JPH07148294A - ゴルフクラブシャフト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シャフト全長に亙る曲げ剛性の変化が滑らか
で、シャフトのしなりが連続的になだらか且つ振り抜き
が良く、高弾道、高飛距離の打球を得ることを可能とし
た繊維強化複合樹脂材料製のゴルフクラブシャフトを提
供することである。 【構成】 シャフトの先端部（ヘッド側）の周囲に、高
強度、低弾性率の強化繊維を用いた繊維強化複合樹脂材
料の補強層を設けた。その際に、補強層のないシャフト
の先端に打球時の荷重を加えたときのシャフト軸線方向
の曲率の曲線を求め、その曲率Ｃの曲線ａと、補強層の
両端位置ｘ₁ 、ｘ₂ の曲線ａ上の２点Ｐ₁、Ｐ₂ を結ぶ
直線ｇとで囲まれる領域Ｇに、補強層を設けたシャフト
の曲率が位置するように補強層を設定した。 【効果】 荷重負荷時のシャフト先端部の曲率Ｃが、シ
ャフト先端部に補強層を設けていないときの曲率に近
く、剛性を補強層を設けていないシャフトに近いように
したので、目的を達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、強化繊維に炭素繊維等
を用いた複数層の繊維強化複合樹脂材料層からなるゴル
フクラブシャフトに関し、特にシャフト全長に亙る剛性
の変化を滑らかにしたゴルフクラブシャフトに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ゴルフクラブシャフトとして、軽
量で且つ機械的強度が高く、又振動減衰特性が良好であ
るという理由から、強化繊維として炭素繊維を有するプ
リプレグを使用して作成した炭素繊維強化複合樹脂材料
製のシャフトが多く利用されており、良好な結果を納め
ている。

【０００３】このようなゴルフクラブシャフトは、複数
層の炭素繊維強化複合樹脂材料層等から構成されるが、
図６に示すように、所定の形状寸法に裁断した炭素繊維
強化プリプレグ１０１を所定枚数だけ、型となるテーパ
ー付きのマンドレル１００の周囲に巻き付け、プリプレ
グ１０１のマトリクス樹脂を硬化してプリプレグ１０１
を炭素繊維強化複合樹脂材料とすることによって形成さ
れる。

【０００４】このとき、捩り及び曲げ性能を向上させる
ために、炭素繊維強化プリプレグとしては、図７に示す
ように、炭素繊維がマンドレル１００の軸線（ゴルフク
ラブシャフトの軸線でもある）に対して互に反対方向に
角度（θ）、即ち時計方向に角度（±θ）（通常、θ＝
３５°〜４５°）だけ傾斜するように配列されたプリプ
レグ１０１（アングル層１０１′）と、図８に示される
ように、炭素繊維がゴルフクラブシャフトの軸線に対し
て平行（θ＝０°）に配列されたプリプレグ１０２（ス
トレート層１０２′）とが使用され、通常、図６に示さ
れるように、ゴルフクラブシャフトの内側層にプリプレ
グ１０１（アングル層１０１′）が、外側層にプリプレ
グ１０２（ストレート層１０２′）が使用されることが
多い。

【０００５】通常、内側層のプリプレグ１０１（アング
ル層１０１′）は約４〜１０層、外側層のプリプレグ１
０２（ストレート層１０２′）は約２〜５層積層され、
ゴルフクラブシャフトは、基本的に、内側の炭素繊維強
化複合樹脂材料層４〜１０層程度のアングル層１０１′
と、外側の炭素繊維強化複合樹脂材料層２〜５層程度の
ストレート層１０２′とで構成される。

【０００６】以上のような炭素繊維強化複合樹脂材料製
のゴルフクラブシャフトは、軽量で且つ機械的強度が高
く、概ね良好な結果を納めている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、シャフトの
曲げ剛性は、シャフトの外径をＤ、内径をｄとすると、
弾性率をＥ、断面二次モーメントをＩとして、曲げ剛性
ＥＩ＝Ｅ・π（Ｄ⁴ −ｄ⁴ ）／６４で表される。

【０００８】図９（ａ）に示すように、金属引抜き管の
シャフトでは、グリップ側となる外径が大の基端部で肉
厚が小、ヘッド側となる外径が小の先端部で肉厚が大と
なるので、シャフトの軸線方向上で曲げ剛性及び曲げ強
度の変化は比較的少ない。一方、図９（ｂ）に示すよう
に、強化繊維複合樹脂材料製のシャフトでは、外径が大
のグリップ側、外径が小のヘッド側が共に同じ肉厚とし
た場合、シャフトの曲げ剛性及び曲げ強度のグリップ側
とヘッド側との間の差は、図１０に示すように、金属引
抜き管に比べて大きくなる。

【０００９】このために、強化繊維複合樹脂材料製のシ
ャフトのヘッド側の曲げ強度を補うことを目的として、
従来、図９（ｃ）に示すように、シャフト１０の先端部
の周囲に局部的な繊維強化複合樹脂材料の補強層１０
３′を設けることが行なわれている。このような補強層
１０３′を設けることにより、図１０に点線で示すよう
に、シャフトのヘッド側の曲げ剛性が増大する。

【００１０】しかしながら、その曲げ剛性の増大はなだ
らかでなく、補強層１０３′を設けた箇所とその直近の
補強層１０３′を設けていない箇所との間で、曲げ剛性
に段差を生じていた。そのため、このシャフトを用いた
ゴルフクラブによりボールを打つと、シャフトのしなり
が不連続となり、振り抜きが悪く、打ったボールの飛距
離が向上しない欠点があった。

【００１１】本発明の目的は、シャフト全長に亙る曲げ
剛性の変化が滑らかで、シャフトのしなりが連続的にな
だらか且つ振り抜きが良く、高弾道、高飛距離の打球を
得ることを可能とした繊維強化複合樹脂材料製のゴルフ
クラブシャフトを提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
ゴルフクラブシャフトにて達成される。要約すれば本発
明は、複数層の維強化複合樹脂材料層からなるゴルフク
ラブシャフトにおいて、前記ゴルフクラブシャフトのグ
リップ側と反対側の先端部の周囲に、高強度、低弾性率
の強化繊維を用いた繊維強化複合樹脂材料層の補強層を
設け、前記補強層を設けていないシャフトの先端に打球
時の負荷に相当する所定の荷重を加えたときのシャフト
軸線方向の曲率の曲線を求めて、その曲率の曲線と、前
記補強層の両端位置における前記曲率の曲線上の２点を
結ぶ直線とで囲まれる領域に、前記補強層が設けられた
シャフトの曲率が位置するように、前記補強層を設定し
たことを特徴とするゴルフクラブシャフトである。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明のゴルフクラブシャフトの一
実施例を示す縦断面図、図２は、図のＡ−Ａ線に沿った
横断面図である。本発明のゴルフクラブシャフトは、基
本的に、炭素繊維強化樹脂複合材料からなるシャフト１
０の先端部に、高強度、低弾性率繊維の繊維強化複合樹
脂材料からなる補強層１０４′を設けてなっている。

【００１４】上記の補強層１０４′は、シャフトの先端
部のヘッド側の曲げ強度を高めるためのもので、本発明
では、その補強層１０４′を設けた箇所でシャフトに曲
げ剛性の段差が生じるのを防ぐために、ガラス、Ｅガラ
ス、クォーツファイバー等の高強度、低弾性率の強化繊
維を用いた繊維強化複合樹脂材料により補強層１０４′
を形成し、その際に、補強層１０４′を設けたシャフト
先端部が、図３の斜線で示した領域Ｇの曲率となるよう
に、補強層１０４′を設定した。

【００１５】図３において、横軸のｘはシャフトの基端
部からの軸方向位置で、Ｌはシャフト先端までの長さで
ある。図３の曲線ａは、図４に示すように、先端部に補
強層を設けていないシャフトを片持ちバリの態様で支持
し、シャフト先端の自由端に荷重Ｗを下向きに加えたと
きの、シャフト軸方向上の曲率の変化を示すグラフ、直
線ｇは、シャフト先端部に設ける補強層の両端位置ｘ
₁ 、ｘ₂ （＝Ｌ）における曲線ａ上の２点Ｐ₁ 、Ｐ₂ を
結んだ直線である。上記の斜線の領域Ｇは、これら曲線
ａと直線ｇとで囲まれた範囲として画定したものであ
る。

【００１６】先端部に補強層がないシャフトでは、シャ
フトの剛性が先端部まで一様に変化するので、先端に荷
重を加えた場合、曲率Ｃの変化は、上記の曲線ａのよう
に、シャフトの全体に亙って一様な上に凸の曲線とな
り、先端部における曲率Ｃの変化、つまり減少は滑らか
で大きな変動はない。

【００１７】これに対し、シャフト先端部に補強層を設
けると、その補強層の箇所で剛性が大になるので、先端
に荷重を加えたときのシャフトの曲率の変化は、補強層
の箇所から大きく変動し、先端部の曲率の減少が大き
い。従来は、剛性が高い炭素繊維を用いて繊維強化複合
樹脂材料の補強層を設けているので、先端部のシャフト
の曲率Ｃの変化は特に大きく、図３の曲線ｂに示すよう
に、補強層の箇所から曲率Ｃが急激に減少し、補強層に
更に高い弾性率の炭素繊維を用いると、曲線ｃのよう
に、曲率Ｃの減少はより急峻になる。尚、図３におい
て、点線の直線は、真直のシャフトの場合の曲率の変化
を示す。

【００１８】本発明では、上記のように、シャフト１０
の先端部にＴガラス、Ｅガラス等の繊維強化複合樹脂材
料により補強層１０４′を形成する。このＥガラス、Ｔ
ガラスは、図５の荷重−伸びの特性を示すように、炭素
繊維（ＣＦ）と比べて、高強度、低弾性率となってお
り、荷重負荷時のシャフト先端部の曲率Ｃが、シャフト
先端部に補強層を設けていないときの曲率に近い、曲線
ａと直線ｇとで囲まれる領域Ｇに入るように、補強層１
０４′を設定して設けることができる。従ってシャフト
１０の剛性を補強層を設けていないシャフトに近いよう
にすることができ、シャフト１０の全体に亙る曲げ剛性
の変化を滑らかにできるので、シャフトのしなりが連続
的になだらか且つ振り抜きが良く、高弾道、高飛距離の
打球を得ることができる。

【００１９】一般に、図４に示すように、シャフトの先
端に打球時の負荷に相当する所定の荷重Ｗを作用させた
ときのシャフトの曲率Ｃは、シャフトの曲げモーメント
Ｍ（ｘ）、弾性率Ｅ（ｘ）、断面二次モーメントＩ
（ｘ）として、 Ｍ（ｘ）＝Ｅ（ｘ）・Ｉ（ｘ）×Ｃ（ｘ） の関係から解析的に求めるか、又は実験的にシャフトの
たわみ曲線ｙ＝ｙ（ｘ）を求め、これを２回微分して曲
率半径ρ＝ρ（ｘ）を得、その逆数をとることにより求
められる。実験的に求める方法は時間経済上の点から得
策でないので、前者の解析的方法によりシャフトの曲率
Ｃを直接求めるのが良い。特にコンピュータを利用した
シミュレーションを行なえば、曲率を比較的容易に求め
ることができる。

【００２０】先端部に補強層を設けたシャフトの曲率
も、これに準じて求められる。

【００２１】本発明において、補強層１０４′は、シャ
フト１０の先端部の周囲にプリプレグ１０４を１〜５層
程度巻回し、硬化することによって設けることができる
が、シャフトを形成するために、型のマンドレルの周囲
にプリプレグ１０１、１０２を巻き付けるときに、その
最外層上にプリプレグ１０４を巻回、積層して硬化する
ことにより、シャフト１０と同時に補強層１０４′を形
成することもできる。

【００２２】シャフト１０自体は、従来のシャフトと同
様、先の図２に示したように、炭素繊維がテーパー付き
マンドレル１００の軸線（シャフトの軸線）に対して角
度（θ）（通常、θ＝３５°〜４５°）だけ傾斜するよ
うに配列された炭素繊維強化プリプレグ１０１（アング
ル層１０１′）と、炭素繊維がシャフトの軸線に対して
平行に配列された炭素繊維強化プリプレグ１０２（スト
レート層１０２′）とを積層し、硬化して、炭素繊維強
化複合樹脂材料とすることによって製造され、基本的
に、炭素繊維強化複合樹脂材料層からなるアングル層１
０１′とストレート層１０２′とから構成される。

【００２３】通常、アングル層１０１′は全体で４〜１
０層程度、ストレ−ト層１０２′は２〜５層程度とされ
るが、必要に応じてその層数を適宜増減することができ
る。又図１では、アングル層１０１′が内層とされてい
るが、ストレ−ト層１０２′を内層とすることも可能で
ある。ゴルフクラブシャフトの例えば先後端の強度不足
を補うために、その箇所に図示しない補強層を加えるこ
とができる。

【００２４】アングル層１０１′及びストレート層１０
２′を形成するための繊維強化プリプレグ１０１及び１
０２には、通常の炭素繊維強化プリプレグを使用するこ
とができる。つまり、炭素繊維強化プリプレグ１０１、
１０２は、強化繊維としては炭素繊維（黒鉛繊維をも含
む）を使用し、マトリクス樹脂としては、エポキシ樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ジア
リルフタレ−ト樹脂、フェノ−ル樹脂などの熱硬化性マ
トリクス樹脂が使用可能である。又、更に、硬化温度が
５０〜２００℃となるように硬化剤その他の付与剤、例
えば可撓性付与剤などが適当に添加される。

【００２５】勿論、アングル層１０１′及びストレート
層１０２′は、強化繊維として、炭素繊維以外のガラス
繊維などの他の繊維を使用した、当業者には周知の種々
のプリプレグを使用して形成することも可能である。

【００２６】本発明の具体例について説明する。

【００２７】グリップ側の外径１２．７ｍｍ、テーパ率
７．５４／１０００のマンドレルに、下記表１の積層構
成により、アングル層用に±４５°でＰＡＮ系炭素繊維
プリプレグを巻き付け、その上にストレート層用にＰＡ
Ｎ系炭素繊維プリプレグを巻き付け、更に表面研摩用に
Ｅ−ガラスのプリプレグを巻き付けた。次いで先端補強
層用として、Ｔガラスのプリプレグ（厚さ１２０μｍ、
樹脂量Ｒｃ３０％）を、補強層の外径がマンドレルの軸
線と平行になるように巻き付けた。その後、厚さ３０μ
ｍ、幅２０ｍｍのポリプロピレン製テープを巻き付けて
から、硬化炉にて１３０℃で２時間硬化した後、所定の
後処理、即ちマンドレルの引抜き、テープの除去及びシ
ャフトの表面研磨を施して、本発明のゴルフクラブシャ
フトを得た。

【００２８】比較のために、先端補強層用に、繊維弾性
率３０ｔｏｎ／ｍｍ² のＰＡＮ系高弾性炭素繊維プリプ
レグを用いた以外は、上記と同様にしてゴルフクラブシ
ャフトを作成した。

【００２９】

【表１】

【００３０】これら２種のシャフトに対しコンピュータ
を用いたシミュレーションにより、グリップ側２２０ｍ
ｍのところを固定して基端部とした片持ちバリ先端に所
定の荷重を負荷させときのシャフト全長に亙る曲率の変
化を調べた。その結果を図１１に示す。

【００３１】ＰＡＮ系高弾性炭素繊維のプリプレグを用
いてシャフト先端部の補強を行なった比較例では、図１
１（ａ）に示すように、シャフトの曲率が補強層（補強
部）の箇所から急激に減少して、曲率の曲線が補強層の
箇所で下に凸になり、曲率シャフトの補強層の箇所とそ
の直近の補強層のない箇所と間で曲率の段差が生じた。
これに対し、Ｔガラスのプリプレグによりシャフト先端
部を補強した本発明では、図１１（ｂ）に示すように、
シャフトの曲率が補強層の箇所から急激に減少せず、曲
率の曲線が補強層の箇所で滑らかな下向きの直線にな
り、曲率シャフトの補強層の箇所とその直近の補強層の
ない箇所と間で曲率に段差が生じていないのが分る。

【００３２】これら２種のシャフトを用いてゴルフクラ
ブに組み立てて使用したところ、本発明のＴガラスプリ
プレグで補強したシャフトの方が、より高弾道、高飛距
離を得ることができた。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、炭素繊
維等の繊維強化複合樹脂材料製のシャフト先端部に、Ｔ
ガラス等の高強度、低弾性率繊維を用いた繊維強化複合
樹脂材料の補強層を形成し、且つ、先端に荷重を負荷し
たときのシャフト先端部の曲率が、シャフト先端部に補
強層を設けていないときの曲率に近い領域内になるよう
に、その補強層を設定したので、シャフト全体に亙る曲
げ剛性の変化を滑らかにでき、シャフトのしなりが連続
的になだらか且つ振り抜きが良く、高弾道、高飛距離の
打球を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のゴルフクラブシャフトの一実施例を示
す縦断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った横断面図である。

【図３】図１のシャフトの先端部に設ける補強層の設定
法を示す説明図である。

【図４】補強層のないシャフト先端に荷重を負荷したと
きのシャフトの撓みを示す説明図である。

【図５】本発明において補強層の形成に使用した高強
度、低弾性率繊維の荷重−伸びの特性を、炭素繊維の場
合と共に示す模式的に示す特性図である。

【図６】従来のゴルフクラブシャフトを示す横断面図で
ある。

【図７】図６のゴルフクラブシャフトの製造方法を示す
説明図である。

【図８】図６のゴルフクラブシャフトのストレート層に
使用するプリプレグを示す平面図である。

【図９】従来の各種のゴルフクラブシャフトの断面変化
の様子を示す縦断面図である。

【図１０】ゴルフクラブシャフトの先端部に補強層を設
けることによりシャフト先端部で曲げ剛性が増大する様
子を示す説明図である。

【図１１】本発明及び比較例のゴルフクラブシャフトの
軸線方向上の曲率の変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１００ マンドレル １０１ プリプレグ １０１′ アングル層 １０２ プリプレグ １０２′ ストレート層 １０４ プリプレグ １０４′ 補強層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数層の維強化複合樹脂材料層からなる
   ゴルフクラブシャフトにおいて、前記ゴルフクラブシャ
   フトのグリップ側と反対側の先端部の周囲に、高強度、
   低弾性率の強化繊維を用いた繊維強化複合樹脂材料層の
   補強層を設け、前記補強層を設けていないシャフトの先
   端に打球時の負荷に相当する所定の荷重を加えたときの
   シャフト軸線方向の曲率の曲線を求めて、その曲率の曲
   線と、前記補強層の両端位置における前記曲率の曲線上
   の２点を結ぶ直線とで囲まれる領域に、前記補強層が設
   けられたシャフトの曲率が位置するように、前記補強層
   を設定したことを特徴とするゴルフクラブシャフト。