(57)【要約】略平行に並べた強化繊維材料６に、その強化繊維材料をバインドする熱硬化性樹脂材料７を含浸させて、半硬化状態にしたシート状のプリプレグ１０を、構成部品として使用する運動用具２であって、前記プリプレグが積層されて、一端から他端へ向かうほど径が大きくなるテーパ形状をなす筒状棒状体を形成しており、該筒状棒状体には、周方向全周にわたり軸線方向に沿った強化手段が備えられていることを特徴とする。これにより、特にゴルフクラブシャフトに用いられ、軽量という特性を維持しつつ金属製のゴルフシャフトと同等もしくはそれ以上の強度を確保し、不要な撓みや振動を抑制し、曲げ剛性および捻り剛性などの高強度を備えたゴルフクラブシャフトに代表される強化繊維複合材料製の運動用具を提供することにある。
2007080912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略平行に並べた強化繊維材料に、その強化繊維材料をバインドする熱硬化性樹脂材料を含浸させて、半硬化状態にしたシート状のプリプレグを、構成部品として使用する運動用具であって、
前記プリプレグが積層されて、一端から他端へ向かうほど径が大きくなるテーパ形状をなす筒状棒状体を形成しており、
前記筒状棒状体には、該筒状棒状体が撓った際にその復元力を高めるために周方向のまわりに所定間隔で該筒状棒状体の軸線方向に沿った凹凸部、中空部、又は軸線方向に沿った繊維方向の前記強化繊維の内から選ばれる少なくとも一つが備えられていることを特徴とする運動用具。
【請求項２】
略平行に並べた強化繊維材料に、その強化繊維材料をバインドする熱硬化性樹脂材料を含浸させて、半硬化状態にしたシート状のプリプレグを、構成部品として使用する運動用具であって、
前記プリプレグが積層されて、一端から他端へ向かうほど径が大きくなるテーパ形状をなす筒状棒状体を形成しており、
前記筒状棒状体には、該筒状棒状体が撓った際にその復元力を高めるための強化手段として、その積層内部に軸線方向に沿った中空部が形成されていることを特徴とする運動用具。
【請求項３】
前記強化手段は、前記軸線方向に沿った前記中空部内に介挿される芯材を含む請求の範囲第項２項に記載の運動用具。
【請求項４】
前記中空部は、前記筒状棒状体となることが予定された中間棒状体の周壁面に軸線方向に沿って長手状に延びる溝状の凹部が形成されており、該凹部を覆うように前記プリプレグが前記周壁面に積層されることにより形成される請求の範囲第項２項又は第３項に記載の運動用具。
【請求項５】
周面に軸線方向に沿って延びる凹凸を呈する芯棒に前記プリプレグを積層して前記筒状棒状体を構成し、
この筒状棒状体を芯棒の径方向中心向きに加圧加工して、前記強化手段として、当該筒状棒状体の内側に前記芯棒周面の軸線方向に沿って延びる凹凸に倣って線状又は面状に圧縮形成された内周凹凸部を備える請求の範囲第２項ないし第４項のいずれか１項に記載の運動用具。
【請求項６】
略平行に並べた強化繊維材料に、その強化繊維材料をバインドする熱硬化性樹脂材料を含浸させて、半硬化状態に形成したシート状のプリプレグを、構成部品として使用する運動用具であって、
前記シート状のプリプレグを前記強化繊維材料の繊維方向に対して所定形状に裁断するとともに、その裁断されたプリプレグを周面に軸線方向に沿って延びる凹凸を呈する芯棒に巻回積層して筒状棒状体を構成し、
この筒状棒状体を芯棒の径方向中心向きに加圧加工して、該筒状棒状体が撓った際にその復元力を高めるための強化手段として、当該筒状棒状体の内側に前記芯棒周面の軸線方向に沿って延びる凹凸に倣って線状又は面状に圧縮形成された内周凹凸部を備え、
その内周凹凸部付き筒状棒状体は加熱処理によって固化されており、この固化された筒状棒状体を用いることを特徴とする運動用具。
【請求項７】
前記運動用具は、ゴルフシャフト、釣竿、野球バット、スキーストック、ラケット、杖のいずれかである請求の範囲第１項ないし第６項のいずれか１項に記載の運動用具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運動用具に関し、具体的には棒状形態をなす運動用具に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば高弾性、高強度性、耐熱性、電気伝導性及び耐食性に優れ、また比重や摩擦抵抗が低いなどの特徴をもつ炭素繊維などに代表される強化繊維で強化したプラスチックや金属との複合材料が、航空機部品、人口衛星部品、自動車部品、スポーツ用品などにおいて幅広く使用されている。例えば、スポーツ用品としては釣竿、ゴルフクラブシャフト、テニスラケット、スキー、ボートなどの高級スポーツ用品に用いられている。【０００３】
例えば、上記強化繊維複合材料の特に身近な用途としてスポーツ用品であるゴルフクラブのシャフトがある。ゴルフでは球の飛距離と方向安定性とが重要であり、そのためゴルフクラブの振り易さが求められ、ゴルフクラブの軽量化が図られている。そこで、使用される材料として強化繊維複合材料が注目されている。強化繊維複合材料製のゴルフクラブシャフトは、金属（例えばスチール）製のゴルフクラブシャフトに比べて大幅な軽量化が可能な上、捻れ剛性や曲げ剛性が比較的自由に設定出来ることなどの設計の自由度が大きく、ゴルフ競技者のレベルに合わせた撓り具合の設計ができる。
【特許文献１】特開２００４−１３０５６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１で開示している従来の方法のプリプレグを積層して構成するゴルフクラブシャフトにおいては、軽量化を図りつつも衝撃強度及び曲げ強度を向上しているが一定の限界がある。したがって、例えば軽量のゴルフクラブを好む女子や力のない多くのゴルフ競技者においては、強化繊維複合材料製のゴルフクラブシャフトは好まれて使用されているが、プリプレグの積層数を減らして軽量化したゴルフクラブシャフトでは、強度が弱く必要以上の撓りが生じてしまい、スイングの軌道が安定しない。その結果ヘッドとフェイスの軌道が不安定になり（例えば、ヘッドの自重等によりヘッド先端が下がる所謂トゥーダウン現象）、フェイスの角度が狂って狙った方向に球を飛ばすことが非常に困難となっている。一方、例えば上級者や所謂プロゴルフファー等の力があるゴルフ競技者においては、ゴルフクラブシャフトにさらに強度が求められており、クラブのスイングが速くなるため、ゴルフクラブシャフトが撓り過ぎ、しかも、その復元力が弱いため、使用者の意識よりヘッドが僅かに遅れて出てくる事になる。また、打球したときの衝撃でゴルフクラブシャフトに撓みや振動が生じる。そのため、球の方向性が安定せず使用勝手がよくないという評価でそれらのゴルフ競技者は今もなお金属製のゴルフクラブシャフトを使用しているのが現状である。【０００５】
図１５は、ゴルフクラブシャフト１００の内部構造を示す概念図、図１６Ａ〜Ｄは、ゴルフクラブシャフト１００の製造工程の一例を示す図である。図１５に示すように、強化繊維複合材料製のゴルフクラブシャフト１００は、その強化繊維１０１の繊維方向が軸線方向Ｏに対して所定角度傾斜したバイアス層１０２と、強化繊維１０１の繊維方向が軸線方向Ｏに沿ったストレート層１０３とが幾層にも積層されて成形されることが理想とされている。【０００６】
ところで、上述したバイアス層１０２やストレート層１０３は、図１６Ａ〜Ｄに示すように、所定形状で裁断されたシート状の強化繊維複合材料を、例えば鋼鉄製の軸線方向に拡径したテーパ形状をなす芯棒１０４に順次巻回して積層することで成形される。このゴルフクラブシャフト１００において、多くの開発者がみな上述したような繊維方向で成形しているものだと思い込んでいるが、現実には、シート状の強化繊維複合材料の強化繊維の繊維方向は全くその通りにはなっておらず、この実情に誰も気付いていない。そしてこの事がシャフトの撓りすぎと、その撓りの復元力の弱さという大きな問題を生み出している。【０００７】
具体的には、特にストレート層を巻回しようとする場合に、図１６Ａ，Ｂに示すように、芯棒１０４の軸線方向に繊維方向が沿うように強化繊維複合材料を配置して巻き始める。次に、強化繊維複合材料を芯棒１０４に巻き続けると、図１６Ｃに示すように、芯棒１０４が軸線方向にテーパ形状を呈すため、その軸線方向に沿って配置した略平行に並ぶ強化繊維１０１が、テーパ形状を呈す周面上で軸線方向に沿った直線にならず、一周も巻回しないうちに繊維方向は傾斜していき、図１６Ｄに示すように、強化繊維１０１は螺旋状（バイアス層）となって重なり合い、ただ不規則に巻回されてゆくだけの結果となる。従って、一番強度の必要な軸線方向に対し、シャフトの曲げ（撓り）剛性を生み出すはずの図１５に示すようなストレート層１０３が存在しないため、強靭さの確保ができていない状態となり、衝撃強度及び曲げ強度を向上することに一定の限界がある。【０００８】
また、上記したような強化繊維の繊維方向が不規則に重なり合うゴルフクラブシャフトでも、その強化繊維複合材料を何重にも重ね合わせることでより強度を増して形成することが可能であり、金属シャフトと同等の強度にすることができる。しかし、何重にも重ね合わせることで全体が太く、硬くなりゴルフクラブシャフトの弾力性が大きく損なわれ、さらには、シャフト自身の重さも増加してしまいゴルフクラブシャフトの軽量化という強化繊維複合材料の最大の長所を失うというジレンマがある。【０００９】
本発明の課題は、特にゴルフクラブシャフトに用いられ、軽量という特性を維持しつつ金属製のゴルフクラブシャフトと同等もしくはそれ以上の強度と、撓りの素早い復元力を確保し、不要な撓みや振動を抑制可能な曲げ剛性および捻れ剛性などの高強度を備えたゴルフクラブシャフトに代表される強化繊維複合材料製の運動用具を提供することにある。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の運動用具は、
略平行に並べた強化繊維材料に、その強化繊維材料をバインドする熱硬化性樹脂材料を含浸させて、半硬化状態にしたシート状のプリプレグを、構成部品として使用する運動用具であって、
プリプレグが積層されて、一端から他端へ向かうほど径が大きくなるテーパ形状をなす筒状棒状体を形成しており、
筒状棒状体には、該筒状棒状体が撓った際にその復元力を高めるために周方向のまわりに所定間隔で該筒状棒状体の軸線方向に沿った凹凸部、中空部、又は軸線方向に沿った繊維方向の強化繊維の内から選ばれる少なくとも一つが強化手段として備えられていることを特徴とする。
【００１１】
また、上記課題を解決するために、本発明の運動用具の具体的な態様は、
略平行に並べた強化繊維材料に、その強化繊維材料をバインドする熱硬化性樹脂材料を含浸させて、半硬化状態にしたシート状のプリプレグを、構成部品として使用する運動用具であって、
プリプレグが積層されて、一端から他端へ向かうほど径が大きくなるテーパ形状をなす筒状棒状体を形成しており、
筒状棒状体には、該筒状棒状体が撓った際にその復元力を高めるための強化手段として、その積層内部に軸線方向に沿った中空部が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
かかる本発明では、筒状棒状体の積層内部に軸線方向に沿った強化手段として中空部が形成されているので（換言すれば、筒状棒状体が、内周面と外周面と、その間に形成される波状の芯部とによるサンドイッチ構造をなすように形成されているので）、同じ径を持つ筒状棒状体と比べて軽量化され、重量を調整することができる。また、積層された横断面積において、中空部に対応する面積を径方向中心方向に厚さを大きくすることにより、重量を等しくして厚い筒状棒状体となるので強靭なものとすることができる。すなわち、筒状棒状体に曲げ荷重がかかると、その荷重が筒を曲げる力と周方向に圧縮する力とに分力として働くため、筒を曲げる力はもとの曲げ荷重よりも小さくなり、筒状棒状体はソリッド状棒状体と比して単位重量当たりの引っ張り、曲げ、圧縮、衝撃等の機械物性に優れたものとなる。そして、筒状棒状体を構成する積層内部を軸線方向に沿う中空構造とすることで、中空（筒状）の２重構造となり、振動や撓みを抑制し、より撓りがたい強靭な（換言すれば、撓った際の復元力に優れた）運動用具とすることができる。
【００１３】
また、本発明の運動用具の強化手段として、軸線方向に沿った中空部内に介挿される芯材を含む構成とすることができる。中空部に芯材を介挿することで、さらに強度（復元力など）を上げることができ、ひいては、その芯材の強度を調整することで、より広い範囲の強度を調整可能な運動用具（筒状棒状体）を提供できる。
【００１４】
また、本発明の運動用具における中空部は、筒状棒状体となることが予定された中間棒状体の周壁面に軸線方向に沿って長手状に延びる溝状の凹部が形成されており、該凹部を覆うようにプリプレグが周壁面に積層されることにより形成することができる。このように、一度中間棒状体に凹部を形成することで、容易に筒状棒状体の積層内部に中空部を形成することが可能となる。
【００１５】
また、上記課題を解決するために、本発明の運動用具の具体的な別の態様は、
略平行に並べた強化繊維材料に、その強化繊維材料をバインドする熱硬化性樹脂材料を含浸させて、半硬化状態に形成したシート状のプリプレグを構成部品として使用する運動用具であって、
シート状のプリプレグを強化繊維材料の繊維方向に対して所定形状に裁断するとともに、その裁断されたプリプレグを周面に軸線方向に沿って延びる凹凸を呈する芯棒に巻回積層して筒状棒状体を構成し、
この筒状棒状体を芯棒の径方向中心向きに加圧加工して、該筒状棒状体が撓った際にその復元力を高めるための強化手段として、当該筒状棒状体の内側に芯棒周面の軸線方向に沿って延びる凹凸に倣って線状又は面状に圧縮形成された内周凹凸部を備え、
その内周凹凸部付き筒状棒状体は加熱処理によって固化されており、この固化された筒状棒状体を用いることを特徴とする。
【００１６】
かかる本発明では、裁断した所定形状のプリプレグを周面に凹凸を呈す芯棒に巻回積層して筒状棒状体に成形することで、その筒状棒状体の内側に芯棒周面の凹凸に沿って線状又は面状に圧縮された内周凹凸部を備えており、内周に形成される凹部が上記説明した中空部に対応するものとなり、撓みや振動を抑制し、より撓りがたい強靭な（換言すれば、撓った際の復元力に優れた）運動用具とすることができる。
【００１７】
また、本発明の運動用具は、
運動用具は、ゴルフシャフト、釣竿、野球バット、スキーストック、テニスラケット、バトミントンラケットに代表されるラケット、並びに登山杖に代表される杖、といった管状の成形体に適用できるようになる。そして、これらの運動用具は、その成形体の強度を調整することができるので、使用する運動用具及び使用者の体力、腕力、技術等の好みに合った調整をすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の運動用具を含むゴルフクラブ全体を示す図。
【図２Ａ】型プリプレグシートの一例を示す斜視図。
【図２Ｂ】図２ＡにおけるＡ―Ａ断面拡大図。
【図３】本発明の運動用具を構成する成形体の横断面図。
【図４】運動用具成形の工程を説明する図。
【図５】図４に続く工程説明図。
【図６Ａ】図５に続く工程説明図。
【図６Ｂ】芯棒の一例を示す図。
【図７Ａ】図６Ａに続く工程説明図。
【図７Ｂ】図７Ａに続く工程説明図。
【図８Ａ】芯材を施す工程の例を示す図。
【図８Ｂ】図８Ａに続く工程説明図。
【図９】中空部形成工程の別の例１を示す図。
【図１０Ａ】図９の工程の詳細な説明図。
【図１０Ｂ】図１０Ａに続く工程説明図。
【図１１】中空部形成工程の別の例２を示す図及び断面図。
【図１２】中空部形成工程の別の例３を示す図。
【図１３】別の芯棒の例を示す図。
【図１４Ａ】図１３の芯棒を用いた製造工程の一例を示す図。
【図１４Ｂ】図１４Ａに続く工程説明図。
【図１５】ゴルフシャフトの内部構造を示す概念図。
【図１６Ａ】ゴルフシャフトの製造工程の一例を示す図。
【図１６Ｂ】図１６Ａに続く工程説明図。
【図１６Ｃ】図１６Ｂに続く工程説明図。
【図１６Ｄ】図１６Ｃに続く工程説明図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（実施例１）
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例を参照しながら説明する。本実施例は、主としてゴルフクラブシャフトについて例示しているが、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づく種々の変更が可能である。【００２０】
図１は本発明の運動用具であるゴルフクラブシャフト（以下、単にシャフトともいう）を含むゴルフクラブ全体を示す図である。ゴルフクラブ１は、直線状（軸線方向）に拡径したテーパ形状に形成された成形体で構成するシャフト２と、そのシャフト２の一端の小径先端側に取り付けられゴルフボールを打球するヘッド３と、他端の大径先端側に取り付けられるグリップ４とを備えている。【００２１】
図２Ａは、本発明のシャフト（運動用具）２に用いられる成形体を形成するための素材である型プリプレグシート５の一例を示す斜視図、図２Ｂは図２ＡにおけるＡ−Ａ断面の一部拡大図である。成形体（筒状棒状体；シャフト２）は、図２Ａに示すような、例えば略台形形状または略扇形形状を成す型プリプレグシート５を積層して成形され、その型プリプレグシート５は、後述するプリプレグを所定形状で裁断して形成することができる。【００２２】
図２Ｂに示すように、型プリプレグシート５は、高強度、高弾性などの性質を有する強化繊維材料６（以下、強化繊維ともいう）と、加熱すると不溶不融の状態で硬化する性質を有する熱硬化性樹脂材料７（以下、熱硬化性樹脂ともいう）とを備える。ここで型プリプレグシート５は、後述するように、強化繊維６に熱硬化性樹脂７を含浸させた後に、熱硬化性樹脂７を半硬化状態にすることにより得ることができる。強化繊維６としては、例えば、炭素繊維、全芳香ポリアミド繊維、金属繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、その他の高強度、高弾性繊維等を使用することができる。なかでも炭素繊維が比強度、比剛性に優れるので推奨される。これらの強化繊維７は、単一で使用してもよいし、異なる種類のものを複数使用してもよい。【００２３】
また、熱硬化性樹脂７としては、例えばエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を使用することができる。中でも強化繊維との接着性、強度発現性、硬化収縮率、耐湿性や耐候性などの観点からエポキシ樹脂が推奨される。これらの熱硬化性樹脂７は、単一で使用してもよいし、異なる種類のものを複数使用してもよい。【００２４】
図３は、シャフト２を構成する成形体（積層体２０）の一例を示す横断面図を模式的に示すものである。積層体２０は、上述した型プリプレグシート５が幾層にも積層されて形成されており、一端から他端へ向かうほど径が大きくなるテーパ形状をなし横断面が円筒形状を呈する。また、その積層内部には、中空部８０（強化手段）が形成されている。中空部８０は、軸線方向に沿って周方向に複数形成されている。積層体２０において、中空部８０をこのまま形成した状態とすることもでき、その場合には重量を軽い状態で維持することができる。また、積層体２０に撓りや捻れなどが生じた際には、中空部８０の内壁面近傍が弾性変形するため、その復元力によりシャフト２に強靭な反発力を生み出すことができる。一方、この中空部８０に熱硬化性樹脂７等を充填材（強化手段）として充填することもでき、後述する芯材（強化手段）を介挿することもできる。なお、中空部８０は、積層体２０の積層内部に径方向に複数設けてもよく、その場合には、曲げ強度や撓り復元性が増すとともに大幅な軽量化ができる。【００２５】
なお、ゴルフシャフトとして完成したときの衝撃強度や撓り（捻れ剛性や曲げ剛性）は、この強化繊維６の材質、直径、及びその繊維方向、また、熱硬化性樹脂７を適宜選択することによって調節することができ、中空部８０の形状、大きさ、及び位置等を適宜選択することによって、さらに幅広い衝撃強度や撓り（捻れ剛性や曲げ剛性）及びその復元力を調節することができる。ひいては、形成された型プリプレグシート５を重ね合わせて成形体（積層体２０）を得るときに、中空部がない成形体に比べ、同等の強度を得るのに少数枚の型プリプレグシート５となり、軽量化となる。【００２６】
次に、図４〜図７Ｂを用いて成形体（シャフト２）の製造工程について説明する。図４に示すように、まず、液体状態の熱硬化性樹脂（例えばエポキシ樹脂）７を、例えば離型性の支持体（図示せず）の上に平行に揃えて並べた強化繊維（例えば炭素繊維）６に含浸する。その含浸させた熱硬化性樹脂７を半硬化状態にし、支持体から剥離することによりシート状のプリプレグ１０が形成される。また、強化繊維６は平行に揃えて並べる他に、交差するように平行に揃えて並べることもでき、さらに生地状に織り込んだ状態で熱硬化性樹脂７を含浸させて使用することもできる。【００２７】
次に、図５に示すように、プリプレグ１０を所定の形状及び繊維方向で裁断機（図示せず）で裁断して型プリプレグシート５を得る。このとき、裁断する形状としては、例えばシャフト２は直線状に拡径したテーパ形状をなして形成するため、換言すれば、シャフト２の成形に用いられる後述する芯棒が直線状に拡径したテーパ形状をなすため、その芯棒を展開した場合に形成される略扇形状をなすように、または略台形形状をなすようにプリプレグ１０を裁断する。【００２８】
また、裁断する繊維方向の強化繊維６の向きとしては、強化繊維複合材料は繊維に平行方向の力には非常に強いことから、例えばゴルフクラブシャフトには、スイングする際に曲げと捻れの負荷が加わるので、その負荷に対する強化繊維６の高強度、高弾性などの特性を効果的に発揮できるように、シャフト成形時の軸線方向に対して芯棒に巻き始めの繊維方向がプラスマイナスそれぞれ４５度傾斜する型プリプレグシート５ａ，５ｂ、及び芯棒に巻き始めの繊維方向が０度傾斜する型プリプレグシート５ｃ（以下、５ａ，５ｂ，５ｃは５で代表させることもある）などで裁断することが推奨される。【００２９】
これらの裁断する形状及び繊維方向については、例えば、釣竿においては竿の軸線方向に対して芯棒に巻き始めの繊維方向が０度と９０度傾斜するようにプリプレグ１０を裁断することが推奨されるなど、これに限定するものではなく、用いられる運動用具により種々において設定して型プリプレグシート５を得ればよい。【００３０】
続いて、図６Ａに示すように、型プリプレグシート５を例えば軸線方向に対して横断面略円形形状を呈する鋼鉄製の直線状（軸線方向）に拡径（Ｄ＞ｄ）したテーパ形状をなす周面５６を有する芯棒５５（図６Ｂ参照）に巻回していく。このとき、型プリプレグシート５は、前述したように（図５に示すように）異なる強化繊維６の繊維方向で裁断した型プリプレグシート５ａ，５ｂ，５ｃであるため、この型プリプレグシート５ａ，５ｂ，５ｃを一枚ずつ順に芯棒５５に巻回して積層体２０が成形される。すなわち積層体２０は、型プリプレグシート５ａ，５ｂ等の芯棒５５に巻き始めの繊維方向が積層体２０の軸線方向に対して傾斜したバイアス層と、型プリプレグシート５ｃ等の芯棒５５に巻き始めの繊維方向が積層体２０の軸線方向に沿ったストレート層が幾層にも積層した層構造で成形される。また、型プリプレグシート５が芯棒５５に巻回積層されて形成されているため、その芯棒５５に対応する位置が中空となり筒状棒状体として成形される。【００３１】
次に、図７Ａに示すように、得られた積層体２０を中間棒状体として、図示しない切削工具やレーザ等を用いて、周壁面２０ａに軸線方向に沿って長手状に延びる溝状の凹部８を形成するための切削加工を行う。続いて、その凹部８を覆うようにさらに型プリプレグシート５を周壁面２０ａに巻回積層することにより、中空部付きの積層体２０が成形される（図７Ｂ参照）。なお、適宜公知の加熱処理を施して成形体を固化し、その後芯棒５５を引き抜く工程を経て、内部に中空部８０を備えた成形体が完成する（図示せず）。これにより、中空部８０を軸線方向に沿った状態で形成することで、強靭で、かつ撓った際の復元力に優れた成形体を得ることができる。【００３２】
なお、中空部は、積層体の軸線方向全体に渡って形成してもよいし、部分的に形成してもよい。つまり、例えばゴルフクラブは、スイングした際にシャフトにおいてヘッドに近い先端側がグリップに近い基端側より撓りやすくなるため、その先端部から所定間隔離れた位置に中空部を形成することで、より撓り難い安定したゴルフシャフトとすることができる。また、シャフトはテーパ形状を呈すので、隣り合う中空部がシャフトの先端側で重なるのを回避するように中途位置で間引いてもよい。【００３３】
図８Ａ、Ｂは強化手段として芯材を施す設置工程の例を示す図であり、積層体２０において、中空部８０を形成した状態のままとすることもできるが、図８Ａに示すように、芯材８１を介挿することができる。芯材８１は、特に限定するものではなく、凹部８（中空部８０）に沿った状態で設置される。例えば、ゴム等の弾性部材や、型プリプレグシート５と同様に熱硬化性樹脂７を強化繊維６に含浸させて得られるプリプレグを積層し固化させたもの（好ましくは、長さ方向に沿って強化繊維６を配置する）を使用することができる。そして、板状形態をなす場合には、幅方向が積層体２０の径方向に沿うように設置すると（図８Ｂ参照）、板状の芯材８１は、厚さ方向には曲がり易いが、幅方向には曲がり難くいため、積層体２０の曲げ強度（撓り、復元力）を効果的に増加させることができる。なお、切削形成した凹部８に天蚕糸や強化繊維６を配置して熱硬化性樹脂７を充填し、芯材８１を同時形成してもよい。【００３４】
芯材８１の設置方法としては、積層体２０完成後に軸線方向に沿って押し込んでもよいが、周壁面２０ａに凹部８を形成した後に芯材８１を配置して型プリプレグシート５を巻回積層することで簡単に中空部８０内に介挿することができる。【００３５】
次に、図９は中空部形成工程の別の例１を示す図、図１０Ａ、Ｂは、図９の工程の詳細な説明図である。図９に示すように、例えば上述したような型プリプレグシート５を芯棒５５（後述する芯棒５７でもよい）の周面５６に積層して得られた積層体２０を加熱処理して固化する際に、その積層体２０の周壁面に押圧部材６０を押し当てて保持した状態で加熱する。ここで、押圧部材６０は、鋼鉄製の直線状に長手状形態をなして形成されている。また、長手方向に対して横断面形状は、特に限定されず積層体２０の径や配置数などにより適宜調整するとよく円形形状、楕円形状、三角形形状、矩形形状、凹凸形状等を呈する。押圧部材６０は、長手方向が積層体２０の軸線方向に沿うように周方向に等間隔で配置され、（図１０Ａ参照）。径方向中心向きに周面一様に加圧加工を施すことにより、押圧部材６０の積層体２０と接触される接触部６０ａが相対的に積層体２０を外側から圧縮するため、その積層体２０の外側に凹部８を形成することができる（図１０Ｂ参照）。そして、この凹部８を覆うように型プリプレグシート５を積層させることで、中空部８０を形成することができる。なお、中空部８０は、積層体２０の全長にわたり形成しているが、局所的に設けてもよい。【００３６】
次に、図１１は、中空部形成工程の別の例２を示す図及びその断面図である。図１１に示すように、上述した押圧部材６０を周壁面に押し当てた状態でさらにその上に型プリプレグシート５を積層して得られた積層体２０を加熱処理して固化する。ここで、押圧部材６０は、長手方向が積層体２０の軸線方向に沿うように周方向に等間隔で配置される。これにより、押圧部材６０周面全域で相対的に積層体２０の積層内部が圧縮され、押圧部材６０を引き抜く工程を経て、その対応する位置に中空部８０が形成される。なお、押圧部材を上記芯材に置き換えることもでき、その場合には強化手段としてそのまま配置しておけばよい。【００３７】
次に、図１２は中空部形成工程の別の例３を示す図である。図１２に示すように、中空部を形成する位置まで、芯棒５５の周面５６に型プリプレグシート５を巻回積層した積層体２０に、例えば略短冊形状または略矩形形状を成すシート状の型プリプレグシート２５を積層したものを、周方向に等間隔で所定間隔隔てて積層して隣り合う型プリプレグシートとの間に隙間を形成し、その隙間を覆うように上層に型プリプレグシートを巻回積層することで中空部８０を形成することができる（図７Ａ，Ｂ参照）。これにより、積層体２０を軽量化することができるとともに、軸線方向に対する曲げ強度が十分に確保でき、積層体２０（シャフト）が撓った際に強靭な復元力（反発力）を生み出すことができる。【００３８】
なお、短冊形状の型プリプレグシート２５は、強化繊維材料６の繊維方向に長手形態をなすようにプリプレグ１０が裁断されて形成されていることが望ましい。その場合に、テーパ形状をなす芯棒５５の周面５６に、長手方向が軸線方向に沿って配置されるように短冊形状の型プリプレグシート２５を圧着し、周方向全周にわたり順次圧着していく（換言すれば、周方向全周にわたり軸線方向に沿った繊維方向の強化繊維を形成していく）と、周方向全周にわたり強化繊維６が軸線方向に沿ったストレート層を形成することができる（換言すれば、軸線方向に沿った強化手段を備える）。これにより、理想とされた図１５に示すような、ストレート層とバイアス層とが何層にも積層されたゴルフクラブシャフトが現実に形成され、強化繊維の繊維方向を軸線方向に沿った状態で設けることができるので、強靭なゴルフクラブシャフトとなる。【００３９】
（実施例２）
次に、図１３は別の芯棒の例を示す図、図１４Ａ、Ｂは図１３の芯棒を用いた製造工程の一例を示す図である。図１３に示すように、芯棒５７は、例えば軸線方向に対して鋼鉄製の直線状（軸線方向）に拡径（Ｄ＞ｄ）したテーパ形状をなす周面５８を有し、その周面５８には、径方向に突出する凸部５８ａが周方向に等間隔に形成され、その凸部５８ａは軸線方向に連続的に形成されている。凸部５８ａの稜線部の形状は、その横断面において鋭角、鈍角または曲線的に形成することができ適宜調節すればよい。【００４０】
図１４Ａに示すように、例えば上述した型プリプレグシート５を芯棒５７の周面５８に幾層にも巻回積層し積層体２１を成形する。このとき、積層体２１の内側に位置する型プリプレグシート５は、周面５８のそれぞれ隣り合う凸部５８ａに跨って巻回積層される。次に図１４Ｂに示すように、芯棒５７に型プリプレグシート５を幾層にも巻回積層した積層体２１に、径方向中心向きに周面一様に加圧加工を施すことにより、芯棒５７の周面５８に形成された凸部５８ａが相対的に積層体２１の内側を圧縮するため、その積層体２１の内側に内周凹凸部として凹部１２が形成される。【００４１】
この凹部１２（内周凹凸部）が積層体２１の内側に、例えば軸線方向に沿って直線状（筋状）に形成した場合に、より強靭な成形体を作製することができる。また、このとき、型プリプレグシート５に中空部を形成して積層体２１を成形してもよい。このように、積層体の内側に内周凹凸部を形成し、さらに積層内部に中空部を形成することで、より強靭で、かつ撓った際には素早い復元力を有する成形体を得ることができる。【００４２】
以上のように、得られる筒状棒状形状の成形体の周方向全周にわたり軸線方向に沿った強化手段（中空部、内周凹凸部、繊維方向の強化繊維材料）が備えられるので、特にその線状（筋状）に平行方向の力に対し非常に強いものとなる。また、成形体として所望する部位に限定して強化手段を設けることで、容易に強度を調整することが可能となる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年11月14日(2008.11.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略平行に並べた強化繊維材料に、その強化繊維材料をバインドする熱硬化性樹脂材料を含浸させて、半硬化状態にしたシート状のプリプレグを、構成部品として使用する運動用具であって、
前記プリプレグが複数層積層されて、一端から他端へ向かうほど径が大きくなるテーパ形状をなす筒状棒状体を形成しており、
前記筒状棒状体には、該筒状棒状体が撓った際にその復元力を高めるための強化手段として、その筒状棒状体の軸方向に沿った中空部が、前記筒状棒状体の周方向に所定の角度間隔で、かつ前記筒状棒状体の直径方向において前記複数層のプリプレグの２層以上にまたがる深さを有するとともに該筒状棒状体の厚さ方向の中間部分に形成されたことを特徴とする運動用具。
【請求項２】
略平行に並べた強化繊維材料に、その強化繊維材料をバインドする熱硬化性樹脂材料を含浸させて、半硬化状態にしたシート状のプリプレグを、構成部品として使用する運動用具であって、
前記プリプレグが複数層積層されて、一端から他端へ向かうほど径が大きくなるテーパ形状をなす筒状棒状体を形成しており、
前記筒状棒状体には、該筒状棒状体が撓った際にその復元力を高めるための強化手段として、その筒状棒状体の軸方向に沿った中空部が、前記筒状棒状体の周方向に所定の角度間隔で、かつ前記筒状棒状体の直径方向において前記複数層のプリプレグの２層以上にまたがる深さを有するとともに該筒状棒状体の厚さ方向の中間部分に形成され、
各中空部には各中空部の内壁と密着するように各中空部に充填されて前記筒状棒状体の軸方向に沿って直線状に延びる芯材が設けられたことを特徴とする運動用具。
【請求項３】
前記芯材は、前記プリプレグを積層して固化させたものであり、長さ方向に沿って強化繊維を配置する請求の範囲第２項に記載の運動用具。
【請求項４】
前記芯材は、板状形態で、幅方向が前記筒状棒状体の直径方向に沿い、長さ方向が前記筒状棒状体の軸方向に沿うように前記中空部内に設置された請求の範囲第３項に記載の運動用具。
【請求項５】
前記運動用具は、ゴルフシャフト、釣竿、スキーストック、ラケット、杖のいずれかである請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１項に記載の運動用具。
【請求項６】
略平行に並べた強化繊維材料に、その強化繊維材料をバインドする熱硬化性樹脂材料を含浸させて、半硬化状態にしたシート状のプリプレグを、構成部品として使用する運動用具の製造方法であって、
前記プリプレグを複数層積層して、一端から他端へ向かうほど径が大きくなるテーパ形状をなす筒状棒状体を形成し、
その筒状棒状体の外周面に切削又はレーザを用いて、その筒状棒状体の長さ方向に、該筒状棒状体の直径方向において前記プリプレグの２層以上にまたがる深さを有する溝を形成し、その溝の形成後に、その筒状棒状体の外周にさらにプリプレグを巻いて、その筒状棒状体の厚さ方向の中間部分に周方向に所定の角度間隔で中空部を形成することを特徴とする運動用具の製造方法。
【請求項７】
略平行に並べた強化繊維材料に、その強化繊維材料をバインドする熱硬化性樹脂材料を含浸させて、半硬化状態にしたシート状のプリプレグを、構成部品として使用する運動用具の製造方法であって、
前記プリプレグを複数層積層して、一端から他端へ向かうほど径が大きくなるテーパ形状をなす筒状棒状体を形成し、
その筒状棒状体の外周面に切削又はレーザを用いて、その筒状棒状体の長さ方向に、該筒状棒状体の直径方向において前記プリプレグの２層以上にまたがる深さを有する溝を形成し、
その溝の内壁及び底面に密着する断面を有して、その溝に沿って延びる芯材を充填して、
さらにその筒状棒状体にプリプレグを巻き付けることにより、その筒状棒状体の厚さ方向の中間部分に周方向に所定の間隔で芯材が埋設された運動用具を製造することを特徴とする運動用具の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、運動用具、具体的には棒状形態をなす運動用具、及び運動用具の製造方法に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の運動用具は、
略平行に並べた強化繊維材料に、その強化繊維材料をバインドする熱硬化性樹脂材料を含浸させて、半硬化状態にしたシート状のプリプレグを、構成部品として使用する運動用具であって、
前記プリプレグが複数層積層されて、一端から他端へ向かうほど径が大きくなるテーパ形状をなす筒状棒状体を形成しており、
前記筒状棒状体には、該筒状棒状体が撓った際にその復元力を高めるための強化手段として、その筒状棒状体の軸方向に沿った中空部が、前記筒状棒状体の周方向に所定の角度間隔で、かつ前記筒状棒状体の直径方向において前記複数層のプリプレグの２層以上にまたがる深さを有するとともに該筒状棒状体の厚さ方向の中間部分に形成されたことを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の運動用具は、
略平行に並べた強化繊維材料に、その強化繊維材料をバインドする熱硬化性樹脂材料を含浸させて、半硬化状態にしたシート状のプリプレグを、構成部品として使用する運動用具であって、
前記プリプレグが複数層積層されて、一端から他端へ向かうほど径が大きくなるテーパ形状をなす筒状棒状体を形成しており、
前記筒状棒状体には、該筒状棒状体が撓った際にその復元力を高めるための強化手段として、その筒状棒状体の軸方向に沿った中空部が、前記筒状棒状体の周方向に所定の角度間隔で、かつ前記筒状棒状体の直径方向において前記複数層のプリプレグの２層以上にまたがる深さを有するとともに該筒状棒状体の厚さ方向の中間部分に形成され、
各中空部には各中空部の内壁と密着するように各中空部に充填されて前記筒状棒状体の軸方向に沿って直線状に延びる芯材が設けられたことを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
かかる本発明では、筒状棒状体の積層内部に軸方向に沿った強化手段として中空部が形成されているので、同じ径を持つ筒状棒状体と比べて軽量化され、重量を調整することができる。また、積層された横断面積において、中空部に対応する面積を径方向中心方向に厚さを大きくすることにより、重量を等しくして厚い筒状棒状体となるので強靭なものとすることができる。すなわち、筒状棒状体に曲げ荷重がかかると、その荷重が筒を曲げる力と周方向に圧縮する力とに分力として働くため、筒を曲げる力はもとの曲げ荷重よりも小さくなり、筒状棒状体はソリッド状棒状体と比して単位重量当たりの引っ張り、曲げ、圧縮、衝撃等の機械物性に優れたものとなる。そして、筒状棒状体を構成する積層内部を軸線方向に沿う中空構造とすることで、中空（筒状）の２重構造となり、振動や撓みを抑制し、より撓りがたい強靭な（換言すれば、撓った際の復元力に優れた）運動用具とすることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
また、本発明の運動用具は、
運動用具は、ゴルフシャフト、釣竿、スキーストック、テニスラケット、バトミントンラケットに代表されるラケット、並びに登山杖に代表される杖、といった管状の成形体に適用できるようになる。そして、これらの運動用具は、その成形体の強度を調整することができるので、使用する運動用具及び使用者の体力、腕力、技術等の好みに合った調整をすることが可能となる。
【国際調査報告】
2007080912.tif 000028
2007080912.tif 000029
2007080912.tif 000030
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