JP7375498B2 - ゴルフクラブヘッド - Google Patents

Description

本発明は、内部に中空部を有するゴルフクラブヘッドに関する。

プロや上級者ゴルファにとって、ゴルフクラブヘッドの打球音は、ゴルフクラブヘッドの重要な性能の一つである。これまで、ゴルフクラブヘッドの打球音を改善するために、種々の工夫がなされている（例えば、下記特許文献１参照）。

特開２００３－１９０３３６号公報

近年、高い打球音は、プロや上級者ゴルファから敬遠される傾向がある。さらなる調査の結果、多くのゴルファは、概ね、５０００Hz以下、とりわけ４０００Hz前後の周波数の打球音を好む傾向があることがわかった。また、打球音に関しては、音の高低のみならず、十分な残響が望まれるところ、上記特許文献１は、これらの事項について考慮されたものではなかった。

本発明は、以上のような問題に鑑み案出なされたもので、打球音を向上することができるゴルフクラブヘッドを提供することを主たる課題としている。

本発明は、内部に中空部を有するゴルフクラブヘッドであって、フェース部、クラウン部及びソール部を含み、前記フェース部は、フェース中心を含む中央部と、前記中央部を囲むように前記中央部の周囲に延在する周辺部とを含み、前記中央部及び前記周辺部は、それぞれ、下記式（１）で求められる曲げ剛性を有し、前記中央部の前記曲げ剛性をＳｃとし、前記周辺部の前記曲げ剛性をＳｐとしたときに、比Ｓｃ／Ｓｐが５．０～５５．０である。
曲げ剛性＝Ｅ×ｔ^３／１２…（１）
ここで、Ｅはヤング率（ＧＰａ）であり、ｔは厚さ（mm）である。

本発明の他の態様では、前記中央部は、前記周辺部と同じ材料で形成されても良い。

本発明の他の態様では、前記中央部は、前記周辺部の材料とは異なる材料を含んでいても良い。

本発明の他の態様では、前記周辺部は、第１材料で構成され、前記中央部は、前記第１材料と、前記第１材料よりもヤング率が大きい第２材料とを含んでも良い。

本発明の他の態様では、前記第２材料は、前記フェース部に露出することなく、前記フェース部の内部に配されても良い。

本発明の他の態様では、前記比Ｓｃ／Ｓｐが５．５～４９．３であっても良い。

本発明の他の態様では、前記比Ｓｃ／Ｓｐが５．９～４９．３であっても良い。

本発明の他の態様では、前記中央部は、前記フェース部の面積の２％～６０％の面積を有することができる。

本発明の他の態様では、ヘッド体積が１００～４６０ccであり、ヘッド重量が１７０～２８０ｇであり、前記フェース部の重量が３５～７０ｇであっても良い。

本発明のゴルフクラブヘッドは、上記の構成を採用することにより、概ね、４０００Hz前後の周波数で長い残響を伴う打球音を提供することができる。

本実施形態のゴルフクラブヘッドの斜視図である。 本実施形態のゴルフクラブヘッドの正面図である。 本実施形態のゴルフクラブヘッドの平面図である。 図３のIV－IV線の断面図である。 他の実施形態を示すゴルフクラブヘッドの部分断面図である。 他の実施形態を示すゴルフクラブヘッドの部分断面図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。全ての実施形態を通して、共通する要素については、同じ符号が付されており、重複する説明は省略されている。

図１～３は、本実施形態のゴルフクラブヘッド（以下、単に「ヘッド」ということがある。）１の斜視図、正面図及び平面図をそれぞれ示す。また、図４は、図３のIV－IV線断面図を示す。

［基準状態等］
本明細書において、特に言及されていない場合、ヘッド１は、基準状態に置かれている。「基準状態」とは、ヘッド１が、当該ヘッド１に定められたライ角α（図２）及びロフト角β（図４）で水平面ＨＰに置かれた状態である。より詳細には、基準状態は、図３に示されるように、ヘッド１のシャフト軸中心線ＣＬが、基準垂直面ＶＰ内に配された状態で、ヘッド１が所定のライ角α及びロフト角βに保持された状態である。なお、シャフト軸中心線ＣＬは、ヘッド１のホーゼル６に形成されたシャフト差込孔６ａの軸中心線によって画定される。

［ヘッドの座標系］
本明細書では、基準状態のヘッド１に、ヘッド前後方向ｘ、ヘッドトウ・ヒール方向ｙ及びヘッド上下方向ｚが定義される。ヘッド前後方向ｘは、基準垂直面ＶＰに直交し、かつ、水平面ＨＰと平行な方向である。ヘッドトウ・ヒール方向ｙは、基準垂直面ＶＰ及び水平面ＨＰにともに平行な方向である。ヘッド上下方向ｚは、ヘッド前後方向ｘ及びヘッドトウ・ヒール方向ｙにともに直交する方向である。なお、ヘッド前後方向ｘでは、フェース部２側が前側であり、その反対側が後側とされる。

［ヘッドの基本形態］
ヘッド１は、内部に中空部ｉ（図４）を有する。本実施形態において、ヘッド１は、いわゆるウッド型のゴルフクラブヘッドとして好適である。ウッド型のゴルフクラブヘッドとしては、例えば、ドライバーやフェアウェイウッド等が挙げられ、本実施形態では、ドライバーヘッドが例示されている。ただし、本発明は、内部に中空部ｉが形成されたものであれば、ハイブリッド型、アイアン型、パター型等、様々なゴルフクラブヘッドが対象とされる。

本実施形態のヘッド１において、ヘッド体積については、特に限定されないが、例えば１００～４６０cc程度とされる。ドライバーヘッドの場合、ヘッド体積は、好ましくは３８０～４６０cc、より好ましくは４２０～４６０ccとされる。

本実施形態のヘッド１において、ヘッド重量については特に限定されないが、例えば、１７０～２８０ｇ程度とされる。ドライバーヘッドの場合、ヘッド重量は、好ましくは１７０～２４０ｇ、より好ましくは１７０～２２０ｇとされる。

ヘッド１は、フェース部２、クラウン部３及びソール部４等を含み、これらの部材が内部に中空部ｉを画定するように配されている。中空部ｉには、例えば、必要に応じて発泡剤やゲル剤などが充填されても良い。

本実施形態において、クラウン部３及びソール部４は、例えば、金属材料で構成されている。金属材料としては、例えば、ステンレス、マレージング鋼、チタン合金、マグネシウム合金、アルミニウム合金等が好適である。他の態様では、ヘッド１の一部（例えば、クラウン部３等）が、繊維強化樹脂等の非金属材料で構成されても良い。

フェース部２は、ボールを打撃するための壁状部分であって、ヘッド１の前側に形成されている。フェース部２の外面（前面）は、ボールと接触する打撃面２ａとされる。図示していないが、この打撃面２ａには、フェースラインと呼ばれるトウ・ヒール方向に延びる複数本の溝が設けられる。

図４に示されるように、フェース部２の内面２ｂは、他の部材に接することなく、ヘッド１の内部の中空部ｉに面している。また、打球時において、フェース部２の自由な撓み（弾性変形）及びその後の振動が妨げられないように、フェース部２の後方には十分な空間が提供されている。

クラウン部３は、フェース部２の上縁からヘッド後方に延び、その外面がヘッド上面を形成している。クラウン部３の内面は、中空部ｉに面している。図１～３に示されるように、クラウン部３のヒール側には、ホーゼル６が設けられている。ホーゼル６には、クラブシャフト（図示省略）を固定するためのシャフト差込孔６ａが形成されている。

ソール部４は、フェース部２の下縁からヘッド後方に延び、その外面がヘッド底面を形成している。図４に示さされるように、ソール部４の内面は、中空部ｉに面している。

図２に示されるように、本実施形態のフェース部２は、フェース中心ＦＣを含む中央部２１と、中央部２１を囲むように中央部２１の周囲に延在する周辺部２２とを含む。本実施形態において、周辺部２２は、フェース部２の中央部２１を除いた部分の全域を形成する環状体として形成されている。なお、図１～図３において、理解を助けるために、中央部２１の境界線２１ｅが破線で示されている。

本明細書において、フェース中心ＦＣは、スイートスポットを意味する。スイートスポットは、ヘッド重心からフェース部２の打撃面２ａに引いた垂線と、打撃面２ａとの交点である。

また、フェース部２において、中央部２１及び周辺部２２は、それぞれ、下記式（１）で求められる曲げ剛性を有し、中央部２１の曲げ剛性をＳｃとし、周辺部２２の曲げ剛性をＳｐとしたときに、比Ｓｃ／Ｓｐが５．０～５５．０とされる。
曲げ剛性＝Ｅ×ｔ^３／１２…（１）

本実施形態では、上記式（１）を用いて、フェース部２の中央部２１及び周辺部２２のそれぞれの曲げ剛性を特定している。ここで、式（１）は、平板の曲げ剛性を表す一般式であり、Ｅは対象部分のヤング率（ＧＰａ）を、ｔは対象部分の厚さ（mm）をそれぞれ示す。なお、フェース部２にフェースラインが設けられている場合、前記厚さｔは、このフェースラインを埋めた状態で特定されるものとする。フェースラインの深さが非常に小さいため、フェースラインは、曲げ剛性には実質的な影響を与えないためである。

発明者らは、種々の実験の結果、打球音とフェース部２の曲げ剛性との間に、一定の関係性があることを知見した。具体的には、フェース部２の中央部２１の曲げ剛性Ｓｃを大きくする一方、フェース部２の周辺部２２の曲げ剛性Ｓｐを小さくし、かつ、これらの比Ｓｃ／Ｓｐを一定範囲に規制すると、良好な打球音が得られることが分かった。すなわち、ヘッド１の打球音の周波数が、概ね、４０００Hz前後に維持されつつ、十分な残響が提供されることが分かった。

以上のように、本実施形態のヘッド１は、フェース部２の曲げ剛性の分布の改善を基本として打球音を向上させるという新規な着想に基づく。したがって、本実施形態のヘッド１は、設計自由度（特に、フェース部２以外の構成要素の設計自由度）を高めるという利点をもたらす。

図４に示されるように、本実施形態では、中央部２１の厚さｔ１は、周辺部２２の厚さｔ２よりも大きく形成されている。中央部２１は、例えば、実質的に一定の厚さｔ１を有し、周辺部２２は、例えば、実質的に一定の厚さｔ２を有する。なお、「実質的に」と言及されているのは、機械加工や鋳造等では、不可避的に寸法誤差が生じることを考慮したものであり、基準厚さに対して±０．２０mmの誤差の範囲は、一定の厚さとして把握されることを意図している。フェース部２において、中央部２１と周辺部２２との間に、厚さが徐々に変化する部分を含んでも良い。この場合でも、中央部２１と周辺部２２との曲げ剛性を上述の範囲にコントロールすることで、良好な打撃音を提供することができる。

また、本実施形態では、フェース部２において、中央部２１は、周辺部２２と同じ金属材料（この例では、チタン合金）で形成されている。したがって、ヤング率に関し、中央部２１は、周辺部２２と同じである。一方、厚さに関しては、中央部２１は、周辺部２２よりも大きく構成されている。本実施形態では、このような構成により、中央部２１と周辺部２２との曲げ剛性の比Ｓｃ／Ｓｐが上記範囲に調整され得る。

ここで、曲げ剛性の比Ｓｃ／Ｓｐが５．０未満になると、打球音が高くなる傾向があり好ましくない。逆に、曲げ剛性の比Ｓｃ／Ｓｐが５５．０を超えると、中央部２１と周辺部２２との剛性差が大きくなり、フェース部２の耐久性が低下するおそれがある。したがって、フェース部２の耐久性を損なわずに、打球音のより一層の向上を図るために、曲げ剛性の比Ｓｃ／Ｓｐは、好ましくは５．５～４９．３の範囲、さらに好ましくは５．９～４９．３の範囲とされる。

同様に、フェース部２の周辺部２２の厚さｔ２が過度に小さくなると、フェース部２の耐久性を低下させるおそれがある。したがって、特に限定はされないものの、フェース部２の耐久性を維持しつつ打球音をさらに向上させるために、周辺部２２の厚さｔ２は、例えば、１．００mm以上、好ましくは１．３０mm以上、より好ましくは１．４０mm以上とされる。

本実施形態のヘッド１において、打球音をさらに向上させるために、相対的に高い曲げ剛性Ｓｃを有する中央部２１は、例えば、フェース部２の面積の２％～６０％、好ましくは２～５０％、より好ましくは２～４０％の面積を有する。

ここで、フェース部２の面積は、便宜上、基準状態の正面図で特定されるヘッド輪郭線（これは、クラウン部３やソール部４の一部が含まれ得る）で囲まれた平面の面積とする。同様に、フェース部２の中央部２１の面積は、便宜上、基準状態の正面図において、フェース部２の打撃面２ａに投影された中央部２１の境界線２１ｅ（図１～３参照のこと）で囲まれた平面の面積とする。

好ましい態様では、中央部２１は、フェース部２の輪郭形状に対応するように、ヘッド上下方向ｚの長さよりも、ヘッドトウ・ヒール方向ｙの長さが大きい横長形状とされている。これは、打球音の残響を長期に亘って持続させるのに役立つ。また、中央部２１は、ゴルファの打点位置が集中する領域をカバーするように、長円状又は楕円状とされるのが望ましい。特に好ましくは、中央部２１の図心が、フェース中心ＦＣから５mm以内に位置するように、中央部２１の輪郭形状が決定されるのが望ましい。このような態様によれば、ヘッド１の反発性を高めつつ、フェース部２の広い範囲の打撃位置で良好な打球音を得ることができる。

フェース部２の重量は、フェース部２の振動に影響を与える。したがって、本実施形態のヘッド１において、打球音をさらに向上させるために、フェース部２の重量を一定範囲に制限することが望ましい。好ましい態様では、フェース部２の重量は、例えば、３５～７０ｇとされ、好ましくは４５～７０ｇとされ、より好ましくは５０～７０ｇとされる。

［他の実施形態］
図５には、本発明の他の実施形態が示されている。図５は、図３のIV－IV線に相当する断面を示している。図５に示されるように、この実施形態では、フェース部２の中央部２１は、周辺部２２の材料とは異なる材料を含んでいる。このように、フェース部２は、２種類以上の材料を用いて構成されても良い。これにより、例えば、フェース部２の厚さの変化を抑えつつ、上記曲げ剛性の比Ｓｃ／Ｓｐを所望の範囲に調節することができる。

本実施形態において、周辺部２２は、第１材料ｍ１で構成されている。第１材料ｍ１としては、先の実施形態と同様に、例えばチタン合金（ヤング率：約１２０ＧＰａ）とされる。一方、中央部２１は、ヤング率Ｅｆの第１材料ｍ１と、第１材料ｍ１のヤング率Ｅｆよりも大きいヤング率Ｅｃを有する第２材料ｍ２とを含んで構成されている。本実施形態において、第１材料ｍ１は、フェース部２の外面層及び内面層の表面材を形成しており、その厚さはともに「ｔｆ」とされている。また、第２材料ｍ２は、第１材料ｍ１の間に挟まれて芯材を形成しており、その厚さは「ｔｃ」とされる。

図５のように、フェース部２が複合材料からなる場合、複合部分の曲げ剛性（図５では中央部２１の曲げ剛性）は、以下の式（２）で求めることができる。
中央部の曲げ剛性＝表面材の曲げ剛性Ｓｃｆ×２＋表面材に発生する軸力による曲げ剛性Ｓ０＋芯材の曲げ剛性Ｓｃｃ …（２）
ここで、各曲げ剛性Ｓｃｆ、Ｓｃｃ及びＳ０は、以下のとおりである。
Ｓｃｆ＝Ｅｆ×ｔｆ^３／１２
Ｓｃｃ＝Ｅｃ×ｔｃ^３／１２
Ｓ０＝Ｅｆ｛ｔｆ（ｔｆ＋ｔｃ）^２／２｝

このような態様では、先の実施形態に比べると、中央部２１と周辺部２２との厚さの差ｔ１－ｔ２をより小さくしつつ（この例では、差ｔ１－ｔ２はゼロ）、上記曲げ剛性の比Ｓｃ／Ｓｐを所望の範囲に調節することができる。このような実施形態では、フェース部２の厚さ部分に大きな差を設けることなく曲げ剛性を調節できる。したがって、切り欠き効果等に起因する損傷が効果的に抑制される。

第２材料ｍ２としては、種々の材料を採用することができるが、例えば、第１材料ｍ１のヤング率よりも大きいヤング率を有する材料が望ましい。例えば、第１材料ｍ１がヤング率１２０ＧＰａのチタン合金の場合、第２材料ｍ２には、ヤング率が１２０ＧＰａよりも大きい任意の材料を採用することができる。このような第２材料ｍ２としては、例えば、銅合金（１２９ＧＰａ～）、鋼（２０１ＧＰａ～）、ジルコニア（ヤング率：約２１０ＧＰａ）、モリブデン（３２４ＧＰａ）、アルミナ（ヤング率：約３６０ＧＰａ）等の各種の高剛性材料が挙げられる。

さらに、この実施形態では、第２材料ｍ２は、フェース部２において、外部に露出することなく、フェース部２の内部に配されている。すなわち、ヤング率の大きい第２材料ｍ２のヘッド前後方向ｘ、ヘッドトウ・ヒール方向ｙ及びヘッド上下方向ｚには、第２材料ｍ２よりもヤング率が小さい第１材料ｍ１が配置されている。このような構成によれば、第１材料ｍ１と第２材料ｍ２との強固な結合が得られ、ひいては耐久性に優れたフェース部２を提供することができる。

図６には、さらに他の実施形態が示されている。図６も、図３のIV－IV線に相当する断面を示している。図６に示されるように、この実施形態では、図５の実施形態を基調としているが、周辺部２２の厚さｔ２が中央部２１の厚さｔ１よりも小さく構成されている。このような実施形態では、前記曲げ剛性の比Ｓｃ／Ｓｐをより大きな値に調節することができる。

以上、本発明の好適な実施形態が詳細に説明されたが、本発明は、上記の具体的な開示に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において、種々変更して実施することができる。また、本明細書において開示された実施形態は、それぞれ単独で実施可能である他、それぞれの特徴点を相互に含むように組み合わされて実施されても良い。さらに、本発明にはその均等物が含まれることは勿論である。

［第１実施例］
本発明の効果を検証するために、図１～４の基本構造を有し、かつ、表１の仕様に基づいて、中空のゴルフクラブヘッドを試作し、それらの打球音が評価された。各ゴルフクラブヘッドは、フェース部の構成を除いて、同一の仕様を有する。共通仕様やテスト方法は、次のとおりである。

＜共通仕様＞
ヘッド体積：４６０cc
フェース部の材料：チタン合金

＜テスト方法：打球音の周波数、残響及び耐久性＞
各ゴルフクラブヘッドにシャフトを装着してゴルフクラブを製造した後、各ゴルフクラブとスイングロボットとを使用して、ヘッドスピード３５m/sでボールをフェース中心で打撃し、それぞれの打球音が、騒音計を用いて採取された。次に、ＦＦＴアナライザを用いて、採取された打球音の周波数応答関数が求められた。次に、周波数応答関数から、打球音に関係すると思われる、一次のピークの周波数を調べた。また、残響時間は、ウェーブレット解析で評価し、比較例１を１００とする指数で表示した。数値が大きいほど、残響時間が長いことを意味する。また、耐久性については、実用打撃回数を上限として、ヘッドが破損するまでの打撃数を調べた。耐久性の結果は、比較例１を１００とする指数で表示しており、数値が大きいほど良好である。テストの結果などが表１に示される。

テストの結果、比較例に比べて、実施例のゴルフクラブヘッドは、良好な打球音を提供することが確認された。

［第２実施例］
本発明の効果を検証するために、図１～３の基本構造を有し、かつ、図５又は図６のフェース部を有し、かつ、表２の仕様に基づいて、中空のゴルフクラブヘッドを試作し、それらの打球音が評価された。各ゴルフクラブヘッドは、フェース部の構成を除いて、同一の仕様を有する。テスト方法は、上記のとおりである。フェース部に用いられた材料は、以下のとおりである。
ヤング率２１０ＧＰａの材料：ジルコニア合金
ヤング率３６０ＧＰａの材料：アルミナ
ヤング率６５０ＧＰａの材料：炭化タングステン合金
テストの結果などが表２に示される。

テストの結果、比較例に比べて、実施例のゴルフクラブヘッドは、良好な打球音を提供することが確認された。

１ ゴルフクラブヘッド
２ フェース部
３ クラウン部
４ ソール部
２１ 中央部
２２ 周辺部
ＦＣ フェース中心
ｉ 中空部
ｍ１ 第１材料
ｍ２ 第２材料

Claims (4)

1. 内部に中空部を有するゴルフクラブヘッドであって、
   フェース部、クラウン部及びソール部を含み、
   前記フェース部は、フェース中心を含む中央部と、前記中央部を囲むように前記中央部の周囲に延在する周辺部とを含み、
   前記中央部は、前記フェース部の面積の４５％以上の面積を有し、
   前記周辺部は、第１材料で構成され、前記中央部は、前記第１材料と、前記第１材料よりもヤング率が大きい第２材料とを含み、
   前記第２材料は、前記フェース部に露出することなく、前記フェース部の内部に配されており、
   前記中央部及び前記周辺部は、それぞれ、下記式（１）で求められる曲げ剛性を有し、
   前記中央部の前記曲げ剛性をＳｃとし、前記周辺部の前記曲げ剛性をＳｐとしたときに、比Ｓｃ／Ｓｐが１８．１～５５．０である、
   ゴルフクラブヘッド。
   曲げ剛性＝Ｅ×ｔ^３／１２…（１）
   ここで、Ｅはヤング率（ＧＰａ）であり、ｔは厚さ（mm）である。
2. 前記比Ｓｃ／Ｓｐが４９．３以下である、請求項１に記載のゴルフクラブヘッド。
3. 前記中央部は、前記フェース部の面積の６０％以下の面積を有する、請求項１又は２に記載のゴルフクラブヘッド。
4. ヘッド体積が１００～４６０ccであり、ヘッド重量が１７０～２８０ｇであり、前記フェース部の重量が３５～７０ｇである、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のゴルフクラブヘッド。

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