JPH09187534A

JPH09187534A - 金属性ガラスのフェースを有するゴルフクラブのヘッド

Info

Publication number: JPH09187534A
Application number: JP8297098A
Authority: JP
Inventors: J Zugel Frank; フランク・ジェイ・ツーゲル
Original assignee: Wyman Gordon Co
Current assignee: Wyman Gordon Co
Priority date: 1995-11-02
Filing date: 1996-10-21
Publication date: 1997-07-22

Abstract

(57)【要約】【課題】ゴルフボールと高歪み状態で反復して接触す
るために特に適したフェースを有するゴルフクラブヘッ
ドを提供すること。【解決手段】ゴルフクラブ１０のフェース１４が金属
製ガラス１５から形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は金属性ガラスで形成
したフェースを有するゴルフクラブに関する。

【０００２】

【従来の技術】金属、特にチタン及びチタン合金を使用
してゴルフクラブのヘッドを形成することにより、ゴル
フクラブの性能を著しく向上させることが出来る。そう
した性能向上は特に、伝統的にウッドヘッドを有するド
ライバー形式のクラブに於て顕著なものとなる。金属ヘ
ッドを有するドライバーはその理論的な潜在能力を出し
切っているとは言えない。その理由は、従来の金属が、
ゴルフボールと接触するための理想的な材料ではないこ
とにあると考えられる。従来のゴルフクラブに関するこ
れら及びその他の問題は本発明の新規な様式に於て解決
される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ゴルフボールと高歪み
状態で反復して接触するために特に適したフェースを有
するゴルフクラブヘッドを提供することであり、従来の
金属製のものよりも特性の優れたフェースを有するゴル
フクラブヘッドを提供することであり、従来の金属製の
ものよりも表面仕上げ特性の優れたフェースを有するゴ
ルフクラブヘッドを提供することであり、低コストで高
品質に製造することが出来、しかも最小のメンテナンス
で使用寿命の長いフェースを有するゴルフクラブヘッド
を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明に従えば、第１の
端部と、第２の端部とを具備し、第１の端部にはグリッ
プを有し、第２の端部にはヘッドを有し、ヘッドがチタ
ン或はチタン合金で形成され且つフェースを有し、フェ
ースが金属性ガラスで形成されたゴルフクラブが提供さ
れる。

【０００５】

【発明の実施の形態】チタンヘッドを有するゴルフクラ
ブの性能を、ゴルフボールと接触する表面であるところ
のフェースを金属性ガラスで形成することによって向上
させ得ることが分かった。こうした性能向上は、チタン
が優れた重量配分特性を有し、フェースが優れた特性を
持ち且つ金属性ガラスの表面仕上げが優れている場合に
得られる。最も単純な実施例に於ては、塊状の金属性ガ
ラスのプレートをクラブフェースの平面と同一高さに接
着して主たるボール接触平面を形成する。図１及び２に
は第１の端及び第２の端を有するシャフト１１、第１の
端に設けたグリップ１２、第２の端に設けたヘッド１
３、を含むゴルフクラブ１０が示される。前記ヘッドは
チタン或はチタン合金から形成され、前記ヘッドはフェ
ース１４を有し、このフェース１４は金属性ガラス１５
から形成される。本発明の好ましい実施例ではヘッドが
チタン或はチタン合金から作製されるが、その他の金属
或は金属合金から作製することも出来る。実際、フェー
スが金属性ガラスである限りに於て、金属性ガラス自体
を含むその他の材料を使用することが出来る。

【０００６】以下に、金属性ガラスについて説明する。
金属性ガラス（非晶質金属或はアモルファス金属）は、
その原子構造、即ち原子配列が従来の工業的金属とは相
違する。従来の工業的金属では、原子が金属を貫いて規
則正しく反復する結晶構造を有する。即ち、原子が模様
反復状態に於て幾つかの方向に列を作る結晶構造を有し
ている。交互する結晶質金属では原子は長い範囲に於て
整列する。金属性ガラスは、非晶質構造或はアモルファ
ス構造を有し、原子は整列していない。非晶質に於ては
原子はむしろ、原子の線のような、原子の任意の規則的
な模様を生じることなくランダムに配置される。これは
液状に於ける金属の構造（溶融金属）と極めて類似して
いる。液状では原子は自由に跳ね回るので、整列構造の
形成が妨げられる。かくして、金属性ガラスは“冷凍液
体金属”と称される。こうした整列しない（アモルファ
ス）原子構造こそが、金属性ガラスのユニークで且つ非
常に望ましい特性をもたらす。しかしながら、金属性ガ
ラスは製造が容易ではなかった。溶融した金属を、液状
でのその非整列的構造が結晶質構造に移行して固体とな
らないように“十分”に素早く冷却する必要がある。金
属性ガラスは通常、毎秒数百℃での冷却率を使用して形
成する。このような極めて高い冷却率では、金属性ガラ
スの非常に薄い箔（１０００或は２０００分の１インチ
（約０．０３ｍｍ或は０．０１ｍｍ））が製造されるの
みである。こうした薄い材料は工学的用途に於ては一般
的に使用されない。

【０００７】ガラス形成用合金の開発に於ける最近の進
歩により、塊状形態での金属性ガラスを製造することが
出来るようになった。Pergamon Press社の１９９４年の
Scripta METALLURGICA et MATERIALIAの第３０巻、第４
２９〜４３４ページ、Bruck,H.A. 他の“Quasi-static
Constitutive Behavior of Zr_41.25 Ti_13.75 Ni₁₀Cu
_12.5Be_22.5 Bulk Amorphous alloys”を参照されたい。
日本及び米国のカルテック社との研究によって、比較的
遅い冷却速度で金属性ガラスを形成するZrベース及びTi
ベースの合金が開発された。特に、カルテック社の研究
者が開発した合金は、ガラス形成のための最低の冷却速
度（毎秒１℃未満）を工学的用途のために極めて望まし
い特性と組み合わせた点で驚異的なものである。例え
ば、厚さ１インチ（約２．５ｃｍ）の（数千分の１イン
チである従来の金属性ガラスと比較されたい）、しかも
極めて高強度（最良の結晶質チタン合金の２倍）の塊状
の金属性ガラス片がルーチン的に調製される。この開発
の鍵となる要因は、４つ以上の成分が特定割合で混合し
てなる新規なガラス形成用合金の複雑な化学作用にあ
る。研究者たちは、含まれる成分が多いほど、合金が整
列する機会は少なくなり、ガラスの形成が容易化される
ことを見出した。

【０００８】以下に、塊状の金属性ガラスの特性を説明
する。金属性ガラスは、幾つかの工学的用とのために理
想的な材料となるべく幾つかのユニーク且つ望ましい特
性を合わせ持っている。それらの特性は直接、アモルフ
ァス（非晶質）構造に因るところのものであるから、従
来の工学的金属（結晶質金属）ではこうした特性を持た
せることは出来ない。以下に、塊状の金属性ガラスの有
益な特性を列挙する。

【０００９】１）．良好な変形性を有しつつ極めて高強
度且つ高硬度であること。金属性ガラスには、従来の相当材料よりも代表的には２
乃至３倍の強さがある。例えば、従来のチタンベースの
合金の強度は平方インチ当り１３０，０００ポンド（約
９１３９．９kg/cm²）であるが、チタンベースの金属性
ガラスの強度は平方インチ当り３００，０００ポンド
（約２１０９２．１kg/cm²）である。これら２つの材料
は密度が同じであるので、金属性ガラスの強度は重量比
でより高い強度を有しておりこれが、軽量且つ高強度の
構造物（例えば自動車、飛行機）を製造する上で有益と
なる。

【００１０】２）．優れた疲労抵抗性を持つこと。従来の工学的金属は周期的な負荷（例えば飛行機の翼）
を受けるとその強度が実質的に失われる。これは、材料
の強度限界よりもはるかに小さい負荷での微小歪による
ものである。こうした微小歪が積み重なって部品が変形
するようになると部品の実用性は低下し、そうした部品
はしばしば破局的な破損を生じる。この現象は疲労とし
て知られ、従来の工学的金属の強度の全てを利用する上
での妨げとなっている。金属性ガラスはいかなる形式の
微小歪をも生じることが無く、従って結晶質金属の相当
部品と比較して疲労に対する抵抗性が優れている。金属
性ガラスは、反復する負荷の下で、負荷が金属性ガラス
の全強度に迫る場合でさえも長期間その原形を維持す
る。この特性は、作動する精密部材（例えば自動車のク
ランクシャフト）に於て特に有益なものである。

【００１１】３）．線形弾性限界（レジリエンス）が極
めて高いこと。線形弾性限界は、材料が永久変形を起こさずにいかに
（即ち、ゴムのように）伸びるかの目安であり、ばねの
設計に於ては重要な特性である。弾性限界が高い程、良
いばねとなる。金属性ガラスの弾性限界は従来の金属の
それの、代表的には２乃至３倍でありそれが、金属性ガ
ラスを、入手し得る代替物と比較してばね金属として優
れたものとしている。

【００１２】４）．耐腐蝕性が優れていること。金属性ガラスの耐腐蝕性は、結晶質の相当部品と比較し
て代表的にはずっと良好である。最近開発されたTiベー
ス及びZrベースの塊状の金属性ガラスの耐腐蝕性は特に
優れている。Tiベース及びZrベースの塊状の金属性ガラ
スは、大気中及び海洋環境での実用上腐蝕を生じないば
かりか、化学処理プラント、人体の体液その他のような
非常に腐蝕しやすい環境下でも極めて良好な耐腐蝕性が
ある。

【００１３】５）．摩擦係数が極めて小さいこと。摩擦係数は、材料が他の材料上（或は同じ材料上）をい
かに容易に摺動し得るかの目安である。摩擦系数値が小
さいことは、摺動に対する抵抗が小さいこと及び、摺動
部品（例えば自動車の変速ギア）に対する摩擦損失が小
さいことを意味する。代表的には金属性ガラスの摩擦係
数は０．１０であり、一方、従来の金属の摩擦係数は
０．２５である。こうした極めて小さい摩擦係数は摩擦
力を低減し、摺動部品の効率を一段と高める。

【００１４】６）．耐久力が非常に大きいこと。小さい摩擦係数とその他の特性とが組み合わされること
により、金属性ガラスの耐久力は、従来の金属と比較し
て特に作動し且つ噛み合う部品に於て際立っている。そ
のため、部品寿命は実質的に伸び、メンテナンスの必要
性も（例えば自動車の変速機の故障が少なくなるので）
低減する。

【００１５】７）．表面が原子的に滑らかであること。従来の工学的金属は実際は多結晶質金属、即ち、何百万
と言う微小な結晶から構成される金属であり、各結晶が
何百万もの原子を含んでいる。各原子はこれらの結晶内
で整列し、従来の工学的金属の微小構造を構成する。代
表的には数千分の１インチ幅或は原子数千個分の幅であ
るところの結晶寸法が、結晶質金属の表面粗さを決定す
る。従って、実際上、多結晶質金属の表面を原始的に滑
らかにすることは不可能となる。換言すると、工学的金
属を特定の高さ以下に研磨するのは非常に難しいことに
なる。従来の金属とは異なり、金属性ガラスは下部構造
を持たない。つまり、金属性ガラスは単一の均質な本体
部からなり、その下部構造は幾つかの原子によって構成
されている。この構造が、原子的に滑らかな固有の表面
をもたらす。従って、金属性ガラスは研磨することによ
りその滑らかさの度合いを非常に高めることが容易に出
来る。

【００１６】８）．加工及び二次加工が容易であるこ
と。全ての工学的金属の製造には溶融、注型、固化が含まれ
る。大抵の工学的金属は、固化に際しての望ましい特性
を有していないので、熱処理、鍛造、押出等の幾つかの
処理を引き続き受けるので製造コストは実質的に増大す
る。工学的金属は更に、打ち抜き、機械加工、研磨を経
て製品の最終形状とされる。製品製造上の全ての段階、
特に機械加工のようなシェイピングによって製造コスト
は増大する。実際、溶融や注型後のこうした追加処理の
コストは、しばしば最終製品のコストの９５％にも達す
る。プロセス処理及コストび製造コストの点で、塊状の
金属性ガラスは大いに有利である。先ず、金属性ガラス
はプロセス処理の第１段階、即ち、溶融、注型及び固化
に際しての望ましい特性を全て有する。金属性ガラス
を、最近開発された塊状のガラス形成合金を使用して可
能であるように十分に素早く冷却すると、金属ガラスを
例えば熱処理、鍛造等の更に別のプロセス処理を要する
ことなくその特性が改善される。その上、好適な製品型
を使用すれば、固化中に製品の最終形状を得ることも出
来る。金属性ガラスは極めて良好な表面仕上げ状態下に
型通り製造される。或はまた、塊状の金属性ガラスを、
単一段階でネットシェイプ処理することにより、製造コ
ストを大幅に切り詰めることも出来る。このような段い
つ段階での処理は、通常の金属を使用することによって
は、それらの金属が固化中に実質的にシュリンクを生じ
てしまう、つまり、溶融状態からの結晶化が収縮を生じ
る原因となるので、代表的には不可能である。更には、
通常の注型金属の表面仕上げの程度は非常に低く、従っ
て研磨を必要とするが、一方、金属性ガラスの固化後の
表面は非常に良く輝いている。

【００１７】９）．溶融点が低いこと。塊状のガラス形成合金の溶融温度は代表的には通常の金
属のそれよりもずっと低い。従って、塊状のガラス形成
合金はより溶融しやすく且つよりエネルギー効率的であ
る。こうした利益に加え、塊状の金属性ガラスを他の材
料と結合することもあまり複雑なものとはならない。以
上本発明を具体例を参照して説明したが、本発明の内で
多くの変更を成し得ることを理解されたい。

【００１８】

【発明の効果】ゴルフボールと高歪状態で反復して接触
するために特に適したフェースを有するゴルフクラブヘ
ッドが提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を具体化したゴルフクラブの斜視
図である。

【図２】本発明の原理を具体化したゴルフクラブの部分
拡大斜視図である。

【符号の説明】

１０ゴルフクラブ１１シャフト１２グリップ１３ヘッド１４フェース１５金属性ガラス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の端子及び第２の端部を有するシャ
フトと、該シャフトの第１の端部に取り付けたグリップと、前記シャフトの第２の端部に取り付けられ、フェースを
有するヘッドにして、前記フェースが金属性ガラスで形
成されているヘッドとを包含するゴルフクラブ。
【請求項２】フェースが金属性ガラスのプレートで形
成されてなる請求項１のゴルフクラブ。
【請求項３】フェースが、合金Zr_41.25 Ti_13.75 Ni₁₀
Cu_12.5 Be_22.5である金属性ガラスのプレートで形成さ
れてなる請求項１のゴルフクラブ。
【請求項４】ヘッドがチタン或はチタン合金で形成さ
れ、前記ヘッドがフェースを有し、該フェースが金属性
ガラスのプレートで形成されてなる請求項１のゴルフク
ラブ。