JP2010220667A - ゴルフクラブシャフト - Google Patents

Abstract

【課題】
シャフト長手方向への曲げ負荷による屈服座屈により、シャフトのしなり量が局部的に増え、エネルギーロスが生じるとともにタイミングが取り難くスイングが安定しなくなる。本発明は、かかる課題を解決するために、シャフトのポアソン比を位置に拠らず一定の範囲に収まるようにして、ヘッドスピードを高めるとともに、安定したスイングができるゴルフクラブシャフトの提供を目的とする。
【解決手段】
繊維強化樹脂層を積層してなるゴルフクラブシャフトであって、少なくともグリップを取付けるシャフトのバット端Ｂより２００ｍｍの位置から、ヘッドを取付けるシャフトのチップ端Ｔより２２５ｍｍ迄の範囲Ｒにおいて、シャフトに静的な曲げ負荷を加えたときのシャフトの軸方向の歪をεａ、シャフトの周方向の歪をεｂとしたとき、シャフトのポアソン比σ＝εｂ／εａの最小値と最大値の差が０．１以下であることを特徴とするゴルフクラブシャフトである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、繊維強化樹脂層を積層してなるゴルフクラブシャフトに関し、特にシャフト断面の変形量をシャフトの位置に拠らず一定の範囲に収めることでヘッドスピードを高めるとともにスイングを容易にした、繊維強化樹脂製のゴルフクラブシャフトに関する。

ゴルフクラブシャフトには、ボール打撃までの遠心力、ヘッドの加速または減速による慣性力、ボール打撃時の衝撃力がかかると考えられる。これらの力のうち、ボール打撃に至るまでは遠心力と慣性力がかかり、シャフト断面を楕円形に変形させることが知られている。とくに、シャフト長手方向への曲げ負荷による圧縮側の変化が大きいと、シャフト断面の変形は屈服座屈という現象がおこる。屈服座屈は荷重と変形量は比例関係ではなく、荷重が増加するほど変形率が大きくなることが解っている。

これは、ゴルフクラブシャフトは断面の変形がなければ荷重(曲げモーメント)に比例してしなるが、前述のようにシャフト断面が変形すると、変形点でシャフトのしなり量が局部的に増えるので、エネルギーロスが生じるとともにタイミングが取り難くスイングが安定しないことを示している。この問題を解消し、安定したスイングができるシャフトを提供するには、シャフト断面の変形が起きないようにするか、シャフトの位置に拠らずシャフト断面の変形量が一定になるようにすればよい。

ところで出願人は、特許文献１においてシャフト断面の変形量を評価する方法として、シャフトのポアソン比を利用できることを開示した。すなわち、前述したスイングを容易にしたシャフトとは、ポアソン比が小さいか、シャフトの位置に拠らず一定のポアソン比を有するシャフトと言い換えることができる。

また、繊維強化樹脂を積層して形成されるシャフト断面の変形を抑えるいくつかの試みがなされており、例えば特許文献２には、軽量性を維持しながら優れた曲げ強度、曲げ剛性、ねじれ強度、ねじれ剛性、つぶし強度、つぶし剛性を備え、ヘッドの返りがよく打感も良好なゴルフクラブシャフトの提供を目的として、つぶし破壊しやすいシャフト大径側、特にシャフト内径が９ｍｍ以上の大径側全領域を含むように、つぶし強度・つぶし剛性の向上に影響するフープ層を形成し、大径側のつぶし強度・つぶし剛性を高めることが記載されている。

さらに、フープ層はシャフト内周面及びシャフト外周面からシャフトの厚さの２５％以内の位置、即ち、厚さ方向の内側と外側との両方のみに少なくとも２層形成されるため、少ないフープ層で、効果的につぶし強度・つぶし剛性を高めることができると記載されている。

しかしながら、特許文献２に記載のシャフトは、繊維強化樹脂の積層構成のうち、フープ層の位置のみを限定するものであるから、フープ層が設けられる内径９ｍｍ以上の部位と内径が９ｍｍよりも小さい部位では、ポアソン比が大きく異なるものと思われる。このため、シャフト断面の変形は抑えられるものの、シャフトの変形率が異なるので、安定したスイングを得るには不十分であった。

特開２００２−２１９２００ 特開２００７−１１７３０６

本発明は、かかる課題を解決するために、シャフトのポアソン比を位置に拠らず一定の範囲に収まるようにして、ヘッドスピードを高めるとともに、安定したスイングができるゴルフクラブシャフトの提供を目的とする。

前述の目的を達成するための請求項１に係わる発明は、繊維強化樹脂層を積層してなるゴルフクラブシャフトであって、少なくともグリップを取付けるシャフトのバット端Ｂより２００ｍｍの位置から、ヘッドを取付けるシャフトのチップ端Ｔより２２５ｍｍ迄の範囲Ｒにおいて、シャフトに静的な曲げ負荷を加えたときのシャフトの軸方向の歪をεａ、シャフトの周方向の歪をεｂとしたとき、シャフトのポアソン比σ＝εｂ／εａの最小値と最大値の差が０．１以下であることを特徴とするゴルフクラブシャフトである。

請求項２に係わる発明は、前記ポアソン比の範囲が、０．３乃至０．５の範囲であることを特徴とするゴルフクラブシャフトである。

請求項３に係わる発明は、繊維強化樹脂層を積層してなるゴルフクラブシャフトであって、積層の最内層に、シャフト後端からシャフト全長の４０乃至６０％の範囲に第一のフープ層を有し、第一フープ層との間に１層乃至３層のフープ層以外の層を介して、シャフト後端から第一フープ層よりも長い範囲に第二のフープ層を有し、積層の最外層または最外層から１層乃至３層内側に、シャフト全長に亘り第三のフープ層を有することを特徴とする、請求項１または請求項２のゴルフクラブシャフトである。

本発明に係わるゴルフクラブシャフトは、上記のようにシャフトの位置に拠らずポアソン比が一定の範囲内に収まるようにしたので、スイング中にシャフトに加わる様々な荷重に対して、局所的にシャフト断面が変形することがなく、エネルギーロスを抑え、インパクトのタイミングが取りやすく、スイングを容易にしたシャフトを提供することができる。

本発明のシャフトのポアソン比分布図 試験装置の模式図 歪み測定方向の説明図 本発明のシャフトのプリプレグ積層図

本発明のゴルフクラブシャフトの実施の形態を、図１を用いて説明する。本発明のゴルフクラブシャフト１は、繊維強化樹脂層を積層してなるゴルフクラブシャフトであって、
少なくともグリップを取付けるシャフトのバット端Ｂより２００ｍｍの位置から、ヘッドを取付けるシャフトのチップ端Ｔより２２５ｍｍ迄の範囲Ｒにおいて、シャフトに静的な曲げ負荷を加えたときのシャフトの軸方向の歪をεａ、シャフトの周方向の歪をεｂとしたとき、シャフトのポアソン比σ＝εｂ／εａの最小値と最大値の差が０．１以下であることを特徴とするゴルフクラブシャフトである。

図１は、全長１１５０ｍｍの本発明のゴルフクラブシャフトのポアソン比分布図で、Ｓ１はポアソン比の平均値が０．４７８、最小値が０．４７、最大値が０．４９のゴルフクラブシャフトである。Ｓ２はポアソン比の平均値が０．６５４、最小値が０．６４、最大値が０．６９のゴルフクラブシャフトである。Ｓ３はポアソン比の平均値が０．７３４、最小値が０．７２、最大値が０．７７のゴルフクラブシャフトである。

ここでシャフトのポアソン比の測定方法を説明する。まず、ポアソン比を測定するシャフト１にチップ端Ｔから１００ｍｍの位置を第一測定点とし、前記第一測定点からバット端Ｂに向けて１５０ｍｍ毎の位置を第二以降の測定点とし、前記バット端Ｂから２００ｍｍ以内に入った位置を最終の測定点とする。各々の測定点にシャフト軸の方向とシャフトの周方向に歪みゲージを貼付する。

図２に示すように、前記ゴルフクラブシャフト１のバット端Ｂから固定用のシャフト１２を挿入し、前記固定用シャフト１２のみを測定装置の固定部１１に固定し、前記ゴルフクラブシャフト１の先端から１０ｍｍの位置に９．８Ｎの力Ｆを加えてシャフトに曲げモーメントＭを与え、各測定点の歪みを歪みゲージで測定する。シャフトの軸方向の歪みをεａ、シャフトの周方向の歪みをεｂとしたとき、ポアソン比σ＝εｂ／εａで算出した。図１は各測定点とポアソン比の値をプロットし、隣り合うプロットを直線近似したものである。このうち、前記チップ端Ｔより２２５ｍｍの位置から前記バット端Ｂより２００ｍｍの位置までの範囲Ｒに含まれるプロットの最小値と最大値が０．１以下のものをポアソン比が安定しているゴルフクラブシャフトとした。

バット端Ｂから２００ｍｍの区間を除外したのは、ゴルファーがシャフトを握る部分であるので、ポアソン比を安定させる必要が無いためである。チップ端Ｔから２２５ｍｍの区間を除外したのは、強度上の必要性から補強部材が挿入されるためポアソン比は低い値になっており、屈服座屈が生じ難い領域だからである。

本発明のゴルフクラブシャフトＳ１、Ｓ２と従来のシャフトを装着したゴルフクラブを用いて５名の被験者によるヘッドスピード測定及び官能試験を行った。クラブ１にはシャフトＳ１を、クラブ２にはシャフトＳ２を、クラブ３にはポアソン比の平均値が０．６６３、最小値が０．６１、最大値が０．７２の従来のシャフトを装着した。測定に使用したゴルフクラブは、クラブ長さは４５インチ、スイングバランスはＤ１．５〜Ｄ２．０、クラブ総質量は３１５〜３２０ｇ、クラブ振動数は２６０〜２７０ｃｐｍ、ヘッド質量は２０２〜２０６ｇであり、グリップやヘッドは同一仕様のものを使用した。

表１に試験結果を示す。クラブ２とクラブ３の試打結果から、ポアソン比の平均値が同等であれば、ポアソン比の最小値と最大値の差を０．１以内に収めた本発明のゴルフクラブシャフトの方が、従来のシャフトに比べてヘッドスピードが約５％速くなることがわかる。また、クラブ１とクラブ２に対する試打者の意見によれば、本発明のゴルフクラブシャフトにおいては、クラブ１の評価が高く、ポアソン比の値が０．５以下のシャフトでスイングが安定すると感じていることがわかる。なお、現在の炭素繊維の物性でポアソン比を０．３以下で安定させることは難しい。したがって、ゴルフクラブシャフトのポアソン比は０．３乃至０．５の範囲にすることが望ましい。

図４を用いて、本発明のシャフトの積層構成をプリプレグ積層例に置き換えて説明する。全長１２００ｍｍのシャフトをシートラッピング法により製造する場合、シャフトの内側から順に、第一フープ層Ｈ１としてバット端から６５０ｍｍの位置に３０５１Ｓ−５を１層、バイアス層ｂ１として繊維の配向角度を＋４５度としたＥ５０２６Ｄ−１０Ｈを３層、第二のフープ層Ｈ２としてシャフト先端から２２５ｍｍを除く領域に３０５１Ｓ−５を１層、バイアス層ｂ２として繊維の配向角度を−４５度としたＥ５０２６Ｄ−１０Ｈを３層、ストレート層ｓ１としてＱＣ１１Ｈ−１４８０を１層と３０５１Ｓ−５を１層、第三フープ層Ｈ３として３０５１Ｓ−５を１層、チップストレート補強層ｓａ１としてチップ端から３２５ｍｍの位置にＱＵ３５Ｈ−１０を２層、ストレート層ｓ２としてＱＣ１１Ｈ−１４８０を２層、チップストレート補強層ｓａ２としてチップ端Ｔから１６０ｍｍの位置にＱ１１１Ｂ−１２００を６層、バット側フープ補強層Ｈａとしてバット端から２００mmの位置にＬ３０５１Ｓ−５を１層配置した。

ここで、３０５１Ｓ−５は東レ製のプリプレグで強化繊維の引張弾性率が２３５ＧＰａ、Ｅ５０２６Ｄ−１０Ｈは日本グラファイトファイバー製のプリプレグで強化繊維の引張弾性率が５００ＧＰａ、ＱＣ１１Ｈ−１０８０は東邦製のプリプレグで強化繊維の引張弾性率が２９０ＧＰａ、ＱＣ１１Ｈ−１４８０は東邦製のプリプレグで強化繊維の引張弾性率が２９０ＧＰａ、Ｑ１１１Ｂ−１２００は東邦製のプリプレグで強化繊維の引張弾性率が２４０ＧＰａ、Ｌ３０５１Ｓ−５は東レ製のプリプレグで強化繊維の引張弾性率が２３５ＧＰａである。

また、ストレート層とはシャフトの中心軸に対して強化繊維の配向角度が０度±１０度である層をいい、フープ層とはシャフトの中心軸に対して強化繊維の配向角度が９０度±１０度である層をいい、バイアス層とは、シャフトの中心軸に対して強化繊維が４５度±１０度である層を言う。特に補強層と表示しない層は、シャフト全長に亘り設けられている。

上記のように積層したプリプレグを、後端側の径が１３．５ｍｍ、先端側径が５．０７ｍｍ、テーパー約８／１０００のマンドレルに旋廻被覆したのち加熱硬化させ、ゴルフクラブシャフトを成形した。シャフトの外形は後端側で１５．６ｍｍ、先端側で８．６ｍｍ、テーパーは約７／１０００であった。本実施例のシャフトのポアソン比は、図１のＳ１であり、中心値が０．４７８で、最小値が０．４７、最大値が０．４９であった。

本実施例のように、本発明のゴルフクラブシャフト１の３つのフープ層を設ける長さをＨ１＜Ｈ２＜Ｈ３となるように設定することで前記ゴルフクラブシャフト１のポアソン比を位置に拠らず一定の範囲に収めることができ、積層したプリプレグをマンドレルに容易に被覆できるようになる。

１ シャフト、２ シャフト軸線、１０ 荷重、１１ 固定部、１２ 固定用シャフト、Ｔ シャフトチップ端、Ｂ シャフトバット端、Ｒ ポアソン比安定範囲

Claims (3)

1. 繊維強化樹脂層を積層してなるゴルフクラブシャフトであって、
   少なくともグリップを取付けるシャフトのバット端Ｂより２００ｍｍの位置から、ヘッドを取付けるシャフトのチップ端Ｔより２２５ｍｍ迄の範囲Ｒにおいて、シャフトに静的な曲げ負荷を加えたときのシャフトの軸方向の歪をεａ、シャフトの周方向の歪をεｂとしたとき、シャフトのポアソン比σ＝εｂ／εａの最小値と最大値の差が０．１以下であることを特徴とするゴルフクラブシャフト。
2. 前記ポアソン比の範囲が、０．３乃至０．５の範囲であることを特徴とする請求項１のゴルフクラブシャフト。
3. 繊維強化樹脂層を積層してなるゴルフクラブシャフトであって、
   前記積層の最内層に、シャフト後端からシャフト全長の４０乃至６０％の範囲に第一のフープ層を有し、
   前記第一フープ層との間に１層乃至３層のフープ層以外の層を介して、シャフト後端から前記第一フープ層よりも長い範囲に第二のフープ層を有し、
   前記積層の最外層または最外層から１層乃至３層内側に、シャフト全長に亘り第三のフープ層を有することを特徴とする、請求項１または請求項２のゴルフクラブシャフト。

Images