ゴルフクラブシャフト
【課題】ゴルフクラブシャフトの軽量性を維持しながら、所望のトルクとフレックスと優れた強度を実現する。
【解決手段】プリプレグからなる全長層を６層以上備え、該全長層４１〜４７を積層数で半分に分割し、シャフト中心側半数を内層部Ｉ、シャフト外側半数を外層部ＩＩとした場合において、内層部Ｉと外層部ＩＩのそれぞれに、強化繊維のシャフト軸線に対する配向角が±２５°以上６５°以下の範囲内であると共に、該配向角が＋θ°である一層のバイアス層と、−θ°である一層のバイアス層を、互いの強化繊維が交差するように重ね合わせて積層してなるバイアスセット層Ａ１、Ａ２を少なくとも一層ずつ備え、かつ、外層部ＩＩの最外全長層４７には、強化繊維のシャフト軸線に対する配向角が０°以上±１０°以下の範囲内であるストレート層Ｂ２を備えていることを特徴とする。
【解決手段】プリプレグからなる全長層を６層以上備え、該全長層４１〜４７を積層数で半分に分割し、シャフト中心側半数を内層部Ｉ、シャフト外側半数を外層部ＩＩとした場合において、内層部Ｉと外層部ＩＩのそれぞれに、強化繊維のシャフト軸線に対する配向角が±２５°以上６５°以下の範囲内であると共に、該配向角が＋θ°である一層のバイアス層と、−θ°である一層のバイアス層を、互いの強化繊維が交差するように重ね合わせて積層してなるバイアスセット層Ａ１、Ａ２を少なくとも一層ずつ備え、かつ、外層部ＩＩの最外全長層４７には、強化繊維のシャフト軸線に対する配向角が０°以上±１０°以下の範囲内であるストレート層Ｂ２を備えていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴルフクラブシャフトに関し、特に、軽量なゴルフクラブシャフトの強度、方向性、飛距離の向上を図るものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、打球の飛距離向上のため、ゴルフクラブシャフトとヘッドの軽量化が進んでいる。そのため、ゴルフクラブシャフトの材料は、従来の主流であったスチールから、軽量で、比強度、比剛性の高いカーボンプリプレグ等の繊維強化樹脂が主流となっている。
前記繊維強化樹脂製のゴルフクラブシャフトの積層構成としては、トルクに影響を与えるバイアス層をシャフトの内層部に、フレックスに影響を与えるストレート層をシャフトの外層部に配置する構成が一般的である。
【０００３】
シャフトの軽量化は、プリプレグのボリューム（目付量や層数）の削減で実施することが一般的であるが、この手法では、強度低下を招くと共に、トルクやフレックスが大きくなる点に問題がある。即ち、シャフトの軽量化により一般にヘッドスピードは速くなるが、トルクが大きい場合、ヘッドの返りが遅くなるため、方向性悪化の大きな原因となる。また、フレックスが大きい場合、シャフトが柔らかいため、撓り過ぎてエネルギーロスを生じ、飛距離増大の妨げとなる。
【０００４】
トルクを小さくする方法としては、トルクに影響を与えるバイアス層の目付量増加、あるいは繊維種の高弾性化が一般的であり、フレックスを小さくする方法としては、フレックスに影響を与えるストレート層の目付量増加、あるいは繊維種の高弾性化が一般的である。しかしながら、目付量増加は軽量化に反し、繊維種の高弾性化は、繊維の引張弾性率が３０ｔを超えると強度低下を招く点に問題がある。
そこで、軽量性と強度を維持しながら所望のフレックスとトルクを得ることが課題となっている。
【０００５】
この種の問題に関し、特開２００３−１８０８９０号（特許文献１）では、シャフトの中間部分に±２０°〜６５°のバイアス層を配置することで、軽量性を維持しながら、振動吸収性と方向性を向上させることが提案されている。しかしながら、この場合、バイアス層を追加するのであれば軽量化に反し、ストレート層やフープ層に置き換えてバイアス層を配置する場合、曲げ強度やつぶし強度が低下しやすいため、改善の余地がある。
【０００６】
また、特開２００４−３０５３３２号（特許文献２）では、シャフトの内層を繊維の配向角が±３５°〜５５°のバイアス層で形成すると共に、シャフトの外層をストレート層で形成し、かつ、最外層の少なくとも一部に繊維の配向角が±５°〜３０°のバイアス層を形成することが提案されている。これにより、内層のバイアス層で捩じれ剛性を高め、外層のストレート層で曲げ剛性を高め、最外層のバイアス層で繊維の変形量を小さくし、曲げ強度を高めることができる。しかしながら、最外層は塗装の関係で研磨され、バイアス層が研磨されることで所期の強度やトルクが十分な性能が得られない恐れがある。
【０００７】
特開平８−３０８９６９号（特許文献３）では、図１０に示すように、第一バイアス層２の外側にストレート層３を形成し、該ストレート層３の外側に第二バイアス層４を形成し、第二バイアス層４の表面にシャフト表面調整層５を形成したシャフト１が提案され、これにより、打球時の衝撃に対して防振性と耐衝撃性を有することができるとされている。しかしながら、バイアス層２、４とストレート層３の積層数や形成位置等について、強度、軽量性、フレックス、トルクのバランスを図る観点からは言及されておらず、所望の性能は得られない。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１８０８９０号公報
【特許文献２】特開２００４−３０５３３２号公報
【特許文献３】特開平８−３０８９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は前記問題に鑑みてなされたもので、軽量性と優れた強度をバランスよく備えると共に、所望のフレックスおよびトルクを備えて優れた飛距離と打球方向性を併せ持つゴルフクラブシャフトの提供を課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明は、プリプレグの積層体からなるゴルフクラブシャフトであって、
シャフト全長に形成される前記プリプレグからなる全長層を少なくとも６層備え、
前記全長層の積層数のうち、シャフト中心側半数を内層部、シャフト外側半数を外層部として分け、
前記内層部の全長層と前記外層部の全長層のそれぞれに、強化繊維のシャフト軸線に対する配向角が±２５°以上±６５°以下の範囲内であると共に、該配向角が＋θ°である一層のバイアス層と−θ°である一層のバイアス層とを互いの強化繊維が交差するように重ね合わせて積層してなるバイアスセット層を少なくとも一組ずつ備え、かつ、
前記外層部の最外全長層には、強化繊維のシャフト軸線に対する配向角が０°以上±１０°以下の範囲内であるストレート層を備えていることを特徴とするゴルフクラブシャフトを提供している。
【００１１】
前記積層数は、１枚のプリプレグによる１周層を１層として数えたものである。
また、前記全長層の積層数が偶数の場合は、半数ずつを内層部と外層部とに分けるが、奇数の場合は、中間の一層を中層部とし、該中層部を除いた半数ずつを内層部と外層部とに分ける。
【００１２】
このように、通常内層側に配置されることが多かったバイアス層を分割し、内層部と外層部にバランスよく配置することで、フレックスやシャフト重量を変化させずにトルク値を低下させることが可能となる。
また、バイアス層は、繊維角度が小さいほど曲げ強度向上に寄与し、大きいほどつぶし強度向上に寄与するため、このバイアス層の繊維角度を±２５°以上６５°以下の範囲内で変更・調節することにより、シャフト強度をバランスよく高めることが可能となる。
さらに、最外層に全長ストレート層を形成することにより、研磨による影響をバイアス層が受けずに済み、強度やトルクにおいて十分な性能を発揮することができる。
従って、軽量シャフトにおいても、その軽量性を維持したまま、優れた強度を備えると共に、所望のフレックスとトルクをバランスよく設定でき、打球飛距離と方向性を高めることができる。
【００１３】
前記バイアス層の強化繊維の配向角を±２５°以上６５°以下の範囲内としているのは、±２５°未満あるいは±６５°より大きい配向角では、シャフト捩じれ方向から逸脱するため所望のトルクが得られず、打球方向性を向上できないことに因る。
なお、前記バイアス層は、配向角が＋θ°のプリプレグと−θ°のプリプレグとを重ね合わせた状態で巻きつけて積層しても、あるいは、一方を巻きつけた後に重ねて他方を巻きつけて積層してもよい。
【００１４】
また、本発明のゴルフクラブシャフトにおいて、全長層を少なくとも６層としているのは、内層部及び外層部にそれぞれ１組のバイアスセット層を備えているため、２層の全長層を備え、かつ、外周層では更にストレート層を備えているため、外層部において全長層は３層以上必要となる。内層部においても、外層部との境界位置にストレート層を介在させることが好ましいため、全長層は３層必要となり、よって、全長層は内層部と外層部とを合わせて少なくとも６層必要としている。
【００１５】
さらに、前記したように、全長層の全層数は奇数の場合は、中間の１層は中間層とし、この内層部と外層部の間に配置される中間層は全長ストレート層とすることが好ましい。
このように中間層としてストレート層を配置すると、フレックスの低下を最小限に抑え、トルクを小さくすることができる。
【００１６】
前記シャフトの重量は５０ｇ以上７０ｇ以下とし、
前記内層部の全長バイアスセット層の強化繊維の配向角±θ１°と、前記外層部の全長バイアスセット層の強化繊維の配向角±θ２°の比θ２／θ１は、１より大きく２以下の範囲内としていることが好ましい。
【００１７】
このように内外バイアスセット層の繊維角度比θ２／θ１を設定することにより、シャフトの重量あるいは肉厚に応じた強度向上が可能となる。即ち、θ２／θ１を１より大きく２以下としているのは、１未満では、フレックス値は維持できるが、つぶし方向の強度が低下することで曲げ強度も低下してしまい、２より大きくすると、強度は維持できるが、フレックスが大きくなりすぎて、エネルギーロスによる飛距離低下を生じることに因る。
このθ２／θ１の下限は、より好ましくは１．２以上、さらには１．３以上、上限は１．８以下、さらには１．５以下が好ましい。
【００１８】
内層部の前記θ１は、小さい方が曲げ強度が向上するため、２５°以上５０°以下が好ましく、さらには２５°以上４５°以下が好ましく、特に２５°以上４０°以下が好ましい。
外層部の前記θ２は、大きい方がつぶし方向の強度が向上し、肉厚の薄い軽量シャフトではつぶし方向の強度向上に伴い曲げ強度も向上するため、４０°以上６５°以下が好ましく、さらには４５°以上６５°以下、特に５０°以上６５°以下が好ましい。
【００１９】
シャフト重量を５０ｇ以上７０ｇ以下としているのは、５０ｇ未満では、シャフト重心点がヘッド側になるため、クラブバランスを調整する際に重いバランスにしか調整できず、スイング時に重く感じられ振り抜きにくいクラブとなり、７０ｇ以上では、ヘッドスピードが上がらないため、飛距離が低下してしまうことに因る。
【００２０】
前記内層部の全長バイアスセット層（以下「内側全長バイアスセット層」という）の厚さＴ１と、前記外層部の全長バイアスセット層（「外側全長バイアスセット層」という）の厚さＴ２の比Ｔ２／Ｔ１は、１より大きく１．４以下の範囲内としている。
これにより、シャフト強度を維持しながらトルクを小さくすることが可能となる。
【００２１】
即ち、前記厚み比Ｔ２／Ｔ１を１より大きく１．４以下としているのは、１未満ではトルク低下の効果が小さく、方向性が向上せず、１．４より大きくすると、トルクが低下して捩じれにくいシャフトとなるが、相対的にストレート層が内寄りに配置されることになり、フレックスが増大し、強度が低下することに因る。好ましくは、Ｔ２／Ｔ１の下限は１．１以上がよい。
【００２２】
前記繊維強化樹脂に用いられる樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等が挙げられるが、強度と剛性の点より、熱硬化性樹脂が好ましく、特にエポキシ系樹脂が好ましい。
熱硬化性樹脂としては、エポキシ系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、ユリア系樹脂、ジアリルフタレート系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ケイ素樹脂等が挙げられる。
熱可塑性樹脂としては、ポリアミド樹脂、飽和ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ＡＳ樹脂、メタクリル樹脂、ポリプロピレン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。
【００２３】
前記繊維強化樹脂に用いられる強化繊維としては、比重が小さく弾性率と強度が高いという点からカーボン繊維が好ましいが、その他、一般に高性能強化繊維として使用される繊維が用いられる。例えば、黒鉛繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、ガラス繊維等が挙げられる。
【発明の効果】
【００２４】
上述のように本発明によれば、トルクに影響するバイアス層を、増加するのではなく、内層部と外層部とに分割してバランスよく配置し、かつ、最外全長層にストレート層を配置することにより、重量増加を抑制すると共に強度、フレックスを維持しながら、十分なトルク低下効果を発揮することが可能となる。従って、軽量性、優れた強度、優れた飛距離と方向性の全てをバランスよく備えるゴルフシャフトとすることができる。
【００２５】
また、バイアス層の繊維角度を±２５°〜６５°の範囲内で変更、調節することで、低いトルクを維持したまま曲げ強度とつぶし強度を増減できるため、所望のトルクとシャフト強度とをバランスよく得ることができる。
【００２６】
さらに、内側全長バイアスセット層の繊維角度θ１と外側全長バイアスセット層の繊維角度θ２の比θ２／θ１を１より大きく２以下とすることにより、所望のつぶし強度と所望のフレックスをバランスよく得ることができる。
また、内側全長バイアスセット層の厚みＴ１と外側全長バイアスセット層の厚みＴ２の比Ｔ２／Ｔ１を１より大きく１．４以下とすることにより、トルクの低下効果と、所望のフレックスをバランスよく得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図３は、本発明の第一実施形態に係るゴルフクラブシャフト１０を示し、このシャフト１０は、プリプレグ２１〜３１の積層体からなるテーパー状の長尺な管状体よりなり、前記プリプレグ２１〜３１のうち７層はシャフトの全長に配置する全長層としている。管状体の小径側のヘッド側先端１１にヘッド１３が取り付けられ、大径側のグリップ側後端１２にグリップ１４が取り付けられている。シャフト１０の全長は１１９５ｍｍとし、シャフト重量は６１ｇとしている。
【００２８】
上記シャフト１０は、図２に示すように、前記プリプレグ２１〜３１を、内側からプリプレグ２１〜３１の順にシートワインディング製法によりマンドレル２０に１周ずつ巻きつけて積層した後、ポリエチレン製やポリエチレンテレフタレート製等のテープで圧力をかけながらラッピングし、これをオーブン中で加熱加圧し樹脂を硬化させて一体的に成形し、その後、マンドレル２０を引き抜いてシャフト１０を製造している。シャフト表面は研磨を行った後、両端をカットして塗装している。
【００２９】
シャフト１０を構成する前記プリプレグ２１〜３１はいずれも、カーボン繊維からなる強化繊維Ｆ２１〜Ｆ３１を引き揃えてエポキシ樹脂を含浸させてなる。前記樹脂にはエポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂を使用してもよい。
【００３０】
詳しくは、プリプレグ２１は、ヘッド側先端部に配置され、長さを１９７ｍｍとし、強化繊維Ｆ２１は、シャフト軸線に対してなす配向角を０°としている。
プリプレグ２２、２３はいずれも、シャフト全長に配置され、強化繊維Ｆ２２は、シャフト軸線に対してなす配向角を−４５°とし、強化繊維Ｆ２３は、シャフト軸線に対してなす配向角を＋４５°としている。この２枚のプリプレグ２２、２３を、互いの強化繊維Ｆ２２、Ｆ２３が交差するように重ねて貼りあわせた状態で巻き付けて、後述の内側全長バイアスセット層Ａ１を形成している。
プリプレグ２４は、ヘッド側先端部に配置され、長さを２６７ｍｍとし、強化繊維Ｆ２４は、シャフト軸線に対してなす配向角を０°としている。
プリプレグ２５、２６はいずれも、シャフト全長に配置され、強化繊維Ｆ２５、２６は、シャフト軸線に対してなす配向角を０°としている。
プリプレグ２７、２８はいずれも、シャフト全長に配置され、強化繊維Ｆ２７は、シャフト軸線に対してなす配向角を−４５°とし、強化繊維Ｆ２８は、シャフト軸線に対してなす配向角を＋４５°としている。この２枚のプリプレグ２７、２８を、互いの強化繊維Ｆ２７、Ｆ２８が交差するように重ねて貼りあわせた状態で巻き付けて、後述の外側全長バイアスセット層Ａ２を形成している。
プリプレグ２９は、シャフト全長に配置され、強化繊維Ｆ２９は、シャフト軸線に対してなす配向角を０°としている。
プリプレグ３０は、ヘッド側先端部に配置され、長さを２１７ｍｍとし、強化繊維Ｆ３０は、シャフト軸線に対してなす配向角を０°としている。
プリプレグ３１は、ヘッド側先端部に配置され、長さを１６７ｍｍとし、強化繊維Ｆ３１は、シャフト軸線に対してなす配向角を０°としている。
【００３１】
前記シャフト１０は、前記プリプレグ２２、２３、２５、２６、２７、２８、２９によって計７層の全長層４１〜４７を形成している。
詳しくは、図３にも示すように、シャフト中心側三層の全長層４１〜４３を含む内層部Ｉには、プリプレグ２２、２３で形成される内側全長バイアスセット層Ａ１と、プリプレグ２５で形成される全長ストレート層Ｂ１とを配置している。
シャフト外周側の三層の全長層４５〜４７を含む外層部ＩＩには、プリプレグ２７、２８で形成される外側全長バイアスセット層Ａ２と、プリプレグ２９で形成される最外周全長ストレート層Ｂ２を配置している。全長層４４からなる中層部ＩＩＩには、プリプレグ２６で形成される全長ストレート層Ｂ３を配置している。
【００３２】
前記内側バイアスセット層Ａ１の厚み（Ｔ１）と外側バイアスセット層Ａ２の厚み（Ｔ２）は、いずれも０．３１５ｍｍとし、前記全長ストレート層Ｂ１〜Ｂ３の厚みは、いずれも０．１５８ｍｍとしている。
【００３３】
前記構成よりなるシャフト１０は、トルクに影響を与えるバイアス層の積層数やプリプレグ目付量を増やすのではなく、従来であればシャフト内層部にのみ配置されていた全長バイアス層を、内側全長バイアスセット層Ａ１と外側全長バイアスセット層Ａ２とに分割し、前記内層部Ｉのみでなく前記外層部ＩＩにもバランスよく配置しているため、シャフト重量を増加することなく、かつ、フレックスや強度を維持したまま、トルクを低下させることが可能となる。これにより、軽量性を備え、かつ強度、飛距離、方向性に優れたシャフトを実現できる。
【００３４】
また、外側全長バイアスセット層Ａ２の外周に最外周全長ストレート層Ｂ２を形成しているため、バイアス層Ａ２は、塗装の関係で必要となる研磨の影響を受けずに済み、トルク低下効果を十分に発揮することができる。
【００３５】
さらに、前記全長バイアスセット層Ａ１、Ａ２の強化繊維Ｆ２２、Ｆ２３、Ｆ２７、Ｆ２８の配向角は、いずれも＋４５°あるいは−４５°であり、±２５°以上６５°以下の範囲内であるため、トルク低下効果を十分発揮できると共に、曲げ方向およびつぶし方向のシャフト強度もバランスよく高めることができる。
【００３６】
（実施例）
本発明のゴルフクラブシャフトの実施例１〜１１および比較例１〜５について詳述する。
以下の表１に示すとおり、全長層４１〜４７の繊維角度（強化繊維のシャフト軸線に対する配向角）および厚みを異ならせた実施例１〜１１および比較例１〜５を作製し、順式フレックス、トルク、３点曲げ強度、つぶし強度を測定し、その結果を表１および表２に示した。
【００３７】
【表１】
【００３８】
【表２】
【００３９】
実施例１〜１１および比較例１〜５のいずれも、カーボン繊維を強化繊維としてエポキシ樹脂を含浸してなる１１枚の三菱レイヨン社製のプリプレグを用い、シートワインディング製法により作製し、その作製方法は前記第一実施形態と同一とした。下記の品番のプリプレグはいずれも前記したように三菱レイヨン社製のプリプレグである。
また、実施例１〜１１および比較例１〜５はいずれも、シャフト長さを１１９５ｍｍとし、シャフト全長に形成される計７層の全長層４１〜４７の積層位置、およびシャフトの一部に形成される部分補強層の構成を、前記第一実施形態と同一とした。表１には前記全長層４１〜４７についてのみ記載した。
各実施例および比較例のシャフト重量およびシャフトバランスは、表１に示すとおり設定した。
【００４０】
（実施例１）
前記第一実施形態と同一構成とした。即ち、全長層４１、４２は繊維角度を−４５°、＋４５°とし、厚みを０．３１５ｍｍとする内側全長バイアスセット層Ａ１とした。全長層４３、４４はそれぞれ繊維角度を０°とし、厚みを０．１５８ｍｍとするストレート層Ｂ１、Ｂ３とした。全長層４５、４６は繊維角度を−４５°、＋４５°とし、厚みを０．３１５ｍｍとする外側全長バイアスセット層Ａ２とした。全長層４７は繊維角度を０°とし、厚みを０．１５８ｍｍとする最外周ストレート層Ｂ２とした。
これにより、内層部Ｉに内側バイアスセット層Ａ１を、外層部ＩＩに外側バイアスセット層Ａ２を分割配置し、該内外バイアスセット層Ａ１、Ａ２の繊維角度比θ２／θ１は１．００とし、厚み比Ｔ２／Ｔ１も１．００とした。
全長層４１〜４７のいずれにも、品番「ＭＲ３５０Ｃ−１２５Ｓ」のプリプレグを使用した。
【００４１】
（実施例２）
内側全長バイアスセット層Ａ１を構成する全長層４１、４２を品番「ＭＲ３５０Ｃ−１００Ｓ」のプリプレグを用い、該バイアスセット層Ａ１の厚みを０．２６２５ｍｍとした。外側全長バイアスセット層Ａ２を構成する全長層４５、４６に品番「ＭＲ３５０Ｃ−１５０Ｓ」のプリプレグを用い、該バイアスセット層Ａ２の厚みを０．３６７５ｍｍとした。厚み比Ｔ２／Ｔ１を１．４とした。繊維角度など、その他の構成は実施例１と同一とした。
【００４２】
（実施例３）
内側全長バイアスセット層Ａ１を構成する全長層４１、４２を品番「ＭＲ３５０Ｃ−１５０Ｓ」のプリプレグを用い、該バイアスセット層Ａ１の厚みを０．３６７５ｍｍとした。外側全長バイアスセット層Ａ２を構成する全長層４５、４６に品番「ＭＲ３５０Ｃ−１００Ｓ」のプリプレグを用い、該バイアスセット層Ａ２の厚みを０．２６２５ｍｍとした。厚み比Ｔ２／Ｔ１を０．７１とした。繊維角度など、その他の構成は実施例１と同一とした。
【００４３】
（実施例４）
内側全長バイアスセット層Ａ１を構成する全長層４１、４２を品番「ＭＲ３５０Ｃ−０７５Ｓ」のプリプレグを用い、該バイアスセット層Ａ１の厚みを０．２１ｍｍとした。外側全長バイアスセット層Ａ２を構成する全長層４５、４６に品番「ＭＲ３５０Ｃ−１７５Ｓ」のプリプレグを用い、該バイアスセット層Ａ２の厚みを０．４２ｍｍとした。厚み比Ｔ２／Ｔ１を２とした。繊維角度など、その他の構成は実施例１と同一とした。
【００４４】
（実施例５）
内側全長バイアスセット層Ａ１を構成する全長層４１、４２を品番「ＭＲ３５０Ｃ−１５０Ｓ」のプリプレグを用い、該バイアスセット層Ａ１の厚みを０．３６７５ｍｍとした。外側全長バイアスセット層Ａ２を構成する全長層４５、４６に品番「ＭＲ３５０Ｃ−１７５Ｓ」のプリプレグを用い、該バイアスセット層Ａ２の厚みを０．４２ｍｍとした。厚み比Ｔ２／Ｔ１を１．１とした。繊維角度など、その他の構成は実施例１と同一とした。
【００４５】
（実施例６）
内側全長バイアスセット層Ａ１を構成する全長層４１、４２の繊維角度を−３０°、＋３０°とし、外側全長バイアスセット層Ａ２を構成する全長層４５、４６の繊維角度も−３０°、＋３０°とした。該内外バイアスセット層Ａ１、Ａ２の繊維角度比θ２／θ１を１とした。各層の厚みや使用プリプレグ種など、その他は実施例１と同一とした。
【００４６】
（実施例７）
内側全長バイアスセット層Ａ１を構成する全長層４１、４２の繊維角度を−６０°、＋６０°とし、外側全長バイアスセット層Ａ２を構成する全長層４５、４６の繊維角度も−６０°、＋６０°とした。該内外バイアスセット層Ａ１、Ａ２の繊維角度比θ２／θ１を１とした。各層の厚みや使用プリプレグ種など、その他は実施例１と同一とした。
【００４７】
（実施例８）
内側全長バイアスセット層Ａ１を構成する全長層４１、４２の繊維角度を−３０°、＋３０°と、外側全長バイアスセット層Ａ２を構成する全長層４５、４６の繊維角度を−６０°、＋６０°とした。該内外バイアスセット層Ａ１、Ａ２の繊維角度比θ２／θ１を２とした。各層の厚みや使用プリプレグ種など、その他は実施例１と同一とした。
【００４８】
（実施例９）
内側全長バイアスセット層Ａ１を構成する全長層４１、４２の繊維角度を−３０°、＋３０°とし、外側全長バイアスセット層Ａ２を構成する全長層４５、４６の繊維角度を−４５°、＋４５°とした。該内外バイアスセット層Ａ１、Ａ２の繊維角度比θ２／θ１を１．５とした。各層の厚みや使用プリプレグ種など、その他は実施例１と同一とした。
【００４９】
（実施例１０）
内側全長バイアスセット層Ａ１を構成する全長層４１、４２の繊維角度を−４５°、＋４５°とし、外側全長バイアスセット層Ａ２を構成する全長層４５、４６の繊維角度を−６０°、＋６０°とした。該内外バイアスセット層Ａ１、Ａ２の繊維角度比θ２／θ１を１．３３とした。各層の厚みや使用プリプレグ種など、その他は実施例１と同一とした。
【００５０】
（実施例１１）
図４に示すように、全長層４１〜４７のうち、内層部Ｉの構成を実施例１と相違させた。即ち、最内全長層４１は、繊維角度を０°とするストレート層Ｂ１とし、全長層４２、４３を、繊維角度を−４５°、＋４５°とする内側全長バイアスセット層Ａ１とした。各層の厚みや使用プリプレグ種など、その他は実施例１と同一とした。
【００５１】
（比較例１）
図５に示すように、全長層４１〜４７のうち、外層部ＩＩにはバイアス層を形成せず、内層部Ｉおよび中層部ＩＩＩにのみバイアス層を形成した。即ち、全長層４１〜４４は、繊維角度を−４５°、＋４５°、−４５°、＋４５°として、厚みを０．３１５ｍｍとするバイアスセット層を２組重ねて形成した。全長層４５〜４７はいずれも、繊維角度を０°とし、厚みを０．１５８ｍｍとするストレート層とした。
各層に使用したプリプレグ種は実施例１と同一とした。
【００５２】
（比較例２）
図に示すように、全長層４１〜４７のうち、内層部Ｉにはバイアス層を形成せず、外層部ＩＩおよび中層部ＩＩＩにのみバイアス層を形成した。即ち、全長層４１〜４３はいずれも、繊維角度を０°とし、厚みを０．１５８ｍｍとするストレート層とした。全長層４４〜４７は、繊維角度を−４５°、＋４５°、−４５°、＋４５°として、厚みを０．３１５ｍｍとするバイアスセット層を２組重ねて形成した。
各層に使用したプリプレグ種は実施例１と同一とした。
【００５３】
（比較例３）
内側全長バイアスセット層Ａ１を構成する全長層４１、４２の繊維角度を−１５°、＋１５°とし、外側全長バイアスセット層Ａ２を構成する全長層４５、４６の繊維角度も−１５°、＋１５°とした。該内外バイアスセット層Ａ１、Ａ２の繊維角度比θ２／θ１を１．００とした。各層の厚みや使用プリプレグ種など、その他は実施例１と同一とした。
【００５４】
（比較例４）
内側全長バイアスセット層Ａ１を構成する全長層４１、４２の繊維角度を−７５°、＋７５°とし、外側全長バイアスセット層Ａ２を構成する全長層４５、４６の繊維角度も−７５°、＋７５°とした。該内外バイアスセット層Ａ１、Ａ２の繊維角度比θ２／θ１を１．００とした。各層の厚みや使用プリプレグ種など、その他は実施例１と同一とした。
【００５５】
（比較例５）
内側全長バイアスセット層Ａ１を構成する全長層４１、４２の繊維角度を−１５°、＋１５°とし、外側全長バイアスセット層Ａ２を構成する全長層４５、４６の繊維角度を−７５°、＋７５°とした。該内外バイアスセット層Ａ１、Ａ２の繊維角度比θ２／θ１を５．００とした。各層の厚みや使用プリプレグ種など、その他は実施例１と同一とした。
【００５６】
（順式フレックスの測定）
順式フレックスとはシャフトのグリップ側（手元側）の硬さの指標であり、図７に示すように、ヘッド側先端１１から７９９ｍｍの位置を支点Ｐ１とし、この支点Ｐ１からグリップ側後端１２寄りの１４０ｍｍの位置を固定点Ｐ２とし、ヘッド側先端１１から６４ｍｍの位置に２．７ｋｇの錘Ｗ１を吊り下げ、ヘット側先端１１の撓み量を測定して得たものである。
【００５７】
（トルクの測定）
前記トルク（ｄｅｇ）は、図８に示すように、シャフト１０のヘッド側先端１１から４０ｍｍの位置を固定し、該ヘッド側先端１１から８６５ｍｍの点に１３６．３Ｎ・ｃｍ（１３．９ｋｇｆ・ｃｍ）のトルクを加え、そのときの捩じれ角度を測定したものである。
【００５８】
（３点曲げ強度の測定）
三点曲げ強度とは、製品安全協会が定める破壊強度である。図９に示すように、３点でシャフト１０を支え、上方から荷重Ｆを加え、シャフト１０が破断した時の荷重値（ピーク値）を測定した。測定点は、シャフト１０のヘッド側先端１１から１７５ｍｍの位置（Ａ点）、５２５ｍｍの位置（Ｂ点）、９９３ｍｍの位置（Ｃ点）とした。支持点５１のスパンは３００ｍｍとした。（図示はＡ点測定の例）
【００５９】
（つぶし強度の測定）
万能圧縮試験機を用い、シャフト１０のグリップ側後端１２から１０ｍｍの位置、１００ｍｍの位置、２００ｍｍの位置、３００ｍｍの位置を中心に長さ約１０ｍｍの試験片を作成し圧縮試験を行い、その強力を示した。
【００６０】
表１から確認できるように、全長バイアス層を内層部Ｉと外層部IIにバランスよく分割配置した実施例１〜１１は、フレックスと強度を維持しながらトルクを小さくできることが確認できた。
【００６１】
全長バイアス層を内層側に集中させた比較例１は、トルクが大きくなることが分かった。また、全長バイアス層を外層側に集中させた比較例２は、トルクは小さくなったが、フレックスが大きくなりすぎるうえ、曲げ強度およびつぶし強度が低下することが確認できた。
【００６２】
バイアス層の繊維角度を±２５°よりも小さくした比較例３と、±６５°よりも大きくした比較例４は、内外バイアス層の繊維角度比θ２／θ１が１であっても、いずれもトルクが小さくならなかったうえ、強度が低下した。
【００６３】
内外バイアス層の繊維角度比θ２／θ１が２よりも極端に大きい比較例５は、トルクが大きくなるうえ、フレックスも大きくなりすぎることが確認できた。
一方、該繊維角度比が１．００の実施例１〜７、１１と、１より大きく２以下の範囲内の実施例８、９、１０は、トルクが低下すると共に、フレックスの増大も抑制できることも確認できた。また、実施例８、９、１０は、実施例１〜７、１１に比して、つぶし強度も向上した。
【００６４】
内外バイアス層の厚み比Ｔ２／Ｔ１が１．４よりも大きい実施例４は、実施例１、２、５と比較すると、フレックスが大きくなりすぎるうえ、曲げ強度が低下することが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第一実施形態に係るゴルフクラブシャフトの概略図である。
【図２】図１に示すゴルフクラブシャフトのプリプレグの積層構成を示す図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】実施例１１のシャフトの積層構成を示す図である。
【図５】比較例１のシャフトの積層構成を示す図である。
【図６】比較例２のシャフトの積層構成を示す図である。
【図７】順式フレックスの測定方法を示す図である。
【図８】トルクの測定方法を示す図である。
【図９】三点曲げ強度の測定方法を示す図である。
【図１０】従来例の図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０ シャフト
２１〜３１ プリプレグ
４１〜４７ 全長層
Ａ１ 内側全長バイアスセット層
Ａ２ 外側全長バイアスセット層
Ｂ１、Ｂ３ 全長ストレート層
Ｂ２ 最外周全長ストレート層
Ｉ 内層部
ＩＩ 外層部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴルフクラブシャフトに関し、特に、軽量なゴルフクラブシャフトの強度、方向性、飛距離の向上を図るものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、打球の飛距離向上のため、ゴルフクラブシャフトとヘッドの軽量化が進んでいる。そのため、ゴルフクラブシャフトの材料は、従来の主流であったスチールから、軽量で、比強度、比剛性の高いカーボンプリプレグ等の繊維強化樹脂が主流となっている。
前記繊維強化樹脂製のゴルフクラブシャフトの積層構成としては、トルクに影響を与えるバイアス層をシャフトの内層部に、フレックスに影響を与えるストレート層をシャフトの外層部に配置する構成が一般的である。
【０００３】
シャフトの軽量化は、プリプレグのボリューム（目付量や層数）の削減で実施することが一般的であるが、この手法では、強度低下を招くと共に、トルクやフレックスが大きくなる点に問題がある。即ち、シャフトの軽量化により一般にヘッドスピードは速くなるが、トルクが大きい場合、ヘッドの返りが遅くなるため、方向性悪化の大きな原因となる。また、フレックスが大きい場合、シャフトが柔らかいため、撓り過ぎてエネルギーロスを生じ、飛距離増大の妨げとなる。
【０００４】
トルクを小さくする方法としては、トルクに影響を与えるバイアス層の目付量増加、あるいは繊維種の高弾性化が一般的であり、フレックスを小さくする方法としては、フレックスに影響を与えるストレート層の目付量増加、あるいは繊維種の高弾性化が一般的である。しかしながら、目付量増加は軽量化に反し、繊維種の高弾性化は、繊維の引張弾性率が３０ｔを超えると強度低下を招く点に問題がある。
そこで、軽量性と強度を維持しながら所望のフレックスとトルクを得ることが課題となっている。
【０００５】
この種の問題に関し、特開２００３−１８０８９０号（特許文献１）では、シャフトの中間部分に±２０°〜６５°のバイアス層を配置することで、軽量性を維持しながら、振動吸収性と方向性を向上させることが提案されている。しかしながら、この場合、バイアス層を追加するのであれば軽量化に反し、ストレート層やフープ層に置き換えてバイアス層を配置する場合、曲げ強度やつぶし強度が低下しやすいため、改善の余地がある。
【０００６】
また、特開２００４−３０５３３２号（特許文献２）では、シャフトの内層を繊維の配向角が±３５°〜５５°のバイアス層で形成すると共に、シャフトの外層をストレート層で形成し、かつ、最外層の少なくとも一部に繊維の配向角が±５°〜３０°のバイアス層を形成することが提案されている。これにより、内層のバイアス層で捩じれ剛性を高め、外層のストレート層で曲げ剛性を高め、最外層のバイアス層で繊維の変形量を小さくし、曲げ強度を高めることができる。しかしながら、最外層は塗装の関係で研磨され、バイアス層が研磨されることで所期の強度やトルクが十分な性能が得られない恐れがある。
【０００７】
特開平８−３０８９６９号（特許文献３）では、図１０に示すように、第一バイアス層２の外側にストレート層３を形成し、該ストレート層３の外側に第二バイアス層４を形成し、第二バイアス層４の表面にシャフト表面調整層５を形成したシャフト１が提案され、これにより、打球時の衝撃に対して防振性と耐衝撃性を有することができるとされている。しかしながら、バイアス層２、４とストレート層３の積層数や形成位置等について、強度、軽量性、フレックス、トルクのバランスを図る観点からは言及されておらず、所望の性能は得られない。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１８０８９０号公報
【特許文献２】特開２００４−３０５３３２号公報
【特許文献３】特開平８−３０８９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は前記問題に鑑みてなされたもので、軽量性と優れた強度をバランスよく備えると共に、所望のフレックスおよびトルクを備えて優れた飛距離と打球方向性を併せ持つゴルフクラブシャフトの提供を課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明は、プリプレグの積層体からなるゴルフクラブシャフトであって、
シャフト全長に形成される前記プリプレグからなる全長層を少なくとも６層備え、
前記全長層の積層数のうち、シャフト中心側半数を内層部、シャフト外側半数を外層部として分け、
前記内層部の全長層と前記外層部の全長層のそれぞれに、強化繊維のシャフト軸線に対する配向角が±２５°以上±６５°以下の範囲内であると共に、該配向角が＋θ°である一層のバイアス層と−θ°である一層のバイアス層とを互いの強化繊維が交差するように重ね合わせて積層してなるバイアスセット層を少なくとも一組ずつ備え、かつ、
前記外層部の最外全長層には、強化繊維のシャフト軸線に対する配向角が０°以上±１０°以下の範囲内であるストレート層を備えていることを特徴とするゴルフクラブシャフトを提供している。
【００１１】
前記積層数は、１枚のプリプレグによる１周層を１層として数えたものである。
また、前記全長層の積層数が偶数の場合は、半数ずつを内層部と外層部とに分けるが、奇数の場合は、中間の一層を中層部とし、該中層部を除いた半数ずつを内層部と外層部とに分ける。
【００１２】
このように、通常内層側に配置されることが多かったバイアス層を分割し、内層部と外層部にバランスよく配置することで、フレックスやシャフト重量を変化させずにトルク値を低下させることが可能となる。
また、バイアス層は、繊維角度が小さいほど曲げ強度向上に寄与し、大きいほどつぶし強度向上に寄与するため、このバイアス層の繊維角度を±２５°以上６５°以下の範囲内で変更・調節することにより、シャフト強度をバランスよく高めることが可能となる。
さらに、最外層に全長ストレート層を形成することにより、研磨による影響をバイアス層が受けずに済み、強度やトルクにおいて十分な性能を発揮することができる。
従って、軽量シャフトにおいても、その軽量性を維持したまま、優れた強度を備えると共に、所望のフレックスとトルクをバランスよく設定でき、打球飛距離と方向性を高めることができる。
【００１３】
前記バイアス層の強化繊維の配向角を±２５°以上６５°以下の範囲内としているのは、±２５°未満あるいは±６５°より大きい配向角では、シャフト捩じれ方向から逸脱するため所望のトルクが得られず、打球方向性を向上できないことに因る。
なお、前記バイアス層は、配向角が＋θ°のプリプレグと−θ°のプリプレグとを重ね合わせた状態で巻きつけて積層しても、あるいは、一方を巻きつけた後に重ねて他方を巻きつけて積層してもよい。
【００１４】
また、本発明のゴルフクラブシャフトにおいて、全長層を少なくとも６層としているのは、内層部及び外層部にそれぞれ１組のバイアスセット層を備えているため、２層の全長層を備え、かつ、外周層では更にストレート層を備えているため、外層部において全長層は３層以上必要となる。内層部においても、外層部との境界位置にストレート層を介在させることが好ましいため、全長層は３層必要となり、よって、全長層は内層部と外層部とを合わせて少なくとも６層必要としている。
【００１５】
さらに、前記したように、全長層の全層数は奇数の場合は、中間の１層は中間層とし、この内層部と外層部の間に配置される中間層は全長ストレート層とすることが好ましい。
このように中間層としてストレート層を配置すると、フレックスの低下を最小限に抑え、トルクを小さくすることができる。
【００１６】
前記シャフトの重量は５０ｇ以上７０ｇ以下とし、
前記内層部の全長バイアスセット層の強化繊維の配向角±θ１°と、前記外層部の全長バイアスセット層の強化繊維の配向角±θ２°の比θ２／θ１は、１より大きく２以下の範囲内としていることが好ましい。
【００１７】
このように内外バイアスセット層の繊維角度比θ２／θ１を設定することにより、シャフトの重量あるいは肉厚に応じた強度向上が可能となる。即ち、θ２／θ１を１より大きく２以下としているのは、１未満では、フレックス値は維持できるが、つぶし方向の強度が低下することで曲げ強度も低下してしまい、２より大きくすると、強度は維持できるが、フレックスが大きくなりすぎて、エネルギーロスによる飛距離低下を生じることに因る。
このθ２／θ１の下限は、より好ましくは１．２以上、さらには１．３以上、上限は１．８以下、さらには１．５以下が好ましい。
【００１８】
内層部の前記θ１は、小さい方が曲げ強度が向上するため、２５°以上５０°以下が好ましく、さらには２５°以上４５°以下が好ましく、特に２５°以上４０°以下が好ましい。
外層部の前記θ２は、大きい方がつぶし方向の強度が向上し、肉厚の薄い軽量シャフトではつぶし方向の強度向上に伴い曲げ強度も向上するため、４０°以上６５°以下が好ましく、さらには４５°以上６５°以下、特に５０°以上６５°以下が好ましい。
【００１９】
シャフト重量を５０ｇ以上７０ｇ以下としているのは、５０ｇ未満では、シャフト重心点がヘッド側になるため、クラブバランスを調整する際に重いバランスにしか調整できず、スイング時に重く感じられ振り抜きにくいクラブとなり、７０ｇ以上では、ヘッドスピードが上がらないため、飛距離が低下してしまうことに因る。
【００２０】
前記内層部の全長バイアスセット層（以下「内側全長バイアスセット層」という）の厚さＴ１と、前記外層部の全長バイアスセット層（「外側全長バイアスセット層」という）の厚さＴ２の比Ｔ２／Ｔ１は、１より大きく１．４以下の範囲内としている。
これにより、シャフト強度を維持しながらトルクを小さくすることが可能となる。
【００２１】
即ち、前記厚み比Ｔ２／Ｔ１を１より大きく１．４以下としているのは、１未満ではトルク低下の効果が小さく、方向性が向上せず、１．４より大きくすると、トルクが低下して捩じれにくいシャフトとなるが、相対的にストレート層が内寄りに配置されることになり、フレックスが増大し、強度が低下することに因る。好ましくは、Ｔ２／Ｔ１の下限は１．１以上がよい。
【００２２】
前記繊維強化樹脂に用いられる樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等が挙げられるが、強度と剛性の点より、熱硬化性樹脂が好ましく、特にエポキシ系樹脂が好ましい。
熱硬化性樹脂としては、エポキシ系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、ユリア系樹脂、ジアリルフタレート系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ケイ素樹脂等が挙げられる。
熱可塑性樹脂としては、ポリアミド樹脂、飽和ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ＡＳ樹脂、メタクリル樹脂、ポリプロピレン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。
【００２３】
前記繊維強化樹脂に用いられる強化繊維としては、比重が小さく弾性率と強度が高いという点からカーボン繊維が好ましいが、その他、一般に高性能強化繊維として使用される繊維が用いられる。例えば、黒鉛繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、ガラス繊維等が挙げられる。
【発明の効果】
【００２４】
上述のように本発明によれば、トルクに影響するバイアス層を、増加するのではなく、内層部と外層部とに分割してバランスよく配置し、かつ、最外全長層にストレート層を配置することにより、重量増加を抑制すると共に強度、フレックスを維持しながら、十分なトルク低下効果を発揮することが可能となる。従って、軽量性、優れた強度、優れた飛距離と方向性の全てをバランスよく備えるゴルフシャフトとすることができる。
【００２５】
また、バイアス層の繊維角度を±２５°〜６５°の範囲内で変更、調節することで、低いトルクを維持したまま曲げ強度とつぶし強度を増減できるため、所望のトルクとシャフト強度とをバランスよく得ることができる。
【００２６】
さらに、内側全長バイアスセット層の繊維角度θ１と外側全長バイアスセット層の繊維角度θ２の比θ２／θ１を１より大きく２以下とすることにより、所望のつぶし強度と所望のフレックスをバランスよく得ることができる。
また、内側全長バイアスセット層の厚みＴ１と外側全長バイアスセット層の厚みＴ２の比Ｔ２／Ｔ１を１より大きく１．４以下とすることにより、トルクの低下効果と、所望のフレックスをバランスよく得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図３は、本発明の第一実施形態に係るゴルフクラブシャフト１０を示し、このシャフト１０は、プリプレグ２１〜３１の積層体からなるテーパー状の長尺な管状体よりなり、前記プリプレグ２１〜３１のうち７層はシャフトの全長に配置する全長層としている。管状体の小径側のヘッド側先端１１にヘッド１３が取り付けられ、大径側のグリップ側後端１２にグリップ１４が取り付けられている。シャフト１０の全長は１１９５ｍｍとし、シャフト重量は６１ｇとしている。
【００２８】
上記シャフト１０は、図２に示すように、前記プリプレグ２１〜３１を、内側からプリプレグ２１〜３１の順にシートワインディング製法によりマンドレル２０に１周ずつ巻きつけて積層した後、ポリエチレン製やポリエチレンテレフタレート製等のテープで圧力をかけながらラッピングし、これをオーブン中で加熱加圧し樹脂を硬化させて一体的に成形し、その後、マンドレル２０を引き抜いてシャフト１０を製造している。シャフト表面は研磨を行った後、両端をカットして塗装している。
【００２９】
シャフト１０を構成する前記プリプレグ２１〜３１はいずれも、カーボン繊維からなる強化繊維Ｆ２１〜Ｆ３１を引き揃えてエポキシ樹脂を含浸させてなる。前記樹脂にはエポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂を使用してもよい。
【００３０】
詳しくは、プリプレグ２１は、ヘッド側先端部に配置され、長さを１９７ｍｍとし、強化繊維Ｆ２１は、シャフト軸線に対してなす配向角を０°としている。
プリプレグ２２、２３はいずれも、シャフト全長に配置され、強化繊維Ｆ２２は、シャフト軸線に対してなす配向角を−４５°とし、強化繊維Ｆ２３は、シャフト軸線に対してなす配向角を＋４５°としている。この２枚のプリプレグ２２、２３を、互いの強化繊維Ｆ２２、Ｆ２３が交差するように重ねて貼りあわせた状態で巻き付けて、後述の内側全長バイアスセット層Ａ１を形成している。
プリプレグ２４は、ヘッド側先端部に配置され、長さを２６７ｍｍとし、強化繊維Ｆ２４は、シャフト軸線に対してなす配向角を０°としている。
プリプレグ２５、２６はいずれも、シャフト全長に配置され、強化繊維Ｆ２５、２６は、シャフト軸線に対してなす配向角を０°としている。
プリプレグ２７、２８はいずれも、シャフト全長に配置され、強化繊維Ｆ２７は、シャフト軸線に対してなす配向角を−４５°とし、強化繊維Ｆ２８は、シャフト軸線に対してなす配向角を＋４５°としている。この２枚のプリプレグ２７、２８を、互いの強化繊維Ｆ２７、Ｆ２８が交差するように重ねて貼りあわせた状態で巻き付けて、後述の外側全長バイアスセット層Ａ２を形成している。
プリプレグ２９は、シャフト全長に配置され、強化繊維Ｆ２９は、シャフト軸線に対してなす配向角を０°としている。
プリプレグ３０は、ヘッド側先端部に配置され、長さを２１７ｍｍとし、強化繊維Ｆ３０は、シャフト軸線に対してなす配向角を０°としている。
プリプレグ３１は、ヘッド側先端部に配置され、長さを１６７ｍｍとし、強化繊維Ｆ３１は、シャフト軸線に対してなす配向角を０°としている。
【００３１】
前記シャフト１０は、前記プリプレグ２２、２３、２５、２６、２７、２８、２９によって計７層の全長層４１〜４７を形成している。
詳しくは、図３にも示すように、シャフト中心側三層の全長層４１〜４３を含む内層部Ｉには、プリプレグ２２、２３で形成される内側全長バイアスセット層Ａ１と、プリプレグ２５で形成される全長ストレート層Ｂ１とを配置している。
シャフト外周側の三層の全長層４５〜４７を含む外層部ＩＩには、プリプレグ２７、２８で形成される外側全長バイアスセット層Ａ２と、プリプレグ２９で形成される最外周全長ストレート層Ｂ２を配置している。全長層４４からなる中層部ＩＩＩには、プリプレグ２６で形成される全長ストレート層Ｂ３を配置している。
【００３２】
前記内側バイアスセット層Ａ１の厚み（Ｔ１）と外側バイアスセット層Ａ２の厚み（Ｔ２）は、いずれも０．３１５ｍｍとし、前記全長ストレート層Ｂ１〜Ｂ３の厚みは、いずれも０．１５８ｍｍとしている。
【００３３】
前記構成よりなるシャフト１０は、トルクに影響を与えるバイアス層の積層数やプリプレグ目付量を増やすのではなく、従来であればシャフト内層部にのみ配置されていた全長バイアス層を、内側全長バイアスセット層Ａ１と外側全長バイアスセット層Ａ２とに分割し、前記内層部Ｉのみでなく前記外層部ＩＩにもバランスよく配置しているため、シャフト重量を増加することなく、かつ、フレックスや強度を維持したまま、トルクを低下させることが可能となる。これにより、軽量性を備え、かつ強度、飛距離、方向性に優れたシャフトを実現できる。
【００３４】
また、外側全長バイアスセット層Ａ２の外周に最外周全長ストレート層Ｂ２を形成しているため、バイアス層Ａ２は、塗装の関係で必要となる研磨の影響を受けずに済み、トルク低下効果を十分に発揮することができる。
【００３５】
さらに、前記全長バイアスセット層Ａ１、Ａ２の強化繊維Ｆ２２、Ｆ２３、Ｆ２７、Ｆ２８の配向角は、いずれも＋４５°あるいは−４５°であり、±２５°以上６５°以下の範囲内であるため、トルク低下効果を十分発揮できると共に、曲げ方向およびつぶし方向のシャフト強度もバランスよく高めることができる。
【００３６】
（実施例）
本発明のゴルフクラブシャフトの実施例１〜１１および比較例１〜５について詳述する。
以下の表１に示すとおり、全長層４１〜４７の繊維角度（強化繊維のシャフト軸線に対する配向角）および厚みを異ならせた実施例１〜１１および比較例１〜５を作製し、順式フレックス、トルク、３点曲げ強度、つぶし強度を測定し、その結果を表１および表２に示した。
【００３７】
【表１】
【００３８】
【表２】
【００３９】
実施例１〜１１および比較例１〜５のいずれも、カーボン繊維を強化繊維としてエポキシ樹脂を含浸してなる１１枚の三菱レイヨン社製のプリプレグを用い、シートワインディング製法により作製し、その作製方法は前記第一実施形態と同一とした。下記の品番のプリプレグはいずれも前記したように三菱レイヨン社製のプリプレグである。
また、実施例１〜１１および比較例１〜５はいずれも、シャフト長さを１１９５ｍｍとし、シャフト全長に形成される計７層の全長層４１〜４７の積層位置、およびシャフトの一部に形成される部分補強層の構成を、前記第一実施形態と同一とした。表１には前記全長層４１〜４７についてのみ記載した。
各実施例および比較例のシャフト重量およびシャフトバランスは、表１に示すとおり設定した。
【００４０】
（実施例１）
前記第一実施形態と同一構成とした。即ち、全長層４１、４２は繊維角度を−４５°、＋４５°とし、厚みを０．３１５ｍｍとする内側全長バイアスセット層Ａ１とした。全長層４３、４４はそれぞれ繊維角度を０°とし、厚みを０．１５８ｍｍとするストレート層Ｂ１、Ｂ３とした。全長層４５、４６は繊維角度を−４５°、＋４５°とし、厚みを０．３１５ｍｍとする外側全長バイアスセット層Ａ２とした。全長層４７は繊維角度を０°とし、厚みを０．１５８ｍｍとする最外周ストレート層Ｂ２とした。
これにより、内層部Ｉに内側バイアスセット層Ａ１を、外層部ＩＩに外側バイアスセット層Ａ２を分割配置し、該内外バイアスセット層Ａ１、Ａ２の繊維角度比θ２／θ１は１．００とし、厚み比Ｔ２／Ｔ１も１．００とした。
全長層４１〜４７のいずれにも、品番「ＭＲ３５０Ｃ−１２５Ｓ」のプリプレグを使用した。
【００４１】
（実施例２）
内側全長バイアスセット層Ａ１を構成する全長層４１、４２を品番「ＭＲ３５０Ｃ−１００Ｓ」のプリプレグを用い、該バイアスセット層Ａ１の厚みを０．２６２５ｍｍとした。外側全長バイアスセット層Ａ２を構成する全長層４５、４６に品番「ＭＲ３５０Ｃ−１５０Ｓ」のプリプレグを用い、該バイアスセット層Ａ２の厚みを０．３６７５ｍｍとした。厚み比Ｔ２／Ｔ１を１．４とした。繊維角度など、その他の構成は実施例１と同一とした。
【００４２】
（実施例３）
内側全長バイアスセット層Ａ１を構成する全長層４１、４２を品番「ＭＲ３５０Ｃ−１５０Ｓ」のプリプレグを用い、該バイアスセット層Ａ１の厚みを０．３６７５ｍｍとした。外側全長バイアスセット層Ａ２を構成する全長層４５、４６に品番「ＭＲ３５０Ｃ−１００Ｓ」のプリプレグを用い、該バイアスセット層Ａ２の厚みを０．２６２５ｍｍとした。厚み比Ｔ２／Ｔ１を０．７１とした。繊維角度など、その他の構成は実施例１と同一とした。
【００４３】
（実施例４）
内側全長バイアスセット層Ａ１を構成する全長層４１、４２を品番「ＭＲ３５０Ｃ−０７５Ｓ」のプリプレグを用い、該バイアスセット層Ａ１の厚みを０．２１ｍｍとした。外側全長バイアスセット層Ａ２を構成する全長層４５、４６に品番「ＭＲ３５０Ｃ−１７５Ｓ」のプリプレグを用い、該バイアスセット層Ａ２の厚みを０．４２ｍｍとした。厚み比Ｔ２／Ｔ１を２とした。繊維角度など、その他の構成は実施例１と同一とした。
【００４４】
（実施例５）
内側全長バイアスセット層Ａ１を構成する全長層４１、４２を品番「ＭＲ３５０Ｃ−１５０Ｓ」のプリプレグを用い、該バイアスセット層Ａ１の厚みを０．３６７５ｍｍとした。外側全長バイアスセット層Ａ２を構成する全長層４５、４６に品番「ＭＲ３５０Ｃ−１７５Ｓ」のプリプレグを用い、該バイアスセット層Ａ２の厚みを０．４２ｍｍとした。厚み比Ｔ２／Ｔ１を１．１とした。繊維角度など、その他の構成は実施例１と同一とした。
【００４５】
（実施例６）
内側全長バイアスセット層Ａ１を構成する全長層４１、４２の繊維角度を−３０°、＋３０°とし、外側全長バイアスセット層Ａ２を構成する全長層４５、４６の繊維角度も−３０°、＋３０°とした。該内外バイアスセット層Ａ１、Ａ２の繊維角度比θ２／θ１を１とした。各層の厚みや使用プリプレグ種など、その他は実施例１と同一とした。
【００４６】
（実施例７）
内側全長バイアスセット層Ａ１を構成する全長層４１、４２の繊維角度を−６０°、＋６０°とし、外側全長バイアスセット層Ａ２を構成する全長層４５、４６の繊維角度も−６０°、＋６０°とした。該内外バイアスセット層Ａ１、Ａ２の繊維角度比θ２／θ１を１とした。各層の厚みや使用プリプレグ種など、その他は実施例１と同一とした。
【００４７】
（実施例８）
内側全長バイアスセット層Ａ１を構成する全長層４１、４２の繊維角度を−３０°、＋３０°と、外側全長バイアスセット層Ａ２を構成する全長層４５、４６の繊維角度を−６０°、＋６０°とした。該内外バイアスセット層Ａ１、Ａ２の繊維角度比θ２／θ１を２とした。各層の厚みや使用プリプレグ種など、その他は実施例１と同一とした。
【００４８】
（実施例９）
内側全長バイアスセット層Ａ１を構成する全長層４１、４２の繊維角度を−３０°、＋３０°とし、外側全長バイアスセット層Ａ２を構成する全長層４５、４６の繊維角度を−４５°、＋４５°とした。該内外バイアスセット層Ａ１、Ａ２の繊維角度比θ２／θ１を１．５とした。各層の厚みや使用プリプレグ種など、その他は実施例１と同一とした。
【００４９】
（実施例１０）
内側全長バイアスセット層Ａ１を構成する全長層４１、４２の繊維角度を−４５°、＋４５°とし、外側全長バイアスセット層Ａ２を構成する全長層４５、４６の繊維角度を−６０°、＋６０°とした。該内外バイアスセット層Ａ１、Ａ２の繊維角度比θ２／θ１を１．３３とした。各層の厚みや使用プリプレグ種など、その他は実施例１と同一とした。
【００５０】
（実施例１１）
図４に示すように、全長層４１〜４７のうち、内層部Ｉの構成を実施例１と相違させた。即ち、最内全長層４１は、繊維角度を０°とするストレート層Ｂ１とし、全長層４２、４３を、繊維角度を−４５°、＋４５°とする内側全長バイアスセット層Ａ１とした。各層の厚みや使用プリプレグ種など、その他は実施例１と同一とした。
【００５１】
（比較例１）
図５に示すように、全長層４１〜４７のうち、外層部ＩＩにはバイアス層を形成せず、内層部Ｉおよび中層部ＩＩＩにのみバイアス層を形成した。即ち、全長層４１〜４４は、繊維角度を−４５°、＋４５°、−４５°、＋４５°として、厚みを０．３１５ｍｍとするバイアスセット層を２組重ねて形成した。全長層４５〜４７はいずれも、繊維角度を０°とし、厚みを０．１５８ｍｍとするストレート層とした。
各層に使用したプリプレグ種は実施例１と同一とした。
【００５２】
（比較例２）
図に示すように、全長層４１〜４７のうち、内層部Ｉにはバイアス層を形成せず、外層部ＩＩおよび中層部ＩＩＩにのみバイアス層を形成した。即ち、全長層４１〜４３はいずれも、繊維角度を０°とし、厚みを０．１５８ｍｍとするストレート層とした。全長層４４〜４７は、繊維角度を−４５°、＋４５°、−４５°、＋４５°として、厚みを０．３１５ｍｍとするバイアスセット層を２組重ねて形成した。
各層に使用したプリプレグ種は実施例１と同一とした。
【００５３】
（比較例３）
内側全長バイアスセット層Ａ１を構成する全長層４１、４２の繊維角度を−１５°、＋１５°とし、外側全長バイアスセット層Ａ２を構成する全長層４５、４６の繊維角度も−１５°、＋１５°とした。該内外バイアスセット層Ａ１、Ａ２の繊維角度比θ２／θ１を１．００とした。各層の厚みや使用プリプレグ種など、その他は実施例１と同一とした。
【００５４】
（比較例４）
内側全長バイアスセット層Ａ１を構成する全長層４１、４２の繊維角度を−７５°、＋７５°とし、外側全長バイアスセット層Ａ２を構成する全長層４５、４６の繊維角度も−７５°、＋７５°とした。該内外バイアスセット層Ａ１、Ａ２の繊維角度比θ２／θ１を１．００とした。各層の厚みや使用プリプレグ種など、その他は実施例１と同一とした。
【００５５】
（比較例５）
内側全長バイアスセット層Ａ１を構成する全長層４１、４２の繊維角度を−１５°、＋１５°とし、外側全長バイアスセット層Ａ２を構成する全長層４５、４６の繊維角度を−７５°、＋７５°とした。該内外バイアスセット層Ａ１、Ａ２の繊維角度比θ２／θ１を５．００とした。各層の厚みや使用プリプレグ種など、その他は実施例１と同一とした。
【００５６】
（順式フレックスの測定）
順式フレックスとはシャフトのグリップ側（手元側）の硬さの指標であり、図７に示すように、ヘッド側先端１１から７９９ｍｍの位置を支点Ｐ１とし、この支点Ｐ１からグリップ側後端１２寄りの１４０ｍｍの位置を固定点Ｐ２とし、ヘッド側先端１１から６４ｍｍの位置に２．７ｋｇの錘Ｗ１を吊り下げ、ヘット側先端１１の撓み量を測定して得たものである。
【００５７】
（トルクの測定）
前記トルク（ｄｅｇ）は、図８に示すように、シャフト１０のヘッド側先端１１から４０ｍｍの位置を固定し、該ヘッド側先端１１から８６５ｍｍの点に１３６．３Ｎ・ｃｍ（１３．９ｋｇｆ・ｃｍ）のトルクを加え、そのときの捩じれ角度を測定したものである。
【００５８】
（３点曲げ強度の測定）
三点曲げ強度とは、製品安全協会が定める破壊強度である。図９に示すように、３点でシャフト１０を支え、上方から荷重Ｆを加え、シャフト１０が破断した時の荷重値（ピーク値）を測定した。測定点は、シャフト１０のヘッド側先端１１から１７５ｍｍの位置（Ａ点）、５２５ｍｍの位置（Ｂ点）、９９３ｍｍの位置（Ｃ点）とした。支持点５１のスパンは３００ｍｍとした。（図示はＡ点測定の例）
【００５９】
（つぶし強度の測定）
万能圧縮試験機を用い、シャフト１０のグリップ側後端１２から１０ｍｍの位置、１００ｍｍの位置、２００ｍｍの位置、３００ｍｍの位置を中心に長さ約１０ｍｍの試験片を作成し圧縮試験を行い、その強力を示した。
【００６０】
表１から確認できるように、全長バイアス層を内層部Ｉと外層部IIにバランスよく分割配置した実施例１〜１１は、フレックスと強度を維持しながらトルクを小さくできることが確認できた。
【００６１】
全長バイアス層を内層側に集中させた比較例１は、トルクが大きくなることが分かった。また、全長バイアス層を外層側に集中させた比較例２は、トルクは小さくなったが、フレックスが大きくなりすぎるうえ、曲げ強度およびつぶし強度が低下することが確認できた。
【００６２】
バイアス層の繊維角度を±２５°よりも小さくした比較例３と、±６５°よりも大きくした比較例４は、内外バイアス層の繊維角度比θ２／θ１が１であっても、いずれもトルクが小さくならなかったうえ、強度が低下した。
【００６３】
内外バイアス層の繊維角度比θ２／θ１が２よりも極端に大きい比較例５は、トルクが大きくなるうえ、フレックスも大きくなりすぎることが確認できた。
一方、該繊維角度比が１．００の実施例１〜７、１１と、１より大きく２以下の範囲内の実施例８、９、１０は、トルクが低下すると共に、フレックスの増大も抑制できることも確認できた。また、実施例８、９、１０は、実施例１〜７、１１に比して、つぶし強度も向上した。
【００６４】
内外バイアス層の厚み比Ｔ２／Ｔ１が１．４よりも大きい実施例４は、実施例１、２、５と比較すると、フレックスが大きくなりすぎるうえ、曲げ強度が低下することが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第一実施形態に係るゴルフクラブシャフトの概略図である。
【図２】図１に示すゴルフクラブシャフトのプリプレグの積層構成を示す図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】実施例１１のシャフトの積層構成を示す図である。
【図５】比較例１のシャフトの積層構成を示す図である。
【図６】比較例２のシャフトの積層構成を示す図である。
【図７】順式フレックスの測定方法を示す図である。
【図８】トルクの測定方法を示す図である。
【図９】三点曲げ強度の測定方法を示す図である。
【図１０】従来例の図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０ シャフト
２１〜３１ プリプレグ
４１〜４７ 全長層
Ａ１ 内側全長バイアスセット層
Ａ２ 外側全長バイアスセット層
Ｂ１、Ｂ３ 全長ストレート層
Ｂ２ 最外周全長ストレート層
Ｉ 内層部
ＩＩ 外層部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリプレグの積層体からなるゴルフクラブシャフトであって、
シャフト全長に形成される前記プリプレグからなる全長層を少なくとも６層備え、
前記全長層の積層数のうち、シャフト中心側半数を内層部、シャフト外側半数を外層部として分け、
前記内層部の全長層と前記外層部の全長層のそれぞれに、強化繊維のシャフト軸線に対する配向角が±２５°以上±６５°以下の範囲内であると共に、該配向角が＋θ°である一層のバイアス層と−θ°である一層のバイアス層とを互いの強化繊維が交差するように重ね合わせて積層してなるバイアスセット層を少なくとも一組ずつ備え、かつ、
前記外層部の最外全長層には、強化繊維のシャフト軸線に対する配向角が０°以上±１０°以下の範囲内であるストレート層を備えていることを特徴とするゴルフクラブシャフト。
【請求項２】
前記シャフトの重量は５０ｇ以上７０ｇ以下とし、
前記内層部の全長バイアスセット層の強化繊維の配向角±θ１°と、前記外層部の全長バイアスセット層の強化繊維の配向角±θ２°の比θ２／θ１は、１より大きく２以下の範囲内としている請求項１に記載のゴルフクラブシャフト。
【請求項３】
前記内層部の全長バイアスセット層の厚さＴ１と、前記外層部の全長バイアスセット層の厚さＴ２の比Ｔ２／Ｔ１は、１より大きく１．４以下の範囲内としている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シャフト。
【請求項４】
前記全長層が奇数の場合は、中間の一層を中間層とし、該中間層としてストレート層を配置している請求項１乃至請求項３のいずれか１項のゴルフクラブシャフト。
【請求項１】
プリプレグの積層体からなるゴルフクラブシャフトであって、
シャフト全長に形成される前記プリプレグからなる全長層を少なくとも６層備え、
前記全長層の積層数のうち、シャフト中心側半数を内層部、シャフト外側半数を外層部として分け、
前記内層部の全長層と前記外層部の全長層のそれぞれに、強化繊維のシャフト軸線に対する配向角が±２５°以上±６５°以下の範囲内であると共に、該配向角が＋θ°である一層のバイアス層と−θ°である一層のバイアス層とを互いの強化繊維が交差するように重ね合わせて積層してなるバイアスセット層を少なくとも一組ずつ備え、かつ、
前記外層部の最外全長層には、強化繊維のシャフト軸線に対する配向角が０°以上±１０°以下の範囲内であるストレート層を備えていることを特徴とするゴルフクラブシャフト。
【請求項２】
前記シャフトの重量は５０ｇ以上７０ｇ以下とし、
前記内層部の全長バイアスセット層の強化繊維の配向角±θ１°と、前記外層部の全長バイアスセット層の強化繊維の配向角±θ２°の比θ２／θ１は、１より大きく２以下の範囲内としている請求項１に記載のゴルフクラブシャフト。
【請求項３】
前記内層部の全長バイアスセット層の厚さＴ１と、前記外層部の全長バイアスセット層の厚さＴ２の比Ｔ２／Ｔ１は、１より大きく１．４以下の範囲内としている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シャフト。
【請求項４】
前記全長層が奇数の場合は、中間の一層を中間層とし、該中間層としてストレート層を配置している請求項１乃至請求項３のいずれか１項のゴルフクラブシャフト。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−２７５４４３（Ｐ２００７−２７５４４３Ａ）
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１０８３０５（Ｐ２００６−１０８３０５）
【出願日】平成１８年４月１１日（２００６．４．１１）
【出願人】（５０４０１７８０９）ＳＲＩスポーツ株式会社 (701)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月１１日（２００６．４．１１）
【出願人】（５０４０１７８０９）ＳＲＩスポーツ株式会社 (701)
【Ｆターム（参考）】
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