(57)【要約】【課題】シャフト芯材と、その外周面に被覆する強化樹脂繊維とを一体的に形成し、シャフト成形後にシャフト芯材抜き取る作業を省略でき、また重量、引張弾性、及び引張弾性率が適切であるゴルフクラブシャフト及びその製造方法を提供する。【解決手段】中空または中実の芯材２と、前記芯材の外周に巻きつけられ、一体成形された炭素繊維強化樹脂硬化体３とを有するゴルフクラブシャフト１であって、該芯材の比重が１．２〜１．８ｇ／ｃｍ３であり、引張弾性率が１００〜７００ｋｇｆ／ｍｍ２であり、引張強度が２００×１０２〜１０００×１０２ｋｇｆ／ｍｍ２であり、前記芯材の重量が、前記炭素繊維強化樹脂硬化体の重量よりも小さいことを特徴とするゴルフクラブシャフト。【選択図】図１
2016007322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空または中実の芯材と、
前記芯材の外周に巻きつけられ、一体成形された炭素繊維強化樹脂硬化体と
を有するゴルフクラブシャフトであって、
該芯材は、比重が１．２〜１．８ｇ／ｃｍ３であり、引張弾性率が１００〜７００ｋｇｆ／ｍｍ２であり、引張強度が２００×１０２〜１０００×１０２ｋｇｆ／ｍｍ２であり、
前記芯材の重量が、前記炭素繊維強化樹脂硬化体の重量よりも小さいことを特徴とするゴルフクラブシャフト。
【請求項２】
中空または中実の芯材と、
前記芯材の外周に巻きつけられ、一体成形された炭素繊維強化樹脂硬化体と
を有するゴルフクラブシャフトであって、
前記芯材は、比重の異なる少なくとも第１及び第２の材料で構成されており、
第１の材料の比重は１．２〜１．８ｇ／ｃｍ３であり、
第２の材料の比重は２〜１０ｇ／ｃｍ３であることを特徴とするゴルフクラブシャフト。
【請求項３】
請求項２のゴルフクラブシャフトにおいて、前記芯材のうち第２の材料で構成された部分の重量Ｗ２と第１の材料で構成された部分の重量Ｗ１との比Ｗ２／Ｗ１が０．９〜１．０であることを特徴とするゴルフクラブシャフト。
【請求項４】
請求項２又は３のゴルフクラブシャフトにおいて、
前記第２の材料で構成された部分は、前記第１の材料で構成された部分よりも後端側に配置されていることを特徴とするゴルフクラブシャフト。
【請求項５】
請求項１ないし４のゴルフクラブシャフトにおいて、
前記芯材の長軸方向の１箇所又は複数個所に、拡径部と縮径部の一方又は双方が設けられていることを特徴とするゴルフクラブシャフト。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項のゴルフクラブシャフトを製造する方法であって、
前記芯材の外周に炭素繊維強化樹脂を巻回する工程と、
その後、加熱処理して該炭素繊維強化樹脂を硬化させて、該芯材と一体となった前記炭素繊維強化樹脂硬化体を形成する工程と
を有するゴルフクラブシャフトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴルフクラブシャフト及びその製造方法に係り、特にマンドレルを用いることなく製造されたゴルフクラブシャフトとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ゴルフクラブ用シャフトとしては、中空のスチールシャフト単体のものや、テーパー状のマンドレル（シャフト用芯材）を使用して繊維強化樹脂（炭素繊維、芳香族ポリアミド繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、金属繊維に樹脂材料を含浸させた織物）をシートワインディング成形方法，フィラメントワインディング成形方法等により被覆し、繊維強化樹脂を加熱硬化させた後、マンドレルを引き抜いて繊維強化樹脂製シャフトとしたゴルフクラブシャフトが知られている（特許文献１）。また、金属製または樹脂製のシャフト芯材に繊維強化樹脂を巻付けて加熱硬化することにより一体化したゴルフクラブシャフトが知られている（例えば、特許文献２）。
【０００３】
しかしながら、マンドレルを使用したゴルフクラブシャフトの製造方法の場合、マンドレルに巻付けた繊維強化樹脂を加熱硬化させた後、マンドレルを引き抜く作業（脱芯作業）が必要であり、この場合、脱芯作業を容易にするためには、マンドレルは必ず一方向のテーパ形状に形成したものを使用する必要があり、この結果、マンドレル形状の自由度が低く、更にこのマンドレルに巻付ける繊維強化樹脂の形状も限定されてしまうと言う問題があった。また、特許文献２には、シャフト芯材の重量、引張強度、引張弾性率等の適切な範囲が示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−６２０号公報
【特許文献２】特開２００９−４５１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、かかる従来の問題点に着目して案出されたものであり、シャフト芯材と、その外周面に被覆する繊維強化樹脂とを一体的に形成し、シャフト成形後にシャフト芯材抜き取る作業を省略でき、また重量、引張強度、及び引張弾性率が適切である芯材を使用することにより、設計の自由度を高くしたゴルフクラブシャフト及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様のゴルフクラブシャフトは、中空または中実の芯材と、前記芯材の外周に巻きつけられ、一体成形された炭素繊維強化樹脂硬化体とを有するゴルフクラブシャフトであって、該芯材は、比重が１．２〜１．８ｇ／ｃｍ３であり、引張弾性率が１００〜７００ｋｇｆ／ｍｍ２であり、引張強度が２００×１０２〜１０００×１０２ｋｇｆ／ｍｍ２であり、前記芯材の重量が、前記炭素繊維強化樹脂硬化体の重量よりも小さいことを特徴とする。
【０００７】
本発明の別の一態様のゴルフクラブシャフトは、中空または中実の芯材と、前記芯材の外周に巻きつけられ、一体成形された炭素繊維強化樹脂硬化体とを有するゴルフクラブシャフトであって、前記芯材は、比重の異なる少なくとも第１及び第２の材料で構成されており、第１の材料の比重は１．２〜１．８ｇ／ｃｍ３であり、  第２の材料の比重は２〜１０ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする。
【０００８】
この芯材のうち第２の材料で構成された部分の重量Ｗ２と第１の材料で構成された部分の重量Ｗ１との比Ｗ２／Ｗ１が０．９〜１．０であることが好ましい。また、前記第２の材料で構成された部分は、前記第１の材料で構成された部分よりも後端側に配置されていることが好ましい。
【０００９】
本発明では、前記芯材の長軸方向の１箇所又は複数個所に、拡径部と縮径部の一方又は双方が設けられていてもよい。
【００１０】
本発明のゴルフクラブシャフトの製造方法は、前記芯材の外周に炭素繊維強化樹脂を巻回する工程と、その後、加熱処理して該炭素繊維強化樹脂を硬化させて、該芯材と一体となった前記炭素繊維強化樹脂硬化体を形成する工程とを有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のゴルフクラブシャフトは、芯材と、その外周に一体化された炭素繊維強化樹脂硬化体とを有している。この芯材の形状、比重、剛性を様々に変化させることで、全体として炭素繊維強化樹脂硬化体よりなる従来のゴルフクラブシャフトに比較してシャフト各位置での剛性設計、シャフト各位置での重量設計、及び剛性と重量の独立性を高くした設計などの自由度が高くなる。そのため、従来達成されなかった高性能なシャフトを作成することができる。
【００１２】
本発明のゴルフクラブシャフトは、芯材の周囲に炭素繊維強化樹脂を巻回した後、加熱処理して炭素繊維強化樹脂硬化体を形成することにより製造されるものであり、マンドレルを用いることなく製造されるため、従来よりも少ない製造工程で製造することができ、製造が容易である。
【００１３】
また、本発明のゴルフクラブシャフトでは、この芯材を構成する材料の比重、引張強度、引張弾性率及び重量が、一般的にゴルファーが使用可能な重量や剛性の範囲内でありながら、適所に必要な重量や剛性を付加するために適切である。本発明のゴルフクラブシャフトの一態様では、芯材を構成する第１及び第２の材料の比重や配置、第２の材料の重量Ｗ２と第１の材料の重量Ｗ１との比などがシャフトの重量が極端に重くすることなく、重心位置を移動するために適切である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は実施の形態に係るゴルフクラブシャフトの芯材の長軸方向の断面図、（ｂ）は（ａ）の芯材を用いたゴルフクラブシャフトの長軸方向の断面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図２】（ａ）は別の実施の形態に係るゴルフクラブシャフトの芯材の長軸方向の断面図、（ｂ）は（ａ）の芯材を用いたゴルフクラブシャフトの長軸方向の断面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図、（ｄ）は（ａ）の芯材を用いた別のゴルフクラブシャフトの長軸方向の断面図である。
【図３】（ａ）はさらに別の実施の形態に係るゴルフクラブシャフトの芯材の長軸方向の断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図４】（ａ）は実施の形態に係るゴルフクラブシャフトの芯材の長軸方向の断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】（ａ）は実施の形態に係るゴルフクラブシャフトの芯材の長軸方向の断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】実施の形態に係るゴルフクラブシャフトの芯材の長軸方向の断面図である。
【図７】（ａ）は実施の形態に係るゴルフクラブシャフトの芯材の長軸方向の断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。
【００１６】
図１（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施の形態に係るゴルフクラブシャフト１とその芯材２を示すものである。このゴルフクラブシャフト１は、芯材２と、該芯材２の外周囲に形成された炭素繊維強化樹脂硬化体３とからなる。芯材２は合成樹脂よりなり、ゴルフクラブシャフト１の先端（ヘッド側）から後端（グリップエンド側）まで延在した棒状である。
【００１７】
この実施の形態では、芯材２は、その軸心部に孔２ａが先端から後端まで貫設されているが、孔２ａは長軸方向の途中まで設けられてもよい。また、孔２ａは省略され、中実棒状の芯材とされてもよい。
【００１８】
この実施の形態の芯材２には、長軸方向の途中に、隣接部分よりも径が大きい芯材拡径部２ｂが設けられている。なお、芯材拡径部２ｂの数は１個に限定されず、２個以上でもよく、全く設けられなくてもよい。また、芯材拡径部２ｂの代わりに、又は芯材拡径部２ｂと共に、隣接部分よりも径が小さい縮径部が１個又は２個以上設けられてもよい。
【００１９】
炭素繊維強化樹脂硬化体３は、芯材２に必要に応じ仮止め材を塗布した後、この芯材２の外周に炭素繊維強化樹脂を巻回し、次いで加熱処理して炭素繊維強化樹脂を硬化させることにより形成される。炭素繊維強化樹脂を芯材２に巻回するには、炭素繊維のフィラメントにエポキシ樹脂等の熱硬化性マトリクス樹脂を含浸させた糸状ないし細紐状の炭素繊維強化樹脂を準備し、リール（図示せず）から供給される炭素繊維強化樹脂を芯材２に巻き付けるのが好ましい。
【００２０】
炭素繊維強化樹脂を巻回した後、図示しない熱収縮性フィルムリボンを巻き付け、その後、加熱して炭素繊維強化樹脂中のマトリクス樹脂を硬化させるのが好ましい。この硬化体から前記フィルムリボンを除去することにより、シャフト素体が得られる。このシャフト素体の外周面や両端面が研磨され、図１（ｂ），（ｃ）に示すゴルフクラブシャフト１が得られる。このゴルフクラブシャフト１には、芯材２の芯材拡径部２ｂ部分にシャフト拡径部１ｂが形成されている。
【００２１】
このゴルフクラブシャフト１にあっては、芯材２に芯材拡径部２ｂが設けられ、ゴルフクラブシャフト１にもこの芯材拡径部２ｂ部分にシャフト拡径部１ｂが形成されている。このシャフト拡径部１ｂの数や、シャフト拡径部１ｂの太さ、位置などを変えることにより、シャフト各位置での剛性、重量の設計自由度が高くなり、従来のゴルフクラブシャフトでは達成されなかった高性能のゴルフクラブシャフトを得ることができる。
【００２２】
また、このゴルフクラブシャフト１は、マンドレルを用いることなく、少ない工程で容易に製造することができる。
【００２３】
［別の実施の形態］
図１では、芯材２及びゴルフクラブシャフト１は芯材拡径部２ｂ，シャフト拡径部１ｂを有した構成となっているが、図２では、芯材４に芯材縮径部４ａが設けられている。芯材縮径部４ａは１個だけ設けられてもよく、２個以上設けられてもよく、全く設けられなくてもよい。
【００２４】
この芯材４に炭素繊維強化樹脂を巻回し、熱処理して硬化させることにより炭素繊維強化樹脂硬化体５又は５’が形成され、図２（ｂ），（ｃ）のゴルフクラブシャフト６又は図２（ｄ）のゴルフクラブシャフト７とされる。
【００２５】
ゴルフクラブシャフト６にあっては、芯材縮径部４ａ部分がシャフト縮径部６ａとなっている。ゴルフクラブシャフト７にあっては、芯材縮径部４ａ部分にゴルフクラブシャフト６よりも多くの炭素繊維強化樹脂が巻回されることにより、ゴルフクラブシャフト７の外周面にシャフト縮径部は設けられていない。
【００２６】
このゴルフクラブシャフト６，７においても、芯材縮径部４ａ，シャフト縮径部６ａの数や太さ、位置などを変えることにより、シャフト各位置での剛性、重量の設計自由度が高くなり、従来のゴルフクラブシャフトでは達成されなかった高性能のゴルフクラブシャフトを得ることができる。
【００２７】
上記の芯材２，４は、全体として均質な材料組成となっているが、芯材は材料組成の異なる複数部分を有する構造とされてもよい。かかる構造を有した芯材について図３〜６を参照して説明する。
【００２８】
図３の芯材８は、筒状部８ａと、該筒状部８ａ内に充填された充填部８ｂとからなる。充填部８ｂは、ゴルフクラブシャフト長軸方向の長さが筒状部８ａよりも小さい。また、充填部８ｂは、シャフト長軸方向の後端側に配置されている。
【００２９】
筒状部８ａは合成樹脂の射出成形等により筒状に成形されてもよく、中実の棒に孔を機械加工により穿設したものであってもよい。充填部８ｂは、筒状部８ａ内に挿入され、嵌合や螺嵌、接着などにより固定されている。なお、充填部８ｂは２以上であってもよい。
【００３０】
この筒状部８ａの肉厚、重量や、充填部８ｂの位置、大きさ、数、重量などを変えることにより、シャフト各位置での剛性、重量の設計自由度が高くなり、従来のゴルフクラブシャフトでは達成されなかった高性能のゴルフクラブシャフトを得ることができる。
【００３１】
図４の芯材９は、筒状部９ａと充填部９ｂとからなる。筒状部９ａ及び充填部９ｂは、芯材９の先端から後端まで延在している。充填部９ｂは、筒状部９ａの内孔の全体に充填されている。
【００３２】
この芯材９の筒状部９ａの肉厚、重量や、充填部９ｂの重量（比重）などを変えることにより、シャフト各位置での剛性、重量の設計自由度が高くなり、従来のゴルフクラブシャフトでは達成されなかった高性能のゴルフクラブシャフトを得ることができる。
【００３３】
図５の芯材１０は、筒状であり、内周面側を構成する内層部１０ａと、外周面側を構成する外層部１０ｂとからなる。内層部１０ａ及び外層部１０ｂは、芯材１０の先端から後端まで延在している。ただし、内層部１０ａ及び外層部１０ｂの一方は、芯材１０の長軸方向の一部にのみ設けられてもよい。図５では、内層部１０ａと外層部１０ｂの２層構造となっているが、３層以上とされてもよい。
【００３４】
この内層部１０ａ及び外層部１０ｂの肉厚、重量、位置あるいは芯材の層の数などを変えることにより、シャフト各位置での剛性、重量の設計自由度が高くなり、従来のゴルフクラブシャフトでは達成されなかった高性能のゴルフクラブシャフトを得ることができる。
【００３５】
図６の芯材１１は、先端体１１ａと後端体１１ｂとの２体よりなる。後端体１１ｂは芯材１１の後部に設けられている。先端体１１ａ及び後端体１１ｂはいずれも筒状である。先端体１１ａの後端面と後端体１１ｂの先端面とは嵌合、螺嵌、接着や、芯材１１の二色成形などにより付着して一体化されている。
【００３６】
なお、図６では、先端体１１ａと後端体１１ｂとの２体よりなるが、両者の間に中間体を介在させた３体にて構成されてもよく、更に多数の複数体構造とされてもよい。
【００３７】
この芯材１１にあっては、先端体１１ａ、後端体１１ｂの長さ、重量、肉厚、複数体構造の数などを変えることにより、シャフト各位置での剛性、重量の設計自由度が高くなり、従来のゴルフクラブシャフトでは達成されなかった高性能のゴルフクラブシャフトを得ることができる。
【００３８】
図７の芯材１２は、本体部１２ａと、該本体部１２ａの複数の孔に充填された充填体１２ｂとからなる。本体部１２ａは、芯材１２の先端から後端にまで延在している。この本体部１２ａに複数個（この実施の形態では４個）の孔が先端から後端まで貫通しており、各孔に充填体１２ｂが充填されている。
【００３９】
充填体１２ｂは、各孔の先端側から後端側まで充填されているが、芯材１２の長軸方向の一部にのみ充填されてもよく、複数部分に充填されてもよい。
【００４０】
この芯材１２の孔の数や、孔の径、孔の配置、本体部１２ａの比重、径、充填体１２ｂの比重、位置などを変えることにより、シャフト各位置での剛性、重量の設計自由度が高くなり、従来のゴルフクラブシャフトでは達成されなかった高性能のゴルフクラブシャフトを得ることができる。
【００４１】
図３〜７に示す芯材においても、拡径部や縮径部を設けてもよい。図示の芯材は、いずれも、拡径部や縮径部を除くと、先端側が小径であり、後端側に向って径が大きくなる外径分布となっているが、部分的に等径部分が設けられてもよい。また、芯材は、先端から後端の全体において外径が等しい円筒形であってもよい。
【００４２】
上記の芯材は、合成樹脂製であってもよく、合成樹脂部分と金属部分とを複合させたものであってもよい。芯材を構成する合成樹脂としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂などが例示され、金属としてはステンレス、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金などが例示されるが、これらに限定されない。
【００４３】
図５の芯材１０において、内層部１０ａを金属筒とした場合、内層部１０ａを金型にインサートしておき、外層部１０ｂを射出して成形するインサート成形により芯材１０を成形してもよい。
【００４４】
次に、ゴルフクラブシャフトや芯材等の好ましい物性値について説明する。
【００４５】
本発明では、芯材は、比重１．２〜１．８ｇ／ｃｍ３、引張弾性率１００〜７００ｋｇｆ／ｍｍ２、引張強度２００×１０２〜１０００×１０２ｋｇｆ／ｍｍ２の特性をもっており、芯材の重量が、該芯材に巻かれた炭素繊維強化樹脂の重量よりも小さい。
【００４６】
芯材が複数の部分を備えたものである場合、芯材が全体として上記特性を満たせばよい。
【００４７】
図３，６のように芯材が２部分で構成され、一方の部分（８ｂ，１１ｂ）が後端側（グリップ側）に配置されている場合、該一方の部分（８ｂ，１１ｂ）の材料の比重は２〜１０ｇ／ｃｍ３であり、他方の部分（８ａ，１１ａ）の材料の比重は１．２〜１．８ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。
【００４８】
図４，５，７のように芯材が２部分で構成されている場合、一方の部分（９ａ，１０ａ，１２ａ）を構成する第１の材料の比重は１．２〜１．８ｇ／ｃｍ３であり、他方の部分（９ｂ，１０ｂ，１２ｂ）を構成する第２の材料の比重は２〜１０ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。この場合、第１の材料で構成される芯材の重量をＷ１、第２の材料で構成される芯材の重量をＷ２とするとき、比Ｗ２／Ｗ１が０．９〜１．０であることが好ましい。
【符号の説明】
【００４９】
１，６，７  ゴルフクラブシャフト
２，４，８〜１１  芯材
３，５，５’  炭素繊維強化樹脂硬化体
【図１】
2016007322.tif 000003
【図２】
2016007322.tif 000004
【図３】
2016007322.tif 000005
【図４】
2016007322.tif 000006
【図５】
2016007322.tif 000007
【図６】
2016007322.tif 000008
【図７】
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