Sports equipment shaft and its manufacturing method

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はゴルフクラブその他のスポーツ用具の改良中空金属シャフトの製作方法に関する。

〔従来の技術〕

広く知られているように、ゴルフシャフトはクラブヘッドの付いたシャフト部分、即ちチップ部分にゴルフスイング中に大きなストレスを生じる。 代表的には、このチップ部分は、多くのゴルフシャフトが外周テーパ形状であるのでシャフトの他の部分より直径寸法が最も小さい。 このチップ部分は充分の強度がなければ、ゴルフボールを叩く際に過剰な力を用いたとき、ミス叩きが起きたとき、又はクラブヘッドが地面を叩いたときに、格別変形を被りやすい。 チップ強度はチップ領域から20インチの所にぶら下げたときにシャフトに永久変形を生ぜしめるに必要な荷重として規定される。

シャフトの上記問題を解消する最も都合の良い方法は、問題部分の直径をシャフトの残りの部分の径に近い値にすることである。 しかし狭められた径のテーパシャフトに固有の荷重分布と慣性モーメントが最も有効なゴルフスイングを実行するために必要であるので、この種の改善策は極めて望ましくない。 具体的にいえば、テーパシャフトは有効ストロークにとって適当な「しなり」
（flex）と「しなり点」（flex point）を与えるために必要である。 このフレックスとフレックスポイントの両者はシャフトのテーパ特性によって決まる。 これに加えて、一般に使用されるクラブヘッドのホーセル（hose
l）がより大きな径のシャフトを収容しないので、シャフトの径を増大することは望ましくない。

その結果、これまでシャフトの問題部分（セグメント）をその細目の形状のまゝで強化するために種々の方法のものが採用されてきた。 その多くは多分に強化金属インサートを組入れている。 それでも、この種のインサートは、シャフトに望ましくない荷重を付与し、またインサートを所定の通りに保持するためにある種の手段を必要とする。 この保持手段はピンの使用や特別の機械的結合作業を含む。 従って、インサートの使用に起因した過剰荷重がなく、且つ所望の荷重分布を提供ししかもシャフトチップに作用する力に耐えるチップ部分とテーパ形状の外周に沿った壁厚を有するシャフトを設計することが望まれる。

壁厚を変えたシャフトにすることは先行技術において既に行われている。 例えば、米国特許第2,095,563号には、複数の引き加工により幾つかの段差の外径を有するように成形し、他方各段差の壁厚を内部に入れたマンドレルで制御する斯ゝるゴルフシャフトの製法が開示されている。

米国特許第2,240,456号と米国特許第4,616,500号は一定の外径を有するシャフトの壁厚を変えたものを提供する方法を開示している。

米国特許第3,292,414号はシャフトのテーパ端が強化のために内側に「しわ」を形成した斯ゝるシャフトを提供する方法を開示している。

米国特許第3,841,130号は一定壁厚のテーパ壁になる野球のバッドを開示している。

しかし、これらの特許に開示のシャフトはゴルフシャフトのような用途のための最適慣性モーメントを与えるが、充分に強力なシャフトチップを提供しない。

〔発明の目的〕

本発明の第１の目的は上述の問題点を解決するシャフトの製法を提供することにある。

本発明の第２の目的は壁厚を増大させることにより強化したチップ部分を有するシャフトを提供することにある。

本発明の第３の目的は少くともテーパ状のシャフトシャンク部分に亘ってテーパ状に変化する壁厚にしたシャフトを提供することにある。

これらの目的は、シャフト、例えばゴルフシャフトを製作する本発明の下記の方法によって達成される。

即ち、本発明のシャフト製法は：第１外径と第１シャフト壁厚を有する金属シャフトを準備し； 金属シャフトをロータリスェージング（rotary swagi
ng）により、シャフト前部、シャフト後部及び両者を連結する中間部をシャフト前部が第１外径より小なる寸法の第２外径を有し且つ第１シャフト壁厚より大なる寸法の第１前部壁厚を有するように加工し； シャフト後部を引き加工（draw）して第１外径より小さいが第２外径より大なる寸法の第３外径を有するようにし； シャフト前部、中間部及び中間部に隣接した後部セグメントを含むシャフト領域をロータリスェージング加工して、シャフト前端部が第２外径より小なる寸法の第４
外径と第１前部壁厚より大なる寸法の第２前部壁厚を有し且つシャフト中間部が第３外径から第４外径に至るまで狭くなるように滑らかに外径の変化したテーパ形状を有するように加工する上記工程を含んで成る。

更に本発明に係わるスポーツ用具のシャフト、例えばゴルフシャフトは：第１外径と実質的に一定の寸法の第１壁厚を有するシャフト後部；第１外径より小なる寸法の第２外径と第１壁厚より大なるシャフト前部長に亘って実質的に一定の寸法の第２壁厚を有するシャフト前部；及びシャフト後部をシャフト前部に連結するシャフト中間部を含んで成り、該中間部がシャフト後部からシャフト前部にテーパ状に滑らかに減少変化する寸法の外径を有し、且つ第１壁厚から中間部における最大値の壁厚まで当該テーパに沿って滑らかに増大する壁厚を有していて、当該最大中間部壁厚がシャフト前部の第２壁厚より小である、斯ゝる構成のシャフトである。

〔発明の構成・効果〕

本発明に係わる金属シャフトを製作する種々の工程を添附図を参照して以下に詳しく説明する。

ゴルフシャフト製作技術によれば、ゴルフシャフトの外径は代表的には0.600″である。ゴルフ業界はこの外径が色々のシャフトにおいて幾つかの所望の「フレックス」と「フレックスポイント」を提供するのに特に適していると認識している。 しかし、この外径はチップ強化を不要にするに充分な強度を発揮するには適してはいない。 少くとも211bsのチップ強度がゴルフシャフトのチップをプレイ中に過剰に曲げさせないようにするために必要であると一般的に評価されている。 この場合チップ強度は、チップ領域から約20インチに荷重をぶら下げたときにシャフトに永久歪みが生じるだけの斯ゝる荷重として規定されたものである。

これに対し、本発明の好ましい態様によれば、ゴルフシャフトの外径は0.600″より大きい。この大外径のお蔭で従来の引き加工法とスェージング加工法によりシャフトを製作するに充分な材料が利用出来ることになり、
その結果得られるシャフトは211bsより大きく従って補強を必要とせずしかも所望の「フレックス」と「フレックスポイント」を有し得るに充分な強度を発揮することになる。

次に第１図と第2A図〜第2C図を参照して本発明の第１
の好ましい実施例を説明する。 チタン合金製でゴルフシャフトにするための素材シャフト10として、実質的にその全長２に亘って一定値の壁厚20と一定値の外径を有している管状シャフトを準備する。 その外径21は好ましくは約0.665″であり、壁厚20は好ましくは約0.020″であり、シャフト長２は好ましくは約35インチである。

第１図に示す第１工程Ａでは、シャフト10の１端12が従来のロータリスェージング加工を施こされて、第2B図に示すシャフト10にシャフト後部60、前部62及び中間連結部61が形成される。 この中間部61は後部60と前部62を連結している。 スェージング加工によりシャフト10の１
端12の外径は外径29の寸法にまで減少し、シャフト端12
の壁厚は壁厚22の寸法にまで増大する。 中間部61と前部
62を併せた長さは23で示されている。 減少外径29は、好ましくは約0.450″であり、増大壁厚22は約0.030″で、
長さ23は約７″である。

加工後のシャフト前部62は少くとも二つの目的を有している。 その第１は、下記の引き通しをするために引き工具を取付け得る締結面を提供することにある。 その第２は、増大した壁厚によりシャフト残部に較べ補強された部分を提供することにある。 この増大壁厚はある種のシャフト用途、例えばゴルフクラブ等に用いる場合に非常に望ましい。

第１図に示す第１実施例の工程Ｂにおいては、引き工具（図示省略）が従来の方法でシャフト前部62に締結され、中間部61に隣接した後部60に対しシンク引き加工（sink drawing）を施こす。 シンク引きの工程は少くとも１度の引き通し（draw pass）作業を含み、これによりシャフト後部60の原外径21をより小さい外径26に減少させ且つ後部60の長さを第2C図に示す通りの長さ４にまで増大させる。 好ましくは、減少外径26は0.593″、増大長４は約33.75″である。 減少外径26は全金属加工の最後の熱処理工程で代表的に望ましい約0.600″の外径にまで増大させる。

原外径21はシンク引き作業、即ち内部マンドレルを用いずに引き通しすることによって減少させられるので、
シャフト後部の壁厚はこの引き加工前と実質的に同じ寸法を保つ。 しかし、この引き作業では、シャフト長は金属の冷間流によって原シャフト長より増大する。

第１図に示す第１実施例の工程Ｃにおいては、シャフト10が従来式のロータリスェージング加工を施こされる。 この工程では前記62、中間部61及び後部60に隣接する小セグメントを含むシャフト領域が加工される。

第３図において、このスェージング加工はシャフト中間部61にその長さ93に亘って滑らかなテーパ98を成形すると共にこのテーパがシャフト前部62にまで部分的に延長した状態で成形されている。 またロータリスェージング加工は前部62の外径29を最終寸法の外径99に減少させ且つ前部壁厚22を最終寸法の壁厚94に増大させる。 このロータリスェージング加工は１度〜３度の引き通しを必要とし、一般的には公知の長尺スェージングダイスを用いて行われる。 好ましくは、前部テーパ98の長さ93は約
10.0″であり、これにするには従来式の12″〜15″のスェージングダイスを用いて１度〜２度のスェージング作業を要す。前部62の最終寸法の外径99は、好ましくは約
0.370″である。

ロータリスェージングの後、シャフト前部62の前述のセグメント（引き工具に締結面を提供している部分）は切落される。 このセグメントに働く力は金属のすり減りとピッティング（pitting）を生ぜしめ、これが表面を異常なものにする。 締付工具に係合したセグメントのみを切落し、チップ部分全部を切落すのではないことに留意すべきである。 かくして、壁厚94を有する前部62がシャフト端部として残留する。

本発明方法により加工されたシャフト10は：シャフト後部60の長さに亘って実質的に一定の寸法の壁厚90の壁を有し；シャフト中間部61に亘って増大する寸法の壁厚
92のテーパ壁を有し；且つシャフト前部62には最大壁厚
94にまで増大した壁を有している。 好ましくは、チタン合金製のゴルフクラブシャフトにとって、シャフト後部は約20.75″のその長さに亘って一定寸法の壁厚90が約
0.020″であり、約10″の長93に亘るシャフト中間部61
におけるテーパ状壁厚が0.020″であり、シャフト前部9
6における約9.25″の長さ95に亘って約0.032″から0.03
9″に増大したシャフト部内で最大の厚み寸法になっている。シャフト前部96の長さ97に亘って実質的に一定値の最大壁厚寸法は約0.039″である。 このようにして得られたチタン合金製ゴルフクラブシャフトは全長が約4
0″であり、約231bsのチップ強度を有している。

最終工程としては、シャフトを熱処理を施こす。 その結果の１つはシャフト外径の増大化である。 チタン合金製のゴルフクラブシャフトにおいて、引き加工後の外径が0.593″であると、この外径は熱処理によって約0.60
0″に増大する。この寸法は完成器のゴルフシャフトの業界標準値である。

ゴルフシャフトを製作する本発明方法に適した金属シャフトは、継目なしのチタン製又はチタン合金製のチューブ品（例えばTi−3Al−2.5V）である。 もっとも他の金属合金製のものも許容出来る。 溶接チューブ品はスェージング加工中にひび割れ（クラック）を生じるので勧められない。

本発明方法は、第４図と第５図に示すようにクラブアイアンやクラブウッドを作るのに特に適している。 ゴルフクラブはウッド、アイアン夫々握り部50,50′、シャンク部51,51′及び打撃部52,52′を有している。 握り部
50,50′はグリップするのを容易にするためにラッピング54,54′を有している。 握り部50,50′とシャンク部5
1,51′は第2D図に示すようにシャフト成形されており、
シャンク部51,51′は公知の通りエポキシ樹脂によって打撃部52,52′に連結されている。

次に、第6A図〜第6D図及び第７図を参照して本発明に係わる第２の実施例を以下に説明する。

第１の実施例と同様に第２の実施例のゴルフシャフト用途のシャフト素材としてはチタン合金製のシャフトを用いるが、しかしその外径21は好ましくは0.625″（0.6
65″に代えて）であり、壁厚20は好ましくは約0.025″
（0.020″に代えて）である。

これには第１例のものより小なる外径のチューブ品を用いているが、この外径21は0.600″より大きなものである。その結果、このシャフト素材は従来式の引き加工とスェージング加工によって成形したシャフトが補強を要しないだけのチップ強度を有し且つ所望の「フレックス」と「フレックスポイント」を有し得るだけの充分な素材金属量を有している。

第6B図と第７図の工程Ａにおいて、シャフト10は第2B
図と第１図の工程Ａ及び上述の説明に係わる第１例と同じロータリスェージング加工を施こされる。 このスェージング加工はシャフトの後部60、前部62及び中間連結部
61を成形する。 シャフト10の１端12における外径21は減少した寸法の外径29になり、壁厚20は増大した寸法の壁厚22になる。 シャフト中間部61と前部62は併せて長さ23
で以ってシャフト端12まで延長している。 この第２例では、減少外径29は好ましくは約0.450″であり、増大した壁厚22は好ましくは約0.030″であり、長さ23は好ましくは約6.25″である。

第２例の次の工程（第6C図、第6D図及び第７図の工程Ｂ）では、第１例と同じシンク引き作業を行わず、代りにマンドレル引き（mandrel drawing）作業を実行する。 硬質スチール製マンドレル70を第6C図に示すようにシャフト10に挿入し、引き工具（図示省略）を従来の方法でシャフト前部62に締め付ける。 次いで公知のマンドレル引き加工をシャフト中間部61に隣接したシャフト後部60に施こす。

マンドレル70はマンドレス引き加工中にシャフト10と一体に移動し、従ってマンドレル引き加工後にもシャフト内に残留するが故にその際の工程処理のためにはこれをシャフトから取り出す必要がある。 この第２工程Ｂでは、シャフト10とその中のマンドレル70が二重ロール間をシャフト10をマンドレルと共に通過せしめてマンドレル70からシャフト60を引き出す作業を含む脱棒作業を行う。 この作業は公知の技術である。

マンドレル引き加工の工程は少くとも１度の引き通し作業を含み、第6D図に示すようにシャフトの原外径21を減少した寸法の外径26にし、且つシャフト後部60の長さを増大した寸法の長さ４にする。 その上、シャフトの原壁厚20を減少した寸法の壁厚74にする。 第２例の最小外径26は約0.593″であり、増大した長さ４は約33.75″であり、減少した壁厚74は約0.020″である。最小外径26
は最終工程の熱処理で約0.600″の代表的に望ましい寸法の外径に増大させられる。

工程Ｂ（第７図）の脱棒作業の後、シャフトは第７図に示す工程Ｃのロータリスェージング加工を施こされる。 工程Ｃは第１例における工程Ｃと同じスェージング加工であり、第３図に示す既述のものと同じ成形シャフトを提供する。

第２例の方法は、シャフト素材の寸法が第１例のものより第２例の好ましい寸法値に近いならば、第１例の方法よりも望ましい方法である。

本発明は、特許請求の範囲において種々変更し得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１例を実施するに必要な工程を示すブロック線図、第2A図〜第2C図は本発明に係わる製作工程における第１例のシャフトを示す断面説明図、第３図は本発明に係わるシャフトを示す断面説明図、第４図は本発明に係わるシャフトを組込んだゴルフクラブウッドを示す説明図、第５図は本発明に係わるシャフトを組込んだゴルフクラブアイアンを示す説明図、第6A図〜第6D
図は本発明に係わる工程における第２例のシャフトを示す断面説明図、及び第７図は本発明に係わる第２例の実施に必要な工程を含むブロック線図である。 図において、 10…シャフト、12…シャフト端、２…シャフト全長、2
0,22,74,92,94…壁厚、21,26,29,99…外径、24,4,93,9
5,97…長さ、60…シャフト後部、61,96…シャフト中間部、62,64…シャフト前部、98…テーパ形状、50,50′…
握り部、51,51′…シャンク部、52,52′…打撃部、54,5
4′…ラッピング部、70…マンドレル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−158078（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−194565（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭53−154077（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭53−138562（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭53−4062（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭60−40309（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平６−57274（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭63−48293（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭39−1753（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭36−20933（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl. ⁶ ，ＤＢ名) A63B 53/10 A63B 53/12