JP2006334305A

JP2006334305A - ゴルフクラブシャフト

Info

Publication number: JP2006334305A
Application number: JP2005165920A
Authority: JP
Inventors: Hidetaka Fujii; 秀崇藤井; Shinpei Yamamoto; 晋平山本; Katsuyuki Nakabayashi; 勝之中林
Original assignee: Yonex KK
Current assignee: Yonex KK
Priority date: 2005-06-06
Filing date: 2005-06-06
Publication date: 2006-12-14

Abstract

【課題】カーボンプレプレグシートを同心円状に積層して形成したゴルフクラブシャフトにおいて、超弾性的性質を有するチタン合金の特性を有効に活かしつつ、シャフトの軽量化と高強度化を達成する。
【解決手段】複数のカーボンプリプレグシートを同心円状に積層して形成したゴルフクラブシャフトであって、前記カーボンプリプリプレグシートの少なくとも１つには、カーボン繊維同士を接着するための樹脂にフラーレンが配合されるとともに、カーボンプリプリプレグシートの層間に、ヤング率が６０Ｇｐａ以下で引っ張り強さが１０００ＭＰａ以上の超弾性的性質を有するチタン合金の繊維状物が介在し、当該チタン合金の繊維状物は、５〜１０本シャフト軸方向に対し平行または斜めにかつシャフト軸回りに等間隔に配列されたゴルフクラブシャフトとしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、カーボン繊維を主体に形成されたゴルフクラブシャフトに関し、特にボールの飛距離を伸ばすことのできる高弾力性能を有するシャフトに関する。

過去において、あらゆる新素材がゴルフクラブシャフトを構成する素材として採用されてきた。近年では、カーボン繊維を主体に形成されたカーボンシャフトが主流となっている。カーボンシャフトは、カーボンプリブレグシートをシャフトの軸を中心に同心円状に積層した多層構造であり、スチール製シャフトに比べて大幅な軽量化を図ることができる。このため、ヘッド重量を増加させながらクラブ全体の重量では軽量化を図ることができ、ボールの飛距離を伸ばすことができるとして人気を呼んでいる。この他、カーボンシャフトには、シャフトの捻れ剛性や曲げ剛性、しなり具合やキックポイントの位置などを比較的に自由に設定でき、ユーザのニーズに幅広く対応できるという優れた長所がある。

また、カーボンシャフトの構造を工夫し、同心円状に積層したカーボンプリプレグシートの層間に高弾性のチタン繊維を介在させることでシャフトをしなり易くさせ、さらに飛距離を伸ばすことができるゴルフクラブシャフトも提案されている（特許文献１参照）。

ところで、数年前、超弾性的な性質を有するチタン合金が開発された。超弾性的とは、一般的にヤング率が６０ＧＰａ以下で引っ張り強さが１０００ＭＰａ以上ある性質のことで、当該チタン合金（以下、超弾性チタン合金と称す）は、チタン合金としては最小のヤング率（平均４０ＧＰａ）と、一般の金属材料より約一桁大きい弾性変形能（２．５％）を有し、冷間加工が可能な「超塑性的性質」とを併せ持っている。さらに、簡単な熱処理により、その強度をチタン合金としては世界最高値（抗張力２０００ＭＰａ）まで高めることが可能となっている（非特許文献１参照）。また、この超弾性チタン合金を適用したゴルフクラブも提案されている（特許文献２参照）。なお、特許文献２には、超弾性チタン合金の特性についても詳しく記載されている。本発明者らは、この超弾性チタン合金を上記特許文献１に記載のカーボンシャフトの構造に適用すれば、シャフトはより撓り易くなり、より飛距離を伸ばせる可能性があると考えた。
特開２００１−１２０６９７号公報特許第３４２８５８２号公報豊田中央研究所、"プレスリリース（２００１年（平成１３年）３月２７日付け）"、[online]、[平成１７年４月２７日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.tytlabs.co.jp/japanese/news/press/20010327gum.html＞。

２００８年１月１日から、ゴルフクラブヘッドのスプリング効果の性能に関するＲ＆Ａ（英国規定）ルールが変更になり、ゴルフクラブのヘッドのフェースの反発係数に制限が設けられる。日本の公式ゴルフルールはＲ＆Ａに準拠しており、そのため、ゴルフ用品メーカは、ゴルフクラブを製造する際、ゴルフクラブヘッドのフェース面の厚さを薄くすることで得ていたスプリング効果による飛距離向上手法を採用することが難しくなった。すなわち、アマチュアゴルファーであっても、公式ルールに準拠しないゴルフクラブを使用するのには抵抗がある、と予想されるからである。したがって、ヘッドのフェースを薄くすることで、ヘッドスピード増加の要因となる軽量化を達成しつつ、さらに反発係数を増してより飛距離を伸ばす、という思想に基づくゴルフクラブは実質的に製造できなくなる。そこで、ヘッドの構造に頼らずに飛距離を伸ばすために、シャフトには、より速いヘッスピードが得られるように、撓り易さ、撓りからの速やかな復元（戻り）特性、およびさらなる軽量化が求められている。

確かに、上記超弾性チタン合金をカーボンプリプレグシートの層間に介在させれば、ゴルフクラブシャフトはより撓りやすくなるし、その撓りが速やかに復元する。しかし、より大きな撓りや戻り特性は、シャフトの主要構成部材であるカーボンプリプレグシートに多大な負荷を掛けることになる。しかし、カーボンプリプレグシートにおけるカーボン繊維同士を接着するためのエポキシ樹脂単体では充分な強度が得られず、軽量化が難しい。

単体では良好な特性を有している新素材であっても、その特性がシャフトを構成する他の部材の特性を無効あるいは減損させてしまえば飛距離の向上は望めない。優れた新素材をシャフトに適用して総体的にシャフトの性能を向上させるためには、新素材の特性と打球時におけるゴルフシャフトの変形状態とを勘案しつつ、他の構成部材の特性改良をも視野に入れてシャフトを適切に設計する必要がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ゴルフクラブ用のカーボンシャフトに超弾性チタン合金を適用するのにあたり、その合金を最適な方法と形状でシャフトに組み込んで超弾性チタン合金の特性を有効に発揮させ、さらにシャフトの軽量化と高強度化をも達成し、飛距離を伸ばすことができるゴルフクラブシャフトを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明は、複数のカーボンプリプレグシートを同心円状に積層して形成したゴルフクラブシャフトであって、前記カーボンプリプリプレグシートの少なくとも１つには、カーボン繊維同士を接着するための樹脂にフラーレンが配合されるとともに、カーボンプリプリプレグシートの層間に、ヤング率が６０Ｇｐａ以下で引っ張り強さが１０００ＭＰａ以上の超弾性的性質を有するチタン合金の繊維状物が介在し、当該チタン合金の繊維状物は、５〜１０本シャフト軸方向に対し平行または斜めにかつシャフト軸回りに等間隔に配列されている。また前記チタン合金の繊維状物が、シャフトのキックポイント付近に介在すればより好ましい。

本発明のゴルフクラブシャフトによれば、より撓りやすく速やかに戻りやすいシャフトとすることができるとともに、軽量化と高強度化をも達成し、当該シャフトを採用したゴルフクラブで打球すれば、飛距離を伸ばせることが期待できる。

図１は、本発明に係るゴルフクラブシャフト（以下、シャフト）の一実施形態の内部構造を示したものである。シャフト２は、複数のカーボンプレプレグシートが同心円状に積層されて形成されている。本実施例では、８つのカーボンプレプレグシート４ａ，４ｂを積層している。８つのカーボンプレプレグシート４ａ，４ｂにおいて、内側の４層は高弾性カーボン繊維によるカーボンプレプレグシート４ａであり、シャフト２のトルク性能を調節している。高弾性カーボン繊維はカーボン繊維の配向角が軸方向に対し斜めに設定され、かつその配向角が内側から外側に向かって順次交差するように積層されている。８つのカーボンプレプレグシートのうちの外側の４層は高強度カーボン繊維によるカーボンプレプレグシート４ｂであり、シャフトの撓り特性と強度を調節している。

また、８つのカーボンプレプレグシート４ａ，４ｂのうち、少なくとも１つは、高強度化を図りつつ軽量化を達成するために、その樹脂にフラーレンが配合された複合材となっている。周知の通り、フラーレンは、炭素原子が六角形および五角形でつながりあった表面網目構造をもつ中空の回転楕円面構造をなすナノ物質であり、各種強化複合材に配合されている。本実施例では、全てのカーボンプリプレグシート４ａ、４がこのフラーレンが混合されたいわゆる「ナノカーボン材料」となっている。

さらに、シャフト２のカーボンプレプレグシートの層間には、超弾性チタン合金の繊維状物（糸状物）６が５〜１０本、シャフト軸方向と平行にかつシャフト軸回りに等間隔に配列されている。本実施例では、４ａ，４ｂの外側から３層目と４層目との間にこの超弾性チタン合金の繊維状物６が介在している。また、超弾性チタンの繊維状物６は、１本当たり０．１ｍｍ〜０．２ｍｍほどの太さである。なお、本発明のゴルフクラブシャフトは上記実施例の構造に限らず、積層されるプリプレグシートの数や、超弾性チタン合金を介在させる層間な適宜に変更が可能である。

図２は、本実施例のシャフト２と従来のカーボンシャフトの性能を比較したものである。ここでは、各シャフトの性能を比較するために、本実施例のシャフト２を採用したゴルフクラブと一般的なカーボンシャフトを採用したゴルフクラブとを用意し、所定のリズムで正確にスイング動作するロボットに各ゴルフクラブを取り付けて実際にスイングさせ、ヘッドスピードを計測した。計測結果は、４５インチと４６インチの長さのシャフトでそれぞれ計測し、双方の長さにおいて、本実施例のシャフト２を採用したゴルフクラブの方が約１ｍ／ｓヘッドスピードが上がった。

本実施例のシャフト２では、超弾性チタン合金の繊維状物６がカーボンプリプレグシート４ａ，４ｂの層間に介在されており、スイングによって超弾性チタン合金の繊維状物６が速やかに変形しシャフト２が撓り易くなる。そして、超弾性チタン合金の繊維状物がその変形状態から速やかに復元する。したがって、シャフトの外側は伸びた状態から素早く戻り、シャフトの内側は縮んだ状態から素早く戻る。それによって、ヘッドスピードが増加し、ボールの初速度が速まり、飛距離が伸びるのである。

また、カーボンシャフトの主要構成材料であるカーボンプリプレグシート４ａ，４ｂにおいて、カーボン繊維同士を接着してシート状に成型するための樹脂にフラーレンを配合しているので、カーボン繊維と樹脂との結合力が高まる。それによって、カーボンプリプレグシート強度が増す。上げつつ樹脂の量を減らして軽量化を達成している。さらに、樹脂の量を減らすことでカーボン繊維本来の撓りやすさや高強度などの特性をも発現しやすくしている。

なお、シャフトの撓りはキックポイントで最も大きくなり、シャフトにおける変形もこのキックポイントで最大となる。そこで、このキックポイントに超弾性チタン合金の繊維状物６を配設すれば、より大きなエネルギーの蓄積と解放が期待でき、より飛距離を伸ばすことが可能となる。もちろん、超弾性チタン合金の繊維状物はシャフト延長方向の複数箇所に配設されていてもよいし、シャフトのほぼ全体に延長して配設されていてもよい。

本発明の実施例におけるゴルフクラブシャフトの内部構造を示した部分破断斜視図である。本発明の実施例におけるゴルフシャフトと従来のカーボンシャフトとの性能比較図である。

符号の説明

２ゴルフクラブシャフト
４ａ高弾性カーボンプレプレグシート
４ｂ高強度カーボンプレプレグシート

Claims

複数のカーボンプリプレグシートを同心円状に積層して形成したゴルフクラブシャフトであって、前記カーボンプリプリプレグシートの少なくとも１つには、カーボン繊維同士を接着するための樹脂にフラーレンが配合されるとともに、カーボンプリプリプレグシートの層間に、ヤング率が６０Ｇｐａ以下で引っ張り強さが１０００ＭＰａ以上の超弾性的性質を有するチタン合金の繊維状物が介在し、当該チタン合金の繊維状物は、５〜１０本シャフト軸方向に対し平行または斜めにかつシャフト軸回りに等間隔に配列されることを特徴とするゴルフクラブシャフト。
請求項１において、前記チタン合金の繊維状物は、シャフトのキックポイント付近に介在することを特徴とするゴルフクラブシャフト。