JP2921840B2 - ゴルフクラブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、スポーツ用具、特に以下に示すようなゴ
ルフクラブの設計の改善に関する。

背景技術 既知のクラブの設計において、所定のクラブの重量が
与えられた場合、クラブのヘッドに重量が集中する傾向
がある。そして、プロのプレーヤはゴルフクラブの重量
をボールを打ち放つ期間に亙って運用することが可能で
あるのに対し、アマチュアプレーヤの場合、ボールはし
ばしば良からぬ打たれ方をする。

近年、ゴルフクラブの設計は著しく変革を遂げ、多く
の技術が生み出された。特に米国および日本において、
従来のアイアンおよびウッドのヘッドに新素材が用いら
れ、空気力学的に良好であり、かつ、重量の分布の異な
った新たなヘッドの外殻が検討され、強化プラスティッ
クによるシャフトが普及した。しかし、基本的にはゴル
フクラブの製法は変わっていない。総重量は350g〜500g
であり、標準的には、その60％がヘッドの重量、30％が
シャフトの重量、10％がグリップの重量である。

スポーツ用具のスイングに関する力学は複雑である。
運動方程式は比較的簡単であり、定性的な一般解が導か
れている。しかしながら、個別的にケースのための定量
的な解を明らかにするには、プレイの際に人間の骨格、
アームおよびリストによって与えられる力に関する情報
を必要とする。これらは十分明らかにされていない。解
を得るために、これまでの研究者はプロのスイングの観
測を行った。そして、これらの観測によって方程式にお
ける定数が決定された。この方程式によって算定された
スイングのパターンは、実際のスイングと良く一致す
る。

下記の２つの研究がこの発明に関連する。

Williams,D.The Dynamics of the Golf Swing.Quarte
rly Journ.Mech ＆ Applied Math Vol XX Pt2 1967. Jorgensen T.On the dynamics of the swing of a go
lf club.American Journal of Physics.Vol38 No5 May1
970. 上記各々は方程式の取り扱いに相異があるとはいえ、
各々には共に、入力エネルギーが与えられた条件下で、
クラブとボールとのインパクト時にクラブヘッドの速度
が最大となる最適なスイング方法があることを示してい
る。この最大化は、ドライバおよびロングアイアンを用
いてボールを長距離飛ばす場合のみならず、ショートア
イアンによりボールにバックスピンを与える場合に非常
に重要であり、グリーンにおいて良いショットを行うた
めの必須要件でる。最適なスイングからの逸脱は、打撃
速度の場合のみでなく、スイングの軌跡の著しい変化も
またそうである。クラブヘッドとボールのインパクトが
スクエアでないと、例えば右利きプレーヤの場合、ボー
ルはしばしば右にスライスされる。ゴルファーは、この
現象を“トップからのヒッティング”と呼ぶ。この言葉
の意味する所がこの発明の解決すべき要件である。

まず、WilliamsとJorgensenの業績を取り上げ、その
意味する所を考える。最適なスイングは、以下説明する
ような、バックスイングの完了から開始される。ゴルフ
ァーの体および腕は休止状態から約20m/s²の加速度でク
ラブを加速する。スイングのトップに達した状態におい
て、手首はコックされる。この局面は、手首を固定した
状態で、300m/s²の加速度による約60度〜65度の体の回
転動作を連続して行う。この段において、手首をロック
を解除し始める。手は略一定速度で弧を描き、クラブは
その回りを角速度を増しつつ回転する。クラブヘッドの
速度は、手の速度に起因したもの、および手の回りのク
ラブの回転に起因したもの２つの成分を持つ。仮にスイ
ングの時間的観測を正確に行った場合、手がボトムに達
するタイミングに正確に一致したタイミングで、クラブ
ヘッドがボトムに達するであろう。これがWilliamsおよ
びJorgensenが提唱する最適な条件である。

そのようなスイングの達成は、スイングする者の筋肉
の鍛練および彼のスイングにおける負荷に左右される。
多くの筋肉は鍛練され、特にそれらは最適に結合され
る。上述した最大角まを振り切ることは、スイングの第
１局面（この間、手首はコック状態である）にとって特
に重要である。そして、手首のロック解除のプロセスに
よってクラブヘッドの高速かつスクエアな打撃が得られ
る。これまで、あらゆる試行および研究が主としてプロ
ゴルファーあるいは優秀なスイングをするゴルファーを
対象に行われてきた。これら各人は、一般に、若年の内
からのゲームへ参加して育ち、あるいはゲームに対する
才能または良い教師に恵まれ、正確なスイングの方法の
習得に多大なる努力を払っている。筋肉、特に筋肉間の
バランスが、良いスイングに適合するように発達してい
る（他のスポーツにおけるその明らかな例として、肥大
し発達したプロテニスプレーヤの腕が挙げられる）。プ
ロクラムのゴルファーでさえ、かつては粗末なスイング
をしていた者がいることは事実である。しかし結局、彼
等はスクエアな打撃が得られるようにクラブヘッドを運
用する能力を得る。このことを行う時間と努力は、一般
のアマチュアプレーヤを越えている。多くのアマチュ
ア、特に男は、彼等の筋肉のバランスが良いゴルフスイ
ングをするのにとても不適当な時期にゲームにやって来
る。彼等は強い背筋および大腿筋を持っており、適度な
上腕筋を持っている。彼等は、重たいものを持ちあげる
時に要求されるような腕の筋により手首をロックするこ
とができるが、しかし、彼等は広範囲な負荷の下、腕の
回りに手首を回転させる能力および強さに欠ける。この
負荷は、スイングの第１局面において、クラブヘッドに
生じる非常に大きな遠心性の加速度に起因する。ここ
で、アマチュアゴルファーのスイングについて考察す
る。

体および腕はバックスイングのトップの休止状態から
クラブを加速する。背筋および大腿筋の強さは、この加
速度を高くすることができ、時にはプロゴルファーより
も高くすることができる。しかし、手首が脆弱であるた
め、彼は手首を堅固にコックした状態でスイングの第１
局面を終了することができない。クラブヘッドは、高い
遠心性加速度の下、腕の回りを回り始める。この結果、
クラブヘッドは、要求されるスイング面の外側に出て、
しかもスイングが止まるまでその状態を維持する。しば
しば正当な平面の外側から内側へ移動するクラブヘッド
によってインパクトが行われる。時計廻り（ただし、ボ
ールのトップを見下ろした場合）のスピンがボールに生
じ、スライス、すなわち、ボールがカーブして飛行する
現象が結果として生じる。加えて、クラブヘッドがイン
パクト時に最大速度に達しない。これらの失敗の総合効
果により、粗末なショットが行われる。

問題の１つの解は、第１局面において、クラブおよび
腕ののスピードを減少することである。この局面を正確
な角度で完了するように手首の抵抗を調和させることが
できれば、その後のインパクトはスクエアなものとな
る。これでクラブヘッドの最大速度が発生するであろう
が、しかし、この速度は、強い手首を持ったプロによっ
て成される速度には足りない。ボールが真っ直ぐに飛行
するが、その飛距離はプロのショットが生み出す飛距離
には足りない。このことは、ゴルフにおいて多く見られ
るショートスライスを好んで発生する。今、ゴルファー
がショットの正確な手順を身に付けたとすると、もし彼
が望むならば、下腕の筋肉を発達させ、根本的に健全な
スイングを生み出すことが可能になり、それによって、
飛距離の長いショットを成し遂げることができる。以上
のスイングの説明は、ゴルファーは、振り角が最も小さ
く、かつ、加速も最も小さいショートアイアンを振るこ
とが、より簡単であることをも示しておる。この理想的
な手順によるスイングは、しばしば型にはまったスイン
グと呼ばれる。

筋肉の力の不均衡は若いプレーヤにも見られ、特に彼
等がゴルフよりも学校における他のスポーツをより多く
行っている場合によく見られる。ここに要約した基本事
項は、この意味で、プレーヤに等価的に適用可能であ
る。

ゴルフのプロおよび他の多くの有識者は、しばしばア
マチュアのスイングのスピードに注意を払う。ゆっくり
なスイングはショットにおけるよいタイミングを生み出
すと言われている。上述の説明はこのことの理由を示し
ている。

多くのアマチュアにとって、このゆっくりなスイング
への変更を成し遂げることは略不可能であり、問題の解
として他のものを捜さねばならない。

発明の目的 この発明はアマチュアプレーヤがより正確にボールを
打撃することができるように荷重を分散したゴルフクラ
ブを提供することを目的としている。

発明の開示 スイングに対する技術応用、スイングノ数学的解析の
研究、およびアマチュアとプロの視点から見たゲームに
対する深い知識から、我々はアマチュアが正確な手順に
よるスイングを行うことを助けるゴルフクラブを発明し
た。この発明は、その悪さ加減を問わず、悪いショット
を行うすべてのアマチュアに恩恵をもたらし、プロゴロ
ファーにはより正確なコントロールをもたらす。

この発明によるゴルフクラブは、プレーヤによって把
持されたグリップと、シャフトと、ヘッドとからなり、
グリップ領域に近くに、あるいはグリップ領域に分散し
て付加錘を設けたことを特徴とする。その好ましい態様
としては、前記付加錘が少なくとも50gの重量であり、
また、さらに好ましくは80g〜160gの範囲であることで
ある。

本発明の別の好ましい態様によれば、シャフトが中空
であり、その中空シャフト内に前記付加錘が装填され
る。また、別の態様によれば、シャフトのグリップ領域
に前記付加錘を有する。また、グリップ自体が前記付加
錘を有していても良い。付加錘は、その重心がシャフト
の基端部から300mm以内になるように設けることが好ま
しい。

また、総重量は従来のクラブと同じかそれ以上である
ことが好ましい。

以下、設計の技術的説明を示す。スイングにおける運
動方程式は下記式（１）および（２）によって与えられ
る。

Ts＝［Ｊ＋MR²＋RScos（Ψ−Θ）］ ＋［Ｉ＋RScos（Ψ−Θ）］ −［^２−^２］RSsin（Ψ−Θ） ……（１） Tc＝Ｉ＋RScos（Ψ−Θ）＋²RSsin（Ψ−Θ） ……（２） ただし、上記式（１）および（２）において、Tsはゴル
ファーによって系に与えられるトルク、Tcはクラブに与
えられるトルク、Ｊは脊椎廻りの腕の慣性モーメント、
Ｇは同じ軸（脊椎）廻りの腕の第１の慣性モーメント、
Ｉはゴルファーの手首廻りのクラブの慣性モーメント、
Ｓは同じ軸廻りのクラブの第１の慣性モーメント、Ｒは
ゴルファーの腕の有効長、Ψはクラブの対水平角度、Θ
は系の基準からの回転角度である。

クラブに与えられるトルクTcは、基本的に、ゴルファ
ーの手首廻りも慣性モーメントである所の上記Ｓおよび
上記Ｉに関係する。もし、これを減少させることができ
ると、トルクを縮小することができる。成り行きとし
て、アマチュアゴルファーは、手首をロックしない方が
コントロールがより容易であることを発見し、その後、
この仕方をスイングが終了するまで延長して行う。加え
てプロゴルファーはショットのタイプの違いに応じてよ
り操作し易いクラブを見付けようとする。これらのモー
メントはクラブヘッドの質量、シャフトの質量およびシ
ャフトの長さに関係する。ショートアイアンにおいて、
最後の量（シャフトの長さ）が減少するが、しかし、ヘ
ッドの重さはスイングの負荷（これは第１のモーメント
の影響を受ける）を一定に保つために増加させることが
知られている。シャフトの重量を一定にする場合、トル
クTcを小さくするために、ヘッドの質量を小さくする必
要がある。このことは、適当にヘッドを設計し直すこと
により、容易に実現可能である。しかし、体および大腿
によって与えられるトルクTsに関する方程式（１）にお
いてもこれと同じ条件が与えられる。結局、トルクの２
つの成分の間のバランスは不変となり、上述した不正確
な仕方でのスイングが専ら行われることとなる。このこ
とは、軽量のクラブをうまくスイングできない理由であ
る。もし、クラブにおけるゴルファーの手の近くに新た
に錘を付加したとすると、２つの効果が生じる。第１に
クラブ全体の重量が増す。第２にトルクTs（この大きさ
はMR²によって左右される）が増し、クラブをトップか
らスイングする場合のスピードが減少する。第２局面に
おいて、トルクTcはシャフトの錘が高い所にある時から
事実上変化しない。そこで、我々は、アマチュアゴルフ
ァーの要求を満たすために、クラブのバランスを変更
し、その結果、スイングに必要な筋肉のバランスを得る
ことを思い立った。本発明によるクラブは、慣性量が増
えるように設計される。このため、手首をコック状態か
ら解除することなく第１局面が行われ、トップからゆっ
くりとスイングを行うことができ、正しい手順によるス
イングを実現することができる。

図面の簡単な説明 第１図はプレーヤによって与えられるトルクとクラブ
に実際に与えられるトルクとの比のバリエーションを説
明する一覧表である。第２図は本発明と従来例とにおけ
る慣性量の比を示す。第３図はゴルフクラブに付加する
錘の位置の範囲を示す。第４図ａ〜ｇは第３図のゴルフ
クラブにおける錘の他の設計例を示す。

発明を実施するための最良の形態 第１図には、６番アイアンおよびドライバにおいて、
錘の重さおよび錘を付加する位置を各種変えた場合にお
けるトルク比Tc/Tsの変化の様子が例示されている。第
１図によれば、錘の位置よりはむしろ錘の重さの方が重
要であることが分かる。また、大きな質量の錘を付加す
ることにより、トルク比の大きな変化が得られることが
分かる。各局面において要求される各トルクの比の大き
な変化が得られる条件と、重いクラブでは困難である。
第１図には軽量なクラブとの比較も例示されている。各
局面に必要な各トルクの比の変化の大きさを決定するこ
とは重たいクラブをスイングする場合の難しさと釣り合
いがとられなければならない。スイングの第１局面の場
合よりも第２局面の期間、慣性量を高く保つことが望ま
しい。このことは、第１図に記載された２つの変化の様
子を結合することによって可能となる。すなわち、質量
の小さなヘッドを用い、グリップ領域内、あるいはその
近くに錘を分散させて付加することにより可能となる。

第２図はヘッドの質量および付加する錘の範囲の計算
結果を示すものである。第２図において、下側の垂直方
向の各直線は、慣性比 （Ｉ＋MR²）/I ……（３） を示す。ここで、各線によって示される範囲内には、レ
ディスクラブおよびヘッドの重たい男性用クラブ、混成
あるいはステール製のシャフトを使用したものの各々の
計算結果が含まれている。13％〜30％の間の減少率でヘ
ッドの重量を減少させ、適当な錘をグリップ領域の多く
の箇所に付加することにより、慣性比は著しく大きくな
る。また、各範囲に含まれる上記各クラブの計算結果の
標準値は、第１局面における慣性量は標準的なクラブの
値の±５％にするべきであり、第２局面における慣性量
は少なくとも20％減少させるべきである。実際の所、各
範囲には30％の上昇が見込まれている。

第１図に記載された慣性比の範囲は各クラブの慣性比
の範囲より広くなっており、設計者はゴルファーの能力
の範囲に応じてクラブを選択することが可能である。

本設計の他の効果を第２図を参照して説明する。ドラ
イバの慣性比は７番アイアンの慣性比よりも著しく小さ
く、ドライバのスイングを困難にしているが、この発明
を用いて、ロフト値の範囲を横切るほぼ一定の比率を有
するクラブを設計することが可能である。

クラブのグリップ領域に該当するシャフト部分に付加
する錘は50gより重いことが好ましく、80g〜160gの範囲
が好ましい。また、付加する錘の重心はシャフトの基端
部から300mm以内にあることが好ましい。

クラブのヘッドは付加する錘に一致する重さだけ軽く
することが好ましいが、重さをそれより軽くしてもよ
い。上記例の場合、30gあるいは40g〜50gヘッドを軽く
しても良い。

本発明の原理に基づいて設計されたクラブをテストし
た結果によれば、グリップ領域に75g〜150gの範囲の錘
を付加することにより、多くのゴルファーのテストに耐
え得る良い条件が得られた。加えて、プロのスイングに
よるテストの結果、ヘッドのコントロールが容易である
ことが分かった。ゴルファーはヘッドを回転させること
ができ、従って、標準的なヘッドよりも非常に容易にス
クエアなインパクトが得られる。

さらに、シャフトに曲げを発生する力が小さい。スイ
ングにおける加速度は大きく、重要な第２局面の間は特
に大きい。これらは系の重心を介してその作用が生じ
る。殆どのゴルフクラブの場合、この重心とシャフトの
軸との間にオフセットがある。このオフセットによる作
用がシャフトを曲げる力を生成するが、本設計を適用
し、かつ、ヘッドを軽くした場合、前記曲げる力が減少
する。そして、曲げを伴わないため、クラブのフェース
は小さな角度でインパクトされる。従って、このことを
補償する必要がある場合には、シャフトは設計し直され
る。

設計方法の説明では、ゴルフクラブとしてもっぱらア
イアンについて言及した。しかし、ドライバ（第２図参
照）あるいはパターにも同様に適用可能であり、従来の
ゴルフクラブに比較し、スイングのフォームに多大なる
効果を奏する。

＜ゴルフクラブの設計例＞ 標準的な設計例を第３図および第４図に示す。第３図
において、付加すべき少なくとも50gの錘は、クラブの
グリップ領域の中あるいは周囲に、その重心がシャフト
の基端部から300mm以内になるように配置する。この配
置は、第４図ａあるいはｅに例示するように固まった錘
を配置してもよい。また、第４図ｃあるいはｄに断面形
状を例示するような構造であり、標準的には10cm以上の
長さのものを設けてもよい。あるいはまた、第４図ｂに
示すように、シャフト内に、集中負荷として、ボールＢ
を基端部から300mmの所に堅固に位置固定し、鉛製の弾
ＬをコハクＣを取り付けることにより保持してもよい。
あるいは、第４図ｆに示すように、シャフトの内側ある
いはおよび外側の断面が袖状になるようにしてもよい。
また、第４図ｇに示すようにグリップを重たく作製して
もよい。先細のシャフトは、シャフト上部の狭い空間に
おいて内壁との接触が行われるのでボールＢの固定に好
都合であり、シャフトを取り扱う上での変更が最小で済
む。分散錘系をシャフトに形成することにより、シャフ
トにおける錘との接触領域が僅かに硬直するかも知れな
いが、ゆがみおよびそれとは別の曲げはシャフトに発生
しない。計算によれば、殆どのシャフトにおいて、この
硬直の効果が非常に小さいことが示されたが、しかし、
ここで用いたのと同じ計算を所望の特性を有するシャフ
トを設計し直す場合に使用することができる。

第４図ｄにおいて、通常の加工手段によってスチール
に段差を付け肉厚にした場合の断面形状が示されてい
る。強化プラスティックのシャフトにおいて、上述した
幾つかの態様の錘は、シャフトの作製中に形成すること
ができる。

クラブヘッドは標準品により軽くしなければならな
い。木製ヘッドを有するクラブの場合、ヘッドの中央の
重心廻りの部分が除去され、通常、鉛製の錘が取り付け
られているが、15g〜25g重さを減少させる。これよりも
多く削減することが必須であるが、強度上の理由により
不可能な場合は、クラブヘッドの再設計が要求される。
鋳造によるメタル製のウッドがさらに理想的である。こ
のクラブヘッドは十分な強度な軽い材料により作製する
か、あるいはストレスに対する感度が最低の領域からメ
タルを除去することにより、良好なものとなる。アイア
ンも同様に軽い材料を用いるか、あるいは一般的な材料
を例えば断面を中空にするといった具合に従来と異なっ
た設計を行うことにより、作製することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バーディ，デニス イギリス国 イングランド ノッティン ガム アテンボロー シャディ レーン 11 (72)発明者 ウェイツ，ブライアン ジョセフ イギリス国 ノッティンガムシャー マ ンスフィールド サウスランズ サウス パーク アベニュ 21 (56)参考文献 特開 昭53−31429（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−110264（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭52−106358（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭61−18468（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭54−40146（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) A63B 53/00 - 53/16

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セット中の各々のゴルフクラブは、プレー
   ヤによるゴルフクラブの振り降ろしに際して、モーメン
   ト（M₁）と、シャフトの長さ方向の軸に対して垂直な軸
   であってかつプレーヤがゴルフクラブを振り降ろすとき
   にプレーヤの手首が曲げられる軸の回りの断面２次モー
   メント（M₂）とが制御されるように異なる長さを有する
   とともに異なる重量とされ、 そして、基端部とヘッド端部とを有するシャフトと、前
   記シャフトに配されかつ前記シャフトの前記基端部を起
   点として前記ヘッド端部に向けて延在しさらにプレーヤ
   により把持される把持領域を形成する特徴的なグリップ
   と、 前記シャフトのヘッド端部に固定されたヘッドと、 を具備し、 Ｉを慣性モーメント、Ｍを前記ゴルフクラブの総重量、
   Ｒをプレーヤの腕の実効長としたときに前記ヘッドの重
   量に従ってゴルフクラブの慣性比（Ｉ＋MR²）/Iが2.0よ
   り大きくなるように、前記シャフトに、前記把持領域に
   隣接する計算された位置に重心が前記シャフトの基端部
   から50mmないし300mmにある付加錘を設けるとともに、
   該付加錘と同等またはそれ以下の重さ分だけ前記ヘッド
   の重量を軽くしてなることを特徴とするゴルフクラブの
   セット。
2. 【請求項２】前記付加錘が少なくとも50gの重量である
   ことを特徴とする請求項１記載のゴルフクラブのセッ
   ト。
3. 【請求項３】前記付加錘が少なくとも80gから160gの重
   量であることを特徴とする請求項２記載のゴルフクラブ
   のセット。
4. 【請求項４】前記シャフトが中空であり、該シャフト内
   に前記付加錘が設けられることを特徴とする請求項３記
   載のゴルフクラブのセット。