JP4997154B2 - ゴルフクラブシャフトとその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、強化繊維に合成樹脂を含浸した繊維強化プリプレグシートからなるゴルフクラブシャフトとその製造方法に関する。

今日、カーボン繊維やガラス繊維，ボロン繊維等の強化繊維に、エポキシやポリエステル等の合成樹脂からなるマトリックスを含浸した繊維強化プリプレグシート（以下、「プリプレグシート」という）で形成したゴルフクラブシャフト（以下、「シャフト」という）が広く知られている。

而して、この種のシャフトは比強度，比剛性に優れるが、強化繊維の方向や積層条件によって物性が大きく変化し、また、シャフトの形状や肉厚によっても物性が大きく変化するため、軽量で振り抜き易く、飛距離が出せるという課題を達成するため、従来、様々な提案がなされている。

図４は特許文献１に開示されたゴルフクラブを示し、この従来例は、振り抜き易く軽量で強度やバランスに優れ、握り易く飛距離が伸びるゴルフクラブ１を提供することを目的として、シャフト３のグリップ５側からヘッド７側に向って縮径する比較的緩いテーパを有する小径部９をヘッド７側に設け、グリップ５側からヘッド７側に向って縮径する比較的緩いテーパを有する大径部１１をグリップ５側に設けると共に、小径部９と大径部１１との中間部に前記テーパよりテーパの変化が大きい急テーパ部１３を設けたことを特徴としている。
このようにシャフト３の中間部に急テーパ部１３を設けることによって、前記目的を達成できることは勿論、シャフト３全体のバランス調整がし易くなる利点を有している。そして、前記急テーパ部１３のテーパは２０／１０００〜１２０／１０００ｍｍに設定されている。

前記構成のシャフト３は、図５に示す芯金１５（１５ａが前記小径部９に対応し、１５ｂが大径部１１に対応し、１５ｃが急テーパ部１３に対応する）に対し、図中、１７〜３３で示すプリプレグシートを順次巻回した後、テーピングによる締め付け，加熱硬化，芯金１５の除去，テープの除去，研磨等の工程を経て製造したもので、図５に示す各プリプレグシート１７〜３３の線方向は強化繊維の繊維方向を示している。

しかし、斯様にシャフト３の中間部にテーパ変化が大きい急テーパ部１３を形成する場合、急テーパ部１３は外形変化が大きいため、芯金１５への前記プリプレグシート１９〜２７の巻回時に、前記テーパ部１５ｃの領域でプリプレグシート１９〜２７が周方向に引っ張られて強化繊維に捩れや蛇行が発生し、シャフト３に強度的な不具合が発生してしまう虞があった。

本発明は斯かる実情に鑑み案出されたもので、上述の如くシャフトのヘッド側とグリップ側の中間部に急テーパ部を設けるに当たり、該急テーパ部領域での強化繊維の捩れや蛇行を防止したシャフトとその製造方法を提供することを目的とする。

斯かる目的を達成するため、請求項１に係る発明は、先細テーパ状の芯金に強化繊維に合成樹脂を含浸した繊維強化プリプレグシートを巻回して形成され、ヘッド側の小径部とグリップ側の大径部との間にテーパの変化が大きい急テーパ部が設けられたゴルフクラブシャフトであって、芯金の先端から後端に亘って当該芯金の軸方向に対し±３５°以上±５５°以下の角度で強化繊維を傾斜させた繊維強化プリプレグシートを巻回，積層したバイアス層と、芯金の先端から後端に亘って強化繊維を芯金の軸方向に引き揃えた複数枚の繊維強化プリプレグシートを巻回，積層したストレート層とでシャフト本体層が形成され、前記ストレート層を形成する前記繊維強化プリプレグシートは、夫々、１枚毎の巻回数が２層未満の幅に形成され、且つ前記急テーパ部領域に対応して繊維強化プリプレグシートの幅を幅広にした部分に長手方向の切り込みが入れられて、１枚の繊維強化プリプレグシートの巻回数が前記急テーパ部領域で１．０未満で途切れた部分を有し、巻回数が１．０未満で途切れた前記部分は、ストレート層を形成する内側または外側の繊維強化プリプレグシートの前記切り込みのない位置で積層されて、前記急テーパ部を形成していることを特徴とする。

そして、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のシャフトに於て、前記急テーパ部の外側に、ストレート層より薄肉な繊維強化プリプレグシートを巻回した補強層が形成され、当該補強層の一部が研磨除去されていることを特徴とする。

また、請求項３に係るゴルフクラブシャフトの製造方法は、先細テーパ状の芯金の先端から後端に亘って当該芯金の軸方向に対し±３５°以上±５５°以下の角度で強化繊維を傾斜させた繊維強化プリプレグシートと、芯金の先端から後端に亘って強化繊維を芯金の軸方向に引き揃えた複数枚の繊維強化プリプレグシートを巻回，積層して、ヘッド側の小径部とグリップ側の大径部との間にテーパの変化が大きい急テーパ部を有するシャフト本体層を形成するゴルフクラブシャフトの製造方法であって、強化繊維を軸方向に引き揃えた複数枚の前記繊維強化プリプレグシートを、夫々、１枚毎の巻回数が２層未満の幅に設定し、且つ前記急テーパ部領域に対応して繊維強化プリプレグシートを夫々幅広に形成すると共に、幅広に形成した当該部分に長手方向の切り込みを入れて巻回数が前記急テーパ部領域で１．０未満で途切れた部分を形成し、巻回数が１．０未満で途切れた前記部分を、内側または外側の繊維強化プリプレグシートの前記切り込みのない位置に巻回，積層させて、前記急テーパ部を有するシャフト本体層のストレート層を形成することを特徴とする。

更に、請求項４に係る発明は、請求項３に記載のゴルフクラブシャフトの製造方法に於て、前記急テーパ部の外側に、前記ストレート層より薄肉な繊維強化プリプレグシートを巻回して補強層を形成した後、当該補強層の一部を研磨除去することを特徴とする。

請求項１及び請求項３に係る発明によれば、芯金の急テーパ部領域に対応して繊維強化プリプレグシートを幅広に形成した部分に長手方向の切り込みを入れて、巻回数が急テーパ部領域で１．０未満で途切れた部分を形成した結果、シャフトに急テーパ部を設けた際に、急テーパ部領域での強化繊維の捩れや蛇行等が防止できるため、シャフトの強度的な不具合が発生することがない利点を有する。
また、斯様に巻回数が１．０未満で途切れた前記部分を、ストレート層を形成する内側または外側の繊維強化プリプレグシートの前記切り込みのない位置で積層して急テーパ部を形成した結果、シャフトの急テーパ部に必要最小限のプリプレグシートを効果的に積層できるため、より一層の軽量化，強度の向上，安定化が図れる利点を有する。

そして、請求項２及び請求項４に係る発明によれば、急テーパ部の外側にストレート層より薄肉な繊維強化プリプレグシートを巻回して補強層を形成した後、補強層の一部を研磨除去した結果、形状が変化する部分の強度を向上，安定化できると共に、急テーパ部が補強層でカバーされるため、シャフトに衝撃的な負荷が作用しても強化繊維の端部からの剥離や層間剥離を防止することができ、耐久性，信頼性に優れたシャフトとすることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は請求項１及び請求項２の一実施形態に係るシャフトを用いたウッドのゴルフクラブを示し、強化繊維に合成樹脂を含浸したプリプレグシートを巻回して形成されたシャフト３５の先端にヘッド３７が取り付き、シャフト３５の後端側にグリップ３９が取り付いてゴルフクラブ４１が形成されている。
そして、図２に示すようにシャフト３５は、グリップ３９側からヘッド３７側に向って縮径する比較的緩いテーパを有する小径部４３がヘッド３７側に形成され、グリップ３９側からヘッド３７側に向って縮径する比較的緩いテーパを有する大径部４５がグリップ３９側に形成されて、前記小径部４３と大径部４５との中間部に前記テーパよりテーパの変化が大きい急テーパ部４７が設けられている。

尚、ここで「比較的緩いテーパ」とはストレート形状を含む意味であり、具体的には０／１０００〜５／１０００ｍｍである。また、「急テーパ部」とは前後のテーパとの差が２０〜２５／１０００ｍｍ以上ある、テーパ変化の大きい領域を意味する。

図２は前記シャフト３５の断面図を示し、図中、Ａ〜Ｅがシャフト３５の全長，Ａ〜Ｃが小径部４３，Ｃ〜Ｄが急テーパ部４７，Ｄ〜Ｅが大径部４５を示しており、Ａ〜Ｂは前記ヘッド３７を固定する固定部に相当し、当該固定部Ａ〜Ｂは小径部４３の他の部位に比し厚肉に形成されている。
そして、本実施形態に於て、前記小径部４３のテーパは約４／１０００ｍｍ，急テーパ部４７のテーパは約４５／１０００ｍｍ，大径部４５のテーパは約５／１０００ｍｍに設定されている。

而して、前記シャフト３５は、請求項３及び請求項４に係る発明方法の一実施形態によって以下の如く製造される。

図３は前記シャフト３５の製造工程を示し、図中、４９は芯金で、以下に記述するように当該芯金４９にプリプレグシート５１，５５，６１〜６５，６９，７１，８９を巻回した後、従来と同様、テーピングによる締め付け，加熱硬化，芯金除去，テープの除去，研磨等の工程を経てシャフト３５が製造される。

そして、前記芯金４９に於て、符号７３で示す小径部がシャフト３５の小径部４３に対応し、符号７５で示す大径部がシャフト３５の大径部４５に対応し、符号７７で示すテーパ部がシャフト３５の急テーパ部４７に対応する。
この場合、図示するように芯金４９の大径部７５にストレート部７９を形成しておいてもよく、図中、符号８１の先端部は、先端補強用の補助プリプレグシート５１，７１が巻回される領域である。そして、当該先端部８１が前記ヘッド３７を固定する固定部Ａ〜Ｂに対応し、当該先端部８１にも緩やかなテーパ部８３が形成されている。

また、図３に於て、各プリプレグシート５１，５５，６１〜６５，６９，７１，８９の線方向は強化繊維８５の繊維方向を示しており、シャフト３５の軸長方向全体を構成するシャフト本体層はプリプレグシート５５，６１〜６５，６９で形成され、ヘッド３７を固定する前記固定部Ａ〜Ｂには補助プリプレグシート５１，７１を巻回して補強層が設けられ、更にテーパ部７７の最外周にシャフトのストレート層より薄肉な補助プリプレグシート８９を巻回して補強層が設けられている。

以下、シャフト３５の製造方法を説明する。
［第１工程］
まず、芯金４９の先端部８１に補助プリプレグシート５１を巻回して、シャフト３５の小径部４３の先端に補強層を形成する。

前記補助プリプレグシート５１は、芯金４９の軸方向に引き揃えたカーボン繊維等の強化繊維８５に、エポキシやポリエステル等の合成樹脂からなるマトリックスを含浸したもので、後端側に前記芯金４９のテーパ部８３の長さと一致させて傾斜部５１ａが形成された平面視台形形状に裁断され、先端側で２〜４プライ，後端側で同じく２〜４プライ程となるように形成されている。そして、樹脂含有率２８〜３６重量％，厚さ０．０８〜０．１６ｍｍである。

尚、前記補助プリプレグシート５１を複数に分割したり、厚さや強化繊維の方向を異ならせたプリプレグシートを巻回してもよい。

そして、斯様に補助プリプレグシート５１を複数枚にする場合、芯金４９に巻回するに当たり、シャフト３５の偏肉を防止するため、補助プリプレグシートの周方向の端部位置を、夫々、芯金４９の円周方向にずらして巻回する。例えば、２枚の場合は１８０°、３枚の場合は１２０°ずらして巻回する。
［第２工程］
次に、シャフト３５のねじりトルクを向上させるため、一例として芯金４９の軸方向に対し強化繊維８５の繊維方向を±４５°の２方向に傾斜させた２枚のプリプレグシート５５ａ，５５ｂを重ねたプリプレグシート５５を芯金４９に巻回して、シャフト３５のバイアス層を形成する。シャフト３５の軸長方向全体を構成するシャフト本体層は、前記バイアス層と後述するストレート層及び周方向層で構成される。尚、強化繊維８５の傾斜角は±３５°以上±５５°以下の範囲で設定する。

前記プリプレグシート５５はシャフト３５の全長と同一寸法で、先端側で２．４〜２．６プライ，後端側で１．９〜２．１プライ程となるように平面視台形形状に裁断されており、樹脂含有率２０〜３０重量％，厚さ０．０８〜０．１５ｍｍである。
［第３工程］
この後、強化繊維８５を軸方向に引き揃えた樹脂含有率１８〜２８重量％で、厚さが夫々０．０８〜０．１５ｍｍの範囲で、例えば０．１０ｍｍ，０．１０ｍｍ，０．０８ｍｍの肉厚からなる３枚のプリプレグシート６１，６３，６５と、強化繊維８５を軸方向に引き揃えた樹脂含有率１８〜２８重量％，厚さ０．０８〜０．１５ｍｍの範囲で、厚肉が例えば０．１２ｍｍのプリプレグシート６９を芯金４９に巻回する。
プリプレグシート６１，６３，６５，６９は、シャフト３５のストレート層を形成するもので、これらは先端側で１．０〜１．１プライ、後端側で１．０〜１．１プライとなるように裁断されている。

そして、プリプレグシート６１，６３，６５，６９には、前記テーパ部７７（急テーパ部４７領域）に対応して幅広な幅広部６１ａ，６３ａ，６５ａ，６９ａが設けられている。
幅広部６１ａ，６３ａ，６５ａ，６９ａは、斜め後方へと傾斜してプリプレグシート６１，６３，６５，６９を幅広に形成した後、平面視三角形状の切り込み９１を長手方向に入れて長手方向に突出する平面視三角形状としたもので、これらの幅広部６１ａ，６３ａ，６５ａ，６９ａはテーパ部７７の長さよりも短く、テーパ部７７での巻回数が１．０未満とされている。そして、芯金４９への巻回時に、幅広部６１ａ，６３ａ，６５ａ，６９ａは、ストレート層を形成する内側または外側のプリプレグシート６１，６３，６５，６９の前記切り込み９１のない位置で積層される。

尚、前記プリプレグシート６１，６３，６５，６９を巻回するに当たり、ストレート層の偏肉を防止し、強度や曲げ剛性のバラツキをなくして方向性の少ないシャフト３５を製造するため、プリプレグシート６１，６３，６５，６９の周方向の端部位置を夫々円周方向にずらし、且つ相対的に厚さの厚いプリプレグシート６１，６３，６５，６９を周方向の対向する位置に配置して巻回，積層する。
このように強化繊維８５の引き揃え方向が同じプリプレグシート６１，６３，６５，６９を重ねて（同じ位置の層近くに）巻回することで、十分な層間強度が得られる。
［第４工程］
そして、プリプレグ６９の上から、芯金４９の先端部８１に強化繊維８５を軸方向に引き揃えた平面視三角形状の補助プリプレグシート７１を巻回する。
この補助プリプレグシート７１は、ヘッド３７を装着するシャフト３５の先端に補強層を形成するもので、樹脂含有率２８〜３６重量％，厚さ０．０８〜０．１６ｍｍに設定され、先端側で４．３０プライ，後端側で０．００プライとなるように裁断されている。

［第５工程］
更に、プリプレグ６９の上から、芯金４９のテーパ部７７に、シャフトのストレート層より薄肉な補助プリプレグシート８９を巻回して補強層を形成する。
図示するように補助プリプレグシート８９は、強化繊維８５を芯金４９の軸方向と周方向に交叉させて引き揃えたもので、樹脂含有率３５〜６５重量％，厚さ０．０２〜０．０４ｍｍに設定され、先端側で１〜２プライ，後端側で１〜４プライとなるように裁断されている。
このようにテーパ部７７の最外周に補助プリプレグシート８９を巻回して補強層を形成することでシャフト３５の強度アップが図れ、また、後述するように当該補強層の一部を研磨除去することでシャフト３５の軽量化が図れる。
［第６工程］
そして、これらの外周を緊締テープで緊縛して熱硬化処理を行った後、芯金４９を引き抜き緊締テープを剥離してその外周を研磨することで、成形重量が５０グラム以下のシャフト３５が製造される。

このように、前記［第１工程］〜［第６工程］を経てシャフト３５が製造され、シャフト３５に急テーパ部４７がある構成の場合、上述したように芯金４９のテーパ部７７に対応して前記プリプレグシート６１，６３，６５，６９に幅広部６１ａ，６３ａ，６５ａ，６９ａを設けて前記急テーパ部４７を形成する。
しかし、幅広部６１ａ，６３ａ，６５ａ，６９ａをプリプレグシート６１，６３，６５，６９に一体化した構成にしてしまうと、急テーパ部４７は外形変化が大きいため、図４及び図５で既述した従来例と同様、プリプレグシート６１，６３，６５，６９の巻回時に、テーパ部７７の領域でプリプレグシート６１，６３，６５，６９が周方向に引っ張られて強化繊維８５に捩れや蛇行が生じてしまう。

そこで本実施形態は、各幅広部６１ａ，６３ａ，６５ａ，６９ａに平面視三角形状の切り込み９１を入れて、各幅広部６１ａ，６３ａ，６５ａ，６９ａをその周方向のプリプレグシート６１，６３，６５，６９部分と分離したため、これらを周方向に連続状に巻回した場合、幅広部６１ａ，６３ａ，６５ａ，６９ａが周方向に引っ張られることがなく、強化繊維８５に捩れや蛇行が生じることがない。

従って、本実施形態に係る製造方法によれば、プリプレグシート６１，６３，６５，６９を巻回して前記急テーパ部４７を形成するに当たり、急テーパ部４７領域での強化繊維８５の捩れや蛇行等の発生を防止することができ、斯かる製造方法によって製造されたシャフト３５によれば、急テーパ部４７領域での強化繊維８５の捩れや蛇行等がないため、シャフト３５の強度的な不具合が発生することがない利点を有する。

而も、本実施形態は、平面視三角形状の切り込み９１を入れて、長手方向に突出する平面視三角形状の幅広部６１ａ，６３ａ，６５ａ，６９ａを各プリプレグシート６１，６３，６５，６９に設けた結果、シャフトの急テーパ部に必要最小限のプリプレグシート６１，６３，６５，６９（幅広部６１ａ，６３ａ，６５ａ，６９ａ）を効果的に積層でき、より一層の軽量化，強度の向上，安定化が図れる利点を有する。
そして、本実施形態は、補助プリプレグシート８９で形成した補強層の一部を残し一部を研磨除去したので、形状が変化する部分の強度を向上，安定化できると共に、急テーパ部が補強層でカバーされるため、シャフト３５に衝撃的な負荷が作用しても強化繊維８５の端部からの剥離や層間剥離を防止することができ、耐久性，信頼性に優れたシャフトとすることができる。
更に、プリプレグシート６１，６３，６５，６９を巻回するに当たり、プリプレグシート６１，６３，６５，６９の周方向の端部位置を夫々円周方向にずらし、且つ相対的に厚さの厚いプリプレグシートを周方向の対向する位置に配置して巻回，積層したため、偏肉や強度，曲げ剛性のバラツキがなくなって方向性の少ないシャフト３５を提供することが可能となった。

請求項１及び請求項２の一実施形態に係るシャフトを用いたウッドのゴルフクラブの全体斜視図である。 シャフトの断面図である。 シャフトの製造工程図である。 従来のゴルフクラブの全体斜視図である。 図４に示すゴルフクラブに用いたシャフトの製造工程の説明図である。

符号の説明

３５ シャフト
３７ ヘッド
３９ グリップ
４１ ゴルフクラブ
４３，７３ 小径部
４５，７５ 大径部
４７ 急テーパ部
４９ 芯金
５１，７１，８９ 補助プリプレグシート
５５，６１，６３，６５，６７，６９ プリプレグシート
６１ａ，６３ａ，６５ａ，６９ａ 幅広部
７７ テーパ部
８５ 強化繊維
９１ 切り込み

Claims (4)

1. 先細テーパ状の芯金に強化繊維に合成樹脂を含浸した繊維強化プリプレグシートを巻回して形成され、
   ヘッド側の小径部とグリップ側の大径部との間にテーパの変化が大きい急テーパ部が設けられたゴルフクラブシャフトであって、
   芯金の先端から後端に亘って当該芯金の軸方向に対し±３５°以上±５５°以下の角度で強化繊維を傾斜させた繊維強化プリプレグシートを巻回，積層したバイアス層と、
   芯金の先端から後端に亘って強化繊維を芯金の軸方向に引き揃えた複数枚の繊維強化プリプレグシートを巻回，積層したストレート層とでシャフト本体層が形成され、
   前記ストレート層を形成する前記繊維強化プリプレグシートは、夫々、１枚毎の巻回数が２層未満の幅に形成され、且つ前記急テーパ部領域に対応して繊維強化プリプレグシートの幅を幅広にした部分に長手方向の切り込みが入れられて、１枚の繊維強化プリプレグシートの巻回数が前記急テーパ部領域で１．０未満で途切れた部分を有し、
   巻回数が１．０未満で途切れた前記部分は、ストレート層を形成する内側または外側の繊維強化プリプレグシートの前記切り込みのない位置で積層されて、前記急テーパ部を形成していることを特徴とするゴルフクラブシャフト。
2. 前記急テーパ部の外側に、ストレート層より薄肉な繊維強化プリプレグシートを巻回した補強層が形成され、当該補強層の一部が研磨除去されていることを特徴とする請求項１に記載のゴルフクラブシャフト。
3. 先細テーパ状の芯金の先端から後端に亘って当該芯金の軸方向に対し±３５°以上±５５°以下の角度で強化繊維を傾斜させた繊維強化プリプレグシートと、
   芯金の先端から後端に亘って強化繊維を芯金の軸方向に引き揃えた複数枚の繊維強化プリプレグシートを巻回，積層して、
   ヘッド側の小径部とグリップ側の大径部との間にテーパの変化が大きい急テーパ部を有するシャフト本体層を形成するゴルフクラブシャフトの製造方法であって、
   強化繊維を軸方向に引き揃えた複数枚の前記繊維強化プリプレグシートを、夫々、１枚毎の巻回数が２層未満の幅に設定し、且つ前記急テーパ部領域に対応して繊維強化プリプレグシートを夫々幅広に形成すると共に、幅広に形成した当該部分に長手方向の切り込みを入れて巻回数が前記急テーパ部領域で１．０未満で途切れた部分を形成し、
   巻回数が１．０未満で途切れた前記部分を、内側または外側の繊維強化プリプレグシートの前記切り込みのない位置に巻回，積層させて、前記急テーパ部を有するシャフト本体層のストレート層を形成することを特徴とするゴルフクラブシャフトの製造方法。
4. 前記急テーパ部の外側に、前記ストレート層より薄肉な繊維強化プリプレグシートを巻回して補強層を形成した後、当該補強層の一部を研磨除去することを特徴とする請求項３に記載のゴルフクラブシャフトの製造方法。

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