JP5133109B2 - ゴルフクラブシャフト - Google Patents

Description

本発明は、強化繊維に合成樹脂を含浸した繊維強化プリプレグを巻回して形成したゴルフクラブシャフトに関する。

カーボン繊維、ガラス繊維、ボロン繊維等の強化繊維に合成樹脂を含浸した繊維強化プリプレグで形成されるゴルフクラブシャフトは、比強度、比剛性に優れている。このようなゴルフクラブシャフトは、主として、軸芯に対して強化繊維を傾斜方向とした傾斜方向プリプレグと、軸芯と平行方向とした軸長方向プリプレグと、軸芯に対して強化繊維を周方向とした周方向プリプレグとを任意に選択して芯金に巻回し、加熱焼成して形成する。

このように形成したゴルフクラブシャフトは、巻回したそれぞれのプリプレグの強化繊維の引き揃え方向に応じて傾斜方向繊維層と軸長方向繊維層と周方向繊維層とが積層され、これらの強化繊維層を形成する強化繊維の方向および積層条件だけでなく、更に、ゴルフクラブシャフトの形状や肉厚によっても物性が大きく変化する。

例えば、クラブヘッドを取り付ける先端側を小径部に形成し、グリップが設けられる後端側に大径部を形成し、小径部の後端部と大径部の先端部との間に、これらの小径部および大径部よりも勾配を大きく、例えば先端側と後端側との外径の差が２ｍｍ以上となる急傾斜部を形成し、しなりを大きくし、飛距離を増大することを可能としたゴルフクラブシャフトが開発されている（例えば特許文献１参照）。

また、強化繊維をシャフトの軸方向に対してほぼ９０度の角度で配向させたフープ層を、このフープ層を除く外径と肉厚との関係が、（外径／肉厚）≧１４．０となる範囲内にのみ存在させ、シャフトの潰し強度を維持しながらシャフトの軽量化を図るゴルフクラブシャフトが開発されている（例えば特許文献２参照）。
特許第３７１８５５９号公報 特開２００４−５７６７３

しかし、先端側と後端側との外径の差が２ｍｍ以上の急傾斜部を形成したゴルフシャフトは、剛性バランスを崩さずに小型化（細身化）すると重量が増加する方向となり、逆に軽量化を図るために薄肉化すると、製造時のバラツキ、強度低下等を生じ易くなる。

特に、傾斜方向繊維層は、勾配の変化に係わりなく、ゴルフクラブシャフトの軸長方向の全長にわたる長さのプリプレグを、互いに繊維方向が交差するように重ねた状態で芯金上に巻回する。このため、中間部位で勾配が急激に変化すると、製造時に、この勾配の変化部で強化繊維が蛇行し、繊維方向が所期の設定角度からずれ、強度のバラツキを生じ、あるいは、強度が低下し易くなる。

また、外径と肉厚との比率が一定以上の範囲にのみフープ層を形成するゴルフクラブシャフトは、繊維強化プリプレグの繊維の方向、種類、層数等の繊維強化層の積層条件や実際の使用条件等によってシャフトに要求される潰し強度が変化するため、外径と肉厚の関係だけで強度を維持して軽量化を図ることはできない場合もある。特に、使用条件やフープ層の配置位置によっては、破損し易くなり、軽量化が図れなくなることもある。

本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、外径形状の変化や負荷の作用する位置の変化による強度のバラツキを生じることなく、軽量で強度の向上および安定化を図ることのできるゴルフクラブシャフトを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明によると、シャフトの厚肉部の内孔に対応した前部とシャフトの細身部の内孔に対応した後部とを外周部に有する軸方向前方部位の前部テーパ部と、後方部位の後部テーパ部との間に、これらのテーパ部に対して勾配が急激に変化する中間テーパ部を配置した先細状の芯金に、強化繊維に合成樹脂を含浸した繊維強化プリプレグを巻回して形成したゴルフクラブシャフトであって、前記芯金の軸方向に対して強化繊維を＋３５度から＋５５度の範囲と−３５から−５５度の範囲との少なくとも一方範囲の角度で傾斜させたプリプレグを積層して形成したバイアス層と、芯金の軸方向に沿って強化繊維を配向させたプリプレグを積層して形成したストレート層とを有する本体層を備え、前記バイアス層は、前記前部テーパ部と後部テーパ部との間に配置された中間テーパ部の少なくとも一部に重なる長さで分割された少なくとも一方の前部プリプレグと後部プリプレグを、この中間テーパ部の位置で、前記前部プリプレグと後部プリプレグとの他方又は中間テーパ部よりも長さの長い補助プリプレグに軸方向に重ねて巻回して形成されるゴルフクラブシャフトが提供される。

前記ストレート層は、前部テーパ部と後部テーパ部とにわたって連続する強化繊維を有しかつ芯金上に一周分巻回される幅に形成されたプリプレグを、一層ごとに巻回形成することが好ましい。

前記本体層は、芯金の周方向に強化繊維を配向させたプリプレグを巻回して形成した周方向繊維層を有し、この周方向繊維層は、前記中間テーパ部を除き、クラブヘッドを取付ける前部テーパ部と、グリップを形成する後部テーパ部とに配置したものであってもよい。

バイアス層が、前部プリプレグと後部プリプレグとの少なくとも一方を、中間テーパ部の位置で前部プリプレグと後部プリプレグとの他方又は中間テーパ部よりも長さの長い補助プリプレグに軸方向に重ねて巻回して形成されるゴルフクラブシャフトは、中間テーパ部が前部テーパ部又は後部テーパ部に対して勾配が大きく変化する場合であっても、強化繊維が蛇行したり傾斜角度が所期の位置からずれることが防止され、更に、中間テーパ部で前部プリプレグと後部プリプレグとの少なくとも一方と補助プリプレグとが重なるため、ゴルフクラブシャフトの強度の向上および軽量化を確実に図ることができる。

また、ストレート層が、前部テーパ部と後部テーパ部とにわたって連続する強化繊維を有しかつ芯金上に一周分巻回される幅に形成されたプリプレグを、一層ごとに巻回形成したゴルフクラブシャフトは、ストレート層の強化繊維の蛇行やずれを防止し、強度の向上および軽量化を確実に図ることができる。

また、本体層の周方向繊維層が、中間テーパ部を除き、クラブヘッドを取付ける前部テーパ部と、グリップを形成する後部テーパ部とに配置される場合には、特に勾配が緩やかな部分における必要最小限の部分でつぶれを防止して強度の向上および軽量化を確実に図ることができる。

図１は、本発明の好ましい実施形態によるゴルフクラブシャフト１０を備えたゴルフクラブ８を示す。このシャフト１０は、先端部にクラブヘッド６を取付け、天然ゴムあるいは合成ゴム等の柔軟性や軟質材料で形成したグリップ４を後端部に取付けてある。図示のクラブヘッド６は、ウッドタイプに形成してあるが、これに限らず、アイアンヘッド、パターヘッド、ピッチングウェッジ、サンドウェッジ等種々のゴルフクラブに用いることが可能である。

図２に示すように、本実施形態のシャフト１０は、その全長が例えば１０００〜１２００ｍｍ程度の長さを有し、クラブヘッド６が取付けられる先端部に向けて全体的に外径を縮径させた先細状に形成してある。このシャフト１０は、全長のほぼ１／２〜３／４程度の長さにわたる軸方向前方部位の前部テーパ部１２と、全長のほぼ１／４〜１／３程度の長さにわたる後方部位の後部テーパ部１４と、全長のほぼ１／２０〜１／１０程度の長さの中間テーパ部１６とを有し、長手方向である軸長方向に貫通する内孔１８が先端および後端で外方に開口する。

このシャフト１０は、クラブヘッド６を取り付ける前部テーパ部１２をしなりが大きい小径構造に形成し、グリップが設けられる後部テーパ部１４をグリップ性の良好な大径構造に形成してある。例えば、この前部テーパ部１２の外面を、全体的に緩傾斜のテーパ面で、先端側外径を８．０〜９．０ｍｍ、後端側外径を１０．０〜１２．０ｍｍに形成し、後部テーパ部１４は、更に緩傾斜のテーパ面で、先端側外径を１３．５〜１５．０ｍｍ、後端側外径を１４．５〜１６．０ｍｍの範囲に形成することが好ましい。

このように形成される前部テーパ部１２の後端部と後部テーパ部１４の前端部との間には、外径の大きさに、例えば２．０〜５．０ｍｍ程度の差が形成される。そして、これらの前部テーパ部１２と後部テーパ部１４との間に位置する中間テーパ部１６の外面を、シャフト１０におけるテーパ面のうちで最も急勾配のテーパ面で形成し、前部テーパ部１２と後部テーパ部１４とを連結する。中間テーパ部１６は、前部および後部テーパ部１２，１４に対して勾配が急激に変化する。この中間テーパ部１６の位置、軸方向長さ、あるいは勾配を変更することにより、シャフト１０全体の剛性分布を変化させることが可能である。

また、前部テーパ部１２は、クラブヘッド６を取付けるために肉厚ｔ１に補強した厚肉部１２ａ（長さ約１００〜４００ｍｍ）と、しなり感を向上させる肉厚ｔ２の細身部１２ｂ（長さ約２００〜６００ｍｍ）とを有し、厚肉部１２ａの後端側で肉厚がｔ２からｔ１に次第に肉厚化してある。なお、しなり感を向上させるためには、細身部１２ｂの肉厚ｔ２を例えば１．２〜１．７ｍｍの範囲でほぼ一定に形成すると共に、外周面を例えば０．０／１０００〜６．０／１０００程度（好ましくは２．０／１０００〜５．０／１０００程度）の緩傾斜面で形成し、クラブヘッド６に対する取付け強度を維持するために、肉厚ｔ１は１．６ｍｍ以上とすることが好ましい。

後部テーパ部１４は、グリップ性を良好にするために、前部１４ａと後部１４ｂとの勾配に僅かな差を設けてあり、前部１４ａの外周面を５０〜３００ｍｍ程度の軸方向長さにわたり、３．０／１０００〜６．０／１０００程度の勾配に形成し、後部１４ｂの外周面を１００〜３００ｍｍ程度の軸方向長さにわたり、０．０／１０００〜５．０／１０００程度の勾配に形成してある。

なお、前部１４ａの勾配は、後部１４ｂの勾配より５．０／１０００以内の範囲で大きくすることが好ましい。これにより、急テーパ部とのテーパの変化を小さくでき、強化繊維の蛇行を低減することができる。同様に、この前部１４ａと同様に、前部テーパ部１２にも、細身部１２ｂの勾配より５／１０００以内の範囲で大きくした移行部１２ｃを、細身部１２ｂの後端側で、中間テーパ部１６と隣接する部位に設け，中間テーパ部１６が形成する急テーパ部との勾配の差を小さくし、強化繊維の蛇行を低減することが好ましい。

このようなシャフト１０は、上述のような勾配を外周部に形成した芯金２０上に、基本的な曲げおよびねじり強度を確保した基本構造を形成するための本体層を、繊維強化プリプレグを巻回して形成し、更に、所要部位に種々の繊維強化プリプレグを巻回することで補強層が形成される。

図３に示すように、本実施形態のシャフト１０を形成する芯金２０は、シャフト１０の全長よりも長く、例えば約１４００〜１６００ｍｍの全長を有し、繊維強化プリプレグを巻回する外周領域に、シャフト１０の前部テーパ部１２を形成するための前部テーパ部２２と、シャフト１０の後部テーパ部１４を形成するための後部テーパ部２４と、シャフト１０の中間テーパ部１６を形成するための中間テーパ部２６とを有する。この芯金２０の後端には、この芯金２０を操作するための操作部２８を配置してある。

更に、芯金２０の前部テーパ部２２は、シャフトの厚肉部１２ａの内孔に対応した前部２２ａと、細身部１２ｂの内孔に対応した後部２２ｂとを外周部に有する。シャフト１０の細身部１２ｂに移行部１２ｃを形成する場合には、これに対応した移行部２２ｃをこの後部２２ｂの後端側に配置する。また、後部テーパ部２４は、シャフト１０の後部テーパ部１４の前部１４ａの内孔に対応した前部２４ａと後部１４ｂの内孔に対応した後部２４ｂとを外周部に有する。中間テーパ部２６は、シャフト１０の中間テーパ部１６の内孔に対応した外周面に形成してある。

前部テーパ部２２の前部２２ａは、先端の外径を約８．０〜１０．０ｍｍの大きさに形成し、後方に向けて５．０／１０００〜８．０／１０００程度の勾配を形成し、この前部２２ａのほぼ２／３程度の中間位置で、１０．０／１０００〜２０．０／１０００程度の勾配に変化した後、外径が約８．０〜１０．０ｍｍに形成された後部２２ｂの先端に連続する。この後部２２ｂの勾配は、細身部１２ｂにしなり特性を与えるために、３．０／１０００〜６．０／１０００程度に形成し、後部２２ｂの後端の外径を１０．０〜１３．０ｍｍの大きさに形成することが好ましい。この後部２２ｂに移行部２２ｃを形成する場合には、移行部２２ｃを後部２２ｂの全長の１／２以内（好ましくは１／３以内）の長さにわたって、この後部２２ｂの勾配より、５／１０００以内の範囲で大きな勾配に形成することが好ましい。

また、後部テーパ部２４の前部２４ａは、外径１３．０〜１５．０ｍｍの先端から、外径１４．０〜１６．０ｍｍの後端まで、３．０／１０００〜６．０／１０００程度の勾配で後方に延びる。この前部２４ａの後方に位置する後部２４ｂは、０．０／１０００〜５．０／１０００の勾配で後方に延び、外径が１４ｍｍ程度の大きさに形成された操作部２８の円筒状部２８ａに連続する。

そして、中間テーパ部２６は、２０．０／１０００〜５０．０／１０００程度の勾配で形成され、前部テーパ部２２の後部２２ｂ（又は移行部２２ｃ）および後部テーパ部２４の前部２４ａに対して、勾配が急激に変化する。この勾配の急激な変化とは、これに限るものではないが、強化繊維がずれ易い、例えば勾配の差がほぼ２０／１０００又は２５／１０００以上の状態をいう。なお、上述のシャフト１０を形成する場合の中間テーパ部１６における勾配の差は、最大でも５０／１０００程度であるのが好ましい。

図３は、このシャフト１０を形成する際に、芯金２０上に順に巻回される繊維強化プリプレグの配置例を示す。このシャフト１０は、軸芯が芯金２０の軸芯と一致した状態で形成され、強化繊維が芯金の軸芯に対して傾斜方向に配置されたバイアス層と、強化繊維が芯金２０の軸芯に沿う軸長方向に配置されたストレート層とを有する本体層を全長にわたって形成し、厚肉部１２ａが内周側および外周側に形成される補強層により、肉厚ｔ１に補強される。

本体層のバイアス層は、前部バイアス層と後部バイアス層とで形成してある。前部バイアス層は、芯金２０の軸芯に対して強化繊維３１を＋３５度から＋５５度の範囲の傾斜方向に配向させた第１プリプレグ３０ｐと、強化繊維３３を−３５から−５５度の範囲の傾斜方向に配向させた第２プリプレグ３２ｐとを、先縁部３０ａ，３２ａが幅方向すなわち芯金２０の軸芯に対して直交する方向に、例えば１０〜２０ｍｍずらせた状態で重ね合わせた前部プリプレグを、前部テーパ部２２および中間テーパ部２６上に巻回して形成される。同様に、後部バイアス層は、芯金２０の軸芯に対して強化繊維３５を＋３５度から＋５５度の範囲の傾斜方向に配向させた第３プリプレグ３４ｐと、強化繊維３７を−３５から−５５度の範囲の傾斜方向に配向させた第４プリプレグ３６ｐとを、先縁部３４ａ，３６ａが幅方向に、例えば１０〜２０ｍｍずらせた状態で重ね合わせた後部プリプレグを、中間テーパ部２６および後部テーパ部２４上に巻回して形成してある。

これらの前部プリプレグを形成する第１，第２プリプレグ３０ｐ，３２ｐは、芯金２０の軸方向に沿って、芯金２０の前部テーパ部２２および中間テーパ部２６に対応した長さを有し、後部プリプレグを形成する第３，第４プリプレグ３４ｐ，３６ｐは、芯金２０の軸方向に沿って、芯金２０の中間テーパ部２６および後部テーパ部２４に対応した長さを有する。このため、前部プリプレグ３０ｐ，３２ｐと後部プリプレグ３４ｐ，３６ｐは、芯金２０の中間テーパ部２６上で、互いに重なり合い、シャフト１０の中間テーパ部１６を補強する。

この中間テーパ部２６における前部プリプレグ３０ｐ，３２ｐと後部プリプレグ３４ｐ，３６ｐとの重なり領域は、中間テーパ部２６の全長にわたって形成する他、その一部であってもよい。一部に形成する場合は、中間テーパ部２６の前端または後端の勾配が急激に変化する部分に重なり領域を配置し、急勾配の中間テーパ部２６の全域、または、勾配が急激に変化する部位に前部バイアス層と後部バイアス層との重なり部分が形成されることにより、ねじり強度が向上し、つぶし強度の向上を図ることができる。

なお、前部バイアス層と後部バイアス層との重なり部分を中間テーパ部２６に配置することに代え、又は、これと共に、後部プリプレグ３４ｐ，３６ｐよりも長さの短い補助プリプレグ（図示しない）を巻回してもよい。この補助プリプレグの強化繊維を軸方向に対して傾斜配置することにより、前部および後部バイアス層の重なり部を形成する場合と同様に、ねじり強度およびつぶし強度を向上することができる。この補助プリプレグを、中間テーパ部２６よりも長く形成した場合には、中間テーパ部２６に隣接する前後の部位でも、補助プリプレグが形成する補助バイアス層が、前部バイアス層および後部バイアス層に対する重なり部分を形成することができる。

いずれの場合も、バイアス層の重なり部は、中間テーパ部２６の前部と後部との少なくとも一方の縁部すなわち勾配変位点の軸方向の前後にわたって重なるように形成することが好ましい。これにより、ねじり剛性、強度の安定化を図ることができる。

更に、前部プリプレグ３０ｐ，３２ｐの後端は、芯金２０の中間テーパ部２６を越えて後部テーパ部２４までは延びないため、勾配が急激に大きく変化する中間テーパ部３６においても、強化繊維３１，３３がが蛇行したり傾斜角度が所期の位置からずれることが防止される。同様に、後部プリプレグ３４ｐ，３６ｐの前端が、芯金２０の中間テーパ部２６を越えて前部テーパ部２２までは延びないため、勾配が急激に大きく変化する中間テーパ部３６においても、強化繊維３５，３７がが蛇行したり傾斜角度が所期の位置からずれることが防止される。これにより、勾配が急変する部位であっても、この勾配の変化部で強化繊維が蛇行し、繊維方向が所期の設定角度からずれ、強度のバラツキを生じ、あるいは、強度が低下するのが、確実に防止される。

また、本体層のストレート層は、シャフト１０の前部テーパ部１２と後部テーパ部１４とにわたって連続する強化繊維３９，４１，４３を有しかつ芯金２０上に一周分巻回される幅に形成された第５，第６，第７プリプレグ３８ｐ、４０ｐ、４２ｐを、一層ごとに巻回して形成してある。ここに、一周分とは、０．９〜１．１プライ、好ましくは０．９５〜１．０５プライ形成する幅をいい、１プライに満たない状態すなわち巻回後に軸方向に沿う一部に僅かな隙間が形成される状態から、１プライ以上の状態すなわち軸方向に沿う一部に僅かな重なり部が形成される状態までの幅寸法を含むものである。このようなプリプレグでストレート層を形成することにより、偏肉および繊維の蛇行が防止され、強度の向上、安定化および軽量化が可能となる。

強化繊維３９を軸方向に引き揃えた第５プリプレグ３８ｐは、芯金２０の前部テーパ部２２上に巻回される前部領域３８ａと、後部テーパ部２４上に巻回される後部領域３８ｂと、中間テーパ部２６上に巻回される中間領域３８ｃとを有し、中間領域３８ｃには、切込み３８ｄを形成してある。これらの前部領域３８ａ、中間領域３８ｃおよび後部領域３８ｂは、それぞれ芯金２２の前部テーパ部２２、中間テーパ部２６および後部テーパ部２４上に一層分巻回される幅に形成してある。また、第６プリプレグ４０ｐおよび第７プリプレグ４２ｐも、第５プリプレグ３８ｐと同様に形成してある。

このように形成したプリプレグ３８ｐ，４０ｐ，４２ｐは、それぞれ一層ごとすなわち一枚ずつ、巻き始め位置を周方向にずらせると共に、相対的に肉厚の厚いプリプレグを径方向の対向する位置（１８０度±６０度の範囲で離隔した位置）に配置して、芯金２０上に順に巻回する。前部テーパ部２２および後部テーパ部２４上では、勾配が緩やかであるため、強化繊維３９，４１，４３が軸長方向に沿って配向され、中間領域３８ｃでは、切込み３８ｄが中間テーパ部２６上で強化繊維３９，４１，４３の蛇行やずれを抑制して軸長方向に配向する。これにより、本体層を形成するストレート層の強化繊維が軸長方向に引き揃えられ、強度の向上および軽量化を確実に図ることができる。特に、プリプレグ３８ｐ，４０ｐ，４２ｐ中の切込み３８ｄ，４０ｄ，４２ｄは、巻回時に、急勾配部で強化繊維３９，４１，４３に発生する内部応力を緩和する。

このストレート層を形成するプリプレグ３８ｐ，４０ｐ，４２ｐをそれぞれ巻回する際、周方向の重なり幅は、前部プリプレグ３０ｐ，３２ｐおよび後部プリプレグ３４ｐ，３６ｐのそれぞれの周方向の重なり幅よりも小さくし、軸長方向繊維の重なりを最小限に抑制することが好ましい。これにより、シャフト１０の曲げ剛性が周方向の全体にわたって均一となり、方向性をなくし、強度の向上、安定化および軽量化が可能となる。

また、急勾配の中間テーパ部２６上では、バイアス層およびストレート層の上から例えばガラス繊維の織布で形成したスクレムシート４４等の適宜の手段を用いて押えることにより、急勾配の中間テーパ部２６上で、強化繊維３９，４１，４３が移動するのを抑制することができる。

更に、シャフト１０の先端に厚肉部１２ａを形成するため、このような本体層の内側および外側に補強層を形成する第１，第２補強用プリプレグ４６，４８が、芯金２０の前部２２ａ上に巻回される。本実施形態の補強用プリプレグ４６，４８は、強化繊維を軸方向に引き揃えて形成してある。必要な場合には、更に、他の部位にも補強用プリプレグ（図示しない）を巻回してもよい。

このように、芯金２０上に本体層および補強層を形成したのち、最外周側から緊締テープで締付け、常法、すなわち、加熱工程、冷却工程、脱芯、緊締テープの除去、研磨、塗装等の工程を経て、図２に示すようなシャフト１０が形成される。

このように形成したシャフト１０は、バイアス層が、前部プリプレグ３０ｐ，３２ｐと後部プリプレグ３４ｐ，３６ｐとを、中間テーパ部１６の位置で軸方向に重ねて巻回して形成されることにより、中間テーパ部１６が前部テーパ部１２と後部テーパ部１４とのそれぞれに対して勾配が大きく変化する場合であっても、強化繊維３１，３３，３５，３７が蛇行したり傾斜角度が所期の位置からずれることが防止され、更に、中間テーパ部１６で前部プリプレグ３０ｐ，３２ｐと後部プリプレグ３４ｐ，３６ｐとが重なるため、シャフト１０の強度の向上および軽量化を確実に図ることができる。

また、本体層のバイアス層が前部バイアス層と後部バイアス層とに軸方向の前後で分割したことにより、前部プリプレグ３０ｐ，３２ｐと後部プリプレグ３４ｐ，３６ｐとのそれぞれの強化繊維の引張弾性率、合成樹脂含浸量、又は厚さを変えて、相対的にシャフト１０の性能または特性を調整することができる。

例えば、後部プリプレグ３４ｐ，３６ｐの強化繊維３５，３７の引張弾性率を、前部プリプレグ３０ｐ，３２ｐの強化繊維３１，３３よりも小さくすることにより、スイング操作中の切返し動作時の負荷を少なくすることができ、非力のプレーヤでも操作し易いシャフト１０を形成することができる。また、前部バイアス層を、後部バイアス層よりも小さくすることでも、同様に、非力のプレーヤでも操作し易いシャフト１０を形成することができる。

一方、後部バイアス層の強化繊維３５，３７の引張弾性率、後部バイアス層を形成する後部プリプレグ３４ｐ，３６ｐの厚さを、前部バイアス層よりも大きくすることにより、また、後部プリプレグ３４ｐ，３６ｐの合成樹脂含浸量を前部バイアス層よりも小さく、強化繊維比率を大きくすることにより、シャフト１０の後方部位におけるねじり剛性や重量等を相対的に大きくし、スイングスピードが速いプレーヤでも安定してスイング操作し易いシャフト１０を形成することができる。

なお、明らかなように、前部バイアス層と後部バイアス層とは、巻回するプリプレグの強化繊維の引張弾性率、厚さ、合成樹脂含浸量の全てを同じにしてもよい。

また、ストレート層は、前部テーパ部１２と後部テーパ部１４とにわたって連続する強化繊維３９，４１，４３を有しかつ芯金２０上に一周分巻回される幅に形成されたプリプレグ３８ｐ，４０ｐ，４２ｐを、一層ごとに巻回形成したことにより、ストレート層の強化繊維３９，４１，４３の蛇行やずれを防止し、強度の向上および軽量化を確実に図ることができる。

更に、中間テーパ部１６の勾配または前後の勾配との差が小さい場合には、前後に分割したプリプレグ３０ｐ，３２ｐ，３４ｐ，３６ｐに代えて、中間テーパ部１６の前後にわたって連続するプリプレグを用いることができる。この連続するプリプレグの幅は、中間テーパ部１６の１周にわたる巻回分または２周未満にわたる巻回分に対応した寸法に形成することが好ましいが、２周以上にわたる巻回分に対応した寸法に形成することもできる。

いずれの場合も、シャフト１０の本体層が、前部テーパ部２２と後部テーパ部２４との間で、これらのテーパ部に対して勾配が急激に変化する中間テーパ部２６の位置で、前部プリプレグ３０ｐ，３２ｐと後部プリプレグ３４ｐ，３６ｐとを重ねて形成されるバイアス層と、前部テーパ部２２と後部テーパ部２４とにわたって連続する強化繊維３９，４１，４３を有しかつ芯金２０上に一周分巻回される幅に形成されたプリプレグ３８ｐ、４０ｐ、４２ｐを、一層ごとに巻回形成したストレート層とを備えることにより、テーパすなわち勾配の大きな中間部におけるねじり強度と曲げ強度との両方を効率よく向上させ、強度の安定化が図れると共に、肉厚を薄くして軽量化を図ることが可能である。

図４は、シャフト１０を形成する際に、芯金２０上に巻回される繊維強化プリプレグの他の配置例を示す。シャフト１０および芯金２０はそれぞれの軸芯が一致した状態であり、上述の配置例と同様であるため、同様な部位には同様な符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図４の配置例では、前部プリプレグ３０ｐ，３２ｐは、前部テーパ部２２から中間テーパ部２６の一部に至る長さに形成され、後部プリプレグ３４ｐ，３６ｐは、後部テーパ部２４から中間テーパ部２６の一部に至る長さに形成される。これらの前部および後部プリプレグ３０ｐ，３２ｐ，３４ｐ，３６ｐは、巻き始め側から巻き終わり側の幅方向に沿って長さを次第に短く形成してある。このため、中間テーパ部２６上では、長さ方向の一部においてのみ重なり、また、中間テーパ部２６上に積層される層の数は巻回数の合計よりも少なくなる。この中間テーパ部２６上に、前部プリプレグ３０ｐ，３２ｐおよび後部プリプレグ３４ｐ，３６ｐよりも軸方向長さが短く、かつ中間テーパ部２６の軸方向長さよりも長い補助プリプレグ５０ｐ，５２ｐを巻回してある。

この補助プリプレグ５０ｐ，５２ｐは、前部プリプレグ３０ｐ，３２ｐおよび後部プリプレグ３４ｐ，３６ｐと同様に、芯金２０の軸芯に対して強化繊維５１を＋３５度から＋５５度の範囲の傾斜方向に配向させた第１補助プリプレグ５０ｐと、強化繊維５３を−３５から−５５度の範囲の傾斜方向に配向させた第２補助プリプレグ５２ｐとを、先縁部が幅方向ずらせた状態で重ね合わせて巻回される。この補助プリプレグ５０ｐ，５２ｐは、前部および後部プリプレグと共に、本体層のバイアス層を形成し、シャフトの中間テーパ部１６のねじり強度、および、つぶれ強度を向上させる。この補助プリプレグ５０ｐ，５２ｐは、中間テーパ部２６の全長にわたって巻回し、更に、前部テーパ部２２および後部テーパ部２４まで延びることが好ましい。

このように前部バイアス層と後部バイアス層との重なり部を補助プリプレグ５０ｐ，５２ｐで補強した場合でも、図３の配置例によるシャフト１０のバイアス層と同様な作用効果が得られることは明らかである。

なお、補助プリプレグ５０ｐ，５２ｐが前部バイアス層と後部バイアス層との双方に重ねて巻回されることにより、前部バイアス層と後部バイアス層とを、互いに直接重ねて形成しなくともよい。また、前部プリプレグ３０ｐ，３２ｐと後部プリプレグ３４ｐ，３６ｐとの一方は、中間テーパ部２６に達しない長さを有するものであってもよい。

このようなバイアス層の上に形成するストレート層は、上述の第５，第６，第７プリプレグ３８ｐ，４０ｐ，４２ｐに加え、第８プリプレグ５４ｐを内側すなわちバイアス層の上に巻回して形成される。

この第８プリプレグ５４ｐは、第５，第６，第７プリプレグ３８ｐ，４０ｐ，４２ｐと同様に、前部領域５４ａと後部領域５４ｂと中間領域５４ｃに連続した強化繊維５４を軸方向に配向させ、中間領域５４ｃには切込み５４ｄを形成したものであるが、前部領域５４ａは、前部テーパ部２２の後部２２ｂに巻回される長さ、例えば前部テーパ部２２の略半分の長さに形成してある。また、幅は、先側および元側で１プライ巻回する寸法に形成してある。これにより、軽量化と長手方向の曲げ剛性を段階的に変化させ、特徴のあるしなりバランスにすることができる。

シャフト１０の本体層には、更に、強化繊維が周方向に延びる周方向繊維層が形成される。

本実施形態の周方向繊維層は、ストレート層と共に形成してあり、シャフト１０の前部テーパ部１２の先端側に、第９プリプレグ５６ｐがシャフトの全長の２０％以上で５０％以下の長さにわたって、先側および元側で１．０５〜１．２０プライ、好ましくは１．１プライ形成する先側周方向繊維層と、後部テーパ部１４の後端側に、第１０プリプレグ５８ｐがグリップ４（図１）と重なる位置に形成する元側周方向繊維層とを有する。この周方向繊維層は、シャフト１０の軸方向の中央位置を含む中間部位、例えばシャフト１０の全長のほぼ３０％〜６０％の範囲には形成しない。

このように、中間部位を除くシャフト１０の先端側と後端側とに周方向繊維層を形成することにより、最小限の周方向繊維層で、効率よく本体層の強度を向上し、安定化し、軽量化することができる。

図４の配置例では、先側周方向繊維層を形成する第９プリプレグ５６ｐは、芯金２０の軸芯に対して強化繊維５７を直交する方向に配向し、前部テーパ部２２の先端側からシャフト１０の全長の３０％以上の長さを有する。また、元側周方向繊維層を形成する第１０プリプレグ５８ｐは、強化繊維５９を芯金２２の軸芯に対して直交する方向に配向し、後部テーパ部２４の後端側から、例えばグリップ４の先側に更に１００ｍｍ程度突出する長さに形成される。この第１０プリプレグ５８ｐは、グリップ４を形成する部位の全長にわたって長さを有することが好ましく、このグリップ４の先端より更に１００ｍｍ程度長くする場合には、スイング操作中に手で握り締める範囲の全体の耐つぶれ強度を向上させることができるため、更に好ましい。

第９プリプレグ５６ｐは、ストレート層を形成する第８プリプレグ５４ｐを巻回した後、芯金２０の前部テーパ部２２の先側に巻回される。また、第１０プリプレグ５８ｐは、第９プリプレグ５６ｐの上に順に第巻回した第５，第６プリプレグ３８ｐ，４０ｐの外側で、芯金２０の後部テーパ部２４の後側に巻回される。そして、この第１０プリプレグ５８ｐを巻回した後、ストレート層を形成する最後の第７プリプレグ４２ｐを巻回し、先端側に補強用プリプレグ４８が巻回される。なお、図３に示す補強用プリプレグ４６と同様な補強用プリプレグを、前部プリプレグ３０ｐ，３２ｐの巻回に先立って芯金２２の前部２２ａに巻回し、内側にも補強層を形成することが好ましい。

この後、巻回したプリプレグを最外周側から緊締テープで締付け、常法、すなわち、加熱工程、冷却工程、脱芯、緊締テープの除去、研磨、塗装等の工程を経て、図２に示すようなシャフト１０が形成される。

このように、中間部位を除く先側と元側とに、バイアス層およびストレート層と共に本体層を形成する周方向繊維層を配置したシャフト１０は、上述のように図３との関連で説明したシャフト１０による作用効果に加え、クラブヘッド６を取付ける部分およびスイング中に手で握り締める部分の特に勾配が緩やかな部分における必要最小限の部分でつぶれを防止して強度の向上および軽量化を確実に図ることができる。

特に、先側周方向繊維層を、内側のバイアス層と外側のストレート層との間に配置し、元側周方向繊維層を、ストレート層の最外層の内側に配置したことにより、バイアス層の互いに交差する強化繊維と、周方向繊維層の周方向に延びる強化繊維と、ストレート層の軸方向に延びる強化繊維とを集中的に近接させて積層し、種々の方向の負荷に対して耐えることができ、効率よく強度を向上させることができる。

更に、先側周方向繊維層は、シャフト１０の先側からクラブヘッド６（図１）の固定位置を含むシャフトの全長の３０％以上の範囲で、クラブヘッド６から受ける負荷に対する強度を増大する。元側周方向繊維層は、スイング中におけるグリップ４およびその隣接部位で、スイング中に握り締める手から受けるつぶし圧力に対する強度を増大する。そして、周方向繊維層が、キックポイントを含むシャフトの全長の３０％以上にわたる範囲の中部位に形成されないことにより、シャフト１０の軽量化を図ることができる。

本体層を形成する上述の第１乃至第１０プリプレグおよび第１，第２補助プリプレグは、それぞれ１層又は複数層巻回することが可能であり、必要に応じて一部を省略しあるいは追加することも可能である。また、ストレート層を形成する第９プリプレグ５４ｐおよび先側周方向繊維層を形成する第９プリプレグ５６ｐの長さを調整し、クラブヘッド６の取付部の強度向上や高剛性化によるキックポイントの調整をすることもできる。

このように、本体層がバイアス層およびストレート層に加えて周方向繊維層を有する場合であっても、バイアス層が、前部テーパ部２２と後部テーパ部２４との間で、これらのテーパ部に対して勾配が急激に変化する中間テーパ部２６の位置で、前部プリプレグ３０ｐ，３２ｐと後部プリプレグ３４ｐ，３６ｐとの少なくとも一方と補助プリプレグ５０ｐ，５２ｐとを重ねて形成され、ストレート層が、前部テーパ部２２と後部テーパ部２４とにわたって連続する強化繊維３９，４１，４３を有しかつ芯金２０上に一周分巻回される幅に形成されたプリプレグ３８ｐ、４０ｐ、４２ｐを、一層ごとに巻回形成されることにより、テーパすなわち勾配の大きな中間部におけるねじり強度と曲げ強度との両方を効率よく向上させ、強度の安定化が図れると共に、肉厚を薄くして軽量化を図ることが可能である。

これらのプリプレグは、必要に応じて適宜のものを用いることができ、上述のようなゴルフクラブのシャフト１０を形成する場合には、以下に例示する特性を有するものを用いることもできる。

本体層のバイアス層を形成する第１乃至第４プリプレグ３０ｐ，３２ｐ，３４ｐ、３６ｐは、例えば引張弾性率が２３０〜５００ＧＰａ、強度が４０００〜５５００ＭＰａの炭素繊維材料で形成した強化繊維を芯金２０の軸方向に対して＋３５度から＋５５度の範囲の傾斜方向、又は、−３５から−５５度の範囲の傾斜方向に引き揃え、エポキシ樹脂等のマトリックス樹脂を含浸させて、樹脂含浸量を例えば１８〜３５重量％、厚さが０．０７〜０．２０ｍｍ程度のものでもよい。もちろん、上述のように、全てのプリプレグを同じに形成してもよく、更に、例えば前部と後部、上側と下側、または、全てを変えてもよい。

第１，第２補助プリプレグ５０ｐ，５２ｐについても、第１乃至第４プリプレグ３０ｐ，３２ｐ，３４ｐ、３６ｐと同様なものでもよいが、これと異なるものであってもよい。

ストレート層を形成する第５乃至第８プリプレグ３８ｐ，４０ｐ，４２ｐ，５４ｐは、例えば引張弾性率が２３０〜５００ＧＰａ、強度が４０００〜５５００ＭＰａの炭素繊維材料で形成した強化繊維を芯金２０の軸方向に対して平行な方向に引き揃え、エポキシ樹脂等のマトリックス樹脂を含浸させ、樹脂含浸量を例えば１８〜３５重量％、厚さが０．０７〜０．２０ｍｍ程度のものでもよい。各プリプレグ３８ｐ，４０ｐ，４２ｐ，５４ｐを同じに形成してもよく、それぞれ別個に形成することも可能である。形成するストレート層の厚さに応じて、プリプレグの厚さ又は使用する枚数を変更することができる。

周方向繊維層を形成する第９，第１０プリプレグ５６ｐ，５８ｐは、例えば引張弾性率が２３０〜５００ＧＰａ、強度が４０００〜５５００ＭＰａの炭素繊維材料で形成した強化繊維を芯金２０の軸方向に対して平行な方向に引き揃え、エポキシ樹脂等のマトリックス樹脂を含浸させ、樹脂含浸量が例えば３５〜５０重量％、厚さが０．０２〜０．０５ｍｍ程度のものでもよい。先側周方向繊維層を形成する第９プリプレグ５６ｐおよび元側周方向繊維層を形成する第１０プリプレグ５８ｐを同じに形成してもよく、それぞれ別個に形成することも可能である。形成する周方向繊維層の厚さに応じて、プリプレグの厚さ又は使用する枚数を変更することができる。

上述の実施形態は、種々に変更することが可能であり、例えば図３に示す前部プリプレグ３０ｐ，３２ｐおよび後部プリプレグ３４ｐ，３６ｐに代え、図４に示す前部プリプレグ３０ｐ，３２ｐ、後部プリプレグ３４ｐ，３６ｐおよび補助プリプレグ５０ｐ，５２ｐを用いることも可能であり、図４に示す周方向繊維層５６ｐ，５８ｐを図３に示すストレート層に組み合わせることも可能である。

本発明の好ましい実施形態によるゴルフクラブシャフトを用いたゴルフクラブの全体図。 図１のゴルフクラブシャフトの断面図。 図１のゴルフクラブシャフトを形成するプリプレグの配置例を示す説明図。 プリプレグの他の配置例を示す説明図。

符号の説明

１０…シャフト、２０…芯金、２２…前部テーパ部、２４…後部テーパ部、３０ｐ，３２ｐ…前部プリプレグ、３４ｐ，３６ｐ…後部プリプレグ、３８ｐ．４０ｐ，４２ｐ，５４ｐ…プリプレグ（ストレート層）。

Claims (3)

1. シャフトの厚肉部の内孔に対応した前部とシャフトの細身部の内孔に対応した後部とを外周部に有する軸方向前方部位の前部テーパ部と、後方部位の後部テーパ部との間に、これらのテーパ部に対して勾配が急激に変化する中間テーパ部を配置した先細状の芯金に、強化繊維に合成樹脂を含浸した繊維強化プリプレグを巻回して形成したゴルフクラブシャフトであって、
   前記芯金の軸方向に対して強化繊維を＋３５度から＋５５度の範囲と−３５から−５５度の範囲との少なくとも一方範囲の角度で傾斜させたプリプレグを積層して形成したバイアス層と、芯金の軸方向に沿って強化繊維を配向させたプリプレグを積層して形成したストレート層とを有する本体層を備え、前記バイアス層は、前記前部テーパ部と後部テーパ部との間に配置された中間テーパ部の少なくとも一部に重なる長さで分割された少なくとも一方の前部プリプレグと後部プリプレグを、この中間テーパ部の位置で、前記前部プリプレグと後部プリプレグとの他方又は中間テーパ部よりも長さの長い補助プリプレグに軸方向に重ねて巻回して形成されることを特徴とするゴルフクラブシャフト。
2. 前記ストレート層は、前部テーパ部と後部テーパ部とにわたって連続する強化繊維を有しかつ芯金上に一周分巻回される幅に形成されたプリプレグを、一層ごとに巻回形成したことを特徴とする請求項１に記載のゴルフクラブシャフト。
3. 前記本体層は、芯金の周方向に強化繊維を配向させたプリプレグを巻回して形成した周方向繊維層を有し、この周方向繊維層は、前記中間テーパ部を除き、クラブヘッドを取付ける前部テーパ部と、グリップを形成する後部テーパ部とに配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載のゴルフクラブシャフト。

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