(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化樹脂製のシャフト（２）が、強化繊維の配列方向がシャフト（２）の軸心（Ｌ）と平行な外層側のストレート層（４ａ）と、強化繊維の配列方向が上記軸心（Ｌ）に対して所定角度傾斜した内層側のバイアス層（５ｂ）とを、有し、該シャフト（２）の先端部を、ヘッド（１）に突設された中軸（３）に外挿して接合するゴルフクラブであって、上記シャフト（２）の先端部に於て上記バイアス層（５ｂ）の内側でかつ最内層に、強化繊維の配列方向がシャフト軸心（Ｌ）と平行なストレート層（６）を、配設したことを特徴とするゴルフクラブ。
【請求項２】
最内層に配設されたストレート層（６）が、ヘッド（１）の中軸（３）の先端（３ａ）から上記シャフト（２）の先端側へ１cm以上、かつ、上記中軸（３）の先端（３ａ）から上記シャフト（２）の基端側へ１cm以上の範囲にわたるように設けられている請求項１記載のゴルフクラブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴルフクラブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＦＲＰ等の繊維強化樹脂製シャフトを有するゴルフクラブでは、繊維強化樹脂の強化繊維がシャフト軸心に対して傾斜して配列されたバイアス層を複数配置し、その外側に補強繊維がシャフトの長手方向に対して平行になるよう配列されたストレート層を複数配置するのが一般的であった。その理由は、バイアス層は、ボールとのインパクト時にシャフトに生じるねじりモーメント（シャフトの周方向に働く）に対し適度なねじり剛性を得るためであり、ストレート層は、シャフトに生じる曲げモーメント（シャフトの長手方向に働く）に対し適度な曲げ剛性を得るためであった。また、ストレート層をバイアス層の外側に配置させる理由は、ねじりモーメントも曲げモーメンントもシャフトの内側より外側に大きく作用するが、ねじりモーメントよりも曲げモーメントの方が大きいので、曲げ剛性を効果的に向上させるためにはストレート層を外側に配置させることが必要だからである。
【０００３】
繊維強化樹脂のストレート層をバイアス層の外側に配置したシャフトをヘッドのネック部に設けられた挿入孔に内挿して接合するタイプ（以下普及型ということがある。）のゴルフクラブにおいては、ヘッドに生じた曲げ・ねじりモーメントは、まずシャフトの外側のストレート層に伝わる。そして、曲げモーメントは、ねじりモーメントよりも大きく、ストレート層が曲げモーメントに十分に対応することができるため、問題は無い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ストレート層をバイアス層の外側に配置したシャフトの先端部を、ヘッドに突設された中軸に外挿して接合するタイプ（以下オーバーホーゼル型ということがある。）のゴルフクラブでは、ヘッドに生じた曲げモーメントは、まずバイアス層に伝わる。このため、プレイヤーがボールをヘッドのネック部で打ったり（いわゆるネック打ち）、地面を直接叩いたり（いわゆるダフリ打ち）して、クラブに大きな外力が作用すると、内側のバイアス層が曲げモーメントに耐えきれずに破壊することがあった。
【０００５】
ところで、オーバーホーゼル型のゴルフクラブが、ネック打ちやダフり打ち時に内側のバイアス層に大きな力がかかる事を、実験により証明することは困難である。なぜならば歪みゲージをシャフト内側に貼る事は不可能だからである。そのため、発明者等は、ＦＥＭ（有限要素法）を用いてこれを解析した。解析条件として、シャフトとヘッド（１番ウッド）は同じものを使用し、シャフトとヘッドの接合方法のみを、ヘッドの挿入孔にシャフトを挿入した普及型と、ヘッドに突設された中軸にシャフトを外挿したオーバーホーゼル型とし、ヘッドスピードを45ｍ／ｓとしてネック打ちを行った。その解析結果は次の表１の通りであった。
【０００６】
【表１】
0003761652.tif 000002
【０００７】
上記表１から、普及型はシャフト内側（つまりバイアス層）にはさほど大きな圧縮・引張応力が生じないが、オーバーホーゼル型の場合は、シャフト内側のバイアス層に大きな圧縮・引張応力が生じるということができ、このことからも、従来のオーバーホーゼル型のゴルフクラブがネック打ちやダフり打ちで破損し易いことが分かる。
【０００８】
そこで、本発明は、上述の問題を解決して、いわゆるネック打ちやダフり打ちに対して破損しにくく優れた耐久性を有するオーバーホーゼル型のゴルフクラブを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために本発明に係るゴルフクラブは、繊維強化樹脂製のシャフトが、強化繊維の配列方向がシャフトの軸心と平行な外層側のストレート層と、強化繊維の配列方向が上記軸心に対して所定角度傾斜した内層側のバイアス層とを、有し、該シャフトの先端部を、ヘッドに突設された中軸に外挿して接合するゴルフクラブであって、上記シャフトの先端部に於て上記バイアス層の内側でかつ最内層に、強化繊維の配列方向がシャフト軸心と平行なストレート層を、配設したものである。また、最内層に配設されたストレート層を、ヘッドの中軸の先端から上記シャフトの先端側へ１cm以上、かつ、上記中軸の先端から上記シャフトの基端側へ１cm以上の範囲にわたるように設けるのが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施の形態に基き本発明を詳説する。
【００１１】
図１は本発明に係るゴルフクラブの実施の一形態を示し、１はヘッド、２は繊維強化樹脂製のシャフトである。このゴルフクラブは、ヘッド１にシャフト取付用の中軸３が突設され、シャフト２の先端部をその中軸３に外挿して接合したいわゆるオーバーホーゼル型のゴルフクラブである。
【００１２】
しかして、図２に示すように、シャフト２は、強化繊維の配列方向がシャフト軸心Ｌと平行な最外層を成すストレート層４ａ及びその内側のストレート層４ｂと、ストレート層４ｂの内側に積層されると共に強化繊維の配列方向がシャフト軸心Ｌに対して所定角度傾斜したバイアス層５ａ及びその内側のバイアス層５ｂと、バイアス層５ｂの内側であって先端部のみに積層されると共に強化繊維の配列方向がシャフト軸心Ｌと平行な最内層を成すストレート層６と、から成る。
【００１３】
つまり、シャフト２の先端部の最内層に、強化繊維の配列方向がシャフト軸心Ｌと平行なストレート層６を、配設する。かつ、ストレート層６を、シャフト２の先端から所定寸法Ｑだけ基端側に入った位置に配置する。さらに、ストレート層６は、ヘッド１の中軸３の先端３ａからシャフト軸心Ｌと平行な方向に±１cm以上の範囲にわたるように設けられる。従って、ストレート層６の長さ寸法Ｎは、２cm以上に設定される。ここで、中軸３の先端３ａからシャフト２の先端側へ向いた方向を＋（プラス）とし、中軸３の先端３ａからシャフト２の基端側へ向いた方向を−（マイナス）とする。
【００１４】
また、ストレート層４ａ，４ｂ、バイアス層５ａ，５ｂ、及び、ストレート層６は、炭素繊維やガラス繊維等の強化繊維を夫々の方向に配設し、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させてプリプレグを形成し、このプリプレグを加熱硬化させた繊維強化樹脂である。
【００１５】
即ち、図３に示すように、各層のプリプレグを形成し、このプリプレグを、テーパ状のマンドレル７に巻設する。具体的には、マンドレル７の先端部に、最内層のストレート層６に対応するプリプレグ12を巻き、その後、バイアス層５ｂ, ５ａに対応するプリプレグ13ｂ，13ａ、ストレート層４ｂ, ４ａに対応するプリプレグ14ｂ，14ａの順に巻き付ける。次に、テーピング、焼成処理をして、マンドレル７の脱去、テープ剥離等を行えば、シャフト２が完成する。さらに、そのシャフト２をヘッド１の中軸３に外挿させれば、本発明のゴルフクラブが完成する（図１と図２参照）。
【００１６】
なお、図３に於て、ストレート層４ａ，４ｂのプリプレグ14ａ，14ｂの水平な複数の平行線と、バイアス層５ａ，５ｂのプリプレグ13ａ，13ｂの複数の斜線は、強化繊維の方向を示す。この場合、プリプレグ13ａ（バイアス層５ａ）の強化繊維の傾斜角度θは＋45°であり、プリプレグ13ｂ（バイアス層５ｂ）の強化繊維の傾斜角度θは−45°である。また、ストレート層４ａ，４ｂのプリプレグ14ａ，14ｂと、バイアス層５ａ，５ｂのプリプレグ13ａ，13ｂの長さ寸法は、互いに同一であり、最内層のストレート層６のプリプレグ12の長さ寸法はシャフトの全長に比してきわめて短く設定される。
【００１７】
しかして、（図１と図２にもどって）このゴルフクラブを使用して、ボールをヘッド１のネック部（中軸３近傍部）で打った場合（いわゆるネック打ち）、あるいは、地面を直接叩いた場合（いわゆるダフり打ち）等、ヘッド１に大きな外力が作用すると、それにより生じる曲げモーメントは、ヘッド１の中軸３からストレート層６に伝わり、ストレート層６にシャフト軸心Ｌと同方向の引張応力と圧縮応力が生じる。そして、ストレート層６の補強繊維の方向はシャフト軸心Ｌと平行であるため、補強繊維の方向とこれらの応力の方向が同一となり、大きな強度が得られる。従って、ストレート層６は、ネック打ちやダフリ打ち等による曲げモーメントに十分に耐える。
【００１８】
ところで、ネック打ちやダフリ打ちによりシャフト２に作用するモーメントは、ねじりモーメントよりも曲げモーメントの方が大きいことが、明らかとなっている。しかして、ストレート層４ａ，４ｂは最外層にあるため、そのストレート層４ａ，４ｂを内層側に配した場合よりもシャフト２全体の曲げ剛性及び曲げ強度が大きくなり、大きな曲げモーメントに十分に耐え得る。さらに、ストレート層４ａ，４ｂの内側のバイアス層５ａ，５ｂにより、十分なねじり剛性及びねじり強度が得られる。
【００１９】
従って、このゴルフクラブによれば、ネック打ちやダフリ打ちに耐え得る十分大きな強度を実現できる。言い換えれば、ネック打ちやダフリ打ちをしても、シャフト２が破損する危険性が大幅に減少する。かつ、打撃の際に受ける曲げモーメントとねじりモーメントに効果的に対応でき、優れた打球特性が得られる。しかも、シャフト２の必要な箇所───即ちシャフト２のヘッド１の中軸３の先端３ａ近傍部───のみを効率的に補強できる。かつ、ストレート層６の材料を節約できる。なお、ストレート層６を、ヘッド１の中軸３の先端３ａからシャフト軸心Ｌと平行な方向に±１cm以上の範囲にわたるように設けたのは、±１cm未満では、ストレート層６が短いため、ネック打ちやダフリ打ちによりバイアス層５ａ，５ｂに生じるシャフト軸心Ｌと同方向の引張応力と圧縮応力が局部的に大きくなり───即ち応力集中が生じて───破損し易くなってしまうからである。
【００２０】
次に、図４は、本発明に係るゴルフクラブの他の実施の形態を示し、シャフト２のストレート層６の基端部に段差部16が形成される。かつ、ストレート層６は、ヘッド１の中軸３の先端３ａからシャフト軸心Ｌと平行な方向に±１cm以上の範囲にわたるように設けられる。
【００２１】
また、シャフト２は、図５に示すように、先端寄りに段付部８を有し、かつ、その段付部８よりも先端側が小径部９とされ、基端側が大径のテーパ部10とされたマンドレル７を使用して形成される。
【００２２】
具体的には、マンドレル７の小径部９に、最内層のストレート層６に対応するプリプレグ12を、テーパ部10と段差が無くなるまで巻き、その後、バイアス層５ｂ, ５ａに対応するプリプレグ13ｂ，13ａ、ストレート層４ｂ, ４ａに対応するプリプレグ14ｂ，14ａの順に巻き付ける。次に、テーピング、焼成処理をして、マンドレル７の脱去、テープ剥離等を行う。なお、バイアス層５ａの強化繊維の傾斜角度θは＋45°であり、その内側のバイアス層５ｂの強化繊維の傾斜角度θは−45°である。
【００２３】
このように構成したことにより、シャフト２のストレート層６の上にバイアス層５ａ，５ｂとストレート層４ａ, ４ｂを巻き付けるにもかかわらず、そのバイアス層５ａ，５ｂとストレート層４ａ, ４ｂが弯曲することは無い。従って、応力集中を防止でき、シャフト２の強度が一層大きくなる。
【００２４】
なお、本発明のゴフルクラブに於て、シャフト２のバイアス層５ａ，５ｂの強化繊維の傾斜角度θは±45°以外にも、±10°〜±80°程度の範囲内で変更自由である。これは、傾斜角度θが±10°未満では、シャフト２全体のねじり剛性及びねじり強度が小さくなり過ぎるためであり、傾斜角度θが±80°を越えると、バイアス層５ａ，５ｂの曲げ剛性及び曲げ強度が極端に小さくなるからである。また、図例ではヘッド１はアイアンヘッドであるが、ウッド型ヘッドとするも好ましい。
【００２５】
【実施例】
以下、実施例を示す。
炭素繊維を相互に平行かつシート状に揃えてエポキシ樹脂を含浸して成る一方向性のプリプレグを、表２にしたがって形成した後、各層のプリプレグをマンドレル７に巻設し、その後はテーピング、焼成処理をして、マンドレル７の脱去、テープ剥離等を行い、本発明の実施例に対応するオーバーホーゼル型シャフト２（図１〜図３参照）と、従来構造をもつ従来例のオーバーホーゼル型シャフト（図６参照）を形成した。
【００２６】
【表２】
0003761652.tif 000003
【００２７】
これらのシャフトに、ネック部の形状以外が全て相互に同一とされたヘッド（３番アイアンのヘッド）を取付けて実施例のゴルフクラブと従来例のゴルフクラブを作製した。なお、従来例は、最内層にストレート層を有していない点に於いて実施例と異なる。
【００２８】
次に、スイングロボットによりダフり打ちを行った。その際、ヘッドスピードが40ｍ／ｓとなるように設定し、かつ、ヘッドが最下点から10cm手前のところでマット面に当たるように設定した。なお、マット面は、一般的な練習場と同様に、コンクリート面上に人工芝マットを敷いて形成した。そして、実施例と従来例のゴルフクラブを夫々 100回ずつダフり打ちした。その結果を次の表３に示す。
【００２９】
【表３】
0003761652.tif 000004
【００３０】
上記表３から明らかなように、従来例のゴルフクラブでは、37回目のダフり打ちにより、シャフト先端内側に亀裂が生じ、かつ、ヘッドがぐらついた。これに対し、実施例のゴルフクラブは、 100回のダフり打ちに耐えた。これにより、実施例のゴルフクラブ（シャフト）は、従来例よりも強度が大きく、耐久性に優れている。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は上述の構成により、次のような著大な効果を奏する。
【００３２】
請求項１記載のゴルフクラブによれば、シャフト２を繊維強化樹脂製とし、かつ、シャフト２の先端部をヘッド１の中軸３に外挿したオーバーホーゼル型のゴルフクラブとしても、ネック打ちやダフリ打ちに耐え得る十分大きな強度を実現できる。従って、ネック打ちやダフリ打ちをしても、シャフト２が破損する危険性が大幅に減少する。
【００３３】
請求項２記載のゴルフクラブによれば、請求項１記載のものと同様の効果を奏すると共に、ネック打ちやダフリ打ちに対するシャフト２の破損の危険性を有効に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す要部正面図である。
【図２】要部拡大断面図である。
【図３】シャフト製造方法説明図である。
【図４】本発明の他の実施の形態の要部拡大断面図である。
【図５】他のシャフト製造方法説明図である。
【図６】従来例のシャフト製造方法説明図である。
【符号の説明】
１  ヘッド
２  シャフト
３  中軸
３ａ  先端
４ａ ストレート層
５ｂ バイアス層
６  ストレート層
Ｌ  シャフト軸心
【図１】
0003761652.tif 000005
【図２】
0003761652.tif 000006
【図３】
0003761652.tif 000007
【図４】
0003761652.tif 000008
【図５】
0003761652.tif 000009
【図６】
0003761652.tif 000010