JPH0596034A

JPH0596034A - スポーツ用具

Info

Publication number: JPH0596034A
Application number: JP3105680A
Authority: JP
Inventors: Tsai C Soong; ツアイ、シー、スーング
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-05-10
Filing date: 1991-05-10
Publication date: 1993-04-20
Also published as: US5054781A; EP0455908A1

Abstract

(57)【要約】【目的】ボールなどを打つために曲げのエネルギーを伝
達、蓄積し運動エネルギーに変換するシャフト部分を有
するスポーツ用具に関し、シャフトの中空構造に数重に
互いに結合したチューブを配置することによって実質的
なシャフトの長さを延長させてボールの飛距離を飛躍さ
せる。【構成】端部に開口部および該開口部に連続する中空部
を有したシャフトセグメントを備えたシャフトと、この
シャフトセグメントの開口部を介してシャフトセグメン
トの中空部に挿入されるセントラルメンバーと、このセ
ントラルメンバーの挿入側端部を上記シャフトセグメン
トに結合する結合手段とを備え、上記セントラルメンバ
ーの周囲に、上記シャフトの変形に伴う上記セントラル
メンバーと上記シャフトセグメントとの、軸方向に直交
する方向における相対的なずれを少なくとも部分的に許
容する緩衝空間を画成して構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はボールなどを打つために
曲げのエネルギーを伝達、蓄積し運動エネルギーに変換
するシャフト部分を有するスポーツ用具に関する。

【０００２】

【従来の技術】ゴルフクラブは、木、金属、その他の材
質で作られており、シャフト部分は、ハンドルも含めて
中空となっている。クラブヘッドは２１０グラム以上の
重さを持ち、約１００グラムのシャフトに比べてかなり
重いものとなっている。ボールは約４２グラムである。

【０００３】シャフトはステンレスチューブか繊維強化
プラスチックで作られている。ヘッドの速度を増すため
に取られる方法の最近の傾向として、シャフトを軽くて
柔軟にしながら強度を保つように、ファイバーで強化し
た材料が使われている。柔軟なシャフトは、硬いシャフ
トに比べ、振り下ろされたときに、重いヘッドの慣性に
より、後ろ向きに曲げられるが、これがまっすぐに戻ろ
うとするとき、打ち下ろし方向に速い速度をヘッドに与
えることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、柔らかすぎ
るシャフトでは、特に曲げの大部分がヘッドに近い所で
発生するような場合、ヘッドをコントロールしてボール
を正確に打つことが困難となる。

【０００５】ゴルフクラブの柔軟性はさまざまな点で、
ヘッドの速度に重要な影響を持つ。柔軟なシャフトは振
り下ろしのとき、変形のエネルギーを蓄積し、元のまっ
すぐな状態に戻ろうとするときに、ヘッドの速度をシャ
フトの速度以上に加速する。エネルギーの保存の観点か
らは、曲げの変形エネルギーがヘッドの運動エネルギー
に変換されたということになる。蓄積されたシャフトの
変形エネルギーが完全に運動エネルギーに変換されたと
き、シャフトは元のまっすぐな状態に戻っている。この
瞬間、ヘッドの速度は最大となる。この弾性的な変形の
回復は時間の関数であり、ヘッドの振り上げと振り下ろ
しに対するシャフトの固有振動数が存在する。ボールを
打つ瞬間にシャフトがまっすぐに戻りすべての変形エネ
ルギーが運動エネルギーに変換され、ヘッドの速度が最
高になっていることが理想である。これを実現するため
には数分の一秒のタイミングと熟練が必要である。

【０００６】本発明はシステムの強制振動の改善と蓄積
される変形エネルギーの増加を図っており、これによ
り、振り下ろし時に得られる運動エネルギーを増加させ
ることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、端部に開口部および該開口部に連続す
る中空部を有したシャフトセグメントを備えたシャフト
と、このシャフトセグメントの開口部を介して少なくと
も部分的に上記シャフトセグメントの中空部に挿入され
るセントラルメンバーと、上記セントラルメンバーの挿
入側最端部と上記シャフトセグメントとに各々直接結合
されると共に上記挿入側端部と上記シャフトセグメント
とを互いに連結する結合手段とを備え、上記セントラル
メンバーの周囲に、上記シャフトの変形に伴う上記セン
トラルメンバーと上記シャフトセグメントとの、軸方向
に直交する方向における相対的なずれを少なくとも部分
的に許容する緩衝空間を画成した。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、シャフトの中空構造に数重
に互いにつながった部材を配置することによって実質的
なシャフトの長さを延長させることができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明をゴルフクラブを例にとり記述
するが、必ずしもここに示す構造に限定されるものでは
ない。

【００１０】本発明はゴルフクラブがスウィングされる
ときに曲がりながら、どのように止まったボールを打つ
かを見ることにより理解される。ゴルフボールはクラブ
によって打たれた瞬間変形し、圧縮される。ボールの変
形が元に戻るにつれて、ボールは加速される。最終的に
ボールの変形は完全に運動エネルギーに変換され、ボー
ルの変形はゼロとなる。その後、ボールはヘッドを離
れ、ヘッドの速度よりも速い速度で飛び出す。ボールと
ベッドの接触時間は千分の二秒以下に過ぎないが、蓄積
される衝撃のエネルギーが十分に大きく、それが運動エ
ネルギーに変換されたときボールはクラブの速度の約二
倍の速度で飛び去っていく。クラブの速度が速ければ速
いほどボールの飛距離は延びる。シャフトの柔軟性はこ
の蓄積される運動エネルギーと大きな関係がある。

【００１１】図２７に従来のゴルフクラブの構造を示
す。シャフトの太い側にはハンドグリップが設けてあ
り、細い側にはヘッドが繋がっている。

【００１２】図２８はクラブヘッドが一定速度Ｖ₀を保
ちながら静止しているボールを打つ瞬間ｔ＝０及びはそ
の少し後の時間ｔにおける状態を示す図で、ヘッドの位
置はＶ_0t、ボールは距離Ｘだけ押されて速度はｄＸ／ｄ
ｔに達している。ボールがヘッドに押されて変形してい
る量ｄはｄ＝Ｖ_0t−Ｘ（１）となる。ゴルフボールを圧縮するために必要な力を評価
するためにはボールの圧縮実験が必要である。そのデー
タを実験により正確に求め、図２９に示した。ボールの
変形量ｄに対して必要な圧縮力を示す。上側の曲線は力
を加えていったとき、下側は力を減らしていったときの
関係を示す。曲線の平均傾きｓ＝Ｐ／ｄは２８５kg／cm
である。この結果に基づき、ボールに加わる力Ｆと変形
量ｄの間には時間に関わりなく次の線形関係（ニュート
ンの法則）が成り立つ。

【００１３】Ｆ＝ｓ×ｄ（２）このニュートンの法則からクラブによって加速されるボ
ールの運動方程式が導かれる。

【００１４】（Ｗ／ｇ）（ｄ²Ｘ／ｄｔ²）＝（Ｖ_0t−Ｘ）ｓ（３）ここでボールの重さＷは４２グラム、ｇは重力定数９８
０cm／sec である。ボールの変形量と速度が時刻ｔ＝０
においてゼロである初期条件を満たすように（３）式を
解くと、Ｘ＝Ｖ₀［（ｔ−sin （ｓｇ／Ｗ）^1/2ｔ）／（ｓｇ／Ｗ）^1/2］（４）となり、したがって速度と加速度は以下のように表され
る。

【００１５】ｄＸ／ｄｔ＝Ｖ₀［１−cos （（ｓｇ／Ｗ）^1/2ｔ）］（５）ｄ²Ｘ／ｄｔ²＝Ｖ₀（ｓｇ／Ｗ）^1/2×sin ［（（ｓｇ／Ｗ）^1/2ｔ）］（６）ボールとクラブの接触時間ｔ^*とボールの飛び出し速度
Ｖ^*は次のように計算される。（６）式でsin ［（ｇｔ
／Ｗ）ｔ］の項がゼロになるとき加速度もゼロとなる。
従ってｔ＝ｔ^*でこの項がゼロになるとするとｔ^*＝３．１４１６／（２８，５００×９８０／４２）^1/2sec （７）これより接触時間は非常に短いことがわかる。ボールが
クラブに接触しながら静止位置から飛び出す間に移動す
る距離Ｘ^*は式（４）から求められる。

【００１６】Ｘ^*＝Ｖ_0t ^*＝０．００１２Ｖ₀cm （８）ボールがクラブを離れる瞬間ｔ^*での速度は式（５）か
ら、Ｖ^*＝ｄＸ／ｄｔ＝Ｖ₀｛１−cos ［（ｓｇ／Ｗ）^1/2ｔ^*］｝＝２Ｖ₀ （９）となり、この式からボールの速度はクラブの速度の二倍
に達することがわかる。ボールの初期の飛び出し角度を
４５度とすると、水平方向への飛距離はクラブの速度Ｖ
₀を用いてＬ_max＝Ｖ^*2／ｇ＝４Ｖ₀ ²／ｇ（１０）となる。実際にどのような速度が実現されているのかを
見るために２７５ｍの飛距離を持つゴルフ選手を例にと
ってみると、式（１０）でＬ_maxを２７５ｍとしてヘッ
ドの速度は、Ｖ₀＝（２７，５００×９８０／４）^1/2＝２．９５０cm／sec （１１）とならなければならないことがわかる。この速度では接
触時間は僅か０．００１２秒である。クラブとボールが
接触しながら移動する距離は非常に短く、式（８）によ
ればＸ^*＝０．００１２×２．９５０＝３cm （１２）である。

【００１７】図１は本発明に係るスポーツ用具を具体化
したものを示している。元のシャフトは左側から延びて
おり、３で開口部となっている。このシャフトのうち内
側に結合手段１００を構成するインターミディエイトチ
ューブ４及びセントラルメンバ−６とからなるアセンブ
リを格納している部分をシャフトセグメントと呼ぶ（番
号１）。右に延びている番号２の部分はシャフトの先の
部分を示す。１と２の部分は必ずしも開口部３で同じ大
きさである必要はない。１か２のどちらかをシャフトの
ハンドル部分とすることが可能である。シャフト１は開
口部３で接合５によりインターミディエイトチューブ４
と繋がっている。４と１を繋げている接合５は溶接、ね
じ、テーパー有り又は無しの収縮型接合、接着剤、接合
材を介したすり合わせ、又は他の化学的又は機械的手段
によるか、図１に示すように一体成型により接続され
る。剛性の機械的な接続が理想的であるが、必ずしもそ
れらに限るものではない。それぞれの終端を弾性のゴム
のような素材で繋ぎ、チューブ４を１の湾曲に従わせて
曲げるような構造も可能である。接続という用語をここ
では上で述べたような剛的な方法と、それぞれの部品が
接続されている部分の動きに従う柔軟な接続のどちらか
を指し示すものとする。

【００１８】開口部から適当な長さ８の所でチューブ４
はセントラルメンバー６の終端７と繋がれている。メン
バー６は中実、中空、部分的中実、又は均一、不均一の
いずれも可能である。セントラルメンバーは３まで続い
ている。３を通る垂直線と６の軸が交わる点（これをサ
ーパッシングポイント（ＳｕｒｐａｓｓｉｎｇＰｏｉ
ｎｔ）３^*と呼ぶ）を越えた所でセントラルメンバー６
は次のアセンブリ又はシャフト２と接合９で繋がれてい
る。もし接合が３^*より左側にあれば、セントラルメン
バー６は接合を含んでもよい。シャフト１内のジグザク
構造を記述するため３をシャフト１の終端、３^*をシャ
フト２の始まりとする。セグメント１の内部に収まった
“アセンブリ”が本発明である。重要なアイデアは元の
シャフト１の内部に収まった、平行で、一まわり小さな
シャフト６である。接合５，７及びチューブ４とで接合
手段１００を構成している。６の終端は４を用いずに直
接シャフト１に繋がれても、４を介してシャフト１に５
で繋がれてもよい。４と５は最大限の負荷に耐えられる
よう、１と同様な構造的強度がなければならない。クラ
ブのヘッドに打撃力が加わったとき、３^*でのクラブシ
ャフトの傾き角は開口部３での傾きに比べて突然増大す
る。この曲げによりクラブのヘッドは更に後方に曲げら
れ、シャフトに蓄えられる変形のエネルギーも更に増大
する。これによりヘッドの最大速度は従来のアセンブリ
を用いないシャフトで達成できる速度よりも遥かに大き
なものとなる。速度増加量は図１１と１３により後述す
る。

【００１９】セントラルメンバー６の長さ８はおよそセ
グメント１に内蔵されるアセンブリの長さであるが、こ
の長さはアセンブリの柔軟性増大の重要な要素である。
シャフトが長いほど３^*でのシャフトの傾きが３でのそ
れに比べて大きくなり、ヘッドがシャフトの動きに遅れ
て移動することになる。

【００２０】アセンブリ内部において６と４及び４と１
の間の空間は十分に確保されていなければならない。こ
のことは軸と垂直方向の移動量が最大となる１０と１１
の点で特に重要である。クッション又は緩衝材を、開口
部も含めて上で述べたチューブの隙間に選択的又は空間
全体を満たすように配することも可能である。８の長さ
を長くすると１０と１１の空間を大きくする必要がある
が、これが設計上、４と６の長さの上限を決めることに
なろう。シャフト１を面３を越えて長くし、仕上がりを
奇麗にすることは可能であるが、２の部分と接合するこ
とはできない。図１では例としてただ一つのインターミ
ディエイトチューブ４を示したが、これを複数にするこ
とができる。第一のインターミディエイトチューブはセ
グメント１のうちで最も大きな構造である。第二のイン
ターミディエイトチューブは一周り小さく７で第一のチ
ューブと繋がり３に向かう。第二インタ−ミディエイト
チューブより更に細い第三のインタ−ミディエイトチュ
ーブが３の近くの接合子５で繋がり、再び７の方へ向か
いセントラルメンバー６に接続する。

【００２１】図３では第二インタ−ミディエイトチュー
ブ４^*と接合子５^*が加えられているが、このように偶
数のインターミディエイトチューブを用いると、セント
ラルメンバーは図１に示した方向とは逆に延びることに
なる。３と３^*は一つのアセンブリの長さだけ隔てられ
ることになる。

【００２２】別の実施例を図４に示す。この例は開口部
３の付近にピボット２１を付けたものである。ここでピ
ボット２１はチューブを一周するように取り付けられて
いる。このピボット２１は６がセグメント１の内面に対
して軸と垂直方向に動くことを制限するが、ピボット２
１を支点とするメンバー６の傾きは制限を受けない。セ
グメント１の開口部における６の軸に垂直方向の移動量
を制限することにより、スゥイングを制御し易くする強
さをシャフトに与えることができる。６がセグメント１
の軸に垂直な軸の回りに回転できるようピボット２１は
角を取ったエッジを持つ弾力的なリング構造を使用する
こともできる。これは上述したクッションや空間を埋め
ている素材の一部とすることもできる。

【００２３】図５は一般にシャフトの終端に適用される
ような構造で、本発明の特徴とは幾分異なる。この場合
にはセントラルメンバー６とシャフトセグメント１の結
合には非常に短いインターミディエイトチューブ４が用
いられている。チューブ４の終端はセントラルメンバー
６の終端近くにあり、セグメント１とセントラルメンバ
ー６は図に示すように７によって、直接、接続されてい
る。この構造が運動用のラケットに採用されると、プレ
イヤーが外側のチューブ１をハンドルとして持つ場合に
は、セントラルメンバー６は実質的にはセグメント１の
終端まで延びることになる。これによりラケット全体の
長さを柔軟性を生み出すために有効に使うことができ
る。

【００２４】図６はハウジング１３と１４を通る締め具
１２を用いてインターミディエイトチューブ４とセント
ラルメンバー６の結合を確実にする方法を示している。
ゴムグリップ１６のキャップ１５に穴１７を開けて、締
め具の調整ができるようにすることができる。この構造
によりクラブの下部構造であるセグメント２がセグメン
ト１から取り外し可能となる。セグメント２はメンバー
６と同じサイズでも異なるサイズでもよい。図ではメン
バー６の延長として描かれている。アセンブリ７の終端
はグリップ１５を越えて外に突き出ることも可能であ
る。図６はハンドル部分をシャフトの下部構造に結び付
ける一例を示したもので、これ以外の方法も可能であ
る。

【００２５】セグメント１のセントラルメンバー６を次
のセグメントに繋げる方法には少なくとも次の二つの方
法がある。一つは図１に示したように、始めのセントラ
ルメンバーが次のセグメントの外側のチューブに繋がる
構造で、もう一つは対称的に二つのセントラルメンバー
同士が図７に示したように繋がる構造である。セントラ
ルメンバー６の終端４１をテーパーなどにして結合を強
化したり、図４に示したようにクッションリングや他の
部品を結合部分に挿入することも可能である。次に本発
明を適用したゴルフクラブがどのように飛距離を延ばす
かを示す。

【００２６】図８と９は図１で説明した三本のチューブ
１，４，６の中心線を示したものである。図を分かりや
すくするためチューブの輪郭を省略し、ヘッドの慣性力
Ｆによるシャフトの曲がりを強調して示している。慣性
力Ｆが開口部３に加わった場合、チューブの曲がり方は
図８のようになり７はハンドルの終端１５よりも下に下
がる。一方図９に示すようにＦがクラブヘッドに加わっ
た場合、３^*の周りの大きな曲げモーメントにより７は
１５よりも上方に曲げられる。この負荷によりメンバー
６は３^*を支点として棒高飛びのポールのように曲げら
れる。このヘッドと支点３^*の間のモーメントの腕が長
いため、シャフトの曲がり方はゴルフクラブのヘッドの
軌道に重要な影響を及ぼす。もしアセンブリが挿入され
ていなければ、点７と１５は同一となり、図１０でｄ７
とｐ７は０となり、シャフトの描く曲線は図９と１０に
示した破線のようになる。図９に実線で示した大きなカ
ーブは主として点３^*での曲がり角度によって与えられ
る。

【００２７】曲がりの解析を図９に示した条件で行なっ
た。すなわち力Ｆはヘッドに掛かっているものとする。
その様子を図１０に再現して示してある。ここではセグ
メント１とチューブ４，６はすべて同じ曲げ硬さＤを持
っているものとする。ＤはＤ＝３．１４１６×Ｅ×（ｄ₀ ⁴−ｄ_i ⁴）／６４と表され、Ｅはシャフトのヤング係数である。鉄の場合Ｅ＝２．１×１０⁶kg／cm² である。図２７において、シャフトのハンドルのところ
での外径ｄ₀は１．５cm、内径ｄ_iは１．４３cmであ
る。解析結果を以下に示す。

【００２８】ｄ₃＝( Ｆｂ³／Ｄ)(0.5 Ｎ−0.17) ｐ₃＝ (Ｆｂ²／Ｄ)(Ｎ＋0.5) ｄ₇＝−1.0(Ｆｂ³／Ｄ)(Ｎ−1.66) ｐ₇＝２×ｐ₃ ｄ₃ ^＊＝３×ｄ₃ ｐ₃ ^*−ｐ₃＝２×ｐ₃ 曲がりをｄ、傾きをｐで表し、開口部３（ｄ３，ｐ
３），セントラルメンバー６の終端７（ｄ７，ｐ７），
及び３^*（ｄ３^*，ｐ３^*）でのｄ，ｐの値を示す。こ
こでｂはセントラルメンバー６の長さ（図１では８）、
Ｎは３^*からヘッドまでのシャフトの残りの部分の長さ
をｂで割った整数値を表す。図１０で距離ｄＦは３^*で
の傾きの増加によって加えられる変位であり、ｄ_F＝Ｎ×ｂ×（ｐ_3*−ｐ₃）で与えられる。上記解析結果とｄＦは後述するアセンブ
リの長さの最小値ｂについての式を使った考察において
必要となる。

【００２９】上記解析結果から、アセンブリを挿入する
ことにより３^*での傾き角が３での角度の３倍になって
いることが分かる。このアセンブリ挿入による傾き角の
増加は、ヘッドの慣性力によるエネルギの蓄積をかなり
高める元になり、最終的にはヘッドの速度を増すことに
なる。増加量の例は後の考察で述べる。

【００３０】通常のテーパーの掛かったゴルフクラブは
図２７に示すように一定の肉厚ｍ＝０．０３６cmと次式
で与えられる外径を持つ。

【００３１】ｄ₀（Ｘ）＝０．８＋０．００７１４Ｘcm ここでＸはクラブヘッドから図ったシャフト上の位置で
ある。

【００３２】シャフトの曲げ硬さＤもＸの関数であり次
式で表される。

【００３３】Ｄ（Ｘ）＝（３．１４１６／８）×Ｅ×ｔ×（０．８＋０．００７１４Ｘ）³ ここで鉄の場合Ｅ＝２．１×１０⁶kg／cm² であり、肉厚ｍ＝０．０３６ｃｍである。

【００３４】ゴルフクラブの振りかぶりから地面に達す
るまでの動きを調べるために、より実際に近い条件で運
動解析を行なった。この解析ではシャフトのテーパー、
テーパーによるシャフトの質量の分布及びヘッドのシャ
フトに対する離心率をすべて考慮した。第一の例では、
シャフトは図２７に示したものと全く同様の寸法を持つ
ものとして解析を行なった。第二の例では、長さｂ＝１
０ｃｍのハンドルがシャフト部分と同じ曲げ硬さＤを持
つものとして与えてある。これらの結果を用いて、本発
明のアセンブリを用いた場合と用いない場合とで改善量
を直接比較した。図１１は図２７に示したクラブにア
センブリを用いない場合のスイングの途中でのそれぞれ
の角度における中央線の曲がり方を示したものである。
スイングの頂点でまっすぐであったクラブが振り下ろさ
れるに従って、ヘッドの慣性力を受けて徐々に後方へと
曲げられていく。シャフトの角度が２３度のところで後
方への曲がりは最大となり、この時ヘッドの変位は３
５．１ｃｍ、速度は１１．８７ｍ／ｓｅｃである。その
後シャフトとの周期運動によりヘッドは前向きに振り戻
され、シャフトが３０度（時間は０．２３秒）の時にシ
ャフトは真っ直ぐの状態に戻り、シャフトの湾曲に蓄え
られていたエネルギはすべて運動エネルギに変換され
る。シャフトが真っ直ぐに戻ったときの最大速度は２
６．０ｍ／ｓｅｃとなる。ヘッドの慣性力はその時最大
となりＦ＝５．７ｋｇである。ヘッドの最大速度を得る
ためのエネルギの変換が実際にシャフトの柔軟性に支配
されていることが解析によって明らかにされている。

【００３５】しかしながらシャフトが柔らかすぎる場合
にはシャフトが十分に元に戻らなくなる。その例を図１
２に示す。これは図２７で示したテーパーの付いたシャ
フトを全体の重さを変えずに、等価な弾性を持つ、太さ
５ｍｍの均一なロッドで置き換えた場合のシャフトの曲
がり方を示したものである。曲げに対する硬さがかなり
減少している。ハンドルを振り終えた時点においてもヘ
ッドは依然として後方に取り残されている。

【００３６】図１３は図２７のクラブに１０ｃｍのアセ
ンブリを取り付けた場合とそうでない場合のヘッドの速
度を比較している。カーブａは図１１と同様アセンブリ
無しの場合、カーブｂは１０ｃｍのアセンブリが取り付
けられているが、その他の条件は同じである。カーブｂ
の最大速度は２９．４ｍ／ｓｅｃに達するが、カーブａ
では２６．０ｍ／ｓｅｃにとどまっている。式（１０）
によればこの１３％のヘッド速度増加により、ボールの
飛距離を２７％延ばすことができる。元のクラブによる
飛距離が２７５ｍであったので、当発明で与えられる柔
軟性により飛距離を３５３ｍまで大きく延ばすことが可
能である。

【００３７】さらに、本発明は着脱可能なゴルフクラブ
のハンドルに応用することができる。図１はそのような
ハンドルの一例である。セグメント２はハンドルの終端
部に適合するように形成してもよい。その場合、アセン
ブリ内のメンバー６の長さを短くし、結合をハンドル内
の任意の位置で行なうことも可能である。別の例として
図３のような２本のインターミディエイトチューブを持
つハンドルがある。終端３はハンドル全体を覆うゴムの
グリップの端となる。シャフトとハンドルの結合は３^*
の外側でも、５^*と３^*の間のアセンブリ内でも、さら
にセントラルメンバー６を用いずチューブ４^*に直接繋
がる構造も可能である。着脱式のハンドルに複数のアセ
ンブリを組み込むこともできる。

【００３８】簡単に着脱が行なえるようなアダプタも考
えることができる。図１４ではアダプタ５１が、５２と
５４でそれぞれセグメント２と５３を繋いでいる。接合
面５５と５６は接着材またはその他の手段で接合されて
いる。

【００３９】もう一つの例を図１５に示す。短いハンド
ルのうちメンバー６が元のクラブのハンドル６１をしっ
かりと押さえている。ここで着脱式ハンドルシャフトを
繋ぐ幾つかの実用的な工夫としては、７の外面に刻まれ
たねじ６２、ハンドル６１を締め付けるためのスリーブ
６４に付けられたテーパー６３、着脱時の操作を簡単に
する取り外しのできるキャップ６６などである。図１５
に示した例では、６７と６８の２つのストッパーがアセ
ンブリの端と端に設けてあり、４と６が１の中で反時計
方向には回転させるが反対方向にはその動きを止める働
きをしている。一般的には、構造的な非軸対称性や材料
の不均一性を用いることによって、アセンブリのメンバ
ーが、軸回りのねじれも含めて、任意の方向にのみ変形
するようにすることができる。このようにシャフトの変
形の仕方を任意に設計できることは本発明の特長の一つ
である。その他の実用上の工夫が可能であり、それらの
工夫は本発明に含まれる範囲である。

【００４０】従来のゴルフクラブはヘッド近くのシャフ
ト下側でよく曲がるが、ハンドル近くでは余り曲がらな
かった。これはヘッドの打ち降ろしをふらつかせること
になり、方向の制御を不安定にしてボールを真っ直ぐに
飛ばすことができなくなる。しかしアンセブリを取り付
けるとクラブは曲がりに対する硬さを保ちながら（シャ
フトの曲率半径を従来のものに比べて少なく保ちなが
ら）飛距離を延ばすことができる。これによりヘッドの
制御を改善することができる。

【００４１】図１６は図２７に示したクラブを元にした
解析の結果である。曲線ａはスイングバックしたときの
シャフトの曲がりの最大値が３５．１ｃｍの時のシャフ
ト中心線の曲がり方を示している。ヘッドに加わってい
る慣性力にはこの時最大となり５．７ｋｇである。曲線
ｂは同じシャフトに１０ｃｍのアセンブリを取り付けた
場合で、ａよりも更に７．３度曲がり方が強く、これに
よりヘッドの位置は９．６ｃｍ後方にずれている。シャ
フトを硬くしてアセンブリをハンドルに取り付けた場合
には曲線ｃに示すようにａと同等のヘッドのずれが得ら
れる。この３つの曲線は解析結果を使ってコンピュータ
によって描いた。中央の曲線はスイングの間クラブの端
から端までより直線に近い曲線を保っている。これは曲
線ａと同等のヘッドスピードを保ちながら、ヘッドの制
御を向上することができることを示している。このよう
なクラブは飛距離よりもコントロールを重視するプレイ
ヤーに適している。

【００４２】直径ｄ₀＝２ｃｍ、長さＬ約１００ｃｍの
シャフト又はこの標準から余り大きく外れないシャフト
については次のようにアンセブリの長さの最小値ｂを評
価できる。前述の解析結果においてＮ（Ｎ＝Ｌ／ｂ）は
１よりも遥かに大きく、小数点以下を切り下げてｂにつ
いて解いて以下を得る。

【００４３】終端７での間隙より得られる最小値＝（（Ｄ／ＦＬ）×
間隙１１）^1/2 挿入面３での余地より得られる最小値＝（（Ｄ／ＦＬ）
×間隙１０）^1/2 上記のＤとＬにおよその値を代入すると、最小値ｂはシ
ャフト内の小さな間隙と終端に掛かる力の最大値Ｆに依
存する。シャフト内の間隙は図１の１０と１１に示され
ている。標準的なシャフトに対する値としてＤ＝９１，３６７ｋｇ・ｃｍ²，Ｆ＝６．１ｋｇ，Ｌ＝
１００ｃｍとする。図１の点１０と１１における間隙の最小値を
０．２ｃｍとすると（この値は製造方法によって決ま
る）、上記式ではｂは５．５ｃｍとなる。従ってここで
は、ｂ＝５ｃｍを標準的なクラブに対するアセンブリの
適用例として採用することにする。この値よりアセンブ
リが短くなると、アセンブリの効果が顕著でなくなる。
この最小値の時、アセンブリによって付加されるヘッド
の移動量は７．３ｃｍとなる。アセンブリの効果を最大
に引き出す長さは９ｃｍであり、ハンドルに組み込まれ
るべきアセンブリの数は２以下である。

【００４４】シャフトが軸対称でなくても構わない場合
には、メンバーチューブに２つの主軸方向に異なった構
造的強度を持たせることができる。ここで２つの主軸は
通常の機械工学で定義されるものでシャフト断面の中心
を通る。また，シャフトセグメント，インタ−ミデイエ
イトチュ−ブ及びセントラルメンバ−のうち少なくとも
一つが，その断面の中心を通る三つの主軸のうち少なく
とも一本に対して軸方向の少なくとも一部において非対
称な構造的強度を持つように構成してもよい。これによ
りシャフトに非軸対称な特性を持たせることができる。
この非軸対称性はシャフトの断面を非対称にしたり、繊
維強化材で用いられるように、繊維の方向を少しずつ変
化させるように、ヤング係数を異方的（Ｏｒｔｈｏｔｒ
ｏｐｉｃ）にすることによって実現できる。これに従っ
て、図１を円形のチューブ断面ではなく、矩形の断面を
持つアセンブリ構造として見ることができる。チューブ
４や６では幅よりも高さを長くしたり、更にそれぞれの
側面に異なる特性を持たせることができる。内側のチュ
ーブは、円形矩形にかかわらず、必ずしも外側のチュー
ブに完全に囲まれていなくても構わない。

【００４５】断面形状と材料的な非対称性に加えて、メ
ンバーの動きを非軸対称に制限するための物理的な制限
を加えることもできる。

【００４６】図１７は図１に示したアセンブリのＡＡ線
断面図である。３つのチューブすべてが矩形であり、図
中の上方部と下方部は隣同士のチューブの間に大きな空
間があり、上下方向に動くことができるが、側面には僅
かな隙間しかなく、セグメント２にねじれのトルクが掛
かったとき１，４，６の３つのチューブはすべて同時に
回転しなければならない。しかしながら、垂直面に沿っ
た曲げはチューブ６から４、更に１へと自由に伝わるこ
とができる。

【００４７】図１８及びこの図１８のＢＢ線断面図の図
１９に示す実施例では、互いに一体に形成されたシャフ
トセグメント１とセントラルメンバー６とを備え、シャ
フトセグメント１の断面形状をだ円状とする一方、セン
トラルメンバー６の断面形状を同心円状とした。この構
造によれば図中の上方部と下方部には大きな空間が設け
られ、各構成要素の上下方向の動きが許容されるが、側
面にはわずかな間隙しかないため側面の動きは制限され
る。なお図１８に示す実施例では端部の湾曲部が結合手
段１００を構成している。また、セグメント１及びセン
トラルメンバー６を別部材とし別体からなる結合手段を
介してこれらを互いに結合することによって構成するこ
とも可能である。

【００４８】図２０及びこの図２０のＣＣ断面図の図２
１に示す実施例は図１８及び１９に示す実施例の変形例
である。この構成によれば、図中の上方部におけるセグ
メント１とセントラルメンバー６と間にはわずかな空間
が設けられ、下方部におけるセグメント１とセントラル
メンバー６と間には大きな空間が設けられるので、上方
への動きはわずかとなる一方、下方への動きは大きく許
容される。この実施例も上述した図２２に示す実施例同
様、各構成要素を一体に形成してもよく、また別体に構
成してもよい。

【００４９】図２２乃至２４に示す実施例では，シャフ
トセグメント１を有底構造とし，この底部とセントラル
メンバ−６の挿入側端部とを接合している。これらの実
施例においては，例えば図２２に示すように，シャフト
セグメント１とセントラルメンバ−６とを一体に形成し
てもよく，また図２３あるいは２４に示すように，シャ
フトセグメント１とセントラルメンバ−６とを別部材で
構成し，シャフトセグメント１の底部に設けた結合手段
１００にセントラルメンバ−６を，接着，溶接あるいは
嵌合等の手段により接合してもよい。

【００５０】図２５に示す実施例は，シャフトセグメン
ト１の端部に近い部位にこのシャフトセグメント１と一
体に結合手段１００を形成し，この結合手段１００にセ
ントラルメンバ−６の端部を嵌合している。

【００５１】また，図２６に示す実施例では，シャフト
セグメント１とは別体に設けたキャップを構成してなる
結合手段１００をシャフトセグメント１の端部に嵌合し
てこのキャップとセントラルメンバ−６の挿入側端部と
を接合するようにしている。図１８乃至２６に示した実
施例は，インタ−ミディエイトチュ−ブ４を介さずにシ
ャフトセグメント１とセントラルメンバ−６とを接合す
る構成としたものである。

【００５２】ここで述べた以外に、実際の製造過程でな
される種々の修正は、本願の特許請求の範囲に含まれる
と考えられる。また本実施例ではゴルフのクラブを例に
とって本発明を記述しているが、ラケット、バット、釣
竿、あるいは棒高飛びのポールなど様々なスポーツ用具
に本発明が有効に応用されることは言うまでもない。

【００５３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の構成によれ
ば、システムの強制振動が改善され蓄積される変形エネ
ルギーの増加が図れるので、振り下ろし時に得られる運
動エネルギーを格段に増加させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスポーツ用具を示す側面断面図。

【図２】本発明の他の実施例を示す側面断面図。

【図３】本発明のさらに他の実施例を示す側面断面図。

【図４】本発明の他の実施例を示す側面断面図。

【図５】本発明のさらに他の実施例を示す側面断面図。

【図６】本発明のセントラルメンバーとインターミディ
エイトチューブの結合態様を示す側面断面図。

【図７】本発明に係る共通のセントラルメンバーで結合
された二つのアセンブリを示す側面断面図。

【図８】本発明のアセンブリを用いた場合と用いない場
合のクラブの曲がり方を示す図。

【図９】本発明のアセンブリを用いた場合と用いない場
合のクラブの曲がり方を示す図。

【図１０】本発明のアセンブリを用いた場合のクラブの
変形状態を示す図。

【図１１】従来のクラブの振り下ろしに伴うクラブの変
形を示す図。

【図１２】従来のクラブの振り下ろしに伴うクラブの変
形を示す図。

【図１３】本発明を適用したクラブと従来のクラブとの
ハンドル位置に対するヘッドスピードの変化を比較して
示す図。

【図１４】本発明に係るアダプターを示す側面断面図。

【図１５】本発明に係る着脱式ハンドルを示す側面断面
図。

【図１６】シャフトの湾曲特性を示す図。

【図１７】図１のＡ−Ａ線断面図。

【図１８】本発明の他の実施例を示す側面断面図。

【図１９】図１８のＢ−Ｂ線断面図。

【図２０】本発明のさらに他の実施例を示す側面断面
図。

【図２１】図２０のＣ−Ｃ線断面図。

【図２２】本発明のさらに他の実施例を示す側面断面
図。

【図２３】本発明のさらに他の実施例を示す側面断面
図。

【図２４】本発明のさらに他の実施例を示す側面断面
図。

【図２５】本発明のさらに他の実施例を示す側面断面
図。

【図２６】本発明のさらに他の実施例を示す側面断面
図。

【図２７】従来のゴルフクラブを示す図。

【図２８】ボールとクラブの運動解析を示す図。

【図２９】ゴルフボ−ルにかかる力と変形量の関係を示
す図。

【符号の説明】

１…シャフトセグメント２…シャフト３…開口部４…インターミディエイトチューブ５，７…結合子６…セントラルメンバー１２…締め金具１５…キャップ１６…ゴムグリップ２１…ピボット５１…アダプタ６４…スリーブ６６…キャップ６７，６８…ストッパー１００…結合手段

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【手続補正書】

【提出日】平成３年５月２９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】端部に開口部および該開口部に連続する中
空部を有したシャフトセグメントを備えたシャフトと、前記シャフトセグメントの開口部を介して少なくとも部
分的に前記シャフトセグメントの中空部に挿入されるセ
ントラルメンバーと、前記セントラルメンバーの挿入側最端部と前記シャフト
セグメントとに各々直接結合されると共に前記挿入側端
部と前記シャフトセグメントとを互いに連結する結合手
段とを備え、前記セントラルメンバーの周囲に、前記シャフトの変形
に伴う前記セントラルメンバーと前記シャフトセグメン
トとの、軸方向に直交する方向における相対的なずれを
少なくとも部分的に許容する緩衝空間を画成したことを
特徴とするスポーツ用具。
【請求項２】前記セントラルメンバーと前記シャフトセ
グメントとを結合する前記結合手段が前記シャフトセグ
メントによって構成されたハンドルの端部に結合されて
いることを特徴とする請求項１のスポーツ用具。
【請求項３】前記シャフトセグメントの中空部における
前記緩衝空間内に、少なくともこの緩衝空間を部分的に
満たす緩衝材を収容したことを特徴とする請求項１のス
ポーツ用具。
【請求項４】前記結合手段は、前記シャフトセグメント
と前記セントラルメンバーとの間に介挿された少なくと
も部分的に中空部を備えたインターミディエイトチュー
ブを有し、このインターミディエイトチューブの一端を
前記シャフトセグメントの開口部近傍で前記シャフトセ
グメントに結合させるとともに、他端を前記セントラル
メンバーに結合したことを特徴とする請求項１のスポー
ツ用具。
【請求項５】前記シャフトセグメント、インターミディ
エイトチューブ、及びセントラルメンバーが同心円状の
チューブを備え、前記シャフトセグメントの開口部から
前記インターミディエイトチューブにおける前記挿入側
端部までの前記セントラルメンバーの挿入深さを少なく
とも５ｃｍとしたことを特徴とする請求項４のスポーツ
用具。
【請求項６】前記シャフトセグメント、インターミディ
エイトチューブ、及びセントラルメンバ−のうち少なく
とも一つがその断面の中心を通る三つの主軸のうち少な
くとも一本に対して軸方向の少なくとも一部において非
対称な構造的硬さを有することを特徴とする請求項４の
スポーツ用具。
【請求項７】前記セントラルメンバー及び前記インター
ミディエイトチューブのうち少なくとも一つが、シャフ
トの運動中にその断面の中心を通る三つの主軸のうち少
なくとも一つに対してその動きを制限されるように構成
したことを特徴とする請求項４のスポーツ用具。
【請求項８】前記シャフトにハンドルを備えると共に前
記セントラルメンバーの自由端にヘッドを備え、その揺
動動作に基づいて前記ヘッドを目標物に打撃した際、基
準となる鉛直軸に対する前記シャフトセグメントの開口
部における軸の傾きを、前記鉛直軸に対する前記セント
ラルメンバーの前記シャフトセグメントの開口部におけ
る軸の傾きよりも小さくするべく構成したことを特徴と
する請求項１のスポーツ用具。
【請求項９】端部に開口部および該開口部に連続する中
空部を有したシャフトセグメントを備えた第一のシャフ
トと、前記シャフトセグメントの開口部を介して前記シャフト
セグメントの中空部に挿入されるセントラルメンバー
と、前記シャフトセグメントと前記セントラルメンバーの挿
入側最端部とを結合する第一の結合手段と、前記セントラルメンバーの自由端に設けられ、前記セン
トラルメンバーを第二のシャフトに結合する第二の結合
手段とから成り、前記シャフトセグメント内部における各結合された要素
の軸方向に直交する方向の運動を許容しかつ着脱可能に
構成したハンドルを備えてなることを特徴とするスポー
ツ用具。
【請求項１０】前記シャフトセグメント及びセントラル
メンバ−のうち少なくとも一つがその断面の中心を通る
三つの主軸のうち少なくとも一本に対して軸方向の少な
くとも一部において非対称な構造的硬さを有することを
特徴とする請求項２のスポ−ツ用具。