(57)【要約】【課題】ゴルフシャフト細径側の先端部に積層する補強プリプレグシートの強化繊維の配列角度を、最適な配列角度とすることによって、ゴルフシャフトの曲げ変形時における圧縮側に生じる応力やゴルフシャフト軸方向に生じる剪断応力を低減して、ゴルフシャフトの折損を防止し、耐久性の向上したゴルフシャフトを提供する。【解決手段】ゴルフシャフト１０の細径側５の先端部８には、補強用のプリプレグシートとして、強化繊維の配列角度を前記軸方向に対して片方向に９．５°〜１０．５°に傾斜して配列させた補強プリプレグシート３を有している。【選択図】　　　　　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化繊維を引き揃えて成るプリプレグシートを巻回積層して形成された繊維強化樹脂製のゴルフシャフトにおいて、前記ゴルフシャフト細径側の先端部の最外層に、ゴルフシャフト軸方向を０°とした時の該軸方向に対する前記強化繊維の配列角度を片方向に９．５°〜１０．５°の範囲となるように配列させた補強プリプレグシートを積層させたことを特徴とするゴルフシャフト。
【請求項２】
前記補強プリプレグシートは、前記ゴルフシャフト細径側の最先端の位置から太径側へ向かって配置され、３０ｍｍ〜３００ｍｍの長さとしたことを特徴とする請求項１記載のゴルフシャフト。
【請求項３】
前記補強プリプレグシートにおける強化繊維は、引張弾性率が１４７ＧＰａ〜３９２ＧＰａの範囲のＰＡＮ系炭素繊維であることを特徴とする請求項１又は２記載のゴルフシャフト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維強化樹脂製のゴルフシャフトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、繊維強化樹脂製のゴルフシャフトにおいては、種々の製造方法により形成されたゴルフシャフトが提案されている。
例えば、シートワインディング法と呼ばれる製造方法によって形成されたゴルフシャフトは、一般に、強化繊維を一方向に引き揃え、これに合成樹脂を含浸したプリプレグシートを、所定の形状寸法に裁断し、所定枚数だけを芯材となるテーパー付きのマンドレルの周囲に巻き付け、前記プリプレグシートのマトリックス樹脂を硬化して、その後、脱芯、研磨、塗装等の工程を経て形成される。
【０００３】
また、前記プリプレグシートの積層構成としては、ゴルフシャフト全長にわたり配設されてシャフト本体を構成するプリプレグシートと、ゴルフシャフトの長さ方向の適所に、必要に応じて所定長さに配設される補強プリプレグシートで構成されている。
前記ゴルフシャフト本体を構成するプリプレグシートは、通常、該プリプレグシートを構成する強化繊維の配列角度を、前記ゴルフシャフトの軸方向を０°とした時、±３０°〜±６０°の範囲内の角度に傾斜するよう配列させたバイアスプリプレグと、前記軸方向に対して平行となるように配列させたストレートプリプレグとが使用され、これらを用いて、所定の特性を有するように積層させた構成となっている。
【０００４】
また、繊維強化樹脂製のゴルフシャフトの開発は軽量化が進んでいて、その軽量化を達成するために、ゴルフシャフトの肉厚を薄く形成させていることから、打撃時の衝撃によって、特にゴルフヘッドのスイートスポットを外して打撃した場合や地面に打ちつけた場合、ゴルフヘッドとの結合部付近で前記ゴルフシャフトが折損するといった問題が発生している。
【０００５】
上記した、軽量化のために肉厚を薄肉化した繊維強化樹脂製のゴルフシャフトの折損の要因の一つとして、以下のようなことが挙げられる。
【０００６】
即ち、通常、ゴルフクラブでゴルフボールを打撃した場合、その衝撃力によってゴルフヘッドはもとより、ゴルフシャフトにも多大な応力が生じ、前記ゴルフシャフトに急激な曲げ変形がおこる。この時、前記ゴルフシャフトの軸方向に生じる応力には、前記曲げ変形の引張側と圧縮側でそれぞれ均等に、且つ、相対的に応力が生じている。一方、前記ゴルフシャフトに用いられる強化繊維の多くは一般的に炭素繊維が用いられているが、前記炭素繊維は、引張方向においては高い強度を示すものであるが圧縮方向には強度が低いといった特性を有するものである。したがって、前記ゴルフシャフトの急激な曲げ変形によって発生した圧縮側の応力が原因となって、前記ゴルフシャフトが折損するというものであった。
【０００７】
これらの問題を解決するための方法として、所定の長さに裁断された補強プリプレグシートを前記ゴルフシャフトの細径側の先端部に配設することが公知である。また、前記補強プリプレグシートの強化繊維の配列角度については、前記ゴルフシャフトの軸方向に対して平行に配列させたものや傾斜して配列させたものが一般的に使用されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
補強プリプレグシートをゴルフシャフト細径側の先端部に配設させた従来のゴルフシャフトにおいては、以下のような欠点を有するものであった。
【０００９】
即ち、補強プリプレグシートの強化繊維の配列角度をゴルフシャフトの軸方向に対して平行に配列させたものは、前記ゴルフシャフトに生じた曲げ変形の引張側では高い強度を保持し応力に耐えうるものの、圧縮側の応力には強度を保持できずに前記ゴルフシャフトが前記圧縮側で破損するといった問題があった。
【００１０】
また、補強プリプレグシートの強化繊維の配列角度をゴルフシャフトの軸方向に対して傾斜して配列させたものは、前記配列角度が、前記軸方向を０°とした時に概ね±３０°〜±６０°の範囲となるよう配設することで、前記軸方向に対して平行に配列させた補強プリプレグシートを配設したものに比べて、前記ゴルフシャフトに生じた曲げ変形の圧縮側に柔軟性を生み出すことが可能となるため、前記圧縮側の応力に耐えうることができるが、その反面、前記ゴルフシャフトの曲げ変形によって、前記ゴルフシャフトの軸方向に生じる剪断応力に耐えることができなくなるため、プリプレグ層間でのズレが大きくなり剥離が生じるといった問題があった。
【００１１】
そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑み、ゴルフシャフト細径側の先端部に積層する補強プリプレグシートの強化繊維の配列角度を、最適な配列角度とすることによって、ゴルフシャフトの曲げ変形時における圧縮側に生じる応力やゴルフシャフト軸方向に生じる剪断応力を低減して、ゴルフシャフトの折損を防止し、耐久性の向上したゴルフシャフトを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記目的を達成するために、請求項１の発明は、強化繊維を引き揃えて成るプリプレグシートを巻回積層して形成された繊維強化樹脂製のゴルフシャフトにおいて、前記ゴルフシャフト細径側の先端部の最外層に、ゴルフシャフト軸方向を０°とした時の該軸方向に対する前記強化繊維の配列角度を片方向に９．５°〜１０．５°の範囲となるように配列させた補強プリプレグシートを積層させたことを特徴とするゴルフシャフトである。
【００１３】
請求項２の発明は、前記補強プリプレグシートは、前記ゴルフシャフト細径側の最先端の位置から太径側へ向かって配置され、３０ｍｍ〜３００ｍｍの長さとしたことを特徴とする請求項１記載のゴルフシャフトである。
【００１４】
請求項３の発明は、前記補強プリプレグシートにおける強化繊維は、引張弾性率が１４７ＧＰａ〜３９２ＧＰａの範囲のＰＡＮ系炭素繊維であることを特徴とする請求項１又は２記載のゴルフシャフトである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明のゴルフシャフト１０は、図１に示すように、ゴルフヘッド１１が装着される細径側５からグリップ１８が装着される太径側６にかけて、外径が次第に拡径するテーパー状となっている。また、ゴルフシャフト１０は、強化繊維を引き揃えてなるプリプレグシートを適宜形状に切断してなる複数のプリプレグシートを巻回積層することによって形成されたものである。
【００１６】
前記プリプレグシートは、具体的には図２に示すように、ゴルフシャフト１０の全長を形成する本体プリプレグシートとして、ゴルフシャフト１０の軸方向を０°とした時の該軸方向に対する強化繊維の配列角度を±３０°〜±６０°に傾斜して配列させたバイアスプリプレグ１と、強化繊維の配列角度を前記軸方向に対して平行に配列させたストレートプリプレグ２を有している。
さらに、ゴルフシャフト１０の細径側５の先端部８には、補強用のプリプレグシートとして、強化繊維の配列角度を前記軸方向に対して片方向に９．５°〜１０．５°に傾斜して配列させた補強プリプレグシート３を有した構成としている。
【００１７】
具体的には、本発明のゴルフシャフト１０は、細径側５から太径側６に向かって順次太径となるテーパ付きマンドレル４に、まず、あらかじめ強化繊維の配列角度を＋３０°〜＋６０°と−３０°〜−６０°としたプリプレグを互いに交差するように貼り合わせた前記バイアスプリプレグ１を巻回し、この上に、前記ストレートプリプレグ２を巻回する。そして、細径側５の先端部８に、強化繊維の配列角度を片方向に９．５°〜１０．５°に配列させた補強プリプレグシート３を巻回する。その後、ラッピングして加熱硬化の後、マンドレル４を抜きとって、研磨、仕上げ等の工程を経てゴルフシャフト１０を成形したものである。
【００１８】
前記補強プリプレグシート３の強化繊維の配列角度としては、ゴルフシャフト１０の軸方向を０°とした時、＋方向の前記配列角度として＋９．５°〜＋１０．５°の場合と、−方向の前記配列角度として−９．５°〜−１０．５°の場合が存在するが、両者の内、どちらか一方の片方向のみに傾斜して配列されていればよいものである。
【００１９】
また、この時、前記補強プリプレグシート３の、強化繊維の配列角度は、ゴルフシャフト１０の軸方向を０°とした時、該軸方向に対して＋１０°と−１０°の内、どちらか一方である片方向のみ配置されるのがより効果的であるが、マンドレル４に形成されたテーパの勾配率の大きさや前記補強プリプレグの積層範囲あるいはマンドレル４にプリプレグを巻き付ける製造装置などの影響によって、巻回された後の補強プリプレグシート３における前記軸方向に対する強化繊維の配列角度に誤差が現れることが考えられる。しかし、上述した補強プリプレグシート３のゴルフシャフト１０の軸方向に対する強化繊維の配列角度が９．５°〜１０．５°の範囲内であれば、１０°と同様の作用効果を維持できるものである。
【００２０】
本発明のゴルフシャフトは、複数のプリプレグシートを巻回積層して形成されたゴルフシャフトにおいて、ゴルフシャフト細径側の先端部の最も外側の層に、ゴルフシャフト軸方向に対する強化繊維の配列角度を片方向に９．５°〜１０．５°の範囲となるよう配列させた補強プリプレグシートを積層したことによって、打撃によるゴルフシャフトの曲げ変形によって生じる圧縮側の応力やゴルフシャフト軸方向に生じる剪断応力に耐えることができるため、前記ゴルフシャフトの前記先端部での折損を防止できる。
【００２１】
前記補強プリプレグシートのゴルフシャフト軸方向に対する強化繊維の配列角度は、上述した９．５°〜１０．５°の範囲以外の配列角度では以下に示すような不具合が発生するため好ましくない。
即ち、前記配列角度の絶対値が、９．５°より小さい角度では、ゴルフクラブの打撃時におけるゴルフシャフトの急激な変形によって発生した圧縮側の応力によって、前記ゴルフシャフトの前記圧縮側で折損しやすくなるため好ましくない。また、１０．５°より大きい角度では、ゴルフシャフトの変形によって発生する前記ゴルフシャフト軸方向に生じる剪断応力に耐えうることができず、プリプレグ層間でのズレが大きくなり剥離が生じるため好ましくない。
【００２２】
また、図２に示す、本発明のゴルフシャフト１０の細径側５の先端部８に積層される補強プリプレグシート３は、前記先端部８の領域内における前記ゴルフシャフト１０の軸方向の位置関係において、前記細径側５の最先端の位置から太径側６へ向かって配置されている。さらに、前記プリプレグシート３の長さ７は、前記最先端の位置からの長さ７であって、該長さ７を３０ｍｍ〜３００ｍｍの範囲内とすることが好ましい。
前記長さ７が、３０ｍｍより短い場合はゴルフシャフト１０の細径側５の先端部８の補強としての役割を果たせずにゴルフシャフト１０が折損し易く、また、３００ｍｍより長い場合は補強プリプレグシート３が、ゴルフシャフト１０の全長に渡って偏った特性を与えてしまうことになり、ゴルフシャフトのスイング性能に影響を及ぼすため好ましくない。
【００２３】
尚、通常、ゴルフシャフトは、該ゴルフシャフト細径側の先端部の一部を切断するなどの手段を講じた後、ゴルフヘッドのホーゼル穴に挿入して接着結合される。したがって、上述した長さ７の範囲内に構成された補強プリプレグシート３を備えたゴルフシャフト１０は、図３に示すように、ゴルフシャフト１０における補強プリプレグシート３が積層された領域１３を、ホーゼル穴１２の結合底部１４から結合境界部１５までの結合長さ１６よりも突出して長くなるように配置させる。前記領域１３の最適な配置の位置としては、前記結合境界部１５からの突出長さ１７を、１０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲内とさせることでゴルフシャフト１０の折損防止に特に効果を発揮する。
また、前記結合長さ１６は、ゴルフクラブの種類によって様々であるが、ゴルフヘッドとの結合に必要とされる強度との兼ね合いから、最も短いものでも約２０ｍｍ程度である。したがって、前記補強プリプレグシート３の前記長さ７を３０ｍｍ〜３００ｍｍの範囲内とすれば、どのようなゴルフクラブの前記結合長さ１６であっても上述した突出長さ１７を維持できることになり、ゴルフシャフト１０の折損を効率的に防止できる。
【００２４】
本発明のゴルフシャフトは、該ゴルフシャフトを形成するプリプレグシートに用いられる強化繊維の材料や弾性率、マトリックス樹脂、又、ゴルフシャフトの外径や肉厚といった要素に影響されることなく、ゴルフシャフト軸方向に対する強化繊維の配列角度を片方向に９．５°〜１０．５°の範囲となるよう配列させた補強プリプレグシートをゴルフシャフト細径側の先端部の最も外側の層に積層させることで、前記先端部の強度を確保することが可能であるが、前記補強プリプレグシートにおける強化繊維の引張弾性率を１４７ＧＰａ〜３９２ＧＰａの範囲内とすれば、さらに前記先端部での折損を防止する効果を高めることができる。
【００２５】
上記引張弾性率の範囲外では、例えば、炭素繊維の場合、前記引張弾性率の低い繊維は、引張強度も低いという特性を有するため、ゴルフシャフト細径側の先端部を補強するといった効果を得られない。また、前記引張弾性率が高い繊維は、繊維の伸延性に劣るため、打撃時に生じるゴルフシャフトの変形に対応できなくなることによって、前記ゴルフシャフト自身が柔軟性を失ってしまう。したがって、前記ゴルフシャフトが折損しやすくなり好ましくない。
【００２６】
本発明に使用される補強プリプレグシートの強化繊維の種類としては、金属繊維、炭化珪素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、チタンカリウム繊維及び炭素繊維などが用いられ、中でも炭素繊維が軽量であるため好ましい。さらに炭素繊維の中でもＰＡＮ系炭素繊維が圧縮強度に優れるため好適である。
【００２７】
【実施例】
本発明の実施例を図面に基づき説明する。
本実施例のゴルフシャフトにおいては、ゴルフシャフトを形成するプリプレグシートの積層構成を以下に示すように配置した。
【００２８】
即ち、実施例のゴルフシャフトは、本体プリプレグシートとしては、引張弾性率３４３ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を互いに並行かつシート状に引き揃えたものに未硬化状態のエポキシ樹脂を含浸してなる一方向性のプリプレグシートを用意した。また、マトリックス樹脂であるエポキシ樹脂中の炭素繊維含有率は７６ｗｔ％とし、前記プリプレグシートの厚みは０．１０ｍｍであった。
補強プリプレグシートとしては、引張弾性率２９４ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を互いに並行かつシート状に引き揃えたものに未硬化状態のエポキシ樹脂を含浸してなる一方向性のプリプレグシートを用意した。また、マトリックス樹脂であるエポキシ樹脂中の炭素繊維含有率は７６ｗｔ％とし、前記プリプレグシートの厚みは０．０９６１ｍｍであった。
【００２９】
又、前記本体プリプレグシートの内、図２に示すバイアスプリプレグ１は、強化繊維の配列角度をゴルフシャフト軸方向を０°とした時、該軸方向に対して＋４５°と−４５°に傾斜して配列させるように裁断形成されたものを用意し、強化繊維の配列角度を前記軸方向に対して互いに反対方向となるように重ね合せたものである。本実施例では前記軸方向の長さを９８０ｍｍとし、マンドレル４の外周に巻回させる幅を１．５周回巻回する幅としたものを、幅方向にマンドレル４の外周の０．５周回分ずらして重ね合わせたものを使用した。
【００３０】
ストレートプリプレグ２は、強化繊維の配列角度を前記軸方向に対して平行に配列させるように裁断形成されたものである。本実施例では前記軸方向の長さを９８０ｍｍとし、マンドレル４の外周に巻回させる幅を３周回巻回する幅としたものを使用した。
【００３１】
補強プリプレグシート３は、強化繊維の配列角度を前記軸方向に対して＋１０°に傾斜して配列させるように裁断形成されたものを用意し、強化繊維の配列角度を前記軸方向に対して同じ方向となるように重ね合せて構成したものである。本実施例では補強プリプレグシート３の長さ７を２００ｍｍとし、マンドレル４の外周に巻回させる幅を１．５周回巻回する幅としたものを、幅方向にマンドレル４の外周の０．５周回分ずらして重ね合わせたものを使用した。
【００３２】
尚、本実施例のゴルフシャフトを製造するために用いられたマンドレル４は、細径側５の外径が５ｍｍ、太径側６の外径が１０ｍｍのテーパー状に形成され、その長さは１０００ｍｍであった。
【００３３】
上記プリプレグシートの卷回積層構成は、図２に示すように、まず、バイアスプリプレグ１をマンドレル４に巻回し、ストレートプリプレグ２を前記バイアスプリプレグ１の外側に巻回した後、補強プリプレグシート３を細径側５の先端部８の最外層に巻回した。
その後、ラッピングテープを巻き付け、１３０℃で２時間加熱し、エポキシ樹脂を硬化させた後、マンドレル４を抜き取って研磨、仕上げを行い、本実施例のゴルフシャフトを得た。
【００３４】
比較例１のゴルフシャフトは、補強プリプレグシート３として、強化繊維の配列角度を前記軸方向に対して平行に配列させるように裁断形成されたものを重ねあわせて構成したものを使用した以外は実施例と全く同一にした。
比較例２のゴルフシャフトは、補強プリプレグシート３として、強化繊維の配列角度を前記軸方向に対して＋２０°に傾斜して配列させるように裁断形成されたものを強化繊維の配列角度を前記軸方向に対して同じ方向となるように重ねあわせて構成したものを使用した以外は実施例と全く同一にした。
比較例３のゴルフシャフトは、補強プリプレグシート３として、強化繊維の配列角度を前記軸方向に対して＋３０°に傾斜して配列させるように裁断形成されたものを強化繊維の配列角度を前記軸方向に対して同じ方向となるように重ねあわせて構成したものを使用した以外は実施例と全く同一にした。
比較例４のゴルフシャフトは、補強プリプレグシート３として、強化繊維の配列角度を前記軸方向に対して＋４５°に傾斜して配列させるように裁断形成されたものを強化繊維の配列角度を前記軸方向に対して同じ方向となるように重ねあわせて構成したものを使用した以外は実施例と全く同一にした。
【００３５】
本実施例のゴルフシャフトと比較例１、２、３及び４のゴルフシャフトについて、それぞれにゴルフヘッドを取り付けた後、ゴルフファーのミスショットを想定して、最もゴルフシャフト折損に影響の大きいゴルフヘッドのホーゼル部周辺にボールを打撃し、ゴルフシャフトに応力集中を生じさせ、特にゴルフシャフト折損の原因となっている該ゴルフシャフトの曲げ変形の圧縮側における応力を計測した。その計測結果を図４に示す。
図３は、比較例１の圧縮応力の値を１．００として、本実施例および比較例２、３、４の圧縮応力の値との比較を比率で表わしたグラフである。
【００３６】
本実施例のゴルフシャフトは、他の比較例のゴルフシャフトに比べて、圧縮応力がもっとも低く抑えられているという結果が得られた。
【００３７】
【発明の効果】
以上により、本発明のゴルフシャフトは、強化繊維の配列角度をゴルフシャフト軸方向に対して片方向に９．５°〜１０．５°の範囲となるよう配列させた補強プリプレグシートをゴルフシャフト細径側の先端部の最も外側の層に積層したことによって、打撃時におけるゴルフシャフトの曲げ変形によって生じる圧縮側の応力やゴルフシャフト軸方向に生じる剪断応力に耐えることができるため、前記ゴルフシャフトの前記先端部での折損を防止できる。
【００３８】
また、前記補強プリプレグシートは、前記ゴルフシャフト細径側の最先端の位置から太径側へ向かって配置され、３０ｍｍ〜３００ｍｍの長さとしたことによって、ゴルフシャフトのスイング性能に影響することなく、耐久性の向上したゴルフシャフトが得られる。
【００３９】
さらに、前記補強プリプレグシートにおける強化繊維を引張弾性率が１４７ＧＰａ〜３９２ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維としたことによって、ゴルフシャフトの軽量化を保持しつつ、圧縮側の圧縮応力に耐えうることができ、且つ、ゴルフシャフト細径側の先端部の柔軟性を維持できるため、ゴルフシャフトの折損を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のゴルフシャフトを示す説明図である。
【図２】本発明のゴルフシャフトを形成するプリプレグシートの積層構成を説明する図である。
【図３】本発明のゴルフシャフトに積層される補強プリプレグシートの領域を説明する図である。
【図４】本実施例における圧縮応力の計測結果を表わすグラフである。
【符号の説明】
１　バイアスプリプレグ
２　ストレートプリプレグ
３　補強プリプレグシート
４　マンドレル
５　細径側
６　太径側
７　長さ
８　先端部
１０　ゴルフシャフト
１１　ゴルフヘッド
１２　ホーゼル穴
１３　領域
１４　結合底部
１５　結合境界部
１６　結合長さ
１７　突出長さ
１８　グリップ
【図１】
2004057643.tif 000003
【図２】
2004057643.tif 000004
【図３】
2004057643.tif 000005
【図４】
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