【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、必要に応じて所定範囲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】
また、ゴルフクラブは、その構造上、ゴルフヘッドがゴルフシャフトの軸線上よりもオフセットした位置に構成されることから、ゴルフボールを打撃した場合、前記ゴルフシャフトには、上述した曲げ変形とともに捩り変形も生じている。したがって、前記捩り変形によって捩り方向にも応力が発生するため、ゴルフシャフトを構成する強化繊維が前記捩り方向に発生する応力に対応するように配列されていない場合には、前記ゴルフシャフトが折損し易いというものであった。
【０００８】
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。
【０００９】
【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。
【００１０】
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。また、捩りの方向には強化繊維が配列されていないことから、捩り変形によって生じた応力に対応できないため、前記捩りによる破壊によっても前記ゴルフシャフトが折損するといった問題があった。
さらに、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させたことによって、ゴルフクラブをスイングする際にゴルフシャフトの全長に渡って撓らせようという設計意図に反して、曲げ剛性が前記ゴルフシャフト細径側の先端部で急激に増加してしまうといった問題もあった。
【００１１】
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°の範囲となるように配設することで、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、曲げ剛性の急激な増加を回避し、さらに、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だ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。
【００１２】
さらに、その他の技術的課題として、軽量化したゴルフシャフトは、アベレージゴルファーにとって最適なフィーリングを得られるように、しなやかに前記ゴルフシャフトの全長が撓むように最適な曲げ剛性で設計されているものであるが、肉厚を薄く形成させている結果、前記ゴルフシャフトの折損を防止するための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した場合において、前記曲げ剛性に及ぼす影響が特に大きくなるため、実質的には設計の意図通りの最適な曲げ剛性を得ることは困難であった。
【００１３】
つまり、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ゴルフシャフトにおいては、前記ゴルフシャフト全長に渡って最適な曲げ剛性を得ることと、打撃時の前記ゴルフシャフトに生じる曲げや捩りといった変形による前記先端部の折損を防止することを両立させることが困難であった。
【００１４】
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、前記先端部の曲げ剛性を増加させることなくゴルフシャフト全長に渡って最適な曲げ剛性を得ることと、曲げ変形や捩り変形によって生じる応力を低減してゴルフシャフトの折損を防止することを両立し、且つ、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。
【００１５】
【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±１９．５°〜±２０．５°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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
【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。
【００１９】
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±１９．５°〜±２０．５°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。
【００２０】
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＋１９．５°〜＋２０．５°と−１９．５°〜−２０．５°としたプリプレグを互いに交差するよう貼り合わせた前記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。
【００２１】
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＋２０°と−２０°とが互いに反対方向となるように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補強プリプレグシート３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±１９．５°〜±２０．５°の範囲内であれば、±２０°と同様の作用効果を維持できるものである。
【００２２】
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±１９．５°〜±２０．５°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、前記先端部の曲げ剛性を増大させることなく、前記先端部の強度を確保できる。さらに、打撃によるゴルフシャフトの曲げ変形や捩り変形によって生じる応力にも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。
【００２３】
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±１９．５°〜±２０．５°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、１９．５°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ことや、前記ゴルフシャフトの前記先端部の曲げ剛性が必要以上に高くなりすぎてしまうため好ましくない。また、２０．５°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。
【００２４】
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が折損してしまい、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の全長に渡る曲げ剛性などに影響することによって、ゴルフシャフト１０のスイング性能に影響を及ぼすため好ましくない。
【００２５】
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。
【００２６】
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±１９．５°〜±２０．５°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、さらにゴルフシャフトの曲げ剛性特性に悪影響を及ぼすことなく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。
【００２７】
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、引張強度も低い傾向を示す特性を有するため、曲げ剛性は増大しないものの、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。
【００２８】
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く、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。
【００２９】
【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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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＋２０°と−２０°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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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＋１０°と−１０°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互いに反対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。
【００３８】
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°と−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互いに反対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。
【００３９】
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°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。
【００４０】
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、さらに、前記打撃のスピードを段階的に増していき、前記ゴルフシャフトが折損した時点での最大の衝撃強度を求める試験を行なった。その試験結果を図４に示す。
図３は、比較例１の衝撃強度の値を１．００として、本実施例および比較例２、３、４の衝撃強度の値との比較を比率で表わしたグラフである。
【００４１】
また、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おいて、補強プリプレグシートを積層した細径側の先端部の曲げ剛性を計測した。その結果を図５に示す。
図４は、最も曲げ剛性値の高い比較例１の値を１００として、本実施例および比較例２、３、４の曲げ剛性値との比較を比率で表わしたグラフである。
【００４２】
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、衝撃強度がもっとも優れるという結果が得られた。また、ゴルフシャフト細径側の先端部の曲げ剛性においては、最も曲げ剛性の高い比較例１のゴルフシャフトに比べて約９０％に抑えられているという結果が得られた。
【００４３】
【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±１９．５°〜±２０．５°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、前記先端部の曲げ剛性の増加を抑制できるため、ゴルフシャフト全長に渡って最適な曲げ剛性を得られる。さらに、打撃時におけるゴルフシャフトの曲げ変形や捩り変形によって生じる応力にも耐えることができるため、前記ゴルフシャフトの折損を防止できる。
【００４４】
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。
【００４５】
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、ゴルフシャフト全長に渡って適度な曲げ剛性を得ることとゴルフシャフトの折損を防止することを両立できる。
【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】本実施例における衝撃強度の試験結果を表わすグラフである。
【図５】本実施例における曲げ剛性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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a golf shaft made of fiber reinforced resin.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, golf shafts formed by various manufacturing methods have been proposed for golf shafts made of fiber reinforced resin.
For example, a golf shaft formed by a manufacturing method called a sheet winding method is generally arranged by aligning reinforcing fibers in one direction and cutting a prepreg sheet impregnated with a synthetic resin into a predetermined shape and a predetermined number of sheets. Is wound around a mandrel with a taper serving as a core material, the matrix resin of the prepreg sheet is cured, and then formed through processes such as decentering, polishing, and coating.
[0003]
The laminated structure of the prepreg sheet includes a prepreg sheet that is disposed over the entire length of the golf shaft to form the shaft body, and a reinforcement that is disposed in a predetermined range at appropriate positions in the length direction of the golf shaft. It consists of a prepreg sheet.
The prepreg sheet constituting the golf shaft main body is usually within a range of ± 30 ° to ± 60 ° when the arrangement angle of the reinforcing fibers constituting the prepreg sheet is 0 ° in the axial direction of the golf shaft. Bias prepregs arranged so as to be inclined at an angle and straight prepregs arranged so as to be parallel to the axial direction are used, and these are used to form a laminated structure having predetermined characteristics. It has become.
[0004]
In addition, the development of fiber reinforced resin golf shafts is progressing in weight reduction, and in order to achieve the weight reduction, the thickness of the golf shaft is made thin. When hitting with a head sweet spot removed or hitting the ground, there is a problem that the golf shaft breaks in the vicinity of the joint with the golf head.
[0005]
One of the causes of breakage of the fiber reinforced resin golf shaft whose thickness is reduced to reduce the weight is as follows.
[0006]
That is, when a golf ball is hit with a golf club, a great stress is generated not only on the golf head but also on the golf shaft due to the impact force, and sudden bending deformation occurs on the golf shaft. At this time, the stress generated in the axial direction of the golf shaft is equally and relatively stressed on the tensile side and the compression side of the bending deformation. On the other hand, carbon fibers are generally used for many of the reinforcing fibers used in the golf shaft, but the carbon fibers exhibit high strength in the tensile direction but have low strength in the compression direction. It has characteristics. Therefore, the golf shaft breaks due to the compression-side stress generated by the sudden bending deformation of the golf shaft.
[0007]
Further, since the golf club is structured at a position where the golf head is offset from the axis of the golf shaft, when the golf ball is hit, the golf shaft is twisted together with the bending deformation described above. Has also occurred. Therefore, stress is also generated in the torsional direction due to the torsional deformation. Therefore, when the reinforcing fibers constituting the golf shaft are not arranged to correspond to the stress generated in the torsional direction, the golf shaft is broken. It was easy.
[0008]
As a method for solving these problems, it is known to dispose a reinforced prepreg sheet cut to a predetermined length at the distal end portion on the small diameter side of the golf shaft. Further, with respect to the arrangement angle of the reinforcing fibers of the reinforcing prepreg sheet, those arranged in parallel to the axial direction of the golf shaft or those arranged in an inclined manner are generally used.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional golf shaft in which the reinforced prepreg sheet is disposed at the tip portion on the small diameter side of the golf shaft has the following drawbacks.
[0010]
That is, when the reinforcing fibers of the reinforcing prepreg sheet are arranged in parallel with the axial direction of the golf shaft, the tension side of the bending deformation generated in the golf shaft can maintain high strength and withstand stress. Further, the stress on the compression side has a problem that the strength cannot be maintained and the golf shaft is damaged on the compression side. In addition, since the reinforcing fibers are not arranged in the direction of twisting, it is impossible to cope with the stress caused by torsional deformation. Therefore, there is a problem that the golf shaft breaks due to breakage due to the twisting.
Furthermore, by arranging reinforcing prepreg sheets arranged in parallel to the axial direction, the golf club is bent against the design intent to bend over the entire length of the golf shaft when swinging the golf club. There has also been a problem that the rigidity suddenly increases at the tip of the golf shaft on the small diameter side.
[0011]
Further, in the case where the reinforcing fibers of the reinforcing prepreg sheet are arranged with the arrangement angle inclined with respect to the axial direction of the golf shaft, the arrangement angle is approximately ± 30 ° to ± 60 when the axial direction is 0 °. By arranging to be in the range of °, compared to the case where reinforcing prepreg sheets arranged parallel to the axial direction are arranged, a sharp increase in bending rigidity is avoided, and further, the golf Since it becomes possible to create flexibility on the compression side of the bending deformation generated in the shaft, it can withstand the stress on the compression side, but on the other hand, due to the bending deformation of the golf shaft, the shaft of the golf shaft Since it becomes impossible to withstand the shear stress generated in the direction, there has been a problem that the gap between the prepreg layers becomes large and peeling occurs.
[0012]
In addition, as another technical problem, the weight-reduced golf shaft is designed with an optimal bending rigidity so that the overall length of the golf shaft flexes flexibly so as to obtain an optimal feeling for the average golfer. However, when the reinforcing prepreg sheet for preventing breakage of the golf shaft is disposed at the distal end portion on the small-diameter side of the golf shaft as a result of forming the thin thickness, the influence on the bending rigidity is particularly Because of the large size, it has been difficult to obtain the optimum bending rigidity as designed.
[0013]
That is, in the golf shaft in which the reinforcing prepreg sheet is disposed at the tip portion on the small diameter side of the golf shaft, an optimum bending rigidity is obtained over the entire length of the golf shaft, It has been difficult to achieve both prevention of breakage of the tip portion due to deformation such as twisting.
[0014]
Therefore, in view of the above-described conventional problems, the present invention provides the bending rigidity of the tip portion by setting the optimum arrangement angle of the reinforcing fibers of the reinforcing prepreg sheet laminated on the tip portion on the golf shaft small diameter side. Achieves optimal bending rigidity over the entire length of the golf shaft without increasing it, reduces stress caused by bending deformation and torsional deformation and prevents breakage of the golf shaft, and improves durability An object is to provide a golf shaft.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
Accordingly, in order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a golf shaft made of a fiber reinforced resin formed by winding and stacking prepreg sheets formed by aligning reinforcing fibers, wherein the golf shaft has a small diameter side. Reinforced prepreg sheet in which the reinforcing fiber is arranged so that the angle of the reinforcing fibers is 0 ± 19.5 ° to ± 20.5 ° when the golf shaft axial direction is 0 °. It is a golf shaft characterized by laminating.
[0016]
The invention of claim 2 is characterized in that the reinforcing prepreg sheet is arranged from the most advanced position on the golf shaft small diameter side toward the large diameter side, and has a length of 30 mm to 300 mm. This is a golf shaft.
[0017]
The invention according to claim 3 is the golf shaft according to claim 1 or 2, wherein the reinforcing fiber in the reinforced prepreg sheet is a PAN-based carbon fiber having a tensile elastic modulus in a range of 147 GPa to 392 GPa.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the golf shaft 10 of the present invention has a tapered shape in which the outer diameter gradually increases from the small diameter side 5 where the golf head 11 is mounted to the large diameter side 6 where the grip 18 is mounted. ing. Further, the golf shaft 10 is formed by winding and laminating a plurality of prepreg sheets obtained by cutting prepreg sheets formed by aligning reinforcing fibers into appropriate shapes.
[0019]
Specifically, as shown in FIG. 2, the prepreg sheet is a main body prepreg sheet that forms the entire length of the golf shaft 10, and an array of reinforcing fibers with respect to the axial direction when the axial direction of the golf shaft 10 is 0 °. A bias prepreg 1 having an angle of ± 30 ° to ± 60 ° and a straight prepreg 2 in which the reinforcing fibers are arranged in parallel to the axial direction are provided.
Further, at the distal end portion 8 on the small-diameter side 5 of the golf shaft 10, the reinforcing fiber is arranged at an angle of ± 19.5 ° to ± 20.5 ° with respect to the axial direction as a prepreg sheet for reinforcement. The reinforcing prepreg sheets 3 are arranged in the same manner.
[0020]
Specifically, in the golf shaft 10 of the present invention, the reinforcing fiber array angle is first set to + 30 ° to + 60 ° in advance on the tapered mandrel 4 that gradually increases in diameter from the small diameter side 5 toward the large diameter side 6. The bias prepreg 1 having -30 ° to -60 ° prepregs bonded to each other is wound, and the straight prepreg 2 is wound thereon. And the prepreg which made the arrangement | positioning angle of the reinforced fiber +19.5 degrees-+20.5 degrees and -19.5 degrees--20.5 degrees crossed to the front-end | tip part 8 of the small diameter side 5 so that it might mutually cross | intersect. The reinforcing prepreg sheet 3 is wound. Then, after wrapping and heat-curing, the mandrel 4 is extracted, and the golf shaft 10 is formed through processes such as polishing and finishing.
[0021]
At this time, the reinforcing fiber prepreg sheet 3 is arranged such that the reinforcing fibers are arranged at angles of + 20 ° and −20 ° opposite to each other when the axial direction of the golf shaft 10 is 0 °. It is more effective to be disposed on the mandrel 4, but it is wound due to the influence of the slope ratio of the taper formed on the mandrel 4, the lamination range of the reinforced prepreg sheet 3, or the manufacturing apparatus for winding the prepreg around the mandrel 4 It is conceivable that an error appears in the arrangement angle of the reinforcing fibers with respect to the axial direction in the reinforced prepreg sheet 3 after the lapse of time. However, if the reinforcing fiber array angle of the reinforcing prepreg sheet 3 with respect to the axial direction of the golf shaft 10 is within a range of ± 19.5 ° to ± 20.5 °, the same effects as ± 20 ° are maintained. It can be done.
[0022]
The golf shaft of the present invention is a golf shaft formed by winding and laminating a plurality of prepreg sheets. The outermost layer of the golf shaft small diameter side has an array angle of reinforcing fibers with respect to the golf shaft axial direction. By laminating the reinforced prepreg sheets arranged in a range of ± 19.5 ° to ± 20.5 °, the strength of the tip can be secured without increasing the bending rigidity of the tip. Furthermore, since the golf shaft can withstand stress caused by bending deformation or torsional deformation of the golf shaft, breakage of the golf shaft at the tip portion can be prevented.
[0023]
The reinforcing fiber prepreg sheet is not preferred because the reinforcing fibers are arranged at angles other than the range of ± 19.5 ° to ± 20.5 ° because the following problems occur.
That is, when the absolute value of the arrangement angle is smaller than 19.5 °, the golf shaft is broken on the compression side by the stress on the compression side caused by the sudden deformation of the golf shaft when the golf club is hit. This is not preferable because it becomes easy and the bending rigidity of the tip portion of the golf shaft becomes excessively high. An angle greater than 20.5 ° is not preferable because it cannot withstand the shear stress generated in the axial direction of the golf shaft generated by the deformation of the golf shaft, and the displacement between the prepreg layers becomes large and peeling occurs.
[0024]
Further, the reinforcing prepreg sheet 3 laminated on the tip 8 on the narrow diameter side 5 of the golf shaft 10 of the present invention shown in FIG. 2 is positioned in the axial direction of the golf shaft 10 in the region of the tip 8. In FIG. 2, the thin-diameter side 5 is arranged from the most advanced position toward the large-diameter side 6. Furthermore, the length 7 of the prepreg sheet 3 is the length 7 from the most advanced position, and the length 7 is preferably in the range of 30 mm to 300 mm.
If the length 7 is shorter than 30 mm, the golf shaft 10 breaks without fulfilling the role of reinforcing the tip 8 on the small diameter side 5 of the golf shaft 10, and if it is longer than 300 mm, the reinforced prepreg It is not preferable because the seat 3 affects the bending performance over the entire length of the golf shaft 10 and affects the swing performance of the golf shaft 10.
[0025]
Normally, the golf shaft is bonded and bonded by inserting it into the hosel hole of the golf head after taking a means such as cutting a part of the tip portion on the small diameter side of the golf shaft. Therefore, as shown in FIG. 3, the golf shaft 10 including the reinforced prepreg sheet 3 configured within the range of the length 7 described above has a region 13 where the reinforced prepreg sheet 3 in the golf shaft 10 is laminated. The holes 12 are arranged so as to protrude and become longer than the coupling length 16 from the coupling bottom 14 to the coupling boundary 15 of the hole 12. As the position of the optimal arrangement of the region 13, the protrusion length 17 from the coupling boundary portion 15 is set within the range of 10 mm to 200 mm, and this is particularly effective for preventing breakage of the golf shaft 10.
The coupling length 16 varies depending on the type of golf club, but is about 20 mm at the shortest, considering the strength required for coupling with the golf head. Therefore, if the length 7 of the reinforcing prepreg sheet 3 is in the range of 30 mm to 300 mm, the above-described protrusion length 17 can be maintained regardless of the coupling length 16 of any golf club. The breakage of the golf shaft 10 can be efficiently prevented.
[0026]
The golf shaft of the present invention is not affected by factors such as the material and elastic modulus of the reinforcing fiber used in the prepreg sheet forming the golf shaft, the matrix resin, and the outer diameter and thickness of the golf shaft. By laminating a reinforced prepreg sheet in which the reinforcing fiber is arranged in an axial angle range of ± 19.5 ° to ± 20.5 ° on the outermost layer of the golf shaft small-diameter end. It is possible to ensure the strength of the tip portion, but if the tensile elastic modulus of the reinforcing fiber in the reinforced prepreg sheet is in the range of 147 GPa to 392 GPa, it further adversely affects the bending rigidity characteristics of the golf shaft. Therefore, the effect of preventing breakage at the tip can be enhanced.
[0027]
Outside the range of the tensile elastic modulus, for example, in the case of carbon fiber, the fiber having a low tensile elastic modulus has a tendency to have a low tensile strength. The effect of reinforcing the tip cannot be obtained. Further, since the fiber having a high tensile elastic modulus is inferior in the extensibility of the fiber, the golf shaft itself loses its flexibility by being unable to cope with the deformation of the golf shaft that occurs at the time of hitting. Therefore, the golf shaft is not easily broken.
[0028]
As the types of reinforcing fibers of the reinforced prepreg sheet used in the present invention, metal fibers, silicon carbide fibers, alumina fibers, boron fibers, titanium potassium fibers, carbon fibers and the like are used. Among them, carbon fibers are preferable because they are lightweight. Furthermore, among carbon fibers, PAN-based carbon fibers are preferable because they are excellent in compressive strength.
[0029]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the golf shaft of this example, the laminated structure of the prepreg sheets forming the golf shaft was arranged as shown below.
[0030]
That is, the golf shaft of the example is a unidirectional structure in which PAN-based carbon fibers having a tensile modulus of elasticity of 343 GPa are impregnated with uncured epoxy resin in parallel and in a sheet form as a main body prepreg sheet. Prepreg sheet was prepared. Moreover, the carbon fiber content rate in the epoxy resin which is matrix resin was 76 wt%, and the thickness of the said prepreg sheet | seat was 0.10 mm.
As the reinforced prepreg sheet, a unidirectional prepreg sheet prepared by impregnating PAN-based carbon fibers having a tensile elastic modulus of 294 GPa in parallel with each other in a sheet shape and impregnating an uncured epoxy resin was prepared. Moreover, the carbon fiber content rate in the epoxy resin which is matrix resin was 76 wt%, and the thickness of the said prepreg sheet | seat was 0.0961 mm.
[0031]
Also, among the main body prepreg sheets, the bias prepreg 1 shown in FIG. 2 is inclined at + 45 ° and −45 ° with respect to the axial direction when the reinforcing fiber array angle is 0 ° in the axial direction of the golf shaft. Are prepared such that the reinforcing fibers are arranged so that the arrangement angles of the reinforcing fibers are opposite to each other with respect to the axial direction. In this embodiment, the axial length is set to 980 mm, and the width to be wound around the outer periphery of the mandrel 4 is set to the width to be wound around 1.5 turns, which corresponds to 0.5 turns of the outer periphery of the mandrel 4 in the width direction. What was shifted and overlapped was used.
[0032]
The straight prepreg 2 is formed by cutting so that the arrangement angles of the reinforcing fibers are arranged in parallel to the axial direction. In the present embodiment, the axial length is 980 mm, and the width around the mandrel 4 is 3 times.
[0033]
The reinforced prepreg sheet 3 is prepared by cutting the reinforcing fibers so that the reinforcing fibers are arranged at an angle of + 20 ° and −20 ° with respect to the axial direction. Are stacked so as to be opposite to each other. In the present embodiment, the length 7 of the reinforcing prepreg sheet 3 is 200 mm, and the width wound around the outer periphery of the mandrel 4 is 1.5 widths. The ones that were shifted and overlapped were used.
[0034]
In addition, the mandrel 4 used for manufacturing the golf shaft of this embodiment is formed in a taper shape with an outer diameter of the small diameter side 5 of 5 mm and an outer diameter of the large diameter side 6 of 10 mm, and the length thereof is It was 1000 mm.
[0035]
As shown in FIG. 2, the wound prepreg sheet is formed by winding the bias prepreg 1 around the mandrel 4, winding the straight prepreg 2 around the bias prepreg 1, and then reinforcing the prepreg sheet 3. It wound around the outermost layer of the front-end | tip part 8 of the small diameter side 5. FIG.
Thereafter, a wrapping tape was wound and heated at 130 ° C. for 2 hours to cure the epoxy resin, and then the mandrel 4 was extracted, polished, and finished to obtain a golf shaft of this example.
[0036]
The golf shaft of Comparative Example 1 was carried out except that a reinforcing prepreg sheet 3 was used which was formed by superimposing layers formed by cutting the reinforcing fibers so as to be arranged in parallel with the axial direction. Exactly the same as the example.
[0037]
The golf shaft of Comparative Example 2 is a reinforcing prepreg sheet 3 that is formed by cutting the reinforcing fibers so that the reinforcing fibers are arranged at an inclination angle of + 10 ° and −10 ° with respect to the axial direction. Except for the use of a configuration in which the angles are overlapped so as to be opposite to each other with respect to the axial direction, it was exactly the same as the example.
[0038]
The golf shaft of Comparative Example 3 is a reinforcing prepreg sheet 3 that is formed by cutting the reinforcing fibers so that the reinforcing fibers are arranged at an inclination angle of + 30 ° and −30 ° with respect to the axial direction. Except for the use of a configuration in which the angles are overlapped so as to be opposite to each other with respect to the axial direction, it was exactly the same as the example.
[0039]
The golf shaft of Comparative Example 4 is a reinforced prepreg sheet 3 that is formed by cutting the reinforcing fibers so that the reinforcing fibers are arranged at an inclination angle of + 45 ° and −45 ° with respect to the axial direction. Except for the use of a configuration in which the angles are overlapped so as to be opposite to each other with respect to the axial direction, it was exactly the same as the example.
[0040]
For the golf shaft of this example and the golf shafts of Comparative Examples 1, 2, 3 and 4, after attaching the golf head to each, the golf head having the greatest influence on the golf shaft breakage, assuming a golfer's miss shot The ball is hit around the hosel part of the golf ball, causing stress concentration on the golf shaft, and further increasing the speed of the hitting step by step to obtain the maximum impact strength when the golf shaft breaks. I did it. The test results are shown in FIG.
FIG. 3 is a graph showing a comparison of the impact strength values of the present example and comparative examples 2, 3, and 4 in terms of ratio, with the impact strength value of comparative example 1 being 1.00.
[0041]
Further, in the golf shaft of this example and the golf shafts of Comparative Examples 1, 2, 3, and 4, the bending rigidity of the tip portion on the small diameter side where the reinforcing prepreg sheets were laminated was measured. The result is shown in FIG.
FIG. 4 is a graph showing a comparison of the bending rigidity values of the present example and Comparative Examples 2, 3, and 4 in terms of a ratio, with the value of Comparative Example 1 having the highest bending rigidity value being 100.
[0042]
The golf shaft of this example had the result that the impact strength was most excellent compared with the golf shafts of other comparative examples. Further, it was found that the bending rigidity at the tip end portion on the small diameter side of the golf shaft was suppressed to about 90% as compared with the golf shaft of Comparative Example 1 having the highest bending rigidity.
[0043]
【The invention's effect】
As described above, in the golf shaft of the present invention, the reinforced prepreg sheet in which the reinforcing fibers are arranged so that the arrangement angle of the reinforcing fibers is within a range of ± 19.5 ° to ± 20.5 ° with respect to the golf shaft axial direction is obtained. By laminating the outermost layer of the tip portion on the side, an increase in the bending rigidity of the tip portion can be suppressed, so that an optimum bending stiffness can be obtained over the entire length of the golf shaft. Furthermore, the golf shaft can be prevented from being broken because it can withstand stress caused by bending deformation or torsional deformation of the golf shaft at the time of hitting.
[0044]
In addition, the reinforcing prepreg sheet is arranged from the most advanced position on the small diameter side of the golf shaft toward the large diameter side, and has a length of 30 mm to 300 mm without affecting the swing performance of the golf shaft. A golf shaft with improved durability can be obtained.
[0045]
Furthermore, by making the reinforcing fiber in the reinforced prepreg sheet a PAN-based carbon fiber having a tensile modulus of 147 GPa to 392 GPa, it can withstand the compression stress on the compression side while maintaining the weight reduction of the golf shaft, and Since the flexibility of the tip portion on the small diameter side of the golf shaft can be maintained, it is possible to achieve both proper bending rigidity over the entire length of the golf shaft and prevention of breakage of the golf shaft.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing a golf shaft of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a laminated configuration of prepreg sheets forming the golf shaft of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a region of a reinforced prepreg sheet laminated on a golf shaft of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing a test result of impact strength in the present example.
FIG. 5 is a graph showing a measurement result of bending stiffness in the present example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bias prepreg 2 Straight prepreg 3 Reinforcement prepreg sheet 4 Mandrel 5 Small diameter side 6 Large diameter side 7 Length 8 Tip 10 Golf shaft 11 Golf head 12 Hosel hole 13 Area 14 Connection bottom 15 Connection boundary 16 Connection length 17 Protrusion Length 18 grip
