JP2003144591A - ゴルフクラブおよびその製造方法 - Google Patents
ゴルフクラブおよびその製造方法Info
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Abstract
ゴルフクラブを安価に製造する。 【解決手段】 ゴルフクラブは、フェース部2を有する
金属製のヘッド部を備え、フェース部2のセンター部2
aにおける裏面側の平均結晶粒径を、フェース部2のセ
ンター部2aにおける表面側の平均結晶粒径よりも小さ
くする。フェース部2の断面に、相対的に平均結晶粒径
の大きい第1領域7aと、相対的に平均結晶粒径の小さ
い第2領域7bを設ける。第2領域7bは、センター部
2aの裏面側から周辺部2bの表面側に延在する。
Description
びその製造方法に関し、特に、フェースセンターの裏面
側における平均結晶粒径を、フェースセンターの表面側
における平均結晶粒径よりも小さくした金属製ゴルフク
ラブヘッドの構造および該ゴルフクラブヘッドの製造方
法に関する。
造方法として種々のものが知られている。該ヘッド部の
製造方法の1つに鋳造がある。この製造方法では、ヘッ
ド素材を高温で溶融し、ワックスを溶かして成形された
シェルにその溶融金属を鋳込み、ゴルフクラブヘッドを
成形する。
ェース部を板材で製造する方法もある。この方法では、
たとえばフェース部以外のクラウン部やソール部等のヘ
ッド構成部を上記鋳造方法で成形する。他方、板材に型
抜き加工等を施してフェース部を形成する。そして、上
記ヘッド構成部とフェース部とを接合することによりゴ
ルフクラブヘッドを作製する。
ェース部を鍛造で成形する方法もある。この方法では、
たとえば丸棒を型鍛造することによりフェース材を成形
し、ヘッド構成部とフェース材とを接合し、さらに熱処
理を施してヘッド部の強度を高める。
て成形されたフェース部には多数のボイドが存在するた
めフェース部の強度が低くなるばかりでなく、強度のば
らつきも大きくなる。そのため、打球時に発生する衝撃
力によりフェース部が破損し易くなり、かかるフェース
部の破損を回避するためフェース部の肉厚を大きくする
必要が生じる。
ス部以外の部分の重量を小さくせざるをえず、大きなヘ
ッド部を製造することができない。それに加え、フェー
ス部の肉厚を大きくすると、フェース部が撓み難くな
り、ヘッド部の反発性能が低下し、ボールの飛距離も低
下してしまう。
板材には一般にロール機により圧延加工が施されるの
で、板材の結晶粒は比較的均一で小さいものとなってい
る。該板材の強度はその結晶粒の大きさに依存するの
で、フェース部の強度は、圧延後の板材の強度に相当す
るものとなり、比較的高いものとなる。
に高く、圧延方向に垂直な方向には低いという異方性を
有する。フェース部の強度は低い垂直方向の強度に影響
を受けるので、フェース部を薄肉化するのは困難とな
る。そのため、ヘッド部の反発性能を向上させることは
困難となり、また大きなヘッド部を製造することも困難
となる。
合、フェース部の結晶粒を小さくすることが可能である
が、通常の鍛造では丸棒や角材からなるブロック材料を
平板状のフェース形状に加工するので、フェース中央部
の塑性変形量が大きく、フェース中央部の結晶粒がフェ
ース周辺部よりも細かくなる。このためフェース部の強
度は中央部で最も高く、周辺部では低くなる。また、鍛
造時には素材の表面に近い部分は金型と接触しているの
で塑性変形は少なく、図7に示すように、内部になるほ
ど結晶粒が細かくなり、強度も高くなる。
ル10がフェース部2のセンター部に当たると該センタ
ー部は後方側に撓むので、フェース表面付近では圧縮応
力が、裏面付近では図中矢印で示すように引張応力が加
わり、これらの応力はフェース部2の表面あるいは裏面
から内部に向かうにつれて小さくなる。
は、応力が加わる部分が弱く、応力が加わらない部分が
強くなる。そのため、フェースを薄肉にすることが難し
く、ヘッドの反発性能を高めたり、ヘッドを大型化する
ことが困難であった。
になされたものである。本発明の目的は、反発性能に優
れかつ大型のヘッド部を備えたゴルフクラブおよびその
製造方法を提供することにある。
ブは、1つの局面では、フェース部を有する金属製のヘ
ッド部を備え、フェース部のセンター部における裏面側
部分の平均結晶粒径が、フェース部のセンター部におけ
る表面側部分の平均結晶粒径よりも小さい。なお、本願
明細書において「平均結晶粒径」とは、100倍の拡大
写真で1辺25mmの正方形の領域に含まれる結晶粒の
2次元的な数を用いて表現したものをいう。
ス部のセンター部の表面(打球面)で打球し、打球時に
フェース部のセンター部は後方側に撓む。そのため、図
8に矢印で示すようにフェース部のセンター部の裏面に
は引張応力が作用し、フェース部のセンター部の表面に
は圧縮応力が作用する。逆にフェース部のセンター部の
周辺部では、表面に引張応力が、裏面に圧縮応力が発生
する。本願発明者は、これらの応力とフェース部の破損
との関係を確認すべく、破損したフェース部のカット断
面を調査したところ、フェース部裏面に亀裂が入り、そ
の亀裂が進展してフェース部表面に到達し、フェース部
が破損する場合がほとんどであることが判明した。した
がって、フェース部の破損は、フェース部のセンター部
における裏面側部分の引張応力に対する耐性に依存する
といえる。そこで、フェース部のセンター部における裏
面側部分の平均結晶粒径を小さくすることとした。それ
により、フェース部の裏面側部分の強度を向上すること
ができ、引張応力に対する耐性を向上することができ
る。
平均結晶粒径は、裏面側の平均結晶粒径の2倍以上10
0倍以下であり、好ましくは、裏面側の平均結晶粒径の
10倍以上100倍以下であり、さらに好ましくは、裏
面側の平均結晶粒径の50倍以上100倍以下である。
平均結晶粒径は、0.1μm以上50μm未満である。
上記裏面側の平均結晶粒径は、好ましくは0.1μm以
上20μm以下であり、さらに好ましくは0.1μm以
上10μm以下である。
る裏面側の平均結晶粒径を小さくすることにより、この
裏面側部分の強度を高めることができ、引張応力に対す
る耐性を高めることができる。
置する周辺部における表面側の平均結晶粒径を、該周辺
部における裏面側の平均結晶粒径よりも小さくすること
が好ましい。これは、フェース部のセンター部の周辺部
では引張応力が作用するので、その部分を強化すること
が望ましいからである。
ー部は後方側に撓むが、このとき図8に矢印で示すよう
にフェース部のセンター部の周囲に位置する周辺部にお
ける表面側には引張応力が作用する。そこで、フェース
部の周辺部における表面側の平均結晶粒径を、該周辺部
における裏面側の平均結晶粒径よりも小さくすることに
より、フェース部の周辺部における表面側の強度を高め
ることができる。それにより、フェース部の周辺部にお
ける表面側の引張応力に対する耐性を向上することがで
きる。
設けてもよい。この場合、該凸部の表面近傍の部分の平
均結晶粒径を、フェース部のセンター部における表面側
の平均結晶粒径よりも小さくする。このような凸部を設
けることにより、フェース部の耐久性を向上するととも
にフェース部の反発特性をも向上することができ、さら
にはフェース部の表面側の平坦度を容易に確保すること
もできる。
は、フェース部を有する金属製のヘッド部を備え、フェ
ース部のセンター部の断面と、該センター部の周囲に位
置する周辺部の断面に、相対的に平均結晶粒径の大きい
第1領域と、相対的に平均結晶粒径の小さい第2領域と
がそれぞれ存在する。そして、該センター部の断面にお
いて、第1領域がセンター部の表面側に位置し、第2領
域がセンター部の裏面側に位置し、上記周辺部の断面に
おいて、第2領域が周辺部の表面側に位置し、第1領域
が周辺部の裏面側に位置する。この第2領域は、帯状の
領域であり、センター部の裏面側から周辺部の表面側に
向かって連続的に延びることが好ましい。また、センタ
ー部の裏面側に凸部を設けた場合には、上記第2領域を
該凸部内に延在させることが好ましい。
センター部の裏面側における塑性流動がセンター部の表
面側における塑性流動よりも大きくなるように鍛造によ
って金属素材を板状に塑性変形させる工程と、該鍛造後
の金属素材に機械加工または塑性加工を施すことにより
ゴルフクラブのヘッド部におけるフェース部の形状に上
記金属素材を成形する工程とを備える。
における塑性流動を表面側における塑性流動よりも大き
くすることにより、金属素材のセンター部の裏面側にお
ける平均結晶粒径を、金属素材のセンター部の表面側に
おける平均結晶粒径よりも小さくすることができる。こ
の金属素材に切削加工等の機械加工や、鍛造、板金、曲
げ、プレス加工等の塑性加工を施すことにより、センタ
ー部の裏面側における平均結晶粒径がセンター部の表面
側における平均結晶粒径よりも小さいゴルフクラブヘッ
ドのフェース部を作製することができる。
表面側に凸部を形成するように金属素材を塑性変形させ
ることにより、金属素材のセンター部の表面側における
塑性流動を抑制する工程を含む。
側に凸部を形成するように金属素材を塑性変形させるこ
とにより、該センター部の表面側における塑性流動を抑
制することができる。このとき、金属素材の裏面側では
塑性流動を積極的に抑制する要素は存在しないので、自
由に金属素材が流動する。したがって、金属素材のセン
ター部の裏面側における塑性流動を結果的に促進するこ
とができ、金属素材のセンター部の裏面側における平均
結晶粒径を、該センター部の表面側における平均結晶粒
径よりも小さくすることができる。
て説明する。本発明は、金属製ゴルフクラブヘッドのフ
ェースセンターの裏面(打球面と反対側の面)側部分の
平均結晶粒径を小さくすることによりフェースセンター
の裏面側部分の強度を向上し、それによりフェース部を
薄肉化してヘッドの反発性能を向上させ、かつヘッドを
大型化(たとえば300cm3〜500cm3)しようと
するものである。
てもウッド型であっても本発明は適用可能である。図1
は、本発明を適用したウッド型ゴルフクラブにおけるヘ
ッド部1の斜視図である。なお、ゴルフクラブのシャフ
トおよびグリップの形状としては、従来から一般に採用
されている周知のものを使用可能であるので、これらの
図示は省略する。
し、図1に示すように、フェース部2と、トー部3と、
クラウン部4と、ヒール部5と、ソール部6とを有す
る。
フェース部2の断面構造を示す。なお、図2では、フェ
ース部2の断面における相対的に平均結晶粒径の大きい
第1領域7aと、相対的に平均結晶粒径の小さい第2領
域7bとを模式的に示している。
する表面が打球面であり、フェース部2の下側に位置し
ヘッド部1の内部空間に面する面が裏面である。フェー
ス部2におけるセンター部2aの表面で打球すると、フ
ェース部2のセンター部2aは後方側(図2における下
側)に撓む。それにより、フェース部2のセンター部2
aの裏面には引張応力が作用し、フェース部2のセンタ
ー部2aの表面には圧縮応力が作用する。
2aでの破損は、フェース部2のセンター部2aの裏面
の引張応力に対し耐性があるか否かに大きく依存するの
で、フェース部2のセンター部2aにおける裏面側の強
度を高める必要がある。
小さくすることにより強度を高めることができるので、
フェース部2の裏面側の強度を高めるには、フェース部
2のセンター部2aにおける裏面側部分の平均結晶粒径
を小さくすればよい。
平均結晶粒径を均等に小さくしてもよいが、本実施の形
態ではフェース部2のセンター部2aにおける裏面側の
平均結晶粒径を選択的に小さくしている。
ス部2のセンター部2aの断面に、相対的に平均結晶粒
径の大きい第1領域7aを残しながら相対的に平均結晶
粒径の小さい第2領域7bを設け、第1領域7aをフェ
ース部2のセンター部2aの表面側に配置し、第2領域
7bをフェース部2のセンター部2aの裏面側に配置し
ている。
aの裏面側の平均結晶粒径を小さくすることができ、打
球時に引張応力が作用するフェースセンターの裏面側の
強度を高めることができる。その結果、フェースセンタ
ーの裏面側の引張応力に対する耐性を向上することがで
き、フェース部2の破損を抑制することができる。
2aの周囲に位置する周辺部2bの断面にも、第1領域
7aと第2領域7bとがそれぞれ存在する。フェース部
2の周辺部2bでは、第2領域7bが周辺部2bの表面
側に位置し、第1領域7aが周辺部2bの裏面側に位置
してもよい。
例では、帯状の領域であり、フェース部2のセンター部
2aの裏面側から周辺部2bの表面側に向かって連続的
に延びている。
晶粒径についてより詳しく説明する。
面側部分の平均結晶粒径は、裏面側部分の平均結晶粒径
の2〜3倍以上100倍以下程度であり、好ましくは、
裏面側部分の平均結晶粒径の10〜20倍以上100倍
以下であり、さらに好ましくは、裏面側部分の平均結晶
粒径の30〜50倍以上100倍以下である。
均結晶粒径と裏面側部分の平均結晶粒径を設定すること
により、フェース部2のセンター部2aにおける裏面側
の強度を高めることができる。
ける裏面側部分の平均結晶粒径は、0.1μm以上50
μm未満であり、好ましくは、0.1μm以上20μm
以下であり、さらに好ましくは、0.1μm以上10μ
m以下である。このようにフェース部2のセンター部2
aにおける裏面側部分の平均結晶粒径を小さくすること
により、該裏面側の強度を効果的に高めることができ
る。
の変形例について図6を用いて説明する。
ー部2aの裏面側に凸部11を設けてもよい。この場
合、第2領域7bが凸部11内に延在し、凸部11の表
面近傍の部分の平均結晶粒径が、フェース部2のセンタ
ー部2aにおける表面側の平均結晶粒径よりも小さくな
る。
aの裏面側に凸部11を設けることにより、フェース部
2のセンター部2aの厚みを増大できるとともに第2領
域7bを凸部11内に延在させることができる。それに
より、フェース部2の耐久性を向上するとともにフェー
ス部2の反発特性をも向上することができる。また、フ
ェース部2の成形時にフェース部2のセンター部2aの
裏面側における金属素材の塑性流動を促進することがで
き、かつ凸部11を形成することにより凸部11の表面
近傍の部分の平均結晶粒径をより小さくしながらフェー
ス部2の表面側の平坦度をも容易に確保することができ
る。
法について、図4および図5を用いて説明する。図4と
図5は、本発明に係るゴルフクラブの製造方法における
特徴的な製造工程を示す断面図である。
チタン(15V−6Cr−4AL)丸棒(金属素材)を
準備し、該丸棒と金型とを所定温度に加熱する。その
後、丸棒を金型内に設置し、1600tプレスにより板
状に粗鍛造する。それにより、丸棒を板状に塑性変形さ
せ、図4に示す形状の金属素材8を得る。
のセンター部8aの表面側に凸部9を形成するように金
属素材8を塑性変形させる。それにより、センター部8
aの裏面側における金属素材8の塑性流動を、センター
部8aの表面側における金属素材8の塑性流動よりも大
きくすることができる。
面側では金型により金属素材8の塑性流動が抑制される
が、金属素材8の裏面側では金属素材8の塑性流動を実
質的に抑制する要素は存在しないため自由に金属素材8
が流動するからである。
の裏面側における塑性流動をセンター部8aの表面側に
おける塑性流動よりも大きくすることにより、裏面側に
おける鍛造時のひずみが大きくなり、金属素材8のセン
ター部8aの裏面側部分における平均結晶粒径を、セン
ター部8aの表面側部分における平均結晶粒径よりも小
さくすることができる。なお、金属素材8の周辺部8b
では、金属素材8の裏面側と同様に金属素材8は流動す
る。
す。具体的には、たとえば凸部9を切削加工により除去
したり、あるいはさらに金属素材8を鍛造して凸部9を
平坦化する。それにより、図5に示すように、ゴルフク
ラブのヘッド部1におけるフェース部2の形状に金属素
材8を成形することができる。
ンター部8aの裏面側における結晶を微細化することが
できるので、溶体化処理や時効処理等の熱処理を施すこ
とでさらに裏面側における結晶を微細化することができ
る。
示す凸部9を金属素材8内に押し込むようにさらに鍛造
を行なえばよい。また、図6に示す構造を得るには、金
属素材8の裏面側を成形する金型に上記の凸部11に対
応した凹部を設け、該金型を用いて図4に示す形態の金
属素材8をさらに鍛造すればよい。
ース部2を作製し、その断面の金属組織を確認したの
で、その結果について説明する。
断面の厚み方向における各部の金属組織を示す。図3
(a)は、フェース部2のセンター部2aの表面側にお
ける断面の金属組織を示し、図3(b)は、フェース部
2のセンター部2aの厚み方向中央部に位置する断面の
金属組織を示し、図3(c)は、フェース部2のセンタ
ー部2aの裏面側における断面の金属組織を示してい
る。
ス部2のセンター部2aの裏面側における結晶粒が、表
面側における結晶粒よりも格段に微細化されているのが
わかる。このとき、フェース部2のセンター部2aの表
面におけるビッカース硬度は、Hv380であり、フェ
ース部2のセンター部2aの裏面におけるビッカース硬
度は、Hv300であった。
ェース部2を作製する一方で、フェース部2以外のクラ
ウン部4やソール部6等のヘッド構成部を鋳造等により
成形しておく。そして、このヘッド構成部とフェース部
2とを溶接等により接合することにより、ゴルフクラブ
のヘッド部1を作製することができる。その後、該ヘッ
ド部1と、グリップおよびシャフトとを接合し、ゴルフ
クラブが完成する。
るヘッド部(本発明品)1と、通常のフェース材を有す
るヘッド部(従来品)1とで耐久強度を比較したので、
その結果を表1に示す。なお、今回の耐久強度試験で
は、38m/sのヘッド速度で打球し、フェース部2が
破損するまでの打球回数を調べた。従来品としてはフェ
ース厚2.9mmの15V−6Cr−4ALチタン材で
作製されたヘッド部を使用し、本発明品としてはフェー
ス厚2.9mmの15V−6Cr−4ALチタン材で作
製されたヘッド部を使用した。
の打球でフェース部2が破損したのに対し、本発明品で
は5000回の打球でフェース部2が破損した。したが
って、本発明によりフェース部2の耐久強度を格段に向
上することが可能となった。
ので、フェース部2の厚みを薄くすることができる。そ
れにより、フェース部2を撓みやすくすることができ、
反発係数を向上することができる。また、ヘッド部1を
大型化することもできる。
のセンター部の裏面側における塑性流動を大きくして結
晶を微細化するために、金属素材8のセンター部の表面
側に図4に示す凸部9を形成するように鍛造を行った
が、これ以外の方法で金属素材8のセンター部の裏面側
における塑性流動を大きくしてもよい。また、フェース
部2の素材として、チタン以外の鉄、ステンレス、アル
ミニウム、マグネシウム銅合金等を採用可能である。
説明を行なったが、今回開示した実施の形態は全ての点
で例示であって制限的なものではないと考えられるべき
である。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示さ
れ、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全て
の変更が含まれる。
強度を向上することができるので、該裏面側の引張応力
に対する耐性を向上することができる。それにより、フ
ェース部を薄肉化することができ、ヘッド部の反発性能
を向上しながらヘッド部を大型化することができる。
斜視図である。
である。
断面の金属組織を示す図であり、(b)はフェースセン
ターの厚み方向中央部に位置する断面の金属組織を示す
図であり、(c)はフェースセンターの裏面側における
断面の金属組織を示す図である。
る特徴的な第1工程を示す断面図である。
る特徴的な第2工程を示す断面図である。
面図である。
おけるフェースセンターの表面側の断面の金属組織を示
す図であり、(b)は鍛造で成形された従来のフェース
におけるフェースセンターの厚み方向中央部に位置する
断面の金属組織を示す図であり、(c)は鍛造で成形さ
れた従来のフェースにおけるフェースセンターの裏面側
における断面の金属組織を示す図である。
ェース部に引張応力あるいは圧縮応力が生じている状態
を示す模式図である。
部、2b,8b 周辺部、3 トー部、4 クラウン
部、5 ヒール部、6 ソール部、7a 第1領域、7
b 第2領域、8 金属材料、9,11 凸部、10
ボール。
Claims (14)
- 【請求項1】 フェース部(2)を有する金属製のヘッ
ド部(1)を備えたゴルフクラブであって、 前記フェース部(2)のセンター部(2a)における裏
面側の平均結晶粒径が、前記フェース部(2)のセンタ
ー部(2a)における表面側の平均結晶粒径よりも小さ
いことを特徴とする、ゴルフクラブ。 - 【請求項2】 前記表面側の平均結晶粒径は、前記裏面
側の平均結晶粒径の2倍以上100倍以下である、請求
項1に記載のゴルフクラブ。 - 【請求項3】 前記表面側の平均結晶粒径は、前記裏面
側の平均結晶粒径の10倍以上100倍以下である、請
求項1に記載のゴルフクラブ。 - 【請求項4】 前記表面側の平均結晶粒径は、前記裏面
側の平均結晶粒径の50倍以上100倍以下である、請
求項1に記載のゴルフクラブ。 - 【請求項5】 前記裏面側の平均結晶粒径は、0.1μ
m以上50μm未満である、請求項1に記載のゴルフク
ラブ。 - 【請求項6】 前記裏面側の平均結晶粒径は、0.1μ
m以上20μm以下である、請求項1に記載のゴルフク
ラブ。 - 【請求項7】 前記裏面側の平均結晶粒径は、0.1μ
m以上10μm以下である、請求項1に記載のゴルフク
ラブ。 - 【請求項8】 前記フェース部(2)のセンター部(2
a)の周囲に位置する周辺部(2b)における表面側の
平均結晶粒径を、前記周辺部(2b)における裏面側の
平均結晶粒径よりも小さくした、請求項1から請求項7
のいずれかに記載のゴルフクラブ。 - 【請求項9】 前記フェース部(2)のセンター部(2
a)の裏面側に凸部(11)を有し、 前記凸部(11)の表面近傍の部分の平均結晶粒径が、
前記フェース部(2)のセンター部(2a)における表
面側の平均結晶粒径よりも小さい、請求項1から請求項
8のいずれかに記載のゴルフクラブ。 - 【請求項10】 フェース部(2)を有する金属製のヘ
ッド部(1)を備えたゴルフクラブであって、 前記フェース部(2)のセンター部(2a)の断面と、
該センター部(2a)の周囲に位置する周辺部(2b)
の断面に、相対的に平均結晶粒径の大きい第1領域(7
a)と、相対的に平均結晶粒径の小さい第2領域(7
b)とがそれぞれ存在し、 前記センター部(2a)の断面において、前記第1領域
(7a)が前記センター部(2a)の表面側に位置し、
前記第2領域(7b)が前記センター部(2a)の裏面
側に位置し、 前記周辺部(2b)の断面において、前記第2領域(7
b)が前記周辺部(2b)の表面側に位置し、前記第1
領域(7a)が前記周辺部(2b)の裏面側に位置す
る、ゴルフクラブ。 - 【請求項11】 前記第2領域(7b)は、帯状の領域
であり、前記センター部(2a)の裏面側から前記周辺
部(2b)の表面側に向かって連続的に延びる、請求項
10に記載のゴルフクラブ。 - 【請求項12】 前記センター部(2a)の裏面側に凸
部(11)を有し、 前記第2領域(7b)は、前記凸部(11)内に延在す
る、請求項10または請求項11に記載のゴルフクラ
ブ。 - 【請求項13】 センター部(8a)の裏面側における
塑性流動がセンター部(8a)の表面側における塑性流
動よりも大きくなるように鍛造によって金属素材(8)
を板状に塑性変形させる工程と、 前記鍛造後の前記金属素材(8)に機械加工または塑性
加工を施すことにより、ゴルフクラブのヘッド部(1)
におけるフェース部(2)の形状に前記金属素材(8)
を成形する工程と、を備えた、ゴルフクラブの製造方
法。 - 【請求項14】 前記鍛造工程は、前記金属素材(8)
のセンター部(8a)の表面側に凸部(9)を形成する
ように前記金属素材(8)を塑性変形させることによ
り、前記金属素材(8)のセンター部(8a)の表面側
における塑性流動を抑制する工程を含む、請求項13に
記載のゴルフクラブの製造方法。
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