JPH02167181A - ゴルフのクラブヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ゴルフのクラブヘッドの改良に係るものであ
る。

（従来の技術） 従来より、ゴルフのクラブヘッド（以下、単にヘッドと
省略する）としては、パーシモン等の木製ヘッドのほか
カーボンファイバー、グラスファイバー等よりなる、繊
維強化プラスチック製ヘッドや金属製ヘッドなどが市場
に供給されている。

（発明が解決しようとする課題） 従来より、ゴルファ−にとっては、ゴルフボールを正確
に、且つ出来るだけ遠くへ飛ばすといったことが、望ま
れていた。

そのためには、ゴルフボールを打撃した際のヘッドの運
動エネルギーをロスすることなく、ゴルフボールに伝達
し、飛距離を伸ばずようにすることが必要である。

そのためには、以下の条件を満足させなくてはならない
。即ち、ヘッドがゴルフボールに衝突すると、ヘッドに
は衝撃応力が付与され過渡的な振動と共にヘッドの持っ
ている固￥’ｆｊ−の振動数（所謂固有振動数）で振動
するようになる。

そこで本発明考らは、ヘッドのこの固有振動数の半周期
が、ゴルフボールとヘッドの接触時間に一致すれば、ヘ
ッドの運動エネルギーが振動を介してゴルフボールに効
率よく伝達されることを見い出した。

即ち、ヘッドのインパクト直前のヘッドスピードが上が
れば上がる程、ゴルフボールとの接触時間は短くなる。

ヘッドスピードは個人差を伴うが一般的には、３０〜５
０ｍ／ｓの範囲で考えれば良いため、−例として平均的
なヘッドスピード４０ｍ／ｓを考えた場合には、実験結
果から接触時間は、約６００μｓとなり、この接触時間
が半周期に該当する固有振動数は約８３０Ｈｚに相当す
ることが判明した。

一方、従来の木製ヘッドや繊維強化プラスチック製ヘッ
ドや金属製ヘッドにおいては、その固有振動数を高速フ
ーリエ変換機（ＦＦＴアナライザー）を使用して測定し
た結果、約２０００〜２２００Ｈｚの固有振動数を示し
た。

これらのことから、これら従来のヘッドでは、固有振動
数が大き過ぎて、ヘッドとゴルフボールの接触時間とう
まくマツチしないため、ゴルフボールを打撃した際のエ
ネルギーロスが大きく、ゴルフボールへのエネルギー伝
達があまり芳しくないと言った問題点を有していた。

なお、固有振動数ｆは、−船釣に以下の式で表すことが
出来る。

ｆ　＝　１　／　２　ｎ　（ｋ　／　ｍ但し、ｋ−剛性
、ｍ＝質量を示す。

剛性には、部材の形状、及び弾性係数Ｅによりて決まる
。即ち、同じ材料のものでも形状が変われば固有振動数
は変化するし、又、同じ形状でも弾性係数が変われば、
変化するものである。

これらのことから、本発明は、ゴルフボールの初速度を
向上するための最適な固有振動数を有するヘッドを供給
することを目的になされたものである。

（課題を解決するための手段） そこで、本発明においては、ヘッドの固有振動数の半周
期が、ゴルフボールとヘッドの接触時間に一致すれば、
ヘッドの運動エネルギーが振動を介してゴルフボールに
効率よく伝達されることに注目したものである。

即ち、ヘッドの一次振動のみを考えると、ゴルフボール
とヘッドが衝突すると、その直後ヘッドはゴルフボール
の飛球方向と逆方向に動き出す。これが振動となり、再
びゴルフボールの飛球方向に、動きが変わり、このヘッ
ドが元に戻った時にゴルフボールが飛び出せば、ヘッド
の振動エネルギーが効率よくゴルフボールに伝達するこ
とが出来ると考えられる。

このヘッドが動き始めてから、元に返るまでの時間がヘ
ッドの固有振動数の半周期にあたる。

故に、ヘッドの固有振動数の半周期が、ヘッドを３０〜
５０＋ｓ／ｓのヘッドスピードでゴルフボールを打撃し
たときのヘッドとゴルフボールの接触時間に略一致する
ようにしたことを特徴とするヘッドである。

又、ヘッドの固有振動数の半周期が、ヘッドを３０〜５
０ｍ／ｓのヘッドスピードでゴルフボールを打撃したと
きのヘッドとゴルフボールの接触時間に略一致させるた
めに、ヘッドの固有振動数を６００〜１２００Ｈｚにな
るようにしたり、８００〜１０００Ｈ２になるようにし
たり、８００〜９００Ｈｚになるようにしたヘッドであ
る。

更に、ヘッドの固有振動数の半周期が、ヘッドを３０〜
５０ｍ／ｓのヘッドスピードでゴルフボールを打撃した
ときのヘッドとゴルフボールの接触時間に略一致させる
ために、パーシモン等の木質材と弾性係数８〜１５ｋｇ
ｆ／ａ＋ｍ”のエラストマー又はアイオノマー樹脂等の
弾性部材を構成素材としたヘッドの構成比率を少なくと
もエラストマー又は、アイオノマー樹脂等の弾性部材が
４０〜６０％になるようにしたヘッドである。

更に、ヘッドの固有振動数の半周期が、ヘッドを３０〜
５０ｍ／ｓのヘッドスピードでゴルフボールを打撃した
ときのヘッドとゴルフボールの接触時間に略一致するよ
うに、弾性係数が１４〜２８ｋｇｆ／ｓｓ″のエラスト
マー又はアイオノマー樹脂等の弾性部材でヘッドのフェ
ース面部やクラウン部を構成すると共に、ヘッドのソー
ル部、ネック部、バック部等は金属又は、繊維強化プラ
スチック等よりなるヘッド外殻部材でヘッドを形成する
ことも出来るものである。

更に、ヘッドの固有振動数の半周期が、ヘッドを３０〜
５０ｍ／ｓのヘッドスピードでゴルフボールを打撃した
ときのヘッドとゴルフボールの接触時間に略一致するよ
うに、パーシモン等の木質材よりなるヘッドのフェース
面部の面積Ｓとヘッドの幅りとの比率が、Ｓ　／　Ｌ　
＝　０．００７４〜０．０１６０ｍ＋となるようなヘッ
ドも形成することが出来るものである。

又、ヘッドの固有振動数の半周期が、ヘッドを３０〜５
（Ｉｍ／ｓのヘッドスピードでゴルフボールを打撃した
ときのヘッドとゴルフボールの接触時間に略一致するよ
うに、弾性係数２０〜４０ｋｇｒ／１″で且つ厚みが略
７〜９ｒｎｍのエラストマーや合成樹脂等の弾性部材か
らなるフェースインサート部材をヘッドのフェース面部
全体の略７０％を占めるように構成すると共に、前記ヘ
ッドを繊維強化プラスチック等よりなるヘッド外殻部材
で形成し、■１つ該ヘッド外殻部材の内、前記フェース
インサート部材を嵌合保持する嵌合保持部の繊維強化プ
ラスチック部の厚みを３〜８ｒｎｒｎとし、更に前記ヘ
ッド外殻部材の内部に発泡芯材を介在させたヘッドを形
成することも出来るものである。

（作用） 以上のように、本発明のヘッドにおいては、従来のヘッ
ドと異なりヘッドの固有振動数の半周期が、ヘッドを３
０〜５０ｍ／ｓのヘッドスピードでゴルフボールを打撃
した時のヘッドとゴルフボールの接触時間に略一致する
ようにヘッドの固有振動数を６００〜１２００Ｈｚに合
わせるようにしたため、ゴルフボールの初速塵の増加と
、飛距離の増大を図ることが可能となった。

即ち、これらは、有限要素法の手法を駆使１２、種々の
条件を設定して、静止したゴルフボールに、ヘッドをヘ
ッドスピードが約４０＋ｍ／ｓで衝突させた時における
ゴルフボールの初速塵を導きだしたものである。

即ち、第１図は、同一のヘッド形状で弾性係数を変化さ
せることによって、ヘッドの固有振動数を逐次変化させ
た場合に、ゴルフボールの初速塵がどのように変化する
かを表したものである。この第１図より、明らかなよう
にヘッドが約８３０Ｈｚの時にゴルフボールの初速塵は
、最大値を示した。又、この時のゴルフボールの初速塵
は、従来のヘッドの固有振動数２１）Ｏ（ｌＨｚと比較
Ｉ２て、約１．７ｍ／ｓの増加を示した。なお、この時
のヘッドの弾性係数は約ｔ５．９ｋｇｆ／＋ｍ”であっ
た。

なお、他の実験結果及び有限要素法の計算結果から、弾
性係数が約１４〜２３ｋｇ／ａｌ’の範囲でも従来のヘ
ッド（固有振動数２０００〜２２１）Ｏｌｚ）に比較し
て、ゴルフボールの初速塵の向Ｊ―が見られた。

更に、第２図には、ヘッドの打撃面積をＳとし、ヘッド
の幅を■７と１．て、Ｓ／Ｌの比率を変化させる（即ち
ヘッド形状を逐次変化させる）ことによって、ヘッドの
固有振動数を逐次変化させた場合に、ゴルフボールの初
速塵がどのように変化するかを表したものである。

この結果からもわかるように、Ｓ／Ｌの比率が、０．０
１１ｍを示すあたり（ヘッドの固有振動数が約８３０Ｈ
ｚ）で、ゴルフボールの初速塵は最大値を示し、これま
た従来のヘッド（固有振動数約２０００〜２２００Ｈｚ
）のものと、比較して約０．５ｍ／ｓの増加になった。

以上のように、ヘッドとゴルフボールの接触時間が、ヘ
ッドの固有振動数の半周期に一致すれば、ヘッドの運動
エネルギーは、最も効率良くゴルフボールに伝達され、
ゴルフボールの初速塵を増加させると菖”った作用を生
じるものである。

（実施例） 本発明の実施例を図面に基づいて説明すれば、第３図乃
至第５図に示すように、ヘッドＩの固有振動数の半周期
が、ヘッドｌを３０〜５０＋＋＋／ｓのヘッドスピード
でゴルフボールを打撃したときのヘッドとゴルフボール
の接触時間に略一致するようにヘッドの固有振動数を６
００〜１２００ｔｌｚ。

又は、ヘッドの固ｆ丁振動散を８００へ〜１２００Ｈｚ
、又は、ヘッドの固有振動数を８００〜９００１１　ｚ
になるよう（こしたヘッドである。

即ち、第３図に示すように、ヘッドｌの面白゛振動数の
半周期が、ヘッド１を３０〜５０ｍ／ｓのヘッドスピー
ドでゴルフボールを打撃したときのへ−ノドｌとゴルフ
ボールの接触時間に略一致するように、バーンモン等の
木質部材２と弾性係数か約８＝　１５ｋｇｆ／ｍｍ”の
エラストマー又はアイオノマー樹脂等の弾性部材３で構
成したヘッドｌにおけるヘッドｌの構成比率を少なくと
もエラストマー又は、アイオノマー樹脂等の弾性部材３
が４０〜６０％になるようにしたヘッドである。

更に、第４図に示すように、ヘッド１の固有振動数の半
周期が、ヘッド■を３０〜５０ｎ／ｓのヘッドスピード
でゴルフボールを打撃したときのヘッド１とゴルフボー
ルの接触時間に略一致するように、弾性係数１４〜２３
ｋｇｆ／ｍｍ２のエラストマー又はアイオノマー樹脂等
の弾性部材４でヘッドＩのフェース面部５やクラウン部
６を構成すると共に、ヘッドＩのソール部７、ネック部
８、バック部９等を金属又は、繊維強化プラスチック等
よりなるヘッド外殻部材１０で形成したヘッドである。

更に、第５図に示すように、ヘッド１の固有振動数の半
周期か、ヘッドを３０〜５０ｎ／ｓのヘッドスピードで
ゴルフボールを打撃したときのヘッドとゴルフボールの
接触時間に略一致するように、パーシモン等の木質部材
よりなるヘッドｌのフェース面部５の面積Ｓとヘッド幅
りとの比率がＳ　／　Ｌ　＝　０．００７４〜０．０１
６０ｍとなるようなヘッドである。なお−例としてフェ
ース面部５の面積Ｓとしては、０．０３５ａ＋Ｘ　Ｏ，
０４６５ｎ＋・０．００１６ｍ’程度で、長さとしては
、０．１５４ｍ程度のものが望ましい。

更に、第６図乃至第７図に示すように、ヘッド１の固有
振動数の半周期が、ヘッド１を３０〜５０ｉ／ｓのヘッ
ドスピードでゴルフボールを打撃したときのヘッド１と
ゴルフボールの接触時間に略一致するように、弾性係数
２０〜４０ｋｇｒ／ａｍ”で且つ厚みが略７〜９ｍｍの
エラストマーや合成樹脂等の弾性部材４（−例として、
ポリエステルエラストマーを使用することが望ましい）
からなるフェースインサート部材５ａをヘッドＩのフェ
ース面部５全体の略７０％を占めるように構成すると共
に、前記ヘッドｌを繊維強化プラスチック等（カーボン
繊維やアラミド繊維やガラス繊維やその他の強化プラス
チック用の補強繊維を使用した繊維強化プラスチック・
ＦＲＰでも良いし、繊維強化熱可塑性プラスチック・Ｆ
ＲＴＰでも可能である。好ましくは、カーボン繊維強化
プラスチック部のヘッドが望ましい。）よりなるヘッド
外殻部材ＩＯで形成し、且つ該ヘッド外殻部材の内、前
記フェースインサート部材を嵌合保持する嵌合保持部の
繊維強化プラスチック部の厚みを３〜８ｍｍとし、更に
前記ヘッド外殻部材の内部に発泡芯材を介在させた構造
を有するヘッドである。

なお、本発明のヘッドに関しては、ウッドタイプのヘッ
ドは勿論アイアンタイプのヘッドにも適用できるもので
ある。

（効果） 以上のように、本発明のヘッドにおいては、ヘッドの固
有振動数の半周期が、ヘッドを３０〜５０＋ｍ／ｓのヘ
ッドスピードでゴルフボールを打撃した時のヘッドとゴ
ルフボールの接触時間に略一致するようにしたため、ヘ
ッドの運動エネルギーを効率良くゴルフボールに伝達す
ることが出来るようになり、ゴルフボールの初速度を向
上さすことが出来るようになったため、ゴルフボールの
飛距離を増大させることが出来るものである。

又、弾性部材とカーボンファイバー等の繊維強化プラス
チック製のヘッド外殻部材との組み合わせにより、ヘッ
ドの耐久性能が向上すると共に、ヘッドのデザインも斬
新なものとなり、ヘッド自体の設計の自由度も向上し、
ゴルファ−の個性に合致したゴルフクラブを供給するこ
とができると言った効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第２図は、本発明に係るヘッドの固有振動数
とゴルフボールの初速度の関係を示す説明図、第３図乃
至第５図は、本発明に係るヘッドの実施例を示す斜視図
、第６図は、本発明に係る繊維強化プラスチック製のヘ
ッドを示す斜視図、第７図は、第６図のヘッドの断面を
示す断面図、第８図は、従来のヘッドを示す斜視図。 ｌ：ヘッド、２：木質部材、３：弾性部材、４：弾性部
材、５：フェース面部、６：クラウン部、７：ソール部
、８：ネック部、９：バック部、 ！ ：ヘラ ド外殻部材、 に 発泡芯材。 図面゛の浄書（内容に変更なし） ＣＦＩ　ｅａｔ　ｍ−ロロ 島ｃＪ′ｌΦ−Ｎ団 図面の浄書（内容に変更なし） 第 図゛ １、ヘッド ２　木質部材 り ネック部 手続ネ［ｔ１正書（方式） 平成２年１月８日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ゴルフのクラブヘッド（１）の固有振動数の半周期
   が、クラブヘッド（１）を３０〜５０ｍ／ｓのヘッドス
   ピードでゴルフボールを打撃したときのクラブヘッド（
   １）とゴルフボールの接触時間に略一致するようにした
   ことを特徴とするゴルフのクラブヘッド。 ２　ゴルフのクラブヘッド（１）の固有振動数の半周期
   が、クラブヘッド（１）を３０〜５０ｍ／ｓのヘッドス
   ピードでゴルフボールを打撃したときのクラブヘッド（
   １）とゴルフボールの接触時間に略一致させるためにク
   ラブヘッド（１）の固有振動数を６００〜１２００Ｈｚ
   になるようにした請求項１記載のゴルフのクラブヘッド
   。 ３　ゴルフのクラブヘッド（１）の固有振動数の半周期
   が、クラブヘッド（１）を３０〜５０ｍ／ｓのヘッドス
   ピードでゴルフボールを打撃したときのクラブヘッド（
   １）とゴルフボールの接触時間に略一致させるためにク
   ラブヘッド（１）の固有振動数を８００〜１２００Ｈｚ
   になるようにした請求項１記載のゴルフのクラブヘッド
   。 ４　ゴルフのクラブヘッド（１）の固有振動数の半周期
   が、クラブヘッド（１）を３０〜５０ｍ／ｓのヘッドス
   ピードでゴルフボールを打撃したときのクラブヘッド（
   １）とゴルフボールの接触時間に略一致させるためにク
   ラブヘッド（１）の固有振動数を８００〜９００Ｈｚに
   なるようにした請求項１記載のゴルフのクラブヘッド。 ５　ゴルフのクラブヘッド（１）の固有振動数の半周期
   が、クラブヘッド（１）を３０〜５０ｍ／ｓのヘッドス
   ピードでゴルフボールを打撃したときのクラブヘッド（
   １）とゴルフボールの接触時間に略一致するように、パ
   ーシモン等の木質部材（２）と弾性係数が約８〜１５ｋ
   ｇｆ／ｍｍ＾２のエラストマー又はアイオノマー樹脂等
   よりなる弾性部材（３）で構成したクラブヘッド（１）
   におけるクラブヘッド（１）の構成比率を少なくともエ
   ラストマー又は、アイオノマー樹脂等の弾性部材（３）
   が４０〜６０％になるようにした請求項１、２、３及び
   ４記載のゴルフのクラブヘッド ６　ゴルフのクラブヘッド（１）の固有振動数の半周期
   が、クラブヘッド（１）を３０〜５０ｍ／ｓのヘッドス
   ピードでゴルフボールを打撃したときのクラブヘッド（
   １）とゴルフボールの接触時間に略一致するように、弾
   性係数１４〜２３ｋｇｆ／ｍｍ＾２のエラストマー又は
   アイオノマー樹脂等の弾性部材（４）でクラブヘッド（
   １）のフェース面部（５）やクラウン部（６）を構成す
   ると共に、クラブヘッド（１）のソール部（７）、ネッ
   ク部（８）、バック部（９）等は金属又は、繊維強化プ
   ラスチック等よりなるヘッド外殻部材（１０）で形成し
   た請求項１、２、３及び４記載のゴルフのクラブヘッド ７　ゴルフのクラブヘッド（１）の固有振動数の半周期
   が、クラブヘッド（１）を３０〜５０ｍ／ｓのヘッドス
   ピードでゴルフボールを打撃したときのクラブヘッド（
   １）とゴルフボールの接触時間に略一致するように、パ
   ーシモン等の木質材（２）よりなるクラブヘッド（１）
   のフェース面部（５）の面積Ｓとクラブヘッド（１）の
   幅Ｌとの比率がＳ／Ｌ＝０．００７４〜０．０１６０ｍ
   となるような請求項１、２、３及び４記載のゴルフのク
   ラブヘッド ８　ゴルフのクラブヘッド（１）の固有振動数の半周期
   が、クラブヘッド（１）を３０〜５０ｍ／ｓのヘッドス
   ピードでゴルフボールを打撃したときのクラブヘッド（
   １）とゴルフボールの接触時間に略一致するように、弾
   性係数２０〜４０ｋｇｆ／ｍｍ＾２で且つ厚みが略７〜
   ９ｍｍのエラストマーや合成樹脂等の弾性部材（４）か
   らなるフェースインサート部材（５ａ）をクラブヘッド
   （１）のフェース面部（５）全体の略７０％を占めるよ
   うに構成すると共に、前記クラブヘッド（１）を繊維強
   化プラスチック等よりなるヘッド外殻部材（１０）で形
   成し、且つ該ヘッド外殻部材の内、前記フェースインサ
   ート部材を嵌合保持する嵌合保持部の繊維強化プラスチ
   ック部の厚みを３〜８ｍｍとし、更に前記ヘッド外殻部
   材の内部に発泡芯材を介在させた請求項１、２、３及び
   ４記載のゴルフのクラブヘッド。