ゴルフクラブのシャフト
【課題】ゴルフクラブを使用した際にゴルフクラブの各部位に発生する負荷に基づき、より実際の使用に耐え得る、軽量のゴルフクラブのシャフトを提供する。
【解決手段】ゴルフクラブのシャフト(100)の全長にわたって、繊維強化合成樹脂層の強化繊維が、軸線方向に対して±３５度以上±５５度以下の傾斜角度で配向されたバイアス層(111)と、軸線方向に配向されたストレート層(112)と、を有し、先側(110)と元側(120)には、それぞれ強化繊維が周方向に配向された先側周方向層(114)と元側周方向層(123)とをさらに有し、先側周方向層(114)の軸線方向の長さは、先端部から元側(120)へ、シャフト(100)の２０％以上、５０％以下とされ、元側周方向層(123)の軸線方向の長さは、少なくともグリップ(3)の長さとし、先側周方向層(114)と元側周方向層(123)に挟まれた中間部(130)が、全長の３０％を超えるものとした。
【解決手段】ゴルフクラブのシャフト(100)の全長にわたって、繊維強化合成樹脂層の強化繊維が、軸線方向に対して±３５度以上±５５度以下の傾斜角度で配向されたバイアス層(111)と、軸線方向に配向されたストレート層(112)と、を有し、先側(110)と元側(120)には、それぞれ強化繊維が周方向に配向された先側周方向層(114)と元側周方向層(123)とをさらに有し、先側周方向層(114)の軸線方向の長さは、先端部から元側(120)へ、シャフト(100)の２０％以上、５０％以下とされ、元側周方向層(123)の軸線方向の長さは、少なくともグリップ(3)の長さとし、先側周方向層(114)と元側周方向層(123)に挟まれた中間部(130)が、全長の３０％を超えるものとした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の繊維強化合成樹脂層からなるゴルフクラブのシャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
機能を維持しつつ、より扱い易いゴルフクラブを提供するには、ゴルフクラブのシャフトの軽量化が課題の一つとなる。そのため、繊維強化樹脂製のシャフトが広く知られている。すなわち、カーボン繊維、ガラス繊維、ボロン繊維等の強化繊維に合成樹脂を含浸した繊維強化プリプレグからなるシャフトは、従来の金属と比べ、比強度、比剛性に優れるからである。
【０００３】
シャフトは、軸芯に対して強化繊維を傾斜方向とした傾斜方向繊維層と、軸芯と平行方向とした軸長方向繊維層と、軸芯に対して強化繊維を周方向とした周方向繊維層とを任意に選択して芯金に巻回し、加熱焼成して形成されるものが一般的である（例えば、特許文献１）。
繊維強化樹脂製のシャフトは、強化繊維の方向や積層条件によって、さらには、シャフトの形状や肉厚によってもシャフトの物性が大きく変化するため、これらの条件等を十分に知った上で、設計、製造等を行う必要がある。
【０００４】
例えば、シャフトのつぶし強度を維持しながらシャフトの軽量化を図るために、強化繊維をシャフトの軸方向に対して９０度の角度で配向させたフープ層（周方向繊維層）を除いたシャフトの外径と、その部分におけるフープ層を除いたシャフトの肉厚との関係が、外径／肉厚≧１４．０となる範囲にのみフープ層を形成させる技術が知られている（例えば、特許文献１）。この技術は、外径と肉厚との関係を規定して、一定以上径が大きく、肉厚が薄くなる部分は、構造的に潰れやすくなるため、局所的に周方向繊維層で補強するものである。
【特許文献１】特開２００４−５７６７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、通常、シャフトの各部位に要求されるつぶし強度は、繊維強化プリプレグの繊維の方向、種類、層数、等の繊維強化層の積層条件や実際の使用条件などによって変化する。したがって、前記した従来技術のように外径と肉厚との関係だけを特定した場合には、前記した種々の条件を考慮したとき、必要な強度を維持しつつ、軽量化を図ることは困難な場合があった。
【０００６】
すなわち、前記した周方向繊維層の巻回を外径と肉厚との関係のみで限定した場合（例えば、特許文献１）、周方向繊維層が巻回されるシャフトの軸線方向位置や、プレーヤーの個人差があるゴルフクラブとして使用される条件等によっては、破損等を防止するために必要な強度を維持しようとすると、重量が増大するおそれがあった。
【０００７】
本発明は、ゴルフクラブを使用した際にゴルフクラブの各部位に発生する負荷に基づき、実際の使用に耐え得る、軽量のゴルフクラブシャフトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明は、先端部にクラブヘッドが備えられる先側と、グリップが配設される元側と、を備え、前記先側から前記元側へ外径を漸次拡大させた複数の繊維強化合成樹脂層からなるシャフトを備えたゴルフクラブであって、前記シャフトの全長にわたって、前記繊維強化合成樹脂層の強化繊維が、軸線方向に対して±３５度以上±５５度以下の傾斜角度で配向されたバイアス層と、前記繊維強化合成樹脂層の強化繊維が、軸線方向に配向されたストレート層と、を有し、前記先側と前記元側には、それぞれ前記強化繊維が周方向に配向された先側周方向層と元側周方向層とをさらに有し、前記先側周方向層の軸線方向の長さは、前記先端部から前記元側へ、前記シャフトの全長の２０％以上、５０％以下とされ、前記元側周方向層の軸線方向の長さは、少なくとも前記グリップの長さとし、前記先側周方向層と前記元側周方向層に挟まれた中間部が、全長の３０％を超える長さとすることを特徴としている。
【０００９】
かかる構成により、曲げ強度、捩り強度、つぶし（圧壊）強度を効率良く補強でき、軽量、高強度のシャフトにできる。
また、シャフトの元側は、使用中にグリップ部に異常なつぶし負荷が作用しても破損を防止でき、シャフトの先側はスイング中にヘッド近傍が大きく撓んでも破損を防止できるので、強度の向上、安定化が図れる。そして、周方向層は必要な部分にのみ備えるので、究極の軽量化と強度の向上、安定化が図れる。シャフトの中間部は、曲げ応力に対して強化繊維の伸縮とシャフト断面の変形を許容できるので、ゴルフクラブがスイングされるとき、シャフトの曲がりの極大点が相対的に先側から中間部分へ移動し易くなるとともに、キックポイント部分に十分なしなりと粘りを得ることができ、タメの効くスイングし易いゴルフクラブのシャフトとなる。
【００１０】
ここで、キックポイントとは、ゴルフクラブのシャフトを評価する上で一般的に使われるものであり、以下のように定義される。
すなわち、キックポイントは、シャフトの一端から他端側へ、他端から一端側へ同時に圧縮力を作用させてシャフトを撓ませたときに、シャフトの一端と他端とを直線で結んだ線を基準ラインとし、撓んだシャフトの軸線のカーブをシャフトラインとすると、この基準ラインに対して、シャフトラインの最も離れた頂点位置をいう。なお、キックポイントの測定においては、両端から圧縮力を作用させてシャフトを撓ませ、基準ラインとシャフトラインとの距離が、最大５ｃｍに達したときの頂点位置をキックポイントとしている。
【００１１】
前記構成に加えて、前記中間部で、かつ、キックポイントから前記元側寄りに、前記元側から前記先側へ前記シャフトの外径が円錐状に縮小する急テーパ部を備え、前記急テーパ部の軸線方向の先側または／および元側に他のテーパ部を備えたとき、急テーパ部のテーパは、他のテーパ部と比べて大きいものとすることが好ましい。
【００１２】
かかる構成により、シャフト中間部の径の小さい範囲を長くして、しなり易い範囲を拡大できるので、つぶし強度の安定化が図れるとともに、スイング中のヘッドの返りを円滑にでき、スイング操作し易いゴルフクラブのシャフトとなる。
【００１３】
前記構成に加えて、前記先側は、内周側に前記バイアス層と、外周側に前記ストレート層と、前記バイアス層と前記ストレート層との間、もしくは、複数ある前記ストレート層の間に前記先側周方向層と、を備え、前記元側は、内周側に前記バイアス層と、外周側に前記ストレート層と、最外周側のストレート層の内周側に隣接した前記元側周方向層と、を備えることが好ましい。
【００１４】
かかる構成により、先側周方向層は、バイアス層とストレート層の間、もしくは、複数あるストレート層の間に巻回されるので、実質的にストレート層を外層側に集中することによって曲げ剛性の最大化を図りつつ、つぶし強度を向上することができる。さらには、バイアス層と周方向層（先側周方向層）とストレート層という異なる繊維方向層を、ある範囲内に集中することで、各方向の繊維を強固に固定でき、打球時の衝撃的なねじり負荷に対し、安定的な強度を得ることができる。
また、元側周方向層は、ストレート層の最外層の内側に巻回されるので、周方向層の繊維の蛇行や表面研磨時の繊維の切断をきたすことを防止でき、少ない繊維量で最大限のつぶしに対する補強効果を得ることができる。したがって、１本のシャフトの各部位に要求される軽量化と強度向上とを図ることができるゴルフクラブのシャフトとなる。
【００１５】
前記構成に加えて、前記先側周方向層と前記元側周方向層は、前記バイアス層および前記ストレート層よりも肉厚が薄く、かつ、合成樹脂含浸量が前記バイアス層および前記ストレート層よりも多いプリプレグシートによって単層もしくは２層未満で巻回されることで形成されることが好ましい。
【００１６】
かかる構成により、先側周方向層と元側周方向層の肉厚は最小の補強量とされ、これらの層の合成樹脂含浸量は、他の層より多く、かつ、異なる繊維方向に配向されることによって、剥離が防止されるので、より一層の軽量化と強度の向上、安定化が図れるゴルフクラブのシャフトとなる。
【発明の効果】
【００１７】
このようなゴルフクラブのシャフトの構成によれば、ゴルフクラブを使用した際にゴルフクラブの各部位に発生する負荷に基づき、実際の使用に耐え得る、軽量のゴルフクラブシャフトを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係るゴルフクラブのシャフトについて、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るシャフトを備えたゴルフクラブ１の外観側面図である。ゴルフクラブ１は、後記する複数の繊維強化合成樹脂層から構成された中空部を有する管状のシャフト１００と、このシャフト１００の一端に取り付けられたヘッド２と、他端側に配設されたグリップ３とから構成される。
シャフト１００は、ヘッド２が備えられた一端側を先側１１０とし、グリップ３が配設される他端側を元側１２０とすると、先側１１０から元側１２０へ外径を漸次拡大させており、後記するように複数のテーパを複合した形状となっている。
【００１９】
先側１１０と元側１２０との間には中間部１３０があり、中間部１３０には、ゴルフクラブ１の重心Ｇが位置している。本実施形態は、プレーヤーがゴルフクラブをスイングするとき、シャフト１００の曲がりの極大となるキックポイントＫＰは、重心Ｇの近傍で、ヘッド２寄りに位置するようにしている。
【００２０】
次に、本実施形態に係るシャフト１００の各部位について、図面を参照して説明する。図２は図１のＡに示す先側１１０の拡大断面図であり、図３は図１のＢに示す元側１２０の拡大断面図であり、図４は図１のＣに示す中間部１３０の拡大断面図である。
以下図２〜図４を参照して、それぞれの部位を説明するが、後記するバイアス層１１１とストレート層１１２は、シャフト１００の全長にわたって積層されている。
【００２１】
先側１１０は、図２に示すように、最も内周側（軸線Ｘに近い側）に先側１１０の高負荷を補強するためのストレート層１１３と、ストレート層１１３と隣接する外周側にバイアス層１１１と、最も外周側にストレート層１１２と、バイアス層１１１とストレート層１１２との間に積層された先側周方向層１１４と、から構成されている。
ここで、バイアス層１１１は、強化繊維が軸線Ｘ方向に対して±３５度以上±５５度以下の傾斜角度で配向された繊維強化合成樹脂層であり、ストレート層１１２，１１３は強化繊維が軸線Ｘ方向に配向された繊維強化合成樹脂層であり、先側周方向層１１４は強化繊維が周方向に配向された繊維強化合成樹脂層である。
【００２２】
なお、図２〜４に示された各合成樹脂層の積層数は、概略の構成を示す一例であり、図の層数に限定されず、負荷条件や使用する材料等によって適宜設定される。本実施形態では、シャフト全長にわたって積層されたストレート層１１２に加え、局所的に先側を補強するストレート層１１３を備えている。また、先側周方向層１１４は、ストレート層１１２，１１３間に積層することもできる。
【００２３】
ストレート層１１２，１１３の強化繊維の配向は軸線Ｘ方向に対しておおよそ０度〜±１０度の範囲、先側周方向層１１４の強化繊維の配向は軸線Ｘ方向に対しておおよそ９０度±１０度の範囲であればよい。
【００２４】
強化繊維は、一般に高性能強化繊維として用いられるカーボン繊維、ガラス繊維、ボロン繊維等の繊維を適用できるが、軽量で高強度であることからカーボン繊維が好ましい。また、連続繊維が好ましく、繊維の配置形態等は適宜設定可能であるが、単一方向、シート状としたプリプレグの形態が好ましい。
【００２５】
先側周方向層１１４が備えられる範囲ＨＡは、図１に示すようにヘッド２の固定位置を含むシャフトの先側から全長Ｌの２０％以上、５０％以下の長さにわたっている。かかる構成によって、スイング中にヘッド２の近傍が大きく撓んでも破損を防止できるので、強度の向上、安定化を図ることができる。
【００２６】
元側１２０は、図３に示すように、最も内周側のバイアス層１１１と、最も外周側のストレート層１１２ａと、ストレート層１１２ａの内周側のストレート層１２１ｂと、ストレート層１２１ａとストレート層１２１ｂとの間の元側周方向層１２３と、から構成されている。バイアス層１１１、ストレート層１２２および元側周方向層１２３における強化繊維の配向は、前記した先側と同様である。また、ストレート層は、先側１１０のストレート層と同様に、シャフト全長にわたった繊維強化合成樹脂層であるストレート層１１２と、負荷条件、材料特性等によって積層されるストレート層１２２が積層されている。
【００２７】
なお、元側周方向層１２３は、グリップ３が配設されている部分（図１の元側１２０の破線部分）と、グリップ３の一端部から先側１１０へ１５０ｍｍ以内の範囲ＧＡとすることが好ましいが、これに限定されない。
かかる構成により、元側１２０は、使用中に異常なつぶし負荷が作用しても破損を防止でき、強度の向上、安定化が図れる。そして、周方向層は必要な部分にのみ巻回するので、究極の軽量化と強度の向上、安定化が図れる。
【００２８】
また、元側周方向層１２３は、最外周側のストレート層１１２ａの内周側に積層、巻回されたので、周方向層の繊維の蛇行や表面研磨時の繊維の切断をきたすことを防止でき、少ない繊維量で最大限のつぶし補強効果を得ることができる。したがって、１本のシャフト１００の各部位に要求される軽量化と強度向上とを図ったゴルフクラブにできる。
【００２９】
中間部１３０は、先側周方向層１１４と元側周方向層１２３に挟まれたシャフト１００の軸線Ｘ方向の部分であり、図４（ａ）に示すように、先側１１０や元側１２０と異なり、周方向層を有さず、バイアス層１１１とストレート層１１２とで構成されている。ここで中間部は、全長の３０％を超えるものとしている。
かかる構成によって、曲げ応力に対して強化繊維の伸縮とシャフト断面の変形を許容できるので、キックポイントＫＰ（図１参照）を相対的に先部から中間部分へ移動し易くなるとともにキックポイントＫＰ部分に十分なしなり（撓り）と粘りを得ることができ、タメの効く、スイングし易いゴルフクラブにできる。
【００３０】
シャフト１００は、前記したように先側１１０から元側１２０へ外径を漸次拡大させており（図１参照）、後記するように複数のテーパを複合した形状も適用されている。中間部１３０は、図４（ｂ）に示すように、キックポイントＫＰから元側１２０寄りに急テーパ部ＳＴが形成されている。急テーパ部ＳＴは、その軸心Ｘ方向の先側１１０にあるテーパ部Ｔ１，元側１２０にあるテーパ部Ｔ２と比べ、大きなテーパを有するように形成されている。言い換えれば、テーパ部Ｔ１とテーパ部Ｔ２との間を大きなテーパである急テーパ部ＳＴで接続している。
【００３１】
本実施形態では、テーパ部Ｔ１のテーパが５／１０００以下、テーパ部Ｔ２のテーパが３／１０００以下であるとき、急テーパ部ＳＴのテーパは、２５／１０００以上、好ましくは、３０／１０００以上としている。すなわち、急テーパ部ＳＴとその前後のテーパ部Ｔ１，Ｔ２の差は、１５／１０００以上、好ましくは、２０／１０００以上としている。なお、ヘッド２とグリップ３が取り付けられるシャフト１００の全長にわたる強度的な観点から、急テーパ部ＳＴとその前後のテーパ部Ｔ１，Ｔ２の差は、５５／１０００以下とすることが好ましい。しかしながら、これらの諸元は負荷条件、材料特性、使用条件等から設定されるものであり、前記した数値に限定されないことは言うまでもない。
【００３２】
かかる構成により、シャフト中間部の径の小さい範囲を長くして、シャフト中間部３０のしなり易い範囲を拡大できるので、つぶし強度の安定化が図れるとともに、スイング中のヘッド２の返りを円滑にでき、スイング操作し易いゴルフクラブとなる。
【００３３】
次に、バイアス層、ストレート層、周方向層に適用される好ましいプリプレグについて説明する。
プリプレグは、強化繊維と、合成樹脂と、で構成され、複数の強化繊維を並べた上で合成樹脂を含浸させたものであり、その後の処理によって、樹脂が硬化させられることによって繊維強化合成樹脂となる。
【００３４】
本実施形態ではバイアス層、ストレート層、周方向層に強化繊維として、高強度かつ軽量であることから炭素繊維を使用しているが、ガラス繊維、ボロン繊維等も使用することができる。この炭素繊維の物理特性の一例を挙げると、引張弾性率は、５４ＧＰａ〜５８８ＧＰａで、強度は、１１００ＭＰａ〜３８２０ＭＰａである。
【００３５】
強化繊維に含浸される合成樹脂としては、強度に優れる熱硬化樹脂であるエポキシ樹脂を使用しているが、条件によっては、フェノール樹脂やフラン樹脂、もしくは熱可塑性樹脂なども使用することができる。
合成樹脂含浸量は、バイアス層およびストレート層では、１５〜３５ｗｔ％（重量％）が好ましく、より好ましくは２０〜３０ｗｔ％であり、周方向層の合成樹脂含浸量は、３０〜６０ｗｔ％が好ましく、より好ましくは３４〜５６ｗｔ％である。
かかる構成により、周方向層の肉厚は、最小の補強量とし、樹脂含浸量は、他の本体層より多くして異なる繊維方向による剥離を防止したので、より一層の軽量化と強度の向上、安定化が図れるゴルフクラブにできる。
【００３６】
次に、図を参照して本実施形態に係るプリプレグの積層構成（裁断形状）の一実施例を説明する。図５は、積層構成を表し、バイアス層、ストレート層、先側周方向層、元側周方向層に適用されるプリプレグの裁断形状を表している。また、以下の説明では、図１を適宜参照する。
シャフト１００は、これらのプリプレグを使用して、シートワインディング製法により作製されており、図５（ｂ）〜（ｈ）に示した裁断されたプリプレグの順で、順次内周側から図５（ａ）の芯金１５０に巻回して積層する。そして、加熱・加圧して合成樹脂を硬化させ、一体的に成形した後、芯金１５０を引き抜き、シャフト１００が成形される。
【００３７】
ここで、図５（ｂ）〜（ｈ）の図中の細線は、強化繊維の配向を示している。また、以下の説明では、成形された樹脂層ではなくプリプレグを対象とするため、前記した図１〜図４の各層と名称は同じ、もしくは近いものであっても、参照番号は変更している。
【００３８】
芯金１５０は、図５（ａ）に示すように、ヘッド２が取り付けられる先側１５１を小径として、グリップ３が配設される元側１５２を大径とするように、径が先側１５１から元側１５２へ漸次拡大するテーパ部１５３を備える。芯金１５０の形状は、強化繊維合成樹脂層の厚さを考慮して、最終的なシャフトの最終形状を形成できるように設定されている。
なお、テーパ部は、前記したように急テーパ部ＳＴやテーパ部Ｔ１，Ｔ２（図４参照）を有するものもあるが、図５（ａ）は、これらの複数のテーパ部を有さない一実施例である。
【００３９】
補強層１６０は、図５（ｂ）に示すように、ヘッド２が取り付けられる先側１５１を補強する狭い幅のストレート層であり、芯金１５０に積層、巻回している。
ヘッド２は、ゴルフクラブ１がスイングされるとき、最も大きな速度となり、その近傍のシャフト１００の負荷は高くなる。そのため、先側１５１の近傍はスイング中にヘッド近傍が大きく撓んでも破損を防止するべく、曲げ強度、捩り強度を補強層１６０によって、局所的な補強を図っている。
【００４０】
バイアス層１６１は、図５（ｃ）に示すように、シャフト１００のテーパ形状に応じて、元側１５２の方が幅広い形状となっており、シャフト１００の全長にわたって積層、巻回されている。本実施例では、強化繊維の配向を相互に異ならせた２枚のバイアス層１６１，１６１を、前記した補強層１６０の上から順に積層、巻回している。したがって、２枚のバイアス層１６１，１６１の強化繊維の配向は、交差状となる。また、図５（ｃ）に示すように、２枚のバイアス層１６１，１６１は、周方向にずらして積層、巻回されることによって、プリプレグの端部における重なりをなくし、偏肉状態となることを防止している。
【００４１】
先側周方向層１６２は、図５（ｄ）に示すように、補強層１６０よりも幅広く、先側１５１をカバーするように、周方向層が積層、巻回されている。先側１５１は、前記したように、プレーヤーがゴルフクラブをスイング中、スイング軌道の最遠点にあるヘッド２によって、大きな、かつ、種々の方向（引張、ねじり、曲げ等）の負荷が発生する。本実施例では、このように、先側周方向層１６２が、必要な部分にのみ積層、巻回されるので、究極の軽量化と強度の向上、安定化が図れる。
また、先側周方向層１６２は、バイアス層１６１と後記する第１ストレート層１６３（図５（ｅ）参照）との間に巻回したので、実質的にストレート層を外層側に集中し、曲げ剛性の最大化を図りつつつぶし強度を向上できる。
【００４２】
第１ストレート層１６３は、図５（ｅ）に示すように、シャフト１００のテーパ形状に応じて、元側１５２の方が幅広い形状となっており、シャフト１００の全長にわたって積層、巻回されている。本実施例では、２枚の第１ストレート層１６３，１６３を、前記したバイアス層１６１と先側周方向層１６２の上から順に積層、巻回している。
【００４３】
前記したバイアス層１６１と、後記する第２ストレート層１６５と、この第１ストレート層１６３は、シャフト１００の中間部１３０を形成する。かかる構成によって、シャフト１００の中間部１３０は、曲げ応力に対して強化繊維の伸縮とシャフト断面の変形を許容できるので、キックポイントＫＰを相対的に先部から中間部分へ移動し易くなるとともにキックポイントＫＰ部分に十分なしなり（撓り）と粘りを得ることができ、タメの効くスイングし易いゴルフクラブにできる。
【００４４】
元側周方向層１６４は、図５（ｆ）に示すように、元側１５２をカバーするように、第１ストレート層１６３の上から周方向層が積層、巻回されている。元側１５２は、グリップ３に該当する部分であり、プレーヤーがゴルフクラブ１をスイング中に強く握られる部分となる。
かかる構成によって、使用中にグリップ３に異常なつぶし負荷が作用しても破損を防止できるので、強度の向上、安定化が図れる。そして、周方向層は必要な部分にのみ巻回するので、究極の軽量化と強度の向上、安定化が図れる。
【００４５】
元側周方向層１６４は、後記するシャフト１００の最外周に積層、巻回される第２ストレート層（図５（ｇ）参照）と隣接した内周側に積層、巻回されている。
元側周方向層１６４の軸線Ｘ方向の先側１５１の端面は、傾斜状に形成されることが好ましい。シャフト１００が急激な強度分布となるのを回避するためである。
かかる構成により、後に取り付けられるグリップ３と元側周方向層１６４とが当接することを回避でき、周方向層の繊維の蛇行や表面研磨時の繊維の切断をきたすことが防止され、少ない繊維量で最大限のつぶし補強効果を得ることができる。したがって、１本のシャフトの各部位に要求される軽量化と強度向上とを図ったゴルフクラブにできる。
【００４６】
第２ストレート層１６５は、図５（ｇ）に示すように、シャフト１００のテーパ形状に応じて、元側１５２の方が幅広い形状となっており、シャフト１００の全長にわたって、第１ストレート層１６３と元側周方向層１６４の上から積層、巻回されている。第２ストレート層１６５の機能は、前記した第１ストレート層１６３と同様であるため、説明は省略する。
【００４７】
補強層１６６は、図５（ｈ）に示すように、グリップ３が環設される元側１５２を補強する狭い幅のストレート層であり、第２ストレート層１６５の上から積層、巻回している。
グリップ３は、前記したようにゴルフクラブ１がスイングされるとき、中間部１３０とは異なり、つぶし負荷が加わる。このような高い負荷に対して、局所的な補強を図っている。
【００４８】
［第２実施形態］
次に、図を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。図６は、積層構成を表し、バイアス層、ストレート層、先側周方向層、元側周方向層に適用されるプリプレグの裁断形状を表している。なお、第１実施形態と重複する構成については省略し、差異のある部分について説明する。また、以下の説明では、図１を適宜参照する。
【００４９】
本実施形態のシャフトは、これらのプリプレグを使用して、シートワインディング製法により作製されており、図６（ｂ）〜（ｉ）に示した裁断されたプリプレグの順で、順次内周側から図６（ａ）の芯金２５０に巻回して積層する。そして、加熱・加圧して合成樹脂を硬化させ、一体的に成形した後、芯金２５０を引き抜き、シャフトが成形される。
なお、図６（ｂ）〜（ｉ）の図中の細線は、図５と同様に、強化繊維の配向を示している。
【００５０】
芯金２５０は、図６（ａ）に示すように、ヘッド２が取り付けられる先側２５１を小径として、グリップ３が配設される元側２５２を大径とするように、径が先側２５１から元側２５２へ漸次拡大しており、先側２５１から順に第１緩テーパ部ＭＴ１、第２緩テーパ部ＭＴ２、急テーパ部ＳＴ１、第３緩テーパ部ＭＴ３、ストレート部ＥＴを備える。なお、芯金２５０の形状は、強化繊維合成樹脂層の厚さを考慮して、最終的なシャフトの最終形状を形成できるように設定されている。
ここで、それぞれのテーパ部は、シャフトが成形された段階で、前記したテーパ部ＴＰ１，ＴＰ２が、それぞれ第２緩テーパ部ＭＴ２、第３緩テーパ部ＭＴ３に相当し、急テーパ部ＳＴが、急テーパ部ＳＴ１に相当する（図４も併せて参照）。
【００５１】
図５と図６とを比べて分かるように、図５（ｂ）と図６（ｂ）の補強層１６０、図５（ｄ）と図６（ｄ）の先側周方向層１６２、図５（ｈ）と図６（ｉ）の補強層１６６は、同形状で同機能を有する部位であるため説明を省略する。
【００５２】
バイアス層２６１は、図６（ｃ）に示すように、シャフト２００のテーパ形状に応じて第２緩テーパ部ＭＴ２、急テーパ部ＳＴ１および第３緩テーパ部ＭＴ３に合わせた、元側１５２の方が幅広い形状となっており、シャフトの全長にわたって積層、巻回されている。
第１緩テーパ部ＭＴ１については、補強層１６０が内周側に積層、巻回されるため、またストレート部ＥＴについては、第３緩テーパ部ＭＴ３からの変化が小さいため、図６（ｃ）では、形状を変化させていないが、実際の製造に当たっては、これらの形状等も考慮してもよい。
【００５３】
本実施例では、第１実施形態と同様に、強化繊維の配向を相互に異ならせた２枚のバイアス層２６１，２６１を、前記した補強層１６０の上から順に積層、巻回している。したがって、２枚のバイアス層２６１，２６１の強化繊維の配向は、交差状となる。また、図６（ｃ）に示すように、２枚のバイアス層２６１，２６１は、周方向にずらして積層、巻回されることによって、プリプレグの端部における重なりをなくし、偏肉状態となることを防止している。
【００５４】
調整ストレート層２６７は、図６（ｅ）に示すように、先側周方向層１６２の軸線Ｘ方向の元側の端面に一部重なる重複部Ｅを有するように、バイアス層２６１と先側周方向層１６２の上から積層、巻回されている。調整ストレート層２６７は、急テーパ部ＳＴ１の形状に対応して備えられるものであり、例えば、破線で示す切り込みＤを入れることによって、強化繊維の蛇行を防止することもできる。
【００５５】
第１ストレート層２６３は、図５（ｆ）に示すように、シャフトのテーパ形状に応じて第２緩テーパ部ＭＴ２、急テーパ部ＳＴ１および第３緩テーパ部ＭＴ３に合わせた、元側１５２の方が幅広い形状となっており、シャフトの全長にわたって、先側周方向層１６２と調整ストレート層２６７の上から積層、巻回されている。
第１緩テーパ部ＭＴ１については、補強層１６０が内周側に積層、巻回されるため、またストレート部ＥＴについては、第３緩テーパ部ＭＴ３からの変化が小さいため、図６では、形状を変化させていないが、実際の製造に当たっては、これらの形状等も考慮してもよい。
なお、前記した調整ストレート層２６７（図６（ｅ））の切り込みＤは、第１ストレート層２６３に適用することもできる。
【００５６】
元側周方向層２６４は、図６（ｇ）に示すように、後記するシャフトの最外周に積層、巻回される第２ストレート層（図６（ｈ）参照）と隣接した内周側に積層、巻回されている。
元側周方向層２６４の軸線Ｘ方向の先側２５１の端面は、第１実施形態と異なり、直線状に形成されている。これは、他の層によって、層厚の調整が図られているためであり、第１実施形態のように傾斜状に形成してもよい。
かかる構成により、後に取り付けられるグリップ３と元側周方向層２６４とが当接することを回避でき、周方向層の繊維の蛇行や表面研磨時の繊維の切断をきたすことが防止され、少ない繊維量で最大限のつぶし補強効果を得ることができる。したがって、１本のシャフトの各部位に要求される軽量化と強度向上とを図ったゴルフクラブにできる。
【００５７】
第２ストレート層２６５は、図６（ｈ）に示すように、シャフトのテーパ形状に応じて第２緩テーパ部ＭＴ２、急テーパ部ＳＴ１および第３緩テーパ部ＭＴ３に合わせた、元側１５２の方が幅広い形状となっており、シャフトの全長にわたって、第１ストレート層１６３と元側周方向層１６４の上から積層、巻回されている。第２ストレート層の機能は、前記した第１ストレート層１６３と同様であるため、説明は省略する。
【００５８】
以上、好ましい実施の形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱することのない範囲内において適宜の変更が可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るシャフトを備えたゴルフクラブの外観側面図である。
【図２】図１の一点鎖線で囲った範囲Ａに示す先側の拡大部分断面図である。
【図３】図１の一点鎖線で囲った範囲Ｂに示す元側の拡大部分断面図である。
【図４】図１の一点鎖線で囲った範囲Ｃに示す中間部の拡大部分断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るシャフトのプリプレグ積層構成を表し、（ａ）は芯金を、（ｂ）〜（ｈ）はバイアス層、ストレート層、先側周方向層、元側周方向層に適用されるプリプレグの裁断形状を表している。
【図６】本発明の第２実施形態に係るシャフトのプリプレグ積層構成を表し、（ａ）は芯金を、（ｂ）〜（ｉ）はバイアス層、ストレート層、先側周方向層、元側周方向層に適用されるプリプレグの裁断形状を表している。
【符号の説明】
【００６０】
１ ゴルフクラブ
２ ヘッド
３ グリップ
１００ シャフト
１１０ 先側
１１１ バイアス層
１１２，１１３，１２２ ストレート層
１１４ 先側周方向層
１２０ 元側
１２３ 元側周方向層
１３０ 中間部
１５０ 芯金
ＫＰ キックポイント
ＳＴ 急テーパ部
Ｔ１，Ｔ２ テーパ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の繊維強化合成樹脂層からなるゴルフクラブのシャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
機能を維持しつつ、より扱い易いゴルフクラブを提供するには、ゴルフクラブのシャフトの軽量化が課題の一つとなる。そのため、繊維強化樹脂製のシャフトが広く知られている。すなわち、カーボン繊維、ガラス繊維、ボロン繊維等の強化繊維に合成樹脂を含浸した繊維強化プリプレグからなるシャフトは、従来の金属と比べ、比強度、比剛性に優れるからである。
【０００３】
シャフトは、軸芯に対して強化繊維を傾斜方向とした傾斜方向繊維層と、軸芯と平行方向とした軸長方向繊維層と、軸芯に対して強化繊維を周方向とした周方向繊維層とを任意に選択して芯金に巻回し、加熱焼成して形成されるものが一般的である（例えば、特許文献１）。
繊維強化樹脂製のシャフトは、強化繊維の方向や積層条件によって、さらには、シャフトの形状や肉厚によってもシャフトの物性が大きく変化するため、これらの条件等を十分に知った上で、設計、製造等を行う必要がある。
【０００４】
例えば、シャフトのつぶし強度を維持しながらシャフトの軽量化を図るために、強化繊維をシャフトの軸方向に対して９０度の角度で配向させたフープ層（周方向繊維層）を除いたシャフトの外径と、その部分におけるフープ層を除いたシャフトの肉厚との関係が、外径／肉厚≧１４．０となる範囲にのみフープ層を形成させる技術が知られている（例えば、特許文献１）。この技術は、外径と肉厚との関係を規定して、一定以上径が大きく、肉厚が薄くなる部分は、構造的に潰れやすくなるため、局所的に周方向繊維層で補強するものである。
【特許文献１】特開２００４−５７６７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、通常、シャフトの各部位に要求されるつぶし強度は、繊維強化プリプレグの繊維の方向、種類、層数、等の繊維強化層の積層条件や実際の使用条件などによって変化する。したがって、前記した従来技術のように外径と肉厚との関係だけを特定した場合には、前記した種々の条件を考慮したとき、必要な強度を維持しつつ、軽量化を図ることは困難な場合があった。
【０００６】
すなわち、前記した周方向繊維層の巻回を外径と肉厚との関係のみで限定した場合（例えば、特許文献１）、周方向繊維層が巻回されるシャフトの軸線方向位置や、プレーヤーの個人差があるゴルフクラブとして使用される条件等によっては、破損等を防止するために必要な強度を維持しようとすると、重量が増大するおそれがあった。
【０００７】
本発明は、ゴルフクラブを使用した際にゴルフクラブの各部位に発生する負荷に基づき、実際の使用に耐え得る、軽量のゴルフクラブシャフトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明は、先端部にクラブヘッドが備えられる先側と、グリップが配設される元側と、を備え、前記先側から前記元側へ外径を漸次拡大させた複数の繊維強化合成樹脂層からなるシャフトを備えたゴルフクラブであって、前記シャフトの全長にわたって、前記繊維強化合成樹脂層の強化繊維が、軸線方向に対して±３５度以上±５５度以下の傾斜角度で配向されたバイアス層と、前記繊維強化合成樹脂層の強化繊維が、軸線方向に配向されたストレート層と、を有し、前記先側と前記元側には、それぞれ前記強化繊維が周方向に配向された先側周方向層と元側周方向層とをさらに有し、前記先側周方向層の軸線方向の長さは、前記先端部から前記元側へ、前記シャフトの全長の２０％以上、５０％以下とされ、前記元側周方向層の軸線方向の長さは、少なくとも前記グリップの長さとし、前記先側周方向層と前記元側周方向層に挟まれた中間部が、全長の３０％を超える長さとすることを特徴としている。
【０００９】
かかる構成により、曲げ強度、捩り強度、つぶし（圧壊）強度を効率良く補強でき、軽量、高強度のシャフトにできる。
また、シャフトの元側は、使用中にグリップ部に異常なつぶし負荷が作用しても破損を防止でき、シャフトの先側はスイング中にヘッド近傍が大きく撓んでも破損を防止できるので、強度の向上、安定化が図れる。そして、周方向層は必要な部分にのみ備えるので、究極の軽量化と強度の向上、安定化が図れる。シャフトの中間部は、曲げ応力に対して強化繊維の伸縮とシャフト断面の変形を許容できるので、ゴルフクラブがスイングされるとき、シャフトの曲がりの極大点が相対的に先側から中間部分へ移動し易くなるとともに、キックポイント部分に十分なしなりと粘りを得ることができ、タメの効くスイングし易いゴルフクラブのシャフトとなる。
【００１０】
ここで、キックポイントとは、ゴルフクラブのシャフトを評価する上で一般的に使われるものであり、以下のように定義される。
すなわち、キックポイントは、シャフトの一端から他端側へ、他端から一端側へ同時に圧縮力を作用させてシャフトを撓ませたときに、シャフトの一端と他端とを直線で結んだ線を基準ラインとし、撓んだシャフトの軸線のカーブをシャフトラインとすると、この基準ラインに対して、シャフトラインの最も離れた頂点位置をいう。なお、キックポイントの測定においては、両端から圧縮力を作用させてシャフトを撓ませ、基準ラインとシャフトラインとの距離が、最大５ｃｍに達したときの頂点位置をキックポイントとしている。
【００１１】
前記構成に加えて、前記中間部で、かつ、キックポイントから前記元側寄りに、前記元側から前記先側へ前記シャフトの外径が円錐状に縮小する急テーパ部を備え、前記急テーパ部の軸線方向の先側または／および元側に他のテーパ部を備えたとき、急テーパ部のテーパは、他のテーパ部と比べて大きいものとすることが好ましい。
【００１２】
かかる構成により、シャフト中間部の径の小さい範囲を長くして、しなり易い範囲を拡大できるので、つぶし強度の安定化が図れるとともに、スイング中のヘッドの返りを円滑にでき、スイング操作し易いゴルフクラブのシャフトとなる。
【００１３】
前記構成に加えて、前記先側は、内周側に前記バイアス層と、外周側に前記ストレート層と、前記バイアス層と前記ストレート層との間、もしくは、複数ある前記ストレート層の間に前記先側周方向層と、を備え、前記元側は、内周側に前記バイアス層と、外周側に前記ストレート層と、最外周側のストレート層の内周側に隣接した前記元側周方向層と、を備えることが好ましい。
【００１４】
かかる構成により、先側周方向層は、バイアス層とストレート層の間、もしくは、複数あるストレート層の間に巻回されるので、実質的にストレート層を外層側に集中することによって曲げ剛性の最大化を図りつつ、つぶし強度を向上することができる。さらには、バイアス層と周方向層（先側周方向層）とストレート層という異なる繊維方向層を、ある範囲内に集中することで、各方向の繊維を強固に固定でき、打球時の衝撃的なねじり負荷に対し、安定的な強度を得ることができる。
また、元側周方向層は、ストレート層の最外層の内側に巻回されるので、周方向層の繊維の蛇行や表面研磨時の繊維の切断をきたすことを防止でき、少ない繊維量で最大限のつぶしに対する補強効果を得ることができる。したがって、１本のシャフトの各部位に要求される軽量化と強度向上とを図ることができるゴルフクラブのシャフトとなる。
【００１５】
前記構成に加えて、前記先側周方向層と前記元側周方向層は、前記バイアス層および前記ストレート層よりも肉厚が薄く、かつ、合成樹脂含浸量が前記バイアス層および前記ストレート層よりも多いプリプレグシートによって単層もしくは２層未満で巻回されることで形成されることが好ましい。
【００１６】
かかる構成により、先側周方向層と元側周方向層の肉厚は最小の補強量とされ、これらの層の合成樹脂含浸量は、他の層より多く、かつ、異なる繊維方向に配向されることによって、剥離が防止されるので、より一層の軽量化と強度の向上、安定化が図れるゴルフクラブのシャフトとなる。
【発明の効果】
【００１７】
このようなゴルフクラブのシャフトの構成によれば、ゴルフクラブを使用した際にゴルフクラブの各部位に発生する負荷に基づき、実際の使用に耐え得る、軽量のゴルフクラブシャフトを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係るゴルフクラブのシャフトについて、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るシャフトを備えたゴルフクラブ１の外観側面図である。ゴルフクラブ１は、後記する複数の繊維強化合成樹脂層から構成された中空部を有する管状のシャフト１００と、このシャフト１００の一端に取り付けられたヘッド２と、他端側に配設されたグリップ３とから構成される。
シャフト１００は、ヘッド２が備えられた一端側を先側１１０とし、グリップ３が配設される他端側を元側１２０とすると、先側１１０から元側１２０へ外径を漸次拡大させており、後記するように複数のテーパを複合した形状となっている。
【００１９】
先側１１０と元側１２０との間には中間部１３０があり、中間部１３０には、ゴルフクラブ１の重心Ｇが位置している。本実施形態は、プレーヤーがゴルフクラブをスイングするとき、シャフト１００の曲がりの極大となるキックポイントＫＰは、重心Ｇの近傍で、ヘッド２寄りに位置するようにしている。
【００２０】
次に、本実施形態に係るシャフト１００の各部位について、図面を参照して説明する。図２は図１のＡに示す先側１１０の拡大断面図であり、図３は図１のＢに示す元側１２０の拡大断面図であり、図４は図１のＣに示す中間部１３０の拡大断面図である。
以下図２〜図４を参照して、それぞれの部位を説明するが、後記するバイアス層１１１とストレート層１１２は、シャフト１００の全長にわたって積層されている。
【００２１】
先側１１０は、図２に示すように、最も内周側（軸線Ｘに近い側）に先側１１０の高負荷を補強するためのストレート層１１３と、ストレート層１１３と隣接する外周側にバイアス層１１１と、最も外周側にストレート層１１２と、バイアス層１１１とストレート層１１２との間に積層された先側周方向層１１４と、から構成されている。
ここで、バイアス層１１１は、強化繊維が軸線Ｘ方向に対して±３５度以上±５５度以下の傾斜角度で配向された繊維強化合成樹脂層であり、ストレート層１１２，１１３は強化繊維が軸線Ｘ方向に配向された繊維強化合成樹脂層であり、先側周方向層１１４は強化繊維が周方向に配向された繊維強化合成樹脂層である。
【００２２】
なお、図２〜４に示された各合成樹脂層の積層数は、概略の構成を示す一例であり、図の層数に限定されず、負荷条件や使用する材料等によって適宜設定される。本実施形態では、シャフト全長にわたって積層されたストレート層１１２に加え、局所的に先側を補強するストレート層１１３を備えている。また、先側周方向層１１４は、ストレート層１１２，１１３間に積層することもできる。
【００２３】
ストレート層１１２，１１３の強化繊維の配向は軸線Ｘ方向に対しておおよそ０度〜±１０度の範囲、先側周方向層１１４の強化繊維の配向は軸線Ｘ方向に対しておおよそ９０度±１０度の範囲であればよい。
【００２４】
強化繊維は、一般に高性能強化繊維として用いられるカーボン繊維、ガラス繊維、ボロン繊維等の繊維を適用できるが、軽量で高強度であることからカーボン繊維が好ましい。また、連続繊維が好ましく、繊維の配置形態等は適宜設定可能であるが、単一方向、シート状としたプリプレグの形態が好ましい。
【００２５】
先側周方向層１１４が備えられる範囲ＨＡは、図１に示すようにヘッド２の固定位置を含むシャフトの先側から全長Ｌの２０％以上、５０％以下の長さにわたっている。かかる構成によって、スイング中にヘッド２の近傍が大きく撓んでも破損を防止できるので、強度の向上、安定化を図ることができる。
【００２６】
元側１２０は、図３に示すように、最も内周側のバイアス層１１１と、最も外周側のストレート層１１２ａと、ストレート層１１２ａの内周側のストレート層１２１ｂと、ストレート層１２１ａとストレート層１２１ｂとの間の元側周方向層１２３と、から構成されている。バイアス層１１１、ストレート層１２２および元側周方向層１２３における強化繊維の配向は、前記した先側と同様である。また、ストレート層は、先側１１０のストレート層と同様に、シャフト全長にわたった繊維強化合成樹脂層であるストレート層１１２と、負荷条件、材料特性等によって積層されるストレート層１２２が積層されている。
【００２７】
なお、元側周方向層１２３は、グリップ３が配設されている部分（図１の元側１２０の破線部分）と、グリップ３の一端部から先側１１０へ１５０ｍｍ以内の範囲ＧＡとすることが好ましいが、これに限定されない。
かかる構成により、元側１２０は、使用中に異常なつぶし負荷が作用しても破損を防止でき、強度の向上、安定化が図れる。そして、周方向層は必要な部分にのみ巻回するので、究極の軽量化と強度の向上、安定化が図れる。
【００２８】
また、元側周方向層１２３は、最外周側のストレート層１１２ａの内周側に積層、巻回されたので、周方向層の繊維の蛇行や表面研磨時の繊維の切断をきたすことを防止でき、少ない繊維量で最大限のつぶし補強効果を得ることができる。したがって、１本のシャフト１００の各部位に要求される軽量化と強度向上とを図ったゴルフクラブにできる。
【００２９】
中間部１３０は、先側周方向層１１４と元側周方向層１２３に挟まれたシャフト１００の軸線Ｘ方向の部分であり、図４（ａ）に示すように、先側１１０や元側１２０と異なり、周方向層を有さず、バイアス層１１１とストレート層１１２とで構成されている。ここで中間部は、全長の３０％を超えるものとしている。
かかる構成によって、曲げ応力に対して強化繊維の伸縮とシャフト断面の変形を許容できるので、キックポイントＫＰ（図１参照）を相対的に先部から中間部分へ移動し易くなるとともにキックポイントＫＰ部分に十分なしなり（撓り）と粘りを得ることができ、タメの効く、スイングし易いゴルフクラブにできる。
【００３０】
シャフト１００は、前記したように先側１１０から元側１２０へ外径を漸次拡大させており（図１参照）、後記するように複数のテーパを複合した形状も適用されている。中間部１３０は、図４（ｂ）に示すように、キックポイントＫＰから元側１２０寄りに急テーパ部ＳＴが形成されている。急テーパ部ＳＴは、その軸心Ｘ方向の先側１１０にあるテーパ部Ｔ１，元側１２０にあるテーパ部Ｔ２と比べ、大きなテーパを有するように形成されている。言い換えれば、テーパ部Ｔ１とテーパ部Ｔ２との間を大きなテーパである急テーパ部ＳＴで接続している。
【００３１】
本実施形態では、テーパ部Ｔ１のテーパが５／１０００以下、テーパ部Ｔ２のテーパが３／１０００以下であるとき、急テーパ部ＳＴのテーパは、２５／１０００以上、好ましくは、３０／１０００以上としている。すなわち、急テーパ部ＳＴとその前後のテーパ部Ｔ１，Ｔ２の差は、１５／１０００以上、好ましくは、２０／１０００以上としている。なお、ヘッド２とグリップ３が取り付けられるシャフト１００の全長にわたる強度的な観点から、急テーパ部ＳＴとその前後のテーパ部Ｔ１，Ｔ２の差は、５５／１０００以下とすることが好ましい。しかしながら、これらの諸元は負荷条件、材料特性、使用条件等から設定されるものであり、前記した数値に限定されないことは言うまでもない。
【００３２】
かかる構成により、シャフト中間部の径の小さい範囲を長くして、シャフト中間部３０のしなり易い範囲を拡大できるので、つぶし強度の安定化が図れるとともに、スイング中のヘッド２の返りを円滑にでき、スイング操作し易いゴルフクラブとなる。
【００３３】
次に、バイアス層、ストレート層、周方向層に適用される好ましいプリプレグについて説明する。
プリプレグは、強化繊維と、合成樹脂と、で構成され、複数の強化繊維を並べた上で合成樹脂を含浸させたものであり、その後の処理によって、樹脂が硬化させられることによって繊維強化合成樹脂となる。
【００３４】
本実施形態ではバイアス層、ストレート層、周方向層に強化繊維として、高強度かつ軽量であることから炭素繊維を使用しているが、ガラス繊維、ボロン繊維等も使用することができる。この炭素繊維の物理特性の一例を挙げると、引張弾性率は、５４ＧＰａ〜５８８ＧＰａで、強度は、１１００ＭＰａ〜３８２０ＭＰａである。
【００３５】
強化繊維に含浸される合成樹脂としては、強度に優れる熱硬化樹脂であるエポキシ樹脂を使用しているが、条件によっては、フェノール樹脂やフラン樹脂、もしくは熱可塑性樹脂なども使用することができる。
合成樹脂含浸量は、バイアス層およびストレート層では、１５〜３５ｗｔ％（重量％）が好ましく、より好ましくは２０〜３０ｗｔ％であり、周方向層の合成樹脂含浸量は、３０〜６０ｗｔ％が好ましく、より好ましくは３４〜５６ｗｔ％である。
かかる構成により、周方向層の肉厚は、最小の補強量とし、樹脂含浸量は、他の本体層より多くして異なる繊維方向による剥離を防止したので、より一層の軽量化と強度の向上、安定化が図れるゴルフクラブにできる。
【００３６】
次に、図を参照して本実施形態に係るプリプレグの積層構成（裁断形状）の一実施例を説明する。図５は、積層構成を表し、バイアス層、ストレート層、先側周方向層、元側周方向層に適用されるプリプレグの裁断形状を表している。また、以下の説明では、図１を適宜参照する。
シャフト１００は、これらのプリプレグを使用して、シートワインディング製法により作製されており、図５（ｂ）〜（ｈ）に示した裁断されたプリプレグの順で、順次内周側から図５（ａ）の芯金１５０に巻回して積層する。そして、加熱・加圧して合成樹脂を硬化させ、一体的に成形した後、芯金１５０を引き抜き、シャフト１００が成形される。
【００３７】
ここで、図５（ｂ）〜（ｈ）の図中の細線は、強化繊維の配向を示している。また、以下の説明では、成形された樹脂層ではなくプリプレグを対象とするため、前記した図１〜図４の各層と名称は同じ、もしくは近いものであっても、参照番号は変更している。
【００３８】
芯金１５０は、図５（ａ）に示すように、ヘッド２が取り付けられる先側１５１を小径として、グリップ３が配設される元側１５２を大径とするように、径が先側１５１から元側１５２へ漸次拡大するテーパ部１５３を備える。芯金１５０の形状は、強化繊維合成樹脂層の厚さを考慮して、最終的なシャフトの最終形状を形成できるように設定されている。
なお、テーパ部は、前記したように急テーパ部ＳＴやテーパ部Ｔ１，Ｔ２（図４参照）を有するものもあるが、図５（ａ）は、これらの複数のテーパ部を有さない一実施例である。
【００３９】
補強層１６０は、図５（ｂ）に示すように、ヘッド２が取り付けられる先側１５１を補強する狭い幅のストレート層であり、芯金１５０に積層、巻回している。
ヘッド２は、ゴルフクラブ１がスイングされるとき、最も大きな速度となり、その近傍のシャフト１００の負荷は高くなる。そのため、先側１５１の近傍はスイング中にヘッド近傍が大きく撓んでも破損を防止するべく、曲げ強度、捩り強度を補強層１６０によって、局所的な補強を図っている。
【００４０】
バイアス層１６１は、図５（ｃ）に示すように、シャフト１００のテーパ形状に応じて、元側１５２の方が幅広い形状となっており、シャフト１００の全長にわたって積層、巻回されている。本実施例では、強化繊維の配向を相互に異ならせた２枚のバイアス層１６１，１６１を、前記した補強層１６０の上から順に積層、巻回している。したがって、２枚のバイアス層１６１，１６１の強化繊維の配向は、交差状となる。また、図５（ｃ）に示すように、２枚のバイアス層１６１，１６１は、周方向にずらして積層、巻回されることによって、プリプレグの端部における重なりをなくし、偏肉状態となることを防止している。
【００４１】
先側周方向層１６２は、図５（ｄ）に示すように、補強層１６０よりも幅広く、先側１５１をカバーするように、周方向層が積層、巻回されている。先側１５１は、前記したように、プレーヤーがゴルフクラブをスイング中、スイング軌道の最遠点にあるヘッド２によって、大きな、かつ、種々の方向（引張、ねじり、曲げ等）の負荷が発生する。本実施例では、このように、先側周方向層１６２が、必要な部分にのみ積層、巻回されるので、究極の軽量化と強度の向上、安定化が図れる。
また、先側周方向層１６２は、バイアス層１６１と後記する第１ストレート層１６３（図５（ｅ）参照）との間に巻回したので、実質的にストレート層を外層側に集中し、曲げ剛性の最大化を図りつつつぶし強度を向上できる。
【００４２】
第１ストレート層１６３は、図５（ｅ）に示すように、シャフト１００のテーパ形状に応じて、元側１５２の方が幅広い形状となっており、シャフト１００の全長にわたって積層、巻回されている。本実施例では、２枚の第１ストレート層１６３，１６３を、前記したバイアス層１６１と先側周方向層１６２の上から順に積層、巻回している。
【００４３】
前記したバイアス層１６１と、後記する第２ストレート層１６５と、この第１ストレート層１６３は、シャフト１００の中間部１３０を形成する。かかる構成によって、シャフト１００の中間部１３０は、曲げ応力に対して強化繊維の伸縮とシャフト断面の変形を許容できるので、キックポイントＫＰを相対的に先部から中間部分へ移動し易くなるとともにキックポイントＫＰ部分に十分なしなり（撓り）と粘りを得ることができ、タメの効くスイングし易いゴルフクラブにできる。
【００４４】
元側周方向層１６４は、図５（ｆ）に示すように、元側１５２をカバーするように、第１ストレート層１６３の上から周方向層が積層、巻回されている。元側１５２は、グリップ３に該当する部分であり、プレーヤーがゴルフクラブ１をスイング中に強く握られる部分となる。
かかる構成によって、使用中にグリップ３に異常なつぶし負荷が作用しても破損を防止できるので、強度の向上、安定化が図れる。そして、周方向層は必要な部分にのみ巻回するので、究極の軽量化と強度の向上、安定化が図れる。
【００４５】
元側周方向層１６４は、後記するシャフト１００の最外周に積層、巻回される第２ストレート層（図５（ｇ）参照）と隣接した内周側に積層、巻回されている。
元側周方向層１６４の軸線Ｘ方向の先側１５１の端面は、傾斜状に形成されることが好ましい。シャフト１００が急激な強度分布となるのを回避するためである。
かかる構成により、後に取り付けられるグリップ３と元側周方向層１６４とが当接することを回避でき、周方向層の繊維の蛇行や表面研磨時の繊維の切断をきたすことが防止され、少ない繊維量で最大限のつぶし補強効果を得ることができる。したがって、１本のシャフトの各部位に要求される軽量化と強度向上とを図ったゴルフクラブにできる。
【００４６】
第２ストレート層１６５は、図５（ｇ）に示すように、シャフト１００のテーパ形状に応じて、元側１５２の方が幅広い形状となっており、シャフト１００の全長にわたって、第１ストレート層１６３と元側周方向層１６４の上から積層、巻回されている。第２ストレート層１６５の機能は、前記した第１ストレート層１６３と同様であるため、説明は省略する。
【００４７】
補強層１６６は、図５（ｈ）に示すように、グリップ３が環設される元側１５２を補強する狭い幅のストレート層であり、第２ストレート層１６５の上から積層、巻回している。
グリップ３は、前記したようにゴルフクラブ１がスイングされるとき、中間部１３０とは異なり、つぶし負荷が加わる。このような高い負荷に対して、局所的な補強を図っている。
【００４８】
［第２実施形態］
次に、図を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。図６は、積層構成を表し、バイアス層、ストレート層、先側周方向層、元側周方向層に適用されるプリプレグの裁断形状を表している。なお、第１実施形態と重複する構成については省略し、差異のある部分について説明する。また、以下の説明では、図１を適宜参照する。
【００４９】
本実施形態のシャフトは、これらのプリプレグを使用して、シートワインディング製法により作製されており、図６（ｂ）〜（ｉ）に示した裁断されたプリプレグの順で、順次内周側から図６（ａ）の芯金２５０に巻回して積層する。そして、加熱・加圧して合成樹脂を硬化させ、一体的に成形した後、芯金２５０を引き抜き、シャフトが成形される。
なお、図６（ｂ）〜（ｉ）の図中の細線は、図５と同様に、強化繊維の配向を示している。
【００５０】
芯金２５０は、図６（ａ）に示すように、ヘッド２が取り付けられる先側２５１を小径として、グリップ３が配設される元側２５２を大径とするように、径が先側２５１から元側２５２へ漸次拡大しており、先側２５１から順に第１緩テーパ部ＭＴ１、第２緩テーパ部ＭＴ２、急テーパ部ＳＴ１、第３緩テーパ部ＭＴ３、ストレート部ＥＴを備える。なお、芯金２５０の形状は、強化繊維合成樹脂層の厚さを考慮して、最終的なシャフトの最終形状を形成できるように設定されている。
ここで、それぞれのテーパ部は、シャフトが成形された段階で、前記したテーパ部ＴＰ１，ＴＰ２が、それぞれ第２緩テーパ部ＭＴ２、第３緩テーパ部ＭＴ３に相当し、急テーパ部ＳＴが、急テーパ部ＳＴ１に相当する（図４も併せて参照）。
【００５１】
図５と図６とを比べて分かるように、図５（ｂ）と図６（ｂ）の補強層１６０、図５（ｄ）と図６（ｄ）の先側周方向層１６２、図５（ｈ）と図６（ｉ）の補強層１６６は、同形状で同機能を有する部位であるため説明を省略する。
【００５２】
バイアス層２６１は、図６（ｃ）に示すように、シャフト２００のテーパ形状に応じて第２緩テーパ部ＭＴ２、急テーパ部ＳＴ１および第３緩テーパ部ＭＴ３に合わせた、元側１５２の方が幅広い形状となっており、シャフトの全長にわたって積層、巻回されている。
第１緩テーパ部ＭＴ１については、補強層１６０が内周側に積層、巻回されるため、またストレート部ＥＴについては、第３緩テーパ部ＭＴ３からの変化が小さいため、図６（ｃ）では、形状を変化させていないが、実際の製造に当たっては、これらの形状等も考慮してもよい。
【００５３】
本実施例では、第１実施形態と同様に、強化繊維の配向を相互に異ならせた２枚のバイアス層２６１，２６１を、前記した補強層１６０の上から順に積層、巻回している。したがって、２枚のバイアス層２６１，２６１の強化繊維の配向は、交差状となる。また、図６（ｃ）に示すように、２枚のバイアス層２６１，２６１は、周方向にずらして積層、巻回されることによって、プリプレグの端部における重なりをなくし、偏肉状態となることを防止している。
【００５４】
調整ストレート層２６７は、図６（ｅ）に示すように、先側周方向層１６２の軸線Ｘ方向の元側の端面に一部重なる重複部Ｅを有するように、バイアス層２６１と先側周方向層１６２の上から積層、巻回されている。調整ストレート層２６７は、急テーパ部ＳＴ１の形状に対応して備えられるものであり、例えば、破線で示す切り込みＤを入れることによって、強化繊維の蛇行を防止することもできる。
【００５５】
第１ストレート層２６３は、図５（ｆ）に示すように、シャフトのテーパ形状に応じて第２緩テーパ部ＭＴ２、急テーパ部ＳＴ１および第３緩テーパ部ＭＴ３に合わせた、元側１５２の方が幅広い形状となっており、シャフトの全長にわたって、先側周方向層１６２と調整ストレート層２６７の上から積層、巻回されている。
第１緩テーパ部ＭＴ１については、補強層１６０が内周側に積層、巻回されるため、またストレート部ＥＴについては、第３緩テーパ部ＭＴ３からの変化が小さいため、図６では、形状を変化させていないが、実際の製造に当たっては、これらの形状等も考慮してもよい。
なお、前記した調整ストレート層２６７（図６（ｅ））の切り込みＤは、第１ストレート層２６３に適用することもできる。
【００５６】
元側周方向層２６４は、図６（ｇ）に示すように、後記するシャフトの最外周に積層、巻回される第２ストレート層（図６（ｈ）参照）と隣接した内周側に積層、巻回されている。
元側周方向層２６４の軸線Ｘ方向の先側２５１の端面は、第１実施形態と異なり、直線状に形成されている。これは、他の層によって、層厚の調整が図られているためであり、第１実施形態のように傾斜状に形成してもよい。
かかる構成により、後に取り付けられるグリップ３と元側周方向層２６４とが当接することを回避でき、周方向層の繊維の蛇行や表面研磨時の繊維の切断をきたすことが防止され、少ない繊維量で最大限のつぶし補強効果を得ることができる。したがって、１本のシャフトの各部位に要求される軽量化と強度向上とを図ったゴルフクラブにできる。
【００５７】
第２ストレート層２６５は、図６（ｈ）に示すように、シャフトのテーパ形状に応じて第２緩テーパ部ＭＴ２、急テーパ部ＳＴ１および第３緩テーパ部ＭＴ３に合わせた、元側１５２の方が幅広い形状となっており、シャフトの全長にわたって、第１ストレート層１６３と元側周方向層１６４の上から積層、巻回されている。第２ストレート層の機能は、前記した第１ストレート層１６３と同様であるため、説明は省略する。
【００５８】
以上、好ましい実施の形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱することのない範囲内において適宜の変更が可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るシャフトを備えたゴルフクラブの外観側面図である。
【図２】図１の一点鎖線で囲った範囲Ａに示す先側の拡大部分断面図である。
【図３】図１の一点鎖線で囲った範囲Ｂに示す元側の拡大部分断面図である。
【図４】図１の一点鎖線で囲った範囲Ｃに示す中間部の拡大部分断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るシャフトのプリプレグ積層構成を表し、（ａ）は芯金を、（ｂ）〜（ｈ）はバイアス層、ストレート層、先側周方向層、元側周方向層に適用されるプリプレグの裁断形状を表している。
【図６】本発明の第２実施形態に係るシャフトのプリプレグ積層構成を表し、（ａ）は芯金を、（ｂ）〜（ｉ）はバイアス層、ストレート層、先側周方向層、元側周方向層に適用されるプリプレグの裁断形状を表している。
【符号の説明】
【００６０】
１ ゴルフクラブ
２ ヘッド
３ グリップ
１００ シャフト
１１０ 先側
１１１ バイアス層
１１２，１１３，１２２ ストレート層
１１４ 先側周方向層
１２０ 元側
１２３ 元側周方向層
１３０ 中間部
１５０ 芯金
ＫＰ キックポイント
ＳＴ 急テーパ部
Ｔ１，Ｔ２ テーパ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部にクラブヘッドが備えられる先側と、グリップが配設される元側と、を備え、前記先側から前記元側へ外径を漸次拡大させた複数の繊維強化合成樹脂層からなるシャフトを備えたゴルフクラブであって、
前記シャフトの全長にわたって、前記繊維強化合成樹脂層の強化繊維が、軸線方向に対して±３５度以上±５５度以下の傾斜角度で配向されたバイアス層と、前記繊維強化合成樹脂層の強化繊維が、軸線方向に配向されたストレート層と、を有し、
前記先側と前記元側には、それぞれ前記強化繊維が周方向に配向された先側周方向層と元側周方向層とをさらに有し、
前記先側周方向層の軸線方向の長さは、前記先端部から前記元側へ、前記シャフトの全長の２０％以上、５０％以下とされ、
前記元側周方向層の軸線方向の長さは、少なくとも前記グリップの長さとし、
前記先側周方向層と前記元側周方向層に挟まれた中間部が、全長の３０％を超える長さを有することを特徴とするゴルフクラブのシャフト。
【請求項２】
前記中間部で、かつ、キックポイントから前記元側寄りに、前記元側から前記先側へ前記シャフトの外径が円錐状に縮小する急テーパ部を備え、
前記急テーパ部の軸線方向の先側または／および元側に他のテーパ部を備えたとき、急テーパ部のテーパは、他のテーパ部と比べて大きいものとしたことを特徴とする請求項１に記載のゴルフクラブのシャフト。
【請求項３】
前記先側は、少なくとも内周側に前記バイアス層と、少なくとも外周側に前記ストレート層と、前記バイアス層と前記ストレート層との間、もしくは、複数ある前記ストレート層の間に前記先側周方向層と、を備え、
前記元側は、内周側に前記バイアス層と、外周側に前記ストレート層と、最外周側のストレート層の内周側に隣接した前記元側周方向層と、を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のゴルフクラブのシャフト。
【請求項４】
前記先側周方向層と前記元側周方向層は、前記バイアス層および前記ストレート層よりも肉厚が薄く、かつ、合成樹脂含浸量が前記バイアス層および前記ストレート層よりも多いプリプレグシートによって単層もしくは２層未満で巻回されることで形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のゴルフクラブのシャフト。
【請求項１】
先端部にクラブヘッドが備えられる先側と、グリップが配設される元側と、を備え、前記先側から前記元側へ外径を漸次拡大させた複数の繊維強化合成樹脂層からなるシャフトを備えたゴルフクラブであって、
前記シャフトの全長にわたって、前記繊維強化合成樹脂層の強化繊維が、軸線方向に対して±３５度以上±５５度以下の傾斜角度で配向されたバイアス層と、前記繊維強化合成樹脂層の強化繊維が、軸線方向に配向されたストレート層と、を有し、
前記先側と前記元側には、それぞれ前記強化繊維が周方向に配向された先側周方向層と元側周方向層とをさらに有し、
前記先側周方向層の軸線方向の長さは、前記先端部から前記元側へ、前記シャフトの全長の２０％以上、５０％以下とされ、
前記元側周方向層の軸線方向の長さは、少なくとも前記グリップの長さとし、
前記先側周方向層と前記元側周方向層に挟まれた中間部が、全長の３０％を超える長さを有することを特徴とするゴルフクラブのシャフト。
【請求項２】
前記中間部で、かつ、キックポイントから前記元側寄りに、前記元側から前記先側へ前記シャフトの外径が円錐状に縮小する急テーパ部を備え、
前記急テーパ部の軸線方向の先側または／および元側に他のテーパ部を備えたとき、急テーパ部のテーパは、他のテーパ部と比べて大きいものとしたことを特徴とする請求項１に記載のゴルフクラブのシャフト。
【請求項３】
前記先側は、少なくとも内周側に前記バイアス層と、少なくとも外周側に前記ストレート層と、前記バイアス層と前記ストレート層との間、もしくは、複数ある前記ストレート層の間に前記先側周方向層と、を備え、
前記元側は、内周側に前記バイアス層と、外周側に前記ストレート層と、最外周側のストレート層の内周側に隣接した前記元側周方向層と、を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のゴルフクラブのシャフト。
【請求項４】
前記先側周方向層と前記元側周方向層は、前記バイアス層および前記ストレート層よりも肉厚が薄く、かつ、合成樹脂含浸量が前記バイアス層および前記ストレート層よりも多いプリプレグシートによって単層もしくは２層未満で巻回されることで形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のゴルフクラブのシャフト。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２１９６５２（Ｐ２００９−２１９６５２Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６６９４２（Ｐ２００８−６６９４２）
【出願日】平成２０年３月１７日（２００８．３．１７）
【出願人】（０００００２４９５）ダイワ精工株式会社 (1,394)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１７日（２００８．３．１７）
【出願人】（０００００２４９５）ダイワ精工株式会社 (1,394)
【Ｆターム（参考）】
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