JPH04500461A - ゴルフクラブ - 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】 ゴルフクラブ 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 的な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、個別的なケースのための 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　Ｇｏｌ ｆ　Ｓｗｉｎｇ。

Ｑｕａｒｔｅｒｌｙ　Ｊｏｕｒｎ、　Ｍｅｃｈ　＆　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｍａｔｈ 　Ｖｏｌ　Ｘ　ＸＰｔ２　１９６７゜ ■Ｊ　ｏｒｇｅｎｓｅｎ　Ｔ　、　Ｏｎ　ｔｈｅ　ｄｙｎａｍｉｃｓ　ｏｆ　ｔ ｈｅ　ｓｗｉｎｇ　ｏｒ　ａ　ｇｏｌｆｃｌｕｂ、　Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｊｏｕ ｒｎａｌ　ｏｒ　Ｐｈｙｓｉｃｓ、　Ｖｏｌ　３８　Ｎｏ　５Ｍａｙ１９７０゜ 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ある。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−は、こ の現象を°トップからのヒツティング°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、ＷＮＩｆａａｓとＪ　ｏｒｇｅｎｓｅｎ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−の体および腕は休止状態から約２０ｓ／ｓ”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、３００■／ｅ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Ｊ　 ｏｒｇｅｎｓｅｎ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−あるいは優秀なスイングをす るゴルファ−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） 。プロクラスのゴルファ−でさえ、かっ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勢力は、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−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− 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 いて多く見られるジロートスライスを好んで発生する。今、ゴルファ−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−は、振り角が最も小さく、かつ、加速も最ら小さいシジートアイアンを 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育識者は、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 に待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、スイングの数学的解析の研究、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 、プロゴルファ・−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るグリップと、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が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＝ｇ［Ｊ＋ＭＲ’＋Ｒ６ｃｏｓ（５’−ｅ）］＋５”［１＋ＲＳ　ｃｏｓ（ ｐ−６）］−４Ｐ”−白″］ＲＳ　５ｉｎ（９ｔ’　ｅ）　−−（１）Ｔｃ＝ρ Ｉ＋ｇ　ＲＳ　ｃｏｓ（Ｆ’−９）＋０”Ｒ９５ｉｎ（ＶＪｅ）・・・・・・（ ２） ただし、上記式（１）および（２）において、Ｔｓはゴルファ−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はを椎廻りの腕の慣性モ ーメント、Ｇは同じ軸（を椎）ｌ！りの腕の第１の慣性モーメント、■はゴルフ ァ−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■の慣 性モーメント、Ｒはゴルファ−の腕の有効長、ψはクラブの対水平角度、ｅ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−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、これらを減少させるこ 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−は、手首をロックしない方がコントロールがより容５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−はシタットのタイプの違し１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。シロートアイアンにおｔ）て、最後の量（シャフトの長 さ）が減少するが、しかし、ヘッドの重さくよスイングの負荷（これは第１のモ ーメントの影響を受ける）を一定Ｉこ保っ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Ｔ ｓに関する方程式（１）１こおし１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１こお１するゴルファ−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Ｔｇ（この大きさはＭＲ’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Ｔ ｃ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−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図はスイングの第１局面 と第２局面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６第４図ｉ”−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図には軽量なりラブとの比較ら例示さ れてｔする。

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 （１＋ＭＲ”）／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 はスチ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 なりラブの値の±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％減少さ伐るべきである。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−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７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３００■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上れば、グリップ 領域に７５ｇ−１５０ｇの範囲の錘を付加すルコとにより、多くのゴルファ−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−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、前記的げる力が減少する。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バクｂ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ば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）あるいはノく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、スイングのフオームに多大なる効果を奏する。

く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３００■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図すに示すように、シャフト内に、 集中負荷として、ボールＢを基端部から３００１の所に堅固に位置固定し、鉛製 の弾りをコルク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は肉厚にした場 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より軽くしなけねばならない。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、強変上の理由により不可能な場合は、クラブへ・ノドの再設計 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の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。

剰−埠６４フイ７ン ウリ゛うＴの訃罠ｉ１　（ｍｍ） 軽量６番アイ７ン 今グら下のΣヒ耐（ｍｒｎ） に蛍二隼ドライノで うつ′５下ｆ′ｌ距ＸＩ（ｍｍ） ０　５０　７５　ｔｏ。

傘蚤量ドつイノ＼１ ６ｖ゛う１の距離（ｍｍ） ψ　１　？　吟　へ　−９Φ　の　吻　曽　℃べ　ん　Ｔｈｒｕ　へ　へ　へ　 ニ　ニ　−　−−管ｔ１式 補正書の写しく翻訳文）提出書 （特許法第１８４条の８） 平成２年１月２９日

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．プレーヤによって把持されるグリップと、該把持領域全体に重みが分散する ように錘が付加されてなるシャフトおよびクラブヘッドとからなることを特徴と するゴルフクラブ。
2. ２．前記付加される錐が少なくとも５０ｇの重量であることを特徴とする請求項 第１記載のゴルフクラブ。
3. ３．前記付加される錐が８０ｇから１６０ｇの範囲の重量であることを特徴とす る請求項第１記載のゴルフクラブ。
4. ４．前記シャフトが中空であり、該シャフトの肉側に前記錐が装填されているこ とを特徴とする請求項第１及至第３記載のゴルフクラブ。
5. ５．前記錐を前記グリップが有することを特徴とする請求項第１及至第３記載の ゴルフクラブ。
6. ６．前記シャフトが中空であり、かつ、該シャフトの把持領域に前記錐を有する ことを特徴とする請求項第１及至第３記載のゴルフクラブ。
7. ７．前記付加される錐の重心が前記シャフトの基端部から３００ｍｍ以内にある ことを特徴とする請求項第１及至第６記載のゴルフクラブ。
8. ８．従来のゴルフクラブ以上の重量であることを特徴とする請求項第１及至第７ 記載のゴルフクラブ。
9. ９．請求項第１及至第８記載のゴルフクラブにおいて、慣性比（Ｉ＋ＭＲ２）／ Ｉが２．０より大きいことを特徴とするゴルフクラブ。
10. １０．添付した図面に関連して説明されるゴルフクラブ。