JP2007000429A - ゴルフシャフト - Google Patents

Abstract

【課題】 ばね定数を高くして圧縮による変形を極力抑制することのできるゴルフシャフトを提供する。
【解決手段】 シャフト１は、その外周面に近い位置に４軸織物層を備えている。４軸織物層を構成する斜交軸糸、及び横軸糸には、強化繊維として高引張弾性率を有する炭素繊維が用いられている。また、シャフト１は、４軸織物層の内側にフープ層を備えている。フープ層では、強化繊維がシャフト１の長手方向に対して略９０°をなすように配置されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、タイミングの取り易さを向上させたゴルフシャフトに関する。

ゴルフクラブのスイング時におけるタイミングの取り方は、プレーヤーやゴルフシャフトの特性、重量、長さ、重心、硬さ等によりそれぞれ異なる。このタイミングを取り易くするために、ゴルフシャフトにはいろいろな改良が加えられている。例えば、タイミングに関連するゴルフシャフトの設計項目にシャフトフレックスがある。このシャフトフレックスは、ゴルフシャフトをそのグリップ近傍において固定し、ゴルフシャフトの先端部に一定の荷量を付加したときのしなり量や、固有振動数によって管理されることが知られている。

スイング中のシャフトのしなり量は、ゴルフシャフトの軸線方向の曲げによる変形と、同軸線に直交する径方向の圧縮による変形（扁平化）とが複合されたものである。圧縮による変形が大きいと、曲げによる変形の邪魔をして、ゴルファーがシャフトのしなり感を感じ難くなると共に、ゴルフシャフトの復元力も縮減されてしまい飛距離をロスするという問題が生じる。

従って、ゴルファーがタイミングの取り易いフレックスを選定する際には、ゴルフシャフトの径方向の剛性も考慮する必要がある。これら曲げによる変形と、圧縮による変形を同時に満足させるには、厚みの薄いプリプレグを幾重にも積層した多層材や多軸織物をシャフト用素材として採用することが知られている。

例えば、特許文献１又は特許文献２には、織物、特に３軸を主とした多軸織物により形成されたシャフトが記載されている。上記各文献によれば、３軸織物が擬似等方性を有することから、構造体の補強や生産性の向上を図ることができる。また、非特許文献１には、擬似等方性材料（例えば４軸織物）はあらゆる方向から負荷を作用させたとしても同様の特性を発揮する、という記載がなされている。更に、特許文献３には、４軸織物により形成されたゴルフシャフトが記載されている。同文献によれば、曲げ、捩り、圧縮剛性に優れ、あらゆる方向の力に対しても充分な強度を発揮できると共に、反応性が高く、復元力の良好なバランスのとれたゴルフシャフトを得ることができる。
特開昭５８−７６５５９号公報 特開平３−１５１９８９号公報 特開２０００−２４５８８０号公報 繊維機械学会誌 社団法人日本繊維機械学会 １９９４年１１月 第４７巻、第１１号 ｐ．４６７−４７２

ゴルファーは、ゴルフクラブのスイング時（例えばトップオブスイングやコックの解放時等）に、シャフトのグリップ部、特にグリップ端から２００ｍｍまでの範囲における扁平度が大きくなることで違和感を感じることがある。この場合、ゴルフシャフトでは、同じ肉厚であれば外径が大きいほど扁平度が大きくなり、同じ外径であれば肉厚が薄いほど扁平度が大きくなる傾向にある。これに対処するため、圧縮による変形、即ち扁平化を極力抑制してスイング時に安定感を得るには、ゴルフシャフトのグリップ部、好ましくはグリップ端から２００ｍｍまでの範囲におけるばね定数を高くすることが要求されている。しかしながら、従来構成のゴルフシャフトでは、シャフトの外径に対する肉厚の寸法比によってばね定数が自ずと決められてしまうため、そのばね定数を充分に高くできず、圧縮による変形を抑制することができないという問題がある。

本発明の目的は、ばね定数を高くして圧縮による変形を極力抑制することのできるゴルフシャフトを提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数の繊維強化樹脂層を積層してなる繊維強化樹脂製のゴルフシャフトであって、前記繊維強化樹脂層は４軸織物を成形用樹脂で強化した４軸織物層と、シャフトの長手方向と交差する方向に沿って延びる強化繊維を成形用樹脂で強化したフープ層とを含み、前記４軸織物はシャフトの長手方向に平行に延びる複数の縦軸糸、シャフトの長手方向に直交する方向に沿って延びる複数の横軸糸、シャフトの長手方向に対して左右に斜交する一組の複数の斜交軸糸から構成され、前記横軸糸及び斜交軸糸が高引張弾性率を有する強化繊維により形成されていることを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記フープ層に含まれる繊維はシャフトの長手方向に対して９０°±３°の角度をもって交差することを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、シャフトのグリップ部における肉厚と外径との比が１８．０〜１９．０の範囲に設定され、同グリップ部のばね定数が２１．０〜２３．０の範囲に設定されていることを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の発明において、前記４軸織物層はシャフトの最外層または最外層から２層目に配置されていることを要旨とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の発明において、前記フープ層は前記４軸織物層の内側に配置されていることを要旨とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の発明において、前記繊維強化樹脂層はシャフトの長手方向に対して斜交する強化繊維を成形用樹脂で強化したバイアス層を更に含むことを要旨とする。

請求項７に記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記バイアス層は前記フープ層の内側に配置されていることを要旨とする。

本発明によれば、ばね定数を高くして圧縮による変形を極力抑制することの可能なゴルフシャフトを提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態について図１〜図４を参照して説明する。
図１に示すように、ゴルフシャフト１（以下、単にシャフトと称す）では、その小径側の先端にヘッド２が装着され、大径側の後端にグリップ３が装着されている。シャフト１はテーパ状に形成され、その先端から後端に向かって漸次外径が大きくなっている。シャフト１は複数の繊維強化樹脂層を積層してなり、その全長は１１４３ｍｍである。

図２に示すように、シャフト１は、強化繊維の配向角度が所定の角度となるように切り出された第１〜第５繊維強化樹脂プリプレグ１１〜１５と、４軸織物強化プリプレグ１０とからなり、これらを積層することで略管状に形成されている。シャフト１は、第１〜第４繊維強化樹脂プリプレグ１１〜１４、４軸織物強化プリプレグ１０、第５繊維強化樹脂プリプレグ１５の順に各プリプレグ１０〜１５をマンドレル７に巻き付けて積層することにより形成されている。尚、シャフト１の先端部及び後端部には、通常、シャフト１の補強を目的として、前記各プリプレグ１０〜１５とは別に繊維強化樹脂プリプレグ（図示せず）が部分的に巻き付けられている。

第１〜第５繊維強化樹脂プリプレグ１１〜１５及び４軸織物強化プリプレグ１０には、いずれも強化繊維として炭素繊維が用いられ、マトリックス樹脂としてエポキシ樹脂が用いられている。強化繊維としては、炭素繊維に限定されるものではなく、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、芳香族ポリアミド繊維、芳香族ポリエステル繊維、超高分子ポリエチレン繊維等も用いることができる。また、マトリックス樹脂としては、エポキシ系樹脂に代表される熱硬化性樹脂が好ましく、例えば、不飽和ポリエステル系樹脂、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、ユリア系樹脂、ジアリルフタレート系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ケイ素樹脂等が挙げられる。

図３に示すように、４軸織物強化プリプレグ１０は４軸織物層４によって形成されている。４軸織物層４は、相互に直交するように織られた複数の縦軸糸４１と複数の横軸糸４２とを備え、更に縦軸糸４１及び横軸糸４２に対して左右（＋方向と−方向）に交差するように織られた一組の斜交軸糸４３を備えている。４軸織物層４の縦軸糸４１はシャフト１の長手方向に対して平行に配置され、横軸糸４２はシャフト１の長手方向に対して垂直に配置され、斜交軸糸４３はシャフト１の長手方向に対して斜交するように配置されている。

縦軸糸４１には、シャフト１の軸線に沿った曲げ方向に対して強度が必要とされる。このため、縦軸糸４１には高引張強度を有する強化繊維が用いられる。この場合、強化繊維としては、例えば、引張強度が４０００ＭＰａ〜７０００ＭＰａの炭素繊維を用いることが好ましい。

横軸糸４２には、ゴルファーの力量が強くなるほどばね定数の高い材料が必要とされる。ここで、ゴルファーの力量は、ヘッドスピードとスイング時におけるシャフト１の最大たわみ量とによって表すことができる。ヘッドスピードが速くなるほど、また、シャフト１の最大たわみ量が多くなるほど重く、かつ硬いシャフト１が必要とされる。よって、シャフト１が重くなるほど、また硬くなるほど、横軸糸４２に採用する強化繊維の引張弾性率は高い方が良い。このため、横軸糸４２には高引張弾性率を有する強化繊維が用いられる。

横軸糸４２を形成する強化繊維として、引張弾性率が２４０ＧＰａ〜８００ＧＰａの炭素繊維を用いることが好ましい。同様の効果を得るために、炭素繊維の繊度を上げたり、一本の横軸糸４２を構成するための収束された繊維数（フィラメント数）を多くしたりする方法を採用することもできる。その場合、シャフト１の表面に生じる凹凸が大きくなるため、シャフト１を形成する最外層の研磨代を多くする必要がある。このような観点から、４軸織物層４の強化繊維の繊度は５０ｔｅｘ〜２００ｔｅｘであることが好ましい。尚、繊度の単位ｔｅｘは繊維１０００ｍ当たりのｇ数に等しい値である（１ｔｅｘ＝１ｇ／１０００ｍ）。

横軸糸４２を形成する強化繊維は、ゴルファーの力量が高くなるほど、引張弾性率が高い方が好ましいが、高引張弾性率の繊維ほど繊維の引張強度が低くなる傾向にある。そのため、横軸方向に繊維を織る工程においては、繊維破断による歩留まりの影響が大きくなることがある。従って、横軸糸４２の引張弾性率に関しては、２４０ＧＰａ〜５００ＧＰａの炭素繊維を用いることが更に好ましい。

斜交軸糸４３はシャフト１のばね定数に影響を及ぼすことから、このばね定数を大きくするため、斜交軸糸４３には高引張弾性率を有する強化繊維が用いられる。この場合、斜交軸糸４３を形成する強化繊維として、引張弾性率が４００ＧＰａ〜８００ＧＰａの炭素繊維を用いるのが好ましい。引張弾性率が高いほど好ましいが、斜交軸に沿って繊維を織る工程において、引張弾性率が高くなるほど繊維の引張強度が低くなる傾向にある。従って、斜交軸糸４３の引張弾性率に関しては、４００ＧＰａ〜５００ＧＰａの炭素繊維を用いることが更に好ましい。

斜交軸糸４３に用いられる強化繊維では、＋方向斜交軸と−方向斜交軸とにおける特性を同一にすることが好ましい。また、斜交軸糸４３の強化繊維については、シャフト１の軸線に対する配向角度が±４５°となるように配置することがより好ましい。これは、＋方向と−方向とで特性が異なると、シャフト１の捻り特性において異方性を有するためである。

このような４軸織物強化プリプレグ１０では、シャフト１について所望のばね定数を得るため、プリプレグ１０に含まれる樹脂量を少なくするのが好ましい。これは、プリプレグ１０の樹脂含有量が多くなると、その分、シャフト１の肉厚が大きくなり、それに伴って、シャフト１の外径／肉厚に対するばね定数が低くなるためである。

また、４軸織物強化プリプレグ１０、第１〜第５繊維強化樹脂プリプレグ１１〜１５に含まれる樹脂量の割合は、シャフト１のばね定数や作り易さの観点から、各プリプレグ１０〜１５の重量に対し２０ｗｔ％〜５０ｗｔ％の範囲に設定されることが好ましい。また、全てのプリプレグ１０〜１５に使用される樹脂量のシャフト１全体に占める割合は、２０ｗｔ％〜３０ｗｔ％の範囲に設定されることが好ましい。

また、本発明の目的を効率的に達成するためには、４軸織物層４を含む４軸織物強化プリプレグ１０をシャフト１の最外層に配置するのがより効果的であるが、製法や外観上の要求によっては、最外層に限定されず、最外層により近い位置、具体的には最外側の層から２層目までに配置するのが好ましい。

繊維強化樹脂製のシャフト１を、所謂シートラッピング製法で形成する場合は、第１〜第４繊維強化樹脂プリプレグ１１〜１４、４軸織物強化プリプレグ１０、第５繊維強化樹脂プリプレグ１５の順に各プリプレグ１０〜１５をマンドレル７に卷回した後に、ラッピングテープを巻き付けて固定する。そして、これを硬化成形した後、ラッピングテープを取り除き、表面を研磨し、更に塗装して、完成品としてのシャフト１を得る。この製法を採用する場合、研磨代を確保するため、４軸織物強化プリプレグ１０の外側に第５繊維強化樹脂プリプレグ１５が設けられる。この場合、第５繊維強化樹脂プリプレグ１５の厚みは０．０２ｍｍ〜０．１５ｍｍであることが好ましい。

この範囲内で、第５繊維強化樹脂プリプレグ１５の厚みは４軸織物層４の強化繊維の太さに応じて調整される。第５繊維強化樹脂プリプレグ１５の厚みが０．０２ｍｍ以下であると、表面研磨により４軸織物層４の強化繊維が削り取られて、シャフト１の性能に悪影響を及ぼすおそれがある。一方、第５繊維強化樹脂プリプレグ１５の厚みが０．１５ｍｍ以上であると、表面から４軸織物層４までの距離が大きくなるため、４軸織物層４をシャフト１の外側に配置して得られる効果が小さくなる。

但し、以下の場合には、第５繊維強化樹脂プリプレグ１５の厚みを大きくする必要がある。即ち、４軸織物層４の各軸糸４１，４２，４３は通常１０００本〜６０００本の炭素繊維を収束して形成されるが、繊度の大きい炭素繊維フィラメントを収束して各軸糸４１，４２，４３を形成した場合、各軸糸４１，４２，４３の交点で４軸織物層４の厚みが大きくなる。そのため、シャフト１の表面を滑らかにする場合に研磨代を多く取る必要があり、その研磨代を確保するために第５繊維強化樹脂プリプレグ１５の厚みを厚くする必要がある。

硬化成形後の研磨を必要としない製法、例えば、ラッピングテープの代わりに伸縮自在のチューブでプリプレグ１０〜１５を被覆して成形する方法、内圧成形法を採用する場合や、シートラッピング製法であっても研磨を必要としない場合には、シャフト１の最外層に４軸織物強化プリプレグ１０を用いることができる。

第１及び第２繊維強化樹脂プリプレグ１１，１２は、シャフト１の全長にわたり２〜４回巻回して配設するもので、強化繊維がシャフト１の長手方向に対して±３０°〜±６５°をなすように配置されている。第１及び第２繊維強化樹脂プリプレグ１１，１２からなる層はバイアス層と称され、スイング時のシャフト１のねじれ角度を決めるために配設されている。一般的には、ヘッドの慣性モーメントが大きい場合やヘッドスピードの速いゴルファーの場合、ゴルフクラブのスイング時にねじれ角度を小さく抑えるためバイアス層に高引張弾性率の強化繊維が用いられる。一方、ヘッドの慣性モーメントが小さい場合やヘッドスピードが遅い場合、バイアス層に高引張強度を有する強化繊維が用いられる。

第３繊維強化樹脂プリプレグ１３は、シャフト１の全長にわたり１回巻回して配設するもので、強化繊維がシャフト１の長手方向に対して略９０°、具体的には、シャフト１の軸線に対して９０°±３°をなすように配置されている。第３繊維強化樹脂プリプレグ１３からなる層はフープ層と称され、４軸織物層４と組合わせてシャフト１を形成することによって、同シャフト１のばね定数を飛躍的に高くすることが可能になり、シャフト１に生じる圧縮による変形、即ちシャフト１の扁平化を効果的に抑制することができる。また、このフープ層は、上記したバイアス層と４軸織物層とに組み合わされることによっても、シャフト１のばね定数を高くすることができ、シャフト１の扁平化をより効果的に抑制することができる。

第４及び第５繊維強化樹脂プリプレグ１４，１５は、シャフト１の全長にわたり１〜２回巻回して配設するもので、強化繊維がシャフト１の長手方向に対して略平行となるように配置されている。尚、第５繊維強化樹脂プリプレグ１１については、上述したように、製法によっては使用されない場合がある。

本実施形態において、シャフト１はシートワインディング製法を用いて形成されている。このシートワインディング製法では、先ず、マンドレル７の外周に第１〜第４繊維強化樹脂プリプレグ１１〜１４、４軸織物強化プリプレグ１０、第５繊維強化樹脂プリプレグ１５をこの順で巻き付けて積層し、その外周をラッピングテープで巻き締めることにより筒状の積層体を得る。そして、こうして形成された積層体を加熱及び加圧して硬化させた後に、同積層体からマンドレル７を引き抜くことによりシャフト１を得ることができる。

こうして形成されたシャフト１については、少なくともグリップ部における外径と肉厚との比（外径／肉厚）が１８．０〜１９．０の範囲に設定され、同グリップ部のばね定数は２１．０〜２３．０の範囲に設定されるのが好ましい。これは、シャフト１のばね定数が２１．０よりも小さいと、圧縮による変形、即ちシャフト１の扁平化が抑制されず、スイング時に優れた安定感を得ることができないためである。また、シャフト１のばね定数が２３．０よりも大きいと、シャフト１の曲げ強度の低下を招くためである。

また、シャフト１全体に占めるフープ層の体積比率と４軸織物層４の体積比率と和が２４．０％〜２６．０％の範囲に設定されているときには、シャフト１の質量が４５インチ（１１４３ｍｍ）長さ換算で５０．０ｇ〜６０．０ｇの範囲に設定されるのが好ましい。これは、シャフト１の質量が５０．０ｇよりも小さいと、シャフト１のばね定数が充分に高められず圧縮による変形が抑制されないためであり、また、同質量が６０．０ｇよりも大きいと、シャフト１の曲げ強度が低下して信頼性の低下を招くためである。また、上記体積比率が２４．０％よりも小さいと圧縮による変形が抑制されないおそれがあり、また、同体積比率が２６．０％よりも大きいとシャフト１の強度が低下するおそれがある。

次に、各実施例１〜４及び各比較例１〜１１を挙げて本実施形態を更に具体的に説明する。各実施例及び各比較例のシャフト１の製造条件を表１〜表３に示す。尚、各実施例及び各比較例では、各層の厚みを調整することによりシャフト１の質量及び曲げ剛性がほぼ同じに設定されている。

（実施例１）
本実施形態で示された製造方法を用いて、４軸織物強化プリプレグ１０、及び第１〜第５繊維強化樹脂プリプレグ１１〜１５を積層して実施例１における１１４３ｍｍの長さのシャフト１を形成した。この場合、４軸織物層４の斜交軸糸４３及び横軸糸４２に引張弾性率が３８５ＧＰａの炭素繊維を３０００本収束したものをそれぞれ用い、縦軸糸４１に引張弾性率が２４０ＧＰａの炭素繊維を１０００本収束したものを用いた。ここで、表１〜３に示される１Ｋとは炭素繊維を１０００本収束した束、即ち１０００本束の単位を意味し、１ｐｌｙとはマンドレル７に巻回されたプリプレグの枚数を意味している。

フープ層を形成する第３繊維強化樹脂プリプレグ１３に引張弾性率が４４５ＧＰａの炭素繊維を合成樹脂中に含浸させてなるプリプレグを用いた。また、第３繊維強化樹脂プリプレグ１３にその成型厚みが０．０４７ｍｍのものを用いた。

バイアス層を形成する第１及び第２繊維強化樹脂プリプレグ１１，１２に引張弾性率が５４０ＧＰａの炭素繊維を含むプリプレグを用いた。また、第１及び第２繊維強化樹脂プリプレグ１１，１２にその成型厚みが０．０８１ｍｍのものを用いた。

表には示さないが、第４及び第５繊維強化樹脂プリプレグ１４，１５に引張弾性率が３００ＧＰａの炭素繊維を含むプリプレグを用いた。第１〜第５繊維強化樹脂プリプレグ１１〜１５として各プリプレグに含有される樹脂の割合（樹脂含有率）が２５ｗｔ％のものを用いた。

尚、表１〜３中、４軸層比率（％）及びフープ層比率（％）は、シャフト１全体に占める４軸織物層４、フープ層の体積比率をそれぞれ示している。また、質量（ｇ）はシャフト１の総質量を示している。
（実施例２）
フープ層に引張弾性率が２４０ＧＰａの炭素繊維を含むプリプレグを用いた。その他の製造条件は実施例１と同一とした。
（実施例３）
バイアス層に引張弾性率が２４０ＧＰａの炭素繊維を含むプリプレグを用いた。その他の製造条件は実施例１と同一とした。
（実施例４）
フープ層に引張弾性率が２４０ＧＰａの炭素繊維を含むプリプレグを用い、バイアス層に引張弾性率が２４０ＧＰａの炭素繊維を含むプリプレグを用いた。その他の製造条件は実施例１と同一とした。
（比較例１）
４軸織物層４の横軸糸４２及び斜交軸糸４３に引張弾性率が２４０ＧＰａの炭素繊維を１０００本収束したものをそれぞれ用いた。その他の製造条件は実施例１と同一とした。
（比較例２）
４軸織物層４の横軸糸４２及び斜交軸糸４３に引張弾性率が２４０ＧＰａの炭素繊維を１０００本収束したものをそれぞれ用い、フープ層に引張弾性率が２４０ＧＰａの炭素繊維を含むプリプレグを用いた。その他の製造条件は実施例１と同一とした。
（比較例３）
フープ層を省略し、その他の製造条件を実施例１と同一とした。
（比較例４）
４軸織物層４の横軸糸４２及び斜交軸糸４３に引張弾性率が２４０ＧＰａの炭素繊維を１０００本収束したものをそれぞれ用い、フープ層を省略した。その他の製造条件を実施例１と同一とした。
（比較例５）
４軸織物層４の横軸糸４２及び斜交軸糸４３に引張弾性率が２４０ＧＰａの炭素繊維を１０００本収束したものをそれぞれ用い、バイアス層に引張弾性率が２４０ＧＰａの炭素繊維を含むプリプレグを用いた。その他の製造条件を実施例１と同一とした。
（比較例６）
４軸織物層４の横軸糸４２及び斜交軸糸４３に引張弾性率が２４０ＧＰａの炭素繊維を１０００本収束したものをそれぞれ用い、フープ層に引張弾性率が２４０ＧＰａの炭素繊維を含むプリプレグを用い、バイアス層に引張弾性率が２４０ＧＰａの炭素繊維を含むプリプレグを用いた。その他の製造条件を実施例１と同一とした。
（比較例７）
フープ層を省略し、バイアス層に引張弾性率が２４０ＧＰａの炭素繊維を含むプリプレグを用いた。その他の製造条件を実施例１と同一とした。
（比較例８）
４軸織物層４の横軸糸４２及び斜交軸糸４３に引張弾性率が２４０ＧＰａの炭素繊維を１０００本収束したものをそれぞれ用いた。また、フープ層を省略し、バイアス層に引張弾性率が２４０ＧＰａの炭素繊維を含むプリプレグを用いた。その他の製造条件を実施例１と同一とした。
（比較例９）
４軸織物層４及びフープ層を省略し、その他の製造条件を実施例１と同一とした。尚、この場合、４軸織物層４及びフープ層が省略された分、第４及び第５繊維強化樹脂プリプレグ１４，１５の厚みを大きくすることによって、シャフト１の剛性が他の実施例及び比較例と同じとなるように調整した。
（比較例１０）
４軸織物層４を省略し、フープ層に引張弾性率が３００ＧＰａの炭素繊維を含むプリプレグを用い、バイアス層に引張弾性率が２４０ＧＰａの炭素繊維を含むプリプレグを用いた。その他の製造条件を実施例１と同一とした。
（比較例１１）
４軸織物層４を省略し、フープ層に引張弾性率が３００ＧＰａの炭素繊維を含むプリプレグを用い、バイアス層に引張弾性率が５４０ＧＰａの炭素繊維を含むプリプレグを用いた。その他の製造条件を実施例１と同一とした。

そして、各実施例及び各比較例のシャフト１について、以下の方法によりばね定数の測定を行った。ばね定数の測定結果を表１〜３に示す。
＜ばね定数の測定＞
ばね定数の測定方法はゴルフクラブの認定基準及び基準確認方法（財団法人製品安全協会）のＳ型シャフトのへん平試験に準ずる。このへん平試験法では、先ず、各実施例及び各比較例のシャフト１についてそれらのグリップ端から５０ｍｍの位置で切断し、長さ５０ｍｍの試験片を作製する。そして、この試験片に対し負荷速度５ｍｍ／分で一定の荷重Ｐを加えたとき、荷重Ｐとそれによる試験片の変位量Δとから次式（１）を用いてばね定数Ｋを算出する。尚、本試験では、２００Ｎ〜３００Ｎの荷重を試験片に加えたときの変位量をΔとした。

Ｋ＝Ｐ／Δ・・・（１）

また、ここでは、ばね定数の測定に用いた各試験片の外径及び肉厚も測定する。この場合、各試験片の中央付近、具体的には試験片の端部から２５ｍｍの位置で外径を３箇所測定し、それら測定値の平均を各試験片の外径として求めた。また、肉厚についても同様に測定して平均値を求めた。各実施例及び各比較例についてばね定数の測定に用いた試験片の外径（ｍｍ）及び肉厚（ｍｍ）をばね定数の測定結果と併せて表１〜３に示す。また、外径／肉厚に対応するばね定数の値を実施例及び比較例の実測値として図４のグラフにプロットする。図４中の丸印及び四角印は、実施例及び比較例におけるばね定数の実測値をそれぞれ示す。また、式（１）によって求められた試験片のばね定数Ｋを、ばね定数Ｋ’として以下に記載する。
＜近似曲線比の算出方法＞
先ず、市販されているゴルフクラブ１２本を無作為に抽出し、各ゴルフクラブのシャフト１についてそれらのグリップ端から５０ｍｍの位置で切断し、５０ｍｍの試験片を作製する。これら試験片の外径（ｍｍ）、肉厚（ｍｍ）、ばね定数Ｋ’を、上記した実施例及び比較例の場合と同様な方法で求める。そして、市販の表計算ソフトを用い、各試験片のばね定数の実測値ｙと外径／肉厚の実測値ｘとの間の関係を求めた。その結果を、３次近似式（２）、及び相関度ｒ^２（３）で示す。図４中の菱形印は従来品におけるばね定数の実測値を示し、図４中の曲線は得られた近似式（２）を示す。式（３）によれば、従来品の実測値ｘとｙとの間には非常に高い相関が認められる。

ｙ＝−０．１ｘ^３＋６．１ｘ^２−１２５．４ｘ＋８７６．９・・・（２）

ｒ^２＝０．８３０・・・（３）

次に、各実施例及び各比較例で得られた外径／肉厚の実測値を、上式（２）のｘに代入してばね定数の近似値ｙを算出する。得られたばね定数の近似値ｙと、へん平試験により得られたばね定数の実測値ｙとの比を近似曲線比として求める。求めた近似曲線比の値を表１〜３に表す。ここで、近似曲線比は、近似値に対する有意差の有無を判定するための指標となり、その値が大きいほど、従来品に対して有意差が大きいことを示す。

表１〜３に示すように、実施例１〜４では近似曲線比について１．５２以上の値を得ることができたが、比較例１〜１１では近似曲線比について１．３２以下の値しか得られなかった。つまり、実施例では、同じ外径／肉厚であれば、近似値に比して明らかに高い（５０％以上）の値のばね定数を得ることができたが、比較例では近似値に対して有意差の無い値のばね定数しか得られなかった。これは、比較例１，２，５，６では、４軸織物層４を構成する斜交軸糸４３及び横軸糸４２に高引張弾性率の炭素繊維が採用されておらず、そのため、シャフト１のばね定数が充分に高められなかったものと推定される。また、比較例３，４，７，８ではフープ層が省略され、比較例９，１０，１１では４軸織物層４が省略されており、そのため、シャフト１のばね定数が充分に高められなかったものと推定される。

また、「プロゴルファーは、２つのシャフトのばね定数の差が５％あれば、２つのシャフトを区別できるが、一般にゴルファーが２つのシャフトを区別するには、ばね定数の差が３０％以上あることが必要である。」との本発明者らの知見により、実施例１〜４のシャフト１については、比較例１〜１１のどれに対しても、一般ゴルファーが違いを感じるものである。各実施例ではシャフト１のばね定数が充分に高められた結果、圧縮による変形、即ちシャフト１の扁平化が極力抑制されてスイング時に優れた安定感が得られることが確認された。

上記以外にも、実施例１と実施例２、比較例１と比較例２、比較例５と比較例６の比較によれば、フープ層の強化繊維の引張弾性率がシャフト１のばね定数に及ぼす影響は小さいことが確認された。また、実施例１と実施例３、比較例１０と比較例１１の比較によれば、バイアス層の強化繊維の引張弾性率がシャフト１のばね定数に及ぼす影響も小さいことが確認された。また、実施例１と比較例１の比較によれば、４軸織物層４の斜交軸糸４３及び横軸糸４２に高引張弾性率の炭素繊維を採用するだけでもシャフト１のばね定数を高くできることが確認された。また、実施例１と比較例１、実施例２と比較例３、実施例３と比較例７の比較によれば、シャフト１のばね定数に関してフープ層の有無による影響と、４軸織物層４を構成する横軸糸４２及び斜交軸糸４３の引張弾性率による影響とがほぼ同程度であることが確認された。

本実施形態におけるゴルフシャフトの全体構成を示す正面図。 同じくゴルフシャフトを構成する各繊維強化樹脂プリプレグを説明するための説明図。 ４軸織物層の構成を示す部分拡大正面図。 ゴルフシャフトの外径に対する肉厚の寸法比とばね定数との関係を示すグラフ。

符号の説明

１…ゴルフシャフト、２…ヘッド、３…グリップ、４…４軸織物層、７…マンドレル、１０…４軸織物強化プリプレグ、１１…第１繊維強化樹脂プリプレグ、１２…第２繊維強化樹脂プリプレグ、１３…第３繊維強化樹脂プリプレグ、１４…第４繊維強化樹脂プリプレグ、１５…第５繊維強化樹脂プリプレグ、４１…縦軸糸、４２…横軸糸、４３…斜交軸糸。

Claims (7)

1. 複数の繊維強化樹脂層を積層してなる繊維強化樹脂製のゴルフシャフトであって、
   前記繊維強化樹脂層は４軸織物を成形用樹脂で強化した４軸織物層と、シャフトの長手方向と交差する方向に沿って延びる強化繊維を成形用樹脂で強化したフープ層とを含み、前記４軸織物はシャフトの長手方向に平行に延びる複数の縦軸糸、シャフトの長手方向に直交する方向に沿って延びる複数の横軸糸、シャフトの長手方向に対して左右に斜交する一組の複数の斜交軸糸から構成され、前記横軸糸及び斜交軸糸が高引張弾性率を有する強化繊維により形成されていることを特徴とするゴルフシャフト。
2. 請求項１記載のゴルフシャフトにおいて、
   前記フープ層に含まれる繊維はシャフトの長手方向に対して９０°±３°の角度をもって交差することを特徴とするゴルフシャフト。
3. 請求項１又は２記載のゴルフシャフトにおいて、
   シャフトのグリップ部における肉厚と外径との比が１８．０〜１９．０の範囲に設定され、
   同グリップ部のばね定数が２１．０〜２３．０の範囲に設定されていることを特徴とするゴルフシャフト。
4. 請求項１〜３のうちいずれか一項に記載のゴルフシャフトにおいて、
   前記４軸織物層はシャフトの最外層または最外層から２層目に配置されていることを特徴とするゴルフシャフト。
5. 請求項１〜４のうちいずれか一項に記載のゴルフシャフトにおいて、
   前記フープ層は前記４軸織物層の内側に配置されていることを特徴とするゴルフシャフト。
6. 請求項１〜５のうちいずれか一項に記載のゴルフシャフトにおいて、
   前記繊維強化樹脂層はシャフトの長手方向に対して斜交する強化繊維を成形用樹脂で強化したバイアス層を更に含むことを特徴とするゴルフシャフト。
7. 請求項６記載のゴルフシャフトにおいて、
   前記バイアス層は前記フープ層の内側に配置されていることを特徴とするゴルフシャフト。

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