KR20150034295A - 골프 클럽용 샤프트 - Google Patents

Abstract

볼 스피드를 증가시키는 하이 밸런스 포인트 샤프트 및 이를 이용한 골프 클럽을 제공한다. 섬유 강화 수지를 적층하여 이루어지는 골프 클럽용 샤프트로서, 밸런스 포인트가 53% 이상이고, 또한 킥 포인트가 44% 이상인 골프 클럽용 샤프트 및 이를 이용한 골프 클럽이다.

Description

골프 클럽용 샤프트{GOLF CLUB SHAFT}

본 발명은 골프 클럽에 이용하는 샤프트에 관한 것이다.

본원은 2012년 8월 31일에 일본에 출원된 특허출원 2012-191090호에 기초하여 우선권을 주장하며, 그 내용을 여기에 원용한다.

골프 헤드에 반발 규제의 룰이 가해지고 나서, 헤드의 반발을 커버하기 위해서 다양한 수단이 강구되고 있다. 그 중 하나가 헤드의 고중량화이다. 이는, 헤드 중량을 크게 함으로써 스윙 시에 있어서의 헤드의 운동 에너지를 증가시켜, 보다 멀리 공을 날리기 위한 기술이다.

그러나, 헤드 중량을 크게 하면, 클럽의 관성 모멘트가 증대되어, 스윙 시에 「무겁다」고 느끼는 클럽이 되어 버린다. 이를 해소하기 위해서 샤프트에도 개량이 가해져, 이른바 하이 밸런스 샤프트라고 불리는 중심을 손잡이측에 가까이 한 샤프트가 착안되어 있다. 그렇게 함으로써, 헤드 중량을 증가시켜도 클럽으로서의 중심이 손잡이측에 가까워지게 되어, 스윙 시에 「무겁다」고 느끼지 않는 클럽이 된다.

특허문헌 1은, 전술한 바와 같이 헤드 중량을 증가시켜도 스윙 시에 「무겁다」고 느끼지 않도록, 샤프트의 손잡이측을 무겁게 함으로써 가능한 한 헤드 중량을 증가시키고자 한 것이다. 구체적으로는, 샤프트의 밸런스 포인트, 즉 팁(tip) 단부로부터 샤프트의 중심까지의 거리를 샤프트의 전장(全長)에 대한 비율로 나타낸 값을 56.5% 이상으로 한 샤프트가 개시되어 있다.

특허문헌 2에는, 샤프트의 손잡이측을 무겁게 한 것, 소위 하이 밸런스 포인트 샤프트의 구체적인 제조 방법이 기재되어 있다. 하이 밸런스 포인트 샤프트의 경우, 팁측의 두께가 얇아진다. 그 때문에, 팁측의 두께를 가능한 한 얇게 하여 강도를 달성하는 기술이 개시되어 있다. 이 문헌의 기술에 의하면, 밸런스 포인트의 값이 53.0% 이상인 중심 위치를 달성할 수 있다고 되어 있다.

전술한 문헌에 있는 바와 같이, 확실히 하이 밸런스 포인트 샤프트는, 이론적으로는 헤드 중량 증가에 의한 볼 스피드 상승(=비거리(飛距離) 상승)을 기대할 수 있다. 그러나, 실제로는 이론대로의 볼 스피드를 얻을 수 없다는 문제점이 있었다.

미국 특허공보 제2012/0071266호 명세서 일본 특허공개 평09-239082호 공보

본 발명의 목적은 상기 문제점을 감안하여, 볼 스피드를 증가시키는 하이 밸런스 포인트 샤프트를 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은 예의 검토를 행한 결과, 하이 밸런스 포인트와 하이 킥 포인트를 양립시킴으로써 상기 과제를 해결할 수 있다는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 즉, 본 발명의 실시태양의 요지는 이하의 [1]∼[11]과 같다.

[1] 섬유 강화 수지를 적층하여 이루어지는 골프 클럽용 샤프트로서, 하기 식 1로 표시되는 밸런스 포인트가 53% 이상이고, 또한 하기 식 2로 표시되는 킥 포인트가 44% 이상인 골프 클럽용 샤프트.

밸런스 포인트(%) = (L_G/L_S)×100 …(식 1)

L_G: 샤프트의 중심으로부터 샤프트의 팁 단부까지의 거리

L_S: 샤프트의 전장

킥 포인트(%) = (L_K/L_B)×100 …(식 2)

L_K: 샤프트의 양단에, 해당 양단의 직선 거리가 샤프트 길이의 98.5∼99.5%가 되도록 압축 하중을 걸음으로써 만곡시켰을 때의, 해당 양단끼리를 잇는 직선에 상기 만곡의 정점으로부터 수직선을 그었을 때의 교점과 샤프트의 팁 단부의 거리

L_B: 샤프트의 양단에, 해당 양단의 직선 거리가 샤프트 길이의 98.5∼99.5%가 되도록 압축 하중을 걸음으로써 만곡시켰을 때의 샤프트의 양단끼리의 직선 거리

[2] 상기 샤프트의 중량에 대하여 10∼30중량%의 중량을 갖는 중량층(W)의 팁측 단부가 해당 샤프트의 팁 단부로부터 800mm 이상의 위치에 배치되고, 해당 중량층(W)은 샤프트 길이 방향의 굽힘 탄성률이 70GPa 이하인 상기 [1]에 기재된 골프 클럽용 샤프트.

[3] 상기 중량층(W)의 평균 두께가 0.5mm 이하인 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 골프 클럽용 샤프트.

[4] 상기 샤프트의 질량을 M[g], 전장을 L_S[mm]로 했을 때,

30 ≤ M×(L_S/1168) ≤ 80

인 상기 [1]∼[3] 중 어느 하나에 기재된 골프 클럽용 샤프트.

[5] 상기 샤프트는 통 형상으로 형성되어 있고, 해당 샤프트의 내경은 팁 단부로부터 배트 단부를 향함에 따라서 잠시 확경(擴徑)되도록 내경 테이퍼를 구비하고, 해당 내경 테이퍼가 굴곡되는 내경 테이퍼 굴곡점 Pm을 구비하며, 해당 내경 테이퍼 굴곡점 Pm이 샤프트의 팁 단부로부터 550∼750mm에 위치하고, 팁 단부와 해당 내경 테이퍼 굴곡점 Pm의 내경의 기울기를 나타내는 내경 테이퍼 기울기값을 Tm, 상기 내경 테이퍼 굴곡점 Pm과 배트 단부에 있어서의 내경의 기울기를 나타내는 내경 테이퍼 기울기값을 Tb로 했을 때,

Tm > Tb

인 상기 [1]∼[4] 중 어느 하나에 기재된 골프 클럽용 샤프트.

[6] 상기 샤프트의 팁 단부측으로부터 40∼140mm에 위치하는 내경 테이퍼 굴곡점 Pt를 갖고, 해당 팁 단부와 해당 내경 테이퍼 굴곡점 Pt에 있어서의 내경의 기울기를 나타내는 내경 테이퍼 기울기값을 Tt로 하고, 해당 내경 테이퍼 굴곡점 Pt와 상기 내경 테이퍼 굴곡점 Pm에 있어서의 내경의 기울기를 나타내는 내경 테이퍼 기울기값을 Tm'로 했을 때,

Tt < Tm'

0.1/1000 ≤ Tt ≤ 5/1000

인 상기 [5]에 기재된 골프 클럽용 샤프트.

[7] 상기 Tm 및 Tb가 1.5 ≤ Tm/Tb ≤ 5.5를 만족시키는 상기 [5] 또는 [6]에 기재된 골프 클럽용 샤프트.

[8] 팁 단부의 외경이 8.5mm∼9.3mm, 배트 단부의 외경이 14.0mm∼16.5mm인 상기 [1]∼[7] 중 어느 하나에 기재된 골프 클럽용 샤프트.

[9] 상기 샤프트의 길이 방향에 대하여 비스듬한 방향으로 섬유가 배향된 섬유 강화 수지로 이루어지는 앵글층과, 상기 중량층(W)과, 샤프트의 길이 방향에 평행하게 섬유가 배향된 섬유 강화 수지로 이루어지는 스트레이트층과, 샤프트의 길이 방향에 대하여 수직으로 섬유가 배향된 후프층을 추가로 구비하여 이루어지는 상기 [1]∼[8] 중 어느 하나에 기재된 골프 클럽용 샤프트.

[10] 상기 샤프트의 팁측으로부터 400mm 이내의 거리에서 해당 샤프트의 길이 방향에 대하여 평행하게 섬유가 배향된 섬유 강화 수지로 이루어지는 보강층을 추가로 구비하여 이루어지는 상기 [9]에 기재된 골프 클럽용 샤프트.

[11] 상기 [1] 내지 [10] 중 어느 하나에 기재된 골프 클럽용 샤프트를 이용한 골프 클럽.

본 발명의 골프 샤프트 및 이를 이용한 골프 클럽에 의하면, 헤드 중량이 증가했을 때의 헤드 스피드 감소율을 줄일 수 있다. 이에 의해, 헤드 중량 증가에 의한 볼 초속(初速) 상승의 이점을 최대한 향수(享受)할 수 있어, 비거리를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태의 적층 구성을 나타낸다.
도 2는 본 발명에 있어서의 일 실시형태인 샤프트의 반(半)단면도(맨드렐 포함함)를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 있어서의 다른 실시형태인 샤프트의 반단면도(맨드렐 포함함)를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 있어서의 또 다른 실시형태인 샤프트의 반단면도(맨드렐 포함함)를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 각 실시형태에서 채용 가능한 후프층의 3예를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 관한 시뮬레이션 결과에 의한 헤드 중량과 헤드 스피드의 관계를 나타내는 그래프도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 밸런스 포인트를 설명하기 위한 모식도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 킥 포인트를 설명하기 위한 모식도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 관하여 구체예를 나타내어 설명한다. 한편, 이후, 본 명세서에서는 샤프트의 태경(太徑) 단부를 배트 단부, 세경(細徑) 단부를 팁 단부라고 표기한다. 또한, 적절히 배트 단부의 측 또는 배트측을 손잡이측, 팁 단부의 측 또는 팁측을 선단측이라고 환언을 행해 가는 것으로 한다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 골프 샤프트는, 섬유를 한 방향으로 당겨 정렬하여 이루어지는 시트 형상의 강화 섬유에 수지를 함침시킨 섬유 강화 수지층을 맨드렐(심금(芯金))에 복수회(수지층의 크기에 따라 상이하지만, 일반적으로 2∼4회) 둘러 감고, 이것을 가열, 성형하는 시트 래핑(wrapping)법에 의해 제조된다.

본 실시형태에 있어서, 섬유 강화 수지층에 사용되는 섬유로서는, 유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유, 탄화규소 섬유, 알루미나 섬유 또는 스틸 섬유 등을 사용할 수 있다. 특히 폴리아크릴로나이트릴계의 탄소 섬유는, 기계적 특성에 있어서 우수한 특성을 갖는 섬유 강화 플라스틱층이 되기 때문에 가장 적합하다. 한편 강화 섬유는, 단일 종류의 것을 사용해도 또는 2종류 이상의 것을 병용해도 된다.

섬유 강화 수지층에 사용되는 매트릭스 수지로서는, 특별히 한정되지 않지만, 통상 에폭시 수지가 이용된다. 에폭시 수지로서는, 예컨대 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 글리시딜아민형 에폭시 수지, 아이소사이아네이트 변성 에폭시 수지 또는 지환식 에폭시 수지 등을 사용할 수 있다. 이들 에폭시 수지는 액상인 것부터 고체상인 것까지 사용할 수 있다. 나아가, 단일 종류의 에폭시 수지 또는 2종류 이상의 에폭시 수지를 블렌딩하여 사용할 수도 있다. 또한 에폭시 수지에는, 경화제를 배합하여 이용하는 경우가 많다.

섬유 강화 수지층의 섬유 평량, 수지 함유율 등은 특별히 한정되지 않지만, 각 층에 필요한 두께, 감기 직경으로부터 적절히 선택할 수 있다.

본 실시형태의 골프 클럽용 샤프트는 밸런스 포인트가 53% 이상이고 또한 킥 포인트가 44% 이상인 것을 필수로 한다. 상세는 후술하지만, 이에 의해, 당해 골프 클럽용 샤프트를 이용한 골프 클럽으로 볼을 쳤을 때의 볼 스피드 증대 효과를 발현하고 있다. 밸런스 포인트나 킥 포인트가 지나치게 작으면, 충분한 당해 볼 스피드 증대 효과를 얻을 수 없다.

밸런스 포인트란, 도 7에 나타내는 바와 같이, 샤프트(60)의 팁 단부(61)로부터 샤프트의 중심(70)까지의 거리(L_G)를, 샤프트의 전장(L_S)에 대한 비율로 나타낸 것이다. 즉,

밸런스 포인트(%) = (L_G/L_S)×100 …(식 1)

으로 구해진다. 밸런스 포인트는 중심 위치를 정량적으로 파악할 수 있는 값이다. 본 실시형태에서는, 예컨대 밸런스 포인트가 50% 미만인 샤프트를 로우 밸런스 샤프트, 밸런스 포인트가 50% 이상 53% 미만인 샤프트를 미들 밸런스 샤프트, 밸런스 포인트가 53% 이상인 샤프트를 하이 밸런스 샤프트라고 분류한다. 일반적으로, 샤프트(60)의 팁 단부(61)측의 두께를 얇게 하고, 샤프트(60)의 배트 단부(62)측의 두께를 두껍게 할수록 밸런스 포인트의 값을 크게, 즉 하이 밸런스 샤프트로 할 수 있다.

킥 포인트란, 도 8에 나타내는 바와 같이, 이하와 같이 정의된다. 샤프트(60)를 양단으로부터 압축하여 만곡시킨다. 이때, 양단으로부터 가하는 압축 하중(P)은 샤프트의 굽힘 강성에 따라 상이하지만, 양단의 직선 거리가 샤프트(60)의 압축 전의 샤프트 길이의 98.5∼99.5%가 되도록 압축 하중(P)을 거는 것으로 한다. 구체적으로는, 샤프트(60)의 양단을 회전 가능한 고정 지그(81)로 고정하고, 한쪽의 고정 지그를 이동시키는 등에 의해 그 고정 지그(81)끼리를 서로 가까워지게 함으로써 샤프트 양단의 거리를 단축시켜, 상기의 범위 내로 하면 된다. 상기의 범위 내이면, 만곡의 정점(80)의 위치는 거의 동일해진다. 한편, 이 압축 하중(P)을 걸었을 때에 샤프트가 줄어드는 길이(L_D)는, 도면에 나타낸 예에서는 대략 10mm이다.

이 샤프트(60)가 만곡된 샤프트(60C)에 대하여, 만곡에 의해 샤프트(60C)의 둘레 방향에 가장 돌출한 점을 정점(80)으로 하고, 이 정점(80)과 팁 단부(61)의 거리(L_K)를 측정한다. 이 거리(L_K)의, 상기 만곡을 행했을 때의 샤프트 길이(L_B)(만곡 시의 샤프트의 양단을 직선으로 이은 거리)에 대한 비율을 킥 포인트의 값으로 한다. 즉,

킥 포인트(%) = (L_K/L_B)×100 …(식 2)

으로 구해진다. 본 명세서 중에서는 포틴사제 샤프트 킥 포인트 게이지 「FG-105RM」을 이용하여 측정한 값을 이용한다. 예컨대, 킥 포인트가 43.5% 미만인 샤프트를 로우 킥 포인트 샤프트(선조자(先調子)), 킥 포인트가 43.5% 이상 44.0% 미만인 샤프트를 미들 킥 포인트 샤프트(중(中)조자), 킥 포인트가 44.0% 이상인 샤프트를 하이 킥 포인트 샤프트(원(元)조자)로 분류할 수 있다. 일반적으로, 샤프트(60)의 팁 단부(61)측을 단단하고, 배트 단부(62)측을 유연하게 형성할수록, 킥 포인트의 값을 크게, 즉 하이 킥 포인트로 할 수 있다.

또한, L_K와 L_B는 이하와 같이 엄밀히 정의된다.

L_K: 상기 샤프트의 양단끼리에, 상기 샤프트의 양단의 직선 거리가 샤프트 길이의 98.5∼99.5%가 되도록 압축 하중을 걸음으로써 만곡시켰을 때의, 샤프트 양단끼리를 잇는 직선에 상기 만곡의 정점으로부터 수직선을 그었을 때의 교점과 샤프트의 팁 단부의 거리

L_B: 상기 샤프트의 양단에, 상기 샤프트의 양단끼리의 직선 거리가 샤프트 길이의 98.5∼99.5%가 되도록 압축 하중을 걸음으로써 만곡시켰을 때의, 상기 샤프트의 양단끼리의 직선 거리

본 실시형태에 있어서의 하이 밸런스 포인트와 하이 킥 포인트의 양립에 의한 볼 스피드 증대 효과를 보다 효과적인 것으로 하기 위해서는, 밸런스 포인트는 54% 이상, 킥 포인트는 44.5% 이상이 바람직하고, 밸런스 포인트가 55% 이상, 킥 포인트가 45% 이상이 보다 바람직하다. 더욱이, 밸런스 포인트는 56% 이상, 킥 포인트는 45.5% 이상이 보다 바람직하고, 밸런스 포인트가 57% 이상, 킥 포인트가 46% 이상이 특히 바람직하다.

밸런스 포인트가 지나치게 크면, 샤프트(60) 전체에 있어서의 중량층(W)이 차지하는 비율이 지나치게 커짐으로써 팁 단부(61)측의 두께가 얇아져, 파손의 위험이 증가한다. 그 때문에, 밸런스 포인트는 63% 이하가 바람직하고, 61% 이하가 보다 바람직하다. 또한, 킥 포인트가 지나치게 크면 필링(클럽을 휘두를 때의 감각)에 위화감을 발생시킨다. 그 때문에, 킥 포인트는 바람직하게는 48% 이하, 보다 바람직하게는 47.5% 이하이다.

본 실시형태의 골프 클럽용 샤프트(60)는 샤프트 중량의 10∼30%의 중량을 갖는 중량층(W)을 구비하는 것이 바람직하다. 중량층(W)의 구성 소재는 전술한 섬유 강화 수지로부터 선택할 수 있지만, 후술하는 바와 같이 샤프트(60)의 설계에 관계하는 물리적 성질을 고려하여 설계한다. 중량층(W)이 지나치게 가벼운 경우, 손잡이측을 충분히 무겁게 할 수 없기 때문에, 하이 밸런스 포인트를 달성할 수 없다. 중량층(W)이 지나치게 무거운 경우, 골프 샤프트로서 중량이 지나치게 무거워지기 때문에, 샤프트(60) 본래의 기능을 만족할 수 없게 된다. 중량층(W)의 중량은, 바람직하게는 샤프트 중량 전체에 대하여 13% 이상 27% 이하, 보다 바람직하게는 샤프트 중량 전체에 대하여 15% 이상 25% 이하이다.

또한, 중량층(W)의 평균 두께는 0.5mm 이하인 것이 바람직하다. 여기에서, 평균 두께란 중량층(W)의 길이 방향 전장을 5분할하고, 둘레 방향을 4분할하여, 분할된 각각의 영역에서의 중점에 있어서의 중량층(W)의 두께를 계측하고, 그 평균값으로서 엄밀히 정의한다. 중량층(W)이 지나치게 두꺼우면, 하이 킥 포인트가 달성되기 어려워진다. 이는, 중량층(W)이 배치된 부분만 외경이 커지고, 중량층(W)의 외측에 배치된 층이, 외경 효과에 의해서 중량층(W)이 존재하는 부분만이 강조되기 때문이다. 전술한 바와 같이, 배트 단부(62)측이 유연할수록 하이 킥 포인트가 달성되기 쉽다. 따라서, 중량층(W)은 얇은 편이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.4mm 이하, 더 바람직하게는 0.3mm 이하, 더 바람직하게는 0.2mm 이하, 특히 바람직하게는 0.1mm 이하이다. 중량층(W)의 평균 두께의 최저값은 설계 가능한 한에서 작은 편이 좋지만, 대중으로서 0.02mm이다. 즉, 중량층(W)은 0.02∼0.5mm이며, 0.02∼0.3mm가 바람직하고, 0.02∼0.2mm가 더 바람직하고, 0.02∼0.10mm가 특히 바람직하다.

더욱 효과적으로 중량층(W)을 배치하기 위해서는, 샤프트(60)가 복수의 층의 섬유 강화 수지를 중첩하고 통 형상으로 둘러 감아 형성될 때에, 되도록이면 통 형상의 외측의 층이 되도록 배치하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 최외층으로부터 세어 6층 이내에 위치하는 것이 바람직하다. 중량층(W)이 지나치게 내측인 경우, 전술한 바와 같이 하이 킥 포인트의 달성이 곤란해진다. 또한, 지나치게 외측인 경우, 연마에 의해서 중량층(W)이 깎여 버릴 우려가 있다. 그 때문에 중량층(W)은 최외층으로부터 세어 4층 이내에 배치되는 것이 보다 바람직하고, 2층 이내에 배치되는 것이 더 바람직하다. 1층 이내인 경우, 연마에 의해서 중량층(W)이 깎여, 중량층(W)의 중량이 변화되거나 또는 형상이 변화되고, 샤프트의 중량의 밸런스가 변화되어 클럽의 성능을 발휘할 수 없게 될 가능성이 있기 때문에 바람직하지 않다.

여기에서, 본 명세서 중에 있어서의 샤프트(60)에 관한 물성값에 관하여 정의한다. 통상, 골프 샤프트를 제조할 때에는 둘러 감기 후에 그의 양단을 절단한다. 이는 둘러 감기 시의 제조 오차를 최대한 작게 하기 위해서이다. 이 절단 후의 샤프트의 전장을 L_S라고 정의한다. 본 명세서 중의 샤프트 중량이나 중량층(W)의 중량, 킥 포인트, 밸런스 포인트 등의 정의는, 전술한 바와 같이 제조 오차를 막기 위해서 절단되었을 때의 값, 즉 샤프트 단체에서의 제품으로서의 값을 의미한다. 또한, 골프 클럽에 짜 올릴 때에는 여기에서 샤프트를 더 절단한다. 클럽에 부착시킨 후의 샤프트(즉, 전장(L_S)의 샤프트를 더 절단한 것인 샤프트)에 있어서도, 특허청구범위 내의 것은 본 발명의 범위 내이다. 또한, 각 층의 위치, 길이, 섬유의 배향 각도, 적층수의 표현에 관하여 정의한다. 섬유의 배향 각도에 관해서는, 후술하는 스트레이트층 등을 포함하고, 특별히 예고가 없는 층에서는 샤프트 축 방향에 대하여 약 0°로 적층하는 것으로 한다. 섬유의 배향 각도는 모두 샤프트 축 방향에 대한 각도로 한다. 적층수도 마찬가지로, 특별히 예고가 없는 한 1층으로 한다. 보강층의 길이에 관해서는 3개로 나눈다. 도면에 나타낸 예에서는, 중량층(W)은 배트측에 부분적으로 둘러 감기 위해 사다리꼴 형상으로 형성되고, 그의 단부의 응력 집중을 막기 위해서 팁측의 단부가 삼각 형상으로 잘라져 있다(도 1). 이 사다리꼴 형상의 층에 관한 길이는 잘라짐 부분을 포함하지 않는 것으로 한다. 한편, 삼각 형상의 보강층(50)(도 1)에 관해서는, 잘라짐의 개념을 포함하고 있지 않기 때문에, 단부로부터 단부까지를 그의 길이로 한다. 또한, 중량층(W)도 단부로부터 단부까지를 그의 길이로 한다.

또한, 본 실시형태에 있어서, 중량층(W)은 샤프트(60)의 팁 단부(61)로부터 800mm 이상 떨어진 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 중량층(W)이 팁 단부(61)측에 지나치게 치우쳐 배치되어 있는 경우, 샤프트(60)의 중심(70)이 팁 단부(61)측으로 기울기 때문에, 하이 밸런스 포인트를 달성할 수 없다. 중량층(W)은 팁 단부(61)로부터 850mm 이상 떨어진 위치에 배치되는 것이 바람직하고, 팁 단부(61)로부터 900mm 이상 떨어진 위치에 배치되는 것이 보다 바람직하다. 한편, 본 실시형태에 있어서 「중량층(W)은 샤프트의 팁 단부(61)로부터 800mm 이상 떨어진 위치에 배치된다」란, 중량층(W)의 양 단부 중 팁 단부(61)측의 일단이 팁 단부(61)로부터 800mm 이상 떨어진 위치가 되도록 중량층(W)이 배치되는 것을 의미한다. 중량층(W)의 치수, 즉 샤프트(60)에 형성했을 때에 샤프트(60)의 길이 방향 및 샤프트(60)의 직경 방향에 해당하는 크기는, 중량층(W)의 중량 및 샤프트(60)의 목적으로 하는 밸런스에 따라 상이해지지만, 길이 방향으로 200∼400mm, 직경 방향으로 0.02∼0.5mm 등이 바람직하다.

더욱이, 본 실시형태의 중량층(W)의, 샤프트(60)에 형성했을 때에 샤프트(60)의 길이 방향이 되는 방향에 대한 굽힘 탄성률은, 70GPa 이하인 것이 바람직하다. 중량층(W)의 굽힘 탄성률이 지나치게 큰 경우, 상기의 중량이나 위치를 달성하고 있었다고 해도, 배트측이 단단해지기 때문에, 하이 킥 포인트를 달성할 수 없다. 중량층(W)이 굽힘 탄성률은, 바람직하게는 50GPa 이하, 보다 바람직하게는 20GPa 이하이다. 또한, 당해 굽힘 탄성률이 지나치게 작으면, 프리프레그와의 접착이 나빠져 박리를 발생시킬 가능성이 있다. 통상은 접착을 담당하는 수지 단체의 굽힘 탄성률은 3GPa 이상이기 때문에, 본 중량층(W)의 굽힘 탄성률은 적어도 3GPa 이상이 된다. 구체적으로는, 중량층(W)의 구성 소재가 되는 재료에 대하여, 1방향의 굽힘 탄성률이 70GPa 이하가 되도록 구성한다. 한편, 중량층(W)의 길이 방향의 굽힘 탄성률은, 본 실시형태에서는 JIS K 7017에서 측정되는 굽힘 탄성률을 나타낸다. 구체적으로는, 시험편을 특정한 크기로 형성하고, 지점간 거리 80mm로 3점 굽힘 시험을 행했을 때의 굽힘 탄성률이다. 시험편의 크기는 길이 100mm, 폭 15mm, 두께 2mm이다.

길이 방향의 굽힘 탄성률이 70GPa 이하인 재료로서는, 예컨대 섬유를 배향하는 방향이 샤프트(60)의 길이 방향에 대하여 약 0°로 적층된 피치계의 저탄성 프리프레그, 유리 섬유로 구성된 프리프레그, 텅스텐 등의 금속 분말을 분산시킨 프리프레그, 섬유를 배향하는 방향이 샤프트(60)의 길이 방향에 대하여 약 ±45°로 적층된 고강도 및 중탄성 그레이드라고 일컬어지는 탄소 섬유로 구성된 프리프레그, 섬유를 배향하는 방향이 샤프트(60)의 길이 방향에 대하여 약 90°로 구성된 고탄성 그레이드라고 일컬어지는 탄소 섬유로 구성된 프리프레그 등을 예시할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 구체적인 제품과 성능은 표 2에 기재한다.

본 샤프트는 일례로서 중량: 60g, 진동수: 250cpm, 샤프트 전장(L_S): 1168mm로 형성한다. 중량, 진동수, 길이는 클럽의 타겟에 따라 설계자가 적절히 선택할 수 있다. 진동수의 측정에는, 후지쿠라사제 진동수 측정기를 이용한다. 파지부는 배트 단부로부터 180mm의 위치로 하고, 선단 중량은 196g으로 한다.

본 실시형태에 있어서의 골프 클럽용 샤프트의 일례를, 도 1을 이용하여 설명하면 다음과 같아진다.

맨드렐(10)에 대하여, 각각 섬유 강화 수지층인 앵글층(20), 중량층(W), 제 1 스트레이트층(30), 제 2 스트레이트층(40) 및 팁 보강층(50)을 순차적으로 둘러 감는다. 맨드렐(10)은 종래의 골프 클럽 제조 방법의 것을 적절히 사용할 수 있다. 맨드렐(10)에 둘러 감은 섬유 강화 수지층을 가열 경화한 후, 맨드렐(10)을 인발하고 나서, 팁 단부(61)를 10mm, 배트 단부(62)를 12mm 절단한 후 연마함으로써, 통 형상으로 형성된 샤프트(60)를 얻는다. 본 실시형태에서는, 우드용 샤프트로서 샤프트 전장(L_S) 1092∼1220mm, 세경 단부 외경 7.50∼9.00mm, 태경 단부 외경 15.0∼15.8mm의 샤프트(60)로 되어 있다. 그 중에서도, 도면에 예시하고 있는 것은 샤프트 전장(L_S) 1168mm, 세경 단부 외경 8.50mm의 샤프트(60)이다.

여기에서, 앵글층(20)이란 섬유가 샤프트(60)의 길이 방향에 대하여 비스듬한 방향으로 배향되어 있는 것이다. 비스듬한 방향이란, 섬유가 샤프트(60)의 길이 방향에 대하여 수직 또는 평행 이외인 것이다. 도면에 나타낸 예에서는, 앵글층(20)은 제 1 섬유 재료(20A)와 제 2 섬유 재료(20B)가 인접하여 배치된 섬유 강화 수지로 이루어지는 층이다. 제 1 섬유 재료는 섬유가 샤프트(60)의 길이 방향에 대하여 반시계 회전 방향으로 0°를 초과하고 90° 미만인 각도(D1)만큼 기울어 배향되어 있다. 제 2 섬유 재료(20B)는 섬유가 샤프트(60)의 길이 방향에 대하여 시계 회전 방향으로 0°를 초과하고 90° 미만인 각도(D2)만큼 기울어 배향되어 있다. 앵글층(20)의 구성 소재는 탄소 섬유 등을 들 수 있고, 섬유 강화 수지층에 이용하는 소재로서 전술한 것으로부터 적절히 선택할 수 있다. D1 및 D2는 각각 바람직하게는 30°∼60°로부터 선택할 수 있지만, 45°에 가까운 것이 바람직하기 때문에 40∼50°가 특히 바람직하다. 가장 바람직한 것은 45°이다. 도면에 나타낸 예에서는 D1 = 약 45°, D2 = D1 = 약 45°로 되어 있다(바꾸어 말하면, 섬유가 샤프트의 길이 방향에 대하여 각각 +45°와 -45° 방향으로 배향되어 있다). 앵글층(20)의 치수, 즉 샤프트(60)에 형성했을 때에 샤프트(60)의 길이 방향 및 샤프트(60)의 직경 방향에 해당하는 크기는, 앵글층(20)의 중량 및 샤프트(60)의 목적으로 하는 밸런스에 따라 상이해지기 때문에, 샤프트(60)의 밸런스를 고려하여 적절히 선택한다.

스트레이트층이란, 샤프트(60)의 길이 방향에 대하여 평행한 방향으로 배향된 섬유를 갖는 층이다. 섬유가 샤프트(60)의 길이 방향에 대하여 평행한 방향으로 배향되었다는 것은, 구체적으로는 섬유의 배향이 샤프트(60)의 길이 방향에 대하여 -5°∼+ 5°인 것을 가리킨다. 섬유의 배향은 샤프트(60)의 길이 방향에 대하여 계측 가능한 범위에서 0°인 것이 특히 바람직하다. 스트레이트층의 구성 소재는 탄소 섬유 등을 들 수 있고, 섬유 강화 수지층에 이용하는 소재로서 전술한 것으로부터 적절히 선택할 수 있다. 스트레이트층은 복수 구비되어도 되고, 2층 또는 3층인 것이 특히 바람직하다. 도면에 나타낸 예에서는 제 1 스트레이트층(30), 제 2 스트레이트층(40)의 2개가 설치되어 있다. 제 1 스트레이트층(30) 및 제 2 스트레이트층(40)의 치수는 샤프트(60)의 밸런스를 고려하여 적절히 선택한다.

팁 보강층(50)은 샤프트(60)의 팁 단부측의 외경 및 형상을 조정하기 위한 층이다. 팁 보강층(50)의 구성 소재는 탄소 섬유 등을 들 수 있고, 섬유 강화 수지층에 이용하는 소재로서 전술한 것으로부터 적절히 선택할 수 있다. 팁 보강층(50)의 형상 및 치수에 대해서는 후술한다.

한편, 본 실시형태에 있어서, 팁 단부(61)의 외경은 8.5mm∼9.3mm가 바람직하다. 팁 직경이 지나치게 가늘면 강도 부족에 처할 가능성이 있으며, 팁 직경이 지나치게 굵으면 하이 밸런스로 하기 어려워진다. 보다 바람직하게는 8.5mm∼9.1mm이다. 또한, 배트 직경에 관해서는, 배트 단부의 외경이 14.0mm∼16.5mm인 것이 바람직하다. 배트 단부의 외경이 지나치게 가늘어도 지나치게 굵어도 그립 시에 위화감을 발생시킨다. 보다 바람직하게는 14.5mm∼16.0mm, 더 바람직하게는 15.0mm∼15.5mm이다.

샤프트(60)를 클럽에 부착하기 위해서, 샤프트(60)의 배트측을 절단한다. 예컨대 도면에 나타낸 예에서는, 샤프트 전장(L_S) 1168mm인 샤프트(60)의 배트측을 48mm 절단하고, 샤프트 전장이 1120mm, 클럽으로서 통상의 길이인 46인치가 되도록 짜 올린다. 또한, 헤드로서는 여기에서는 TalorMade사제 R9(Loft 9.5°)를 사용하고 있지만, 이에 한정하지 않는다.

전술한 바와 같이 골프 클럽용 샤프트의 샤프트 길이는 드라이버, 페어웨이 우드, 유틸리티, 아이언 등 용도에 따라서 상이하다. 본 발명의 본질인 비거리가 필요한 클럽은 드라이버와 페어웨이 우드의 우드용 골프 샤프트이다. 이들 샤프트 전장(L_S)은 전술한 바와 같이 통상 1092mm∼1220mm이다. 그러나, 샤프트 전장(L_S)이 변하면 샤프트 중량도 변해 명확한 중량 정의가 곤란해진다. 그 때문에, 본 명세서 중에서는 표현을 간결하게 하기 위해, 하기의 식에 의해서 샤프트 전장(L_S)을 1168mm로 환산했을 때의 샤프트 중량을 정의한다.

환산 후의 샤프트 중량 = M×(L_S/1168)

M = 샤프트 중량

L_S = 샤프트 전장

마찬가지로, 전술한 바와 같이 클럽에 부착할 때에는 여기에서 샤프트를 더 절단한다. 그 절단 길이는 헤드의 삽입 길이가 상이하기 때문에 헤드에 따라서 상이하다. 이쪽도 명확한 중량 정의가 곤란해지기 때문에, 전술한 식으로 마찬가지의 환산을 행한다.

본 실시형태에서는 이 식에 기초하여, 샤프트(60)를 30 ≤ M×(L_S/1168) ≤ 80이 되는 샤프트 중량으로 형성하는 것이 바람직하다. 샤프트 중량이 지나치게 가벼운 경우, 스윙 시에 위화감을 느끼기 때문에 샤프트로서의 기능이 저하된다. 동시에 파손의 위험성도 증가한다. 샤프트 중량이 지나치게 무거운 경우, 본래의 목적인 비거리 증대를 기대할 수 없다. 보다 바람직하게는 35≤ M×(L_S/1168) ≤ 75, 더 바람직하게는 38 ≤ M×(L_S/1168) ≤ 70이다.

또한, 본 실시형태의 골프 샤프트는 밸런스 포인트가 53% 이상, 또한 킥 포인트가 44% 이상으로 형성된다.

본 발명자들은 많은 실험의 결과 가운데에서 이하의 2점을 발견했다.

1. 밸런스 포인트가 53% 미만인 경우, 헤드 중량을 충분히 증가시킬 수 없어, 볼 스피드를 증가시킬 수 없다.

2. 킥 포인트가 44% 미만인 경우, 헤드 중량을 증가시켰다고 해도 헤드 스피드가 현저하게 저하되어 버린다. 그 때문에, 상기 1.과 동일하게 볼 스피드를 증가시킬 수 없다.

통상, 밸런스 포인트가 53% 이상인 하이 밸런스 포인트 샤프트를 작성한 경우, 특허문헌 2에 있는 바와 같이 팁측의 두께가 얇아지고, 배트측의 두께가 두꺼워진다. 그 때문에, 상대적으로 배트측이 단단해지고, 팁측이 유연해진다. 이른바 킥 포인트가 44% 미만인 로우 킥 포인트나 미들 킥 포인트라고 불리는 샤프트가 된다. 즉, 종래 기술에서는 하이 밸런스 포인트와 하이 킥 포인트를 양립시킬 수 없었다.

이와 같이, 종래 기술에서는 하이 밸런스로 함으로써 필연적으로 로우·미들 킥 포인트가 되기 때문에, 전술한 「헤드 중량 증가에 의한 이론대로의 볼 스피드 상승 효과」가 얻어지지 않았던 것이다. 이를 타파하기 위해서, 하이 밸런스 포인트와 하이 킥 포인트를 양립시키는 것이 필수가 된다.

그래서, 본 발명자들은 그의 해결책의 하나로서, 예컨대 다음과 같은 중량층(W)을 구비하는 것에 의해 샤프트의 중량의 밸런스를 조정하여, 하이 밸런스 포인트와 하이 킥 포인트를 양립시킬 수 있다는 것을 발견했다.

·중량층(W)의 중량이 전체 샤프트 중량의 10% 이상 30% 이하이다.

·중량층(W)이 팁측으로부터 800mm 이상의 위치에 배치된다.

·중량층(W)의 샤프트 길이 방향의 굽힘 탄성률이 70GPa 이하이다.

통상, 하이 킥 포인트 샤프트를 작성하기 위해서는, 팁측에 큰 보강 부재를 배치할 필요가 있다. 그 때문에, 그 보강 부재의 중량에 의해서 밸런스가 팁측에 치우쳐 버린다. 그래서, 도 2에 나타내는 방법으로 샤프트를 형성하는 것이 보다 바람직하다.

도 2는 샤프트(60)와 맨드렐(10)의 반단면도를 나타낸다. 전술한 바와 같이 샤프트(60)는 맨드렐(10)에 소정의 재료를 둘러 감은 후, 맨드렐(10)을 배트측(배트 단부(62)의 측)으로 인발하는 것에 의해서 얻어진다. 그 때문에, 얻어진 샤프트(60)는 샤프트 내경 = 맨드렐 외경이 된다. 맨드렐 외경으로 샤프트의 형상을 특정하고자 하면, 번잡한 표현이 되어 버리기 때문에, 이후, 샤프트 내경으로 표현한다.

도 2와 같이, 통 형상으로 형성된 샤프트(60)의 통의 내측면에는, 통의 내경이 상기 샤프트의 팁 단부(61)로부터 배트 단부(62)를 향함에 따라서 증가하는 테이퍼가 설치되어 있다. 샤프트(60)의 내측면에는, 내경의 증가가 배트 단부(62)측에서는 작아지도록 굴곡하는 내경 테이퍼 굴곡점 Pm을 구비하고 있다. 여기에서, 내경 테이퍼 굴곡점 Pm을 팁 단부(61)로부터 550∼750mm의 위치에 형성한다. Pm의 위치가 팁측에 지나치게 치우쳐 있는 경우, 킥 포인트가 팁측으로 움직여 버리게 되어, 하이 킥 포인트를 달성하기 어려워진다. 또한 배트측에 지나치게 치우쳐 있는 경우에도 마찬가지로, 킥 포인트가 팁측으로 움직여 버리게 되어, 하이 킥 포인트를 달성하기 어려워진다. 바람직하게는 팁 단부(61)로부터 600∼700mm의 위치에 Pm을 형성한다. 또한, 팁 단부(61)에 있어서의 내경과 내경 테이퍼 굴곡점 Pm에 있어서의 내경의 기울기를 나타내는 내경 테이퍼 기울기값을 Tm, 내경 테이퍼 굴곡점 Pm에 있어서의 내경과 배트 단부에 있어서의 내경의 기울기를 나타내는 내경 테이퍼 기울기값을 Tb로 했을 때,

Tm > Tb

가 되도록 테이퍼의 기울기를 형성한다. 이와 같이 형성함으로써, 킥 포인트를 손잡이측으로 움직일 수 있어, 더한층의 하이 킥 포인트를 달성할 수 있다.

한편, 그때 샤프트 내경이 팁 단부(61)로부터 배트 단부(62)를 향함에 따라서 확경(擴徑)되도록 형성한다. 즉, 팁으로부터 배트를 향해서 플레어 형상으로 넓어진 내경을 구비하고 있고, 더욱이 그 내경이, Pm의 위치에서는 팁 단부과 배트 단부를 이은 가상선 Th에 대하여, Pm의 위치에서 외주측으로 볼록해지도록 형성한다(즉, Tm > Tb가 되도록 형성한다). 이와 같이 형성함으로써, 전술한 팁측의 보강 부재를 필요로 하는 일 없이, 하이 킥 포인트 샤프트를 작성하기 쉬워진다.

또한, Tm > Tb이기 때문에, 배트측에 중량층(W)을 배치해도 외경이 커지기 어렵다는 이점이 생긴다. 배트측의 외경이 커지면, 필연적으로 배트측의 경도가 단단해지기 때문에 하이 킥 포인트를 달성하기 어려워진다. 그러나, 본 내경의 구성을 채용함으로써, 중량층(W)을 배치하는 공간을 확보할 수 있어, 하이 킥 포인트를 보다 달성하기 쉬워진다.

한편, 하이 킥 포인트를 보다 달성하기 쉽게 하는 관점에서, 1.5 ≤ Tm/Tb ≤ 5.5인 것이 바람직하다. Tm/Tb가 지나치게 작은 경우는, 킥 포인트를 손잡이측으로 움직이는 효과가 작아져, 하이 킥 포인트를 달성하기 어려워진다. 또한 Tm/Tb가 지나치게 큰 경우는, 킥 포인트가 팁측으로 움직이게 되어, 하이 킥 포인트를 달성하기 어려워진다. 보다 바람직하게는 2.5 ≤ Tm/Tb ≤ 3.5이다.

특허문헌 2에도 기재되어 있는 바와 같이, 하이 밸런스 포인트 샤프트에서는 팁측의 두께를 얇게 할 필요가 있다. 또한, 전술한 대로 하이 킥 포인트 샤프트에서는, 팁측에 보강 부재를 필요로 한다. 즉, 팁측의 두께를 두껍게 할 필요가 있다. 팁측의 두께를 두껍게 하지 않고서 하이 킥 포인트를 달성하기 쉽게 하는 방법으로서는 2가지가 있다. 하나가 전술한 내경 테이퍼 굴곡점 Pm을 구비하는 방법이다. 또 하나의 방법으로서, 팁측에 사용하는 섬유의 탄성률이 높은 재료를 이용하는 것을 들 수 있다. 그러나, 탄성률이 높은 재료는 취성이고 꺾이기 쉽다. 하이 밸런스 샤프트에서는 팁측이 얇아지기 때문에, 여기에 탄성률이 높은 재료를 이용하는 것은 파손의 위험이 높아진다는 것을 의미한다.

그래서 다음과 같은 제3의 구성을 채용하는 것이 바람직하다. 이 구성을 가한 예를 도 3에 나타내고 있다.

·팁측으로부터 40∼140mm에 위치하는 내경 테이퍼 굴곡점 Pt를 갖는다

·팁 단부에 있어서의 내경과 내경 테이퍼 굴곡점 Pt에 있어서의 내경의 기울기를 나타내는 내경 테이퍼 기울기값을 Tt로 하고, 내경 테이퍼 굴곡점 Pt에 있어서의 내경과 내경 테이퍼 굴곡점 Pm에 있어서의 내경의 기울기를 나타내는 내경 테이퍼 기울기값을 Tm'로 했을 때,

Tt < Tm'

0.1/1000 ≤ Tt ≤ 5/1000

으로 한다. 제3의 구성에 따른 샤프트(60A)는, 이와 같이 형성함으로써, 타격 시에 가장 부하가 걸리기 쉬운 위치만 두꺼운 두께로 형성할 수 있어, 실타(實打) 시의 파손을 막을 수 있다.

팁측으로부터 40∼140mm의 위치는, 타격 시에 가장 변형량이 커서, 파손되기 쉬운 개소라고 일컬어지고 있다. Tt < Tm'로 함으로써, Pt의 위치, 즉 팁측으로부터 40∼140mm의 위치의 어느 한 개소의 두께를 국소적으로 증가시킬 수 있기 때문에 파손을 막을 수 있다. 더욱이, 본 구성을 채용하면, Pt보다도 팁측의 두께는 얇은 채로 유지할 수 있다. 그 때문에, 하이 밸런스 포인트와 하이 킥 포인트를 양립시키기 쉽다.

Pt의 위치가 팁측으로 지나치게 치우쳐 있는 경우는, 샤프트(60)의 제조 시 및 사용 시의 파손을 막는 효과가 낮다. 또한, Pt의 위치가 배트측으로 지나치게 치우쳐 있는 경우는, 밸런스 포인트가 팁측으로 움직이게 되어, 하이 밸런스 포인트를 달성하기 어려워진다. Pt의 위치는, 보다 바람직하게는 팁측으로부터 70∼110mm의 위치이다.

또한, Tt가 지나치게 작은 경우, 테이퍼가 수평에 가까워지기 때문에, 샤프트(60)의 제조 시에 있어서 맨드렐을 뽑을 때의 마찰력이 증대되어, 샤프트의 팁측에 균열이 들어가는 경우가 있다. Tt가 지나치게 컸던 경우, Pt보다도 팁측이 두께가 지나치게 두꺼워지기 때문에, 하이 밸런스 포인트를 달성하기 어려워진다. Tt는 1/1000 ≤ Tt ≤ 4/1000이 보다 바람직하고, 2/1000 ≤ Tt ≤ 3/1000이 더 바람직하다.

이와 같이, 하이 밸런스 및 하이 킥 포인트의 작성에 있어서, 실제 사용 시의 파손의 관점에서 비추어 보면, 전술한 구성을 채용하는 것이 보다 바람직하다.

여기에서, 도 4를 이용하여, Pm, Pt, Tb, Tt의 보다 상세한 정의를 행한다. 본 실시형태의 샤프트(60A)에 있어서, 내경 테이퍼 굴곡점은 복수 구비되어 있어도 된다. 그 경우, 내경 테이퍼 굴곡점을 팁측으로부터 순서대로 P1, P2 … Pn(n은 정수)으로 한다. 팁측으로부터 550∼750mm에 있는 내경 테이퍼 굴곡점 중 550mm에 가까운 쪽을 Pm(도 4에서는 P4), 팁측으로부터 40∼140mm에 있는 내경 테이퍼 굴곡점 중 40mm에 가까운 쪽을 Pt(도 4에서는 P1)라고 정의한다.

또한, Tb는 Pm과 배트 단부를 이었을 때의 내경 테이퍼 기울기값, Tm은 팁 단부와 Pm을 이었을 때의 내경 테이퍼 기울기값, Tt는 팁 단부와 Pt를 이었을 때의 내경 테이퍼 기울기값, Tm'는 Tt와 Pm을 이었을 때의 내경 테이퍼 기울기값으로 한다.

또한, 본 실시형태의 샤프트(60A)는 외경 조정을 겸한 팁 보강층(50)(도 1)을 구비한다. 팁 보강층(50)은 그의 일단이 팁 단부에 위치하고, 또 다른 일단이 팁 단부(61)로부터 배트 단부(62)측을 향하여 50∼400mm에 위치하는 것이 바람직하다. 팁 단부(61)로부터 50mm보다 짧은 위치까지밖에 팁 보강층이 존재하지 않는 경우, 충분한 팁의 보강이 이루어지지 않아, 실타 시에 파손될 위험성이 높아진다. 400mm를 초과하는 위치까지 팁 보강층이 존재하는 경우는, 팁 단부(61)측에 중량이 집중됨으로써, 하이 밸런스 포인트를 달성하는 것이 어려워진다.

또한, 샤프트(60A)는 섬유의 배향 각도가 샤프트(60)의 길이 축 방향에 대하여 수직으로 적층된 후프층(90)을 설치하고 있어도 된다. 여기에서 수직이란, 섬유의 배향 각도가 샤프트(60)의 길이 축 방향에 대하여 거의 90°인 것으로, 85°∼95° 전후여도 되지만, 측정 가능한 범위 내에서 90°인 것이 바람직하다. 후프층(90)을 설치하는 경우의 배치는, 예컨대 도 5의 A∼C의 패턴을 들 수 있다. A∼C는 이하와 같다.

A: 샤프트(60)의 전장에 걸쳐 1층 이상 후프층(90)을 배치한다.

B: 후프층(90)의 일단이 팁 단부(61)로부터 300mm 이상 떨어진 위치이면서 샤프트(60)의 중앙부보다는 팁 단부(61)측에 위치하며, 타단이 배트 단부(62)에 위치하도록 후프층(90)을 배치한다.

C: 후프층(90)의 일단이 팁 단부(61)로부터 300mm 이상 떨어진 위치이면서 샤프트(60)의 중앙부보다도 팁 단부(61)측에 위치하며, 타단이 팁 단부(61)로부터 700mm 이상 떨어진 위치에 위치하도록 후프층(90)을 배치한다.

후프층(90)의 크기 및 위치는 A, B 또는 C의 위치에 존재시키면 실타 시의 파손율 경감의 관점으로부터도 바람직하다. 후프층(90)의 파손 경감 효과는 300mm보다 배트 단부(62)측에서 높고 300mm보다도 팁측에서는 낮다. 그 때문에, 하이 밸런스와의 양립의 관점에서, 후프층(90)의 일단이 팁 단부(61)로부터 300mm 이상 떨어진 위치이면서 샤프트(60)의 중앙부보다는 팁 단부(61)측에 위치하며, 타단이 배트 단부(62)에 위치하는 B의 구성이 가장 바람직하다. 특히 60g 이하의 샤프트(60)인 경우에 효과적이다. 또한, 이들 구성은 샤프트(60) 대신에 샤프트(60A)에 설치되어 있어도 된다.

실시예

이하 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세히 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지 않는다. 전술한 섬유 강화 수지층으로서는, 예컨대 표 1에 나타내는 카본 프리프레그(미쓰비시레이온사제)를 사용할 수 있다. 또한, 중량층(W)으로서는, 예컨대 표 2에 나타내는 바와 같은 프리프레그와 적층 각도의 조합을 이용할 수 있다(중량층(W)을 샤프트(60)에 부착했을 때에 샤프트(60)의 길이 방향에 해당하는 방향에 대하여, 중량층(W)의 굽힘 탄성률이 70GPa 이하가 되는 조합).

한편, 표 2에 있어서의 굽힘 탄성률이란, 전술한 JIS K 7107에 준거하여 측정한 것이다. 섬유의 배향 각도가 변경된 경우에는, 지금까지 서술해 온 샤프트(60)의 길이 방향에 대한 섬유 강화 수지의 섬유의 배향의 위치 관계에 대응하도록, 시험편 작성 시의 배향 각도를 변경할 필요가 있다. 그러나, 측정법, 시험편의 크기는 동일하다. 일반적으로, 배향 각도가 0°에 가까울수록 굽힘 탄성률이 높고, 90°에 가까울수록 굽힘 탄성률이 낮아진다.

(실시예 1)

본 발명에 있어서의 실시예 1에 관하여 도 1을 이용하여 설명한다. 도 1의 맨드렐(10)(팁 단부 직경 = 6.0mm, 배트 단부 직경 = 13.3mm)에, 앵글층(20)(프리프레그 K: 샤프트의 길이 방향에 대하여 섬유 방향이 ±45°가 되도록 2장의 프리프레그 K를 적층), 중량층(W)(프리프레그 W1: 샤프트의 길이 방향에 대하여 섬유 방향이 0°가 되도록 적층), 제 1 스트레이트층(30)(프리프레그 D), 제 2 스트레이트층(40)(프리프레그 D), 팁 보강층(50)(프리프레그 H: 팁 선단으로부터 250mm의 위치까지)을 순차적으로 둘러 감았다. 가열 경화 후, 맨드렐(10)을 인발하고 나서, 팁 단부를 10mm, 배트 단부를 12mm 절단한 후 연마함으로써, 전장(L_S) 1168mm, 세경 단부 외경 8.50mm, 태경 단부 외경 15.1∼15.3mm의 샤프트를 얻었다. 얻어진 샤프트는 중량 60g, 진동수 250cpm이었다.

여기에서, 「중량층(W)(프리프레그 W1: 샤프트의 길이 방향에 대하여 섬유 방향이 0°가 되도록 적층)」이라고 기재한 대로, 중량층(W)의 샤프트 길이 방향의 굽힘 탄성률은 표 2 중의 「0° 적층판의 굽힘 탄성률」이 된다. 이하의 실시예도 마찬가지로, 표 2 중에서 적절한 배향 각도를 선택하고, 그때의 값을 「중량층(W)의 샤프트 길이 방향의 굽힘 탄성률」로 한다.

중량층(W)은 팁 단부로부터 800mm의 위치로부터 배트 단부까지 배치했다. 또한, 중량층(W)은 샤프트 총 중량에 대한 비율이 10%가 되도록 감기수를 조절했다.

(실시예 2)

샤프트 총 중량을 조절하기 위해서 앵글층의 감기수를 조절하고, 하기를 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 했다. 앵글층의 감기수는 본 실시예에 한하지 않고 각 실시예에서 적절히 조절했지만 기재는 생략한다.

·중량층(W)의 중량%를 13.5%로 했다.

(실시예 3)

하기를 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 했다.

·중량층(W)의 중량%를 17.0%로 했다.

(실시예 4)

하기를 변경한 것 이외에는 실시예 3과 마찬가지로 했다.

·중량층(W)으로서 프리프레그 W5를, 샤프트의 길이 방향에 대하여 섬유 방향이 ±45°가 되도록 2장 접합하여 적층.

(실시예 5)

하기를 변경한 것 이외에는 실시예 3과 마찬가지로 했다.

·중량층(W)을 프리프레그 W3으로 변경.

(실시예 6)

하기를 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 했다.

·중량층(W)의 위치를 팁 단부로부터 900mm의 위치로부터 배트 단부까지 배치.

(비교예 1)

하기를 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 했다.

·중량층(W)으로서 프리프레그 W8을, 샤프트의 길이 방향에 대하여 섬유 방향이 ±45°가 되도록 2장 접합하여 적층.

(비교예 2)

하기를 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 했다.

·중량층(W)으로서 프리프레그 W5를 적층.

(비교예 3)

하기를 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 했다.

·중량층(W)의 중량%를 6.5%로 했다.

(비교예 4)

하기를 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 했다.

·중량층(W)의 중량%를 3.0%로 했다.

(비교예 5)

하기를 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 했다.

·중량층(W)의 위치를 팁 단부로부터 700mm의 위치로부터 배트 단부까지 배치.

<시험 평가>

상기의 실시예 및 비교예에서 제조한 샤프트를 이용해 클럽을 조립하여, 하기의 조건으로 로봇 시험을 행했다.

(클럽의 조립)

전술한 대로 클럽 길이는 46인치로 설정하고, 클럽 밸런스는 D0으로 했다. 헤드는 TalorMade사제 R9 Loft: 9.5°를 이용했다.

(클럽 밸런스)

골프 클럽을 조립할 때에는 클럽 밸런스를 측정한다. 클럽 밸런스는 클럽의 스윙 방향의 관성 모멘트를 근사적으로 측정할 수 있는 것이다. 클럽의 스윙 방향의 관성 모멘트는 스윙 시에 느끼는 「무게」이기 때문에, 클럽 밸런스가 동일하다면 스윙 시에 느끼는 무게는 동일하다고 간주된다. 본 실험에서는 클럽 밸런스가 D1이 되도록 헤드 중량을 조절했다. 클럽 밸런스는 Kenneth Smith사제 클럽 밸런스계 「Golf Club Scale」을 이용했다.

(로봇 시험)

로봇 시험에는 미야마에사제 스윙 로봇 「ROVO IV」를 이용했다. 각 샤프트에 대하여 5구씩 시타(試打)했다. 탄도 계측에는 TrackMan사제 탄도 계측기 「TrackMan」을 이용했다.

얻어진 결과의 평균값을 표 3에 나타낸다.

표 3에 나타내는 바와 같이, 실시예에 있어서는 비교예와 비교하여 유의하게 볼 스피드를 증대시킬 수 있다(t검정 P < 0.05). 그 결과, 유의하게 비거리를 늘릴 수도 있다. 이는 다음 원리에 의한다.

하이 밸런스 샤프트로 함으로써 헤드 중량을 증가시킬 수 있지만, 비교예 1, 2에 있는 미드 킥 포인트나 로우 킥 포인트 샤프트에서는 헤드 스피드가 크게 감소되어 버려, 볼 스피드를 증가시킬 수 없다. 마찬가지로, 비교예 3, 4에 있는 바와 같은 미들 밸런스 포인트 샤프트에서는, 가령 하이 킥 포인트로 해도 헤드 중량을 충분히 증가시킬 수 없기 때문에, 볼 스피드를 증가시킬 수 없다.

이에 비하여, 실시예에 있는 하이 밸런스 포인트와 하이 킥 포인트를 양립시킨 샤프트로 함으로써, 헤드 스피드의 감소율을 억제할 수 있다. 그 때문에, 헤드 중량 증가에 의한 역적(力積)의 증가에 의해서, 큰 비거리를 만들어 낼 수 있다.

(시뮬레이션에 의한 효과의 확인)

전술한 효과(원리)를 보다 명확히 하기 위해서, FEM을 이용한 시뮬레이션을 실시했다. 시뮬레이션에는 SIMULIA사제 범용 해석 소프트 「ABAQUS」를 이용했다. 결과를 표 4, 도 6에 나타낸다. 시뮬레이션에서는, 로우 킥 포인트(킥 포인트 = 42%)와 하이 킥 포인트(킥 포인트 = 44%)에 대하여, 각각 중심을 50%∼59%까지 1%씩 변동시키고, 중심에 대응하여 헤드 중량을 변화시켰다.

시뮬레이션 결과가 나타내는 바와 같이, 로우 킥 포인트 샤프트에 있어서는, 헤드 중량을 증가시키면 헤드 스피드가 크게 감소하지만, 하이 킥 포인트 샤프트에서는, 그의 헤드 스피드의 감소율은 작다. 즉, 본 실험 결과를 지지하는 결과가 얻어졌다.

다음으로 다른 실시예를 서술한다.

(실시예 7)

실시예 7은 도 2에 기재된 맨드렐(팁 단부 직경 = 4.2mm, Pm 직경 = 11.0mm, 배트 단부 직경 = 13.1mm)을 사용했다. 실시예 7에서는 내경 테이퍼 굴곡점 Pm을 팁측으로부터 650mm의 위치에 형성했다. 또한, Tb = 4.0/1000, Tm = 10.5·1000이 되도록 설정했다. 그 밖에는, 실시예 1과 마찬가지로 형성했다. 또한, 표 5에 그의 구성을 나타내고 있지만, 실시예 1과 마찬가지의 항목은 생략했다.

(실시예 8)

실시예 8은 내경 테이퍼 굴곡점 Pm의 위치를 팁측으로부터 550mm로 한 것 이외에는 실시예 7과 마찬가지로 형성했다.

(실시예 9)

실시예 9는 내경 테이퍼 굴곡점 Pm의 위치를 팁측으로부터 750mm로 한 것 이외에는 실시예 7과 마찬가지로 형성했다.

(실시예 10)

실시예 10은 Tm/Tb를 1.5로 한 것 이외에는 실시예 7과 마찬가지로 형성했다.

(실시예 11)

실시예 11은 Tm/Tb를 5.5로 한 것 이외에는 실시예 7과 마찬가지로 형성했다.

(실시예 12)

실시예 12는 도 3에 기재된 맨드렐(팁 단부 직경 = 5.1mm, Pt 직경 = 5.3mm, Pm 직경 = 11.0mm, 배트 단부 직경 = 13.1mm)을 사용했다. 실시예 12는 90mm의 위치에 내경 테이퍼 굴곡점 Pt를 형성했다. 또한, Tt = 2.5/1000, Tm' = 12.0/1000으로 설정하고, Tt < Tm'로 한 것 이외에는 실시예 7과 마찬가지로 형성했다.

(실시예 13)

실시예 13은 Pt의 위치를 40mm로 한 것 이외에는 실시예 12와 마찬가지로 형성했다.

(실시예 14)

실시예 14는 Pt의 위치를 140mm로 한 것 이외에는 실시예 12와 마찬가지로 형성했다.

(실시예 15)

실시예 15는 Tt = 0.1/1000으로 한 것 이외에는 실시예 12와 마찬가지로 형성했다.

(실시예 16)

실시예 16은 Tt = 5/1000으로 한 것 이외에는 실시예 12와 마찬가지로 형성했다.

(실시예 17)

실시예 17은 후프층(프리프레그 P)을 전장에 추가한 것 이외에는 실시예 12와 마찬가지로 형성했다. 이에 의해 파손의 위험률을 경감할 수 있다.

(실시예 18)

실시예 18은 팁 보강층을 팁 선단으로부터 400mm의 위치까지로 한 것 이외에는 실시예 12와 마찬가지로 형성했다. 이에 의해 파손의 위험률을 경감할 수 있다.

(실시예 19)

실시예 19는 중량층(W)에 프리프레그 W1을 이용하고, 그의 평균 두께를 0.45mm가 되도록 조절한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 형성했다. 밸런스 포인트는 53.2%, 킥 포인트는 44.2%였다.

(실시예 20)

실시예 20은 중량층(W)에 프리프레그 W2를 이용하고, 그의 평균 두께를 0.25mm가 되도록 조절한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 형성했다. 밸런스 포인트는 53.2%, 킥 포인트는 44.6%였다.

(실시예 21)

실시예 21은 중량층(W)에 프리프레그 W3을 이용하고, 그의 평균 두께를 0.15mm가 되도록 조절한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 형성했다. 밸런스 포인트는 53.2%, 킥 포인트는 45.0%였다.

(비교예 6)

비교예 6은 중량층(W)에 프리프레그 W5를 이용하고, 그의 평균 두께를 0.55mm가 되도록 조절한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 형성했다. 밸런스 포인트는 53.2%, 킥 포인트는 43.8%였다.

표 5에 실시예 7∼16의 형성 조건 일람을 나타낸다. 이와 같이 형성함으로써, 하이 밸런스 포인트와 하이 킥 포인트를 양립시키기 쉬워진다. 또한, 표에는 기재하지 않고 있지만, 실시예 19∼21에서도 마찬가지로 하이 밸런스 포인트와 하이 킥 포인트를 양립시키기 쉬워진다.

본 발명의 골프 샤프트에 의하면, 헤드 중량이 증가했을 때의 헤드 스피드 감소율을 줄일 수 있다. 이에 의해, 헤드 중량 증가에 의한 볼 초속 상승의 이점을 최대한 향수할 수 있어, 비거리를 향상시킬 수 있다.

10: 맨드렐
20: 앵글층
20A: 제 1 섬유 재료
20B: 제 2 섬유 재료
30: 제 1 스트레이트층
40: 제 2 스트레이트층
50: 팁 보강층
60, 60A, 60C: 샤프트
61: 팁 단부
62: 배트 단부
63: 압축한 샤프트
70: 샤프트의 중심
80: 킥 포인트 위치
81: 고정 지그
90: 후프층
L_S: 샤프트의 전장
L_G, L_K, L_B, L_D: 길이
P: 하중
W: 중량층

Claims (11)

1. 섬유 강화 수지를 적층하여 이루어지는 골프 클럽용 샤프트로서, 하기 식 1로 표시되는 밸런스 포인트가 53% 이상이고, 또한 하기 식 2로 표시되는 킥 포인트가 44% 이상인 골프 클럽용 샤프트.
   밸런스 포인트(%) = (L_G/L_S)×100 …(식 1)
   L_G: 샤프트의 중심으로부터 샤프트의 팁 단부까지의 거리
   L_S: 샤프트의 전장
   킥 포인트(%) = (L_K/L_B)×100 …(식 2)
   L_K: 샤프트의 양단에, 해당 양단의 직선 거리가 샤프트 길이의 98.5∼99.5%가 되도록 압축 하중을 걸음으로써 만곡시켰을 때의, 해당 양단끼리를 잇는 직선에 상기 만곡의 정점으로부터 수직선을 그었을 때의 교점과 샤프트의 팁 단부의 거리
   L_B: 샤프트의 양단에, 해당 양단의 직선 거리가 샤프트 길이의 98.5∼99.5%가 되도록 압축 하중을 걸음으로써 만곡시켰을 때의 샤프트의 양단끼리의 직선 거리
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 샤프트의 중량에 대하여 10∼30중량%의 중량을 갖는 중량층(W)의 팁측 단부가 해당 샤프트의 팁 단부로부터 800mm 이상의 위치에 배치되고, 해당 중량층(W)은 샤프트 길이 방향의 굽힘 탄성률이 70GPa 이하인 골프 클럽용 샤프트.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 중량층(W)의 평균 두께가 0.5mm 이하인 골프 클럽용 샤프트.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 샤프트의 질량을 M[g], 전장을 L_S[mm]로 했을 때,
   30 ≤ M×(L_S/1168) ≤ 80
   인 골프 클럽용 샤프트.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 샤프트는 통 형상으로 형성되어 있고, 해당 샤프트의 내경은 팁 단부로부터 배트 단부를 향함에 따라서 잠시 확경(擴徑)되도록 내경 테이퍼를 구비하고, 해당 내경 테이퍼가 굴곡되는 내경 테이퍼 굴곡점 Pm을 구비하며, 해당 내경 테이퍼 굴곡점 Pm이 샤프트의 팁 단부로부터 550∼750mm에 위치하고, 팁 단부와 해당 내경 테이퍼 굴곡점 Pm의 내경의 기울기를 나타내는 내경 테이퍼 기울기값을 Tm, 상기 내경 테이퍼 굴곡점 Pm과 배트 단부에 있어서의 내경의 기울기를 나타내는 내경 테이퍼 기울기값을 Tb로 했을 때,
   Tm > Tb
   인 골프 클럽용 샤프트.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 샤프트의 팁 단부측으로부터 40∼140mm에 위치하는 내경 테이퍼 굴곡점 Pt를 갖고, 해당 팁 단부와 해당 내경 테이퍼 굴곡점 Pt에 있어서의 내경의 기울기를 나타내는 내경 테이퍼 기울기값을 Tt로 하고, 해당 내경 테이퍼 굴곡점 Pt와 상기 내경 테이퍼 굴곡점 Pm에 있어서의 내경의 기울기를 나타내는 내경 테이퍼 기울기값을 Tm'로 했을 때,
   Tt < Tm'
   0.1/1000 ≤ Tt ≤ 5/1000
   인 골프 클럽용 샤프트.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
   상기 Tm 및 Tb가 1.5 ≤ Tm/Tb ≤ 5.5를 만족시키는 골프 클럽용 샤프트.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   팁 단부의 외경이 8.5mm∼9.3mm, 배트 단부의 외경이 14.0mm∼16.5mm인 골프 클럽용 샤프트.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 샤프트의 길이 방향에 대하여 비스듬한 방향으로 섬유가 배향된 섬유 강화 수지로 이루어지는 앵글층과, 상기 중량층(W)과, 샤프트의 길이 방향에 평행하게 섬유가 배향된 섬유 강화 수지로 이루어지는 스트레이트층과, 샤프트의 길이 방향에 대하여 수직으로 섬유가 배향된 후프층을 추가로 구비하여 이루어지는 골프 클럽용 샤프트.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 샤프트의 팁측으로부터 400mm 이내의 거리에서 해당 샤프트의 길이 방향에 대하여 평행하게 섬유가 배향된 섬유 강화 수지로 이루어지는 보강층을 추가로 구비하여 이루어지는 골프 클럽용 샤프트.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 골프 클럽용 샤프트를 이용한 골프 클럽.

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