス繊維あるいはアラミド繊維で形成した強化繊維３１ａ，３１ｂを軸長方向に対して＋３０度および−３０度の互いに交差する傾斜方向に配設し、これらの傾斜方向繊維である強化繊維３１ａ，３１ｂの交点から軸方向に離隔した位置に、周方向繊維である強化繊維３１ｃを延設した３軸織物状に形成し、マトリックス樹脂を含浸させた多方向プリプレグ３２により、本体層２８上に多方向繊維層を形成する。更に、この多方向繊維層をスクリム３４が覆って表皮層３０を形成する。強化繊維３１ａ，３１ｂがそれぞれ軸長方向に対して±３０度に配置されていることにより、強化繊維３１ａ〜３１ｃの方向が正三角形形状の連続した多数の網目を形成し、シャフト１２に作用する応力を、傾斜方向および周方向の３つの方向に均等に効率よく分散することができる。
【００３６】
なお、これらの強化繊維３１ａ〜３１ｃが正三角形を形成する方向に延びる場合であっても、強化繊維３１ａ〜３１ｃが幅のある繊維束を形成することから、隙間の形状は六角形状となる。また、これらの強化繊維３１ａ〜３１ｃは、必ずしも正三角形状の方向に延設する必要はないが、傾斜方向繊維は軸長方向に対して同じ角度にして三角形状にすることが応力を周方向に均等に分散する上で好ましい。
【００３７】
この多方向繊維層を形成する多方向プリプレグ３２は、厚さが０．０３〜０．０８ｍｍ程度で、好ましくは０．０３〜０．０６ｍｍとし、ＲＣが２８〜５５ｗｔ％、強化繊維３１ａ〜３１ｃであるアラミド繊維の弾性率が約２０００〜１５０００ｋｇ／ｍｍ２  に形成してあり、本体層２８上に例えば１〜４回巻回し、シャフト１２の肉厚ｔに対して５〜１５％程度に形成することが好ましい。
【００３８】
なお、巻回端部の重なりを１．５ｍｍ以下で、好ましくは１．０ｍｍ以下とするか、各層の重なり位置をずらせて（円周方向均等分散）巻回するとよい。
【００３９】
このような表皮層３０を形成する多方向プリプレグ３２は、強化繊維３１ａ〜３１ｃとしてアラミド繊維以外にも、ガラス繊維等、上述の繊維強化プリプレグと同様な強化繊維を用いることが可能であるが、この場合には、強化繊維３１ａ〜３１ｃの弾性率を、マトリックス樹脂の弾性率よりも高く、外側本体層２６を形成する軸長方向プリプレグ２６ａ，２６ｂの強化繊維２５の弾性率の例えば８０％以下で、７０％〜１０％の範囲とすることが好ましい。
【００４０】
また、多方向繊維層は、強化繊維３１ａ〜３１ｃからなる３軸織物で形成するだけでなく、後述するように、シャフト１２に作用する軸方向の応力を、軸方向以外の方向に分散できるものであれば、少なくとも一部が傾斜方向に配向させた繊維層を形成するものであればよく、例えば強化繊維３ｄ（図４の（Ｃ）参照）を軸長方向に延設した４軸織物状に形成してもよい。この場合の軸長方向繊維又は周方向繊維は、傾斜方向繊維３１ａ，３１ｂの交点を通るように配置するが、これらの強化繊維３１ａ，３１ｃ同士の交点から周方向又は軸長方向にずれた位置に配置することもできる。
【００４１】
この多方向繊維層上に補助層を形成するスクリム３４は、厚さが０．０２〜０．０５ｍｍ程度の例えばガラス繊維をクロス状に配向したガラススクリムあるいは織布３４を、多方向繊維層の上に１回巻回することにより、形成してあり、多方向プリプレグ３２の強化繊維の毛羽立ちを防止する。
【００４２】
各繊維強化プリプレグを芯金８に巻回する場合は、１枚づつ個別に巻回してもよく、あるいは各プリプレグ同士を任意にあらかじめ貼り付けておき、これを巻回してもよい。例えば、内側本体層２４を形成する傾斜方向プリプレグ２４ａ，２４ｂは、上述のように互いに重ねた状態でマンドレル８上に巻回することにより、第１傾斜繊維層と第２強化繊維層とを交互に隣接配置して強化繊維２３を交差させることができる。また、傾斜方向プリプレグ２４ａ，２４ｂを一枚づつ順に巻回する場合には、第１傾斜繊維層と第２傾斜繊維層とを径方向に重ねた状態に形成することができる。
【００４３】
いずれの場合も、先部先端の矢尻１４および元部後端の矢筈１６を取付ける等の必要部位を除き、シャフト１２の軸方向に沿って先部、中間部および元部に均一に各繊維強化プリプレグを積層し、肉厚ｔをほぼ一定とすることが好ましい。また、重心位置や外径等の射手に与える感覚および飛翔姿勢に影響を及ぼす事項は、個別に設定することも可能であるが、通常の矢竹製の矢と同様に形成することで、射手に違和感を与えるのを防止することができる。
【００４４】
このように、マンドレル８に繊維強化プリプレグを巻回し、更に、表層３０のスクリム３４を巻回した後、緊締テープで締付け、加熱工程、冷却工程、脱芯、緊締テープの除去、研磨等の工程を経て形成したシャフト１２に、矢尻１４、矢筈１６および矢羽根１８等の必要部品を取付けることにより、図１に示すような矢１０が形成される。
【００４５】
図４は、弓弦から放たれる瞬間の矢１０の撓り状態を模式的に示す。
【００４６】
図４の（Ａ）に示すように、矢１０が弓弦を放れた瞬間は、矢筈１６を介して、この弦から前方に向けて急激に大きな押圧力を受けるため、シャフト１２が大きく湾曲する撓りを生ずる。このシャフト１２の撓りは、図４の（Ｂ）に示すように、その反発による反対方向への撓りを生じさせ、更に、矢羽根１８による回転が作用する。矢１０は、シャフト１２の弾性により、この撓り現象による振動を以下のように迅速に収束させながら、最終的には直線状となって、的に向かう。
【００４７】
図４の（Ｃ）は、シャフト１２が撓って湾曲したときの応力状態を示す。このように、曲げが作用したときと同様にシャフト１２に作用する応力は、内側本体層２４および外側本体層２６中に配置された強化繊維２３，２５により互いに交差する傾斜方向および軸長方向に沿って分散され、更に、表皮層３０（図２および図３）の多方向繊維層を形成するそれぞれの強化繊維３１ａ〜３１ｃにも分散される。
【００４８】
これにより、シャフト１２の内部応力を傾斜方向繊維で応力分散できると共に、粘りのあるシャフト１２により、矢１０が弓から放れるときの撓りおよびその撓りによる振動が、飛翔中に迅速に減衰されて姿勢が安定し、的に対して正確に射ることができる。
【００４９】
表皮層３０を形成する多方向プリプレグ３２の強化繊維が３軸織物を形成する場合にはシャフト１２の撓りによる応力は、本体層２８よりも径方向外方で、傾斜方向の強化繊維３１ａ，３１ｂおよび周方向の強化繊維３１ｃに沿って均等に分散され、更に、４軸織物を形成する場合には、図４の（Ｃ）に示すように、更に軸方向の強化繊維３１ｄにも分散される。
【００５０】
この表皮層３０内では、同一の多方向繊維層あるいは同一のレベルにある円筒状面内で３軸方向に延びる強化繊維３１ａ〜３１ｃが、シャフト１２の撓りによる曲げ応力を強化繊維３１ａ，３１ｂの互いに交差する傾斜方向に沿って均等に分散することができ、更に、強化繊維３１ｃに沿う周方向にも応力を分散することが可能であるため、本体層２８に作用する軸方向の応力成分を小さくすることができ、これにより、矢が放れるときの撓りおよびその撓りによる振動が、飛翔中に迅速に減衰されて姿勢が安定し、的に対して正確に射ることができる。
【００５１】
特に、多方向繊維層を形成する強化繊維３１ａ〜３１ｄの弾性率が本体層２８の強化繊維２５の弾性率よりも小さいため、反発力が小さく、振動が減衰される。これにより、軸長方向に作用する応力が徐々に小さくなり、したがって、撓りあるいは湾曲の大きさも小さくなる。
【００５２】
この表皮層３０の多方向繊維層を形成する強化繊維３１ａ〜３１ｃ（４軸織物状に形成される場合は軸長方向の強化繊維３１ｄを含む）は、上述のように、本体層２８の軸長方向繊維層を形成する強化繊維２５の弾性率よりも小さいため、この表皮層３０内で応力が吸収される。この結果、反対側に湾曲させようとする反発力が小さくなり、反対側の撓りあるいは湾曲が小さくなり、振動が迅速に減衰し、迅速に直線状の形状に復帰することができる。
【００５３】
更に、表皮層３０の多方向繊維層を形成する周方向繊維３０ｃが、傾斜方向繊維３１ａ，３１ｂの６０度の角度で交差する交点から軸長方向に離隔した位置で、これらの傾斜方向繊維３１ａ，３１ｂと交わることにより３軸織物で形成される場合は、これらの強化繊維３１ａ〜３１ｃがシャフト１２の曲げ応力を強化繊維に沿う３つの方向に効率的に分散し、ねじり剛性および曲げ剛性を向上できると共に、粘りのあるシャフトにより、矢が放れるときの撓りおよびその撓りによる振動が、飛翔中に迅速に減衰される。また、表皮層３０の強化繊維３１ａ〜３１ｃが形成する３軸織物は、互いに２つの傾斜方向の強化繊維３１ａ，３１ｂ同士の交差位置と異なる位置で交差して、三角形形状を形成することにより、３方向の強化繊維が１箇所で交差することによる同一層内での応力集中を防止し、軸方向の応力を周方向を含む３つの方向に効率よく分散する。これにより、飛翔姿勢を安定させ、的に対して正確に射ることができる。
【００５４】
この多方向繊維層が強化繊維３１ａ〜３１ｄにより４軸織物として形成される場合も同に、同一の層内で応力を効率よく分散させることができる。
【００５５】
上述の実施形態では、表皮層３０の多方向繊維層を形成する強化繊維３１ａ〜３１ｄの弾性率を本体層２８の強化繊維２３，２５より小さくすることにより、この多方向繊維層で応力を分散して振動の減衰を行うものであるが、これらの強化繊維３１ａ〜３１ｄの比重を本体層２８の強化繊維２５の比重よりも小さく形成することにより、表皮層３０の強化繊維３１ａ，３１ｂの密度を小さくして振動減衰性を高めてもよい。このような比重が小さく（密度が小さく）、振動減衰性に優れた強化繊維として、アラミド繊維の他にもポリエステル樹脂等の有機繊維を用いることができる。
【００５６】
この場合には、この表皮層３０中の強化繊維３１ａ〜３１ｄがシャフト１２に作用する曲げ応力をその強化繊維３１ａ〜３１ｄの方向に沿って分散すると共に、その強化繊維３１ａ〜３１ｄの小さな比重および振動減衰性により、飛翔中に、シャフト１２の撓りあるいは振動を効率よく減衰して姿勢を安定させることができる。
【００５７】
図５は、変形例によるシャフト１２の軸芯１２ａに沿う断面図を示す。
【００５８】
この変形例は、シャフト１２の本体層２８の重量、比重の配分を調整することで振動を減衰するものである。
【００５９】
このシャフト１２は、本体層２８の肉厚方向中心位置を通る中央円筒面（具体的には、肉厚の中間位置）ｈを境として、径方向外側に配置される外側部２８ｂの比重が径方向内側の内側部２８ａよりも小さく形成されている。この本体層２８の外側部２８ｂと内側部２８ａとは、それぞれの肉厚が等しくなる中央円筒面ｈで区画したもので、その繊維層は、内側部２８ａとして上述の内側本体層２４と同様な積層構造とし、外側部２８ｂを外側本体層２６と同様な積層構造に形成することができる。また、この本体操２８の上に上述の表面層３０を設けてもよい。
【００６０】
この変形例によるシャフト１２は、軸芯１２ａ側に位置する内側部２８ａを外側部２８ｂに対して相対的に比重の大きな材料で形成することにより、シャフト１２の本体部を形成する本体層２８の比重を軸芯１２ａよりに集中させることができ、軸方向の押圧力だけでなく、偏向した押圧力や回転が加わる複合的な力の作用を受けて、シャフト１２が撓り、振動あるいは回転の複合的な挙動をして飛翔しても、これらの撓りや振動を効果的に減衰して姿勢を安定させ、的に対して正確に射ることができる。
【００６１】
この本体層２８に表皮層３０を形成した場合には、上述の実施形態と同様に、多方向プリプレグ３２が形成する多方向繊維層が、シャフト１２に粘りを与え、振動を吸収する作用をなす。この振動吸収作用により、シャフト１２が側方に撓んだときに、この撓みによる振動を迅速に吸収し、素早く直線状形状に復帰させ、直線状の飛翔姿勢を確保するものである。
【００６２】
上述の実施形態および変形例では、シャフト１２の径方向における弾性率、比重等を調整することにより、振動を減衰するものであるが、更に、矢１０の飛翔姿勢を安定させるために、シャフト１２の軸方向に沿う比重の配分を調整することも可能である。
【００６３】
例えば、シャフト１２の中間部および元部を先部に対して軽量化する場合には、中間部に弾性率の大きい繊維を相対的に多く配分し、あるいは、比重の小さい材料を相対的に多く配分することで、この中間部を軽量化することができ、この中間部の飛翔中の撓りやこの撓りの振動を吸収することができる。
【００６４】
この場合にも、上述のような表皮層３０を形成してもよく、上述の実施形態と同様に、多方向プリプレグ３２が形成する多方向繊維層が、シャフト１２に粘りを与え、振動を吸収する作用をなし、この振動吸収作用により、シャフト１２が側方に撓んだときに、この撓みによる振動を迅速に吸収し、素早く直線状形状に復帰させ、直線状の飛翔姿勢を確保することができる。
【００６５】
また、多方向プリプレグ３２の強化繊維３１を、エラストマー樹脂繊維で形成する場合には、表皮層３０を振動吸収層として形成することができる。
【００６６】
なお、表皮層３０の多方向繊維層を覆うスクリム３４は、多方向プリプレグ３２の強化繊維の毛羽立ちを防止するものであり、上述のガラススクリムのようなクロス状の部材のほか、一方向引き揃えシートあるいは樹脂フィルムを用いてもよく、毛羽立ちを生じない強化繊維を用いた場合や多方向プリプレグ３２のマトリックス樹脂の含浸量を調整する他、製法条件等によって省略することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の好ましい実施形態による矢の全体図。
【図２】図１の矢の製造に用いる繊維強化プリプレグの配置図。
【図３】図１の矢のシャフトの断面図。
【図４】図１の矢の弓を放れた瞬間の飛翔姿勢を示し、（Ａ）は撓りを生じた状態の説明図、（Ｂ）は反発により逆方向に撓った状態の説明図、（Ｃ）は表皮層による応力の分散状態を示す説明図。
【図５】変形例によるシャフトの断面図。
【符号の説明】
【００６８】
１０…矢、１２…シャフト、２３，２５，３１…強化繊維、２４…内側本体層、２４ａ，２４ｂ…傾斜方向プリプレグ、２６…外側本体層、２６ａ，２６ｂ…軸長方向プリプレグ、３０…表皮層。
【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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