JP2005124745A - ゴルフクラブヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 打球の飛距離を向上する。
【解決手段】 内部に中空部を有するゴルフクラブヘッド１である。ボールを打球するフェース部３は、スイートスポットＳＳを含む領域を形成する中央部８と、この中央部８よりも厚さが小かつ該中央部８を囲む周辺部９とを含むとともに、前記周辺部９は、ソール側からクラウン側に向かって厚さが減少している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、飛距離を向上するのに役立つゴルフクラブヘッドに関する。

近年、内部に中空部を有する例えば金属製のゴルフクラブヘッドが主流となっており、打球の飛距離の向上を目的として種々の開発が行われている。例えば、ボールを打球するフェース部において、中央部と、この中央部よりも厚さが小かつ該中央部を囲む環状の周辺部とを設けたいわゆる周辺薄肉構造が例えば下記特許文献１ないし２において提案されている。このようなヘッドは、フェース部ないしヘッド全体の１次の固有振動数が小さくなり、かつその値がボールの固有振動数に近づく。これは、ヘッドとボールとの衝突時に生じるエネルギーロスを最小限に抑え、ヘッドの運動エネルギーを効率良くボールへと伝えるのに役立つ。その結果、ボールの打ち出し初速が増大し（ヘッドの反発係数が大きくなり）、飛距離を向上させる。

特開平９−１９２２７３号公報 特開平９−２９９５１９号公報

また、例えば下記特許文献３では、フェース部とクラウン部とを一体に塑性加工するとともに、クラウン部を上方へ膨出させた形状とすることにより、打球時のヘッドの変形を大きくして反発係数を高める試みがなされている。

特開２００２- １１９６２５号公報

近年、ヘッドの反発係数の上限値を制限するルールが、ゴルフ競技に関する規則を定める機関であるＵＳＧＡ及びＲ＆Ａにより設けられた。このため、今後、公式競技で使用しうるヘッドにおいては、反発係数を高める方法以外の方法で飛距離を向上させることが必要である。

発明者らは、打球の打ち出し角とバックスピン量とに着目し、種々の実験を行った。すると、アベレージゴルファーの平均的なヘッドスピード４０ｍ／ｓ程度でボールを打球する場合、ボールの打ち出し角が１７度程度かつバックスピン量が１８００ｒｐｍ程度の条件で最も大きな飛距離が得られることを知見した。ところが、アベレージゴルファが一般的なドライバーでボールを打球すると、打ち出し角は概ね８〜１４度程度、バックスピン量は２０００〜３５００ｒｐｍ程度となっているのが実情である。

従って、アベレージゴルファでは、ドライバー等のウッド型のゴルフクラブにおいて打球の飛距離を増大させるためには、打球の打ち出し角をより高くかつバックスピン量をさらに低減させることが有効となる。しかしながら、ボールの打ち出し角を大きくするためには、通常ヘッドのロフト角を大きくする必要があるが、この方法では打ち出し角とともにバックスピン量も大きくなってしまう欠点がある。

本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、打球の打ち出し角、バックスピン量を最適化することによって、打球の飛距離を向上するのに役立つゴルフクラブヘッドを提供することを目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、内部に中空部を有するゴルフクラブヘッドであって、ボールを打球するフェース部は、スイートスポットを含む領域を形成する中央部と、この中央部よりも厚さが小かつ該中央部を囲む周辺部とを含むとともに、前記周辺部は、ソール部側からクラウン部側に向かって厚さが減少することを特徴とするゴルフクラブヘッドである。

また請求項２記載の発明は、前記周辺部は、連続した環状をなすことを特徴とする請求項１記載のゴルフクラブヘッドである。

また請求項３記載の発明は、前記周辺部は、ソール部側に途切れ部を有する非連続の環状をなすことを特徴とする請求項１記載のゴルフクラブヘッドである。

また請求項４記載の発明は、前記フェース部は、規定のライ角、ロフト角で水平面に接地させた基準状態において、フェース面の図心を通る垂直断面での中央部の最大厚さｔ１と、この中央部よりもクラウン部側に位置するクラウン部側の周辺部の最小厚さｔ２との差（ｔ１−ｔ２）が０．５〜２．０mmであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のゴルフクラブヘッドである。

また請求項５記載の発明は、前記周辺部は、前記中央部よりもクラウン部側に位置するクラウン部側の周辺部と、前記中央部よりもソール部側に位置するソール部側の周辺部とを含み、かつ規定のライ角、ロフト角で水平面に接地させた基準状態におけるフェース面の図心を通る垂直断面において、前記ソール部側の周辺部の厚さｔ３と、前記クラウン部側の周辺部の厚さｔ２との比（ｔ３／ｔ２）が１．２〜２．５であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のゴルフクラブヘッド。

また請求項６記載の発明は、前記フェース部は、フェース面の図心からフェース面の縁にのびる任意の直線Ｋにおいて、前記原点からフェース面の縁までの距離Ｆと、前記原点から中央部の縁までの距離ｆとの比（ｆ／Ｆ）が０．４〜０．８であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のゴルフクラブヘッドである。

本発明のゴルフクラブヘッドは、フェース部の周辺部が、ソール部側からクラウン部側に向かって厚さが減少する。これにより、中央部で打球すると、厚さが小のクラウン部側の周辺部が後方へ大きく変形する。他方、スイートスポットを含む中央部は周辺部に比して相対的に厚さを大としているため、実質的な変形が抑制される。このような変形挙動に基づき、フェース部の中央部は、ソール部側を中心にクラウン部側が後傾する微小な回転運動が生じ、見かけ上のロフト角が増加する。これにより、打球の打ち出し角が増大できる。また、ボールと接触している中央部のこのような回転運動により、該ボールにはいわゆるギア効果によりバックスピンを打ち消す向き（トップスピン方向）の力が作用する。これにより、ボールのパックスピン量が減少する。このように本発明のゴルフクラブヘッドは、従来に比べて、高い打ち出し角でかつ低いバックスピン量の打球を打ち出しでき、ひいては飛距離を向上させることができる。

以下、本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１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を規定のライ角、ロフト角（リアルロフト角）で水平面に接地させた基準状態の斜視図、図２はその組み立て前の分解斜視図、図３は図１の正面図、図４は図３のＡ−Ａ端面図、図５は図３のＢ−Ｂ部分端面図、図６は図３のＣ−Ｃ端面図、図７は図４の部分拡大図をそれぞれ示している。

図において、本実施形態のヘッド１は、ボールを打球する面であるフェース面２を有するフェース部３と、前記フェース面２の上縁２ａに連なりヘッド上面をなすクラウン部４と、フェース面２の下縁２ｂに連なりヘッド底面をなすソール部５と、クラウン部４とソール部５との間を継ぎフェース面２のトウ側縁２ｃからバックフェースを通りフェース面２のヒール側縁２ｄにのびるサイド部６と、フェース部３とクラウン部４とサイド部６とのヒール側の交わり部の近傍に配されかつ図示しないシャフトの一端が装着されるホーゼル７とを具え、かつ内部に中空部を有するウッド型のものが例示される。なおホーゼル７は、シャフト差込孔７ａを有する円筒状をなしており、その軸中心線ＣＬを基準としてライ角β（図３に示す）を定めうる。

ヘッド１は、例えばアルミニウム合金、チタン、チタン合金、ステンレス、その他の金属材料により形成することが望ましいが、繊維強化樹脂を用いて構成することもできる。本例ではチタン合金が採用される。またヘッドの製造方法も特に制限はなく、鍛造材、鋳造材、プレス乃至圧延材などを適宜用いることによって製造しうる。

本実施形態のヘッド１は、図２に分解して略示するように、フェース部３の周囲にヘッド後方にのびる延長縁部ｅを設けたお椀状のフェース部材Ｍ１と、クラウン主要部４ａ、ソール主要部５ａ、サイド主要部６ａ及びホーゼル部７を一体に有するヘッド本体Ｍ２とを溶接することにより形成されたものを例示する。なおフェース部材Ｍ１は例えば鍛造により、またヘッド本体Ｍ２は鋳造によりそれぞれ形成されている。ただし、これに限られず、他の材料、他の成型法により製造することができるのは言うまでもない。内部の中空部ｉは、そのままでも良いし、また発泡樹脂や錘部材などを配することもできる。この場合、少なくともフェース部３の背面には接触しないように配するのが好ましい。

本発明のヘッド１のフェース部３は、図３ないし図６に示すように、スイートスポットＳＳを含む主要な打撃領域を形成する中央部８と、この中央部８よりも厚さが小かつ該中央部８を囲む周辺部９とを含んでおり、周辺部９はソール部側からクラウン部側に向かって厚さが減少している。

スイートスポットＳＳは、図４に示すように、ヘッド重心Ｇからフェース面２に立てた法線Ｎが該フェース面２と交わる点で、ヘッドの運動エネルギーをボールに最も効率良く伝える打点である。前記中央部８は、このスイートスポットＳＳを含んでいるため好ましい打撃領域を構成する。また中央部８は、本実施形態では最大厚さｔ１を持っており、かつその略全域を実質的に前記最大厚さｔ１で形成されたものが示されている。

中央部８は、前述の如くボールを打球する主要な打撃領域となるため、大きな強度が必要である。すなわち、前記厚さｔ１が小さすぎると打球時の強度が不足して耐久性を損ねる傾向がある。逆に前記厚さｔ１が大きすぎても、反発性能が過度に低下し、打球の飛距離を向上させるには不利となる。特に限定されるわけではないが、前記厚さｔ１は、好ましくは２．５〜３．５mm、より好ましくは２．７〜３．２mmが望ましい。

また本実施形態の中央部８は、例えばフェース面２の縁Ｅ（前記上縁２ａ、下縁２ｂ、トウ側縁２ｃ及びヒール側縁２ｄにより形成される。）と略相似形状で形成されたものを示す。また中央部８のほぼ中央に前記スイートスポットＳＳが含まれる。フェース面の縁Ｅは、明瞭な稜線によって表れるときには、該稜線により定めることができる。しかしながら稜線が明瞭でないとき、図１１（Ａ）に示すようにヘッド重心ＧとスイートスポットＳＳとを結ぶ直線を含む多数の平面Ｐ１、Ｐ２…におけるヘッド断面（その一例を図１１（Ｂ）に示す。）において、フェース面２の輪郭線Ｌｆの曲率半径ｒがフェース面２の中心から初めて２００mmとなる位置Ｐｅをその位置におけるフェース面の縁Ｅとして定義する。このような縁は、例えば平面Ｐ１、Ｐ２…を小角度（例えば５゜）きざみで測定して求めることができる。

特に好ましくは、図３に示すように、フェース面２の図心Ｚｆを原点とする基準座標Ｘ−Ｙの例えばＹ軸から角度θで傾きかつ原点Ｏからフェース面２の縁Ｅにのびる任意の直線Ｋにおいて、前記原点Ｏからフェース面の縁Ｅまでの距離Ｆθと、前記原点から中央部８の縁８ｅまでの距離ｆθとの比（ｆθ／Ｆθ）が０．４〜０．８をθ＝０〜３６０゜の範囲で満たすことが望ましい。このような領域は、アベレージゴルファの打点が分布する領域と近似する。従って、より高い確率でボールを中央部８で打撃することができ、飛距離の向上効果により良い結果をもたらす。勿論、前記範囲の中に前記スイートスポットＳＳが含まれることが必要であり、さらに好ましくは中央部８の縁８ｅをフェース面２に投影した面積が、フェース面２の表面積の２０〜６０％、さらに好ましくは２０〜４０％を占めるのが特に有効である。

前記周辺部９は、本実施形態では、図３ないし図６に示すように連続して中央部８を囲む環状をなし、かつソール部側からクラウン部側に向かって厚さが滑らかに減少するものが示されている。但し、段階的に厚さが減少するものでも良い。本実施形態の周辺部９は、中央部８よりもクラウン部４側に位置するクラウン部側の周辺部９ａと、中央部８よりもソール部５側に位置するソール部側の周辺部９ｂとを含んでいる。また本実施形態において、前記基準状態における水平面ＨＰからの高さが同じ位置の周辺部９ｂは、ほぼ同じ厚さを持っている。換言すれば、任意の高さにおける水平面（図５）で切断したフェース断面は、トウ側及びヒール側の周辺部９が実質的に同じ厚さに設定されている。ただし、例えば周辺部９のトウ側、ヒール側で厚さに差を設けることも必要に応じてなしうる。

図７に示すように、このようなヘッド１の中央部８で打球すると、厚さが小さいクラウン部側の周辺部９ａが、ソール部側の周辺部９ｂよりも大きくヘッド後方へ変形する。他方、中央部８は周辺部９に比して相対的に厚さを大としているため、弓なりの変形が抑制され実質的にその形状を維持する。このような打球時の変形挙動に基づき、中央部８は、ソール部側を支点としてクラウン部側が微小角度δで後傾する回転運動Ｒが生じ。これは、ヘッド１の見かけ上のロフト角を増加させ、打球の打ち出し角を増大するのに役立つ。また、かかる中央部８の回転運動により、該ボールｂにはいわゆるギア効果によってバックスピンを打ち消す向き（トップスピン方向）の力Ｂが作用する。これにより、ボールｂのバックスピン量が減少する。つまり、本発明のヘッド１は、従来に比べて、高い打ち出し角でかつ低いバックスピン量の打球を打ち出し、ひいては飛距離を向上させる。

前記クラウン部側の周辺部９ａの厚さｔ２は、中央部８の厚さとの兼ね合いにより定められるが、好ましくは１．５〜２．５mm、より好ましくは１．８〜２．３mmに設定されるのが望ましい。ただし、この厚さｔ２は、中央部８の最大厚さｔ１よりも小である。前記厚さｔ２が１．５mmよりも小さくなると、打球時におけるクラウン部側の周辺部９ａの変形量が過度に大きくなり、ひいては割れや塑性変形の発生等を招くおそれがある。逆に前記厚さｔ２が２．５mmを越えると、中央部８との厚さの差が小さくなり、クラウン部側の変形量が十分に得られず、見かけ上のロフト角を大きくする効果が十分に得られない傾向がある。特に好ましくは、前記基準状態におけるフェース面２の図心Ｚｘを通る垂直断面において、中央部８の最大厚さｔ１と、このクラウン部側の周辺部９ａの厚さｔ２との差（ｔ１−ｔ２）が０．５〜２．０mm、より好ましくは０．８〜２．０mmであることが最も望ましい。

また前記ソール部側の周辺部９ｂの最大厚さｔ３も、中央部８の厚さとの兼ね合いにより定められるが、好ましくは２．０〜３．５mm、より好ましくは２．３〜３．２mmに設定される。前記厚さｔ３が２．０mmよりも小さくなると、打球時におけるソール部側の周辺部９ｂの変形量が大きくなり、ひいては割れや塑性変形を招き易くなる他、打球時にクラウン部側の周辺部９ａと同様の大きな変形が生じ、見かけ上のロフト角を大きくする効果が十分に得られない。逆に前記厚さｔ３が３．５mmを越えると、フェース部３の剛性を過度に高めがちとなり、反発性能の向上に不利となる。特に好ましくは、前記垂直断面において、ソール部側の周辺部９ｂの最大厚さｔ３と、クラウン部側の周辺部９ａの最小厚さｔ２との比（ｔ３／ｔ２）は、好ましくは１．２〜２．５、より好ましくは１．３よりも大かつ２．３以下、さらに好ましくは１．４〜２．０に設定されるのが望ましい。

なおクラウン部側の周辺部の厚さｔ２は、前記垂直断面である図８に示すように、その上端部及び下端部の各厚さｔ２ａ、ｔ２ｂの平均値とする。同様に、ソール部側の周辺部の厚さｔ３は、その上端部及び下端部の各厚さｔ３ａ、ｔ３ｂの平均値とする。

周辺部９と中央部８との境界部分では、厚さの差に基づく段差が生じる。この段差は、厚さを滑らかに変化させた継ぎ部１０によって吸収することが望ましい。本実施形態の継ぎ部１０は、図４に示す断面形状において、周縁部９の内縁から中央部８にのびるテーパ面状のものが例示される。このような継ぎ部１０は、厚さの差に基づく段差部に打球時に生じる応力が集中するのを防止し、フェース部３の耐久性を向上するのに役立つ。ただし、継ぎ部１０は、このような具体的な例示に限定されるものではなく、図示しない種々の形状が採用できる。

また上記実施形態では、周辺部９が、中央部８の周りに連続した環状で形成されたフェース部３を示した。しかしながら、例えば図９に示すように、周辺部９は、ソール部側に途切れ部１２（ハッチングにて示す）を有する非連続の環状として形成することできる。このような態様では、ソール部側の周辺部９ｂを有しないものの、中央部８の周囲の主要部において周辺部が形成されることによって、前記実施形態と同等の作用効果を奏することができる。なお途切れ部１２は、中央部８と実質的に同厚さで形成することが望ましく、これを超える厚さは好ましくない。

また図１０には、中央部８の他の実施形態を示している。この形態では、中央部８が、その中央に向かって厚さが漸増するものが示されている。これは、打球時に最も大きな力が作用する中心位置の強度を高めることによって、中央部８の強度バランスを均一化し、より一層の耐久性の向上を図ることができる。なおこのように、中央部８の厚さが変化する態様にあっては、中央部８の厚さは前述の最大厚さの規定、即ち、２．５〜３．５mmの範囲で定めるのが望ましい。

ヘッド体積が３６０cm³ でリアルロフト角１０゜、フック角２°のドライバーのヘッドを表１の仕様に基づき試作した。各ヘッドは、いずれも図２に示したようにお椀状の鍛造品からなるフェース部材と、鋳造品からなるヘッド本体とを溶接して製造した。なおフェース部材の材料には、Ｔｉ−４．５Ａｌ−３Ｖ−２Ｍｏ−２Ｆｅ（ＳＰ７００）を、またヘッド本体の材料にはＴｉ−６Ａｌー４Ｖをそれぞれ使用した。そして、各供試ヘッドにシャフトを固着して全長４５インチのウッド型ゴルフクラブを製造し、以下のテストを行った。

＜ヘッドの反発係数＞
ヘッドの反発係数は、Ｕ．Ｓ．Ｇ．Ａ．の Procedure for Measureing the Velocity Ratio of a Club Head for Conformance to Rule 4-1e, Revision 2 (February 8, 1999) に基づき測定した。数値が大きいほど良好である。

＜実打テスト＞
７名のゴルファー（ＨＤＣＰ１〜１５）による実打テストを実施し、ボールの打ち出し角度、バックスピン量及びトータル飛距離をそれぞれ測定した。ゴルファーのヘッドスピードは、概ね４０〜４７ｍ／ｓであった。評価は、全ゴルファーの結果の平均値を示した。

＜耐久試験＞
耐久試験は、（株）ミヤマエ製のショットロボIIIを使用して、ヘッドスピード５０ｍ／ｓ、フェースセンターの打点で２ピースゴルフボールを連続して３０００発打球し、フェース部に割れや損傷等が生じないかを確認した。
テストの結果を表１に示す。

実施例１は最も好ましい形態であり、図９のように、周辺部がソール部側で途切れている。実施例１では、比較例１ないし２と比べると、高い打ち出し角と低バックスピンとなっていることがわかる。また比較例２と比べて反発係数が小さいながらも、高い打ち出し角と低バックスピンとの相乗作用により、飛距離が１１ヤード増大していることが確認できる。

実施例２は、周辺部を連続した環状とし、実施例１よりもｔ３/ ｔ２の値を小さくしたものである。比較例１ないし２と比べると、高い打ち出し角と低いバックスピンとなっている。しかし、実施例１に比べると打ち出し角度の増大効果、バックスピン量の減少効果がやや劣っている。従って、比（ｔ３/ ｔ２）は、１．３よりも大であることが望ましいことが分かる。

実施例３は、中央部の厚さを大きくしたものである。周辺部については実施例１と同一とした。高打ち出し、低バックスピン量となってはいるが、中央部の厚さがやや大きいため、反発係数が小さい分、飛距離でやや不利となっている。ただし、中央部を同厚さとした比較例３と比べると打ち出し角が高くバックスピン量も小さいため飛距離の優位性が確認できる。

実施例４は、クラウン部側の周辺部の厚さｔ２をやや小さくしたため、耐久試験において約２８００発打球時にフェースの凹みが見られた。ただし、実用上の耐久性は十分に満足しているものと考えられる。

比較例４は、図１２に示すように、厚さの大きい中央部を設けずに、フェース部２の全体をソール部側からクラウン部側に厚さを減少させたものである。このものでは、インパクト時にフェースの薄い部分が厚い部分に比べて大きく撓むため、バックスピンが増える方向に作用する。その結果、スピン量が多くなって飛距離が劣る。また周辺薄肉構造となっていないため、反発性能で劣り、かつスイートエリアが狭くなり、打点のバラツキによる飛距離のバラツキが大きくなる。従って、平均飛距離でも劣る。さらにフェースの最も薄い部分が、打球時の衝撃が大きいクラウン部との境界付近に位置するため、応力集中により破損が生じるなど耐久面でも劣る。

本実施形態のゴルフクラブヘッドの基準状態の斜視図である。 図１の分解斜視図である。 その拡大正面図である。 図３のＡ−Ａ端面図である。 図３のＢ−Ｂ端面図である。 図３のＣ−Ｃ端面図である。 図４の部分拡大図であり、打球時の変形を模式的に示す。 フェース面の図心を通る垂直断面図である。 周辺部の他の実施形態を示すフェース面の略図である。 本発明の他の実施形態を示すヘッド断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はフェース面の縁を説明する線図である。 比較例４のヘッドのフェース部の垂直断面図である。

符号の説明

１ ゴルフクラブヘッド
２ フェース面
３ フェース部
４ クラウン部
５ ソール部
６ サイド部
７ ホーゼル
８ 中央部
９ 周辺部
ＳＳ スイートスポット

Claims (6)

1. 内部に中空部を有するゴルフクラブヘッドであって、ボールを打球するフェース部は、スイートスポットを含む領域を形成する中央部と、この中央部よりも厚さが小かつ該中央部を囲む周辺部とを含むとともに、
   前記周辺部は、ソール部側からクラウン部側に向かって厚さが減少することを特徴とするゴルフクラブヘッド。
2. 前記周辺部は、連続した環状をなすことを特徴とする請求項１記載のゴルフクラブヘッド。
3. 前記周辺部は、ソール部側に途切れ部を有する非連続の環状をなすことを特徴とする請求項１記載のゴルフクラブヘッド。
4. 前記フェース部は、規定のライ角、ロフト角で水平面に接地させた基準状態において、 フェース面の図心を通る垂直断面での中央部の最大厚さｔ１と、この中央部よりもクラウン部側に位置するクラウン部側の周辺部の厚さｔ２との差（ｔ１−ｔ２）が０．５〜２．０mmであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のゴルフクラブヘッド。
5. 前記周辺部は、前記中央部よりもクラウン部側に位置するクラウン部側の周辺部と、前記中央部よりもソール部側に位置するソール部側の周辺部とを含み、
   かつ規定のライ角、ロフト角で水平面に接地させた基準状態におけるフェース面の図心を通る垂直断面において、前記ソール部側の周辺部の厚さｔ３と、前記クラウン部側の周辺部の厚さｔ２との比（ｔ３／ｔ２）が１．２〜２．５であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のゴルフクラブヘッド。
6. 前記フェース部は、フェース面の図心からフェース面の縁にのびる任意の直線Ｋにおいて、前記原点からフェース面の縁までの距離Ｆと、前記原点から中央部の縁までの距離ｆとの比（ｆ／Ｆ）が０．４〜０．８であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のゴルフクラブヘッド。

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