テーパー状管状体
【課題】 空気抵抗を大きく減少させたテーパー状管状体及びかかるテーパー状管状体を具備する釣り竿、ゴルフクラブ等を提供する。
【解決手段】炭素繊維等強化繊維に樹脂を含浸させたプリプレグを硬化することよって形成されたテーパー状管状体で、その表面が先端長手方向に幅狭となって延びる複数の凹部が設けられており、かかる凹部を有するテーパー状管状体具備した釣り竿、ゴルフクラブ等は大きく空気抵抗を減少することができる。
【解決手段】炭素繊維等強化繊維に樹脂を含浸させたプリプレグを硬化することよって形成されたテーパー状管状体で、その表面が先端長手方向に幅狭となって延びる複数の凹部が設けられており、かかる凹部を有するテーパー状管状体具備した釣り竿、ゴルフクラブ等は大きく空気抵抗を減少することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運動時の空気抵抗を減少させるテーパー状管状体に関する。
【背景技術】
【０００２】
釣り竿、ゴルフシャフト等の炭素繊維等強化繊維に樹脂を含浸させたプリプレグによって形成され、かつ回転運動等高速で機能するテーパー状管状体は、運動時の空気抵抗を減少させるため次のような構成を採っていた。
（イ）
断面形状を長軸と短軸を持つ断面長円形状にしていた（特許文献１）もの、また、流線形形状をしたもの（特許文献２）があった。
（ロ）
凹凸部を有する、ゴルフクラブシャフト、釣り竿、ラケット等のスポーツ道具用シャフトであって、表面に長さ方向に沿っていわゆるディンプル若しくは溝状の凹部を備えたものもあった。（特許文献３）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実公昭５９−００１５０６
【特許文献２】実公昭６２−００１９０１
【特許文献３】特開平０９−２９９５２９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
（イ）
断面を長円形状、 流線形状をした釣り竿は、なるほどキャスティング等した場合には空気抵抗は少ないものの、釣り竿にかかる負荷は1方向のみでなく、多方向にかかるため、ねじり力等に対して、バランスが悪く、不安定な場合があった。
（ロ）
スポーツ道具用シャフトであって、表面に長さ方向に沿ってディンプル若しくは複数本の溝状の凹部を備えたものあるが、溝状の凹がもうけられてはいるものの、軸方向に一定幅にかつ一様に設けられており、外形表面がテーパー状である点が全く考慮されていない。ゴルフシャフトは大きく変化するテーパーを有しており、釣り竿は肉薄であり、運動時に、先端側ほど大きく曲がる構成であることが考慮されたものとはなっていない。
【０００５】
本発明の目的は 釣り竿、ゴルフシャフト等の炭素繊維等強化繊維に樹脂を含浸させたプリプレグを硬化することによって形成され、回転運動等機能するテーパー状管状体について、先端に至るほど高速で、かつ大きく曲がることを考慮して、先端ほど空気抵抗を少なくして、軽く振りぬける釣り竿及びゴルフシャフト用等テーパー状管状体及びかかるテーパー状管状体を用いた釣り竿、ゴルフクラブを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
〔構成〕
請求項１に係る発明の特徴構成は、炭素繊維等強化繊維に樹脂を含浸させたプリプレグを焼成硬化することによって形成されるテーパー状管状体の表面に、先端長手方向に幅狭となって延びる複数の凹部を具備することを特徴とする釣り竿、ゴルフシャフト用等テーパー状管状体であり、その作用効果は次の通りである。
【０００７】
〔作用〕
（イ）釣り竿は、特にキャスティング等の場合、その先部は２０ｍ／ｓｅｃから４５ｍ／ｓｅｃの周速で回転するものであり、空気の抵抗を大きく受ける。また、５ｍ以上１０ｍもの長尺の釣り竿となると、釣り竿を保持するだけで、風の抵抗を大きく受ける。そのため従来では、断面形状を断面長円形状等して、空気の抵抗を少なくする釣り竿が紹介されていた。しかし、断面長円形状等（図１）した場合には、風が一定方向のみ作用している場合は効果があるが、風の方向が変化した場合、かえってその対応に大きな労力を必要としてしまい、その負担は大きい。
本請求項１の発明は断面が円形のテーパー状管状体の表面に、先端長手方向に幅狭となって延びる複数の凹部を設けることによって、急速に回転等してキャストする釣り竿の場合の空気の抵抗を大幅に軽減さる釣り竿用テーパー状管状体であり、円形断面の管状体としているので、風の方向が急に変化しても、その方向変化に応じた効果を生じ、特別に風方向変化に対して異なった対応する必要はない。
【０００８】
また、ゴルフシャフト等において、特許文献３の「複数本の溝状の凹部を備えた」管状体では、ゴルフシャフトは大きなテーパーを有するテーパー状の管状体であり、元部と先部ではシャフトの外径は倍程度異なるもので、管状体表面の元部と先部に一律一様に溝状の凹部が設けられたものでは（図２）、ゴルフクラブ用シャフトとして適正な機能が期待できない。また先部が高速回転した場合の効果も疑問視される。更に、先部について、元部と同じような溝状凹部を設けた場合、当然打球の投打時のねじり強度等問題となる。
本願請求項1の発明は、急なテーパーを有するゴルフシャフトにおいて、その急テーパー及び外径に応じて周方向に、「長手方向に幅狭となって延びる複数の凹部を具備」させることによって、高速時での先部の空気抵抗を大きく減少させて、かつ投打時において、強力なねじり力等がかかっても、十分に対応できるテーパー状管状体が構成されるべく配慮したもので、更に現実的に投打する際の空気抵抗を大きく減らすことができるゴルフクラブ用テーパー状管状体である。
【０００９】
〔効果〕
上記請求項１の構成によって、釣り竿については、少ない力でキャストしやすく、キャスト時カルマン渦は発生しにくく従って異音も発生しにくく、違和感なく、風の方向が変化した場合でも、釣り竿をあえて、風の方向変化によって持ちかえる等の動作は不要となる。
【００１０】
また、ゴルフシャフトについても、スイング時、カルマン渦は発生しにくく、従って異音も発生しにくく、ゴルフボール投打時の終速度が向上して、より少ない力での飛距離の向上が期待できる。
【００１１】
請求項２に係る発明の特徴構成は、前記複数本の凹部が、前記テーパー状管状体の直径Ｄに対して、軸直角方向断面視で、その幅Ｃ＝０．０５Ｄ〜０．１Ｄで、その最大深さがＫ＝０．０２ｍｍ〜０．３ｍｍである請求項１のテーパー状管状体である点にあり、その作用効果は次の通りである。
【００１２】
〔作用効果〕
凹部が、外径Ｄに対して上記０．０５Ｄから０．１Ｄの幅で、好ましくは全周にわたって一定間隔を置いて、形成されていなければ、表層周面において、比較的低速において（２０ｍ／ｓｅｃ程度）乱流境界層は構成されにくく、上記幅で全周に一定間隔を置いて設けられてなければ、円周方向の位置によってカルマン渦等が発生しやすい。釣り竿に使用した場合であれば、キャスティング時等、ゴルフクラブシャフトであればスイング時において、低速時においての空気の抵抗の低減はあまり期待できず、異音を発生してしまいやすいからである。
また、その最大深さが０．０２ｍｍから０．３ｍｍ以下としたのは、０．３ｍｍ以上深さの場合には釣り竿においても、ゴルフシャフトにおいても、機能上問題（釣り竿については、強度、ゴルフシャフトについては、ねじれ剛性等）が生じるからであり、０．０２以下の深さでは、比較的低速時であっても異音を発生し、空気抵抗の低減は期待できないからである。
【００１３】
釣り竿においては、キャストの際、曲がった状態で最終的に釣り糸等はリリースされる（図４）。この曲がった状態では空気の流れ方向に対して釣り竿のテーパー状管状体断面は、楕円断面形状を呈している。一方釣り竿軸方向においては、凹部が軸方向に形成されているので、高速運動時の際、テーパー状管状体凹部表面の空気は、その遠心力によって、軸方向にも空気の流れが発生する。またこの際テーパー状管状体が略円運動するので、テーパー状管状体周方向及び凹部における周方向の空気は、凹部を横断する際両者の流れはぶつかり合って、その周面はより乱流境界層域が形成され易くなる（図６）。その結果、管状体周面において、空気の流れ方向に対してテーパー状管状体の円形断面後方で境界層剥離が起こり、比較的低速であっても、空気の抵抗は低減でき、異音等発生しにくい。
【００１４】
ゴルフシャフトについては、スイング時釣り竿ほど大きくは曲がらない。しかし、元部から先端部にかけてその外径は倍程度変化しており、そのテーパーの大きな変化により、凹部が軸方向にのみ形成されているのであるが、スイング時空気は軸方向にも流れ、しかも軸方向位置によってその空気の流れる量は一定でなく、ゴルフシャフト周面の境界部分においても釣り竿と同様乱流境界層が比較的低速で生じる。結果、同様にして低速域でも、空気の抵抗は低減でき、異音等発生しにくく、投打時の終速を向上させることができるテーパー状管状体を構成することができるのである。
【００１５】
以上釣り竿、ゴルフシャフトについてのみ説明したが、釣り竿、ゴルフシャフト等には、炭素繊維等強化繊維に樹脂を含浸させたプリプレグによって形成され、成型にあたり緩やかなテーパー状管状体を有する自転車用フレーム等も含む。
【００１６】
〔構成〕
請求項３に係る発明の特徴構成は、請求項１〜２のうちのいずれか一つに記載の前記テーパー状管状体を備えた釣り竿であり、その作用効果は次の通りである。
【００１７】
〔作用効果〕
前記テーパー状管状体を備えた釣り竿は、キャストの際の空気抵抗は低減でき、少ない力でキャスト可能であり、実釣り時釣り竿を保持している際も、異なる方向からの風に対しても容易に対応でき、その結果風が強い場合でも、思う方向にキャストすることがでる。また、キャストの際異音により悩まされることも少ない。長尺の釣り竿であっても、急な強い風が吹いたような場合でも、容易に対応可能である。
【００１８】
前記テーパー状管状体を備えたゴルフクラブは、ねじり剛性等を犠牲にすることなく、軽量にして、投打時の終速を向上が可能であり、軽いスイングで飛距離が期待できる。また、回転時の慣性モーメントを低減させることなくスイングできるので打球の方向が定まり易い。更に異音に悩まされることも少ない。
また、自転車のフレーム等に用いた場合には、横風に強い。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来の断面楕円を有する釣り竿及びその断面を示したものである。
【図２】従来の表面に長さ方向に沿って、複数本の溝状の凹部を具備することを特徴とする スポーツ道具用シャフトを示す。
【図３】テーパー状管状体の1部で、その表面に長手方向に徐々に幅狭となって延びる複数の凹部を具備した円形断面のテーパー状管状体を示す斜視図で,(b)はその1部断面である。
【図４】釣り竿で、仕掛け等をキャストする際の釣り竿の運動状態を示す。
【図４−１】キャストした際の釣り竿のテーパー状管状体周面の空気の流れの状態の1部詳細を示す。
【図５】ゴルフクラブの投打時の運動状態を示す。
【図５−１】ゴルブクラブのヘッド部の詳細を示す。
【図６】テーパー状管状体が回転運動等した場合の空気の流れの状態を示す。
【図７】本発明のテーパー状管状体のプリプレグを巻装する際の巻装図を示す。
【図７−１】凹部形成用プリプレグを示す。
【図８】凹部を形成するためのシリコーンゴム等のシートの図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
〔実施形態〕
本発明のテーパー状管状体Ａを有した釣り竿Ｆ及びゴルフクラブシャフトＧのテーパー状管状体Ａについて説明する。図３に示すように、テーパー状管状体Ａは、軸線に沿って徐々に幅狭となっている凹部Ａ１を有している。Ａ２はテーパー状管状態の円周面である。凹部Ａ１はその最大深さがＫ＝０．０２ｍｍ〜０．３ｍｍで、その幅はＣ＝０．０５Ｄ〜０．１Ｄに形成されている。かつ全円周ほぼ均一に形成されている。
【００２１】
図３では凹部Ａ１がテーパー管状体の軸方向全体に形成されているが、風の影響を強く受ける部分若しくは高速で運動（回転運動含む）する部分の1部であってもいい。釣り竿１においては、穂先竿Ｆ１等に設けた場合はキャストの際ほとんど曲がってしまうが、穂先においては空気の流れ
a はキャスティングの際軸方向に流れるので、凹部に沿った流れとなりこの場合でも空気の抵抗は極めて小さい。キャスティング竿においては、図４の楕円部Ｔの部分に凹部Ａ１を施すのが、空気抵抗を減少させるに最も効果的である。図４−１には、楕円部Ｔの空気の流れの詳細を示す。a２はテーパー状管状体周面方向の空気の流れ、a１はテーパー状管状体の凹部の近傍の周方向の空気の流れ、a３はテーパー状管状体表面の軸方向の空気の流れ方向を示す。
【００２２】
図５には本発明のテーパー状管状体Ａを用いたゴルフクラブＧを示す。Ｒはゴルフクラブシャフトでゴルフボールを投打する際のゴルフクラブシャフトの回転方向、a はゴルフクラブシャフト表面及びゴルフクラブヘッドＨ表面での空気の流れの概略を示す。ゴルフクラブシャフトＧにおいても、投打時の速度が最も早くなる先部分のゴルフクラブヘッドＨに近い部分の1部に形成されている場合には、空気抵抗を減少させるに最も有効である。また、図５−１に示すとおりゴルフクラブヘッドＨ部分両側表面に上記同様の凹部Ａ１を設けた場合には、なお有効である。この場合の凹部Ａ１の幅Ｃ及びその深さＫはゴルフクラブシャフトＡに形成された凹部Ａ１と略同一のものであればいい。
【００２３】
キャスティング時及び投打時において空気の抵抗が小さくなる理由について図６に基づいて説明する。
テーパー状管状体軸方向に上記凹部Ａ１をその周面に複数設けることにより、釣り竿ではキャスティング時、ゴルフクラブシャフトでは投打時、テーパー状管状体表面の空気の流れは、図６に示すとおり円周方向にa２、凹部Ａ１の窪み部分にa1,軸方向にa３ごとき様相となる。テーパー状管状体Ａがある速度で回転運動等すると、a１,a２の流れは、テーパー状管状体円形周面の先端Ａｔではテーパー状管状体との相対速度では同一速度であるが、それぞれ表面の長さが異なるため、流れa１が凹部を通過する際では、a２とは速度は同一でなくなり、かつ凹部表面に沿った流れa１は、a２とはその方向も異なる。よって、テーパー状管状体軸方向に対して略直角方向では、凹部と円周表面とでは空気の流れは一致しない。かつテーパー状管状体凹部の空気はその粘性によって、回転による遠心力が作用して軸方向a３に移動し、速度が異なることによる円周方向の凹部a1と周面a２の空気のながれの不一致と軸方向a３の空気流れとあいまって、比較的低速でテーパー状管状体が回転運動等する場合でも、その管状体表面の表層は乱流境界層を形成するのである。
その結果、レイノルズ数（Ｒｅ）が比較的小さい段階であっても、空気の層の境界層剥離はテーパー状管状体円外周の空気の流れ方向に対しては、前部ではおこらず、平滑の円筒形表面における抵抗係数に比較して、抵抗係数が大きく減少するのである。
【００２４】
本発明のテーパー状管状体の製造方法について図７に基づいて説明する。
あらかじめ離形剤及び炭素繊維にエポキシ樹脂等を含浸したプリプレグＰを貼り付けるための接着剤を芯金Ｍに塗布する（図示せず。）。周方向に繊維が配されたプリプレグＰ１を巻装する。相互に逆方向に繊維が傾斜した２枚のプリプレグ（バイアスプリプレグ）を貼り合わせたプリプレグＰ２を巻装する。軸方向に繊維が配されたプリプレグＰ３を巻装する。先部（Ｐ５）及び元部（Ｐ４）補強プリプレグ（釣り竿では嵌合合わせ用パターン）を巻装する。これらＰ１からＰ５のプリプレグは製造状況に応じて、それぞれ張り合わせて巻装してもいい。次に凹部形成用プリプレグＰＰを巻装する。さらにシリコンゴムシートＳＳ若しくはフッ素樹脂性シートＳＴを巻く。係るシートを巻くのはテーパー状管状体の凹部形状の輪郭を明確にするためである。
次にプリプレグによる釣り竿、ゴルフシャフトの成型の常法により、ポリエステルテープ等を巻き緊縮し、所定焼成温度で成型する。ここで、成型は真空炉で常法により成型するのが望ましい。
以下、ポリエステルテープ、シリコンゴムシート等を取り除き、バフ研磨等処理後塗装、組み立てを行う。
【００２５】
次に図７−１に示す凹部形成用プリプレグＰＰについて説明する。
薄手のプリプレグＰｔ（例えば炭素繊維にエポキシ樹脂を含浸した引き揃えプリプレグで厚みＣ＝０．０１〜０．０５ｍｍ）に５００Ｆ（フィラ）〜１０００Ｆのカーボンヤーンにエポキシ樹脂を含浸したヤーンプリプレグＰｆを、軸方向に対して所定のテーパー状間隔で上記薄手プリプレグに張り合わせて製作する。上記ヤーンプリプレグＰｆは、炭素繊維引き揃えプリプレグの厚み０．０３〜０．２ｍｍ程度のものを０．５〜１ｍｍ程度の幅にスリットしたものを張り合わせてもいい。
上記テーパー状の間隔Ｃは、管状体外径Ｄに対して、Ｃ＝０．０５Ｄ〜０．１Ｄであることが必要である。
【００２６】
上記薄手のプリプレグＰｔを用いる代わりに、図８に示すとおり離形性の優れた上記と同様の軸方向凹凸を有するシリコン製のゴムシートを用いることもできる。かかる場合はテーパー状管状体を製作するための炭素繊維によるプリプレグを芯金に乾燥した後、ポリエステルテープ等で緊縮し、真空炉等にて焼成した後、シリコン製のゴムシート及びポリエステルテープ等を取り除き、周方向に複数の軸方向凹部を有するテーパー状管状体を製作する。この場合には、ヤーンプリプレグＰｆの代用のための厚みとしてＳｆ＝０．０２〜０．５ｍｍの凸部を一定のテーパー状間隔に形成する。
【００２７】
別途、シリコン製のゴムシートＳｔに前述のヤーンプリプレグＰｆ（カーボン引き揃えプリプレグを所定の細幅にスリットしたものを含む。）を所定間隔をおいて張り合わせて形成してもいい。かかる場合は、真空炉等にて焼成した後、エステルテープ及びシリコン製のゴムシートＳｔを取り除き、ヤーンプリプレグＰｆはテーパー状管状体と一体となって、ヤーンプリプレグＰｆ部分が凸部（外周面）となり、結果所定の一定幅の凹部Ａ１を有したテーパー状管状体Ａが形成可能となる。
シリコン製ゴムシートＳｔ等の厚みＳｔは、０．３〜０．５ｍｍ程度が適当である。
【符号の説明】
【００２８】
１ 釣り竿
２ スポーツ道具用シャフト（従来のゴルフシャフト、釣り竿等）
Ａ テーパー状管状体
Ａ１ テーパー状管状体の凹部
Ａ２ テーパー状管状体の周面
Ｆ１ 穂先竿
a 空気の流れ
a１ 凹部周方向空気の流れ
a２ 周面方向空気の流れ
a３ 軸方向空気の流れ
Ｇ ゴルフクラブ
Ｒ ゴルフクラブの投打時の回転方向
Ｈ ゴルフクラブヘッド
Ａｔ テーパー状管状体円形周面の先端
Ｍ 芯金
Ｐ（Ｐ１〜Ｐ５）炭素繊維に樹脂を含浸したプリプレグ
Ｐｔ 薄手のプリプレグシート
Ｐｆ ヤーンプリプレグ
ＳＳ シリコンゴムシート
ＳＴ フッ素樹脂性シート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運動時の空気抵抗を減少させるテーパー状管状体に関する。
【背景技術】
【０００２】
釣り竿、ゴルフシャフト等の炭素繊維等強化繊維に樹脂を含浸させたプリプレグによって形成され、かつ回転運動等高速で機能するテーパー状管状体は、運動時の空気抵抗を減少させるため次のような構成を採っていた。
（イ）
断面形状を長軸と短軸を持つ断面長円形状にしていた（特許文献１）もの、また、流線形形状をしたもの（特許文献２）があった。
（ロ）
凹凸部を有する、ゴルフクラブシャフト、釣り竿、ラケット等のスポーツ道具用シャフトであって、表面に長さ方向に沿っていわゆるディンプル若しくは溝状の凹部を備えたものもあった。（特許文献３）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実公昭５９−００１５０６
【特許文献２】実公昭６２−００１９０１
【特許文献３】特開平０９−２９９５２９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
（イ）
断面を長円形状、 流線形状をした釣り竿は、なるほどキャスティング等した場合には空気抵抗は少ないものの、釣り竿にかかる負荷は1方向のみでなく、多方向にかかるため、ねじり力等に対して、バランスが悪く、不安定な場合があった。
（ロ）
スポーツ道具用シャフトであって、表面に長さ方向に沿ってディンプル若しくは複数本の溝状の凹部を備えたものあるが、溝状の凹がもうけられてはいるものの、軸方向に一定幅にかつ一様に設けられており、外形表面がテーパー状である点が全く考慮されていない。ゴルフシャフトは大きく変化するテーパーを有しており、釣り竿は肉薄であり、運動時に、先端側ほど大きく曲がる構成であることが考慮されたものとはなっていない。
【０００５】
本発明の目的は 釣り竿、ゴルフシャフト等の炭素繊維等強化繊維に樹脂を含浸させたプリプレグを硬化することによって形成され、回転運動等機能するテーパー状管状体について、先端に至るほど高速で、かつ大きく曲がることを考慮して、先端ほど空気抵抗を少なくして、軽く振りぬける釣り竿及びゴルフシャフト用等テーパー状管状体及びかかるテーパー状管状体を用いた釣り竿、ゴルフクラブを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
〔構成〕
請求項１に係る発明の特徴構成は、炭素繊維等強化繊維に樹脂を含浸させたプリプレグを焼成硬化することによって形成されるテーパー状管状体の表面に、先端長手方向に幅狭となって延びる複数の凹部を具備することを特徴とする釣り竿、ゴルフシャフト用等テーパー状管状体であり、その作用効果は次の通りである。
【０００７】
〔作用〕
（イ）釣り竿は、特にキャスティング等の場合、その先部は２０ｍ／ｓｅｃから４５ｍ／ｓｅｃの周速で回転するものであり、空気の抵抗を大きく受ける。また、５ｍ以上１０ｍもの長尺の釣り竿となると、釣り竿を保持するだけで、風の抵抗を大きく受ける。そのため従来では、断面形状を断面長円形状等して、空気の抵抗を少なくする釣り竿が紹介されていた。しかし、断面長円形状等（図１）した場合には、風が一定方向のみ作用している場合は効果があるが、風の方向が変化した場合、かえってその対応に大きな労力を必要としてしまい、その負担は大きい。
本請求項１の発明は断面が円形のテーパー状管状体の表面に、先端長手方向に幅狭となって延びる複数の凹部を設けることによって、急速に回転等してキャストする釣り竿の場合の空気の抵抗を大幅に軽減さる釣り竿用テーパー状管状体であり、円形断面の管状体としているので、風の方向が急に変化しても、その方向変化に応じた効果を生じ、特別に風方向変化に対して異なった対応する必要はない。
【０００８】
また、ゴルフシャフト等において、特許文献３の「複数本の溝状の凹部を備えた」管状体では、ゴルフシャフトは大きなテーパーを有するテーパー状の管状体であり、元部と先部ではシャフトの外径は倍程度異なるもので、管状体表面の元部と先部に一律一様に溝状の凹部が設けられたものでは（図２）、ゴルフクラブ用シャフトとして適正な機能が期待できない。また先部が高速回転した場合の効果も疑問視される。更に、先部について、元部と同じような溝状凹部を設けた場合、当然打球の投打時のねじり強度等問題となる。
本願請求項1の発明は、急なテーパーを有するゴルフシャフトにおいて、その急テーパー及び外径に応じて周方向に、「長手方向に幅狭となって延びる複数の凹部を具備」させることによって、高速時での先部の空気抵抗を大きく減少させて、かつ投打時において、強力なねじり力等がかかっても、十分に対応できるテーパー状管状体が構成されるべく配慮したもので、更に現実的に投打する際の空気抵抗を大きく減らすことができるゴルフクラブ用テーパー状管状体である。
【０００９】
〔効果〕
上記請求項１の構成によって、釣り竿については、少ない力でキャストしやすく、キャスト時カルマン渦は発生しにくく従って異音も発生しにくく、違和感なく、風の方向が変化した場合でも、釣り竿をあえて、風の方向変化によって持ちかえる等の動作は不要となる。
【００１０】
また、ゴルフシャフトについても、スイング時、カルマン渦は発生しにくく、従って異音も発生しにくく、ゴルフボール投打時の終速度が向上して、より少ない力での飛距離の向上が期待できる。
【００１１】
請求項２に係る発明の特徴構成は、前記複数本の凹部が、前記テーパー状管状体の直径Ｄに対して、軸直角方向断面視で、その幅Ｃ＝０．０５Ｄ〜０．１Ｄで、その最大深さがＫ＝０．０２ｍｍ〜０．３ｍｍである請求項１のテーパー状管状体である点にあり、その作用効果は次の通りである。
【００１２】
〔作用効果〕
凹部が、外径Ｄに対して上記０．０５Ｄから０．１Ｄの幅で、好ましくは全周にわたって一定間隔を置いて、形成されていなければ、表層周面において、比較的低速において（２０ｍ／ｓｅｃ程度）乱流境界層は構成されにくく、上記幅で全周に一定間隔を置いて設けられてなければ、円周方向の位置によってカルマン渦等が発生しやすい。釣り竿に使用した場合であれば、キャスティング時等、ゴルフクラブシャフトであればスイング時において、低速時においての空気の抵抗の低減はあまり期待できず、異音を発生してしまいやすいからである。
また、その最大深さが０．０２ｍｍから０．３ｍｍ以下としたのは、０．３ｍｍ以上深さの場合には釣り竿においても、ゴルフシャフトにおいても、機能上問題（釣り竿については、強度、ゴルフシャフトについては、ねじれ剛性等）が生じるからであり、０．０２以下の深さでは、比較的低速時であっても異音を発生し、空気抵抗の低減は期待できないからである。
【００１３】
釣り竿においては、キャストの際、曲がった状態で最終的に釣り糸等はリリースされる（図４）。この曲がった状態では空気の流れ方向に対して釣り竿のテーパー状管状体断面は、楕円断面形状を呈している。一方釣り竿軸方向においては、凹部が軸方向に形成されているので、高速運動時の際、テーパー状管状体凹部表面の空気は、その遠心力によって、軸方向にも空気の流れが発生する。またこの際テーパー状管状体が略円運動するので、テーパー状管状体周方向及び凹部における周方向の空気は、凹部を横断する際両者の流れはぶつかり合って、その周面はより乱流境界層域が形成され易くなる（図６）。その結果、管状体周面において、空気の流れ方向に対してテーパー状管状体の円形断面後方で境界層剥離が起こり、比較的低速であっても、空気の抵抗は低減でき、異音等発生しにくい。
【００１４】
ゴルフシャフトについては、スイング時釣り竿ほど大きくは曲がらない。しかし、元部から先端部にかけてその外径は倍程度変化しており、そのテーパーの大きな変化により、凹部が軸方向にのみ形成されているのであるが、スイング時空気は軸方向にも流れ、しかも軸方向位置によってその空気の流れる量は一定でなく、ゴルフシャフト周面の境界部分においても釣り竿と同様乱流境界層が比較的低速で生じる。結果、同様にして低速域でも、空気の抵抗は低減でき、異音等発生しにくく、投打時の終速を向上させることができるテーパー状管状体を構成することができるのである。
【００１５】
以上釣り竿、ゴルフシャフトについてのみ説明したが、釣り竿、ゴルフシャフト等には、炭素繊維等強化繊維に樹脂を含浸させたプリプレグによって形成され、成型にあたり緩やかなテーパー状管状体を有する自転車用フレーム等も含む。
【００１６】
〔構成〕
請求項３に係る発明の特徴構成は、請求項１〜２のうちのいずれか一つに記載の前記テーパー状管状体を備えた釣り竿であり、その作用効果は次の通りである。
【００１７】
〔作用効果〕
前記テーパー状管状体を備えた釣り竿は、キャストの際の空気抵抗は低減でき、少ない力でキャスト可能であり、実釣り時釣り竿を保持している際も、異なる方向からの風に対しても容易に対応でき、その結果風が強い場合でも、思う方向にキャストすることがでる。また、キャストの際異音により悩まされることも少ない。長尺の釣り竿であっても、急な強い風が吹いたような場合でも、容易に対応可能である。
【００１８】
前記テーパー状管状体を備えたゴルフクラブは、ねじり剛性等を犠牲にすることなく、軽量にして、投打時の終速を向上が可能であり、軽いスイングで飛距離が期待できる。また、回転時の慣性モーメントを低減させることなくスイングできるので打球の方向が定まり易い。更に異音に悩まされることも少ない。
また、自転車のフレーム等に用いた場合には、横風に強い。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来の断面楕円を有する釣り竿及びその断面を示したものである。
【図２】従来の表面に長さ方向に沿って、複数本の溝状の凹部を具備することを特徴とする スポーツ道具用シャフトを示す。
【図３】テーパー状管状体の1部で、その表面に長手方向に徐々に幅狭となって延びる複数の凹部を具備した円形断面のテーパー状管状体を示す斜視図で,(b)はその1部断面である。
【図４】釣り竿で、仕掛け等をキャストする際の釣り竿の運動状態を示す。
【図４−１】キャストした際の釣り竿のテーパー状管状体周面の空気の流れの状態の1部詳細を示す。
【図５】ゴルフクラブの投打時の運動状態を示す。
【図５−１】ゴルブクラブのヘッド部の詳細を示す。
【図６】テーパー状管状体が回転運動等した場合の空気の流れの状態を示す。
【図７】本発明のテーパー状管状体のプリプレグを巻装する際の巻装図を示す。
【図７−１】凹部形成用プリプレグを示す。
【図８】凹部を形成するためのシリコーンゴム等のシートの図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
〔実施形態〕
本発明のテーパー状管状体Ａを有した釣り竿Ｆ及びゴルフクラブシャフトＧのテーパー状管状体Ａについて説明する。図３に示すように、テーパー状管状体Ａは、軸線に沿って徐々に幅狭となっている凹部Ａ１を有している。Ａ２はテーパー状管状態の円周面である。凹部Ａ１はその最大深さがＫ＝０．０２ｍｍ〜０．３ｍｍで、その幅はＣ＝０．０５Ｄ〜０．１Ｄに形成されている。かつ全円周ほぼ均一に形成されている。
【００２１】
図３では凹部Ａ１がテーパー管状体の軸方向全体に形成されているが、風の影響を強く受ける部分若しくは高速で運動（回転運動含む）する部分の1部であってもいい。釣り竿１においては、穂先竿Ｆ１等に設けた場合はキャストの際ほとんど曲がってしまうが、穂先においては空気の流れ
a はキャスティングの際軸方向に流れるので、凹部に沿った流れとなりこの場合でも空気の抵抗は極めて小さい。キャスティング竿においては、図４の楕円部Ｔの部分に凹部Ａ１を施すのが、空気抵抗を減少させるに最も効果的である。図４−１には、楕円部Ｔの空気の流れの詳細を示す。a２はテーパー状管状体周面方向の空気の流れ、a１はテーパー状管状体の凹部の近傍の周方向の空気の流れ、a３はテーパー状管状体表面の軸方向の空気の流れ方向を示す。
【００２２】
図５には本発明のテーパー状管状体Ａを用いたゴルフクラブＧを示す。Ｒはゴルフクラブシャフトでゴルフボールを投打する際のゴルフクラブシャフトの回転方向、a はゴルフクラブシャフト表面及びゴルフクラブヘッドＨ表面での空気の流れの概略を示す。ゴルフクラブシャフトＧにおいても、投打時の速度が最も早くなる先部分のゴルフクラブヘッドＨに近い部分の1部に形成されている場合には、空気抵抗を減少させるに最も有効である。また、図５−１に示すとおりゴルフクラブヘッドＨ部分両側表面に上記同様の凹部Ａ１を設けた場合には、なお有効である。この場合の凹部Ａ１の幅Ｃ及びその深さＫはゴルフクラブシャフトＡに形成された凹部Ａ１と略同一のものであればいい。
【００２３】
キャスティング時及び投打時において空気の抵抗が小さくなる理由について図６に基づいて説明する。
テーパー状管状体軸方向に上記凹部Ａ１をその周面に複数設けることにより、釣り竿ではキャスティング時、ゴルフクラブシャフトでは投打時、テーパー状管状体表面の空気の流れは、図６に示すとおり円周方向にa２、凹部Ａ１の窪み部分にa1,軸方向にa３ごとき様相となる。テーパー状管状体Ａがある速度で回転運動等すると、a１,a２の流れは、テーパー状管状体円形周面の先端Ａｔではテーパー状管状体との相対速度では同一速度であるが、それぞれ表面の長さが異なるため、流れa１が凹部を通過する際では、a２とは速度は同一でなくなり、かつ凹部表面に沿った流れa１は、a２とはその方向も異なる。よって、テーパー状管状体軸方向に対して略直角方向では、凹部と円周表面とでは空気の流れは一致しない。かつテーパー状管状体凹部の空気はその粘性によって、回転による遠心力が作用して軸方向a３に移動し、速度が異なることによる円周方向の凹部a1と周面a２の空気のながれの不一致と軸方向a３の空気流れとあいまって、比較的低速でテーパー状管状体が回転運動等する場合でも、その管状体表面の表層は乱流境界層を形成するのである。
その結果、レイノルズ数（Ｒｅ）が比較的小さい段階であっても、空気の層の境界層剥離はテーパー状管状体円外周の空気の流れ方向に対しては、前部ではおこらず、平滑の円筒形表面における抵抗係数に比較して、抵抗係数が大きく減少するのである。
【００２４】
本発明のテーパー状管状体の製造方法について図７に基づいて説明する。
あらかじめ離形剤及び炭素繊維にエポキシ樹脂等を含浸したプリプレグＰを貼り付けるための接着剤を芯金Ｍに塗布する（図示せず。）。周方向に繊維が配されたプリプレグＰ１を巻装する。相互に逆方向に繊維が傾斜した２枚のプリプレグ（バイアスプリプレグ）を貼り合わせたプリプレグＰ２を巻装する。軸方向に繊維が配されたプリプレグＰ３を巻装する。先部（Ｐ５）及び元部（Ｐ４）補強プリプレグ（釣り竿では嵌合合わせ用パターン）を巻装する。これらＰ１からＰ５のプリプレグは製造状況に応じて、それぞれ張り合わせて巻装してもいい。次に凹部形成用プリプレグＰＰを巻装する。さらにシリコンゴムシートＳＳ若しくはフッ素樹脂性シートＳＴを巻く。係るシートを巻くのはテーパー状管状体の凹部形状の輪郭を明確にするためである。
次にプリプレグによる釣り竿、ゴルフシャフトの成型の常法により、ポリエステルテープ等を巻き緊縮し、所定焼成温度で成型する。ここで、成型は真空炉で常法により成型するのが望ましい。
以下、ポリエステルテープ、シリコンゴムシート等を取り除き、バフ研磨等処理後塗装、組み立てを行う。
【００２５】
次に図７−１に示す凹部形成用プリプレグＰＰについて説明する。
薄手のプリプレグＰｔ（例えば炭素繊維にエポキシ樹脂を含浸した引き揃えプリプレグで厚みＣ＝０．０１〜０．０５ｍｍ）に５００Ｆ（フィラ）〜１０００Ｆのカーボンヤーンにエポキシ樹脂を含浸したヤーンプリプレグＰｆを、軸方向に対して所定のテーパー状間隔で上記薄手プリプレグに張り合わせて製作する。上記ヤーンプリプレグＰｆは、炭素繊維引き揃えプリプレグの厚み０．０３〜０．２ｍｍ程度のものを０．５〜１ｍｍ程度の幅にスリットしたものを張り合わせてもいい。
上記テーパー状の間隔Ｃは、管状体外径Ｄに対して、Ｃ＝０．０５Ｄ〜０．１Ｄであることが必要である。
【００２６】
上記薄手のプリプレグＰｔを用いる代わりに、図８に示すとおり離形性の優れた上記と同様の軸方向凹凸を有するシリコン製のゴムシートを用いることもできる。かかる場合はテーパー状管状体を製作するための炭素繊維によるプリプレグを芯金に乾燥した後、ポリエステルテープ等で緊縮し、真空炉等にて焼成した後、シリコン製のゴムシート及びポリエステルテープ等を取り除き、周方向に複数の軸方向凹部を有するテーパー状管状体を製作する。この場合には、ヤーンプリプレグＰｆの代用のための厚みとしてＳｆ＝０．０２〜０．５ｍｍの凸部を一定のテーパー状間隔に形成する。
【００２７】
別途、シリコン製のゴムシートＳｔに前述のヤーンプリプレグＰｆ（カーボン引き揃えプリプレグを所定の細幅にスリットしたものを含む。）を所定間隔をおいて張り合わせて形成してもいい。かかる場合は、真空炉等にて焼成した後、エステルテープ及びシリコン製のゴムシートＳｔを取り除き、ヤーンプリプレグＰｆはテーパー状管状体と一体となって、ヤーンプリプレグＰｆ部分が凸部（外周面）となり、結果所定の一定幅の凹部Ａ１を有したテーパー状管状体Ａが形成可能となる。
シリコン製ゴムシートＳｔ等の厚みＳｔは、０．３〜０．５ｍｍ程度が適当である。
【符号の説明】
【００２８】
１ 釣り竿
２ スポーツ道具用シャフト（従来のゴルフシャフト、釣り竿等）
Ａ テーパー状管状体
Ａ１ テーパー状管状体の凹部
Ａ２ テーパー状管状体の周面
Ｆ１ 穂先竿
a 空気の流れ
a１ 凹部周方向空気の流れ
a２ 周面方向空気の流れ
a３ 軸方向空気の流れ
Ｇ ゴルフクラブ
Ｒ ゴルフクラブの投打時の回転方向
Ｈ ゴルフクラブヘッド
Ａｔ テーパー状管状体円形周面の先端
Ｍ 芯金
Ｐ（Ｐ１〜Ｐ５）炭素繊維に樹脂を含浸したプリプレグ
Ｐｔ 薄手のプリプレグシート
Ｐｆ ヤーンプリプレグ
ＳＳ シリコンゴムシート
ＳＴ フッ素樹脂性シート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素繊維等強化繊維に樹脂を含浸させたプリプレグを硬化することよって形成されたテーパー状管状体において、前記テーパー状管状体の表面が、先端長手方向に幅狭となって延びる複数の凹部を具備していることを特徴とする釣り竿、ゴルフクラブ等用テーパー状管状体。
【請求項２】
前記凹部は、前記テーパー状管状体の直径Ｄに対して、軸直角方向断面視で、その幅Ｃ＝０．０５Ｄ〜０．１Ｄで、その最大深さがＫ＝０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍである請求項１のテーパー状管状体。
【請求項３】
請求項１または２のうちのいずれかに記載のテーパー状管状体を有する釣り竿。
【請求項４】
請求項１〜２のうちのいずれかに記載のテーパー状管状体からなるゴルフクラブ。
【請求項１】
炭素繊維等強化繊維に樹脂を含浸させたプリプレグを硬化することよって形成されたテーパー状管状体において、前記テーパー状管状体の表面が、先端長手方向に幅狭となって延びる複数の凹部を具備していることを特徴とする釣り竿、ゴルフクラブ等用テーパー状管状体。
【請求項２】
前記凹部は、前記テーパー状管状体の直径Ｄに対して、軸直角方向断面視で、その幅Ｃ＝０．０５Ｄ〜０．１Ｄで、その最大深さがＫ＝０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍである請求項１のテーパー状管状体。
【請求項３】
請求項１または２のうちのいずれかに記載のテーパー状管状体を有する釣り竿。
【請求項４】
請求項１〜２のうちのいずれかに記載のテーパー状管状体からなるゴルフクラブ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図４−１】
【図５】
【図５−１】
【図６】
【図７】
【図７−１】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図４−１】
【図５】
【図５−１】
【図６】
【図７】
【図７−１】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２５２８１２（Ｐ２０１０−２５２８１２Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【公開請求】
【出願番号】特願２０１０−１８０９３５（Ｐ２０１０−１８０９３５）
【出願日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【出願人】（７１０００１０７４）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８０９３５（Ｐ２０１０−１８０９３５）
【出願日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【出願人】（７１０００１０７４）
【Ｆターム（参考）】
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