JP4028215B2 - Golf shaft made of fiber reinforced resin - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維強化樹脂製ゴルフシャフト(FRP製ゴルフシャフト)に関し、詳しくは、スイング中のヘッドスピードの増大に伴い縦弾性率を大きくすることでスイングを容易にした繊維強化樹脂製ゴルフシャフト及びそのようなゴルフシャフトを備えたゴルフクラブに関する。
【0002】
【従来の技術】
繊維強化樹脂製ゴルフシャフト(以下、FRP製ゴルフシャフトとする)は、金属製ゴルフシャフトに比べて重量が軽く、スイングの際のスピードを増加させやすいため、ボールの飛距離が大きくなるという利点を有する。このため、FRP製ゴルフシャフトは一般に広く使用されている。
【0003】
FRP製ゴルフシャフトは、樹脂を含浸させた強化繊維から成るシャフトであり、その種類としては、シートローリング法により製造されたシャフト(S/Rシャフト)、フィラメントワインディング法により製造されたシャフト(FWシャフト)、及び組物シャフトが挙げられる。S/Rシャフトは強化繊維から成る一方向のプリプレグシートをマンドレルの周囲に巻き付けて成形されるシャフトである。FWシャフトは強化繊維から成る繊維束(ヤーン)をマンドレルの周囲にマンドレルの長手方向に沿って往復動させながら巻き付けて成形されるシャフトである。組物シャフトは、強化繊維から成る複数の繊維束(ヤーン)やトウプリプレグ(あるいはヤーンプリプレグ)を互いに編み組みさせながらシャフトのほぼ全長に延びるようにマンドレルに巻き付けて成形されるシャフトである。組物シャフトは、シャフト長手方向にもシャフト周方向にも継ぎ目が存在しない上に組糸が互いに編み込まれているため、曲げ強度が向上されている点で優れている。
【0004】
例えば、特開平6−278216号公報は組物シャフトについて開示している。このシャフトは、シャフトの長手方向軸に対して左右対称の配向角度を有する複数の傾斜糸とシャフトの長手方向軸に対して0゜の角度を有する縦糸とをマンドレルに組着することにより成形される。傾斜糸と縦糸とを編み込んで、いわゆる3軸構成の組物層を形成することにより、シャフトの曲げ強度が向上される。
【0005】
また、特開平11−342233号公報も組物シャフトについて開示している。その組物シャフトは、複数の組物層を積層することにより形成される。しかし、すべての組物層を左右対称の配向角度を有する複数の傾斜糸と長手方向軸に対して概ね0゜の縦糸とを備えた3軸の構成にした場合には、各層において3種類の組糸が重なる部分と重ならない部分とが生じる。そして、これらの部分の間に段差が生じ、組物層間の剪断強度が低下して、曲げ強度及び捩り強度を有効に発現できない。そこで従来の組物シャフトでは、外側組物層は3軸の構成にし、内側組物層は傾斜糸のみの2軸の構成にしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のシャフトは、いずれも左右対称な傾斜糸と縦糸とから成る3軸構成の組物層を備えることにより曲げ強度の向上を図っている。しかしながら、スイング中のシャフトでは、遠心力による負荷がヘッドスピードの増大と共に増加し、シャフトの性能(シャフトの曲げ変形とそれによるフィーリングや打球飛距離の変化)に影響を与える。そのため、遠心力による負荷と変形の関係についてさらに詳しく考察する必要がある。
【0007】
スイング中のシャフトの状態を考えてみる。ゴルファーはスイング中、クラブのヘッドを概ね回転運動させ、ボールを打撃する。インパクト前のシャフトには(1)インパクト動作直前の遠心力、(2)ヘッドの加速や減速による慣性力がかかると考えられる。具体的には、(1)項の遠心力は、インパクト直前に、ヘッドスピードが40〜50m/sに達することにより生じる300〜500Nの力のことであり、この遠心力により、シャフトは回転運動の遠心方向へ向かって、全体に引っ張られ、曲げ変形及び引っ張りの変形が生じる。(2)項の慣性力は、ゴルファーが腰、腕、手首などを回転、捻転、並進させてヘッドを加速又は減速させることにより生じる力のことであり、この慣性力によりシャフトには曲げ負荷や捩れの負荷がかかり、曲げや捩れの変形を生じる。遠心力や慣性力によって、シャフトには、(A)シャフト長手方向に対する曲げ負荷による、中立面に対称な引っ張り・圧縮や、(B)シャフトの長手方向に対する遠心方向への引っ張りが生じる。(A)項における中立面とは、引っ張りも圧縮も作用しないシャフトの長手方向に沿った仮想的な面である。クラブをダウンスイングし、ヘッドスピードがある程度増大してきたインパクト前の状態では、特に、遠心力が大きくシャフトに作用する。この場合、(B)項に関する遠心方向の引っ張り歪みやシャフト周方向の圧縮は無視できる程度に小さいが、(A)項に関する曲げ負荷は、ヘッドスピードの増大と共に大きくなる。つまり、シャフトにかかる遠心力が増大するにつれて、スイングによる慣性力の変化と複合してシャフトが複雑に変形し、曲げ負荷が大きく変化する。曲げ負荷が大きく変化すると、シャフトのしなり具合が大きく変化し、従来のシャフトでは変形の程度が安定しない。これが時にはスイングに影響を及ぼしたり、ゴルファーがゴルフクラブをスイングした時のクラブのフィーリング(安定性など)に影響を及ぼしたりし得る。力が比較的強くてヘッドスピードが速くシャフトの変形の程度が大きいプロゴルファーや、感覚の繊細なプロゴルファーほど、シャフトの変形を感じ易く、特にインパクト直前のシャフトの変形が打球の善し悪しに影響する為、シャフトの変形を抑制し、打球を安定させることが重要であると考えられる。
【0008】
図10に示すように、従来の3軸構成の組物層を備えたシャフトでは、傾斜糸41,42はシャフト長手方向軸43に平行な縦糸40に対して各々+θ、−θの配向角度で左右対称に配置され、傾斜糸41,42の交差部分が一つおきに縦糸40上に存在している。組糸40,41,42の幅の平均値をt(mm)とし、傾斜糸41,42が交差した部分の縦糸40に対して垂直な方向の長さ(つまりシャフト周方向に沿った長さ)をι(mm)とすると、組糸はt、ι、t、ι・・・の順に交互に配置されている。ι=t/cosθであるため、t+ι=t+t/cosθとなる。縦糸40の打ち込み本数をn本、傾斜糸41,42の打ち込み本数を各々n本ずつとすると、t+ιのセットがn回並んだものがシャフトの全周に相当するため、シャフト2の直径をD(mm)とすると、
πD=n(t+t/cosθ)
が成り立つ。
【0009】
この従来の組物層では、3種類の組糸40,41,42が一点で重なる部分が繰り返し存在するため、3種類の組糸40,41,42が重なる部分と重ならない部分との間に段差が生じ、組糸の間にできる三次元的な空隙Sが広くなっている。このため、スイング中にヘッドスピードが増大するにつれてシャフトにかかる遠心力による負荷が増加すると、その空隙Sが可塑的に狭まってシャフトの変形が大きくなると推察される。
【0010】
本発明の目的は、インパクト前にシャフトにかかる遠心力によるシャフトの変形を抑えることでスイングを容易にした繊維強化樹脂製シャフトを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、シャフトの全長にわたってシャフト長手方向軸に対して概ね0゜の配向角度を有する縦糸と、第1の配向角度を有する第1の傾斜糸θと、第1の傾斜糸とシャフト長手方向軸に対して対称な第2の配向角度−θを有する第2の傾斜糸とを備えた組物層を有する繊維強化樹脂製ゴルフシャフトであって、第1及び第2の傾斜糸及び縦糸の幅の平均値をt、シャフトの直径をD、第1及び第2の傾斜糸のそれぞれの打ち込み本数をn本、縦糸の打ち込み本数をn本、とした場合に、
n・(t+t/cosθ) < π・D ≦ 2n・(t+t/cosθ)
が成り立つ部分が組物層に存在し、前記第1及び第2の傾斜糸の交差部分の中心を含むシャフト長手方向軸(13)の軸方向に延びる線が縦糸の長手方向に延びる中心線からずれており、前記縦糸及び第1の傾斜糸及び第2の傾斜糸が三重に重なる箇所が組物層に存在しないことを要旨とする。
【0016】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のゴルフシャフトにおいて、σtを縦糸及び第1及び第2の傾斜糸の幅の標準偏差とした時、幅の平均値tはt−σtからt+σtの範囲をとることを要旨とする。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した実施形態を参照しながら説明する。
図1は本発明の1実施形態のシャフトを備えたFRP製ゴルフクラブの斜視図である。ゴルフクラブ1は、先端3及び後端4を備えたシャフト2と、シャフト2の先端3に装着されたヘッド5と、シャフト2の後端4に装着されたグリップ6とを有する。シャフト2は後端4から先端3に向かうに従い径が細くなる概ねテーパ形状となっている。
【0020】
シャフト2はマトリクス樹脂が含浸された強化繊維により構成される。マトリクス樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリプロピレン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ABS樹脂、ナイロン樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられるが、特にエポキシ樹脂が好ましい。強化繊維としては、炭素繊維、ポリアミド繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、アラミド繊維、チラノ繊維、アモルファス繊維等が挙げられるが、特に炭素繊維が好ましい。
【0021】
シャフト2の要求特性に、ゴルファーに応じたある程度の剛性がある。その剛性が大きすぎると、シャフト2のしなりを利用してヘッドスピードを稼ぐことができない等の欠点があり、その剛性が小さすぎるとシャフト2がしなりすぎてボールをコントロール出来なくなる等の欠点がある。そこで、トップオブスイング時又はコック解放時にシャフト2の剛性をやや大きくすることで、シャフト2に負荷を加えた時の変形量を小さくし、かつゴルフクラブ1のスイングが容易にできれば理想的である。
【0022】
そこで、本発明ではシャフト2の変形の程度を客観的に評価する指標とすべく、シャフト2の長手方向の所定位置における、遠心力に相当する引っ張り負荷(図1の矢印F、以下遠心力Fとする)を加えた時のシャフトの縦弾性率E及びポアソン比νに着目した。
【0023】
まず、縦弾性率Eについて説明する。スイング中、トップオブスイング時からインパクトまでの間、ヘッド5のスピードVは増大する。ヘッドスピードVが増大するとヘッドにはたらく遠心力Fも増大する。縦弾性率Eは、シャフトのある位置における引っ張り歪み(縦歪み)をεx 、断面をA、および引っ張り負荷(つまり遠心力)をFとした時に、E=(F/A)/εx で表される値である。本発明のシャフトでは、遠心力Fが大きくなっても縦歪みεx は従来のシャフトほどに大きく変化しないため、結果的に、ヘッドスピードV及び遠心力Fの増大と共に、縦弾性率Eは徐々に増大する。縦弾性率Eはシャフトのこわさ(曲げ剛性)の指標であるため、本発明のシャフトを備えたゴルフクラブではスイング時にインパクト直前まで徐々にこわさが増大することになる。このため、スイング中、特にインパクト手前において、シャフトのスイング面からのぶれが少ない。縦弾性率Eの値が改善されることにより、そのようなシャフトを備えたクラブのスイングが容易となる。上記のような縦弾性率Eを有する組物シャフトの構成について調べた。
【0024】
図2〜4は、本発明の好ましい実施形態のシャフトの組物層の一部を示す部分拡大図である。図2の組物層21はシャフト長手方向軸13に対して配向角度+θ、−θをなすほぼ対称な2方向の第1の傾斜糸11及び第2の傾斜糸12が編み込まれて構成されている。図4の組物層22はシャフト長手方向軸13に対して傾斜する第1,第2の傾斜糸11,12と、シャフト長手方向軸13とほぼ平行でシャフト長手方向軸13に対して概ね0゜の配向角度をなす縦糸10とが編み込まれて構成される。第1及び第2の傾斜糸11,12及び縦糸10は、強化繊維に樹脂を含浸させたトウプリブレグから成り、円筒形のマンドレルに巻回されることにより組物層21,22を形成する。
【0025】
図2の2種類の組糸11,12から成る組物層21において、シャフト長手方向軸13に対する第1及び第2の傾斜糸11,12の第1及び第2の配向角度+θ、−θは、シャフト2の長手方向のほぼ全長にわたってそれぞれ+30゜〜+60゜、−30゜〜−60゜とすることが好ましく、+35゜〜+55゜と−35゜〜−55゜であることがより好ましい。傾斜糸11,12は交差する別の傾斜糸に対し、上、下、上、下・・・のパターンとなるように交差している。
【0026】
組糸11,12の間に生じる空隙Sは極力少なくされることが好ましく、図2の形態の組物層21からさらに組糸の間を狭めた最も好ましい2軸の組物層21の実施形態は、図3に示すように傾斜糸11,12が交互にほぼ隙間なく並ぶ配置を有する。この時、第1及び第2の傾斜糸11,12の幅の平均値をt(mm)、傾斜糸11,12が交差した部分のシャフト長手方向軸13に対して垂直な方向の長さ(つまりシャフト周方向に沿った長さ)をι(mm)とするとι=t/cosθである。傾斜糸11,12のそれぞれの打ち込み本数をn本(n=2,4,8,16、・・・2k、kは正の整数)ずつとすると、ιがn回並んだものがシャフトの全周に相当する。このため、シャフト2の直径をD(mm)とすると、
πD=nι=n・t/cosθ (1)
が成り立つ。直径Dは3.0≦D≦16.0の範囲にある。
【0027】
式(1)を満たすシャフトでは、空隙Sが極めて少なくなり、シャフトにかかる遠心力が大きくなるにつれてシャフトの曲げ剛性が向上し、遠心力による変形が抑えられる。
【0028】
実際のシャフトではシャフトの編み込みに製造時のばらつきが生じるため、傾斜糸11,12の幅の標準偏差をσtとすると、この2軸の組物層21は一般に、
n・{(t−σt)/cosθ} ≦ π・D ≦ n・{(t+σt)/cosθ}(2)
を満たす部分を有する。本実施形態ではt=1.6〜2.4(mm)であり、σt/t=約20%である。
【0029】
図4の3種類の組糸10,11,12から成る組物層22において、シャフト長手方向軸13に対する第1及び第2の傾斜糸11,12の第1及び第2の配向角度+θ、−θは、シャフト2の長手方向のほぼ全長にわたってそれぞれ+15゜〜+40゜、−15゜〜−40゜とすることが好ましく、+15゜〜+35゜と−15゜〜−35゜であることがより好ましい。第1の傾斜糸11は縦糸10及び第2の傾斜糸12に対して、図面上から下に向かって傾斜糸11が上、上、下、上、上、下・・・のパターンとなるように交差している。第2の傾斜糸12は縦糸10及び第1の傾斜糸11に対して、図面上から下に向かって傾斜糸12が下、下、上、下、下、上・・・のパターンとなるように交差している。
【0030】
第1及び第2の傾斜糸11,12の配向角度の大きさは同じであるが、傾斜糸11,12の対は1本の縦糸10に対して非対称に交差する。つまり、第1,第2の傾斜糸11,12の交差部分の中心からシャフト長手方向軸13と平行に延長した線mが、縦糸10の長手方向に延びる中心線qからずれている。好ましくは、3種類の組糸10,11,12が三重に重なる箇所が組物層22中に存在しないようにすることにより、つまり組物層22中のすべての組糸が一重か二重になっているようにすることにより、組糸を編み込む際に生じる空隙Sを極力少なくすることができる。
【0031】
換言すれば、縦糸10,第1及び第2の傾斜糸11,12の幅の平均値をt(mm)、傾斜糸11,12が交差した部分のシャフト長手方向軸13に対して垂直な方向の長さ(つまりシャフト周方向に沿った長さ)をι(mm)とし、縦糸10の打ち込み本数をn本、第1及び第2の傾斜糸11,12のそれぞれの打ち込み本数もn本(n=2,4,8,16、・・・2k、kは正の整数)ずつとする。従来のシャフトはt+ιのセットがn回並んだものがシャフトの全周に相当するため、シャフト2の直径をD(mm)(3.0≦D≦16.0)とすると、
πD=n(t+t/cosθ) (3)
が成り立つが、 3軸の組物層22は一般に、
n・(t+t/cosθ) < π・D ≦ 2n・(t+t/cosθ)
(4)
を満たす部分を有する。本実施形態においては、t=1.6〜2.4(mm)である。実際のシャフトではシャフトの編み込みに製造時のばらつきが生じるため、縦糸及び第1及び第2の傾斜糸の幅の標準偏差をσtとすると、幅の平均値tはt−σtからt+σtの範囲をとる。本実施形態では、σt/t=約20%である。
【0032】
式(4)を満たすシャフトでは、三次元的な空隙Sが少なくなり、シャフトにかかる遠心力が大きくなるにつれてシャフトの剛性が向上し、遠心力による変形が抑えられる。
【0033】
本発明のシャフトは、図2及び図4に示した組物層21,22を単独で備えても、組み合わせて備えてもよい。
図2や図4に示した組物層21,22は、遠心力による変形を有効に抑えるために、シャフト2の周方向全長に及ぶと共に、シャフト全長にわたって延びる。式(2)及び式(4)を満たす組物層21,22の範囲は、シャフト全長の一部であれば好ましく、特に、式(2)を満たす組物層21の範囲は、シャフト先端3からシャフト全長の3分の1程度に存在し、式(4)を満たす組物層22の範囲は、シャフト後端4からシャフト全長の3分の2程度に存在すれば好ましい。
【0034】
複数の組物層を積層して構成するシャフトにおいて、組物層21,22は、シャフト径方向の任意の位置に設け得るが、2軸の組物層21は特にシャフトの内層として設けることが好ましく、3軸の組物層22は外層として設けることが好ましい。特に、組物層22は少なくとも1層でよいが、組物層21は複数層設けるとよい。組物層21のシャフト径方向の肉厚は、シャフトの全肉厚の3分の2以上であることが好ましく、シャフトの全肉厚の4分の3以上であることがより好ましい。
【0035】
内層である組物層21と外層である組物層22とから成るシャフトの場合、組物層21の縦弾性率Eは組物層22の縦弾性率Eよりも大きく、かつ組物層21の厚さがシャフトの全肉厚の2分の1以上であることが好ましい。このような組物シャフトは、複数の組糸が互いに編み込まれるため、シャフトの曲げ強度、捩れ、曲げ剛性に優れ、引っ張り強度にも優れる。また、組物層の表面に凹凸が少なく外観も優れている。
【0036】
さらに、シャフト2の変形の程度を評価するもう1つの指標であるポアソン比νについて説明する。スイング中のヘッドスピードVの増大と共に縦弾性率Eが増加するシャフトにおいて、以下のようなポアソン比νを満たすと、シャフトの変形をより効果的に抑えられると考えられる。
【0037】
本明細書におけるポアソン比νとは、ある物体(ここではシャフト2)の長手方向に遠心力Fを加えた時の、長手方向の変形量である縦歪みεx と周方向の変形量である横歪みεyzとの比であり、ν=εyz/εx で表される。ポアソン比は、シャフトの材料や構造により決定される固有の値である。
【0038】
市販の各種ゴルフクラブのシャフトのポアソン比νを調べたところ、従来の金属シャフトのポアソン比νは0.3程度と低いが、FRP製シャフトのポアソン比νは0.6〜0.8であって金属シャフトの約2倍の値である。それゆえ、FRP製シャフトではシャフトの遠心力による変形、言い換えると曲げ負荷による変形(シャフト断面のつぶれや扁平化)が金属シャフトに比べて大きく、これが時にはスイングに影響を及ぼしたり、ゴルファーが感じるクラブのフィーリングに影響を及ぼしたりするものと推察された。
【0039】
プロゴルファーは、自身のスイング技術の上達の過程で使用していた金属シャフト付きのゴルフクラブとは性能及びフィーリングの点で大いに異なるFRP製シャフトを嫌う傾向が強い。その理由の1つに、FRP製シャフトの変形が感じられることによるフィーリングの違和感が挙げられる。そこで、プロゴルファーが好むフィーリングを有するクラブのシャフトについて調べたところ、ポアソン比νがシャフトの長手方向の少なくとも一部分の位置、より好ましくはグリップ部分を含む位置で、0.5以下であるシャフトが好まれることが判った。つまり、ポアソン比νが金属シャフト並みに低いFRP製シャフトでは、軽量かつ変形の程度が少なく、スイング時のクラブのフィーリングが良好なシャフトになると期待される。
【0040】
本発明のシャフトのポアソン比νは、少なくともシャフトの一部において0.5以下であることが好ましい。ポアソン比νが0.5以下である部分は、シャフト長手方向の任意の位置であってよく、シャフトの一部であっても全部であってもよいが、スイング中に負荷が大きくかかるグリップ側にあることが好ましい。グリップ側のシャフトの部分のポアソン比νを低くすることで、シャフトの変形がより効果的に抑えられ、ゴルファーによるシャフトの操作性を高めることが可能となる。1実施形態において、ポアソン比νが0.5以下である部分は、グリップ側のシャフト後端4の付近からシャフト長さの3分の1の部分を含む。また別の実施形態において、ポアソン比νが0.5以下である部分の外径は、シャフト先端3の外径とシャフト後端4の外径との和の2分の1よりも大きい部分を含む。
シャフトのポアソン比νを0.5以下に低く設定すればシャフト断面のつぶれや扁平化が抑制される一方、同ポアソン比νは0.3以上であることが好ましい。実際、ポアソン比を0.3未満に設定し、ゴルフシャフトを設計・試作をした場合、ゴルフシャフトとしての最低限の剛性及び強度並びに性能を損なう結果となった。従って、シャフトのポアソン比νは、0.3以上、0.5以下であることが好ましい。
【0041】
【実施例】
以下に、上記の実施形態を具体化した実施例及び従来例について説明する。
図1のように後端4が上、先端3が下になるようにゴルフクラブを配置し、実施例のシャフト及び市販のゴルフクラブのシャフトの先端に矢印の方向に重りを吊して、遠心力に相当する静的な引っ張り負荷Fを加えた。その時の、シャフト先端3から700mm位置における縦歪み(引っ張り歪み)εx を市販の二軸直交の歪ゲージ(株式会社共和電業製)を使用して計測し、縦歪みεx と遠心力Fとの関係を調べた(図5)。歪ゲージは長手方向に直交するようにシャフト周方向に沿ってシャフトに貼付し、与えた負荷Fは10kgf,20kgf、30kgfとした。また、ヘッドスピードVと縦弾性率Eとの関係を調べた(図6)。
【0042】
さらに、歪ゲージ(株式会社共和電業製)を使用してシャフト周方向の横歪み(圧縮歪み)εyzも計測し、縦歪みεx と横歪みεyzから表1に示すポアソン比νを求めた。
【0043】
計測したシャフトの材料は以下の通りである。
・市販のゴルフクラブのシャフト
従来例1…金属製シャフト。アイアン用。金属材料は等方性材料のクロムモリブデン鋼、シャフト質量約120g。
【0044】
従来例2…FRP製のS/Rシャフト、アイアン用。
従来例3…FRP製のFWシャフト、ウッド用。シャフト質量約100g。
・本発明のシャフト
実施例…FRP製の組物シャフト。ウッド用。8本ずつの2方向の傾斜糸から成り、同傾斜糸が配向角度+38〜+50゜、−38〜−50゜でシャフト先端から後端(先端から1143mmの位置)まで編まれた2層の第1内層と、8本ずつの2方向の傾斜糸から成り、同傾斜糸が配向角度+41〜+55゜、−41〜−55゜で第1内層上にシャフト先端から後端(先端から1143mmの位置)まで編まれた1層の第2内層と、8本ずつの2方向の傾斜糸と8本の縦糸とから成り、同傾斜糸が配向角度+7〜+19゜、−7〜−19゜で、縦糸が0゜で第2内層上にシャフト先端から後端まで編まれた1層の外層とから構成される。第1の内層と第2の内層の炭素繊維の縦弾性率Eは460GPaであり、外層の縦弾性率Eは240GPaである。第1内層及び第2内層の肉厚が全肉厚の約75%を占める。縦糸及び2方向の傾斜糸の糸幅の平均値tは2.0(mm)であった。シャフト質量は約100gであった。
【0045】
図5は先端から700mmの位置におけるシャフトの縦歪みεx (横軸)と遠心力F(縦軸)との関係を示す。この図より、従来例1〜3のシャフトはいずれも遠心力Fの増大に伴って縦歪みεx も線形的に(リニアに)増大するが、実施例のシャフトは遠心力Fと縦歪みεx とが非線形の関係にあり、遠心力Fが増大しても従来例のシャフトと比べて歪み難いことが明らかとなった。
【0046】
実施例のこのような特徴は、シャフトが式(2)を満たす組物層と式(4)を満たす組物層とを有していることに因ると推察された。具体的には、第1内層はシャフト先端から0〜520mmの範囲において式(2)を満たし、第2内層はシャフト先端から0〜420mmの範囲において式(2)を満たし、外層はシャフト先端から340〜1143mmの範囲において式(4)を満たした。
【0047】
ところで、遠心力Fは、インパクト直前のヘッドスピードV、ヘッド質量M、クラブ長さL(図1)とした時、
F=M×V2/Lで表すことができる。これを変形すると
V={(F×L)/M}1/2
となり、M=0.2(kg)、L=1mと代入すると、遠心力FからヘッドスピードVを求めることができる。
【0048】
また、図5におけるグラフの傾きである単位縦歪み当たりの遠心力F/εx は縦弾性率Eに変換される。そこで、図6に示すように、M=0.2(kg)、L=1mとした時のヘッドスピードVを横軸、ヘッドスピードがゼロの時の縦弾性率Eに対する各種のヘッドスピードの時の縦弾性率Eの比を縦軸としてグラフを作成した。このグラフより、従来例1〜3のシャフトではヘッドスピードが増大しても縦弾性率Eがほぼ一定に保たれるのに対し、実施例のシャフトでは縦弾性率Eが徐々に増加することが示された。特に、ヘッドスピードが40m/sの時、実施例のシャフトでは縦弾性率Eがヘッドスピードがゼロの時の約1.4倍に達することが判明した。インパクト直前のゴルフクラブではヘッドスピードが40〜50m/sに達するが、実施例のシャフトでは、インパクトまでの間スピードが上がるにつれてこわさが増大するため、スイング中のシャフトの変形によるスイング面からのぶれが少なく、このようなシャフトの使用について安定感が得られることが示唆された。
【0049】
次に、各シャフトに遠心力Fを加えた時のポアソン比νの測定結果を表1に示す。
【0050】
【表1】
先端から700mmの位置において、従来例1の金属製シャフトは0.3程度の低いポアソン比νを有したが、従来例2及び従来例3のFRP製シャフトは0.5以上の高いポアソン比νを示した。本発明の実施例のシャフトはFRP製であるにもかかわらず、0.5よりも低いポアソン比νを示した。
【0051】
なお、従来例1,従来例3,実施例のシャフトをそれぞれ装着したウッドクラブを、これまで従来例1と同じ素材のシャフトを装着したクラブを使用していた男性プロゴルファーに実際に試打させたところ、従来例1よりもシャフト質量が20gも軽い実施例のクラブの方が「軽いのに関わらず、違和感なく安定してよく飛ぶ。信頼できる。」という意見が得られ、従来例3は実施例とシャフト質量が同じであるにも関わらず、「スイングがぶれる、違和感がある」という意見が得られた。
【0052】
なお、本発明の実施形態は、例えば以下のような各別形態にして変更実施することも可能である。
・前記実施形態では、組物層21の傾斜糸11,12の配向角度+θ、−θは、シャフト2の長手方向のほぼ全長にわたって+30゜〜+60゜、−30゜〜−60゜とすることが好ましく、+35゜〜+55゜と−35゜〜−55゜であることがより好ましいとしたが、傾斜糸11,12はシャフト2の長手方向の一部においてこれらの範囲内にあればよい。また、組物層22の傾斜糸11,12の配向角度+θ、−θも、シャフト2の長手方向のほぼ全長にわたって+15゜〜+40゜、−15゜〜−40゜とすることが好ましく、+15゜〜+35゜と−15゜〜−35゜であることがより好ましいとしたが、傾斜糸11,12は同様にシャフト2の長手方向の一部においてこれらの範囲内にあればよい。
・式(2)及び式(4)を満たす組物層21,22の部分は、シャフト長手方向の少なくとも一部であればよい。
・組糸10,11,12の幅の平均値t(mm)は前記実施形態では1.6〜2.4としたが、組物層を構成するのに適していればいかなる値であってもよい。
・傾斜糸11,12の幅の標準偏差σtを前記実施形態では約20%としたが、標準偏差σtは幅の平均値tを算出する際に得られる範囲内にあればよい。
・シャフトは組物層21,22の一方を備えても両方を備えてもよく、単数備えても複数備えてもよいが、組物層21,22を複数備えた場合、縦糸10及び傾斜糸11,12の幅の平均値t(mm)は、組物層ごとに同じであっても異なっていてもよい。また、縦糸10及び傾斜糸11,12の打ち込み本数n(本)も、組物層ごとに同じであっても異なっていてもよい。
・図2,3の2軸構造の組物層21の代わりに図7,8のような2軸構造の組物層31にしてもよい。図7において、組物層31の傾斜糸11,12の配向角度は図2と同様であるが、傾斜糸11,12は交差する別の傾斜糸に対し、上、上、下、下、上、上、下、下・・・のパターンとなるように交差している。図7の形態の組物層31からさらに組糸の間を狭めた実施形態が図8に示されているが、図8は図3と同様、式(2)を満たす。
・図4の3軸構造の組物層22の代わりに図9のような3軸構造の組物層32にしてもよい。図9において、組物層32の縦糸10及び傾斜糸11,12の配向角度は図4と同様であるが、傾斜糸11Aは縦糸10及び傾斜糸12に対して、図面上から下に向かって傾斜糸11Aが下、下、下、上、上、上、下、下、下・・・のパターンとなるように交差している。また、傾斜糸12は縦糸10及び傾斜糸11に対して、図面上から下に向かって傾斜糸12が上、上、上、下、下、下、上、上、上・・・のパターンとなるように交差している。
・図2〜4、図7〜9に示した組物層21,22,31,32において、傾斜糸11と傾斜糸12の交差の上下関係が逆になっていてもよい。例えば、図示はしないが、図4の傾斜糸11を下、下、上、下、下、上・・・のパターンとし、傾斜糸12を上、上、下、上、上、下・・・のパターンとなるように交差してもよい。
【0053】
次に、上述の実施形態から把握できる技術的思想について記載する。
(イ)ゴルフシャフトが炭素繊維強化樹脂製あることを特徴とするゴルフシャフト。このようにすれば、強度の優れたゴルフシャフトが得られる。
【0054】
(ロ)ヘッドスピードが40m/sの時のシャフトの縦弾性率が、ヘッドスピードがゼロの時のシャフトの縦弾性率の約1.4倍であることを特徴とするゴルフシャフト。
【0055】
(ハ)シャフトが組物層21,31である内層と組物層22,32である外層とを有し、内層の縦弾性率は外層の縦弾性率よりも大きく、内層の厚さがシャフトの全肉厚の2分の1以上を占めることを特徴とするゴルフシャフト。
【0056】
(ニ)第1及び第2の配向角度θ,−θがそれぞれ+35゜〜+55゜と−35゜〜−55゜であることを特徴とするゴルフシャフト。このようにすれば、シャフトの変形をより有効に抑えることが可能となる。
【0057】
(ホ)πD=n・t/cosθをさらに満たすゴルフシャフト。このようにすれば、シャフトの変形をより有効に抑えることが可能となる。
(ヘ)前記不等式が成り立つ部分が組物層21,31のシャフトの先端から3分の1の範囲を含むゴルフシャフト。
【0058】
(ト)第1及び第2の配向角度θ,−θがそれぞれ+15゜〜+35゜と−15゜〜−35゜であることを特徴とするゴルフシャフト。このようにすれば、シャフトの変形をより有効に抑えることが可能となる。
【0059】
(チ)前記不等式が成り立つ部分が組物層22,32のシャフト後端からシャフト全長の3分の2の範囲を含むゴルフシャフト。
(リ)前記シャフトが複数の組物層21,22,31,32を有し、前記複数の組物層21,22,31,32が、第1及び第2の傾斜糸11,12の幅の平均値をt(t=1.6〜2.4(mm))、傾斜糸11,12の幅の標準偏差をσt(σt/t=約20%)、シャフトの直径をD((3.0≦D≦16.0))、第1及び第2の傾斜糸11,12のそれぞれの打ち込み本数をn本(n=2,4,8,16、・・・2k、kは正の整数)とした場合に、
n・{(t−σt)/cosθ} ≦ π・D ≦ n・{(t+σt)/cosθ}
が成り立つ部分が存在する内層と、内層上に配置される外層であって、第3及び第4の傾斜糸11,12及び縦糸10の幅の平均値をt′(t′=1.6〜2.4(mm))、シャフトの直径をD′(3.0≦D′≦16.0)、第3及び第4の傾斜糸11,12のそれぞれの打ち込み本数をn′本、縦糸の打ち込み本数をn′本(n′=2,4,8,16、・・・2k'、k′は正の整数)、とした場合に、
n′・(t′+t′/cosθ) < π・D′ ≦ 2n′・(t′+t′/cosθ)
が成り立つ部分が存在する外層とから成ることを特徴とするゴルフシャフト。このようにすることにより、遠心力と縦歪みとを非線形の関係にし、シャフトを効果的に歪み難くすることが可能となる。
【0060】
(ヌ)前記ポアソン比が0.5以下である部分が、シャフトの後端4の付近からシャフトの先端3へ向かってシャフト長さの3分の1の部分を含むことを特徴とするゴルフシャフト。
【0061】
(ル)前記ポアソン比が0.5以下である部分の外径が、シャフト先端3の外径とシャフト後端4の外径との和の2分の1よりも大きい部分を含むことを特徴とするゴルフシャフト。
【0062】
(ヌ)、(ル)のようにすれば、シャフトの変形がより効果的に抑えられ、ゴルファーによるクラブの操作性が高められる。
(ヲ)前記組物層21,31の径方向の肉厚がシャフトの径方向の全肉厚の3分の2以上であることを特徴とするゴルフシャフト。
【0063】
(ワ)前記組物層21,31の径方向の肉厚がシャフトの径方向の全肉厚の4分の3以上であることを特徴とするゴルフシャフト。
【0064】
(ヲ)、(ワ)のようにすれば、シャフトの変形がさらに抑えられる。
【0065】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、シャフトの曲げ強度が増大し、ゴルフクラブのスイングが容易となる。
【0069】
請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明の効果に加え、組糸製造時の誤差が許容される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施形態のシャフトを備えたFRP製ゴルフクラブの斜視図。
【図2】本発明の好ましいシャフトの2軸の組物層の実施形態の一部を示す部分拡大図。
【図3】図2の組物層からさらに組糸の間を狭めた最も好ましい2軸の組物層の実施形態の一部を示す部分拡大図。
【図4】本発明の好ましいシャフトの3軸の組物層の実施形態の一部を示す部分拡大図。
【図5】先端から700mmの位置におけるシャフトの縦歪みεx (横軸)と遠心力F(縦軸)との関係を示したグラフ。
【図6】M=0.2(kg)、L=1mとした時のヘッドスピードV(横軸)及びヘッドスピードVがゼロの時の縦弾性率Eに対する各種ヘッドスピードVの時の縦弾性率Eの比(縦軸)との関係を示したグラフ。
【図7】本発明の2軸の組物層の別の実施形態の一部を示す部分拡大図。
【図8】図7の組物層からさらに組糸の間を狭めた最も好ましい2軸の組物層の実施形態の一部を示す部分拡大図。
【図9】本発明の3軸の組物層の別の実施形態の一部を示す部分拡大図。
【図10】従来のシャフトの組物層の一部を示す部分拡大図。
【符号の説明】
10…縦糸、11…第1の傾斜糸、12…第2の傾斜糸、13…シャフト長手方向軸、21,22,31,32…組物層。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fiber reinforced resin golf shaft (FRP golf shaft). More specifically, the present invention relates to a fiber reinforced resin golf shaft that can be easily swung by increasing the longitudinal elastic modulus as the head speed during the swing increases. The present invention relates to a golf club provided with such a golf shaft.
[0002]
[Prior art]
Fiber reinforced resin golf shafts (hereinafter referred to as FRP golf shafts) are lighter in weight than metal golf shafts, and are easy to increase the speed of swinging. Have. For this reason, FRP golf shafts are generally widely used.
[0003]
The FRP golf shaft is a shaft made of a reinforced fiber impregnated with a resin. The types thereof are a shaft manufactured by a sheet rolling method (S / R shaft), a shaft manufactured by a filament winding method (FW shaft). ), And braided shafts. The S / R shaft is a shaft formed by winding a unidirectional prepreg sheet made of reinforcing fibers around a mandrel. The FW shaft is a shaft formed by winding a fiber bundle (yarn) made of reinforcing fibers while reciprocating around a mandrel along the longitudinal direction of the mandrel. The braided shaft is a shaft that is formed by winding a plurality of fiber bundles (yarns) or tow prepregs (or yarn prepregs) made of reinforcing fibers around a mandrel so as to extend almost the entire length of the shaft. The braided shaft is excellent in that the bending strength is improved because there is no seam in the longitudinal direction of the shaft and the circumferential direction of the shaft and the braided yarns are knitted together.
[0004]
For example, JP-A-6-278216 discloses a braided shaft. This shaft is formed by assembling a plurality of inclined yarns having orientation angles symmetrical to the longitudinal axis of the shaft and warps having an angle of 0 ° with respect to the longitudinal axis of the shaft to a mandrel. The By bending the inclined yarn and the warp yarn to form a braided layer having a so-called triaxial structure, the bending strength of the shaft is improved.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-342233 also discloses a braided shaft. The braided shaft is formed by laminating a plurality of braid layers. However, when all the braided layers have a three-axis configuration including a plurality of inclined yarns having symmetrical orientation angles and warp yarns of approximately 0 ° with respect to the longitudinal axis, there are three types of layers in each layer. There are portions where the braids overlap and portions where they do not overlap. And a level | step difference arises between these parts, the shear strength between braid layers falls, and bending strength and torsion strength cannot be expressed effectively. Therefore, in the conventional braided shaft, the outer braid layer has a triaxial configuration, and the inner braid layer has a biaxial configuration of only inclined yarns.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Each of the conventional shafts described above is provided with a three-axis braided layer composed of symmetrically symmetric inclined yarns and warp yarns to improve bending strength. However, in the shaft during the swing, the load due to the centrifugal force increases as the head speed increases, which affects the performance of the shaft (shaft bending deformation and the resulting change in feeling and hitting distance). Therefore, it is necessary to consider in more detail the relationship between the load due to centrifugal force and deformation.
[0007]
Consider the state of the shaft during the swing. During the swing, the golfer generally rotates the club head and hits the ball. It is considered that (1) centrifugal force immediately before impact operation is applied to the shaft before impact, and (2) inertia force due to acceleration or deceleration of the head is applied. Specifically, the centrifugal force in the item (1) is a force of 300 to 500 N generated by the head speed reaching 40 to 50 m / s immediately before the impact, and the shaft causes the shaft to rotate. In the centrifugal direction, the whole is pulled, and bending deformation and tensile deformation occur. The inertia force in item (2) is a force generated by the golfer rotating, twisting, or translating the waist, arm, wrist, etc. to accelerate or decelerate the head. A torsional load is applied, causing bending and torsional deformation. Due to centrifugal force and inertial force, (A) pulling / compression symmetrical to the neutral plane due to bending load in the longitudinal direction of the shaft and (B) pulling in the centrifugal direction with respect to the longitudinal direction of the shaft occur. The neutral surface in (A) term is an imaginary surface along the longitudinal direction of the shaft where neither tension nor compression acts. In the state before impact, when the club is downswinged and the head speed is increased to some extent, the centrifugal force is particularly large and acts on the shaft. In this case, the tensile strain in the centrifugal direction related to the term (B) and the compression in the circumferential direction of the shaft are negligibly small, but the bending load related to the term (A) increases as the head speed increases. That is, as the centrifugal force applied to the shaft increases, the shaft is complicatedly deformed in combination with the change in inertial force due to the swing, and the bending load greatly changes. When the bending load changes greatly, the bending condition of the shaft changes greatly, and the degree of deformation is not stable in the conventional shaft. This can sometimes affect the swing or affect the feeling (eg stability) of the club when the golfer swings the golf club. Pro golfers with relatively strong force, high head speed and large degree of shaft deformation, and more sensitive profession golfers are more susceptible to shaft deformation, especially because the shaft deformation just before impact affects the quality of the hit ball, It is considered important to suppress the deformation of the shaft and stabilize the hit ball.
[0008]
As shown in FIG. 10, in the shaft having the conventional triaxial structure braided layer, the
πD = n (t + t / cos θ)
Holds.
[0009]
In this conventional braid layer, there are repeated portions where the three types of
[0010]
An object of the present invention is to provide a fiber-reinforced resin shaft that facilitates swinging by suppressing deformation of the shaft due to centrifugal force applied to the shaft before impact.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is directed to the shaft longitudinal axis over the entire length of the shaft.A warp having an orientation angle of approximately 0 °;A braid comprising a first inclined yarn θ having a first orientation angle, and a second inclined yarn having a first orientation yarn and a second orientation angle −θ symmetric with respect to the longitudinal axis of the shaft. A fiber reinforced resin golf shaft having a layer,The average value of the widths of the first and second inclined yarns and warps is t, the shaft diameter is D, the number of first and second inclined yarns is n, the number of warps is n, and If
n · (t + t / cos θ) <π · D ≦ 2n · (t + t / cos θ)
A portion where is present is present in the braid layer, and a line extending in the axial direction of the shaft longitudinal axis (13) including the center of the intersecting portion of the first and second inclined yarns extends from the center line extending in the longitudinal direction of the warp yarn The braid layer does not have a place where the warp yarn, the first inclined yarn and the second inclined yarn are overlapped in triplicate.This is the gist.
[0016]
Claim2The invention described in claim 11In the golf shaft described in 1), when σt is a standard deviation of the widths of the warp yarn and the first and second inclined yarns, the gage average value t takes a range from t−σt to t + σt.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described below with reference to embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 is a perspective view of an FRP golf club having a shaft according to an embodiment of the present invention. The golf club 1 includes a
[0020]
The
[0021]
The required characteristics of the
[0022]
Accordingly, in the present invention, a tensile load (arrow F in FIG. 1, hereinafter referred to as centrifugal force F) corresponding to a centrifugal force at a predetermined position in the longitudinal direction of the
[0023]
First, the longitudinal elastic modulus E will be described. During the swing, the speed V of the head 5 increases from the time of the top of swing until the impact. As the head speed V increases, the centrifugal force F acting on the head also increases. The longitudinal elastic modulus E is expressed by E = (F / A) / εx, where εx is the tensile strain (longitudinal strain) at a certain position of the shaft, A is the cross section, and F is the tensile load (that is, centrifugal force). Value. In the shaft of the present invention, the longitudinal strain εx does not change as much as the conventional shaft even when the centrifugal force F increases. As a result, the longitudinal elastic modulus E gradually increases as the head speed V and the centrifugal force F increase. Increase. Since the longitudinal elastic modulus E is an index of shaft stiffness (bending rigidity), the golf club having the shaft of the present invention gradually increases in stiffness until just before impact during a swing. For this reason, there is little blurring from the swing surface of the shaft during the swing, particularly before the impact. By improving the value of the longitudinal elastic modulus E, the club having such a shaft can be easily swung. The structure of the braided shaft having the longitudinal elastic modulus E as described above was examined.
[0024]
FIGS. 2-4 is the elements on larger scale which show a part of assembly layer of the shaft of preferable embodiment of this invention. The
[0025]
2, the first and second orientation angles + θ and −θ of the first and second
[0026]
The gap S generated between the
πD = nι = n · t / cos θ (1)
Holds. The diameter D is in the range of 3.0 ≦ D ≦ 16.0.
[0027]
In the shaft satisfying the formula (1), the gap S is extremely reduced, and the bending rigidity of the shaft is improved as the centrifugal force applied to the shaft is increased, and deformation due to the centrifugal force is suppressed.
[0028]
In actual shafts, there is a variation in the production of the weaving of the shaft. Therefore, assuming that the standard deviation of the width of the
n · {(t−σt) / cos θ} ≦ π · D ≦ n · {(t + σt) / cos θ} (2)
It has a part which satisfies. In this embodiment, t = 1.6 to 2.4 (mm), and σt / t = about 20%.
[0029]
4, the first and second orientation angles + θ, − of the first and second
[0030]
Although the orientation angles of the first and second
[0031]
In other words, the average value of the widths of the
πD = n (t + t / cos θ) (3)
However, the
n · (t + t / cos θ) <π · D ≦ 2n · (t + t / cos θ)
(4)
It has a part which satisfies. In the present embodiment, t = 1.6 to 2.4 (mm). In actual shafts, weaving of the shaft causes variations in manufacturing. Therefore, assuming that the standard deviation of the widths of the warp yarn and the first and second inclined yarns is σt, the average value t of the width ranges from t−σt to t + σt. Take. In this embodiment, σt / t = about 20%.
[0032]
In the shaft satisfying the formula (4), the three-dimensional gap S is reduced, the rigidity of the shaft is improved as the centrifugal force applied to the shaft is increased, and deformation due to the centrifugal force is suppressed.
[0033]
The shaft of the present invention may include the assembled layers 21 and 22 shown in FIGS. 2 and 4 alone or in combination.
The braided layers 21 and 22 shown in FIG. 2 and FIG. 4 extend over the entire length in the circumferential direction of the
[0034]
In a shaft configured by laminating a plurality of braid layers, the braid layers 21 and 22 can be provided at arbitrary positions in the shaft radial direction, but the
[0035]
In the case of a shaft composed of a
[0036]
Furthermore, the Poisson's ratio ν, which is another index for evaluating the degree of deformation of the
[0037]
In the present specification, the Poisson's ratio ν is a longitudinal strain εx that is a deformation amount in the longitudinal direction and a lateral deformation amount that is a deformation amount in the circumferential direction when a centrifugal force F is applied in the longitudinal direction of a certain object (here, the shaft 2). It is a ratio to the strain εyz and is expressed as ν = εyz / εx. The Poisson's ratio is a specific value determined by the material and structure of the shaft.
[0038]
When the Poisson's ratio ν of the shafts of various commercially available golf clubs was examined, the Poisson's ratio ν of the conventional metal shaft was as low as about 0.3, but the Poisson's ratio ν of the FRP shaft was 0.6 to 0.8. The value is about twice that of the metal shaft. Therefore, FRP shafts have a greater deformation due to the centrifugal force of the shaft, in other words, deformation due to bending load (shaft section flattening and flattening), compared to metal shafts. It was inferred that it might affect the feeling of
[0039]
Professional golfers tend to dislike FRP shafts that differ greatly in performance and feel from golf clubs with metal shafts used in the process of improving their swing technology. One of the reasons is that the feeling of discomfort caused by the deformation of the FRP shaft is felt. Therefore, when examining the shaft of a club having a feeling preferred by professional golfers, a shaft having a Poisson's ratio ν of at least a portion in the longitudinal direction of the shaft, more preferably a position including the grip portion, of 0.5 or less is preferred. I found out. In other words, an FRP shaft having a Poisson's ratio ν as low as that of a metal shaft is expected to be a shaft that is light and less deformed, and has a good club feeling during swing.
[0040]
The Poisson's ratio ν of the shaft of the present invention is preferably 0.5 or less in at least a part of the shaft. The portion where the Poisson's ratio ν is 0.5 or less may be an arbitrary position in the longitudinal direction of the shaft, and may be a part or all of the shaft, but the grip side where a heavy load is applied during the swing It is preferable that it exists in. By lowering the Poisson's ratio ν of the grip-side shaft portion, the deformation of the shaft can be suppressed more effectively, and the operability of the shaft by the golfer can be enhanced. In one embodiment, the portion having a Poisson's ratio ν of 0.5 or less includes a portion that is one third of the shaft length from the vicinity of the shaft
If the Poisson's ratio ν of the shaft is set low to 0.5 or less, the shaft cross section is prevented from being crushed and flattened, while the Poisson's ratio ν is preferably 0.3 or more. Actually, when the Poisson's ratio was set to less than 0.3 and the golf shaft was designed and prototyped, the result was that the minimum rigidity, strength and performance as a golf shaft were impaired. Therefore, the Poisson's ratio ν of the shaft is preferably 0.3 or more and 0.5 or less.
[0041]
【Example】
Below, the Example which actualized said embodiment and the prior art example are demonstrated.
As shown in FIG. 1, the golf club is arranged so that the
[0042]
Furthermore, the lateral strain (compression strain) εyz in the circumferential direction of the shaft was also measured using a strain gauge (manufactured by Kyowa Denki Co., Ltd.), and the Poisson ratio ν shown in Table 1 was obtained from the longitudinal strain εx and the lateral strain εyz.
[0043]
The measured shaft materials are as follows.
・ Commercial golf club shaft
Conventional Example 1 ... Metal shaft. For iron. The metal material is isotropic chromium-molybdenum steel and the shaft mass is about 120g.
[0044]
Conventional example 2: FRP S / R shaft for irons.
Conventional Example 3 FRP FW shaft for wood. Shaft mass about 100g.
・ The shaft of the present invention
Example: FRP braided shaft. For wood. It consists of eight bi-directional inclined yarns, each of which is knitted from the shaft front end to the rear end (position 1143 mm from the front end) at an orientation angle of +38 to + 50 ° and −38 to −50 °. It consists of one inner layer and eight slanted yarns in two directions, and the slanted yarns have an orientation angle of +41 to + 55 ° and −41 to −55 °, and are located on the first inner layer from the front end of the shaft (position 1143 mm from the front end). ), The second inner layer of one layer, eight inclined yarns in two directions and eight warp yarns, and the inclined yarns have orientation angles of +7 to + 19 °, -7 to -19 °, The warp yarn is composed of one outer layer knitted from the front end to the rear end of the shaft on the second inner layer at 0 °. The longitudinal elastic modulus E of the carbon fibers of the first inner layer and the second inner layer is 460 GPa, and the longitudinal elastic modulus E of the outer layer is 240 GPa. The thickness of the first inner layer and the second inner layer accounts for about 75% of the total thickness. The average value t of the widths of the warp yarns and the inclined yarns in two directions was 2.0 (mm). The shaft mass was about 100 g.
[0045]
FIG. 5 shows the relationship between the longitudinal strain εx (horizontal axis) and the centrifugal force F (vertical axis) at a position 700 mm from the tip. From this figure, the shafts of the conventional examples 1 to 3 all increase the longitudinal strain εx linearly as the centrifugal force F increases, but the shaft of the embodiment has the centrifugal force F and the longitudinal strain εx. Is non-linear, and it has become clear that even if the centrifugal force F increases, it is less distorted than the conventional shaft.
[0046]
It was inferred that this characteristic of the example is due to the fact that the shaft has a braid layer satisfying the formula (2) and a braid layer satisfying the formula (4). Specifically, the first inner layer satisfies Equation (2) in the range of 0 to 520 mm from the shaft tip, the second inner layer satisfies Equation (2) in the range of 0 to 420 mm from the shaft tip, and the outer layer extends from the shaft tip. Formula (4) was satisfy | filled in the range of 340-1143 mm.
[0047]
By the way, when the centrifugal force F is set to the head speed V immediately before the impact, the head mass M, and the club length L (FIG. 1),
F = M × V2/ L. If you transform this
V = {(F × L) / M}1/2
If M = 0.2 (kg) and L = 1 m are substituted, the head speed V can be obtained from the centrifugal force F.
[0048]
Further, the centrifugal force F / εx per unit longitudinal strain, which is the slope of the graph in FIG. Therefore, as shown in FIG. 6, when the head speed V is M = 0.2 (kg) and L = 1 m, the horizontal axis represents various head speeds with respect to the longitudinal elastic modulus E when the head speed is zero. A graph was created with the ratio of the longitudinal elastic modulus E of From this graph, the longitudinal elastic modulus E is maintained almost constant even when the head speed is increased in the shafts of the conventional examples 1 to 3, whereas the longitudinal elastic modulus E is gradually increased in the shaft of the embodiment. Indicated. In particular, when the head speed was 40 m / s, it was found that the longitudinal elastic modulus E of the shaft of the example reached about 1.4 times that when the head speed was zero. In the golf club immediately before impact, the head speed reaches 40 to 50 m / s. However, in the shaft of the embodiment, the stiffness increases as the speed increases until the impact. It was suggested that a sense of stability can be obtained with the use of such a shaft.
[0049]
Next, Table 1 shows measurement results of Poisson's ratio ν when centrifugal force F is applied to each shaft.
[0050]
[Table 1]
At the position of 700 mm from the tip, the metal shaft of Conventional Example 1 had a Poisson's ratio ν as low as about 0.3, whereas the FRP shafts of Conventional Example 2 and Conventional Example 3 had a high Poisson's ratio ν of 0.5 or more. showed that. Although the shaft of the example of the present invention was made of FRP, it showed a Poisson's ratio ν lower than 0.5.
[0051]
In addition, when a wood golf club equipped with the shafts of the conventional example 1, the conventional example 3 and the example each was actually tried by a male professional golfer who had used a club equipped with the same material shaft as the conventional example 1 so far An opinion that the club of the embodiment whose shaft mass is 20 g lighter than that of the conventional example 1 is “stable and well flying regardless of the lightness, is reliable. Even though the shaft mass is the same, the opinion that “the swing is shaken, there is a sense of incongruity” was obtained.
[0052]
The embodiment of the present invention can be modified and implemented in the following different forms, for example.
In the above-described embodiment, the orientation angles + θ and −θ of the
The portion of the braided layers 21 and 22 that satisfy the formulas (2) and (4) may be at least a part of the shaft longitudinal direction.
The average value t (mm) of the widths of the
The standard deviation σt of the widths of the
-The shaft may be provided with one or both of the braided layers 21 and 22, and may be provided with a single piece or a plurality of braided
A biaxial
A triaxial
In the braided layers 21, 22, 31, and 32 shown in FIGS. 2 to 4 and FIGS. 7 to 9, the vertical relationship of the intersection of the
[0053]
Next, we can grasp from the above-mentioned embodimentTechniqueDescribe the technical idea.
(B) The golf shaft is made of carbon fiber reinforced resin.RugoRuff shaft. In this way, a golf shaft with excellent strength can be obtained.
[0054]
(B) The longitudinal elastic modulus of the shaft when the head speed is 40 m / s is about 1.4 times the longitudinal elastic modulus of the shaft when the head speed is zero.RugoRuff shaft.
[0055]
(C) The shaft has an inner layer that is the braided layers 21 and 31, and an outer layer that is the braided layers 22 and 32. The longitudinal elastic modulus of the inner layer is larger than the longitudinal elastic modulus of the outer layer, and the thickness of the inner layer is the shaft. It is characterized by occupying more than half of the total wall thickness ofRugoRuff shaft.
[0056]
(D) The first and second orientation angles θ and −θ are + 35 ° to + 55 ° and −35 ° to −55 °, respectively.RugoRuff shaft. In this way, it becomes possible to suppress the deformation of the shaft more effectively.
[0057]
(E) Further satisfy πD = n · t / cosθSugoRuff shaft. In this way, it becomes possible to suppress the deformation of the shaft more effectively.
(F) The portion where the inequality is satisfied includes a range of one third from the tip of the shaft of the braided layers 21 and 31.MugoRuff shaft.
[0058]
(G) The first and second orientation angles θ and −θ are + 15 ° to + 35 ° and −15 ° to −35 °, respectively.RugoRuff shaft. In this way, it becomes possible to suppress the deformation of the shaft more effectively.
[0059]
(H) The portion where the above inequality holds includes the range of two-thirds of the total shaft length from the rear end of the shaft of the braided layers 22 and 32.MugoRuff shaft.
(I) The shaft has a plurality of braid layers 21, 22, 31, 32, and the plurality of braid layers 21, 22, 31, 32 are the widths of the first and second
n · {(t−σt) / cos θ} ≦ π · D ≦ n · {(t + σt) / cos θ}
And an outer layer disposed on the inner layer, and an average value of the widths of the third and fourth
n ′ · (t ′ + t ′ / cos θ) <π · D ′ ≦ 2n ′ · (t ′ + t ′ / cos θ)
It consists of an outer layer where there is a part whereRugoRuff shaft. By doing so, it is possible to make the shaft difficult to distort effectively by making the centrifugal force and the longitudinal strain non-linear.
[0060]
(Nu) The portion where the Poisson's ratio is 0.5 or less includes one third of the shaft length from the vicinity of the
[0061]
(L) The portion where the Poisson's ratio is 0.5 or less includes a portion where the outer diameter is larger than one half of the sum of the outer diameter of the
[0062]
With (nu) and (le), the deformation of the shaft is more effectively suppressed, and the operability of the club by the golfer is enhanced.
(V) The thickness of the braided layers 21 and 31 in the radial direction is at least two-thirds of the total thickness in the radial direction of the shaft.RugoRuff shaft.
[0063]
(W) The radial thickness of the braided layers 21 and 31 is not less than three quarters of the total thickness in the radial direction of the shaft.RugoRuff shaft.
[0064]
(Wo), (wa), the deformation of the shaft can be further suppressed.
[0065]
【The invention's effect】
According to the invention of claim 1,The bending strength of the shaft increases,Golf club swing is easy.
[0069]
Claim2According to the invention described in claim1In addition to the effects of the invention described in, errors in manufacturing braid are allowed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an FRP golf club provided with a shaft according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged view showing a part of an embodiment of a biaxial braid layer of a preferred shaft of the present invention.
FIG. 3 is a partially enlarged view showing a part of an embodiment of a most preferred biaxial braid layer in which the space between the braids is further narrowed from the braid layer of FIG. 2;
FIG. 4 is a partially enlarged view showing a part of an embodiment of a triaxial braid layer of a preferred shaft of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the longitudinal strain εx (horizontal axis) and the centrifugal force F (vertical axis) at a position 700 mm from the tip.
FIG. 6 shows longitudinal velocity at various head speeds V with respect to longitudinal elastic modulus E when head speed V (horizontal axis) and head speed V is zero when M = 0.2 (kg) and L = 1 m. The graph which showed the relationship with the ratio (vertical axis) of rate E.
FIG. 7 is a partially enlarged view showing a part of another embodiment of the biaxial braid layer of the present invention.
8 is a partially enlarged view showing a part of an embodiment of a most preferable biaxial braid layer in which the space between the braids is further narrowed from the braid layer of FIG. 7;
FIG. 9 is a partially enlarged view showing a part of another embodiment of the triaxial braid layer of the present invention.
FIG. 10 is a partially enlarged view showing a part of a conventional assembly layer of a shaft.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
第1及び第2の傾斜糸(11,12)及び縦糸(10)の幅の平均値をt、シャフトの直径をD、第1及び第2の傾斜糸(11,12)のそれぞれの打ち込み本数をn本、縦糸の打ち込み本数をn本、とした場合に、
n・(t+t/cosθ) < π・D ≦ 2n・(t+t/cosθ)
が成り立つ部分が組物層(22,32)に存在し、
前記第1及び第2の傾斜糸(11,12)の交差部分の中心を含むシャフト長手方向軸(13)の軸方向に延びる線が縦糸(10)の長手方向に延びる中心線からずれており、前記縦糸(10)及び第1の傾斜糸(11)及び第2の傾斜糸(12)が三重に重なる箇所が組物層(22,32)に存在しないことを特徴とするゴルフシャフト。 A warp (10) having an orientation angle of approximately 0 ° with respect to the longitudinal axis (13) of the shaft over the entire length of the shaft, a first inclined yarn (11) having a first orientation angle (θ), and a first A braided layer (2 2 , 3 2) comprising a slanted thread (11) and a second slanted thread (12) having a second orientation angle (−θ) symmetrical to the longitudinal axis of the shaft. A fiber reinforced resin golf shaft having
The average value of the widths of the first and second inclined yarns (11, 12) and the warp yarn (10) is t, the diameter of the shaft is D, and the number of driven yarns of each of the first and second inclined yarns (11, 12). Is n and the number of warp threads to be driven is n,
n · (t + t / cos θ) <π · D ≦ 2n · (t + t / cos θ)
There is a part in the braid layer (22, 32) where
The line extending in the axial direction of the longitudinal axis (13) of the shaft including the center of the intersecting portion of the first and second inclined threads (11, 12) is deviated from the center line extending in the longitudinal direction of the warp (10). The golf shaft is characterized in that a place where the warp yarn (10), the first inclined yarn (11) and the second inclined yarn (12) overlap in triplicate does not exist in the braided layer (22, 32) .
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