JP2014100186A - ゴルフクラブヘッド及び設計方法 - Google Patents

Abstract

【課題】空気抵抗を低減しつつ、打音の悪化を抑制すること。
【解決手段】フェース部及びクラウン部を含み、体積が４００ｃｃ以上のゴルフクラブヘッドにおいて、前記クラウン部が、前記フェース部側の抗力低減部と、前記抗力低減部よりもバック側に位置する打音促進部と、を含み、前記抗力低減部のフェース−バック方向の輪郭の曲率半径が１００ｍｍ以下であり、前記打音促進部のフェース−バック方向の輪郭の曲率半径が２００ｍｍ以上である、ことを特徴とするゴルフクラブヘッドが提供される。
【選択図】図２

Description

本発明はゴルフクラブヘッドに関する。

ウッド型に代表されるゴルフクラブヘッドでは、年々大型化が進んでおり、スイング時の空気抵抗の影響が大きくなってきている。空気抵抗が大きくなると、ヘッドスピードが低下して打球の飛距離低下を招く場合がある。特許文献１には、空気抵抗の低下に着目したゴルフクラブヘッドが提案されている。

特表２０１１−５２８２６３号公報

空気抵抗を小さくしてヘッドスピードを向上させるには、空気流のゴルフクラブヘッドからの剥離を抑えることが重要である。クラウン部からの空気流の剥離を抑えるためには、クラウン部に丸みを持たせることが有効である。しかし、クラウン部の丸みを強めると打音の響きが悪くなり易い。

本発明の目的は、空気抵抗を低減しつつ、打音の悪化を抑制することにある。

本発明によれば、フェース部及びクラウン部を含み、体積が４００ｃｃ以上のゴルフクラブヘッドにおいて、前記クラウン部が、前記フェース部側の抗力低減部と、前記抗力低減部よりもバック側に位置する打音促進部と、を含み、前記抗力低減部のフェース−バック方向の輪郭の曲率半径が１００ｍｍ以下であり、前記打音促進部のフェース−バック方向の輪郭の曲率半径が２００ｍｍ以上である、ことを特徴とするゴルフクラブヘッドが提供される。

本発明によれば、空気抵抗を低減しつつ、打音の悪化を抑制することができる。

（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の一実施形態の係るゴルフクラブヘッドの斜視図及び側面視図。 抗力低減部と打音促進部の説明図。 図２のＩ−Ｉ線切断面端面図。 （Ａ）は基準姿勢の説明図、（Ｂ）はフェースセンタの説明図。

図１（Ａ）は本発明の一実施形態のゴルフクラブヘッド１０の斜視図である。ゴルフクラブヘッド１０は中空体をなしており、その周壁が、フェース面（打撃面）を形成するフェース部１１と、ゴルフクラブヘッド１０の上部を形成するクラウン部１２と、ゴルフクラブヘッド１０の底部を形成するソール部１３と、ゴルフクラブヘッド１０の側部を形成するサイド部１４と、を構成している。サイド部１４は、トウ側の部分、ヒール側の部分及びバック側の部分を含む。また、ゴルフクラブヘッド１０はシャフトが取付けられるホゼル部１５と、を備える。ゴルフクラブヘッド１０は、その体積が４００ｃｃ以上のものを想定しており、好ましくは５００ｃｃ以下である。

ゴルフクラブヘッド１０はドライバ用のゴルフクラブヘッドであるが、本発明はドライバ以外のフェアウエイウッド等も含むウッド型のゴルフクラブヘッド、ユーティリティ型（ハイブリッド型）のゴルフクラブヘッド、その他の中空のゴルフクラブヘッドに好適である。ゴルフクラブヘッド１０は、金属材料から作成することができ、そのような金属材料としては、チタン系金属（例えば、６Ａｌ−４Ｖ−Ｔｉのチタン合金等）、ステンレス、ベリリウムカッパー等の銅合金が挙げられる。

ゴルフクラブヘッド１０は、複数のパーツを接合して組み立てることができる。例えば、クラウン部１２、ソール部１３、サイド部１４及びフェース部１１の周縁部分を構成し、フェース部１１に相当する部分の一部に開口部が形成された本体部材と、該本体部材の該開口部に接合されるフェース部材と、から構成できる。

図１において、矢印Ｄ１はフェース−バック方向を例示している。フェース−バック方向は、通常は、飛球線方向（打球の目標方向）となる。矢印Ｄ２はトウ−ヒール方向を示している。トウ−ヒール方向は、ソール部１３のトウ側端とヒール側端とを結ぶ方向とする。

図１（Ｂ）、図２及び図３を参照してクラウン部１２の構成について説明する。図１（Ｂ）はゴルフクラブヘッド１０の側面視図である。より詳しくは、規定ライ角通りにゴルフクラブヘッド１０を水平面上に配置した場合（以下、基準姿勢ともいう）に、ヒール側からゴルフクラブヘッド１０を見た図である。図２は抗力低減部１２ａと打音促進部１２ｂとの説明図である。より詳しくは、基準姿勢にあるゴルフクラブヘッド１０の平面図である。図３は図２のＩ−Ｉ線切断面端面図である。Ｉ−Ｉ線はフェース部１１のフェースセンタをフェース−バック方向に横断する垂直な仮想平面Ｓに一致している。

基準姿勢について図４（Ａ）を参照して補足すると共にフェースセンタについて図４（Ｂ)を参照して説明する。

まず、基準姿勢について図４（Ａ）を参照して、ゴルフクラブヘッド１０は仮想水平面Ｓｈ上に配置されており、規定ライ角がθ１である場合を想定している。線ＸＡはホゼル部１５に装着されるシャフトの軸線である。なお、規定ライ角が不明な場合、そのゴルフクラブの番手に応じた平均的なライ角としてもよい。例えば、ドライバのゴルフクラブヘッドの場合、５９度にする。

フェースセンタについて図４（Ｂ）を参照して、縦と横に目盛を有するゲージＧをフェース部１１にあてがい、縦の目盛と横の目盛の中央となる点をフェースセンタＦＣとする。ゲージＧは、縦の目盛と横の目盛の交点に孔が形成された、透過性を有する薄板であって、いわゆるインパクトポイントテンプレートと同じものを利用することができる。インパクトポイントテンプレートとは、フェース部のＣＴ値を計測する際にフェースセンタを特定するためのテンプレートである。

次に、図１（Ｂ）、図２及び図３を参照してクラウン部１２の構成について説明する。クラウン部１２は、フェース部１１側の抗力低減部１２ａと、抗力低減部１２ａよりもバック側に位置する打音促進部１２ｂとこれらの間の曲率遷移部１２ｃとを含む。

抗力低減部１２ａは、ゴルフクラブヘッド１０の打撃時における空気抵抗を低減することを目的としてその形状が形成されている。具体的には、抗力低減部１２ａの任意の位置において、Ｄ１方向（フェース−バック方向）の輪郭の曲率半径Ｒ１は１００ｍｍ以下とする。

曲率半径Ｒ１が１００ｍｍを超えると、空気抵抗の低減効果があまり期待できない。曲率半径Ｒ１は、より小さい方が空気抵抗の低減効果が高まるが限界があると共にクラウン部１２の形状が歪になる。したがって、曲率半径Ｒ１は３０ｍｍ以上であることが好ましく、特に、５０ｍｍ以上８０ｍｍ以下が好ましい。

抗力低減部１２ａはクラウン部１２のフェース部１１側端部から開始されることが好ましく、本実施形態では、少なくとも仮想平面Ｓ周辺において、抗力低減部１２ａはフェース部１１側端部からトップエッジ部ＴＥに続いて開始されている。

クラウン部１２から空気流が早期に剥離することを防止する点で、フェース部１１とクラウン部１２との境界部分であるトップエッジ部ＴＥの曲率半径は、抗力低減部１２ａの中でも最小とされることが好ましく、例えば、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。

抗力低減部１２ａのＤ１方向（フェース−バック方向）の幅は、長い方が空気流を剥離させない距離を長くとる点で好ましいが、空気流を剥離を防止可能な距離には限界があり、かつ、後述する打音促進部１２ｂの形成が困難となる。また、抗力低減部１２ａのＤ１方向（フェース−バック方向）の位置は、フェース部１１に近い方が好ましい。ここで、図２に示すように、基準姿勢において、仮想平面Ｓと、クラウン部１２のフェース部１１側の端部との第１交点Ｐ１から、仮想平面Ｓと、クラウン部１２のバック側の端部との第２交点Ｐ２までの水平距離をＬとする。抗力低減部１２ａのバック側端部は、第１交点Ｐ１からバック側に水平距離で０．３Ｌ〜０．５Ｌの範囲内に位置することが好ましい。つまり、図２において、Ｌ１＝０．３Ｌ〜０．５Ｌである。

クラウン部１２全体の曲率半径を小さくすると、クラウン部１２が振動しにくくなって打音の響きが悪くなる。また、クラウン部１２全体の曲率半径を小さくしたとしても、空気抵抗の低減効果には限界があり、特に、空気流の剥離点からバック側の領域については、空気抵抗の低減に寄与しない。

打音促進部１２ｂは、打音の響きを向上することを目的として、その曲率半径Ｒ２を相対的に大きくした部分である。具体的には、打音促進部１２ｂの任意の位置において、Ｄ１方向（フェース−バック方向）の輪郭の曲率半径Ｒ２は２００ｍｍ以上とする。

曲率半径Ｒ２が２００ｍｍ未満であると、打音の響きの向上効果があまり期待できない。曲率半径Ｒ２は、より大きい方が打音の響きの向上効果が高まる。本実施形態では、打音促進部１２ｂを平坦面（曲率半径＝∞）としている。

曲率半径Ｒ２を大きくすると、打音促進部１２ｂの周縁において、その曲率の変化が大きくなる。そのため、打音促進部１２ｂが振動し易くなる。図３は打音促進部１２ｂの振動態様を模式的に、誇張して示している。打音促進部１２ｂは矢印ｄ３方向に、破線で示すように振動する。その結果、打音を、より響きがよくすることができる。

打音促進部１２ｂの形状はどのような形状であってもよいが、振動し易くする点で円形又は楕円形であることが好ましい。本実施形態では円形としている。打音促進部１２ｂのの面積を小さくすると、打音がより高打音となるが、響きの向上効果が薄くなる場合がある。そこで、打音促進部１２ｂの面積は、例えば、７００〜８０００ｍｍ²が好ましい。

打音促進部１２ｂのＤ１方向（フェース−バック方向）の位置は、抗力低減部１２ａの位置及び範囲を優先して設定することが好ましい。したがって、抗力低減部１２ａを優先的に確保する点で、打音促進部１２ｂのフェース部１１側の端部は、第１交点Ｐ１からバック側に水平距離で０．５Ｌ〜０．６Ｌの範囲内に位置することが好ましい。つまり、図２において、Ｌ２＝０．５Ｌ〜０．６Ｌである。

次に、打音促進部１２ｂはクラウン部１２の一次振動モードの腹の位置を含むことが好ましい。これにより、打音促進部１２ｂの振幅が大きくなって響きが更によくなる。クラウン部１２の一次振動モードの腹の位置は、コンピュータによるモーダル解析やＦＥＭでの固有値解析を行うことで求めることができる。高打音化の点で、クラウン部１２の一次振動モードの固有値は４０００Ｈｚ以上であることが好ましい。

また、本実施形態では、打音促進部１２ｂの肉厚を、クラウン部１２の他の部分よりも薄肉としている。これにより、打音促進部１２ｂを更に振動し易くすることができる。

本実施形態の場合、打音促進部１２ｂは、図２で破線ＤＰで示す剥離点よりもバック側に位置している。換言すると、剥離点ＤＰは打音促進部１２ｂよりもフェース部１１側に位置している。剥離点ＤＰはＤ１方向（フェース−バック方向）に流れる空気流がクラウン部１２から剥離する位置である。剥離点ＤＰはコンピュータシミュレーション（空力解析）の結果ＳＲから特定することができる。

剥離点ＤＰよりも打音促進部１２ｂがバック側に位置している場合、打音促進部１２ｂの存在がゴルフクラブヘッド１０の空力性能に悪影響を与えない。

本実施形態の場合、剥離点ＤＰが抗力低減部１２ａよりもバック側に位置するように、抗力低減部１２ａの外形が設定されている。通常、剥離点ＤＰはクラウン部１２の頂点ＴＰよりもバック側に位置することになることから、本実施形態では、抗力低減部１２ａがクラウン部１２の頂点ＴＰを含む形状としている。頂点ＴＰはゴルフクラブヘッド１０が基準姿勢の場合におけるクラウン部１２の最高点である。頂点ＴＰからバック側の形状によって、抗力低減部１２ａのバック側に剥離点ＤＰを位置させることができる。つまり、抗力低減部１２ａによって、空気流が早期に剥離することを防止して空気抵抗を低減することが可能となる。

抗力低減部１２ａと打音促進部１２ｂとは、Ｄ１方向（フェース−バック方向）に連続して形成してもよいが、そうすると境界部分における曲率の変化が急激に過ぎる場合があり、応力集中等のようにクラウン部１２の強度に影響を与える場合がある。

そこで、本実施形態では、抗力低減部１２ａと打音促進部１２ｂとの間に曲率遷移部１２ｃを形成している。曲率遷移部１２ｃは抗力低減部１２ａから打音促進部１２ｂに向かって曲率を徐々に変化させた部分であり、抗力低減部１２ａと打音促進部１２ｂとが滑らかにつながるようにしている。なお、本実施形態の場合、剥離点ＤＰは曲率遷移部１２ｃに位置している。

以上述べた通り、本実施形態では、抗力低減部１２ａと打音促進部１２ｂとを設けたことで、抗力低減部１２ａで空力性能を向上し、打音促進部１２ｂにより空力性能に悪影響を与えない範囲で、打音の響きを向上できる。よって、空気抵抗を低減しつつ、打音の悪化を抑制することができる。

ゴルフクラブヘッド１０の設計方法としては、例えば、ゴルフクラブヘッド１０の概略が定まった後、始めに抗力低減部１２ａの設計を行う。ここでは、例えば、抗力低減部１２ａの外形、大きさ、範囲等といった仕様を異ならせたモデルについて、コンピュータ上で空力解析を行う。目的とする水準の空力特性が得られたら、その内容で抗力低減部１２ａの仕様を決定し、次に、打音促進部１２ｂの設計を行う。ここでは、例えば、打音促進部１２ｂの外形、大きさ、範囲、肉厚等の仕様を異ならせたモデルについて、コンピュータ上で打音のシミュレーションを行う。目的とする水準の打音が得られたら、その内容で打音促進部１２ｂの仕様を決定する。これにより抗力低減部１２ａ及び打音促進部１２ｂの設計を確定させることができる。目的とする水準の打音が得られない場合、打音促進部１２ｂの設計自由度を向上するために、抗力低減部１２ａの設計からやり直せばよい。

逆に、打音を優先させる場合は、始めに打音促進部１２ｂの設計を行い、次に抗力低減部１２ａの設計を行えばよい。

Claims (11)

1. フェース部及びクラウン部を含み、体積が４００ｃｃ以上のゴルフクラブヘッドにおいて、
   前記クラウン部が、
   前記フェース部側の抗力低減部と、
   前記抗力低減部よりもバック側に位置する打音促進部と、を含み、
   前記抗力低減部のフェース−バック方向の輪郭の曲率半径が１００ｍｍ以下であり、
   前記打音促進部のフェース−バック方向の輪郭の曲率半径が２００ｍｍ以上である、
   ことを特徴とするゴルフクラブヘッド。
2. フェース−バック方向に流れる空気流が、前記クラウン部から剥離する剥離点が前記抗力低減部よりもバック側に位置する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のゴルフクラブヘッド。
3. フェース−バック方向に流れる空気流が、前記クラウン部から剥離する剥離点が前記打音促進部よりも前記フェース部側に位置する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のゴルフクラブヘッド。
4. 前記クラウン部が、
   前記抗力低減部と前記打音促進部との間の曲率遷移部を含み、
   フェース−バック方向に流れる空気流が、前記クラウン部から剥離する剥離点が前記曲率遷移部上に位置する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のゴルフクラブヘッド。
5. 前記抗力低減部は、
   規定ライ角通りに前記ゴルフクラブヘッドを水平面上に配置した場合における前記クラウン部の頂点を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のゴルフクラブヘッド。
6. 前記打音促進部は、前記クラウン部の他の部分よりも薄肉である、
   ことを特徴とする請求項１に記載のゴルフクラブヘッド。
7. 前記打音促進部は、前記クラウン部の一次振動モードの腹の位置を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のゴルフクラブヘッド。
8. 規定ライ角通りに前記ゴルフクラブヘッドを水平面上に配置した場合において、前記フェース部のフェースセンタをフェース−バック方向に横断する仮想平面と、前記クラウン部の前記フェース部側の端部との第１交点から、前記仮想平面と、前記クラウン部のバック側の端部との第２交点までの水平距離をＬとすると、
   前記抗力低減部のバック側端部は、前記第１交点からバック側に水平距離で０．３Ｌ〜０．５Ｌの範囲内に位置し、
   前記打音促進部の前記フェース部側の端部は、前記第１交点からバック側に水平距離で０．５Ｌ〜０．６Ｌの範囲内に位置する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のゴルフクラブヘッド。
9. 前記打音促進部は、円形又は楕円形である、
   ことを特徴とする請求項１に記載のゴルフクラブヘッド。
10. フェース部及びクラウン部を含み、体積が４００ｃｃ以上のゴルフクラブヘッドの設計方法において、
    前記クラウン部の前記フェース部側に形成される、フェース−バック方向の輪郭の曲率半径が１００ｍｍ以下の抗力低減部を設計する抗力低減部設計工程と、
    前記クラウン部において前記抗力低減部よりもバック側に位置する、フェース−バック方向の輪郭の曲率半径が２００ｍｍ以上である打音促進部を設計する打音促進部設計工程と、を含み、
    前記抗力低減部設計工程では、
    前記抗力低減部の仕様を異ならせた前記ゴルフクラブヘッドのモデルについて、コンピュータ上で空力解析を行って前記抗力低減部の仕様を決定し、
    前記打音促進部設計工程は、前記抗力低減部の仕様の決定後に行う、
    ことを特徴とする設計方法。
11. フェース部及びクラウン部を含み、体積が４００ｃｃ以上のゴルフクラブヘッドの設計方法において、
    前記クラウン部の前記フェース部側に形成される、フェース−バック方向の輪郭の曲率半径が１００ｍｍ以下の抗力低減部を設計する抗力低減部設計工程と、
    前記クラウン部において前記抗力低減部よりもバック側に位置する、フェース−バック方向の輪郭の曲率半径が２００ｍｍ以上である打音促進部を設計する打音促進部設計工程と、を含み、
    前記打音促進部設計工程では、
    前記打音促進部の仕様を異ならせた前記ゴルフクラブヘッドのモデルについて、コンピュータ上で打音のシミュレーションを行って前記打音促進部の仕様を決定し、
    前記抗力低減部設計工程は、前記打音促進部の仕様の決定後に行う、
    ことを特徴とする設計方法。

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