JP6243612B2

JP6243612B2 - ゴルフクラブ用シャフト

Info

Publication number: JP6243612B2
Application number: JP2013045241A
Authority: JP
Inventors: 史明佐藤
Original assignee: Bridgestone Sports Co Ltd
Current assignee: Bridgestone Sports Co Ltd
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2017-12-06
Anticipated expiration: 2033-03-07
Also published as: JP2014171582A

Description

本発明は、ゴルフクラブ用シャフトに関する。

ゴルフクラブ用のシャフトは、シャフトの所望する機能に応じて曲げ剛性分布の設計が行われてきた。例えば、特開平１１−３４７１６３号公報には、中間先端部寄り部分での曲げ破断強度を高め、耐久性を向上させるため、プリプレグシートが複数層巻回積層されて成る管状のゴルフクラブシャフトにおいて、シャフトの最内層又は／及びプリプレグシートの層間に、シャフトの全長又は少なくとも長手方向の一部分にわたって、比強度の高い補強繊維の織布が貼着することが記載されている。

特開平１１−３４７１６３号公報

シャフトの軽量化を図る場合、シャフトを構成する複数のプリプレグシートのうちのいずれかのシートの面積を部分的に小さくするということが考えられるが、プリプレグシートを小さくする部分によっては、シャフトの曲げ剛性分布が大きく変化して、ヘッドスピードやスイングの安定性に悪い影響を与えてしまうという問題がある。

そこで本発明は、シャフトの曲げ剛性を維持しつつ、シャフトの軽量化を図ることができるゴルフクラブ用シャフトを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係るゴルフクラブ用シャフトは、シャフト全長にわたって延びるバイヤス方向の繊維強化プリプレグシートから形成されるバイヤス層と、シャフト全長にわたって延びるストレート方向の繊維強化プリプレグシートから形成されるストレート層とを備えるゴルフクラブ用シャフトであって、前記バイヤス層が前記ストレート層よりもシャフトの内側に位置し、前記バイヤス方向の繊維強化プリプレグシートが、前記シャフトの先端側よりも前記シャフトの手元側の巻き数が漸次減少するような形状を有し、前記先端側の巻き数をＮｔ、前記手元側の巻き数をＮｂとしたとき、このＮｔとＮｂの関係が、
Ｎｔ−Ｎｂ≧２
であるとともに、前記ストレート方向の繊維強化プリプレグシートの面積をＡｓ、バイヤス方向の繊維強化プリプレグシートの面積をＡａとしたとき、この面積ＡｓとＡａの関係が、
Ａａ／（Ａａ＋Ａｓ）≦０．５５
である。

なお、バイヤス方向とは、シャフト軸線に対して繊維の配向角度が１５〜６０°の範囲をいう。また、ストレート方向とは、シャフト軸線に対して繊維の配向角度が０〜１０°の範囲をいう。シャフトの重量は３０〜４８ｇであることが好ましい。

このように本発明によれば、バイヤス方向の繊維強化プリプレグシートの面積を従来よりも非常に小さくすることでシャフトの軽量化を図るとともに、このようにバイヤス方向の繊維強化プリプレグシートが、シャフトの先端側よりもシャフトの手元側の巻き数が次第に少なくとも２巻きは少なくなるような形状とすることで、シャフトの曲げ剛性を維持しつつ、シャフトの軽量化を図ることができる。

本発明に係るゴルフクラブ用シャフトの一例を示す模式図である。ゴルフクラブ用シャフトの曲げ剛性を測定する方法を説明するための模式図である。本発明に係るゴルフクラブ用シャフトを製造するための各種プリプレグシートを示す平面図である。ゴルフクラブ用シャフトを製造するための比較例の各種プリプレグシートを示す平面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明に係るゴルフクラブ用シャフトの一実施の形態について説明する。図１に示すように、ゴルフクラブ用シャフト１は、手元１Ｂから先端１Ｔへと向かって径が細くなる円筒形状を有している。シャフト１の先端１Ｔにはヘッド２が取り付けられ、手元１Ｂにはグリップ８が取り付けられる。これによりゴルフクラブとなる。

シャフト１の長さは、ウッドクラブ用シャフトの一般的な長さでよく、具体的には、４２．５〜４７．０インチ（１０８０〜１１９４ｍｍ）が好ましい。シャフト１の太さもウッドクラブ用シャフトの一般的な太さでよい。具体的には、手元側の外径は１４．０〜１６．０ｍｍが好ましく、先端側の外径は８．５〜９．５ｍｍが好ましい。シャフト１の重量は、ウッドクラブ用シャフトにおいて３０〜４８ｇの範囲が好ましく、３５〜４６ｇがより好ましく、３７〜４４ｇがさらに好ましい。

シャフト１はシートワインディング製法により製造する。図３に示す実施の形態で説明すると、先ず、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）の各プリプレグシート３１〜３４をマンドレル（図示省略）に順に巻き付ける。そして、これに熱を加えて硬化させた後、マンドレルを抜き取ることで、シャフト１を製造することができる。繊維強化樹脂の強化繊維としては、カーボン繊維のみや、カーボン繊維とその他の材料の繊維とからなる複合繊維、金属繊維などを用いることができる。また、繊維強化樹脂のマトリクス樹脂としては、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を用いることできる。プリプレグシートは、所定の曲げ剛性を有するシャフトを得るために、目付が１３０ｇ／ｍ^２以上のものが好ましく、１５０ｇ／ｍ^２以上のものがより好ましい。なお、プリプレグシートの目付の上限は、特に限定されないが、２５０ｇ／ｍ^２以下が好ましい。ただし、シャフト軸線に対して９０°方向に配置するフープ層に使用するプリプレグシートはこの範囲ではなく、目付が２５〜４０ｇ／ｍ^２のものを使用してもよい。

プリプレグシートは、繊維が概ね一方向に配向したものが使用されている。この繊維の方向が斜めに配置されたものを、バイヤス方向のプリプレグシート３１という。繊維の方向がシャフトの軸線に対して平行に配置されたものを、ストレート方向のプリプレグシート３２〜３４という。バイヤス方向のプリプレグシート３１は、例えば、シャフト軸線に対して繊維の配向角度が３０〜６０°の範囲となっており、特に４５°の配向角度がより好ましい。バイヤス方向のプリプレグシート３１は、通常、繊維の配向角度が逆の傾き（例えば、配向角度が＋４５°と−４５°）の２層のプリプレグシート３１ａ、３１ｂを一組として半周分ずらして巻き付ける。ストレート方向のプリプレグシート３２〜３４は、シャフト軸線に対する繊維の配向角度が通常０°であるが、これに限定されず、０±１０°の範囲でもよい。また、フープ方向のプリプレグシートは、シャフト軸線に対する繊維の配向角度が通常９０°であるが、これに限定されず、９０±１０°の範囲でもよい。

プリプレグシートとして、シャフト１の全長と同じ長さを有するメインシート３１〜３４の他、シャフト全長よりも短い補強シート３５、３６も使用する。メインシートは、通常、マンドレル（図示省略）が先端から手元に向かって太くなるテーパー形状であることから、マンドレルの周囲に均等に所定の周が巻き付くように、手元側の辺が長い台形の形状となっている。図３に示すように、補強シート３５は、この台形の長さ方向を途中で斜めに切除した矩形の形状を有する。また、補強シート３６は、三角形の形状を有する。矩形の補強シート３５には、繊維の方向がストレート方向、バイヤス方向、フープ方向のいずれでもよく、その目的に応じて任意に選択することができる。例えば、ストレート方向の補強シート３５を採用した場合には、効率的に剛性を与えることができる。バイヤス方向の補強シート３５を採用することで、シャフトの剛性を必要以上に上げることなくシャフト外径を調整することができる。フープ方向の補強シート３５を採用することで、シャフトのつぶれ方向（断面が円形のシャフトが扁平状につぶれる方向をいう）の剛性を与えることができる。また、三角形の形状を有する補強シート３６は、ストレート方向のプリプレグシートである。

本発明では、ストレート方向のプリプレグシート３２〜３４は、先端側と手元側の巻き数が同一となるように、先端側および手元側の辺の長さが設計されているが、バイヤス方向のプリプレグシート３１は、先端側の巻き数Ｎｔよりも手元側の巻き数Ｎｂが少なくなるように、先端側および手元側の辺の長さが設計されている。先端側の巻き数Ｎｔと手元側の巻き数Ｎｂの関係は、具体的には、以下の式で表わせる。
Ｎｔ−Ｎｂ≧２

より好ましい先端側の巻き数Ｎｔと手元側の巻き数Ｎｂの関係は、以下である。
Ｎｔ−Ｎｂ≧２．５

なお、先端側の巻き数Ｎｔと手元側の巻き数Ｎｂの関係であるＮｔ−Ｎｂの上限は、特に限定されないが、４以下とすることが好ましい。また、バイヤス方向のプリプレグシート３１の先端側の巻き数Ｎｔは、特に限定されないが、通常、３〜６とすることが好ましい。なお、ストレート方向のプリプレグシート３２〜３４の巻き数は、先端側の巻き数で、バイヤス方向のプリプレグシート３１の１巻きに対して、通常、０．３〜１巻きとすることが好ましく、０．５〜０．８巻きとすることがより好ましい。

また、本発明では、バイヤス方向のプリプレグシート３１の面積Ａａは、ストレート方向のプリプレグシート３２〜３４の面積Ａｓよりとほぼ同じか又は狭くなるように設計されている。バイヤス方向のプリプレグシートの面積Ａａとストレート方向のプリプレグシートの面積Ａｓとの関係は、具体的には、以下の式で表わせる。
Ａａ／（Ａａ＋Ａｓ）≦０．５５

より好ましいバイヤス方向のプリプレグシートの面積Ａａとストレート方向のプリプレグシートの面積Ａｓとの関係は、以下である。
Ａａ／（Ａａ＋Ａｓ）≦０．５３

なお、バイヤス方向のプリプレグシートの面積Ａａとストレート方向のプリプレグシートの面積Ａｓとの関係であるＡａ／（Ａａ＋Ａｓ）の下限は、特に限定されないが、０．４以上とすることが好ましい。

このように、バイヤス方向のプリプレグシート３１は、ストレート方向のプリプレグシート３２〜３４の通常の台形の形状よりも手元側の辺が短くなった台形の形状を有することから、短くなった分、プリプレグシートの面積が減少し、シャフト１の重量を軽量化することができる。そして、このような形状の各プリプレグシート３１〜３６を用いてシャフト１を製造すると、バイヤス方向のプリプレグシート３１で形成されたバイヤス層が手元側に向かって漸次薄くなるので、シャフト１を軽量化しても従来と同様の曲げ剛性分布を維持することができる。なお、ストレート方向のプリプレグ３２〜３４については、図３に示すように、手元側においてシート幅が短くなるように、辺の一部を切り取った形状にしてもよい。このように辺の一部を切り取るのは、マンドレル形状がパラレル形状になった部分において、ストレート方向の巻き数を整数にし、周方向で硬さの異方性がでないようにするためである。そのため、切り取った部分が、それと対向する辺と平行になるようにすることが好ましい。

シャフト１の曲げ剛性は、本発明では、ヤング率Ｅと断面２次モーメントＩとの積であるＥＩで表す。ＥＩの値は、３点曲げ試験を行って、以下の式１により算出することができる。シャフトの３点曲げ試験は、図２に示すように、先ず、一定間隔Ｄで離れた一対の支持具２０によってシャフト１を水平に支持する。そして、この一対の支持具２０の間の真ん中の位置、すなわち、ＥＩの測定点において、シャフト１に垂直に荷重Ｐを加える。この測定点でのシャフト１の歪み量σを測定し、ＥＩ（単位：ｋｇｆ・ｍ^２）の値を求める。通常、支持具２０間の距離Ｄは０．３ｍとし、荷重Ｐは２０ｋｇとする。ＥＩの測定点は、シャフトの先端Ｔからの長さＬで表す。

ＥＩ＝（Ｄ^３／４８）・（Ｐ／σ）・・・（式１）
Ｄ：一対の支持具間の距離［ｍ］
Ｐ：シャフトに加えた荷重［ｋｇ］
σ：荷重を加えたときのシャフトの歪み量［ｍ］

このようにして測定点（すなわちシャフト先端からの長さＬ）をシャフト１全体にわたって変えて測定することで、シャフト１の曲げ剛性分布が得られる。

曲げ剛性分布において、シャフト先端からの長さＬが４００ｍｍから７００ｍｍの区間では、曲げ剛性ＥＩが単調に増加することが好ましい。また、シャフト先端からの長さＬが８００ｍｍから９５０ｍｍの区間でも、曲げ剛性ＥＩが単調に増加することが好ましい。曲げ剛性分布において、シャフト先端からの長さＬが９００ｍｍの位置における曲げ剛性は、４．５ｋｇｆ・ｍ^２以上が好ましく、５．０ｋｇｆ・ｍ^２以上がより好ましい。なお、このシャフト先端からの長さＬが９００ｍｍの位置における曲げ剛性の上限は、特に限定されないが、６．０ｋｇｆ・ｍ^２以下が好ましい。また、シャフト先端からの長さＬが３００ｍｍの位置における曲げ剛性は、２．５ｋｇｆ・ｍ^２以下が好ましく、２．２ｋｇｆ・ｍ^２以下がより好ましい。なお、このシャフト先端からの長さＬが３００ｍｍの位置における曲げ剛性の下限は、特に限定されないが、１．５ｋｇｆ・ｍ^２以上が好ましい。

図３に示す各プリプレグシートを用いてシャフト（実施例１）を作製し、このシャフトの重量および曲げ剛性分布を測定した。各プリプレグシートの寸法、面積および目付を表１に示す。なお、プリプレグシートの寸法は、図３に示すように、全体の長さをＬ_１、先端側の幅をＷｔ、手元側の幅をＷｂで示す。ストレート方向のプリプレグシート３２〜３４は、手元側において幅が短くなるように辺の一部が対向する辺に対して平行になるように切り取られており、この切り取られた長さをＬ_２で示す。矩形の補強シート３５の寸法は、手元側が斜めに切られていることから、長い方の長さをＬ_１、短い方の長さをＬ_２で示す。また、斜めに切られなかった場合の手元側の幅をＷｂで示す。なお、補強シート３５は、繊維の方向がストレート方向のものを用いた。

また、表２に示すように、寸法を一部変更した点を除き、図３に示すプリプレグシートと同様の構成でシャフト（実施例２）を作製し、その重量および曲げ剛性分布を測定した。

一方、比較として、図４に示す各プリプレグシートを用いてシャフト（比較例１、比較例２）を作製し、その重量および曲げ剛性分布を測定した。各プリプレグシートの寸法、面積および目付を表３、表４に示す。補強シート５５は、実施例と同様に繊維の方向がストレート方向のものを用いた。

そして、実施例１、２、比較例１、２における、バイヤス方向のプリプレグシートの先端側の巻き数Ｎｔと手元側の巻き数Ｎｂ、バイヤス方向のプリプレグシートの面積Ａａとストレート方向のプリプレグシートの面積Ａｓ、そして、これらの関係、および作製したシャフトの重量、シャフト先端からの長さＬが３００ｍｍ、９００ｍｍの各位置における曲げ剛性ＥＩ_３００、ＥＩ_９００を、表５に示す。

表５に示すように、バイヤス方向のプリプレグシートの先端側の巻き数Ｎｔよりも手元側の巻き数Ｎｂを２巻き減らし、バイヤス方向のプリプレグシートの面積Ａａをストレート方向のプリプレグシートの面積Ａｓとの合計面積に対して５４％とした実施例１では、先端側と手元側の巻き数Ｎｔ、Ｎｂが同等又は手元側の巻き数Ｎｂが多い比較例１や比較例２と比べて、シャフトの曲げ剛性をほぼ維持しつつシャフトの重量を約１０〜１５ｇも軽量化することができた。また、バイヤス方向のプリプレグシートの先端側の巻き数Ｎｔよりも手元側の巻き数Ｎｂを２.５巻き減らし、バイヤス方向のプリプレグシートの面積Ａａをストレート方向のプリプレグシートの面積Ａｓとの合計面積に対して５２％とした実施例２では、シャフトの曲げ剛性をほぼ維持しつつシャフトの重量を実施例１よりも更に軽量化することができた。

１シャフト
２ヘッド
３フェース
５ホゼル
８グリップ
１０シャフト
２０支持具
３１〜３６プリプレグシート
５１〜５６プリプレグシート

Claims

シャフト全長にわたって延びるバイヤス方向の繊維強化プリプレグシートから形成されるバイヤス層と、シャフト全長にわたって延びるストレート方向の繊維強化プリプレグシートから形成されるストレート層とを備えるゴルフクラブ用シャフトであって、
前記バイヤス層が前記ストレート層よりもシャフトの内側に位置し、
前記バイヤス方向の繊維強化プリプレグシートが、前記シャフトの先端側よりも前記シャフトの手元側の巻き数が漸次減少するような形状を有し、
前記先端側の巻き数をＮｔ、前記手元側の巻き数をＮｂとしたとき、このＮｔとＮｂの関係が、
Ｎｔ−Ｎｂ≧２
であるとともに、前記ストレート方向の繊維強化プリプレグシートの面積をＡｓ、バイヤス方向の繊維強化プリプレグシートの面積をＡａとしたとき、この面積ＡｓとＡａの関係が、
Ａａ／（Ａａ＋Ａｓ）≦０．５５
であるゴルフクラブ用シャフト。
シャフトの重量が３０〜４８ｇである請求項１に記載のゴルフクラブ用シャフト。
シャフトの重量が３５〜４６ｇである請求項２に記載のゴルフクラブ用シャフト。
前記ＮｔとＮｂの関係が、
Ｎｔ−Ｎｂ≧２．５
である請求項１〜３のいずれか一項に記載のゴルフクラブ用シャフト。
前記面積ＡｓとＡａの関係が、
Ａａ／（Ａａ＋Ａｓ）≦０．５３
である請求項１〜４のいずれか一項に記載のゴルフクラブ用シャフト。