JP5046672B2 - ゴルフクラブヘッド - Google Patents

Description

本発明は、前面を打球面とするフェース部と、前記フェース部の後方側に設けられたヘッド本体とを有するゴルフクラブヘッドに関する。

ゴルフクラブには、長い飛距離と打球が飛ぶ方向に対する高い方向性が求められる。

従来のゴルフクラブのなかには、飛距離を伸ばすためにクラウン部の中央付近に外周部よりもソール側に向かって窪んだ凹陥部を形成してゴルフクラブヘッドの重心を低くしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなゴルフクラブヘッドは低重心構造によりボールの打ち出し角を高くし、ゴルフボールの飛距離を伸ばすことができるとされている。
特開平１１−１９２５３号公報

しかしながら、ボールの飛距離はインパクトの瞬間における打球面の向きにも影響される。このため、インパクトの瞬間には打球面が所定の方向に向いた状態にて打球されることが望ましい。ところで、インパクトの瞬間にはゴルフクラブヘッド速度は、４０ｍ／ｓｅｃ程度になることから、大きな空気抵抗を受け打球面が安定しない畏れがある。

また、上記従来のゴルフクラブヘッドのように、クラウン部の中央付近に凹陥部を有していると、打球時においてクラウン部が弾性変形しにくくなり、クラウン部の弾性変形による反発力が十分に得られず飛距離を伸ばすことができない畏れがある。

本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高い反発力を得ることが可能であり、かつ、打球時において打球面が安定し易いゴルフクラブヘッドを提供する。

上記目的を達成するための本発明は、前面を打球面とするフェース部と、前記フェース部の後方側に設けられたヘッド本体とを有するゴルフクラブヘッドであって、前記打球面と交差する方向の断面における前記ヘッド本体の上面の輪郭は、当該ゴルフクラブヘッドがソールされた状態において、上方に突となる第１曲線と、下方に突となる第２曲線とが繋がった輪郭曲線であり、前記輪郭曲線は、前記打球面と交差する方向における中央より前方に前記第１曲線の頂部が位置し、前記打球面と交差する方向における中央より後方に前記第１曲線と前記第２曲線とが繋がる変曲点が位置しており、前記第２曲線における最後端部の曲率半径は、前記第１曲線における最前端部の曲率半径より大きいことを特徴とする。

また、前記第１曲線において、最前端部の曲率半径よりも前記頂部の曲率半径の方が大きく、当該頂部の曲率半径よりも当該頂部と前記変曲点の中間位置における曲率半径の方が大きいこととしてもよい。

本発明によれば、高い反発力を得ることが可能であり、かつ、打球時において打球面が安定し易いゴルフクラブヘッドを提供することが可能である。

以下に本発明の好適な実施例について、添付の図面を参照にして説明する。
図１は、本実施形態にかかるゴルフクラブヘッドを示す斜視図である。図２は、本実施形態にかかるゴルフクラブヘッドがソールされた状態における平面図である。図３は、図２におけるＡ−Ａ断面図である。図４は、ゴルフクラブヘッドの上面形状を説明するための図である。

図１に示すように、本実施形態のゴルフクラブヘッド１は、前面を打球面１ａとするフェース部１０と、ゴルフクラブヘッド１がソールされた状態で、水平な地面Ｇ等に当接されるソール部２２と、フェース部１０の後方側にてソール部２２の上方に配置されほぼ上方に湾曲した曲面を有するヘッド本体２４とを有している。フェース部１０、ソール部２２、ヘッド本体２４は、一体となってゴルフクラブヘッド１の外形をなし、内部は中空に形成されている。ここで、ソールされた状態とは、ゴルフクラブヘッド１を地面Ｇ等の水平な場所においた際に、ソール部２２が地面Ｇ等に接して安定している状態を示している。

フェース部１０は、軽量金属、例えばチタン合金を用いて鋳造または鍛造等により形成された板状の部材である。打球面１ａは、僅かに前方に突出するように湾曲する曲面に形成されている。

ソール部２２は、ゴルフクラブヘッド１の下側の面を形成するステンレス製の部材であり、フェース部１０の下端１０ａからゴルフクラブヘッド１の後方側、すなわち、ゴルフクラブヘッド１におけるフェース部１０の打球面１ａとは反対側の部位（以下、後方部という）１ｂに至るように形成されている。本実施形態のソール部２２は、ゴルフクラブヘッド１の前後方向における両端部側から中央側に向かって上方に窪むように僅かな角度の傾斜が設けられている。このため、ゴルフクラブヘッド１がソールされた状態では、ソール部２２の前後２カ所にて地面Ｇと接することになる。

ヘッド本体２４は、ゴルフクラブヘッド１の上面１ｃから後方部１ｂ側に至る領域、及び、打球面１ａの幅方向におけるゴルフクラブヘッド１のトウ側及びシャフトが接合されるホーゼル側の側部まで至るように一体に形成されている。

ヘッド本体２４は、ほぼ全域がカーボン繊維強化材２５で形成されており、一部に弾性を有するチタン合金繊維状物２４ｂが設けられ、また、所定の領域にはカップスタック型カーボンナノチューブ２６が含有されたナノチューブ含有領域２４ｃが設けられている。

具体的には、ヘッド本体２４は、カーボン繊維２７に熱硬化性樹脂２８を含浸させた３枚のプリプレグ２５ａ、２５ｂ、２５ｃを積層させて構成されている。そして、積層された中間のプリプレグ２５ｂには、ヘッド本体２４の頂部、すなわち、ソールされた状態にて上方に最も突出している部位近傍に位置させてチタン合金繊維状物２４ｂ及びナノチューブ含有領域２４ｃが配置されている。

ナノチューブ含有領域２４ｃは、ヘッド本体２４の最も突出した最頂部と、最頂部からホーゼル側に間隔を隔てた位置の２カ所に設けられている。例えば、２カ所のナノチューブ含有領域２４ｃは、ゴルフクラブヘッド１の前後方向に約３５ｍｍ、打球面１ａの幅方向に約５ｍｍの広さを各々有し、打球面１ａの幅方向に約２５ｍｍの間隔を隔てて配置されている。また、チタン合金繊維状物２４ｂは、２カ所のナノチューブ含有領域２４ｃに挟まれる領域に設けられており、繊維状とした複数本のチタン合金が、ゴルフクラブヘッド１の前方から後方に向かう方向に沿わされるとともに、打球面１ａの幅方向に等間隔で並列に配置されている。

ここで、チタン合金繊維状物２４ｂとは、ヤング率が６０Ｇｐａ以下で引っ張り強さが１０００Ｍｐａ以上の超弾性的性質を有するチタン合金の繊維状物であり、１本あたりの太さは０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度である。超弾性的性質を有するチタン合金繊維状物２４ｂは、弾性変形しやすく、かつ、変形状態から速やかに復元する特性を備えている。

図５は、カップスタック型カーボンナノチューブの概念図である。図６は、カップスタック型カーボンナノチューブを含有するナノチューブ含有樹脂の拡大断面図である。

カップスタック型カーボンナノチューブ２６とは、図５に示すような円錐状のグラフェンシート２６ａがカップを重ね合わせたような状態で連なる形状を有するナノカーボン材料であり、図６に示すように、カーボン繊維２７に含浸されている熱硬化性樹脂２８の中に無数のカップスタック型カーボンナノチューブ２６が含有されている。連なったグラフェンシート２６ａの外側に露出している端部がカップスタック型カーボンナノチューブ２６と熱硬化性樹脂２８との間の荷重伝達に有効に機能する。このため、カップスタック型カーボンナノチューブ２６を含有するプリプレグ２５ｂは、カップスタック型カーボンナノチューブ２６の特性である、通常の樹脂及びカーボン繊維２７に熱硬化性樹脂２８を含浸させたプリプレグより高い強度及び弾性率を有している。

本実施形態のゴルフクラブヘッド１は、打球面１ａと交差する方向の断面におけるヘッド本体２４の上面１ｃの輪郭が、ゴルフクラブヘッド１がソールされた状態において、上方に突となる第１曲線Ｆ１と、下方に突となる第２曲線Ｆ２とが繋がった輪郭曲線Ｆにて示されるような形状に形成されている。そして、ヘッド本体２４の上面１ｃにおける後方部１ｂ側の端部は、ゴルフクラブヘッド１がソールされた状態において、後方部１ｂ側の端縁１ｅに向かって降下する曲面にて形成されている。

第１曲線Ｆ１及び第２曲線Ｆ２は、いずれも、曲率半径Ｒが一定の曲線ではなく、ゴルフクラブヘッド１の前方から後方側に向かう領域において曲率半径が順次緩やかに変化する曲線が繋がって形成されている。そして、第１曲線Ｆ１と第２曲線Ｆ２とが繋がる位置は、上方に突となる曲線から下方に突となる曲線に変化する変曲点Ｐとなる。

そして、ヘッド本体２４の上面１ｃの輪郭を示す輪郭曲線Ｆは、打球面１ａと交差する方向における中央より前方に第１曲線Ｆ１の頂部Ｔが位置し、打球面１ａと交差する方向における中央より後方に第１曲線Ｆ１と第２曲線Ｆ２とが繋がる変曲点Ｐが位置している。

図２〜図４にて、本発明にかかるヘッド本体２４の上面１ｃの輪郭及び形状の一例について説明する。

図２におけるＡ−Ａ断面では、図４に示すように、ヘッド本体２４の上面１ｃにおける打球面１ａ側の端縁１ｄから後方部１ｂ側の端縁１ｅまでの距離Ｌ０が約９８ｍｍであり、第１曲線Ｆ１の頂部Ｔ０は、打球面１ａ側の端縁１ｄから約２２ｍｍに位置している。また、変曲点Ｐ０は、打球面１ａ側の端縁１ｄから約７９ｍｍ、第２曲線Ｆ２にて最も下方に突となる位置Ｕ０は、打球面１ａ側の端縁１ｄから約９０ｍｍに位置している。このとき、ヘッド本体２４の上面１ｃにおける打球面１ａ側の曲率半径Ｒ１は約６０ｍｍ、頂部Ｔにおける曲率半径Ｒ２は約７０ｍｍ、頂部Ｔと変曲点Ｐとの中間位置における曲率半径Ｒ３は約１４０ｍｍ、第２曲線Ｆ２にて最も下方に突となる位置における曲率半径Ｒ４は約９０ｍｍである。このように、ヘッド本体２４の上面１ｃの輪郭曲線Ｆは、第１曲線Ｆ１の頂部Ｔから変曲点Ｐに向かう領域を含む全領域に亘って曲率半径Ｒが緩やかに変化している。また、Ａ−Ａ断面、すなわち、図４におけるＸ０の位置から打球面１ａの幅方向に約２０ｍｍ間隔にて離れた位置Ｘ１〜Ｘ４において、打球面１ａと交差する方向の断面におけるヘッド本体２４の上面１ｃの輪郭を示すデータは表１の通りである。ここで、表１では、各断面における打球面１ａ側の端縁１ｄから後方部１ｂ側の端縁１ｅまでの距離をＬ１〜Ｌ４、頂部をＴ１〜Ｔ４、変曲点をＰ１〜Ｐ４、第２曲線をＦ２にて最も下方に突となる位置をＵ１〜Ｕ４とし、いずれも打球面１ａ側の端縁１ｄからの距離を示している。

本実施形態のゴルフクラブヘッド１によれば、変曲点Ｐがヘッド本体２４の後方側に位置しているので、打球時にゴルフクラブヘッド１の頂部Ｔから変曲点Ｐの領域にて上面１ｃに沿ってやや下方へ向かって流れる気流は、変曲点より後方側において、変曲点Ｐの前方の気流より傾斜角度が緩くなるように方向が変更される。このような気流の変化は、ゴルフクラブヘッド１のブレを小さく抑え軌道を安定させるように作用する。

図７（ａ）は、本実施形態のゴルフクラブヘッドの流体解析データであり、図７（ｂ）は、従来のゴルフクラブヘッドの流体解析データである。

図示するように、本実施形態のゴルフクラブヘッド１によれば、ヘッド本体２４における空気の剥離がなく、後方部１ｂの後方に発生するカルマン渦列を従来のゴルフクラブヘッド２より小さくすることが可能である。このため、本実施形態のゴルフクラブヘッド１を用いたゴルフクラブをスイングした際には、打球時において発生するカルマン渦が少なく、ゴルフクラブヘッド１周辺の空気の流れがスムーズになる。特に、第１曲線Ｆ１にて表されるヘッド本体２４の最前端側の曲率半径Ｒ（例えば、Ｒ１）より、第２曲線Ｆ２にて表される最後端部側の曲率半径Ｒ（例えばＲ４）の方が大きいので、後端部側では、曲率の小さな曲面による滑らかな気流の流れにより気流の乱れが小さくなることにより空気抵抗を小さくすることが可能である。このため、打球時におけるゴルフクラブヘッド１のブレを小さく抑え軌道をより安定させることが可能である。

また、ゴルフクラブヘッド１の後方側には、打球時に地面Ｇ側に引っ張られるようなダウンフォースが生じ、生じたダウンフォースにより遠心力が大きくなることによりゴルフクラブヘッド１が安定して、打球面１ａを安定させることが可能である。

特に、本実施形態のゴルフクラブヘッド１は、ヘッド本体２４の上面１ｃの輪郭曲線Ｆは第１曲線Ｆ１の頂部Ｔから変曲点Ｐに向かって曲率半径Ｒが緩やかに変化しているので、ゴルフクラブヘッド１の上面１ｃに沿って流れる気流に乱れが生じにくい。このため、ゴルフクラブヘッドがより安定し、打球面１ａが安定し易いゴルフクラブヘッド１を提供することが可能である。

さらに、ソールされた状態において、打球面１ａと交差する方向の後方側の端部は、後方部側の端縁１ｅに向かって降下する曲面にて形成されているので、空気抵抗をより小さくして、ヘッドスピードを高めることが可能である。

また、本実施形態のゴルフクラブヘッドは、ゴルフクラブヘッド１がソールされた状態で、打球面１ａと交差する方向の断面におけるヘッド本体２４の上面１ｃの輪郭が、打球面１ａと交差する方向における中央より前方に第１曲線Ｆ１の頂部Ｔが位置し、打球面１ａと交差する方向における中央より後方に第１曲線Ｆ１と第２曲線Ｆ２とが繋がる変曲点Ｐが位置している。このため、第１曲線Ｆ１の頂部Ｔと変曲点Ｐとは離れて位置しており、第１曲線Ｆ１の頂部Ｔを含み上方に***している部位、所謂クラウン部の領域が広く確保される。すなわち、ゴルフクラブヘッド１が広い領域において上方に突となるクラウン部を有しているので、打球時にクラウン部をより大きく弾性変形させることが可能であり、クラウン部の大きな弾性変形により打球時において高い反発力が得られるゴルフクラブヘッド１を実現することが可能である。

また、本実施形態のゴルフクラブヘッド１は、打球時において最も大きく弾性変形するヘッド本体２４の頂部、すなわち、ソールされた状態にて上方に最も突出している部位近傍に、チタン合金繊維状物２４ｂ、及び、カップスタック型カーボンナノチューブが含有されたナノチューブ含有領域２４ｃが設けられている。チタン合金繊維状物２４ｂ及びナノチューブ含有領域２４ｃはいずれも、通常のカーボン材料より弾性変形しやすく、かつ、変形状態から速やかに復元する特性を有している。このため、打球時におけるゴルフクラブヘッド１の変形量をより大きくすることが可能であるとともに、より大きな変形状態から速やかに復元させることが可能である。このため、より高い反発力を生じさせて飛距離を伸ばすことが可能である。

また、チタン合金繊維状物２４ｂ及びナノチューブ含有領域２４ｃは、高い強度を有するため、例えば通常のカーボン材料にて形成されたゴルフクラブヘッドより薄肉のヘッド本体２４であっても破損しにくい十分な強度を備えることが可能である。さらに薄肉化されたヘッド本体２４は、より弾性変形しやすいので、さらに飛距離を伸ばすことが可能である。また、ヘッド本体２４を軽量化することによりゴルフクラブヘッド１の低重心化を図ること、及び、ゴルフクラブヘッドの大型化を図ることも可能である。

図８は、本発明にかかるゴルフクラブヘッドの変形例を示す図である。以下の説明では、上記実施形態と同様の部材には同じ符号を付して説明を省略する。

上記実施形態においては、ゴルフクラブヘッド１がソールされた状態において、打球面１ａと交差する方向の後方側の端部は、後方部側の端縁１ｅに向かって降下する曲面にて形成されている例について説明したが、これに限るものではない。例えば図８に示すように、ソールされた状態において、打球面１ａと交差する方向の後方側の端部２９が、後方部側の端縁１ｅに向かって上昇する曲面にて形成されていてもよい。この場合には、ゴルフクラブヘッド３に生じるダウンフォースがより大きくなり、遠心力が増大する。このため、ゴルフクラブヘッド３がより安定することにより、打球面１ａをより安定させることが可能である。

尚、本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、例えば補強繊維としてはカーボン以外にガラス繊維、アラミド繊維等を使用することができる。

また、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。

本実施形態にかかるゴルフクラブヘッドを示す斜視図である。 本実施形態にかかるゴルフクラブヘッドがソールされた状態における平面図である。 図２におけるＡ−Ａ断面図である。 図４は、ゴルフクラブヘッドの上面形状を説明するための図である。 カップスタック型カーボンナノチューブの概念図である。 カップスタック型カーボンナノチューブを含有するナノチューブ含有樹脂の拡大断面図である。 図７（ａ）は、本実施形態のゴルフクラブヘッドの流体解析データであり、図７（ｂ）は、従来のゴルフクラブヘッドの流体解析データである。 ゴルフクラブヘッドの変形例を示す図である。

符号の説明

１ ゴルフクラブヘッド、１ａ 打球面、１ｂ 後方部、１ｃ 上面、
１ｄ 打球面側の端縁、１ｅ 後方部側の端縁、２ 従来のゴルフクラブヘッド、
３ ゴルフクラブヘッド、１０ フェース部、１０ａ 下端、２２ ソール部、
２４ ヘッド本体、２４ｂ チタン合金繊維状物、２４ｃ ナノチューブ含有領域、
２５ カーボン繊維強材、２５ａ〜２５ｃ プリプレグ、
２６ カップスタック型カーボンナノチューブ、２６ａ グラフェンシート、
２７ カーボン繊維、２８ 熱硬化性樹脂、２９ 端部、
Ｆ 輪郭曲線、Ｆ１ 第１曲線、Ｆ２ 第２曲線、Ｇ 地面、
Ｌ，Ｌ０〜Ｌ４ 打球面１ａ側の端部から後方部１ｂ側の端部までの距離、
Ｐ，Ｐ０〜Ｐ４ 変曲点、Ｒ，Ｒ０〜Ｒ４ 曲率半径、Ｔ，Ｔ０〜Ｔ４ 頂部、
Ｔ，Ｔ０〜Ｔ４ 頂部、Ｕ，Ｕ０〜Ｕ４ 第２曲線にて最も下方に突となる位置

Claims (2)

1. 前面を打球面とするフェース部と、前記フェース部の後方側に設けられたヘッド本体とを有するゴルフクラブヘッドであって、
   前記打球面と交差する方向の断面における前記ヘッド本体の上面の輪郭は、当該ゴルフクラブヘッドがソールされた状態において、上方に突となる第１曲線と、下方に突となる第２曲線とが繋がった輪郭曲線であり、
   前記輪郭曲線は、前記打球面と交差する方向における中央より前方に前記第１曲線の頂部が位置し、前記打球面と交差する方向における中央より後方に前記第１曲線と前記第２曲線とが繋がる変曲点が位置しており、
   前記第２曲線における最後端部の曲率半径は、前記第１曲線における最前端部の曲率半径より大きいことを特徴とするゴルフクラブヘッド。
2. 請求項１に記載のゴルフクラブヘッドであって、
   前記第１曲線において、最前端部の曲率半径よりも前記頂部の曲率半径の方が大きく、当該頂部の曲率半径よりも当該頂部と前記変曲点の中間位置における曲率半径の方が大きいことを特徴とするゴルフヘッド。