JP2001198249A - ゴルフクラブのシャフトおよびその製造方法ならびにこのシャフトを用いたゴルフクラブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量でかつネジレ剛性が高く、打球の方向性
が正確なゴルフクラブシャフトを得る。 【解決手段】ゴルフクラブ用シャフトにおいて、（１）
ベリリウムとアルミニウムとの粒子強化型複合材料、
（２）ベリリウムと マグネシウム、ケイ素、ニッケ
ル、銅、亜鉛、マンガンから成るグル−プから選ばれた
少なくとも一種を含有するアルミニウム合金との粒子強
化型複合材料、（３）ベリリウム−アルミニウム合金、
などの含ベリリウム材料で構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の所属する技術分野】本発明は、ゴルフクラブ用
シャフトおよびその製造方法ならびにこのゴルフクラブ
用シャフト用いたゴルフクラブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ゴルフクラブ用シャフトは、かっては、
スチ−ルシャフトといわれる鋼製のものが専ら用いられ
てきた。しかし、近年は、軽量化を目的として、炭素繊
維に合成樹脂を含侵させた、いわゆるカ−ボンシャフト
が広く使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、カ−ボンシャ
フトは、ネジリ剛性が低いので、打球時の打球の方向性
が悪い。このために、プロゴルフア−やアマチャ−でも
上級者は、打球時の打球の方向性を重視して、今でも、
重いけれども、ネジリ剛性の高いスチ−ルシャフトを使
用している。

【０００４】したがって、スチ−ルシャフトよりも軽量
で、剛性の大なるゴルフクラブ用シャフトの出現が強く
望まれていた。

【０００５】本発明は、従来のゴルフクラブ用シャフト
の上述のような欠点を改良することを目的として発明さ
れたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以下本発明の技術的構成
および実施例を詳しく説明する。なお、本発明は、図示
のものに限定されないことはいうまでもないことであ
る。

【０００７】本発明は、前記した従来技術の欠点を解消
するべく創意されたものである。本発明者は、スチ−ル
シャフトよりも軽量で、剛性の大なるゴルフクラブ用シ
ャフトを得るべく、しゅしゅ研究を行った。その結果、
鋼よりも比重が小さく、剛性の大なるベリリウムを使用
することを見出した。

【０００８】ベリリウムの比重は、１．８５で非常に小
さい。従来ゴルフクラブシャフトに使用されてきたスチ
−ル(7.87)の４．３２分の１であり、きわめて軽い金属
である。アルミニウム(2.699)の１．４８分の１、チタ
ン(4.43)の２．４７分の１である。それにもかかわら
ず、弾性率、特に比弾性率の高いことは驚異的で、アル
ミニウム、チタン、鉄の約６．３倍もある。また、比強
度も高く、チタン(6Al-4Vが)を１とすると、アルミニウ
ム合金(7075-T6)が０．９２、合金鋼(4340)が０．７５
であるのにたいし、ベリリウムは１．２３である。ま
た、比疲労強度もこれらの材料に比して、著しく優れて
おり、切欠のある場合で時間強度１０の４乗で比較する
と、ベリリウムはアルミニウムの２倍、チタンの１．４
５倍、合金鋼の２．６３倍もある。このような知見をべ
ースにして本発明は完成されたものであり、本発明によ
りスチ−ルシャフトより格段に軽量で、しかも剛性の大
なるゴルフクラブ用シャフトを製作できる。

【０００９】ベリリウムは上記のように、ゴルフクラブ
用シャフトに使用した場合、その性能改善効果が著し
い。しかし，ベリリウムは高価な材料である。また、加
工性が悪い。そこで発明者は、ベリリウム−アルミニウ
ム粒子強化型複合材料についてしゅしゅ研究の結果、ベ
リリウムとアルミニウムとの粒子硬化複合材料、およ
び、ベリリウムと マグネシウム、ケイ素、ニッケル、
銅、亜鉛、マンガンから成るグル−プから選ばれた少な
くとも一種を含有するアルミニウム合金との粒子硬化複
合材料が，価格が低く、これを使用することができるこ
とを見出した。これらの粒子強化型複合材料は、ベリリ
ウムよりも、加工が容易であり、適切な加工方法と組み
合わせれば、製造コストも大幅に低減できることを見出
した。

【００１０】本発明に用いられるベリリウム−アルミニ
ウム粒子強化型複合材料について述べる。本発明に用い
られるベリリウム−アルミニウム粒子強化型複合材料
は、ベリリウムの微細な粉末と、アルミニウムの微細な
粉末とを混合して、これを熱間等方加圧加工また熱間押
出加工して、製造する。この製造方法を採用することに
よって、通常の合金の製造方法、すなわち溶融法によっ
て製造されたものでは得ることの出来ない、成分偏析が
なく、これにより機械的性質その他の性能の著しく優れ
た材料を得ることができる。本発明に用いられるベリリ
ウム−アルミニウム粒子強化型複合材料の顕微鏡組織
は、アルミニウムのマトリックス中に、ベリリウムの微
細な粒子が細かく分散されたものである。このような構
造の複合材料であるので、外部応力を受けても変形を生
じにくく、すなわち強度が高く、靱性も高いのである。
例えば、ベリリウム６５％、アルミニウム３５％のもの
は、引張強さ４４１Mpa、降伏強さ３２４Mpa、伸び１０
％という優れた値を得ることができる。このような優れ
た値は、通常の合金の製造方法によっては、決して得る
ことのできないものである。

【００１１】上記のことは、ベリリウム−アルミニウム
合金複合材料においてもまったく同様である。この場合
は、マトリックスとなるアルミニウムが合金となること
によって、さらに強化され、成分の調整によっては、熱
処理によって、機械的性質が向上するようにできる。

【００１２】発明者は、製造コストを低減すべく、さら
に製造方法についてしゅしゅ研究を実施した。その結
果、原料の粉末を金属容器を用いて、ブロック形状また
はパイプ形状に、冷間で圧縮成形し、その後、焼結およ
び／または熱間等方加圧（ＨｏｔＩｓｏｓｔａｔｉｃ
Ｐｒｅｓｓｉｎｇ）および／または熱間押出によって半
製品とし、これを、スエ−ジング加工して、ゴルフクラ
ブ用シャフトに仕上げることに成功した。これによっ
て、本発明品を工業的に安価に提供することが可能とな
った。

【００１３】さらに加工についてしゅしゅ研究の結果、
この材料は、加工時に開放部分が、引張り応力をが受け
るような加工であると、表面にワレが発生し易く。圧縮
応力を受ける状態にすれば、表面にワレが発生しにくい
ことを、明らかにした。この研究結果を基にして、さら
にしゅしゅ研究の結果、スエ−ジング加工が適している
ことを、見出した。

【００１４】さらに加工についてしゅしゅ研究の結果、
粉末成型時に使用した金属製の成形容器（ＣＡＮＮＩＮ
Ｇ）を、熱間加工終了後まで除去しないことが、加工時
のワレ発生防止に有効であることを見出した。また、こ
の金属容器の除去（ＤＥＣＡＮＮＩＮＧ）は、スエ−ジ
ング加工の前に行っても良い。

【００１５】さらに研究を継続した結果、粉末成型時に
使用した金属製の成形容器（ＣＡＮＮＩＮＧ）を、スエ
−ジング加工を含む熱間加工後も除去せずに、そのま
ま、ゴルフクラブ用シャフトとして使用することができ
ることを見出した。このことによって、シャフトは、異
種金属の複合管となり、それぞれの金属の特性を組み合
わせた、従来にない特性を有したシャフトを得ることが
できる。

【００１６】発明者はまた、ゴルフクラブ用シャフト
を、ベリリウムとアルミニウム合金との粒子硬化複合材
料、および、ベリリウムと マグネシウム、ケイ素、ニ
ッケル、銅、亜鉛、マンガンから成るグル−プから選ば
れた少なくとも一種を含有するアルミニウム合金との粒
子硬化複合材料で、製造する場合に、ロストワックス法
で母材を製造することに成功した。溶融状態の金属また
は合金からロストワックスで鋳造品を製造することは、
一部の金属について、すでに行われている。しかし、粒
子強化型複合材料は、溶融法では製造できない。しか
し、発明者は、溶融状態の流動性を特に改善するニッケ
ルを含有させることによって、溶融状態のアルミニウム
合金と、固相のベリリウムとの混合状態を使用したロス
トワックス法によって、ベリリウムとアルミニウムとの
粒子硬化複合材料、および、ベリリウムとマグネシウ
ム、ケイ素、ニッケル、銅、亜鉛、マンガンから成るグ
ル−プから選ばれた少なくとも一種を含有するアルミニ
ウム合金との粒子硬化複合材料のロストワックス鋳造品
を製造できることを見いだした。これをスエ−ジング加
工して、ゴルフクラブ用シャフトに仕上げることに成功
した。この方法によれば、ゴルフクラブ用シャフト材
を、工業的に安価に提供することが可能である。

【００１７】発明者はさらに、製造方法について研究を
行ない、半溶融状態のアルミニウム、または、マグネシ
ウム、ケイ素、ニッケル、銅、亜鉛、マンガンから成る
グル−プから選ばれた少なくとも一種を含有する半溶融
状態のアルミニウム合金と，固相のベリリウムを使用
し、加圧状態下で、パイプ形状に鋳造して、粒子強化型
複合材料の鋳造品を製造できることを見いだした。これ
をスエ−ジング加工して、ゴルフクラブ用シャフトに仕
上げることに成功した。必要に応じて中間に熱間加工を
入れる。この方法によれば、ゴルフクラブ用シャフト材
を、工業的に安価に提供することが可能である。

【００１８】本発明において使用する材料の組成につい
て述べる．ベリリウムは純金属である．不純物として，
３％以下のBeO, ０．３％以下のＡｌ，０．５％以下の
Ｃ，０．２％以下のＣ，０．２％ｐｐｍ以下のＦｅ，
０．２％以下のＭｇ，０．２％ｐｐｍ以下のＳｉ，を含
有することができる．アルミニウムは純金属である。不
純物として，１．０％未満のマグネシウム、０．３％未
満のケイ素、０．１％未満のニッケル、０．１％未満の
銅、０．０１％未満の亜鉛、０．１％未満のマンガンを
含有することができる。アルミニウム合金は，アルミニ
ウムとマグネシウム，ケイ素、ニッケル、銅、亜鉛、マ
ンガンから成るグル−プから選ばれた少なくとも一種を
含有する合金である。マグネシウムは、１％以下では、
強度の著しい向上は期待できず、また１０％以上では、
延性が急激に低下するので、１％以上１０％以下とし
た。ケイ素は、０．３％以下では、強度の著しい向上は
期待できず、また１０．０％以上では、延性が急激に低
下するので、０．３％以上１０．０％以下とした。ニッ
ケルは、０．１％以下では、溶融状態の流動性の著しい
向上は期待できず、また１０．０％以上では、その効果
の改善度合いが低下するので、０．１％以上１０．０％
以下とした。銅は、０．１％以下では、熱処理による機
械的性質の著しい向上は期待できず、また１０．０％以
上では、その効果の改善度合いが低下するので、０．１
％以上１０．０％以下とした。亜鉛は、０．０１％以下
では、熱処理による機械的性質の著しい向上は期待でき
ず、また１０．０％以上では、応力腐食割れが生じ易い
ので、０．０１％以上１０．０％以下とした。マンガン
は、０．１％以下では、強度の著しい向上は期待でき
ず、また２．０％以上では、延性が急激に低下するの
で、０．１％以上２．０％以下とした

【００１９】ベリリウムとアルミニウムとの粒子硬化複
合材料の機械的性質は、ベリリウム６２％アルミニウム
３８％の場合を例として述べると、純ベリリウムに比し
て、比重が若干高く２．１０g/cm3、引張強さが若干低
く３９kgf/mm2、伸び７％、弾性率は若干低く１９．７k
g/mm2である。

【００２０】ベリリウム−アルミニウム合複合材料を使
用した場合には、この材料の弾性率特に比弾性率が高い
ので、肉厚を薄く、軽量にすることができる。例えば、
アルミニウム合金、、チタン合金、合金鋼の弾性率が、
それぞれ１０．４、１６．４、３０．０ＭＰａＸ１０マ
イナス３乗であるのに対し、ベリリウム−アルミニウム
合金複合材料は、２８ＭＰａＸ１０マイナス３乗もあ
る。これを比重で除した比弾性率では、アルミニウム合
金、、チタン合金、合金鋼が、それぞれ、３．８５、
３．６４、３．８１であるのに対し、ベリリウム６２％
−アルミニウム合金％複合材料は１３．３もあり、約
３．４５〜３．６５倍に達する。このために、剛性の高
いシャフトを得ることができる。また、アルミニウムの
代わりに、マグネシウム，ケイ素、ニッケル、銅、亜
鉛、マンガンから成るグル−プから選ばれた少なくとも
一種を含有するアルミニウム合金を、採用すれば、強度
の向上が得られる。

【００２１】上述してきたとおり、ベリリウム−アルミ
ニウム粒子強化型複合材料、およびベリリウム−アルミ
ニウム合金粒子強化型複合材料で製造することによっ
て、軽量でネジレの少ない、飛球の方向性の優れたゴル
フクラブ用シャフトを得ることができる。しかし、発明
者は、さらにしゅしゅ研究を重ねた結果、ベリリウムと
アルミニウムとの合金でも、性能は落ちるが、使用可能
であることを見出した。すなわち、ベリリウムとアルミ
ニウムとを、溶融状態から鋳型に鋳込み、これを熱間押
出して、半製品をつくり、このものをスエ−ジング加工
して、ゴルフクラブ用シャフトを製造する。粒子強化型
複合材料製のものに比べて、成分偏析などの点で劣る
が、場合によっては、使用可能である。また、アルミニ
ウムの代わりに、マグネシウム，ケイ素、ニッケル、
銅、亜鉛、マンガンから成るグル−プから選ばれた少な
くとも一種を含有するアルミニウム合金を、採用すれ
ば、強度の向上が得られる。

【００２２】さらに、本発明は、上述のようにして製造
されたクラブシャフトと、この先端にクラブヘッドが固
定されているゴルフクラブにも係わるものである。

【００２３】「発明の実施の形態」つぎに、本発明の第
１実施例による図１に示すウッドクラブについて、図面
を参照しながら説明する。このウッドクラブ１は、図１
に示すように、シャフト２の先端に、ウッドクラブ用ヘ
ッド３が嵌合状態で固定されている。また、シャフト２
の反対側の先端には、グリップ４が嵌合状態で固定され
ている。シャフト２は、粉末冶金法により製造されたベ
リリウム−アルミニウム粒子強化型複合材料で製造され
ている。粉末冶金法で製造されたビレットから、熱間押
出法により径４０ｍｍｘ長さ３０ｍｍの丸棒を製造し、
これを縦に４分割し、このものから、切削により、径１
０mm肉厚１ｍｍのパイプを製造した。できあがったパイ
プをスエ−ジング加工により、ゴルフクラブ用シャフト
に仕上げた。

【００２４】以上において、本発明の実施例につき詳述
したが、本発明はは、上述の実施例に限定されるもので
なく、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に基づい
て各種の変更および修正が可能である。

【００２５】例えば、上述の実施例においては、本発明
をウッドのシャフトに適用したが、本発明はウッド以外
の各種のゴルフシャフト（すなわち、アイアン、ユ−テ
リテイアイアン−、パタ−など）にも適用可能である。
また、ゴルフクラブ用シャフト以外に、テニス、バト
ミントンなどのスポ−ツ用具に使用されるパイプにも適
用可能である。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、ゴルフクラブ用シャフトを、
（１）ベリリウムとアルミニウムとの粒子強化型複合材
料（２）ベリリウムと マグネシウム、ケイ素、ニッケ
ル、銅、亜鉛、マンガンから成るグル−プから選ばれた
少なくとも一種を含有するアルミニウム合金との粒子強
化型複合材料などで構成した。したがって、本発明によ
るゴルフクラブ用シャフトは、スチ−ルシャフトに比し
て、軽量でかつネジレが小さいゴルフクラブを得ること
ができる。また、カ−ボンシャフトに比して、ネジレが
小さいゴルフクラブを得ることができる。このために、
特に打球の方向性が正確になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例によるゴルフクラブを示
した斜視図である。

【符号の説明】

１・・・・・ゴルフのウッドクラブ ２・・・・・シャフト ３・・・・・ウッドクラブ用ヘッド ４・・・・・グリップ

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベリリウムとアルミニウムとの粒子強化型
   複合材料から成るゴルフクラブ用シャフト。
2. 【請求項２】ベリリウムと マグネシウム、ケイ素、ニ
   ッケル、銅、亜鉛、マンガンから成るグル−プから選ば
   れた少なくとも一種を含有するアルミニウム合金との粒
   子強化型複合材料から成るゴルフクラブ用シャフト。
3. 【請求項３】請求項１において、粉末冶金法で製造され
   た、ベリリウムとアルミニウムとの粒子強化型複合材料
   から成るゴルフクラブ用シャフト。
4. 【請求項４】請求項２において、粉末冶金法で製造され
   た、ベリリウムと マグネシウム、ケイ素、ニッケル、
   銅、亜鉛、マンガンから成るグル−プから選ばれた少な
   くとも一種を含有するアルミニウム合金との粒子強化型
   複合材料から成るゴルフクラブ用シャフト。
5. 【請求項５】請求項３において、粉末冶金法で製造され
   た、ベリリウムとアルミニウムとの粒子強化型複合材料
   から成る素材を、熱間加工して、製造することを特徴と
   するゴルフクラブシャフトの製造方法。
6. 【請求項６】請求項４において、粉末冶金法で製造され
   た、ベリリウムと マグネシウム、ケイ素、ニッケル、
   銅、亜鉛、マンガンから成るグル−プから選ばれた少な
   くとも一種を含有するアルミニウム合金との粒子強化型
   複合材料から成る素材を、熱間加工して、製造すること
   を特徴とするゴルフクラブシャフトの製造方法。
7. 【請求項７】請求項５〜６において、粉末成型時に使用
   した金属製の成形容器を、熱間加工終了後または、スエ
   −ジング加工前まで除去しないことを、特徴とするゴル
   フクラブシャフトの製造方法。
8. 【請求項８】請求項５〜６において、粉末成型時に使用
   した金属製の成形容器を、除去しないで、複合金属管と
   することを、特徴とするゴルフクラブシャフトおよびそ
   の製造方法。
9. 【請求項９】請求項１において、溶融状態のアルミニウ
   ムと、固相のベリリウムとが、共存した状態から、イン
   ベストメントキャスチイング法で製造した鋳造品を、熱
   間加工して、製造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。
10. 【請求項１０】請求項２において、マグネシウム、ケイ
    素、ニッケル、銅、亜鉛、マンガンから成るグル−プか
    ら選ばれた少なくとも一種を含有する溶融状態のアルミ
    ニウム合金と、固相のベリリウムとが、共存した状態か
    ら、インベストメントキャスチイング法で、製造した鋳
    造品を、熱間加工して、製造することを特徴とする金属
    製ゴルフクラブへッドの製造方法。
11. 【請求項１１】請求項１において、半溶融状態のアルミ
    ニウム合金と、固相のベリリウムとが共存した状態か
    ら、加圧状態下で鋳込んだ鋳造品を、熱間加工して、製
    造することを特徴とする金属製ゴルフクラブへッドの製
    造方法。
12. 【請求項１２】請求項２において、マグネシウム、ケイ
    素、ニッケル、銅、亜鉛、マンガンから成るグル−プか
    ら選ばれた少なくとも一種を含有する半溶融状態のアル
    ミニウム合金と、固相のベリリウムとが共存した状態か
    ら、加圧状態下で鋳込んだ鋳造品を、熱間加工して、製
    造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。
13. 【請求項１３】ベリリウムとアルミニウムとの合金の溶
    融状態から鋳造した鋳造品を、熱間加工して、製造し
    た、ゴルフクラブ用シャフト。
14. 【請求項１４】マグネシウム、ケイ素、ニッケル、銅、
    亜鉛、マンガンから成るグル−プから選ばれた少なくと
    も一種を含有する、ベリリウムとアルミニウムとの合金
    の溶融状態から鋳造した鋳造品を、熱間加工して、製造
    した、ゴルフクラブ用シャフト。
15. 【請求項１５】請求項１〜１４のゴルフクラブシャフト
    において、熱間加工にスエ−ジング加工を採用して製造
    したゴルフクラブシャフト。
16. 【請求項１６】請求項１〜１５のゴルフクラブシャフト
    に、クラブヘッドが固定されているゴルフクラブ。