JP6149495B2 - ゴルフクラブシャフトの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ゴルフクラブシャフトに係り、より詳細には、繊維強化樹脂製のゴルフクラブシャフトに関する。また、本発明は、このゴルフクラブシャフトの製造方法と、このゴルフクラブシャフトを有するゴルフクラブに関する。

ゴルフクラブシャフトは、いわゆるスチールシャフトとカーボンシャフトとに大別される。軽量性、設計自由度の高さ等の観点から、カーボンシャフトが広く用いられている。

カーボンシャフトは、カーボン繊維（炭素繊維）を主要繊維とした繊維強化樹脂よりなる。このカーボンシャフトの製造方法として、シートワインディング法が知られている（特許文献１）。この製造方法では、マンドレル（芯金）にシート状のプリプレグを巻き付け、更にラッピングテープを巻き付けた後、プリプレグを加熱により硬化させてシャフトが製造される。

通常のゴルフクラブシャフトは、チップ（ヘッドが取り付けられる先端側）ほど小径となるテーパ形状であるが、特許文献２，３には、チップ近傍に最小径部を設け、該最小径部よりもチップ側をチップに向って徐々に拡径させて逆テーパ形としたゴルフクラブシャフトが記載されている。

このようにゴルフクラブシャフトのチップ側を逆テーパ形状とすることにより、シャフトとヘッドとの連結力を増大させたり、しなり性を調節したりすることができる。

特開２０１０−２５９６９４ 特開２００３−９３５５１ 特開平８−８９６０５

マンドレルにプリプレグを巻き付け、硬化させた後、マンドレルを脱型するシャフトの製造方法にあっては、マンドレルの脱型を可能とするために、マンドレルはチップ側ほど小径となっており、従って、シャフトの内孔はチップ側ほど小径となっている。

本発明は、内孔のチップ側が逆テーパ形となっている、すなわち内孔途中の最小径部からチップ側に向って拡径しているゴルフクラブシャフトを製造することができるゴルフクラブシャフトの製造方法と、この方法により製造されたゴルフクラブシャフトと、このゴルフクラブシャフトを有するゴルフクラブとを提供することを目的とする。

本発明のゴルフクラブシャフトの製造方法は、マンドレルの外周に繊維含有プリプレグを巻き付け、該プリプレグを硬化させた後、該マンドレルを脱型する工程を有するゴルフクラブシャフトの製造方法において、該ゴルフクラブシャフトの内孔は、チップ近傍に最小径部が設けられ、該最小径部に隣接して、チップ側に向って拡径するチップ側テーパ部と、バット側に向って拡径するバット側テーパ部とが設けられているゴルフクラブシャフトの製造方法であって、該マンドレルは、該最小径部よりもチップ側のチップパーツと、該最小径部よりもバット側のメインパーツとを着脱可能に連結したものであり、該チップパーツはチップ側ほど拡径しており、前記マンドレルを脱型する工程において、該チップパーツをチップ側に脱型し、メインパーツをバット側に脱型することを特徴とするものである。

本発明では、チップパーツとメインパーツとの一方の雄ねじ軸が設けられ、他方に雌ねじ穴が設けられ、該雄ねじ軸と雌ねじ穴とが螺合することにより、チップパーツとメインパーツとが着脱可能に連結されることが好ましい。この場合、チップパーツとメインパーツとの間にパッキンを介在させてもよい。

本発明では、プリプレグの巻き付けに先立って、前記マンドレルの最小径部及びその近傍に、補強繊維を筒状に編成した筒状体を装着してもよい。

本発明では、チップパーツのチップ側端部の外周面に雄ねじが設けられており、前記チップパーツの脱型に際しては、脱型用の治具を該雄ねじに螺合させ、該治具を介してチップパーツを脱型してもよい。

本発明のゴルフクラブシャフトは、かかる本発明のゴルフクラブシャフトの製造方法によって製造されたものである。

本発明のゴルフクラブは、このゴルフクラブシャフトを備えたものである。

本発明のゴルフクラブシャフトの製造方法によると、内孔のチップ側が逆テーパ形となっているゴルフクラブシャフトを製造するに際し、プリプレグを硬化させた後、マンドレルのチップパーツをチップ側に脱型し、メインパーツをバット側に脱型するので、シャフトを容易に製造することができる。

シャフトの外面もチップ側ほど拡径する形状とした場合には、シャフトのチップ側の肉厚が過大となることが防止され、シャフト重量の軽減を図ることができる。また、シャフトのしなり特性に制約が加えられることも防止され、シャフト設計上の自由度が高くなる。

チップパーツとメインパーツとを雄ねじ軸と雌ねじ穴との螺合によって連結することにより、両者を容易に着脱することができる。

チップパーツとメインパーツとの間にパッキンを介在させると、両者の間にプリプレグの樹脂が侵入してバリが発生することが防止される。

本発明方法によって製造されたゴルフクラブシャフトは、最小径部に応力が集中するので、シャフト製造に際し、まずマンドレルの最小径部付近に補強繊維の筒状体を装着しておき、シャフト最小径部付近を補強するようにしてもよい。

チップパーツのチップ側端部外周に雄ねじを設けておき、脱型用治具を該雄ねじに螺合させ、治具を介してチップパーツを脱型することにより、チップパーツの脱型をスムーズに行うことができる。マンドレルにプリプレグを巻き付けるときには治具をチップパーツから取り外してあるので、マンドレルへのプリプレグ巻き付け作業に支障とならず、プリプレグ巻き付け作業をスムーズに行うことができる。

（ａ）図はマンドレルの模式的な側面図、（ｂ）図は分解したマンドレルの模式的な側面図、（ｃ）図は製造されたシャフトの模式的な側面図である。 プリプレグの巻回説明図である。 治具とチップパーツの側面図である。 マンドレルに補強繊維の筒状体を装着した状態の側面図である。 チップパーツ、パッキン及びメインパーツの側面図である。 ゴルフクラブの斜視図である。 別の実施の形態に係るシャフトの模式的な側面図である。 さらに別の実施の形態に係るシャフトの模式的な側面図である。 プリプレグの巻回説明図である。 プリプレグの巻回説明図である。 プリプレグの巻回説明図である。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。

図１（ａ）は、本発明のゴルフクラブシャフトの製造方法に用いるマンドレル１の側面図、同（ｂ）はその分解図である。なお、図１はマンドレル及びシャフトの径を実際よりも拡大した模式図である。

このマンドレル１は、メインパーツ２とチップパーツ３とを連結したものである。メインパーツ２は、外周の直径がチップに向って小径となるテーパ部２ａと、バット側等径部（ストレート部）２ｃとを有する。この等径部２ｃの末端に、脱型時に工具を係合させるための係合溝２ｄが設けられている。メインパーツ２の先端面の中央部には雌ねじ穴２ｂが設けられている。

チップパーツ３は、外周の直径がチップ側ほど大径となるテーパ部３ａを有しており、該テーパ部３ａのメインパーツ２側の端面の中央部から雄ねじ軸３ｂが突設されている。この雄ねじ軸３ｂの外周面の雄ねじは正ねじである。チップパーツ３のチップ側は等径の円柱形状となっており、その外周面に雄ねじ３ｃが刻設されている。この雄ねじ３ｃは逆ねじとなっている。

チップパーツ３のメインパーツ２側の直径と、メインパーツ２のチップパーツ３側の直径とは等しい。雄ねじ軸３ｂを雌ねじ穴２ｂに螺合させてチップパーツ３とメインパーツ２とを連結することによりマンドレル１が構成される。このマンドレル１は、両パーツ３，２の当接部分が最小径部１ａとなっている。この最小径部１ａよりもチップ側及びバット側は、テーパ部３ａ，２ａよりなり、最小径部１ａから遠ざかるほど拡径する形状となっている。

このマンドレル１を用いてゴルフクラブシャフトを製造するには、好ましくは、マンドレル１の表面に離型剤を塗布した後、図２に示すシート状のプリプレグ１１〜１７を順次に巻回する。

プリプレグ１１〜１７は、カーボン繊維とマトリクス樹脂とを含む。この実施の形態では、プリプレグ１１，１４〜１７ではカーボン繊維はストレート方向すなわちシャフト長手方向に配向している。プリプレグ１２では、カーボン繊維は＋４５゜のバイアス方向（シャフト長手方向と斜交方向）に配向し、プリプレグ１３ではカーボン繊維は−４５゜のバイアス方向に配向している。なお、プリプレグ１２の繊維を−４５゜の配向とし、プリプレグ１３の繊維を＋４５゜の配向としてもよい。また、バイアス方向は４５゜に限定されず、３０〜６０゜の範囲であればよい。

プリプレグ１２〜１５は、シャフトの全長にわたって延在する長さを有している。プリプレグ１１，１６，１７はシャフトのチップ側にのみ配材されるように、シャフト全長の５〜４５％特に８〜３０％程度の長さを有している。

プリプレグ１４，１５はマンドレル１の外周に１周だけ巻回される幅を有している。プリプレグ１１〜１３，１６，１７は、マンドレル１の外周に複数周、例えば２〜５周程度巻回される幅を有している。

プリプレグ１１〜１７の厚さは０．０５〜０．２ｍｍｍ程度が好ましい。

各プリプレグ１１〜１７における繊維の割合はＦＡＷ１０〜１５０ｇ／ｍ^２特に２０〜１２５ｇ／ｍ^２程度が好適である。プリプレグの樹脂は熱硬化性樹脂であり、エポキシ樹脂などが好適である。

プリプレグ中のカーボン繊維の引張弾性率は、ストレート方向の場合１０〜８０ｔｏｎ・ｆ／ｍｍ^２（約９８〜７８４ＧＰａ）特に２４〜４０ｔｏｎ・ｆ／ｍｍ^２（約２３５〜３９２ＧＰａ）程度であることが好ましく、バイアス方向のカーボン繊維は４０ｔｏｎ・ｆ／ｍｍ^２（約３９２ＧＰａ）以上例えば４０〜４６ｔｏｎ・ｆ／ｍｍ^２（約３９２〜４５１ＧＰａ）の高弾性率のものが好ましい。なお、１ＧＰａ＝０．１０２ｔｏｎ・ｆ／ｍｍ^２である。

マンドレル１にプリプレグ１１〜１７を巻回する場合、各プリプレグ１１〜１７を１枚ずつ巻回してもよく、一部のプリプレグを貼り合わせてから巻回してもよい。例えば、プリプレグ１４，１５同士を貼り合わせてもよい。マンドレル１にプリプレグ１１〜１７を巻回する作業は、人力によりなされてもよく、巻回機（ローリングマシンとも称される）が用いられても良い。マンドレルにプリプレグ１１〜１７を巻回した後、ラッピングテープ巻き付け工程がなされる。図示しないが、ラッピングテープは、螺旋状に巻き付けられる。

巻き付け工程の後に、加熱により硬化工程がなされ、プリプレグ中のマトリクス樹脂が硬化する。

硬化工程の後、マンドレル１の引き抜き（脱型）及びラッピングテープの除去がなされ、硬化した管状体（素管）が得られる。マンドレル１を脱型するに際しては、チップパーツ３に対し図３のように治具５を装着する。治具５の先端面に設けられた雌ねじ穴５ａとチップパーツ３の雄ねじ３ｃとを螺合させることにより治具５がチップパーツ３に連結される。治具５の係合溝５ｂと、メインパーツ２の係合溝２ｄにそれぞれ工具を係合させ、一方のパーツを固定し、他方のパーツを軸心回りに回してパーツ２，３同士を離反させ、各パーツ２，３を抜き出す。

パーツ２，３を引き抜くことにより得られた素管の両端部が必要に応じ切断された後、研磨され、ゴルフクラブシャフト４（図１（ｃ））とされる。図６の通り、このゴルフクラブシャフト４にヘッド２２とグリップ２３を装着することにより、ゴルフクラブ２１となる。ヘッド２２を装着するには、シャフト４の先端にエポキシ系等の接着剤を塗布し、ヘッド２２のホゼル穴内に差し込み、接着剤を硬化させる。

このゴルフクラブのシャフト４にあっては、チップ近傍が最小径部４ａとなっている。該最小径部４ａからチップ側に拡径するようにチップ側テーパ部４ｂが設けられている。最小径部４ａからバット側に向って、バット側ほど拡径するバット側テーパ部４ｃとなっており、最バット側はストレート部４ｄとなっている。ただし、ストレート部４ｄは省略されてもよい。

シャフト４の内孔は、最小径部４ａにおいて、最も小径となっている。それよりもチップ側の内孔４ｉはチップ側ほど拡径するテーパ形となっている。最小径部４ａよりもバット側の内孔４ｈは、バット側に向って拡径するテーパ状であるが、ストレート部４ｄでは等径円筒状となっている。

最小径部４ａは、シャフト４のチップ側先端から５０〜３００ｍｍ特に１００〜２００ｍｍの範囲に存在することが好ましい。また、最小径部４ａにおける内孔の直径は、チップ側先端における内孔の直径の８０〜９５％特に８５〜９２％程度であることが好ましい。

このシャフト４は、図１（ｃ）の通り、チップ側においても肉厚が略均一であり、重量が小さく、またしなり特性の制約もない。

本発明では、図４のように、予めマンドレル１の最小径部１ａ付近（図１（ａ）の領域Ｔ）に、補強繊維を有する筒状体６を装着した後、プリプレグを巻き付けてもよい。この筒状体６は、補強繊維を筒状に編成したものであってもよい。この場合、補強繊維の筒状体６に対し、プリプレグ中の樹脂が浸透するので、得られるシャフト中において筒状体６もプリプレグ由来の繊維強化合成樹脂と一体となる。ただし、筒状体６は補強繊維を含んだものであればよく、補強繊維を筒状に編成したものに限定されない。この筒状体６を配材することにより、最小径部１ａ付近の強度及び剛性が高くなる。筒状体６の長さは５０〜２００ｍｍ特に７５〜１５０ｍｍ程度が好ましい。補強繊維としては、カーボン繊維、ガラス繊維、炭化珪素繊維、アルミナ繊維、芳香族ポリアミド繊維、ボロン繊維などを用いることができる。

図１（ｃ）のシャフト４は、外径においても、最小径部４ａよりもチップ側に向って拡径する逆テーパ形となっているが、図７のシャフト４’のように、内孔は最小径部４ａからチップ側に向って拡径する逆テーパ形となっているが、外径はバット側からチップ側に向って縮径する正テーパ形となっているシャフトに対しても、本発明を適用することができる。

本発明では、図８のシャフト４''のように、最小径部４ａよりもチップ側が等径（ストレート形）であってもよい。なお、図７，８のシャフト４’，４''のその他の構成はシャフト４と同一であり、同一符号は図１（ｃ）と同一部分を示している。

図９〜１１は図８のようなシャフトを構成するのに好適なプリプレグの説明図である。図９では、最内層のプリプレグ１１ａをバット側に向って細長い三角形状に長くし、シャフト先端の外形をストレート形とし易くしている。図１０では、最内層のプリプレグ１１ｂとして、繊維の配向を斜めとしたものを用い、曲げ剛性の影響を少なくしている。図１１では、プリプレグ１１の代わりに複数枚（図１１では２枚）のプリプレグ１１ｃ，１１ｄを用いている。プリプレグ１１ｄはプリプレグ１１ｃよりもシャフト長手方向の長さが大きい。

本発明では、図５のように、チップパーツ３とメインパーツ２の端面間にパッキン７等の隙間埋め部材を介在させてもよい。このパッキン７等の隙間埋め部材を介在させると、シャフト成形途中で樹脂がパーツ３，２の当接面に侵入することが防止され、該パーツ３，２間に樹脂が残留することが防止される。このように樹脂残留が防止されることにより、次サイクルの成形工程においてもパーツ３，２同士をしっかりと連結することができる。

上記説明ではチップ３，２に雄ねじ軸３ｂと雌ねじ穴２ｂとを設けているが、ねじを有しない単なる棒状の凸部と素穴状の凹穴とを設けてもよい。このような凸部と凹部とをパーツ２，３に設けたマンドレルにあっては、脱型時にパーツ２，３を直線状に反対方向に引くだけで脱型を行うことができ、脱型が容易である。この場合、マンドレルの姿勢を、メインパーツ２を上位とした鉛直姿勢とし、メインパーツ２を上方に引いて脱型することができる。この際、メインパーツ２を掴むためのチャック機構を係合溝２ｄに係合させる。硬化工程においてメインパーツ２が上位となるようにマンドレルを鉛直姿勢とした場合、チップパーツ３が脱落しないように、マンドレルを上下から挟むことが好ましい。

上記図２のプリプレグの積層例は本発明の一例であり、図２以外の積層例としてもよい。例えば、図２において、カーボン繊維方向がストレート方向のプリプレグ１４，１５間にカーボン繊維方向がフープ方向（周方向）のプリプレグを介在させてもよい。

また、バイアスプリプレグ１２，１３を合計で４〜６枚としてもよい。通常の場合、繊維がストレート方向のプリプレグを３〜５枚、バイアス方向のプリプレグを２，４又は６枚、フープ方向のプリプレグを１〜３枚積層するのが好ましい。

上記説明では、プリプレグ中にはカーボン繊維のみを含ませるものとしているが、ガラス繊維、炭化珪素繊維、アルミナ繊維、芳香族ポリアミド繊維、ボロン繊維など他の繊維をさらに配合してもよい。

本発明は、ドライバー、スプーン等のウッド型ゴルフクラブや、ユーティリティ型ゴルフクラブ、アイアン型ゴルフクラブなどに適用することができるが、特にシャフトが長いウッド型、ユーティリティ型又はロングアイアンに適用するのに好適である。

１ マンドレル
２ メインパーツ
２ｂ 雌ねじ穴
３ チップパーツ
３ｂ 雄ねじ軸
４，４’，４'' シャフト
４ａ 最小径部
４ｂ，４ｃ テーパ部
５ 脱型用治具
７ パッキン
１１〜１７，１１ａ〜１１ｄ プリプレグ
２１ ゴルフクラブ
２２ ヘッド

Claims (4)

1. マンドレルの外周に繊維含有プリプレグを巻き付け、該プリプレグを硬化させた後、該マンドレルを脱型する工程を有するゴルフクラブシャフトの製造方法において、
   該ゴルフクラブシャフトの内孔は、チップ近傍に最小径部が設けられ、該最小径部に隣接して、チップ側に向って拡径するチップ側テーパ部と、バット側に向って拡径するバット側テーパ部とが設けられているゴルフクラブシャフトの製造方法であって、
   該マンドレルは、該最小径部よりもチップ側のチップパーツと、該最小径部よりもバット側のメインパーツとを着脱可能に連結したものであり、
   該チップパーツはチップ側ほど拡径しており、
   該マンドレルを脱型する工程において、該チップパーツをチップ側に脱型し、該メインパーツをバット側に脱型することを特徴とすると共に、
   該プリプレグの巻き付けに先立って、該マンドレルの最小径部及びその近傍に、補強繊維を筒状に編成した筒状体を装着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。
2. 請求項１において、前記チップパーツとメインパーツとの一方の雄ねじ軸が設けられ、他方に雌ねじ穴が設けられ、該雄ねじ軸と雌ねじ穴とが螺合することにより、チップパーツとメインパーツとが着脱可能に連結されることを特徴とするゴルフクラブシャフトの製造方法。
3. 請求項２において、チップパーツとメインパーツとの間にパッキンを介在させることを特徴とするゴルフクラブシャフトの製造方法。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、前記チップパーツのチップ側端部の外周面に雄ねじが設けられており、前記チップパーツの脱型に際しては、脱型用の治具を該雄ねじに螺合させ、該治具を介してチップパーツを脱型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。

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