JP2004215894A

JP2004215894A - ゴルフシャフト

Info

Publication number: JP2004215894A
Application number: JP2003007079A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Saito; 毅斎藤; Yasushi Matsui; 泰志松井; Teruyuki Kimura; 輝之木村
Original assignee: Mizuno Corp
Current assignee: Mizuno Corp
Priority date: 2003-01-15
Filing date: 2003-01-15
Publication date: 2004-08-05

Abstract

【課題】ゴルフシャフトの質量増を出来る限り抑え、後端側の握持する部分の曲げ剛性を高くして、軽量で、かつ、早い切り返しに適したゴルフシャフトを提供する。
【解決手段】繊維強化樹脂層２０を積層してなるゴルフシャフトであって、繊維強化樹脂層２０はゴルフシャフトの全長にわたり卷回配置されたバイアス層７とストレート層９、後端５を始点として、ゴルフシャフトの一部に配置された補強層８を含む。前記補強層８は、内側から高弾性率炭素の繊維補強プリプレグ８ａ、高強度炭素繊維の補強プリプレグ８ｂの順で卷回してなるものである。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴルフクラブに装着されるゴルフシャフトに関するものであり、さらに詳細には、軽量で、かつ、後端側の剛性を高めた構成とすることによりゴルフクラブに組み付けた時の振りぬき易さを向上させたゴルフシャフトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ゴルフシャフトは、クラブヘッドが装着される先端からグリップが装着される後端までその外径が漸増するテーパー状の形状とされており、しかもその長さ方向に亙る曲げ剛性の分布は、クラブヘッドが装着される先端から約４０ｍｍ程度の長さの部分を含む３００ｍｍ程度の先端領域に最も低い値があり、ここから後端に向かっては、漸次増加しているものが一般的である。
従来から、ヘッドスピードが遅い、あるいは非力なゴルファーに対しては、全長に渡ってやわらかいゴルフシャフトが良いとされている。非力なゴルファーにとっては全長に渡ってやわらかいゴルフシャフトを使うことによりヘッドスピードが上がるとされているためである。
近年の傾向として、ゴルファーの年齢層は高齢化に向かっている。このようなゴルファーは、比較的ヘッドスピードが遅く、また、体がかたいのでスウィング時に体のひねりが作り難いため、ヘッドスピードが遅い割には、テークバックからダウンスイングへの切り返しが速いという特徴があるスィングとなる。
【０００３】
このような、ゴルファーには、非力であるためゴルフシャフトは軽い必要がある。同時に、前述したように、軟らかいゴルフシャフトで切り返しが早いので、スィングの切り返し時に後端部に大きな曲げモーメントがかかるため、後端部付近の曲げ剛性を高めたゴルフシャフトが必要である。
ここでスィング中のシャフトのたわみ量を測定する為、本発明人が発明した特許第３０６１６４０号のフレックス選定装置を使用した。それにより求めたスィング中のシャフト最大たわみ量とヘッドスピードの関係を図６に示す。この図から分かるように、ヘッドスピードが４０ｍ／Ｓ以下でもシャフト撓み量が多いゴルファーが存在することがわかる。
これらゴルファーがタイミングを取りやすいように全長にわたりかたいシャフトを使用するとヘッドスピードが更に減少するデメリットが発生する。
従来は、このように軽くて後端側の曲げ剛性を高くしたゴルフシャフトには、シャフト軸方向に対して平行に配したストレート層の弾性率を上げて全長をかたくするか、後端付近に強化繊維をシャフト中心軸に平行に配したストレート層を使用する方法が用いられてきた。
【０００４】
例えば、シャフト本体の後端側に複数の補助プリプレグシートを卷回し、前記複数のプリプレグシートの弾性率は、後端側になるに従い高くなるゴルフシャフトの発明が開示されている（例えば特許文献１）。この考案のシャフトは、握持部の剛性を高めることが出来る。
また、高剛性のシャフトとするためにグリップ側を補強する繊維強化樹脂製ゴルフシャフトが開示されている（例えば特許文献２）。この発明のシャフトは、シャフト全長の曲げ剛性を高めるために有効である。
【０００５】
【特許文献１】
実用新案登録第２６０７６７１号
【０００６】
【特許文献２】
特許登録第２６１５２８７号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実用新案登録第２６０７６７１号の発明は、補強層を多数使用すれば強度や剛性は上がるものの、補強層の質量が増大して、シャフトの質量が重くなるという問題を有している。
また、特許第２６１５２８７号の発明は、シャフト全体の剛性を上げるためにグリップ端の補強に高強度炭素繊維を使用してグリップ端の座屈強度を高めているので、グリップ側の剛性については、十分に高くすることが出来ないという問題点を有している。
これは、一般的な炭素繊維が、高強度と高弾性率の特性を兼ね備えていないことによるものである。
本発明はかかる問題点に着目してなされたもので、ゴルフシャフトの質量増を出来る限り抑え、後端側の握持する部分の曲げ剛性を高くして、軽量で、かつ、早い切り返しに適したゴルフシャフトを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための、本発明の請求項１の手段は、繊維強化樹脂プリプレグの強化繊維をシャフト中心軸方向に対し所定の角度をもって配置されたバイアス層と、シャフト中心軸方向に略平行に配置されたストレート層と、ゴルフシャフトの長さ方向の一部に配置された補強層とを含む繊維強化樹脂層を積層してなるゴルフシャフトであって、前記補強層は前記強化繊維の特性が異なる複数のストレート層を含み、前記ストレート層の繊維強化樹脂プリプレグの強化繊維は高弾性率炭素繊維と高強度炭素繊維を含み、前記高弾性率炭素繊維強化樹脂プリプレグは、前記高強度炭素繊維強化樹脂プリプレグの内側に配置したゴルフシャフトである。
【０００９】
請求項２の手段は、請求項１記載のゴルフシャフトにおいて、前記高弾性率炭素繊維プリプレグのシャフト中心軸方向の長さは、その外側に配置した前記高強度炭素繊維プリプレグのシャフト中心軸方向の長さよりも長い構成のゴルフシャフトである。
【００１０】
請求項３の手段は、請求項１または２記載のゴルフシャフトにおいて、前記高弾性率炭素繊維プリプレグと前記高強度炭素繊維プリプレグは、ゴルフシャフトの後端から２００ｍｍ以上３５０ｍｍ以下の範囲に配設された構成のゴルフシャフトである。
【００１１】
請求項４の手段は、請求項１、２または３記載のゴルフシャフトにおいて、前記高弾性率炭素繊維プリプレグの強化繊維の引張り弾性率は４００ＧＰａ以上８００ＧＰａ以下であり、前記高強度炭素繊維プリプレグの強化繊維の圧縮強度は１３００ＭＰａ以上である構成のゴルフシャフトである。
【００１２】
本発明は、その質量が４５インチ長さ換算で３０ｇ以上５５ｇ以下の軽量のゴルフシャフトにおいて、ゴルフシャフトの総質量をそれほど増加させることなく後端側の曲げ剛性を補強することで、その後端部での曲げ変形を抑え、スイング時の切り返しの速いゴルファーにとってタイミングをとりやすく、かつ、飛距離の増大を実現させたゴルフシャフトである。
本発明のゴルフシャフトは、その質量が３０ｇ以下である場合には、シャフトの肉厚が薄肉となり、補強層の繊維強化樹脂プリプレグを配設した場合に、その配設した補強の先端側端面における曲げ剛性の変位、及び肉厚の変位による集中応力によりその部分での折損の恐れがあり、ゴルフシャフトとしての所望の曲げ剛性、強度の達成が非常に困難である。
５５ｇ以上であるとグリップした時の「重さ感」に影響する１次モーメントの値が大きくなる為、軽さを感じなれなくなる。
前記１次モーメントは（クラブ質量：Ｍ）×（そのクラブでの重心位置：ｒ）で表され、この時、Ｍは、ゴルフヘッド質量、グリップ質量、ゴルフシャフト質量が大きく影響する。
【００１３】
すなわち、振りやすさを表す１次モーメント（Ｍ・ｒ）を小さくするには、ゴルフヘッド、ゴルフシャフトの質量を軽くすることが影響する。しかし、ゴルフヘッド質量をあまりに軽くするとボール初速に悪影響を及ぼすので、結果、（Ｍ・ｒ）を小さくするには、ゴルフシャフト質量を軽くすることが重要な要素になる。
グリップや、ゴルフシャフトの後端側を重くするとｒは小さくなるが、後端を中心に回転させる動作であるワッグル時に感じる重さが大きくなるため、ゴルフシャフト質量を、特に後端側に付加する質量を極力減らすことが必要になる。ワッグル時に感じる重さはゴルフシャフトの後端周りのクラブ慣性モーメントで代用できる。
【００１４】
本発明のゴルフシャフトでは、ゴルフシャフトの先端から３００ｍｍまでの範囲の曲げ剛性の最小値Ｂに対する、後端から２５０ｍｍ〜３５０ｍｍの範囲の曲げ剛性の最大値Ａの比率は４〜６倍、さらに好ましくは６倍に限りなく近い値であるのが良い。
本発明のゴルフシャフトでは、ゴルフシャフトの先端から３００ｍｍまでの範囲に曲げ剛性の最小値を設けることで先端側のしなりを大きくして、打球の飛び出し角度をあげて飛距離アップを図っている。また、後端からグリップとして握る長さ約２００ｍｍの位置から３５０ｍｍの範囲にゴルフシャフトの曲げ剛性分布の設計の最終位置としており、この２点の曲げ剛性値を規定することにより、本発明のゴルフシャフトの特性を表すことが可能になる。
【００１５】
曲げ剛性値Ｂに対する曲げ剛性値Ａの比率が４以下である場合はフレックスが全長に硬いか軟らかいかであり、硬い場合には、このシャフトをヘッドスピードが４０ｍ／ｓ以下のように非力なゴルファーが振った場合、ただ硬いフィーリングのシャフトになるし、軟らかい場合には、しなりを大きくして、打球の飛び出し角度をあげることが可能であるが、テークバックからダウンスイングへの切り返しが速いゴルファーにとってタイミングが取り難くなる。
しかし、倍率を高めすぎると補強端付近で撓みを感じ、これが違和感につながる為、６倍以下が望ましい。
【００１６】
本発明のゴルフシャフトにおいては、前記曲げ剛性を得る為には後端側に補強層を配置し、前記補強層の繊維強化樹脂プリプレグの構成を改良することで達成できる。
すなわち、補強層の繊維強化プリプレグに高弾性率炭素繊維プリプレグと高強度炭素繊維プリプレグを用い、その強化繊維をシャフト中心軸方向に配置し、かつ、高弾性率炭素繊維プリプレグを、高強度炭素繊維プリプレグの内側に配置することで達成できる。
また、前記内側に配置した高弾性率炭素繊維プリプレグのシャフト中心軸方向の配置長さを、外側の高強度炭素繊維プリプレグの配置長さより長くする。
これは、スィング中のゴルフシャフトにかかる曲げモーメントが後端側から中央部になるに従い小さくなる為に、高弾性率炭素繊維プリプレグを長く配置することが、少ないプリプレグの使用量で後端側の剛性を高めるために最も効果的で、しかも、グリップを握った時の「しっかり感」が体感できる。
そして、前記高弾性率炭素繊維プリプレグの外側に高強度炭素繊維プリプレグを配置することで、スイング中に後端側に集中する応力に対し、強度を向上させる。
【００１７】
しかし、補強層の前記繊維強化樹脂プリプレグの占める重量の割合が多くなると、前記配置された繊維強化樹脂プリプレグの先端側の端面での応力集中による破壊が懸念されるため、前記繊維強化樹脂プリプレグの質量の割合は３％以上、１０％以下が望ましい。
３％以下であると、グリップ側における所望の曲げ剛性値の達成が困難であり、１０％以上となると、ゴルフシャフトの後端側が重くなり、ゴルフクラブの２次モーメントが大きくなる傾向になるため好ましくない。
【００１８】
本発明のゴルフシャフトを構成する繊維強化樹脂プリプレグに用いられる合成樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレン樹脂などの熱可塑性樹脂が用いられるが、強度や剛性設計の点から熱硬化性樹脂、中でもエポキシ樹脂が好ましい。
強化繊維としては、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維、ガラス繊維などが用いられるが、軽量で高性能であることから、炭素繊維が好ましい。
特に、高強度炭素繊維プリプレグの強化繊維としては圧縮強度が１３００ＭＰａ以上のものであり、高弾性率炭素繊維プリプレグの強化繊維としては引張弾性率４００ＧＰａ以上８００ＧＰａ以下とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態のゴルフシャフトを説明する図であり、ゴルフシャフト１は、その先端側にはゴルフヘッド２が、後端側にはグリップ３が装着されている。
ゴルフシャフト１は全長が１１５０ｍｍであり、図２に示すようにその先端４から後端５に向かって漸次外径が大きくなるテーパー状を有していて、その重さは３０ｇ〜５５ｇである。
このようなゴルフシャフト１は、強化繊維として炭素繊維を、合成樹脂としてエポキシ樹脂を用いた繊維強化樹脂プリプレグをゴルフシャフト成形用のマンドレル６に卷回積層して形成した繊維強化樹脂層２０を有した構成となっている。
【００２０】
繊維強化樹脂層２０は、たとえば、図３に示すようにシャフト中心軸１０に対して繊維強化樹脂プリプレグの炭素繊維が左右に±３０°〜±６５°の角度を有するように配置したバイアスプリプレグ７ａ、７ｂで、ゴルフシャフトの全長にわたり２〜４回卷回配置したバイアス層７と、後端５を始点として、繊維強化樹脂プリプレグの炭素繊維がシャフト中心軸方向１０に略平行に配置された補強プリプレグ８ａ、８ｂを含む補強層８と、繊維強化樹脂プリプレグの炭素繊維をシャフト中心軸１０方向に略平行となるように配置したストレートプリプレグ９ａで、ゴルフシャフトの全長にわたり各１〜２回卷回配置されたストレート層９を含む。前記補強プリプレグ８ａは、シャフト中心軸方向の長辺の長さを後端から４００ｍｍ、短辺の長さは３００ｍｍとし、前記後端を始点として１回卷回配置している。この補強プリプレグ８ａは強化繊維として高弾性率炭素繊維を用いている。
【００２１】
前記補強プリプレグ８ｂは、シャフト中心軸方向の長辺の長さを後端から３００ｍｍ、短辺の長さを２００ｍｍとし、前記後端を始点として１回卷回配置している。この補強プリプレグ８ｂは強化繊維として高強度炭素繊維を用いている。この補強プリプレグ８ａ、８ｂは、内側から高弾性率炭素繊維の補強プリプレグ８ａ、高強度炭素繊維の補強プリプレグ８ｂの順で卷回するもので、バイアスプリプレグ７ａ、７ｂの外側に続けて卷回しても良いし、高強度炭素繊維の補強プリプレグ８ｂを後述するストレート層の外側に卷回積層することとしても良い。
【００２２】
前記補強プリプレグ８ｂの炭素繊維の圧縮強度はストレートプリプレグ９ａの強度の同等以上でないと、逆に強度が下がる傾向になるため、前記圧縮強度は、１３００ＭＰａ以上であることが必要である。１３００ＭＰａ以上で圧縮強度が高ければ高いほど有効であり、圧縮強度が１３００ＭＰａ以下であると、高弾性率補強プリプレグ８ａを強度面で補強出来ないため好ましくない。
【００２３】
この他に、先端側には、ゴルフシャフトのＥＩ分布の設計により後端側と同様に補強層８を設ける構成としても良い。また、繊維強化樹脂プリプレグの炭素繊維がシャフト中心軸１０方向に対して９０°方向に配置されたフープ層を設ける構成としても良い。このフープ層を設ける場合には、前記ストレート層９を前記した卷回数よりも少なくしてフープ層に変える。
【００２４】
前記したプリプレグを、それぞれマンドレル６に卷回積層後、ラッピングテープを巻き締め、加圧加熱して樹脂を硬化させて一体化し、その後ラッピングテープを除去し、マンドレルを引き抜き、表面を研磨・加飾してゴルフシャフト１としている。
本発明のゴルフシャフト１は、このような構成とすることにより、軽量でありながら後端側の曲げ剛性を大きく設定できるので、グリップを握った時の「しっかり感」が体感できる。
【００２５】
【実施例】
本発明の実施例１、２および、比較例１〜５について説明する。前記実施例１、２のゴルフシャフトに用いる繊維強化樹脂プリプレグの仕様を表１に、比較例１〜５のゴルフシャフトに用いる繊維強化樹脂プリプレグの仕様を表２に示す。また、これらゴルフシャフトの長さ、質量、曲げ強度、曲げ剛性の特性を表３に示す。
【００２６】
【表１】

【００２７】
【表２】

【００２８】
【表３】

【００２９】
本実施例１では、表１の実施例１に示すプリプレグを用いて、図３に示すようにその内側からバイアス層（７）、高弾性率炭素繊維の補強層（８）、ストレート層（９）、高強度炭素繊維の補強層（８）の積層構成とした。また、その質量は５０ｇとした。
実施例２では、表１の実施例２に示すプリプレグを用いて、図４に示すようにその内側からバイアス層（７）、高弾性率炭素繊維の補強層（８）、ストレート層（９）、高弾性率炭素繊維の補強層（８）、ストレート層（９）、高強度炭素繊維の補強層（８）の積層構成とした。補強層（８）の強化繊維が高弾性率炭素繊維プリプレグ８ａは、内側になるほど高弾性率の炭素繊維プリプレグで、かつ、長く配設されていれば、本発明の目的を達成できる。
比較例１〜５のゴルフシャフトは、全長に配置する繊維強化樹脂プリプレグと補強層の繊維強化プリプレグとの積層順序は実施例１と同様とし、補強層の高弾性率炭素繊維プリプレグと高強度炭素プリプレグの配置順序、長さを表１に比較例として示す構成とした。
表３に前記仕様により形成されたゴルフシャフトの特性を示す。前記表３において、後端側（後端から３００ｍｍの位置）の曲げ強度は、製品安全協会のゴルフクラブ用シャフトの３点曲げ試験を採用した。
後端側（後端から３００ｍｍの位置）の曲げ剛性は前記３点曲げ試験での変位−荷重の傾きから以下の計算式により求めた。
【００３０】
【数１】
ＥＩ＝Ｗ／δ×Ｌ^３・・・・・式（１）
【００３１】
前記式（１）において、ＥＩ：曲げ剛性、Ｗ：荷重、δ：たわみ量、Ｌ：スパンである。
【００３２】
次に前記によって求めた実施例と比較例の曲げ剛性値と３点曲げ強度の値をそれぞれグラフ上にプロットしたものを図５に示す。同時にこれらのデータに対し、１次式で近似する。その１次式に対し、実施例１、２は曲げ剛性値に対して曲げ強度が高いことがわかる。
よって、実施例１、２は、軽量でかつ強度を有し、後端側の剛性の高いゴルフシャフトとなった。
【００３３】
【発明の効果】
本発明のゴルフシャフトによれば、質量が３５ｇ〜５５ｇの軽量ゴルフシャフトであって、後端から２００ｍｍ〜３５０ｍｍの範囲の曲げ剛性の最大値Ａを、先端から３００ｍｍまでの範囲の曲げ剛性の最小値Ｂに対して４〜６倍とした構成とすることにより、このようなゴルフシャフトを組み付けたゴルフクラブでは、ヘッドスピードが遅いゴルファーにとって、ゴルフシャフト全体としては軟らかく、同時にグリップを握る部分の曲げ剛性を高くすることで、先端側のしなりを大きくして打球の飛び出し角度をあげて飛距離アップを図りつつ、グリップを握った時の「しっかり感」が体感できてタイミングがとりやすいゴルフクラブとすることが出来る。
また、このようなゴルフシャフトとするために、補強層の繊維強化樹脂プリプレグの強化繊維に高弾性率炭素繊維と高強度炭素繊維を用い、前記高弾性率炭素繊維プリプレグを高強度炭素繊維プリプレグの内側に配置し、しかもその配置長さを、前記高弾性率炭素繊維プリプレグの長さを高強度炭素繊維プリプレグの長さよりも長くした構成としたことにより、少ない補強プリプレグの使用量で、その配置効果をより高めたゴルフシャフトとすることが出来た。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のゴルフシャフトを装着したゴルフクラブの説明図。
【図２】本発明の一実施形態のゴルフシャフトを説明する図。
【図３】実施例１のゴルフシャフトに用いる繊維強化プリプレグを説明する図。
【図４】実施例２のゴルフシャフトに用いる繊維強化プリプレグを説明する図。
【図５】実施例と比較例の曲げ剛性値と３点曲げ強度の値をそれぞれプロットしたグラフ。
【図６】スィング中のゴルフシャフトの最大たわみ量とヘッドスピードの関係を表すグラフ。
【符号の説明】
１ゴルフシャフト
２ゴルフヘッド
３グリップ
４先端
５後端
６マンドレル
７バイアス層
７ａバイアスプリプレグ
７ｂバイアスプリプレグ
８補強層
８ａ補強プリプレグ
８ｂ補強プリプレグ
９ストレート層
９ａストレートプリプレグ
１０シャフト中心軸
２０繊維強化樹脂層

Claims

繊維強化樹脂プリプレグの強化繊維をシャフト中心軸方向に対し所定の角度をもって配置されたバイアス層と、シャフト中心軸方向に略平行に配置されたストレート層と、繊維強化樹脂プリプレグをゴルフシャフトの長さ方向の一部に配置された補強層とを含む繊維強化樹脂層を積層してなるゴルフシャフトであって、前記補強層は、前記強化繊維の特性が異なる複数のストレート層を含み、前記ストレート層の繊維強化樹脂プリプレグの強化繊維には高弾性率炭素繊維と高強度炭素繊維を含み、前記高弾性率炭素繊維強化樹脂プリプレグは、前記高強度炭素繊維強化樹脂プリプレグの内側に配置したことを特徴とするゴルフシャフト。
前記高弾性率炭素繊維プリプレグのシャフト中心軸方向の長さは、その外側に配置した前記高強度炭素繊維プリプレグのシャフト中心軸方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項１記載のゴルフシャフト。
前記高弾性率炭素繊維プリプレグと前記高強度炭素繊維プリプレグは、ゴルフシャフトの後端から２００ｍｍ以上３５０ｍｍ以下の範囲に配設されたことを特徴とする請求項１または２記載のゴルフシャフト。
前記高弾性率炭素繊維プリプレグの強化繊維の引張り弾性率は４００ＧＰａ以上８００ＧＰａ以下であり、前記高強度炭素繊維プリプレグの強化繊維の圧縮強度は１３００ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１、２また３記載のゴルフシャフト。