JP4293531B2

JP4293531B2 - ゴルフクラブヘッド

Info

Publication number: JP4293531B2
Application number: JP2003287371A
Authority: JP
Inventors: 晴信楠本; 隆行長尾
Original assignee: Works Co Ltd
Current assignee: Works Co Ltd
Priority date: 2003-08-06
Filing date: 2003-08-06
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2023-08-06
Also published as: JP2005052458A

Description

本発明は、フェアウェイウッド、ユーティリティーを含む中空ウッドヘッドのクラウン部に繊維強化樹脂製プレート部品を使用したゴルフクラブヘッドに関するものである。

従来、旧来からのウッドヘッドに代わる中空ウッドヘッドは、ステンレスやチタン合金やアルミニウム等を主体とする金属製であった。このためクラウン部も金属製であり、その分、重心が高いといえる。これを低重心化させるために、クラウン部に繊維強化樹脂製プレート部品を使用したゴルフクラブヘッドが販売されている。また、下記特許文献１に示す公報にもそうしたゴルフクラブヘッドが開示されている。

しかし、これらの繊維強化樹脂製プレート部品を少なくともクラウン部に有するゴルフクラブヘッドの打撃試験（フェース部の打撃により、クラウン部が上に凸状態に撓むことを繰り返す）を行った結果、耐久範囲内であるべき時期に、上記部品とヘッド本体との接合部に剥離のクラックが生じることが判った。
特開２００３−１１１８７４号公報

解決しようとする課題は、繊維強化樹脂製プレート部品を少なくともクラウン部に有するゴルフクラブヘッドの耐久性、特に接合部の耐久性を向上させることである。

本発明の参考例１では、中空ウッドヘッドのクラウン部に開口を設けた金属製ヘッド本体を有し、該ヘッド本体の開口周辺部には段差状の受け部を具備しており、該受け部に接着剤を介して繊維強化樹脂製プレート部品を載置接合して前記開口を塞いだゴルフクラブヘッドにおいて、プレート部品の周辺部には該プレート部品の外側面に向かって漸次薄肉厚となるか、又は段階的に薄肉厚となった領域を有しており、該プレート部品端面と前記受け部の段差端面との間に接着剤を設けていることを特徴とするゴルフクラブヘッドを提供する。
段差状とは、以下の各例からも明らかであるが、垂直壁による段差のみならず、傾斜状の段差等も含まれる。
段階的とは、周辺部以外の本体部に対して１段だけ低くなる段部を有する場合も含まれる。

参考例２では、中空ウッドヘッドのクラウン部に開口を設けた金属製ヘッド本体を有し、該ヘッド本体の開口周辺部には段差状の受け部を具備しており、該受け部に接着剤を介して繊維強化樹脂製プレート部品を載置接合して前記開口を塞いだゴルフクラブヘッドにおいて、プレート部品の端面の外側縁と前記受け部の段差端面の外側縁との間を０．３ｍｍ以上離隔させた範囲を有し、該範囲にプレート部品よりも柔軟な接着剤の層を設けていることを特徴とするゴルフクラブヘッドを提供する。
０．３ｍｍ以上の離隔は、好ましくは０．５ｍｍ以上の離隔、或いは１ｍｍ以上の離隔である。また、これらの数値は製造公差を有することができる。離隔の上限は、ヘッドのクラウン部としての役目からの強度、剛性等の観点から５ｍｍまでが好ましい。５ｍｍを越えると本体部の受け部構造が大きくなり、低重心化の妨げになる。最も好ましい範囲は、０．５〜１ｍｍである。更には、これらの離隔数値は、プレート部品のフェース部に沿ったラインと、ホーゼル部側から後方に向かうラインとに亘る範囲で、離隔による隙間面積を該両ラインの合計長さで除した平均的な意味での離隔値である。

参考例３では、中空ウッドヘッドのクラウン部に開口を設けた金属製ヘッド本体を有し、該ヘッド本体の開口周辺部には段差状の受け部を具備しており、該受け部に接着剤を介して繊維強化樹脂製プレート部品を載置接合して前記開口を塞いだゴルフクラブヘッドにおいて、プレート部品の輪郭が、フェース部に沿った前側ラインと、該ラインのホーゼル部に近い側においてフェース部から遠ざかる方向に向かう側方ラインとを有し、該両ラインの交差部付近において、プレート部品の端面の外側縁と前記受け部の段差端面の外側縁との間の離隔距離が、該交差部付近を除く前記何れのラインにおける距離よりも長く、これら両ラインに沿ったプレート部品端面と前記受け部の段差端面との間にプレート部品よりも柔軟な接着剤の層を設けたことを特徴とするゴルフクラブヘッドを提供する。

本発明の請求項１では、中空ウッドヘッドのクラウン部に開口を設けた金属製ヘッド本体を有し、該ヘッド本体の開口周辺部には段差状の受け部を具備しており、該受け部に接着剤を介して繊維強化樹脂製プレート部品を載置接合して前記開口を塞いだゴルフクラブヘッドにおいて、プレート部品の縁部は、肉厚全体として、強化繊維の比率、指向方向、弾性率の内少なくとも何れかが縁部を除く本体部と異なることにより該本体部よりも撓み剛性が低いことを特徴とするゴルフクラブヘッドを提供する。

請求項２では、中空ウッドヘッドのクラウン部に開口を設けた金属製ヘッド本体を有し、該ヘッド本体の開口周辺部には段差状の受け部を具備しており、該受け部に接着剤を介して繊維強化樹脂製プレート部品を載置接合して前記開口を塞いだゴルフクラブヘッドにおいて、プレート部品は少なくともその縁部において、厚さ方向にプリプレグを複数層積層した構造とし、各層のヘッドの前後方向に沿った撓みの際の単位厚さ当たりの撓み剛性が、一部同じであることを許容しつつ外側層程低いことを特徴とするゴルフクラブヘッドを提供する。
単位厚さ当たりの撓み剛性を低下させるのは、強化繊維の指向方向を撓み方向に対してより大きく角度を付ける（傾斜させる）か、弾性率の小さな強化繊維とするか、強化繊維の比率を小さくするか、或いはこれらの２つ以上の組合せとする。
また、本発明は請求項１と２の形態や参考例が混在した形態でもよい。

請求項３では、前記プレート部品の端面が該プレート部品の外側面の上方向から見えるように傾斜しており、前記プレート部品よりも柔軟な接着剤の層が前記プレート部品の傾斜状端面を覆ってなる請求項１記載のゴルフクラブヘッドを提供する。

打撃時にクラウン部が、フェース部からバック部に至る方向に沿った撓みを生じるが、その際、プレート部品の外側程引張り力が強く作用し、プレート部品端面と受け部の段差端面との間に引張り力が作用し、夫々と接着剤の層との境界に剥離クラックが生じ得るが、本発明の参考例１では、プレート部品の周辺部には外側面に向かって漸次薄肉厚となるか、又は段階的に薄肉厚となった領域を有しているため、細くなっているプレート部品の外側部が延び易く、撓み変形による引張りに基づく応力を緩和して、上記剥離クラックを防止できる。また、プレート部品端面は傾斜状や段差状になっているため、プレート部品端面と受け部段差端面との間の接着面積が大きく、その分接着力も大きくなり、引張りに耐え易い。従って、ゴルフクラブヘッドの耐久性、特に接合部の耐久性を向上させることができる。

参考例２では、プレート部品の端面の外側縁と受け部の段差端面の外側縁との間を０．３ｍｍ以上離隔させた範囲にプレート部品よりも柔軟な接着剤の層を設けているため、打撃によって部品とヘッド本体との接合部に生じる応力を緩和でき、ここに剥離のクラックが生じることを防止できる。従って、ゴルフクラブヘッドの耐久性、特に接合部の耐久性を向上させることができる。

打撃によるクラウン部プレート部品の接合部の剥離クラックの問題では、特に参考例３にいう前側ラインと側方ラインとの交差部付近においてクラックが発生し易いという事実がある。参考例３では、この交差点付近のプレート部品の端面の外側縁と受け部の段差端面の外側縁との離隔距離が、ラインの他の領域における距離よりも長く、これらの間にプレート部品よりも柔軟な接着剤の層を設けているため、他の領域に比べて交差点付近の打撃時の応力がより緩和され、ここに剥離のクラックが生じることを防止できる。従って、ゴルフクラブヘッドの耐久性、特に接合部の耐久性を向上させることができる。

請求項１は、プレート部品の縁部は本体部と強化繊維の比率、指向方向、弾性率の内少なくとも何れかを異ならしめることにより本体部よりも撓み剛性を低くしており、これにより打撃時の引張りによる接合部応力が緩和され、ここに剥離のクラックが生じることを防止できる。従って、ゴルフクラブヘッドの耐久性、特に接合部の耐久性を向上させることができる。

請求項２は、剥離クラックの入り易いプレート部品縁部の外側層程内側層よりも撓み易くし、内側層は撓み難く構成して、打撃による撓み時のプレート部品とヘッド本体との接合部の表層部に生じる応力を緩和させ，ゴルフクラブヘッドの耐久性、特に接合部の耐久性を向上させることができる。

請求項３では、端面が傾斜状になっており、接着剤の層がこの傾斜状端面を覆っているため、打撃により変形しても更に剥離クラックが生じ難い。

以下、本発明を図面を用いて複数形態につき詳細に説明する。
図１は、本発明に係るゴルフクラブヘッドの分解斜視図、図２は図１の部品を組み立てた後のゴルフクラブヘッドの平面図、図３は図２の矢視線Ｃ−Ｃによる断面図（一部省略）、図４は図２の矢視線Ｄ−Ｄによる断面図、図５は図３のＥ部の拡大図である。ステンレスやチタン合金やアルミニウム等を主体とする金属製ヘッド本体１０は、正面のフェース部１０Ｆと、ヒール部１０Ｈと、トウ部１０Ｔと、バック部１０Ｂと、ソール部１０Ｓと、シャフトＳ用のホーゼル部１０ＨＳとを有している。

ホーゼル部から内部を通ってソール部にまで亘ってシャフト止着用の筒状部１０ＴＢが形成されている。クラウン部は、この例ではホーゼル部に近い領域とフェース部近くのみを残し、該残りクラウン部１０Ｃから他の範囲を一段段差状に下げて形成し、その段差部の周辺部を受け部１０Ｕとして残し、残り中央領域に開口１０Ｋを設けている。周知のソケットＳＫも設けられている。受け部の内側面（裏側面）は、多くの断面図に現れているように、外側面（表側面）の段差形状に沿って形成すると、この領域の重量を大きくしないで済み、低重心化させやすい。内側面に外側のような段差を設けず、外側のみ凹状に形成しても、受け部を薄肉に形成すれば重量を大きくしないで済む。

一方、プレート部品１２は、前記受け部に載置して開口１０Ｋを塞ぐことのできる寸法形状に形成されている。これは繊維強化樹脂製プレートであり、マトリックスにエポキシ樹脂を使用し、強化繊維に炭素繊維を使用した繊維強化樹脂製である。部品１２をヘッド本体１０に接合させるには接着剤を使用する。部品１２の底面と受け部１０Ｕとの間に接着剤層１４’を介在させ、そして部品の広がり方向の端面１２Ｅの外側縁（部品の外側面側の縁）とヘッド本体の受け部の段差端面外側縁との間が、図５のΔＬの範囲であり、この両端面間に接着剤層１４を介在させる。この両接着剤層１４，１４’は同じ物でもよく、異なってもよい。但し、本願では少なくとも接着剤層１４は、部品１２よりも単位厚さ当たりの撓み剛性の低い（柔軟な）層であるように、例えば、エポキシ樹脂の接着剤を使用する。その他、アクリル樹脂やシリコン樹脂系やウレタン樹脂系等の、各種高分子系接着剤が使用可能である。フィラーを含まない接着剤等の破断伸度の大きな接着剤を使用することも効果が有る。

プレート部品１２はフェース部１０Ｆに沿った前側ラインＬＭと、該ラインのホーゼル部側に連続し、フェース部から遠ざかるヘッド後方に向かう側方ラインＬＳとを有している。図２において斜線を施している範囲が、上記接着剤の層１４を設けている範囲である。即ち、フェース部に沿った左右方向範囲（前側ラインＬＭと段差部縁端面外側縁との間隔ΔＬ’の範囲）と、ホーゼル部側の前後方向範囲（側方ラインＬＳとヘッド本体の受け部の段差端面外側縁との間隔ΔＬの範囲）とであるが、必ずしも残りクラウン部１０Ｃとの境界全てに亘って設ける必要は無い。しかし、ホーゼル部近くに設けることは効果が高い。接着剤層１４の幅ΔＬは０．３ｍｍ以上であるが、他の好ましい範囲は既述の通りである。フェース部に沿った前側ラインＬＭと側方ラインＬＳとに亘る範囲で、離隔による隙間面積を該両ラインの合計長さで除した平均的な意味での離隔幅値である。この接着剤層１４が存在すれば、部品１２の端面１２Ｅとヘッド本体との間にクラックが発生することを防止できる。

上記図２での幅ΔＬとΔＬ’はラインＬＭ，ＬＳに沿ってほぼ一定の例であるが、想像線ＬＭＳはプレート部品１２の他の輪郭形態の例示であるが、判り易く図示するために誇張して描いており、ヘッド本体の受け部の段差部端面外側縁との間隔が不均一に形成されている。即ち、前側ラインＬＭと段差部縁端面外側縁との間隔ΔＬ’と、側方ラインＬＳとヘッド本体の受け部の段差端面外側縁との間隔ΔＬとが、両ラインが交差するホーゼル部近くにおいて大きくなっている。このように構成すると、打撃時に特に問題となるホーゼル部近くの、部品とヘッド本体との境界部に生ずる剥離クラックが効果的に防止できる。

図６は図５に代わる変形例であり、請求項３に係る例でもある。図５の場合と異なるのは、部品の端面１２Ｅを傾斜状にし、しかも、外側面（表面）側程ヘッド本体とのΔＬ方向の距離が長くなる形状にしており、接着剤層１４がここに覆い被さる形態になっていることである。よりクラックが生じ難くなる。

図７は本発明の参考例１の形態であり、プレート部品１２の端面が、図６と逆に、外側面に向かって漸次薄肉厚になるように傾斜状に形成されており、この傾斜状部分１２Ｓの幅ΔＳの大きさはプレート部品の肉厚以上が好ましい。また、ヘッド本体の段差部端面との間（及び受け部との間）には、接着剤の層１４’が介在している。この傾斜状部分の存在する平面視的範囲は、図２を参照して接着剤層１４の存在範囲について言及した内容と同じである。ここの特記した以外の事項は、図１〜図６を参照して説明した記述の形態例において述べたものと同様である。傾斜状部分の存在により、プレート部品の外側部が延び易く、撓み変形による引張りに基づく応力を緩和して、剥離クラックを防止できる。また、プレート部品端面は傾斜状になっているため、プレート部品端面と受け部段差端面との間の接着面積が大きく、その分接着力も大きくなり、引張りに耐え易い。従って、ゴルフクラブヘッドの耐久性、特に接合部の耐久性を向上させることができる。

図８は図５に代わる他の形態例であると共に、図７の変形例ともいえる。図７の場合と異なるのは、周辺部１２Ｓが漸変ではなく段差状に薄く形成されていることであるが、図７の場合と同様な作用効果を奏し、その他各事項も同様である。

図９は、図１〜図５に示した形態例に関連した例であるが、図６〜図８の例にも適用できる。受け部１０Ｕの表面側段差開始位置と、受け部裏面の、開口１０Ｋから遠い側の終端位置までの範囲Δ（有限値）を設けることにより、金属製の受け部側にクラックが入ることを防止し、ヘッド本体側の強度向上を図る例である。

図１０は、他のゴルフクラブのライ角とロフト角を設定値通りにしてソール部１０を水平地面に接するように載置した場合の、図３に対応する断面図であり、プレート部品１２の端部、特に、フェース部１０Ｆに近い接合部における端は、クラウン部の頂点よりも所定距離δ１だけ低い位置に設けると、接合部がクラウン部の撓みによる変形を受け難く、好ましい。δ１は３ｍｍ以上がよい。また、プレート部品１２の端部を、シャフトＳの中心軸線位置から所定距離δ２だけフェース部１０Ｆ寄りに位置させると、クラウン部の撓みによる変形を受け難く、好ましい。δ２は２ｍｍ以上がよい。

図１１も、他のゴルフクラブのライ角とロフト角を設定値通りにしてソール部１０を水平地面に接するように載置した場合の、図３に対応する断面図であり、プレート部品１２のバック部側端部位置がフェース部１０Ｆの高さ方向幅の中間位置よりも所定量δ３だけ低い位置にある。これはクラウン部の撓みによる変形を受け難く好ましい。δ３は３ｍｍ以上がよい。

以下、図１２と図１３で、請求項１に係る形態例を説明する。図１２は、他のゴルフクラブヘッドの図５に相当する図であり、図３のＥ部相当の拡大図である。受け部１０Ｕの上に接着剤１４’を介して繊維強化樹脂製プレート部品１２が接合されており、この部品の縁部１２Ｐが、その他の部品領域とは異なり、小さな撓み剛性を示す。図１２の領域Ｏの拡大を図１３に示す。部品１２は５枚のプリプレグを積層して成形しているが、最外側層１２Ｅに対応するプリプレグが小さく、縁部１２Ｐは、他の４層１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの縁部の層からなり、加熱加圧成形により、内側面（裏面）側から順次、層１２ＡＰ，１２ＢＰ，１２ＣＰ，１２ＤＰの４層によって構成されている。

使用した各プリプレグは均一厚さであり、縁部１２Ｐの領域には、層１２Ｅに対応するプリプレグが至っていない分、プリプレグの積層時にはそこに段差隙間があった。しかし、成形時の加圧用外型形状を周辺部の段差隙間を埋めない形状にしておき、成形時の樹脂流れにより、この縁部に多くの樹脂が流れ、縁部もその他の領域と同じ程度の肉厚となる。その結果、縁部１２Ｐでは、強化繊維の比率（密度）が小さくなり、縁部１２Ｐのみが撓み剛性が小さくなる。樹脂の比率は大きくなるが、樹脂は撓み剛性には殆ど寄与しない。

図２のＣ−Ｃ断面方向、即ち、フェース面に直交する方向を０度方向として、各層のプリプレグの例を挙げる。マトリックス樹脂はエポキシ樹脂であり、層１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ（１２ＡＰ，１２ＢＰ，１２ＣＰ，１２ＤＰ）の順に、＋４５度、−４５度、−４５度、＋４５度方向に炭素繊維が引き揃えられた引き揃えシートとし、層１２Ｅは、±４５度方向の炭素繊維の織布とする。炭素繊維の弾性率は全て同じとする。織布は、その織り方から元々バランスがとれているため除外して考えるが、積層構造では、積層の中心位置に対して上下に積層する構造では、その中心に対して繊維方向が対称になるように積層すると、熱による残留応力が押えられ、強度が安定する。また、変形も防止できる。

図１４は請求項２に係る実施形態例を示し、図１２の領域Ｏに相当する拡大図である。部品１２はここでは４層からなり、内側面（裏面）側から層１２Ａ’，１２Ｂ’，１２Ｃ’，１２Ｄ’であり、縁部まで同じである。図１３の場合と同様に、マトリックス樹脂をエポキシ樹脂としたプリプレグは、この順に＋４５度、−４５度、−４５度、＋４５度方向に炭素繊維が引き揃えられた引き揃えシートとする。例えば、炭素繊維の弾性率は、層１２Ａ’，１２Ｂ’のものが３０ｔｏｎ／ｍｍ^２（２９４０００Ｎ／ｍｍ^２）、層１２Ｃ’，１２Ｄ’のものが２４ｔｏｎ／ｍｍ^２（２３５２００Ｎ／ｍｍ^２）である。

これにより、最外側層１２Ｄ’は最内層１２Ａ’よりも撓み剛性が小さくなり、部品とヘッド本体との接合部の表層部に生じる応力を緩和させ，ゴルフクラブヘッドの耐久性、特に接合部の耐久性を向上させることができる。請求項５に係る発明では、外側ほど単位厚さあたりの撓み剛性が小さいことが好ましいが、この例のように、途中層１２Ｂ’，１２Ｃ’において、同じ剛性となってもよい。また、部品全体ではなく、縁部のみにこのような撓み剛性の変化を設けた構造としてもよい。

以上説明した各形態例での各説明事項は、特に矛盾の無い限り、任意に組み合わせてもよい。また、問題としている接合部はプレート部品の前側ラインＬＭと側方ラインＬＳに亘る範囲で説明しているが、その他、バック部側においてヘッド本体側に段差部を設けた場合、この領域においても同様の構造が適用できる。

本発明は、フェアウェイウッドを含む中空ウッドヘッドに適用できる。

図１は本発明に係るゴルフクラブヘッドの分解斜視図である。図２は図１の部品を組み立てた後のゴルフクラブヘッドの平面図である。図３は図２の矢視線Ｃ−Ｃによる断面図である。図４は図２の矢視線Ｄ−Ｄによる断面図である。図５は図３のＥ部の拡大図である。図６は図５に代わる変形例である。図７は図５に代わる他の形態例である。図８は図５に代わる他の形態例であると共に、図７の変形例でもある。図９は図１〜図５に示した参考形態例に関連した例である。図１０は図３に対応する他のゴルフクラブヘッドの断面図である。図１１は図３に対応する他のゴルフクラブヘッドの断面図である。図１２は図５に代わる本発明の請求項１に係る形態例の略示図である。図１３は図１２の要部拡大図である。図１４は本発明の請求項２に係る形態例である。

１０金属製ヘッド本体
１０Ｋ開口
１０Ｕ受け部
１２プレート部品
１２Ｓ傾斜状部、段差状部
１４接着剤層

Claims

中空ウッドヘッドのクラウン部に開口を設けた金属製ヘッド本体を有し、該ヘッド本体の開口周辺部には段差状の受け部を具備しており、該受け部に接着剤を介して繊維強化樹脂製プレート部品を載置接合して前記開口を塞いだゴルフクラブヘッドにおいて、
プレート部品の縁部は、肉厚全体として、強化繊維の比率、指向方向、弾性率の内少なくとも何れかが縁部を除く本体部と異なることにより該本体部よりも撓み剛性が低いことを特徴とするゴルフクラブヘッド。
中空ウッドヘッドのクラウン部に開口を設けた金属製ヘッド本体を有し、該ヘッド本体の開口周辺部には段差状の受け部を具備しており、該受け部に接着剤を介して繊維強化樹脂製プレート部品を載置接合して前記開口を塞いだゴルフクラブヘッドにおいて、
プレート部品は少なくともその縁部において、厚さ方向にプリプレグを複数層積層した構造とし、各層のヘッドの前後方向に沿った撓みの際の単位厚さ当たりの撓み剛性が、一部同じであることを許容しつつ外側層程低いことを特徴とするゴルフクラブヘッド。
前記プレート部品の端面が該プレート部品の外側面の上方向から見えるように傾斜しており、前記プレート部品よりも柔軟な接着剤の層が前記プレート部品の傾斜状端面を覆ってなる請求項１記載のゴルフクラブヘッド。