JPH02126873A - ゴルフクラブのシャフト構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、炭素繊維を用いたゴルフクラブのシャフト構
造の改良に係わり、更に詳しくはインパクトの際の捩じ
れを極力抑えて打球の方向性を改善したシャフト構造に
関する。

〔従来の技術〕

従来の炭ＳＵＳ維を用いたゴルフクラブのシャフト（一
般にカーボンシャフトという）は、第４図に示す如く半
径方向の内側に高弾性炭素繊維を軸方向に対して傾斜さ
せた斜行層ａを互いに交叉させて複数層形成するととも
に、強度を高める目的で外側に高強度炭素繊維を軸方向
へ配向させたＯ皮層すを複数層形成し、全体で１０〜１
３層からなる中空テーパー形状に構成したものである。

一般に前記構造のカーボンシャフトは、スチールシャフ
トに比べて軽量で、振動減衰性が優れている等の利点を
有するが、その反面インパクトの際の捩じれがスチール
シャフトより大きくヘッドのフェースの向きが変化し、
打球の方向が安定しないといった欠点を有する。その為
、カーボンシャフトに各種の素材を複合させて、カーボ
ンシャフトの軽量特性に、スチールシャフトの球すじの
よさを付加しようとする試みがなされている。即ち、外
側の数層にニッケルをコーティングした炭素繊維を用い
たり、タングステンの芯線が入っているボロン繊維で補
強したり、アモルファステープとアモルファス繊維を編
み込んだり、更にチタン繊維をフィラメントワインディ
ングで巻き込んだりして、金属感を出すとともに誉戻じ
れを抑える試みがなされている。

しかし、内側に斜行層、外側に０度層を形成した従来構
造のカーボンシャフトに前述した各種の素材を複合させ
ても、スチールシャフトの捩じれ角度より大きいか又は
やや小さい程度が限度であり、そして捩じれ角を小さく
しようとすると撓み量（ベンド）が小さ（なってスチー
ルシャフトより硬くなる傾向にあり、スイングの際に体
に無理がかかり、しかもコスト高になって、一般のゴル
ファ−用としては問題があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは
、高強度炭素繊維以外に新たな補強用の素材を用いるこ
となく、その炭素繊維による層構造を改良することのみ
により、スチールシャフトの捩じれ角度より小さくして
打球の方向性を改善するとともに、一般ゴルファーが扱
い易いように柔らかい感じを出すことができ、しかも安
価に製造できるゴルフクラブのシャフト構造を提供する
点にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、前述の課題解決の為に、シャフトの全長にわ
たり少なくとも半径方向の外側に、高強度炭素繊維を軸
方向に対して傾斜させた斜行層を、互いに交叉させて複
数層形成してゴルフクラブのシャフト構造を構成した。

また、前記斜行層をシャフトの全長にわたり半径方向全
体に互いに交叉させて複数層形成してシャフト構造を構
成した。

更に、シャフトの全長にわたり半径方向の内側には高強
度炭素繊維を軸方向へ配向させた０度層を複数層形成す
るとともに、外側には高強度炭素繊維を軸方向に対して
傾斜させた斜行層を互いに交叉させて複数層形成してシ
ャフト構造を構成した。

〔作用〕

以上の如き内容からなる本発明のゴルフクラブのシャフ
ト構造は、シャフトに捩じりモーメントが作用した場合
に、シャフトの半径方向外側に位置した斜行層を構成す
る高強度炭素繊維に、軸方向に対する傾斜角度に応じた
前記捩じりモーメントの分力が引張応力として作用する
ので、引張りに対して強度の高い高強度炭素繊維によっ
て捩じれ角は小さくなり、即ちシャフトの実効的な剪断
弾性係数が大きくなり、またシャフトに曲げ応力が作用
した場合には、従来の軸方向へ配向したθ皮層のものと
比較してその傾斜角度に応じて小さい分力が前記高強度
炭素繊維に引張応力として作用するとともに、軸方向に
対する長さの余裕があるので、撓み量が太き（なり、即
ち実効的な縦弾性係数が小さくなるのである。

また、シャフトの半径方向の内側に高強度炭素繊維を軸
方向へ配向させた０度層を複数層形成することにより、
撓み量を大幅に減少させることな（、即ち硬（すること
なくシャフトの強度を高めることができる。

〔実施例〕

先ず、本発明のゴルフクラブのシャフト構造において、
捩じれ角を小さくすると同時に撓み量を大きくすること
が可能であることを以下に簡単に説明する。簡単の為、
シャフトは断面形状が全長にわたって同一な円筒形で構
成されているとし、そのシャフトの内直径をｄｉｓ外直
径をｄ。、長さをｌ、剪断弾性係数をＧ、縦弾性係数を
Ｅとし、シャフトの基端を固定して先端に涙じリモーメ
ントＭを加えた際の先端の捩じれ角θ及び先端に集中荷
重Ｗを加えた際の先端の撓み量δは、θ−［３２Ｍ　Ｊ
　／πＧ　（ｄｏ’　−ａｔ’）　］δ−［６４ＷＪ３
／３πＥ　（ｄｏ’　　ｄｔ’）　］とそれぞれ表され
る。ここで等方的な材質の場合、剪断弾性係数Ｇと縦弾
性係数Ｅは略比例して増減するので、材質を変えた際に
は捩じれ角θと撓み量δが共に大きくなったり小さ（な
ったりする。

ところが、高強度炭素繊維は引張りに対しては３Ｆ常に
強度が高いので、捩じりモーメントに対して効果的に作
用するシャフトの半径方向外側に、捩じりモーメントに
対して引張応力が作用する方向、叩ち軸方向に対して傾
斜した方向に高強度炭素繊維を配向することにより、シ
ャフトの半径方向外側での実効的な剪断弾性係数Ｇを大
きくすることができ、また同時にそれに応じて軸方向の
成分が少なくなるので実効的な縦弾性係数Ｅを小さくす
ることが可能となる。従って、引張り強度の大きな高強
度炭素繊維を少なくともシャフトの半径方向外側に軸方
向に対して傾斜させて多層構造となすことにより、実効
的な剪断弾性係数Ｇを大きくして捩じれ角θを小さくす
ると同時に、実効的な縦弾性係数Ｅを小さくして撓み量
δを大きく即ち柔らかくすることが可能である。従来は
シャフトの強度を高める目的で、シャフトの半径方向外
側にＯ皮層を形成し、捩じれ角θを小さくする目的で更
にＯ皮層の層数を増やしたり、金属材料と複合化させて
いたのを、本発明は従来の発想を一変して強度は多少落
としても捩じれ角θを最小にすることに主眼を置いてな
されたのである。

次に添付図面に示した実施例に基づき更に本発明の詳細
な説明する。

第１図に示した本発明のシャフト１は、半径方向外側に
軸方向に対して約４０”の角度に傾斜させた高強度炭素
繊維２からなる右回り斜行層３及び左回り斜行層４を、
互いにその傾斜方向を交叉させて複数層形成したもので
ある。そして、シャフトｌの半径方向内側には、適宜軸
方向へ配向させた０度層５を単又は複数層形成して該シ
ャフト１の折損に対する強度を高め且つ撓み量δを調整
している。尚、前記斜行層３．４の軸方向に対する傾斜
角度を大きくすることにより、高強度炭素繊維２の円周
方向成分を増加して捩じれ角θは小さくなるが、同時に
軸方向成分が減少して撓み量δが大きくなるので、シャ
フト１全体の層数、重量、直径を考慮しつつ、捩じれ角
θと撓み量δを最適に調整できる傾斜角度に設定する必
要があり、前記したように４０°±５°程度が実験的に
最適であった。ここで、本実施例の高強度炭素繊維２は
、多数の素線を罪列に配してシート状に成形したＴ−４
００（東し株式会社の商品名）を使用した。

本発明のシャフト１は、従来と同様にシートワインディ
ング製法を用い、テーパー状の芯棒、即ちマンドレルに
、高強度炭素繊維２の方向に対して斜め方向に裁断した
斜行炭素繊維シートを交互に巻付けるとともに、それぞ
れの層を互いにエポキシ樹脂等で固着し、そして表面に
ウレタン塗装を施して被膜６を形成し前記マンドレルを
抜き取り、シャフト１の半径方向全体に斜行層３，４゜
・・・を形成して製造した。又は、前記マンドレルに、
高強度炭素繊維２の方向に沿って裁断した平行炭素繊維
シートを数層、例えば２層巻付け、その上に前記同様の
斜行炭素繊維シートを交互に巻付けるとともに、それぞ
れの層をエポキシ樹脂等で固着し、前記同様に表面にウ
レタン塗装を施して被１ｍ！６を形成しマンドレルを抜
き取り、シャフト１の半径方向外側に斜行層３，４．・
・・を形成するとともに、半径方向内側に０度層５を形
成して製造した。

次に、シャフトの涙じれ角θ及び撓み量δを測定する方
法の概略を述べる。

第２図（ａｌ及び（ｂｌは、シャフトｌの基端部７を保
持手段８にて水平に固定し、先端部９に一定の損じりモ
ーメントＭを与えるアーム１０を水平に突出固定し、該
アーム１００回転角度を計って捩じれ角θを測定する装
置である。尚、前記保持手段８とアーム１０との間隔１
１は測定する全てのシャフトに対して一定に設定し、前
記シャフト１に与える捩じりモーメントＭの大きさは、
前記アーム１０の形状及び重量によって調節し、基準と
するスチールシャフト（トルーテンパー社のダイナミッ
クゴールドＳ−２００）の捩じれ角θを３°となるよう
に設定している。

また、第３図は、前記同様に片持ち梁状にシャフトｌの
基端部７を保持手段８にて水平に固定し、先端部９に所
定重量Ｗの重鎮１１を吊下げ、この重鎮１１の位置での
撓み量δを測定する装置（Ｋｅｎｎｅｔｈ５ｗ１ｔｈの
順式による測定装置）である、尚、前記保持手段８と重
鎮１１を吊下げた位置との間隔１２は測定する全シャフ
トに対して一定に設定する。

以上述べた測定装置で測定した他社（Ａ社〜Ｇ社）の捩
じれ角θが最も小さいカーボンシャフトの特性とともに
、基準となるトルーテンパー社（Ｈ社）のスチールシャ
フト、即ちダイナミックゴールドＳ−２００の特性を第
１表に示す。

第１表 これらのカーボンシャフトは、前記従来の層構造に加え
て各種強化素材を複合化させて、スチールシャフトにそ
の特性を近づけたものであるが、捩じれ角θはスチール
シャフトと同程度か又はそれより大きく、また撓み量δ
はスチールシャフトに比べて小さく硬く、軽量である利
点は有するものの、十分な特性が引き出せていない。

次に、本発明によって試作した各種カーボンシャフトの
特性を第２表に示す。

第２表 第２表中のサンプルａ−、＝ｊを製作するために用いた
マンドレルは、首径が４．５龍φ（先端から１２５鶴の
直径）、光径が１２．６鶴φ（基端から１５０鶴の直径
）のものを用いた。尚、サンプルに、ｎは上記マンドレ
ルより太いもの、またサンプルｍは上記マンドレルより
細いものを用いて作成したシャフトである。

以上から分かることは、全層数が少ないために軽量では
あるが、撓み量δが大きくて実用上に問題があるサンプ
ルａ及びｂを除き、本発明のカーボンシャフトは、第１
表に示した他社の最も捩じれ角θの小さなシャフト（Ａ
社、θ−２，２°）と比較しても更に小さくすることが
できる。特に、サンプルｄ、　ｅ、　　ｇ、　ｈ、　　
ｉ及びｊ等は、捩じれ角が２°以下であり、従来の構造
のカーボンシャフトでは達成できなかったものである。

その上、従来のカーボンシャフトと同レベルの撓み量を
有するサンプルｌ及びｊを除き、撓み量δが１００ｆ１
以上であり、従来のシャフトより柔らかく、スイングに
際して体に無理がかからないものである。

尚、上記各サンプルａ　−ｎのＯ皮層及び斜行層を含め
た全層数は、捩じれ角を小さくすることに主眼を置いた
ため従来のシャフトと比較して若干増えるので、シャフ
トの重量が大きくなってスチールシャフトと同レベルと
なるが、従来からスチールシャフトの感覚に慣れている
使用者にとってはかえって好都合である。また、サンプ
ルＣとｋ並びにサンプルｇとｍ及びｎをそれぞれ比較す
れば、層構造が同じ場合は、マンドレルの太いシャフト
の方が、捩じれ角と撓み量は共に小さいが、重量は大き
くなり、またマンドレルの細いシャフトの方が、捩じれ
角は大きいことが判る。

以上の結果に基づき、捩じれ角と撓み量を前述のサンプ
ルと同程度にするとともに、重量を従来のカーボンシャ
フトと同程度の軽さにするには、太いマンドレルを用い
て製作すればよいことが予測される。

次の表に示した各サンプルは、太いマンドレル（首径：
　８．６４ｎφ１元径：　１４．６ｍφ）を用いて作成
したものである。

第３表 以上から分かることは、サンプルａとｒ及びＵを比較す
れば、全層数が同一であれば、細いマンドレルで製作し
たシャフトより太いマンドレルで製作したシャフトの方
が捩じれ角及び撓み量は遥かに小さくなり、また重量は
直径が大きい分だけ僅かに重くなり、従って従来のカー
ボンシャフトの軽量性に加え、損じれ角が小さく且つ適
度の撓み量を有するシャフトを製作でき、またサンプル
ｒとＵを比較すれば、Ｏ皮層を一層増やし、斜行層を一
層減らすことにより、全層数を一定に保ち即ち重量を一
定に保ち撓み量を大幅に減少させることができ、この際
捩じれ角はやや大きくなるが、層構造及び全層数を調節
することにより、第２表及び第３表に示す如く種々の特
性を有するシャフトを製作できるのである。一般的に、
太いマンドレルを用いて製作したシャフトは、全層数を
少な（し重量を軽くしても、捩じれ角を小さく且つ撓み
量を適度に大きくしたシャフトを製作できるのである。

以上のように、本発明の構造のカーボンシャフトは、そ
の捩じれ角θを１．０〜３．０の範囲、撓み量δを６０
〜２００　ｍｍの範囲にその層構造及び全層数、更には
マンドレルの太さを選択することにより容易に設定でき
るとともに、その重量も従来のカーボンシャフトと同程
度の軽量からスチールシャフトに近い値に設定できるの
である。

尚、前記シャフトの層構造の実施例においては、右回り
斜行層３と左回り斜行層４を同数設けて両回転方向に対
する涙じれ角を一致させているが、右利き用と左利き用
のシャフトに応じて、前記右回り斜行層３と左回り斜行
層４を異数設けてインパクトの際の捩じれ方向に対して
有利な斜行層を多くすることも可能である。

〔発明の効果〕

以上にしでなる本発明のゴルフクラブのシャフト構造に
よれば、全長にわたり少なくとも半径方向の外側に、高
強度炭素繊維を軸方向に対して傾斜させた斜行層を、互
いに交叉させて複数層形成したので、何ら金ｉ素材を付
加することな（、従来の基準とされるスチールシャフト
よりも捩じれ角を大幅に小さくすることができるととも
に、撓み量を大きくすることができ、それによりインパ
クトの際にヘッドの振れが少なく打球の方向性を改善で
きるばかりでなく、スイングの際にも体に無理がかかる
ことがなく、一般ゴルファーが扱い易いように柔らかい
感じを出すことができ、しかも安価に製造できるもので
ある。

また、全体に斜行層を形成した場合には、より捩じれ角
を小さくできるとともに、撓み量を大きくすることがで
きる。

更に、シャフトの半径方向内側にＯ皮層を複数４゜ 層形成し、その外側に斜行層を複数層形成した場合は、
全体に斜行層を形成したものと比較して、全層数が同じ
場合には涙じれ角は多少大きくなるが、撓み量をやや小
さくすることができる。

そして、捩じれ角をできるだけ小さくするとともに、使
用者に応じて最適な撓み量及び重量になるように、Ｏ皮
層、斜行層及び全層数を間接することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のシャフトの破断斜視図、第２図（ａｌ
はシャフトの涙じれ角の測定方法を示した概略正面図、
第２図（ｂ）は同じく概略側面図、第３図はシャフトの
撓み量の測定方法を示した概略側面図、第４図は従来の
カーボンシャフトの構造を示した破断斜視図である。 １：シャフト、２：高強度炭素繊維、３：右回り斜行層
、４：左回り斜行層、５：０度層、６：被膜、７：基端
部、８：保持手段、９：先端部、１０：アーム、１１；
重鎮。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）全長にわたり少なくとも半径方向の外側に、高強度
   炭素繊維を軸方向に対して傾斜させた斜行層を、互いに
   交叉させて複数層形成してなるゴルフクラブのシャフト
   構造。 ２）全長にわたり半径方向全体に高強度炭素繊維を軸方
   向に対して傾斜させた斜行層を互いに交叉させて複数層
   形成してなる特許請求の範囲第１項記載のゴルフクラブ
   のシャフト構造。 ３）全長にわたり半径方向の内側には高強度炭素繊維を
   軸方向へ配向させた０度層を複数層形成するとともに、
   外側には高強度炭素繊維を軸方向に対して傾斜させた斜
   行層を互いに交叉させて複数層形成してなる特許請求の
   範囲第１項記載のゴルフクラブのシャフト構造。