JP5521829B2 - ゴルフクラブヘッド及びゴルフクラブの設計方法 - Google Patents
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Description
コンピュータ20は、CPU22と、不図示のインターフェース回路およびバスラインを介して接続されたROM24、RAM26、ハードディスク装置28、ディスク装置30、キーボード32、マウス34、ディスプレイ36、プリンタ38、入出力インターフェース40などを有している。
ROM24は制御プログラムなどを格納し、RAM26はワーキングエリアを提供するものである。
有限要素解析プログラムは、以下のプログラムを含んで構成されている。
1)有限要素モデルを作成するためのプログラム:
本実施の形態ではゴルフクラブヘッドおよびゴルフボールの有限要素モデルを作成するためのプログラムである。
2)有限要素モデルを用いて有限要素法によるシミュレーション(解析)を行うためのプログラム:
本実施の形態では、ゴルフクラブヘッドの有限要素モデルとゴルフボールの有限要素モデルとを用いて衝突解析を行うためのプログラムである。
キーボード32およびマウス34は、操作者による操作入力を受け付けるものである。
ディスプレイ36はデータを表示出力するものであり、プリンタ38はデータを印刷出力するものであり、ディスプレイ36およびプリンタ38によってデータを出力する。
入出力インターフェース40は、外部機器との間でデータの授受を行うものである。
図4に示すように、この計算装置は、モデル作成手段20Aと、フェース面速度分布設定手段20Bと、設計値仮設定手段20Cと、初速算出手段20Dと、打点数算出手段20Eと、設計値変更手段20Fとを含んで構成されている。
これら各手段20A乃至20Fは、コンピュータ20が前記の有限要素解析プログラムおよび前記の計算プログラムを実行することによって実現されるものである。
各手段20A乃至20Fについては本実施の形態の設計方法と共に説明する。
また、以下の各処理は、コンピュータ20が有限要素解析プログラムおよび前記の計算プログラムを実行することに行われるものである。
なお、スイートエリアとは、フェース面1のスイートスポットを外してゴルフボールを打撃した場合でも、スイートスポットで打撃した場合とほぼ同等のボール初速を得ることができる領域を意味する。
ここで有限要素とは、有限要素法による解析を行うための要素であって、梁要素、シェル要素及び固体要素などが例示される。また、計算に必要な物性値としては、ロフト角、重心深さ、バルジ&ロール半径、FP値(フェースプログレッション)や、慣性モーメント、ヘッド質量などが例示される。
このスピード分布とは、プレイヤーがヘッド本体4を有するゴルフクラブでゴルフボールを打撃したときに、打撃直前におけるフェース面1のスピードの分布を意味するものである。
スピード分布は、シャフト6の長さに依存する成分と、ヘッド本体4のローリング(シャフト6の回りの回転)による成分とから主に決定される。
図5に示すように、前者のシャフト6の長さに依存する成分は、シャフト6の中心軸の延長線Lの垂線が、ヘッド本体4のソール部3に接する点Aにおいて最大となる。
また、後者のヘッド本体4のローリングに依存する成分は、シャフト6の中心軸の延長線Lから最も離れた点B(ヘッド本体4のトウ8側端部)において最大となる。
従って、フェース面1のスピードは、図6に示すように、フェース面1のヒール5側の上部aからトウ側8の下部gへ向けて次第に大きくなるように分布する。なお、図6においては、速度0.5m/s毎に等高線vを示している。
:第2のステップ)。ステップS12、S13はコンピュータ20が前記の計算プログラムを実行することで行われる。
なお、このステップS12、S13は図4の設計値仮設定手段20Cに相当する。
重心点Pは、ヘッド本体4の重心をフェース面1に対して垂直に投影した点である。最大反発点Qは、フェース面1の反発係数が最大となる点を意味するが、ここではフェース面1におけるたわみ量が最も大きくなる点(最大たわみ点)を用いている。
このたわみ量と反発係数とは正の相関関係にあるため、反発分布Rの値は、たわみ量を反発係数に換算することにより決定している。反発分布Rの形状としては、最大反発点Qに対して同心円状かつ等間隔の等高線を有する形状などが例示される。
このボール初速の計算と、しきい値Cとの比較を、打点Dの位置を変化させるたびに行い(S16)、ボール初速がしきい値C以上となる打点Dの個数をカウントする(S17)。なお、打点Dは、有限要素Xijkと同一又は別個に設定することができる。
ステップS14はコンピュータ20が有限要素解析プログラムを実行することで行われ、ステップS15、S16,S17はコンピュータ20が前記の計算プログラムを実行することで行われる。
なお、ステップS14、S15,S16は、第4ステップに相当し、かつ、図4の初速算出手段20Dに相当する。
また、ステップS17は、第5ステップに相当し、かつ、図4の打点数算出手段20Eに相当する。
しきい値Cは、ヘッドスピードHに対するミート率(ボール初速/ヘッドスピードH)が1.43以上となるように設定されることが望ましい。
例えば、ヘッドスピードHを、平均的なプレイヤーのヘッドスピードである30〜50m/sとしたときには、しきい値Cは42.9〜71.5m/sの範囲となる。
ステップS18、S19、S20は、コンピュータ20が前記の計算プログラムを実行することで行われる。
ステップS18、S19、S20は、第6ステップに相当し、かつ、図4の設計値変更手段20Fに相当する。
なお、ボール初速はヘッド本体4の慣性モーメントにより大きな影響を受けるため、重心点Pの位置が最も重要なパラメータとなる。
なお、打点Dの個数の代わりに、打点Dが位置する有限要素Xijkの個数が最大となるようにしてもよい。
すなわち、本発明は、フェース面1上における、スピード分布と、重心点Pと、最大反発点Q(反発分布R)との位置関係がボール初速に大きな影響を与えるという知見に基づいてなされている。以下この知見について具体的に説明する。
図10、図11において、横軸はスピード分布の等高線vに対して角度θをなす直線Mを示し、図中左側がトウ側、右側がヒール側となる。また、縦軸はボール初速を示し、上方に向かうほどボール初速が高くなる。
ある打点Dにおけるボール初速は、フェーススピードVfと、最大反発点Qの位置と、重心点Pの位置との3つの要素が寄与して決定されるものと考えられる。
すなわち、打点DにおけるフェーススピードVfが高いほどボール初速は高速となる。
また、打点Dに重心点Pが近いほどボール初速は高速となる。
また、打点Dに最大反発点Qが近いほどボール初速は高速となる。
すなわち、図10、図11に示すように、ある打点Dにおけるボール初速は、フェーススピードVfが寄与する成分と、最大反発点Qの位置(反発分布R)が寄与する成分と、重心点Pの位置が寄与する成分とを足し合わせた値で決定されるものと考えられる。
ここで、第1のしきい値C1>第2のしきい値C2としたとき、第1のしきい値C1以上のボール初速が得られるフェース面1上の領域を高初速スイートエリア、第2のしきい値C2以上のボール初速が得られるフェース面1上の領域を中初速スイートエリアとする。
これらしきい値C1,C2は例えば次のように例示される。
最大ボールスピードの値Vmaxを100%としたとき、第1のしきい値C1はVmaxの95%、第2のしきい値はVmaxの98%とする。
図11に示すように、重心点PにおけるフェーススピードVfよりも最大反発点Qにおけるフェーススピードを低い値にすると、高初速スイートエリアの大きさを大きく確保する上で不利となる。
これに対して、図10に示すように、重心点PにおけるフェーススピードVfよりも最大反発点Qにおけるフェーススピードを高い値にすると、高初速スイートエリアの大きさを大きく確保する上で有利となる。
図10に示すように、重心点PにおけるフェーススピードVfよりもフェース最大たわみ点Qにおけるフェーススピードを高い値にすると、中初速スイートエリアの大きさを大きく確保する上で不利となる。
これに対して、図11に示すように、重心点PにおけるフェーススピードVfよりもフェース最大たわみ点QにおけるフェーススピードVfを低い値にすると、中初速スイートエリアの大きさを大きく確保する上で有利となる。
また、上記知見によれば、スイートエリアの最大化を図るための重心点Pと、最大反発点Q(反発分布R)との位置関係は、スイートエリアを規定するボール初速のしきい値の大小に応じて変化することがわかる。
2 クラウン部
3 ソール部
4 ヘッド本体
5 ヒール
6 シャフト
7 ホーゼル
8 トウ
Claims (9)
- ゴルフボールを打撃するフェース面のスイートエリアを、プレイヤーの適性に応じて最大化するゴルフクラブヘッドの設計方法であって、
前記ゴルフクラブヘッド及びゴルフボールをそれぞれ複数の有限要素に分割する第1ステップと、
前記プレイヤーが前記ゴルフクラブヘッドを有するゴルフクラブで前記ゴルフボールを打撃する直前における前記フェース面のスピード分布を設定する第2ステップと、
前記ゴルフクラブヘッドのヘッド本体の重心位置を前記フェース面に対して垂直に投影した重心点と、前記フェース面の最大反発点とを、前記スピード分布の等高線に対して角度θをなす方向に沿って前記フェース面に仮に配置すると共に、該最大反発点の周囲に反発分布を仮に設定する第3ステップと、
前記重心点、最大反発点及び反発分布が仮に設定されたフェース面を有するゴルフクラブヘッドが、該フェース面上の打点において、所定のヘッドスピードで前記ゴルフボールに衝突したときの該ゴルフボールの初速を、該フェース面上の打点の位置を変更する毎に算出する第4ステップと、
前記ゴルフボールの初速が所定のしきい値以上となる打点の数を求める第5ステップと、
前記打点の数が最大となるように、前記重心点の位置、最大反発点の位置及び角度θのうちの少なくとも1つを変化させる第6ステップと、を含むゴルフクラブヘッドの設計方法。 - 前記第6ステップおいて、前記重心点の位置、最大反発点の位置、角度θ及び反発分布の形状のうちの少なくとも1つを変化させるようにした請求項1に記載のゴルフクラブヘッドの設計方法。
- 前記第6ステップにおいて、角度θを90°一定とした請求項1又は2に記載のゴルフクラブヘッドの設計方法。
- 前記第3ステップにおいて、前記重心点と前記最大反発点との相対位置を、該重心点がヒール側に、該最大反発点がトウ側に、それぞれ配置されるようにすると共に、該重心点と該最大反発点との間の距離が5〜15mmになるようにした請求項1〜3のいずれかに記載のゴルフクラブヘッドの設計方法。
- 前記第2ステップにおいて、前記プレイヤーの平均打点も前記フェース面に設定し、前記第6ステップにおいて、前記平均打点が前記重心点と前記最大反発点とを結ぶ直線上に常に位置するようにした請求項1〜4のいずれかに記載のゴルフクラブヘッドの設計方法。
- 前記第2ステップにおいて、前記平均打点を前記フェース面の幾何学中心に設定した請求項5に記載のゴルフクラブヘッドの選定方法。
- 前記第5ステップにおける所定のしきい値が、前記所定のヘッドスピードに対するミート率が1.43以上となるゴルフボールの初速である請求項1〜6のいずれかに記載のゴルフクラブヘッドの設計方法。
- 前記ゴルフクラブヘッドが、中空構造のヘッド本体を有するウッド型のゴルフクラブヘッドである請求項1〜7のいずれかに記載のゴルフクラブヘッドの設計方法。
- ゴルフクラブヘッドにシャフトを取り付けてなるゴルフクラブの設計方法であって、前記ゴルフクラブヘッドは、請求項1〜8に記載のゴルフクラブヘッドの設計方法により設計されるゴルフクラブの設計方法。
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