KR20070096814A

KR20070096814A - 골프클럽용 샤프트

Info

Publication number: KR20070096814A
Application number: KR1020070025084A
Authority: KR
Inventors: 도모히코 사토; 스나오 우메무라; 유타카 가와타; 유이치로 마츠자키; 미츠히로 사소
Original assignee: 사소 그라인드 스포츠 가부시키가이샤
Priority date: 2006-03-23
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2007-10-02
Also published as: JP2007252574A

Abstract

본 발명은 골프공의 비거리를 대폭 늘릴 수 있는 골프클럽용 샤프트를 제공한다.

배트 끝(11B)에서부터 칩 끝(11A)을 향하여 외경이 점차 감소하는 원형 파이프형상을 이루는 골프클럽용 샤프트(11)에 있어서, 칩 끝에서부터 530㎜를 초과한 부위까지의 사이에 휘어짐을 감소시켜 제어하는 보강층(11C)을 형성함으로써, 칩 끝에서부터 530㎜를 초과하는 부분의 진동수를 보강층을 형성하지 않는 경우에 비해 높인다. 보강층은 강화섬유의 인장탄성률이 245GPa 이상인 프리프레그 시트를 2겹 이상 감아서 형성하는 것이 좋다.

골프클럽, 샤프트

Description

골프클럽용 샤프트{Golf Club Shaft}

도 1은 본 발명에 따른 골프클럽용 샤프트의 바람직한 실시예에서의 제조공정을 모식적으로 나타내는 도면이다.

도 2는 상기 실시예의 샤프트를 구비한 골프클럽의 일례를 나타내는 도면이다.

도 3은 골프클럽의 스윙 중에 골프클럽의 상태변화를 나타내는 도면이다.

도 4는 상기 실시예에서의 샤프트의 휨 및 휨 복귀속도의 변화, 종래의 일반적인 샤프트의 휨 변화를 나타내는 도면이다.

도 5는 상기 실시예에서의 다운 스윙시에 샤프트가 휘는 예를 나타내는 도면이다.

도 6은 다운 스윙시에 종래의 일반적인 샤프트가 휘는 것을 나타내는 도면이다.

도 7은 클럽 헤드와 골프공이 충돌하기 전후의 샤프트가 휘는 예를 상세하게 나타내는 도면이다.

도 8은 제2 실시예에서의 제조공정을 모식적으로 나타내는 도면이다.

***부호의 설명***

10:클럽 헤드 11:샤프트

11A:칩 끝 11B:배트 끝

11C:보강층 12:그립(grip)

27, 28:보강용 프리프레그 시트(prepreg sheet)

본 발명은 골프클럽용 샤프트에 관한 것으로, 특히 같은 속도로 스윙하여도 골프공을 타격하는 순간의 헤드 스피드를 높여 골프공의 비거리(飛距離)를 늘릴 수 있게 한 샤프트에 관한 것이다.

골프경기 중에 골프공의 비거리가 크게 늘어나면, 다음 샷을 편하게 할 수 있어 스코어를 올릴 수 있게 된다. 골프공의 비거리는 골프공의 초속(初速), 타출각(打出角) 및 스핀량에 의존하는 것으로 알려져 있으며, 골프공의 초속은 골프공을 타격하는 순간의 헤드 스피드에 따라 결정된다. 헤드 스피드는 샤프트의 축선방향에서의 굽힘 강성(剛性)의 분포에 의존한다고 되어 있다.

통상, 골프클럽용 샤프트는 앞끝(칩 끝)쪽으로부터 뒤끝(배트 끝)쪽을 향하여 외경이 점차 증가한 원형 파이프형상으로 제작되어 있다. 종래, 칩 끝과 배트 끝 사이에서의 축선방향의 굽힘 강성의 분포를 여러 가지로 조정함으로써, 원하는 휨을 확보한 샤프트가 여러 가지 제안되었다(일본공개특허 2003-199854호 공보, 일본공개특허 2003-199855호 공보, 일본공개특허 2002-224256호 공보, 일본공개특허 평11-76479호 공보, 일본공개특허 평10-127838호 공보).

그런데, 굽힘 강성은 샤프트 재료의 영률(Young's modulus) E와 샤프트의 관성 모멘트 I의 곱 EI로 나타내어지는 특성인데, 굽힘 강성의 분포를 측정하는 경우에는 길이 L의 범위를 가지는 한 쌍의 지지점상에 샤프트를 올려놓고, 중간 측정점에서 샤프트의 중심 축선과 직교하는 방향으로 임의의 휨량 δ을 발생시킬 때의 하중 W를 측정하여 다음의 식으로 구한다.

EI=(1/48)×WL³/δ

그러나, 상술한 측정방법에 의해 얻어지는 굽힘 강성의 분포는 정적인 특성으로, 다운 스윙시의 샤프트의 동적인 거동을 반드시 정확하게 반영하는 것은 아니다.

즉, 상술한 종래의 기술문헌들에 기재된 골프클럽용 샤프트에서는, 로우 킥포인트, 미들 킥포인트, 하이 킥포인트라는 샤프트의 휘는 모습을 조정하고 있는데, 실제로 골프공을 타격하는 순간의 샤프트의 동적인 거동은 어느 샤프트에서든 큰 차이가 없기 때문에, 기대한 만큼 헤드 스피드가 향상되지 않는 것이 실정이다.

본 발명은 이러한 문제점에 감안하여, 골프공을 타격하는 순간의 헤드 스피드를 향상시킨 골프클럽용 샤프트를 제공하는 것을 과제로 한다.

그래서, 본 발명에 따른 골프클럽용 샤프트는, 배트 끝에서부터 칩 끝을 향하여 외경이 점차 감소하는 원형 파이프형상을 이루는 골프클럽용 샤프트에 있어 서, 칩 끝에서부터 530㎜를 초과하는 부위까지의 사이에는 휘어짐을 감소시켜 억제하는 보강층이 형성됨으로써, 다운 스윙시에 칩 끝에서부터 530㎜를 초과하는 부분의 진동수가 상기 보강층을 형성하지 않는 경우의 진동수에 비해 높아지는 것을 특징으로 한다.

본 발명자들은 샤프트의 동적인 거동에 대하여 실험을 반복한 바, 다음과 같은 것을 알게 되었다. 즉, 골프클럽의 다운 스윙을 시작하면 도 6에 나타내는 바와 같이, 샤프트(S)는 클럽 헤드(H) 및 샤프트(S)의 관성력에 기인하여 샤프트(S)의 중간부위를 중심으로 헤드(H)가 뒤쪽으로 크게 구부러지고, 다운 스윙 도중에 일단 똑바른 상태(ST1)로 돌아가며, 그 후 헤드(H)가 앞쪽으로 구부러지고, 그 샤프트(S)에 대하여 헤드(H)가 앞쪽으로 구부러진 상태에서 헤드(H)와 골프공(B)이 충돌한다.

그러면, 도 7의 (b)에 나타내는 바와 같이, 헤드(H)와 골프공(B)이 충돌한 순간(IP)에 샤프트(S)는 충돌에 기인하는 충격력을 받아 똑바른 상태로 순간적으로 돌아간 후 헤드(H)가 뒤쪽으로 구부러지고, 그 상태에서 골프공(B)이 헤드(H)로부터 멀어져 날아간다. 즉, 샤프트(S)에 대하여 헤드(H)가 앞쪽에서부터 순간적이지만 원래의 똑바른 상태로 돌아가고 다시 헤드(H)가 뒤쪽으로 구부러지는 시간적인 지연이 발생하여, 이 시간적인 지연이 헤드 스피드를 떨어뜨리는 원인이 되는 것을 구명하기에 이르렀다.

이어서, 본 발명자들은 칩 끝에서부터 종래의 일반적인 샤프트에 있어서 샤프트가 가장 많이 구부러지는 점(킥포인트)을 초과하는 부위까지의 사이에 보강층 을 형성하여 그 부분이 잘 휘지 않도록 한 샤프트를 시험제작하여, 그 동적인 거동에 대해 실험을 하였다. 칩 끝에서부터 종래의 일반적인 샤프트에 있어서 샤프트가 가장 많이 구부러지는 점(킥포인트)을 초과하는 부위까지의 사이를 보강층에 의해 잘 휘어지지 않게 하면, 다운 스윙시에 보강층을 형성한 부분의 진동수(관성력에 기인하여 헤드가 뒤쪽으로 구부러졌다가 똑바른 상태로 돌아가고, 다시 헤드가 앞쪽으로 구부러졌다가 똑바른 상태로 돌아가는 거동의 진동수)가 보강층을 형성하지 않는 경우의 진동수에 비해 높아진다. 즉, 골프클럽의 다운 스윙을 시작하면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 샤프트(S)는 클럽 헤드(H) 및 샤프트(S)의 관성력에 기인하여 샤프트(S)의 중간부위를 중심으로 헤드(H)가 뒤쪽으로 구부러진 후, 일단 똑바른 상태(ST1)로 돌아가고, 또한 헤드(H)가 앞쪽으로 구부러졌다가 다시 똑바른 상태(ST2)가 된 후, 이어서 헤드(H)가 뒤쪽으로 구부러졌다가 똑바른 상태(ST3)로 돌아간 순간(IP)에 헤드(H)와 골프공(B)이 충돌한다.

그러면, 도 7의 (a)에 나타내는 바와 같이, 헤드(H)와 골프공(B)이 충돌한 순간에 샤프트(S)는 충돌에 기인하는 충격력을 받는데, 칩 끝에서부터 종래의 일반적인 샤프트에 있어서 샤프트가 가장 많이 구부러지는 점을 초과하는 부위까지의 사이가 잘 휘어지지 않게 되어 있기 때문에, 샤프트(S)가 거의 똑바른 상태 그대로 골프공(B)이 헤드(H)로부터 멀어져 날아간다. 즉, 샤프트(S)에 대하여 헤드(H)가 앞쪽에서 뒤쪽으로 구부러지는 시간적인 지연이 발생하지 않고 골프공이 타격되어 날아가, 플레이어의 스윙 스피드를 그대로 헤드 스피드에 반영할 수 있게 된다.

종래의 일반적인 샤프트에서는, 킥포인트가 칩 끝에서부터 480㎜~520㎜ 떨어 진 부위에 설정되는 경우가 많다. 그래서, 보강층은 칩 끝에서부터 530㎜를 초과하는 부위까지의 사이에 형성하는 것이 좋다.

샤프트의 제조방법에는 시트 와인딩법(sheet winding method)이나 3축 브레이딩법(braiding method) 등 여러 가지 방법이 알려져 있는데, 본 발명에 따른 골프클럽용 샤프트를 제조하는 경우에는 시트 와인딩법이 가장 적합하다. 본 발명자들이 시험제작과 실험을 반복한 바, 보강층은 강화섬유의 인장탄성률이 245GPa(25tf/㎟) 이상, 바람직하게는 294GPa(30tf/㎟) 이상인 프리프레그 시트를 2겹 이상 감아서 형성하는 것이 좋은 것으로 확인되었다.

여기서 시트 와인딩법이란, 강화섬유의 시트 매트릭스 수지를 함침시킨 프리프레그를 맨드릴(mandrel)에 가압하면서 감아 샤프트를 제작하는 방법이다. 샤프트의 특성에 따라 강화섬유의 방향을 맨드릴의 축선에 대해 경사지게도 한다.

프리프레그의 강화섬유로는 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유, 붕소 섬유, 알루미나 섬유, 탄화실리콘 섬유 등을 채용할 수 있다. 또한, 프리프레그의 매트릭스 수지로는 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리우레탄 수지 등의 열경화성 수지, 폴리프로필렌 수지, ABS 수지, 나일론 수지 등의 열가소성 수지를 사용할 수 있다.

(실시예)

이하, 본 발명을 구체예에 근거하여 상세하게 설명한다. 도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 골프클럽용 샤프트의 바람직한 실시예를 나타낸다. 샤프트(11)는 칩 끝(11A)에서부터 배트 끝(11B)을 향하여 외경이 점차 증가하는 원형 파이프형상을 이루며, 칩 끝(11A)쪽은 클럽 헤드(10)의 호젤(hosel)(또는 넥)(10A)에 끼워져 클 럽 헤드(10)에 연결되고, 배트 끝(11B)쪽에는 그립(12)이 밖에서 끼워진다.

이 샤프트(11)의 칩 끝(11A)에서부터 배트 끝(11B)까지의 길이(L0)는 1100㎜로 설정되며, 샤프트(11)의 칩 끝(11A)에서부터 550㎜까지의 부위(L1)에는 휘어짐을 경감시켜 억제하는 보강층(11C)이 샤프트(11)의 외주쪽에 형성되어 있다.

본 실시예의 샤프트(11)를 제조하는 경우, 도 1에 나타내는 바와 같이, 제1 내지 제5 메인 프리프레그 시트(20~24), 바이어스 프리프레그 시트(25, 26) 및 보강용 프리프레그 시트(27, 28)를 준비한다. 이 프리프레그 시트들(20~28)은 예를 들어, 탄소섬유 강화시트에 에폭시 수지를 함침시켜 제작된다. 보강용 프리프레그 시트(27, 28)는 강화섬유의 인장탄성률이 245GPa(25tf/㎟) 이상, 바람직하게는 294GPa(30tf/㎟) 이상인 섬유강화시트가 사용된다.

또한, 제1 내지 제5 메인 프리프레그 시트(20~24) 및 바이어스 프리프레그 시트(25, 26)에 대해서는, 보강용 프리프레그 시트(27, 28)와 동일한 시트 소재를 사용해도 되고, 요구되는 샤프트(11)의 경도(硬度) 등에 따라 다른 시트 소재를 사용할 수도 있다. 또한, 보강용 프리프레그 시트(27, 28)는 550㎜ 길이의 시트 한 장으로 할 수도 있다.

또한, 제1, 제2 프리프레그 시트(20, 21)는 강화섬유의 방향이 샤프트(11)의 중심축선에 대하여 +45° 및 -45°로 배향(配向)하도록 절단되며, 그 감긴 위상이 180° 어긋나도록 붙어있다.

먼저, 맨드릴(M)의 앞끝쪽에 바이어스 프리프레그 시트(25)를 탄소섬유의 방향이 맨드릴(M)의 중심축선과 평행하게 예를 들어 3겹(3층) 감은 후, 그 위에서부 터 제1, 제2 메인 프리프레그 시트(20, 21)를 예를 들어 6겹(6층)정도 감는다. 이 제1, 제2 메인 프리프레그 시트(20, 21)에 의해 샤프트(12)의 비틀림이 억제된다.

이어서, 맨드릴(M)의 앞끝쪽에 바이어스 프리프레그 시트(26)를 탄소섬유의 방향이 맨드릴(M)의 중심축선과 평행하게 예를 들어 3겹(3층) 감은 후, 제3 내지 제5 메인 프리프레그 시트(22~24)를 탄소섬유의 방향이 맨드릴(M)의 중심축선과 평행하게 예를 들어 6겹(6층) 감고, 이렇게 하여 샤프트 기본형상을 제작한다. 이 제3 내지 제5 메인 프리프레그 시트(22~24)에 의해 샤프트(11)의 굽힘 강도가 확보되는 동시에, 프리프레그 시트 사이의 층간 박리가 경감되어 억제된다.

그 후, 맨드릴(M)의 제1 메인 프리프레그 시트(20)의 감기 개시단으로부터 200㎜ 떨어진 위치를 개시위치로 하고, 이 개시위치로부터 350㎜ 떨어진 위치(개시단으로부터 550㎜ 떨어진 위치)까지 보강용 프리프레그 시트(27)를 탄소섬유의 방향이 맨드릴(M)의 중심축선과 평행하게 2겹 이상, 예를 들어 3겹(3층) 감는다.

마지막으로, 보강용 프리프레그 시트(28)를 탄소섬유의 방향이 맨드릴(M)의 중심축선에 대하여 평행하게 맨드릴(M)의 제1 메인 프리프레그 시트(20)의 감기 개시단에서부터 감기를 시작하고, 맨드릴(M)의 제1 메인 프리프레그 시트(20)의 감기 개시단으로부터 200㎜ 떨어진 위치까지 2겹 이상, 예를 들어 3겹(3층) 감는다.

프리프레그 시트(20~30)의 매트릭스 수지가 경화된 후 맨드릴(M)을 뽑아내면, 예를 들어 1170㎜ 치수의 샤프트 소재가 얻어진다.

얻어진 샤프트 소재를 소정의 치수 예를 들어, 1100㎜ 길이로 절단하고, 칩 끝(11A)을 클럽 헤드(10)의 호젤(또는 넥)(10A)에 꽂아 장착하며, 샤프트(11)의 배 트 끝(11B)에 그립(12)을 바깥에서 끼우면 골프클럽이 만들어진다.

플레이어가 골프클럽(G)의 그립(12)을 쥐고, 스퀘어(square) 자세를 취하여 어드레스(address)하고, 백 스윙하여, 톱(top) 위치에서부터 다운 스윙을 하면, 골프클럽(G)이 도 3에 나타내는 바와 같이 움직이게 된다.

그래서, 그립(12)의 뒤끝을 중심으로 골프클럽(G)의 거동을 도시하면, 도 5에 나타내는 바와 같이 된다. 도 5에 있어서, 샤프트(S)는 클럽 헤드(H) 및 샤프트(S)의 관성력에 기인하여 샤프트(S)의 중간부위를 중심으로 헤드(H)가 뒤쪽으로 구부러지는데, 칩 끝에서부터 550㎜까지의 부분이 휘기 어렵기 때문에, 구부러짐은 종래의 일반적인 샤프트에 비해 작다. 그 후, 다운 스윙 도중에 일단 똑바른 상태(ST1)로 돌아가고, 이어서 헤드(H)가 앞쪽으로 구부러졌다가 다시 똑바른 상태(ST2)로 된 후, 이어서 헤드(H)가 뒤쪽으로 구부러졌다가 똑바른 상태(ST3)로 돌아간 순간(IP)에 헤드(H)와 골프공(B)이 충돌한다.

이 때, 샤프트(11)의 칩 끝(11A)에서부터 550㎜의 부위까지의 사이를 보강층(11C)에 의해 휘기 어렵게 하였기 때문에, 이 부분의 진동수는 보강층(11C)을 형성하지 않는 경우의 진동수에 비해 높아진다.

본 실시예의 샤프트(11)의 휨(A) 및 휨의 복귀속도(V)를 도 4에 나타낸다. 도면에서 IP가 임팩트의 순간이다. 또한, 종래의 일반적인 샤프트의 휨(B)도 함께 나타내고 있다. 또한, 본 실시예에서는 보강용 프리프레그 시트(27, 28)를 설치하지 않은 샤프트를 종래의 일반적인 샤프트라고 하고 있다.

본 실시예의 샤프트에서는 샤프트(11)의 칩 끝(11A)으로부터 550㎜의 부위까 지 사이의 진동수가 보강층(11C)을 형성하지 않는 경우의 진동수에 비해 높아지기 때문에, 샤프트(11) 전체의 휨(A) 주기도 종래의 일반적인 샤프트의 휨(B) 주기에 비해 짧다.

그러면, 도 7의 (a)에 나타내는 바와 같이, 헤드(H)와 골프공(B)이 충돌한 순간에 샤프트(S)는 충돌에 기인하는 충격력을 받는데, 보강층(11C)에 의해 휘어짐이 감소되어 억제되기 때문에, 실질적으로 똑바른 상태 그대로 골프공(B)이 헤드(H)로부터 멀어져 날아간 후, 샤프트(11)의 보강층(11C)을 형성한 부분은 헤드(H)가 뒤쪽으로 구부러지면서 팔로 스루(follow-through)된다. 즉, 샤프트(S)에 대하여 헤드(H)가 앞쪽에서 뒤쪽으로 구부러지는 시간적인 지연이 발생하지 않고 골프공이 타격되어 날아가기 때문에, 플레이어의 스윙 스피드를 그대로 헤드 스피드에 반영할 수 있게 된다.

본 발명자들의 실험에 따르면, 헤드 스피드가 40m/sec인 경우에 약 1.57m/sec만큼 스피드가 향상되는 것이 확인되었다.

도 8은 제2 실시예를 나타내며, 도면에서 도 1과 동일 부호는 동일 또는 상당하는 부분을 나타낸다. 제2 실시예에서는 보강용 프리프레그 시트(27, 28)를 제1, 제2 프리프레그 시트(20, 21)와 제3 내지 제5 메인 프리프레그 시트(22~24) 사이에 감게 되어 있다. 이렇게 보강층(11C)을 반드시 샤프트(11)의 외주쪽에 설치할 필요는 없고, 샤프트 소재의 중간층에 형성해도 된다.

본 발명에 따르면, 골프공을 타격하는 순간의 헤드 스피드를 향상시킨 골프 클럽용 샤프트를 제공할 수 있다.

Claims

배트 끝에서부터 칩 끝을 향하여 외경이 점차 감소하는 원형 파이프형상을 이루는 골프클럽용 샤프트에 있어서,

칩 끝에서부터 530㎜를 초과하는 부위까지의 사이에는 휘어짐을 감소시켜 억제하는 보강층이 형성됨으로써, 다운 스윙시에 칩 끝에서부터 530㎜를 초과하는 부분의 진동수가 상기 보강층을 형성하지 않는 경우의 진동수에 비해 높아지는 것을 특징으로 하는 골프클럽용 샤프트.
제1항에 있어서,

상기 보강층은 강화섬유의 인장탄성률이 245GPa 이상인 프리프레그 시트를 2겹 이상 감아서 형성되어 있는 골프클럽용 샤프트.