JP2010051825A - ゴルフクラブヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属材料と繊維強化樹脂とからなるゴルフクラブヘッドにおいて接合部の強度を高め耐久性を向上させる。
【解決手段】金属材料からなる第１のヘッド部材Ｍ１と、繊維強化樹脂からなる第２のヘッド部材とが固着された中空構造のゴルフクラブヘッドの製造方法である。第１の接合部Ｆ１の内面に、少なくとも一部が開口部Ｏ２にはみ出して貼り付けられる少なくとも１枚の内のプリプレグＰｉと、内のプリプレグＰｉが貼り付けられた後、第１の接合部の外面Ｆ１に開口部Ｏ２を覆うように貼り付けられる少なくとも１枚の外のプリプレグとを含む。内のプリプレグＰｉは、開口部Ｏ２の縁に沿って貼り付けられる複数のテープ状体３１又は中央に孔を設けたリング状体をなすことにより、前記開口部Ｏ２を完全に閉じないことを特徴とする。
【選択図】図２０

Description

本発明は、金属材料と繊維強化樹脂とから形成されたゴルフクラブヘッドの製造方法に関する。

近年、金属材料と繊維強化樹脂とを用いて形成されたゴルフクラブヘッドが提案されている。このヘッドは、金属材料による高い強度や心地良い打球音などの利点と、繊維強化樹脂の低比重といった利点とを取り入れることができる。このようなヘッドを教える文献として下記特許文献１ないし２が知られている。

特許文献１は、ヘッドのクラウン部に切り欠かれた窓部を設けることを教える。ヘッドは、金属又は繊維強化樹脂からなり、窓部は切り欠かれたままの態様の他、低比重材料からなる蓋部によって閉塞される態様が含まれている。また特許文献２は、ボールを打球するフェース部とその縁から後方にのびる返り部とを有する金属製のフェース部材と、プリプレグパイルからなるアフトボディとを固着したヘッドを教えている。

実開平５−５１３７４ 特開２００３−６２１３０

図２２に略示するように、金属材料からなる例えばフェース部材ａと、繊維強化樹脂からなる例えばクラウン部材ｂとを接着する場合、フェース部材ａに設けた接合部ａ１と、クラウン部材ｂに設けた接合部ｂ１とは、ヘッド内外で重ねられて接着される。しかしながら、接着部の界面には、繰り返し行われる打球時の衝撃力により大きなせん断力が作用するため、接合面において、接着層の剥離や強度の低い繊維強化樹脂の破損などが生じやすいことが判明した。

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、金属材料からなる第１のヘッド部材に設けられた第１の接合部と、繊維強化樹脂からなる第２のヘッド部材に設けられた第２の接合部との接合部の接合強度を高め、ひいては耐久性を向上しうるゴルフクラブヘッドの製造方法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、金属材料からなる第１のヘッド部材と、繊維強化樹脂からなる第２のヘッド部材とが固着された中空構造のゴルフクラブヘッドを製造するゴルフクラブヘッドの製造方法であって、前記第２のヘッド部材が配される開口部が設けられるとともに、該開口部の周囲をなす第１の接合部に少なくとも一つの凹部が設けられた第１のヘッド部材を形成する工程と、前記第１の接合部に前記開口部を覆う少なくとも１枚のプリプレグを貼り付けることにより中空部を有するヘッド基体を形成する工程と、前記ヘッド基体を金型のキャビティの中で加熱するとともに、第１のヘッド部材の中空部へ挿入されたブラダーを膨張させることにより、前記プリプレグを成形しかつ前記第１の接合部に固着させて第２のヘッド部材を形成する工程と、前記ブラダーを収縮させて前記中空部から取り出す工程とを含み、前記プリプレグは、前記第１の接合部の内面に、少なくとも一部が前記開口部にはみ出して貼り付けられる少なくとも１枚の内のプリプレグと、前記内のプリプレグが貼り付けられた後、前記第１の接合部の外面に前記開口部を覆うように貼り付けられる少なくとも１枚の外のプリプレグとを含むとともに、前記内のプリプレグは、前記開口部の縁に沿って貼り付けられる複数のテープ状体又は中央に孔を設けたリング状体をなすことにより、前記開口部を完全に閉じないことを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、前記プリプレグの少なくとも一部は、前記第１の接合部の凹部の中に流れ込んで硬化した凸部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の製造方法である。

また請求項３記載の発明は、前記内のプリプレグ及び／又は前記外のプリプレグは、接着剤を介して前記第１の接合部の前記内面及び／又は外面に前記貼り付けられることを特徴とする請求項１又は２に記載のゴルフクラブヘッドの製造方法である。

また請求項４記載の発明は、前記第２のヘッド部材は、樹脂含有率が１５〜３５％であることを特徴とする請求項１１記載のゴルフクラブヘッドの製造方法である。

ここで「樹脂含有率」とは、繊維強化樹脂である第２のヘッド部材の全重量に対する樹脂成分の重量比率を意味する。樹脂の重量は、測定対象となる樹脂部材ないしプリプレグから樹脂成分のみを化学的に分解、除去して繊維だけを取り出し、予め測定した樹脂部材の重量からこの繊維の総重量を差し引いて得ることができる。樹脂材料から樹脂を化学的に除去するには、例えば加熱硝酸液を使用して行うことができ、またプリプレグから樹脂を化学的に除去するには、例えばメチルエチルケトンを用いて行うことができる。

請求項１記載のゴルフクラブヘッドの製造方法では、第２のヘッド部材の周縁部に、断面二股状部分を容易に形成することができ、接合強度の高いゴルフクラブヘッドを製造しうる。また前記内のプリプレグ及び／又は前記外のプリプレグの少なくとも一部を、前記第１の接合部の凹部の中に入り込ませて硬化させることができ、前記凹部に嵌入した凸部を容易に形成できる。

また、前記内のプリプレグは、前記開口部の縁に沿って貼り付けられる複数のテープ状体又は中央に孔を設けたリング状体をなし、前記開口部を完全に閉じないときには、そこに設けられた空隙を利用して第１の接合部の内面に容易に内のプリプレグを貼り付けることができる。従って、作業性が大幅に向上する。

また請求項３記載の発明のように、前記内のプリプレグ及び／又は前記外のプリプレグは、接着剤を介して前記第１の接合部の前記内面及び／又は外面に前記貼り付けられるときには、より一層接合強度を向上できる。

また請求項４記載の発明のように、前記第２のヘッド部材は、樹脂含有率が１５〜３５％であるときには、成形時にプリプレグの樹脂が十分に流動し、第１の接合部と隙間無く密着することができる。またプリプレグの樹脂が第１の接合部の凹部へと流れ込みやすく前記凸部を確実に形成できる。

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）として水平面に載置した基準状態の斜視図、図２はその平面図、図３は同底面図、図４、図５は図２のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ拡大断面図、図６はヘッドの分解斜視図をそれぞれ示す。なおこの実施形態では、ヘッド１として、ドライバー（＃１）又はフェアウェイウッドといったウッド型のものが例示されている。

該ヘッド１は、ボールを打球する面であるフェース面２を外表面とするフェース部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、前記フェース面２の下縁２ｂに連なりヘッド底面をなすソール部５と、前記クラウン部４とソール部５との間を継ぎ前記フェース面２のトウ側縁２ｔからバックフェースを通り前記フェース面２のヒール側縁２ｅに至ってのびるサイド部６と、フェース部３とクラウン部４とサイド部６とがヒール側で交わる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ネック部７とを具える。また、ヘッド１は、内部に中空部ｉを有する中空構造としている。これにより、中実のヘッドに比べて打球時の残響音を長引かせるのに役立つ。

またヘッド１は、金属材料からなる第１のヘッド部材Ｍ１と、繊維強化樹脂からなる第２のヘッド部材Ｍ２とを用いて構成されている。第１のヘッド部材Ｍ１は、図６〜図８に示す如く、フェース面２を形成するフェース壁部９と、ヘッド底面をなすソール壁部１０と、ヘッド側面をなすサイド壁部１１とを含むとともに、ネック部７が一体に形成されている。また第１のヘッド部材Ｍ１は、ヘッド上面に開口部Ｏ１を有するものが例示される。

この実施形態のフェース壁部９は、フェース面２の全域を形成するものが示されるが、このような態様に制限されるものではなく、例えばフェース面２の一部分、より好ましくは主要部（例えばフェース面２の６０％以上）を形成するものでも良い。前記フェース壁部９は、フェース面２からフェース裏面２Ｂまでを形成している。このように、ボールと直接当接するフェース壁部９が、金属材料からなるため、本実施形態のヘッド１は、金属材料の高い強度による耐久性の向上と、甲高い打球音とを両立させることができる。

フェース壁部９の厚さは、使用する金属材料との兼ね合いにより種々定めることができる。例えば一定の厚さでも良く、また各部で異ならせても良い。本実施形態のフェース壁部９は、図４に示すように、中央部９ａに比して周辺部９ｂの厚さを小としたものが例示される。中央部９ａの厚さＴｃは、例えば２．５〜３．０mm、より好ましくは２．７〜２．９mmとするのが望ましく、また周辺部９ｂの厚さＴｐは、例えば２．０〜２．５mm、より好ましくは２．３〜２．５mmとするのが望ましい。また周辺部９ｂの巾などは適宜定めることができ、好ましくは周辺部９ｂの面積が中央部９ａの面積の２０〜５０％程度となるよう定めるのが望ましい。

このような周辺薄肉構造のフェース壁部９は、ボールと直接接触する機会の多い中央部９ａの厚さを大とするため耐久性を高め得るとともに、厚さを小とした周辺部９ｂによって耐久性を損ねることなくフェース部３を大きく撓ませることが可能となる。従って、本実施形態のヘッド１は、ボールにヘッドの運動エネルギーを効率良く伝え、ひいては打球の初速を増し、飛距離を増大させるのに役立つ。

前記ソール壁部１０は、フェース壁部９の下側の縁からヘッド後方にのびる板状で構成されたものが例示される。本実施形態のソール壁部１０は、前記ソール部５の全部を構成したものを示す。ただし、例えばソール部５の一部分（例えばソール部５の面積の６０％以上、より好ましくは８０％以上）の面積を持つものとしても構成しうる。ソール部５は、スイング時に地面と接し易いため、ソール壁部１０を金属材料で構成することにより、ヘッドの耐外傷性、耐久性をより一層向上できる。またソール壁部１０は、金属材料から構成される結果、大きな重量をヘッド下方に配することでヘッド重心をより低く位置させることができる。なおソール壁部１０の厚さＴｓは、特に限定はないが、好ましくは０．９〜３．０mm、より好ましくは１．２〜２．０mmとすることが望ましい。

前記サイド壁部１１は、本実施形態では、ソール壁部１０の周囲から立ち上がるとともに、フェース壁部９のトウ側の縁からバックフェースを通りヒール側の縁まで連続してのびるものが例示される。サイド壁部１１は、図４に示されるように、本例ではクラウン部４とサイド部６との境界Ｅ（稜線がある場合は該稜線とし、稜線がない場合には、境界に設けられた円弧面の中間とする）よりも僅かに小高さで終端するものが例示されている。サイド壁部１１の厚さＴｂは、特に限定はないが、好ましくは０．８〜６．０mm、より好ましくは１．０〜５．０mmとすることが望ましい。このようなサイド壁部１１は、重量をヘッドの周囲に配分するのに役立つ。

また本実施形態の第１のヘッド部材Ｍ１は、前記開口部Ｏ１の周囲に、第１の接合部Ｆ１が設けられる。第１の接合部Ｆ１は、後述の第２のヘッド部材Ｍ２とヘッド内、外で重なる部分を形成する。本実施形態の第１の接合部Ｆ１は、図６に示すように、フェース側の接合縁２０と、サイド側の接合縁２１とを含み、前記開口部Ｏ１の周囲に連続して形成されたものが例示される。

フェース側の接合縁２０は、フェース壁部９の裏面２Ｂからヘッド後方に小長さで突設されかつトウ、ヒール方向にのびている。この例では、フェース側の接合縁２０は、開口部Ｏ１とフェース壁部９とに挟まれる部分である。またフェース側の接合縁２０の外面は、クラウン部４の表面から後述の第２のヘッド部材Ｍ２の厚さ分だけヘッド内方に控えて位置するものが示される。このようなフェース側の接合縁２０は、第２のヘッド部材Ｍ２の厚さを吸収し、該第２のヘッド部材Ｍ２の外面をフェース面２の上縁２ａと滑らかに連ねるのに役立つ。フェース側の接合縁２０の前後方向の長さ、即ち、第１の接合部Ｆ１と第２の接合部Ｆ２との重なり幅Ｌ１（開口部Ｏ１の縁と直角方向に測定される）は、小さすぎると、第２のヘッド部材Ｍ２との接着面積や支持面積が減少するため、接合強度が低下する傾向があり、逆に大きすぎてもヘッド重量の増加を招き易く好ましくない。このような観点より、前記幅Ｌ１は例えば５．０mm以上、より好ましくは８．０mm以上、さらに好ましくは１２．０mm以上が望ましく、上限については好ましくは２５．０mm以下、より好ましくは２０．０mm以下が望ましい。なおこの幅は、開口部Ｏ１の周囲で一定でも良く又変化させても良い。

また本実施形態のサイド側の接合縁２１は、フェース側の接合縁２０のトウ側端から開口部Ｏ１の周囲に沿ってバックフェース側にのびかつフェース側の接合縁２０のヒール側に連なるものが例示される。具体的には、そのトウ側部分をなす第１のサイド側の接合縁部２１ａと、ヒール側部分をなす第３のサイド側の接合縁部２１ｃと、これらの間の部分をなす第２のサイド側の接合縁部２１ｂとを含んで構成されている。

第１のサイド側の接合縁部２１ａは、本実施形態では、サイド壁部１１の上縁部分に形成された側接合縁部２１ａ１と、この側接合縁部２１ａ１に連なりかつクラウン部４に沿った面を形成する上接合縁部２１ａ２とに跨って形成されている。また第３のサイド側の接合縁部２１ｃも、サイド壁部１１の上縁部分に形成された側接合縁部２１ｃ１と、この側接合縁部２１ｃ１に連なりかつクラウン部に沿った面を形成する上接合縁部２１ｃ２とに跨って形成されている。このように、前記上接合縁部２１ａ２、２１ｃ２は、繊維強化樹脂からなる第２のヘッド部材Ｍ２との重なり幅Ｌ１を大とし強度を補うことによって、クラウン部４を打球時の衝撃力から保護するのに役立つ。また第１及び第３のサイド側の接合縁部２１ａ、２１ｃは、接合界面を多様化し、さらに第２のヘッド部材Ｍ２との接合強度を向上しうる。

他方、本実施形態の第２のサイド側の接合部２１ｂは、サイド壁部１１の上縁部分に形成された下接合縁部２１ｂ１のみで形成されており、上側接合部が設けられていないものが例示される。バックフェース付近では、打球時の衝撃力も小さいため、この部分では上接合縁部を排除し、その重量を軽減させるのが好ましい。ただし、この部分にも上接合縁部を設けることができる。

上接合縁部２１ａ２、２１ｃ２の外面は、いずれもクラウン部４の表面から本実施形態では段差を有して凹む。同様に、側接合縁部２１ａ１、２１ｂ１、２１ｃ１の外面も、サイド部６の外面から段差を有して凹んでいる。これにより、上接合縁部２１ａ２、２１ｃ２や、側接合縁部２１ａ１、２１ｂ１、２１ｃ１は、フェース側の接合部２０と同様、第２のヘッド部材Ｍ２の厚さを吸収し、該第２のヘッド部材Ｍ２の外面を第１のヘッド部材Ｍ１の外面と滑らかに連ねるのに役立つ。

また本実施形態の第１の接合部Ｆ１には、凹部８ａが形成されている。本実施形態の凹部８ａは、フェース側の接合縁２０及び上接合縁部２１ａ２、２１ｃ２についてはクラウン部４の外面と直交する向きの深さを有するものとし、また側接合縁部２１ａ１、２１ｂ、２１ｃ１については、サイド部６の外面と直交する向きの深さを有した円形の貫通孔で形成される。すなわち、凹部８ａは、各接合部の表面と直交する向きの深さを有している。また凹部８ａは、複数個が設けられ、第１の接合部Ｆ１に沿って隔設されたものが例示される。

第１のヘッド部材Ｍ１は、例えば鋳造により一体成形することが好ましい。これにより、ヘッドのロフト角、ライ角などを決定付けるネック部７とフェース壁部９とソール壁部１０とを後から溶接する必要が無いため、前記ライ角、ロフト角などを精度良く仕上げるのに役立つ。凹部８ａについては、鋳造により形成しても良く、また鋳造後に各種の機械加工（例えばＮＣ加工）で形成することもできる。ただし、本発明は、第１のヘッド部材Ｍ１を、鍛造、プレス、圧延、切削などによって個々に形成された２以上の部品を溶接等により一体化して形成されるものを排除するものではない。

第１のヘッド部材Ｍ１に使用する金属材料としては、特に制限はないが、好ましくは比強度の大きいチタン合金が好適である。チタン合金としては、α＋β系やβ系のチタン合金が好適である。より具体的には、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ、Ｔｉ−４．５Ａｌ−３Ｖ−２Ｆｅ−２Ｍｏ、Ｔｉ−２Ｍｏ−１．６Ｖ−０．５Ｆｅ−４．５Ａｌ−０．３Ｓｉ−０．０３Ｃ、Ｔｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ａｌ−３Ｓｎ、Ｔｉ−１５Ｍｏ−５Ｚｒ−３Ａｌ、Ｔｉ−１５Ｍｏ−５Ｚｒ−４Ａｌ−４Ｖ、Ｔｉ−１５Ｖ−６Ｃｒ−４Ａｌ、Ｔｉ−２０Ｖ−４Ａｌ−１Ｓｎなどが好ましい。

また第１のヘッド部材Ｍ１には、チタン合金以外にも、例えばアルミニウム合金、純チタン、ステンレス、その他各種の金属材料をも使用しうる。本実施形態の第１のヘッド部材Ｍ１は、鋳造に適したＴｉ−６Ａｌ−４Ｖが採用され、ロストワックス精密鋳造法によって前記各部を一体成形した好ましい態様を示す。また必要に応じて、第１のヘッド部材Ｍ１は、比重が大きな異種金属をソール壁部１０などに複合させても良い。この場合、第１のヘッド部材Ｍ１は、組成及び比重が異なる２種以上の金属材料を用いて形成される。

第２のヘッド部材Ｍ２は、第１のヘッド部材Ｍ１の前記開口部Ｏ１を覆うように配されクラウン部４の一部を形成するものが例示される。本実施形態の第２のヘッド部材Ｍ２は、ヘッド１のクラウン部４を形成する部分をなす基部１２と、該基部１２の縁で折れ曲がり小長さでヘッド下方に垂下した垂下片１３とからなるものが例示される。

基部１２は、実質的にクラウン部４の全域を形成しており、かつそのヒール側の縁は第１のヘッド部材Ｍ１に形成されたネック部７に沿って切り欠かれている。また垂下片１３は、サイド部６に沿って設けられ、第１のヘッド部材Ｍ１と固着されることにより、サイド部６の一部を構成する。なお本実施形態の垂下片１３は、基部１２のトウ側縁からバックフェースを通りヒール側まで連続して形成されたものが例示される。ただし、このような態様に限定する趣旨ではない。

前記基部１２の厚さＴｆ（図４に示す）は、特に限定はされないが、小さすぎると強度が得られない傾向があり、大きすぎても無駄な重量をヘッド上部に配することとなり好ましくない。このような観点より、前記厚さＴｆは、例えば０．２mm以上、より好ましくは０．５mm以上、特に好ましくは０．８mm以上とし、上限については好ましくは３．０mm以下、より好ましくは２．５mm以下、さらに好ましくは２．０mm以下が望ましい。また垂下片１３の厚さＴｅも、特に限定はされないが、小さすぎると接合部での強度が得られない傾向があり、大きすぎても無駄な重量をヘッド上部に配することとなり好ましくない。このような観点より、前記厚さＴｅは、例えば０．２mm以上、より好ましくは０．５mm以上、特に好ましくは０．７mm以上が望ましく、上限については好ましくは２．０mm以下、より好ましくは１．５mm以下、さらに好ましくは１．２mm以下が望ましい。

このような第２のヘッド部材Ｍ２は、繊維強化樹脂によって形成されるため軽量化が可能であり、ひいては、ヘッド体積の大型化などを容易に実現できる。また第２のヘッド部材Ｍ２をクラウン部４に主に用いることによって、ヘッド上部側の重量を大幅に削減でき、ヘッド重心高さが大となるのを効果的に防止しうる。

また第２のヘッド部材Ｍ２の周囲には、前記第１の接合部Ｆ１と重なる第２の接合部Ｆ２が設けられる。本実施形態の第２の接合部Ｆ２は、基部１２の前縁部１２ａと、前記垂下片１３とを含んで構成される（図６に仮想線で示す）。第２の接合部Ｆ２のトウ側部分及びヒール側部分は、前記垂下片１３と基部１２とに跨る接合部１４、１５が設けられる。このような接合部１４、１５は、接合界面を直角に交わる平面に設けることにより多様化させ、第２のヘッド部材を第１のヘッド部材に強固に固着しうる。

また第２の接合部Ｆ２には、第１の接合部Ｆ１に設けられた凹部８ａと嵌合しうる凸部８ｂが形成される。特に前記接合部１４、１５には、基部１２及び垂下片１３の双方に凸部８ａが設けられている。凸部８ｂは、第１のヘッド部材Ｍ１に向かって突出する小高さの円柱状の突起により形成されたものが例示される。各凸部８ｂは、凹部８ａそれぞれに対応した位置に設けられる。また凸部８ｂの突出高さは実質的に凹部８ａの深さに等しいか、わずかに小さく設定されるのが望ましい。

このような第２のヘッド部材Ｍ２は、例えば第１のヘッド部材Ｍ１とは別に形成され、接着剤等にて第１のヘッド部材Ｍ１と一体化されても良い（ただし、この製法は参考例である）。また参考例では、一体成形法などを用いることができる。一体成形法では、例えば図９（Ａ）に示されるように、内部に空気を封入した膨張可能なブラダＢの外周面に、繊維の配列体を未硬化ないし半硬化の樹脂に含浸させてシート状としたプリプレグＰ１、Ｐ２…を貼り付けるとともに、図９（Ｂ）に示されるように、これを金型Ｍｄ内に装着し、ブラダＢをさらに膨張させて加熱した金型Ｍｄ内で加熱加圧しプリプレグＰ１、Ｐ２…を所望の全体ないし主要部形状に成形することができる。しかる後、第２の接合部Ｆ２に凸部８ｂを熱溶着等を含む接着により固着できる。

繊維強化樹脂に用いる補強繊維としては、炭素繊維が好ましく、例えば引張弾性率が２００ＧＰａ以上、より好ましくは２４０ＧＰａ以上、さらに好ましくは２９０ＧＰａ以上、特に好ましくは２９０〜５００ＧＰａのものが望ましい。具体的には、表１に示す繊維が好適である。

これらの繊維は、ランダムに分散されたり、或いは織物状としたり、さらには一方向に配向され、例えばエポキシ系の熱硬化性樹脂に含浸されシート状のプリプレグを構成する。そしてこのプリプレグを所定形状に裁断しかつ必要な枚数だけ積層して所定形状に成形しかつ硬化させることにより第２のヘッド部材Ｍ２を成形しうる。なおこれらの製法を用いる場合、樹脂含有率は２０〜２５％程度であるのが望ましい。またプリプレグを積層する際には、各層で繊維が互いに交差するように積層し、強度を高めるのが好ましい。なお炭素繊維の引張弾性率は、ＪＩＳ Ｒ７６０１：１９８６「炭素繊維試験方法」に準拠して測定された値とする。

前記ゴルフクラブヘッド１は、第１のヘッド部材Ｍ１と第２ヘッド部材Ｍ２とが、第１の接合部Ｆ１と第２の接合部Ｆ２との間に接着剤を介して重ねられるとともに、凸部８ｂを凹部８ａにそれぞれ嵌入して一体化される。このようにして形成されたヘッド１は、接着剤による接着強度に加え、凸部８ｂと凹部８ａとの嵌合による機械的な結合（いわゆるアンカー効果）が得られるため、接合部の強度が大幅に向上する。この結果、接着界面に作用するせん断力に対しても剥離や繊維強化樹脂の破損などを効果的に防止し、ヘッドの耐久性、信頼性を向上しうる。なお凹部８ａを貫通孔とした場合、厳密に言えばこの部分では第１のヘッド部材Ｍ１と第２のヘッド部材Ｍ２とは重ならない。しかし、便宜上、本実施形態のような態様も、凹部８ａが第１の接合部Ｆ１に設けられたものとする。

図１０に部分的に拡大して示されるように、凹部８ａの最大径Ｄが小さすぎると、これに嵌入される凸部８ｂも小径となり、そのせん断強度が低下する傾向がある。逆に凹部８ａが大きすぎても、接合縁の強度を低下させやすく好ましくない。特に制限はされないが、好ましくは凹部８ａの最大径Ｄは、２．０mm以上、より好ましくは３．０mm以上が望ましく、上限については好ましくは８．０mm以下、より好ましくは５．０mm以下が望ましい。特に好ましくは、凹部８ａ１個当たりの容積を１．５mm³ 以上、より好ましくは５．６mm³ 以上とするのが望ましく、上限については好ましくは１０２．０mm³ 以下、より好ましくは３０．０mm³ 以下が望ましい。

凹部８ａは、円形以外にも楕円形、長円状、スリット状又は多角形など種々の形状で形成することができ、凸部８ｂの形状もこれに応じて変形することができる。また仮想線で示すように、凸部８ｂの先端に、凹部８ａよりも径を大とした抜け止め用の拡径部８ｃを設けることもできる。

また本実施形態では、凹部８ａは、貫通孔からなるものを示したが、図１１に示すように、有底孔とすることも勿論可能である。有底孔とする場合、その孔深さは、好ましくは０．５mm以上、より好ましくは０．８mm以上とするのが望ましく、上限については好ましくは２．０mm以下、より好ましくは１．５mm以下が望ましい。前記孔深さが０．５mm未満では、前記アンカー効果が低下する傾向があり、逆に２．０mmを超える場合には、接合縁の厚さが大となりやすく好ましくない。また凹部８ａを有底孔とする場合、図１２に示されるように、開口部Ｏ１に沿って連続又は間欠的にのびる溝状のものでも良い。勿論、このような溝状の凹部８ａを複数本形成することも可能である。また図１３に示されるように、凹部８ａを第２の接合部Ｆ２に、凸部８ｂを第１の接合部Ｆ１に設けることも勿論可能であり、また、以上の各実施形態を適宜組み合わせたり、凸部８ｂと凹部８ａを第１、第２の接合部Ｆ１、Ｆ２双方に設けることも可能である。

特に好ましくは、個々の凹部８ａの面積（凹んでいる部分の表面積）の総和である凹部全面積Ｓ１を、第１又は第２の接合部Ｆ１、Ｆ２の接合全面積Ｓ（凹部がないとしたときの全接着面積）の２０％以上、より好ましくは３０％以上とするのが望ましく、上限は好ましくは７０％以下、より好ましくは６０％以下とすることが望ましい。これによって、接着剤による接着強度と凸部８ｂと凹部８ａとの嵌合による機械的結合強度とをバランス良く維持でき、接合強度をより一層向上しうる点で好ましいものとなる。

本実施形態のヘッド１のヘッド体積は特に限定はされないが、好ましくは３００cm³ 以上、さらに好ましくは３５０cm³ 以上、特に好ましくは３５０〜６００cm³ 、さらに好ましくは３７０〜５５０cm³ とするのが好ましい。このような大型ヘッドは、その体積の大型化と中空構造とによって打球音の響きをさらに向上でき、打球音の高音化、残響音の長期化にさらに役立つ。

以上のように構成されたヘッド１は、ボールを直接打球するフェース面２が金属材料からなるフェース壁部９で構成されるため、打球時のインパクト音を高音化でき、かつ打球後の残響音を長期に亘って持続させることが可能になる。これは、プレーヤーにボールが良く飛んだような印象を与える。また残響音の長期化により、プレーヤに心地良い打球フィーリングを与える。

またヘッド１では、第２のヘッド部材Ｍ２の小さな比重を生かしてヘッド重量の軽減を図ることができる。そして、軽減し得た重量を他の位置、例えばソール部５やサイド部６などにに自由に配分できる。従って、重量配分設計などの自由度を大幅に高め得る。これは、ヘッド体積を大型に維持したまま顕著な低重心化や慣性モーメントの増大等が可能となり、中空構造と相まって反発性能も向上できる。例えば、ヘッド体積を３００cm³ 以上としつつも、重心深度ＧＬを３５〜４３mm、より好ましくは３７〜４３mm、さらに好ましくは３８〜４３mmとするのが望ましい。また重心高さＧＨを２５〜３５mm、より好ましくは２５〜３２mm、さらに好ましくは２５〜３０mmに設定することができる。なお実用上の耐久性を具えつつもこのようなスペックでヘッドを構成することは、金属材料からなるヘッドではきわめて難しいが、本発明ではこのようなヘッドを容易に製造できる。

なお前記重心深度は、図２１に示すように、ヘッド１を規定のライ角、ロフト角で水平面に載置した基準状態において、ヘッド重心ＧとリーディングエッジＬＥとの間の水平距離ＧＬである。また前記重心高さは、ヘッド重心Ｇからフェース面２に下ろした垂線が該フェース面２と交わるスイートスポット点ＳＳの水平面ＨＰからの高さＧＨである。

重心深度ＧＬを３５mm以上とすることにより、ヘッドのスイートエリアが著しく増大する。このため、スイートスポット点ＳＳ（図２１に示す）を外した位置で打球したときでも、ヘッドのブレを最小限に減じ、打球の方向性を安定させ得る。また重心高さＧＨが低いため、スイートスポット点ＳＳよりも上側のフェース領域を増やしこの領域でボールを打球し易くなる。この場合、縦のギア効果によって打球のバックスピン量が低減されるとともに打球の打ち出し角度が高められる。これは、良く飛ぶ弾道として理想的なものとなる。なお本発明は、ウッド型のみならず、アイアン型やパター型のヘッドにも適用しうるのは言うまでもない。

図１４には、第１のヘッド部材Ｍ１の他の形態が示されている。この形態においても、ヘッド上面に第２のヘッド部材Ｍ２が配される開口部Ｏ２が設けられるが、該開口部Ｏ２は、クラウン部４の中に納まる大きさを持っている。また第１の接合部Ｆ１は、開口部Ｏ２の周囲に連続して設けられており、この部分もクラウン部４に納められている。このように、第１のヘッド部材Ｍ１の形状などは種々変形しうるのは言うまでもない。

図１５には、参考例のヘッドが示されている。この形態では、第２の接合部Ｆ２は、第１の接合部Ｆ１とヘッド内側で重なる内側片Ｆ２ｉと、第１の接合部Ｆ１とヘッド外側で重なる外側片Ｆ２ｏとを有する断面二股状部分３０を含むものが例示される。本形態では、内側片Ｆ２ｉには上方に向かって突出した内の凸部８ｂｉが設けられるとともに、外側片Ｆ２ｏには下方に向かって突出した外の凸部８ｂｏが設けられたものを例示している。接着前では、これらの各凸部は互いに離間できる。このような二股状部分３０は、内側片Ｆ２ｉと外側片Ｆ２ｏとの間を弾性変形によって広げて第１の接合部Ｆ１に装着されるとともに、内、外の凸部８ｂｉ、８ｂｏを凹部８ａに嵌め込むことができる。この際、内、外の凸部８ｂｉ、８ｂｏを接着剤にて一体化して凸部８ｂを形成することが望ましい。このような凸部８ｂは、内側片Ｆ２ｉと外側片Ｆ２ｏとを連結することによって、より一層、接合強度を高め、ヘッドの耐久性を向上させることができる。

また前記参考例では、第２のヘッド部材Ｍ２を、第１のヘッド部材Ｍ１とは別に成形硬化させた後、接着等により一体化しているため、製造時のバラツキ等が生じると、特に前記凹部８ａと凸部８ｂとの嵌入部などにおいて隙間やガタツキが生じ接着強度の低下を招く場合がある。このような欠点を解消するために、他の製造方法として内圧成形法を用いても良い。内圧成形法は、繊維強化樹脂からなる第２のヘッド部材Ｍ２を、その成形と第１のヘッド部材Ｍ１への固着とを実質的に同時に行うことができる。

内圧成形法では、先ず第１のヘッド部材Ｍ１を準備する工程を含む。第１のヘッド部材Ｍ１は、例えば図６又は図１４で示されたように、第２のヘッド部材Ｍ２が配される少なくともひとつの開口部Ｏ２が設けられる。開口部の位置は特に限定されるものではない。また開口部Ｏ１の周囲をなす第１の接合部Ｆ１には、少なくとも一つの凹部（この例では複数個の凹部）８ａが設けられる。また本実施形態の第１のヘッド部材Ｍ１は、図１４に示されるように、後述するブラダーＢが出入り可能な透孔Ｏ３が予め設けられている。透孔Ｏ３の位置は、特に限定しないが、本実施形態ではサイド壁部１１のトウ側部分に設けられた例が示されている。

次に本実施形態では、図１６に示されるように、前記第１の接合部Ｆ１の内面に、少なくとも一部が前記開口部Ｏ２にはみ出す少なくとも１枚の内のプリプレグＰｉを貼り付ける工程が行われる。本実施形態では、内のプリプレグＰｉと第１の接合部Ｆ１の内面とは接着剤１６を用いて仮接着される。これにより、内のプリプレグＰｉの位置ズレを防止でき成形精度を高めるのに役立つ。この接着剤としては、第１のヘッド部材Ｍ１の金属材料と内のプリプレグＰｉのマトリックス樹脂との接着性に優れたもの、例えばエポキシ系の熱硬化型の接着剤ないしプライマー等が好ましく採用される。また参考例では、内のプリプレグＰｉは、開口部Ｏ２を閉じる大きさを有した１枚からなり、その外周部分が第１の接合部Ｆ１の内面に塗布された前記接着剤１６に接着される。

このような内のプリプレグＰｉの接着作業は、前記透孔Ｏ３から適宜内のプリプレグＰｉの内面を押し上げ得る棒状のレバーなどを併用し行うことができるし、また中空部ｉの中で収縮可能な風船状のブラダーを膨張させて内のプリプレグＰｉを第１の接合部Ｆ１の内面に押し付けることができる。また図１９に示されるように、例えばフェース壁部９にフェース板（図示せず）を配するための開口部Ｏ４を設けることもできる。この場合、該開口部Ｏ４を用いて内のプリプレグＰｉの貼り付け作業性を向上できるし、この部分を後述のブラダーＢの出入りする透孔として用いることもできる。なお該開口部Ｏ４は、後にフェース板が溶接等により固着されて閉塞される。

一方、本発明の製造方法では、図２０に示されるように、内のプリプレグＰｉは、前記開口部Ｏ２の縁に沿って貼り付けられる複数のテープ状体３１とすることもできる。この実施形態では、内のプリプレグＰｉが開口部Ｏ２を完全に閉じないため、該内のプリプレグＰｉの内縁間に間隙部３３が形成され、この間隙部３３を用いて第１の接合部Ｆ１の内面に内のプリプレグＰｉを容易に貼り付けできる。従って、ヘッド１の生産性を向上できる。なお内のプリプレグＰｉは、テープ状体３１に代えて、例えば中央に孔を設けたリング状体（図示省略）とすることもできる。

その後、第１の接合部Ｆ１の外面には、前記開口部Ｏ２を覆う少なくとも１枚の外のプリプレグＰｏを貼り付ける工程が行われる。外のプリプレグＰｉと第１の接合部Ｆ１の外面とは、前記同様、接着剤１７を用いて仮接着される。これにより、内のプリプレグＰｉ同様、第１の接合部Ｆ１に対して外のプリプレグＰｏの位置ズレを防止できる。また本実施形態の外のプリプレグＰｏは、開口部Ｏ２を覆う大きさを有した１枚からなり、その外周部分が第１の接合部Ｆ１の外面に塗布された前記接着剤１７にて接着される。これにより、本実施形態の開口部Ｏ２は、内、外のプリプレグＰｉ、Ｐｏの少なくとも２層により閉塞される。また開口部Ｏ２で向き合う内のプリプレグＰｉと外のプリプレグＰｏとは、この段階では特に接着等は行われないが、必要に応じて接着剤等を用いて仮接着しても良い。これにより、第１のヘッド部材Ｍ１と、プリプレグとを複合化させた中空部ｉを有するヘッド基体１Ａを形成することができる。

次に、図１７、図１８に示されるように、前記ヘッド基体１Ａを金型１８のキャビティ１９の中で加熱する工程が行われる。金型１８は、例えば分離可能な上型１８ａ及び下型１８ｂからなり、その内部には所望のヘッド１の形状をなすキャビティ１９が刻設されている。キャビティ１９の中でプリプレグＰｏ、Ｐｉに十分な熱が加わり可塑変形が可能な状態において、ヘッド基体１Ａの中空部ｉに前記透孔Ｏ３から挿入されたブラダーＢを膨張させる。ブラダーＢは大きな弾性変形が可能なゴム等により形成された袋状をなし、内部に高温高圧の気体ないし蒸気が充填されることにより図１８の如くヘッド基体１Ａの中空部ｉの中で風船状に膨張しうる。

このようなブラダーＢの膨張により、内のプリプレグＰｉ及び外のプリプレグＰｏは、ブラダーＢとキャビティ１９とで圧縮され、該キャビティ１９と第１の接合部Ｆ１の各形状に沿って成形される。とくに各プリプレグＰｉ、Ｐｏのマトリックス樹脂は、可塑状態で第１のヘッド部材Ｍ１の第１の接合部Ｆ１に沿って流動しかつ変形するため、両者の界面での隙間を実質的に減じ密着性が向上する。とりわけ本実施形態では、内、外のプリプレグＰｉ、Ｐｏと第１のヘッド部材Ｍ１の第１の接合部Ｆ１との間に接着剤１６、１７の層を設けているため、さらに接着強度を向上させるのに役立つ。

また内のプリプレグＰｉ及び／又は外のプリプレグＰｏのマトリックス樹脂の少なくとも一部は、第１の接合部Ｆ１の凹部８ｂの中に流れ込んで硬化して凸部８ｂを構成できる。この凸部８ｂは、好ましくは図１８に示されるように、貫通された凹部８ｂの中で内、外のプリプレグＰｉ、Ｐｏ間を連続させることができる。さらに開口部Ｏ２で向き合っている内のプリプレグＰｉと外のプリプレグＰｏとは、互いのマトリックス樹脂同士が混ざり合い硬化することにより強固に一体に結合し得る。なお各プリプレグＰｉ、Ｐｏにおいて、マトリックス樹脂の樹脂含有率が小さすぎると、上述のようなマトリックス樹脂の流れ込み等を円滑に行うことができず、逆に樹脂含有率が大きすぎても繊維強化樹脂の強度が不足しやすい。このような観点より、内圧成形法では各々のプリプレグ（換言すれば第２のヘッド部材Ｍ２）の樹脂含有率を１５％以上、より好ましくは２０％以上が望ましく、上限については３５％以下、より好ましくは３０％以下、特に好ましくは２５％以下とするのが望ましい。

各プリプレグＰｉ、Ｐｏのマトリックス樹脂が完全に硬化し終えると、ブラダーＢは収縮させられ前記中空部ｉから取り出す工程が行われる。またヘッド１は金型１８から取り出される。ブラダーＢを出入りさせた透孔Ｏ３は、必要により、カバー等によって適宜閉塞される。

以上のような内圧成形法でヘッド１を製造した場合、第１のヘッド部材Ｍ１と第２のヘッド部材Ｍ２とを別々に成形して接着した場合に比べて、接合強度が大幅に向上しヘッド１の耐久性をさらに高めうる。

［ヘッドタイプＡ］
図１に示した基本形態を有するヘッド体積が４００cm³ のゴルフクラブヘッドを表２の仕様に基づき試作するとともに、耐久性、打球の飛距離、打球音について評価を行った。参考例において、第１のヘッド部材は、図６に示した基本形状とし、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖをロストワックス精密鋳造法により一体に成形した。凹部は、直径が３．０mmの円形とし、貫通孔、有底孔それぞれ試作した。また凹部の個数を変化させることにより、凹部全面積Ｓ１と第１、第２の接合部Ｆ１、Ｆ２の接合全面積Ｓとの比（Ｓ１／Ｓ）とを変化させた。なお比較例のヘッドは、第１、第２の接合部から凹部、凸部を取り除いたものである。また第１のヘッド部材の統一仕様として、各部の厚さは次の通りとした。

フェース壁部の中央部の厚さＴｃ：２．８mm
フェース壁部の周辺部の厚さＴｐ：２．０mm
面積比（周辺部／中央部）：２０％
ソール壁部の厚さＴｓ：１．３mm
サイド壁部の厚さＴｂ：１．０mm

また第２のヘッド部材については、その主要部をブラダの外周面にプリプレグを貼り付け金型内で加熱加圧成形することにより製造した。炭素繊維には東レ社製「Ｔ−７００Ｓ（樹脂含有率：３７重量％）」、「Ｔ−８００Ｈ（樹脂含有率：３０重量％）」、「Ｍ−４０Ｊ（樹脂含有率：３３重量％）」を使用（併用）し、全体の平均樹脂含有率を３３％とした。各部の厚さは次の通りである
クラウン壁部の基部の厚さＴｆ：０．８mm
クラウン壁部の垂下部の厚さ：０．８mm
そして、第１、第２のヘッド部材をエポキシ系の接着剤により固着した。またテストは、次の要領で行った。

＜耐久性＞
各供試ヘッドにＦＲＰ製の同一のシャフトを装着し４５インチのウッド型ゴルフクラブを試作するとともに、該クラブをスイングロボットに取り付け、ヘッドスピードが５４ｍ／ｓとなるように調節してゴルフボール（住友ゴム工業（株）製「ＭＡＸＦＲＩ ＨＩ−ＢＲＩＤ」）を各クラブ毎に打撃した。そして、１００発毎にフェース面及び接合部の破損具合を目視により観察し、ヘッドが破損するまでの打球数を求めた。９０００発を最大打球数とした。

＜打球の飛距離＞
上記の各供試クラブをスイングロボットに取り付け、ヘッドスピードが４５ｍ／ｓとなるように調節して上記ゴルフボールを各クラブ毎に５球づつ打撃し、打ち出しされたボールの平均飛距離（キャリー＋ラン）を測定した。結果は、参考例１を１００とする指数で表示した。数値が大きいほど良好である。

＜打球音（官能）＞
上記の各供試ゴルフクラブで、５０名のアベレージゴルファ（ハンディキャップ１５〜２５）によって実打テストを行い、各ゴルファの官能により音の高さを主体に５点法で評価した。数値が大きいほど高音であることを示す。
テストの結果を表２に示す。

テストの結果、参考例のヘッドは、優れた耐久性を実現しており、また打球も良く飛んでいることが確認できる。打球フィーリングにおいても良好な結果が得られた。

［ヘッドタイプＢ］
図１６〜１８で示した内圧成形法によりヘッド体積が４００cm³ のゴルフクラブヘッドを試作し、ヘッドタイプ１と同様のテストを行った。該ヘッド１において、第１のヘッド部材には、図６及び図１４に示したものが採用された。いずれもＴｉ−６Ａｌ−４Ｖをロストワックス精密鋳造法による鋳造品である。また第２のヘッド部材は、実施例のみについて内のプリプレグを用い二股状部分を形成したが、その他は外のプリプレグだけで形成し二股状部分は具えていない。またプリプレグの仕様は表３に示す通りである。また第１ヘッド部材とプリプレグとの間には、エポキシ系の接着剤により仮固着を行った。テストの要領はヘッドタイプＡの場合と同様である。テストの結果を表３に示す。

ゴルフクラブヘッドの全体斜視図である。 その平面図である。 ヘッドの底面図である。 図２のＡ−Ａ拡大断面図である。 図２のＢ−Ｂ拡大断面図である。 ヘッドの分解斜視図である。 第１のヘッド部材の平面図である。 第１のヘッド部材の背面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は参考例として第２のヘッド部材の製造方法の一例を示す斜視図である。 第１のヘッド部材と第２のヘッド部材との接合部を拡大して示す断面図である。 第１のヘッド部材と第２のヘッド部材との他の実施形態の接合部を拡大して示す断面図である。 第１のヘッド部材と第２のヘッド部材との他の実施形態の接合部を拡大して示す断面図である。 第１のヘッド部材と第２のヘッド部材との他の実施形態の接合部を拡大して示す断面図である。 第１のヘッド部材の他の実施形態を示す斜視図である。 第１のヘッド部材と第２のヘッド部材との他の実施形態の接合部を拡大して示す断面図である。 内圧成形法を説明するヘッド基体の断面図である。 内圧成形法を説明する断面図である。 内圧成形法を説明する断面図である。 第１のヘッド部材の他の実施形態を示す斜視図である。 内圧成形法の他の実施形態を示す斜視図である。 重心深度、スイートスポット高さを説明するヘッド断面図である。 従来のゴルフクラブヘッドにおいて、金属部材と繊維強化樹脂部材との接合部を拡大して示す断面図である。

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 ホーゼル部
８ａ 凹部
８ｂ 凸部
９ フェース壁部
１０ ソール壁部
１１ サイド壁部
１２ クラウン壁部
１２ａ 基部
１２ｂ 垂下片
２０ フェース側の接合縁
２１ サイド側の接合縁
２１ａ 第１のサイド側の接合縁
２１ｂ 第２のサイド側の接合縁
２１ｃ 第３のサイド側の接合縁
３１ テープ状体
Ｆ１ 第１の接合部
Ｆ２ 第２の接合部
Ｍ１ 第１のヘッド部材
Ｍ２ 第２のヘッド部材
Ｐｉ 内のプリプレグ
Ｐｏ 外のプリプレグ

Claims (4)

1. 金属材料からなる第１のヘッド部材と、繊維強化樹脂からなる第２のヘッド部材とが固着された中空構造のゴルフクラブヘッドを製造するゴルフクラブヘッドの製造方法であって、
   前記第２のヘッド部材が配される開口部が設けられるとともに、該開口部の周囲をなす第１の接合部に少なくとも一つの凹部が設けられた第１のヘッド部材を形成する工程と、
   前記第１の接合部に前記開口部を覆う少なくとも１枚のプリプレグを貼り付けることにより中空部を有するヘッド基体を形成する工程と、
   前記ヘッド基体を金型のキャビティの中で加熱するとともに、第１のヘッド部材の中空部へ挿入されたブラダーを膨張させることにより、前記プリプレグを成形しかつ前記第１の接合部に固着させて第２のヘッド部材を形成する工程と、
   前記ブラダーを収縮させて前記中空部から取り出す工程とを含み、
   前記プリプレグは、前記第１の接合部の内面に、少なくとも一部が前記開口部にはみ出して貼り付けられる少なくとも１枚の内のプリプレグと、
   前記内のプリプレグが貼り付けられた後、前記第１の接合部の外面に前記開口部を覆うように貼り付けられる少なくとも１枚の外のプリプレグとを含むとともに、
   前記内のプリプレグは、前記開口部の縁に沿って貼り付けられる複数のテープ状体又は中央に孔を設けたリング状体をなすことにより、前記開口部を完全に閉じないことを特徴とするゴルフクラブヘッドの製造方法。
2. 前記プリプレグの少なくとも一部は、前記第１の接合部の凹部の中に流れ込んで硬化した凸部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の製造方法。
3. 前記内のプリプレグ及び／又は前記外のプリプレグは、接着剤を介して前記第１の接合部の前記内面及び／又は外面に前記貼り付けられることを特徴とする請求項１又は２に記載のゴルフクラブヘッドの製造方法。
4. 前記第２のヘッド部材は、樹脂含有率が１５〜３５％であることを特徴とする請求項１１記載のゴルフクラブヘッドの製造方法。

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