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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5889946
(24)【登録日】2016年2月26日
(45)【発行日】2016年3月22日
(54)【発明の名称】改良打撃フェースを具備するゴルフクラブヘッド
(51)【国際特許分類】
A63B 53/04 20150101AFI20160308BHJP
【ＦＩ】
A63B53/04 C
A63B53/04 B
【請求項の数】4
【外国語出願】
【全頁数】18
(21)【出願番号】特願2014-68982(P2014-68982)
(22)【出願日】2014年3月28日
(65)【公開番号】特開2015-27430(P2015-27430A)
(43)【公開日】2015年2月12日
【審査請求日】2014年6月5日
(31)【優先権主張番号】13/854,817
(32)【優先日】2013年4月1日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】390023593
【氏名又は名称】アクシュネット カンパニー
【氏名又は名称原語表記】ＡＣＵＳＨＮＥＴ ＣＯＭＰＡＮＹ
(74)【代理人】
【識別番号】100086531
【弁理士】
【氏名又は名称】澤田 俊夫
(74)【代理人】
【識別番号】100093241
【弁理士】
【氏名又は名称】宮田 正昭
(74)【代理人】
【識別番号】100101801
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 英治
(72)【発明者】
【氏名】リューイチ スギマエ
(72)【発明者】
【氏名】ウデイ ブイ． デシムク
(72)【発明者】
【氏名】ヘン・ジュイ ヘンリ イエ
【審査官】
砂川 充
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１０−１００９４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２００３／０１０９３２８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特開２００６−２３０５６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
ゴルフクラブフェース用，高剛性チタン合金「SP-700HM」，ＪＦＥ技報，日本，JFEホールディングス株式会社，２００７年１１月，No.18，p.80-81
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ａ６３Ｂ ５３／００−５３／１４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
打撃フェース部分と、
上記打撃フェース部分の後方に結合された後方部分とを有し、
上記打撃フェース部分は、モリブデン等価量が４．０および９．７５の間のα−βチタンから製造され、
上記打撃フェース部分の少なくとも一部のヤング率が９０ＧＰａ未満であり、
上記打撃フェース部分はフェース中心を通る少なくとも１つの断面線に沿って可変ヤング率を有することを特徴とするゴルフクラブヘッド。
上記打撃フェース部分の後方に結合された後方部分とを有し、
上記打撃フェース部分は、モリブデン等価量が４．０および９．７５の間のα−βチタンから製造され、
上記打撃フェース部分の少なくとも一部のヤング率が９０ＧＰａ未満であり、
上記打撃フェース部分はフェース中心を通る少なくとも１つの断面線に沿って可変ヤング率を有することを特徴とするゴルフクラブヘッド。
【請求項2】
上記打撃フェース部分は、ヤング率の最大変化が２０ＧＰａより大きな打撃フェースを具備する請求項１記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項3】
上記打撃フェース部分の曲げ剛性比が２．６より大きく、
上記曲げ剛性比は、上記打撃フェース部分のピーク曲げ剛性を上記打撃フェース部分のスルー曲げ剛性で割ったものとして定義される請求項１または２記載のゴルフクラブヘッド。
上記曲げ剛性比は、上記打撃フェース部分のピーク曲げ剛性を上記打撃フェース部分のスルー曲げ剛性で割ったものとして定義される請求項１または２記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項4】
ゴルフクラブヘッドを製造する方法において、
α−βチタン合金から製造された打撃フェース部分を、上記打撃フェース部分を製造するのに使用された材料のβ−トランサス温度より２５°〜１００°Ｃ低い温度まで加熱するステップと、
１５秒より長い時間だけ、金型を上記打撃フェース部分に接触させたままにして上記金型を用いた伝導により上記打撃フェース部分をクエンチングするステップとを有し、
上記方法は、体心稠密β構造の１つの相を少なくとも有する打撃フェース部分を形成し、
上記打撃フェース部分の少なくとも一部のヤング率が９０ＧＰａ未満であることを特徴とするゴルフクラブヘッド製造方法。
α−βチタン合金から製造された打撃フェース部分を、上記打撃フェース部分を製造するのに使用された材料のβ−トランサス温度より２５°〜１００°Ｃ低い温度まで加熱するステップと、
１５秒より長い時間だけ、金型を上記打撃フェース部分に接触させたままにして上記金型を用いた伝導により上記打撃フェース部分をクエンチングするステップとを有し、
上記方法は、体心稠密β構造の１つの相を少なくとも有する打撃フェース部分を形成し、
上記打撃フェース部分の少なくとも一部のヤング率が９０ＧＰａ未満であることを特徴とするゴルフクラブヘッド製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は全般的には改良された打撃フェースを具備するゴルフクラブヘッドに関する。より具体的には、この発明は、材料のヤング率を変化させる独創的なクエンチング方法を使用して製造されたゴルフクラブヘッドの打撃フェースに関する。この発明に従う打撃フェース部分は、全般的には、ベータ・リッチ、ニアーベータα＋βチタン合金、例えば、ＳＰ７００から製造され、これは材料の低ヤング率を実現して打撃フェースの性能を改善する。この発明は、打撃フェースの性能をさらに改善させるために同一の合金を維持しつつ、打撃フェースのヤング率を変化させることができる。
【背景技術】
【0002】
ゴルフクラブの性能を改善するために、クラブの設計者は、より高性能なゴルフクラブを実現するために、日々、努力している。ゴルフクラブヘッドの性能を改善するに際しての最近の傾向の１つは、メタルウッドゴルフクラブヘッドの打撃フェースを改良することに焦点をあてることであった。
【0003】
メタルウッドゴルフクラブの打撃フェースは、ゴルフボールに接触することになる唯一の部品であるので、ゴルフクラブヘッドの最も重要な要素の１つである。ゴルフクラブヘッドの性能を最大化させるために、反発係数（ＣＯＲ）を改善するような、または、「スイートゾーン」の寸法を増大させるような、変数を用いた実験を行ってきた。「スイートゾーン」は、ゴルフ業界では一般的に良く知られ、実質的に一様な高初期速度または高ＣＯＲのゾーンに関する。「スイートゾーン」およびＣＯＲのこれらの概念は、米国特許第６，６０５，００７号（Ｂｉｓｓｏｎｎｅｔｔｅ等）によりすでに検討されており、その開示内容は参照してここに組み入れる。
【0004】
より大きな「スイートゾーン」を形成する方法の１つは、米国特許第５，３１８，３００号（Ｓｃｈｍｉｄｔ等）に図説され、ここでは、打撃フェースの前面壁が可変厚さを有する。より具体的には、米国特許第５，３１８，３００号は、可変厚さを有するゴルフクラブがどのようにしてクラッキングやバッキングに耐え、効率よく衝撃力をヘッドの頂部壁に伝達するかを検討している。
【0005】
米国特許第７，６８２，２６２号（Ｓａｒａｃｃｏ等）は可変フェース厚さの上述の基本的な考え方を、「曲げ剛性」の考え方で拡張し、ここでは、打撃フェースにおける異なる曲げ剛性を、異なる材料、異なる厚さ、または異なる材料及び異なる厚さの組み合わせによって実現できる。
【0006】
ゴルフクラブヘッドの性能を改善しようとする試みにおける進展にもかかわらず、いずれの参考文献も、材料または厚さを変えることなしに、打撃フェースの性能を調整することができず、これらはいずれも、深刻でない程度の欠点を伴う。打撃フェースの材料を変化させるには、打撃フェース部分に結合プロセスが必要になり、ゴルフボールにより大きな衝撃力を受けたときには潜在的にクラックを生じる。打撃フェースの厚さを変える場合には、クラッキングの問題は除去されるけれども、打撃フェースの所定部分を厚くすることにより、打撃フェース部分に付加的な質量が必要となる。
【0007】
より重要なことに、先行文献のいずれも、打撃フェース部分のために使用される同一の材料のヤング率をゴルフクラブヘッドの性能に関して改善するために変更することが可能である点について認識していない。
【0008】
したがって、上述から、ヤング率を変えることによって、材料の固有の材料特性の利点を使用してゴルフクラブヘッドの打撃フェースの性能を変化させることができるようにする要請があることが理解できる。より具体的には、厚さを調整することと独立に、あるいは、それと組み合わせて打撃フェースのヤング率を変更できる、ゴルフクラブヘッドの打撃フェースがこの分野では望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】米国特許第６，６０５，００７号明細書
【特許文献2】米国特許第５，３１８，３００号明細書
【特許文献3】米国特許第７，６８２，２６２号明細書
【発明の開示】
【0010】
この発明の１側面によれば、ゴルフクラブヘッドは打撃フェース部分と、打撃フェース部分の後方に結合される後方部分とを有する。打撃フェース部分は、モリブデン等価量（Ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｃｙ）が４．０から９．７５のα−βチタンから製造され、打撃フェース部分の少なくとも一部のヤング率は約９０ＧＰａ未満である。
【0011】
この発明の他の側面によれば、ゴルフクラブヘッドを製造する方法は、α−βチタン合金から製造された打撃フェース部分を、当該打撃フェース部分を製造するために使用される材料のβ−トランサス（ｔｒａｎｓｕｓ）より２５〜１００°Ｃ低い温度へと加熱するステップと、その後、金型を打撃フェース部分に直接に接触させて約１５秒より長い時間だけ維持することによって金型を通じた伝導を用いて打撃フェース部分をクエンチングするステップとを有する。でき上がったフェースインサート部分は、体心立方β構造の少なくとも１つの相を有し、打撃フェース部分の少なくとも一部のヤング率は約９０ＧＰａより小さい。
【0012】
この発明のこれらの、または他の特徴、側面、および利点は以下の図面、説明および特許請求の範囲を参照して理解されるであろう。
【0013】
この発明の、先の、または他の特徴および利点は、添付図面において図説される、この発明の以下の説明から明らかであろう。添付図面はここに組み入れて明細書の一部を構成し、この発明の原理を説明するのに役立ち、同業者がこの発明を実施することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】この発明に従うゴルフクラブヘッドの斜視図である。
【図2】この発明に従うゴルフクラブヘッドを、断面線Ａ−Ａ'を表せるように示す正面図である。
【図3A】従来のフェースインサートの斜視図である。
【図4A】他の従来のフェースインサートの斜視図である。
【図5A】この発明の事例的な実施例に従うフェースインサートを金型とともに示す斜視図である。
【図6A】この発明の事例的な実施例に従ったフェースインサートに対して利用されるチタン合金の位相図である。
【図6B】この発明の事例的な実施例に従ったフェースインサートに対して利用されるチタン合金の結晶構造の図である。
【図7A】この発明の事例的な実施例に従うフェースカップを金型とともに示す斜視図である。
【図8A】この発明の事例的な実施例に従うフェーインサートを金型とともに示す斜視図である。
【図9A】この発明の事例的な実施例に従うフェーインサートを金型とともに示す斜視図である。
【図10A】この発明の事例的な実施例に従うフェーインサートを金型とともに示す斜視図である。
【図11A】この発明の事例的な実施例に従うフェースカップを金型とともに示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下の詳細な説明は、この発明を現状で最も良く考えられた態様で実現するものである。この記載は限定的な意図で把握されるのでなく、単に、この発明の全体的な原理を説明する目的でなされ、この発明の範囲は添付の特許請求の範囲の記載により最も良く規定される。
【0016】
以下の説明される種々の発明の特徴は、各々、相互に独立して採用でき、また他の特徴と組みあわされて採用できる。ただし、いずれの１つの発明の特徴も上述した問題のいずれかまたはすべてに対処するものでなくともよく、上述した問題の１つに対処するものであってもよい。さらに上述の問題の１つまたはそれ以上が以下で説明されるいずれの特徴によっても充分に対処されなくとも良い。
【0017】
添付図面の図１は、この発明に従うゴルフクラブヘッド１００の斜視図を示す。ゴルフクラブヘッド１００は全般的には本体１０２の部分および打撃フェース１０４の部分を有して良く、打撃フェース１０４はさらにフェースインサート１０６を有して良い。ゴルフクラブヘッド１００のフェースインサート１０６のヤング率は打撃フェース１０４の中心１０８から放射方向に変化して良い。この発明の代替的な実施例において、打撃フェース１０４はフェースインサート１０６の代わりにフェースカップ構造を採用してよく、ただし、ヤング率が打撃フェースの中心１０８から放射方向に変化する点は依然としてそのままである。
【0018】
打撃フェース１０４のフェースインサート１０６は、この事例的な実施例で検討されるように、全般的には、βリッチのα＋βチタン材料、例えばＳＰ−７００から成っている。この発明で予定されるフェースインサート１０６のヤング率の変化は、加熱処理およびクエンチング処理を通じたαおよびβ相の間のチタンの相変化により実現されるので、βリッチチタン材料が好ましい。好ましい材料であるＳＰ−７００に関する多くの情報は「高成型性ＳＰ７００チタン合金の利点およびその応用」という題名のＪＦＥ技術報告（２００５年３月）に見いだすことができ、その開示内容は参照してここに組み入れる。ただし、全般的にニアーβチタン合金として説明されるような挙動を潜在的に実現できる多くの他の合金が存在する。αまたはβとしてのチタン合金に術語体系（命名）は、どの相が室温において合金中に優勢に存在するかに基づく。予期されるように、αチタン合金は室温でα相が優勢である。逆に、β合金は室温でβ相が優勢である。そして、α−β合金は双方の相が顕著な量だけ存在する。重要なほとんどのチタン合金では、熱力学の原則にしたがって、室温ではβ相は平衡な相ではなく、それは、実際上、α相である。β相が室温で残っている理由は、βからαへの変換が、急激な冷却、すなわちクエンチングにより阻止されるからである。Ｍｏ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｔａ、およびＷのような所定の元素は、β相を安定化させる傾向があり、したがって、チタンとそのような元素とを合金化することにより、冷却をゆっくりと行いつつ、それでいてβ相を残すことができる。顕著な量のβ相を含むチタン合金を高温度に加熱したとき、β相は平衡α相に変換する。そして、多くのチタン合金においてβ相は準安定であると考えられる。β相が平衡相になるような程度にチタンを合金化することができ、そのような合金は高温に加熱してもαには変換できない。この範疇に属する合金はこの発明の妥当するものではない。β相の変換および安定性に関する上述の検討は「モリブデン等価量」（Ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｃｙ）と呼ばれるパラメータにより記述でき、これは以下の式（１）にまとめられる。Ｍｏ−Ｅｑ＝％Ｍｏ＋０．２・％Ｔａ＋０．２８・Ｎｂ＋０．４・％Ｗ＋０．６７・％Ｖ＋１．２５・％Ｃｒ＋１．２５・％Ｎｉ＋１．７・％Ｍｎ＋１．７・％Ｃｏ＋２．５・％Ｆｅ 式（１）
ここで％は合金中の元素の重量％を示す。
【0019】
すべてのβ相が室温で残っているためには、Ｍｏ−Ｅｑが約１０より大きくなければならない。Ｍｏ−Ｅｑが１０に近いけれども１０を越えないときには、チタン合金はニアーβと考えられ、ただし、この検討の目的においてニアーβチタン合金の明瞭な定義はなく、約１０より大きなＭｏ−Ｅｑはβリッチ合金と考えられる。この発明では、Ｍｏ−Ｅｑが４〜９．５の範囲の合金が、上述の低ヤング率を実現するために金型クエンチングを行うのに適していると仮定している。ヤング率は合金元素に左右され、厳密にはＭｏ−Ｅｑに依存しない点に留意されたい。例えば、チタンを９ｗｔ％のＭｏまたは３．６ｗ％のＦｅで合金化することによりＭｏ−Ｅｑの９値を実現することが可能である。しかしながら、得られたヤング率は双方の合金で同一ではない。
【0020】
中心から放射方向に変化するフェースインサート１０６のヤング率は、打撃フェースの中心１０８から外れた各セクションおよびすべてのセクションで異なる必要はない。この発明でそのように呼ばれる、ヤング率の放射方向の変化は、むしろ、異なる位置においてフェースインサート１０６のヤング率が単に放射方向で異なると代替的に説明されて良い。この実施例で説明されるように、フェースインサート１０６は、全般的にはＳＰ−７００チタンのような単一の合金から成って良いけれども、αおよびβ相の変換を可能にする他の合金も、この発明の範囲および内容から逸脱することなく、採用されてもよい。
【0021】
添付図面の図２は、この発明に従うゴルフクラブヘッド２００の正面図を示し、また、断面線Ａ−Ａ'を示す。図２は、フェースインサート２０６を具備する打撃フェース２０４を示すとともに、中央ゾーン２０１、中間ゾーン２０３、および外側ゾーン２０５も示す。図２においてここに示される中央ゾーン２０１、中間ゾーン２０３、および外側ゾーン２０５の位置および寸法は、厳密ではなく、スケールにあわせたものではない。この図は、単に、各ゾーン相互の関係を説明するためのものであり、打撃フェースのヤング率の変化に関連して各ゾーンを参照する。
【0022】
ゴルフクラブヘッドの打撃フェース２０４が中央ゾーン２０１、中間ゾーン２０３、および外側ゾーン２０５へと放射方向にヤング率を変化させる必要があることを理解するために、ゴルフクラブの従来の打撃フェースの進展についてその背景を簡単に検討することは有意義である。添付図面の図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、および図３Ｄは、これを行うために、従来のフェースインサート３０６を、水平断面を横切る、そのヤング率および曲げ剛性（ＦＳ）のプロフィールとともに示す。添付図面の図３Ａは、フェースインサート３０６の全体に渡って一定の厚さを伴う従来のゴルフクラブヘッドに従うフェースインサート３０６に斜視図を示す。図３Ｂは、図２において断面線Ａ−Ａ'で示すような、打撃フェース２０４のヒールからトウの方向に水平にフェース中心２０８を通り抜けるように採用したフェースインサート３０６の断面図を示す。先の述べたように、従来の実施例においてフェースインサート３０６の厚さは全般的に、約２．５ｍｍである一定の厚さｄ１であって良い。ゴルフボールとの衝撃時の反発係数を増大させるために打撃フェースのフェースインサート３０６は柔軟であることが好ましいので、低ヤング率のフェースで降伏強さが小さく引っ張り強さが大きいフェースを具備することが一般的に望まれる。図３Ｃは、この従来例のフェースインサートのヤング率が、フェースインサート３０６の幅全体に渡って約１１０ＧＰａで一定であることを示す。最後に、添付図面の図３Ｄは、図３Ｂにおいて示される断面に渡る、フェースインサート３０６の曲げ剛性のグラフを示す。曲げ剛性の概念は式（２）で示す以下の式で定義される。ＦＳ＝Ｅ×ｔ３ 式（２）
ここでＥ＝材料のヤング率
ｔ＝材料の厚さ
ゴルフクラブの打撃フェースの曲げ剛性を決定する概念は、本出願人の出願に係る米国特許第６，６０５，００７号（Ｂｉｓｓｏｎｅｔｔｅ等）に開示されており、その内容は参照してここに組み入れる。
【0023】
材料のヤング率の検討から離れる前に、ゴルフクラブヘッドの打撃フェースのような材料のヤング率は一般的には非破壊超音波試験装置を利用して測定して良いことに留意することは意義のあることであり、材料のヤング率はそのポアソン比に関係し、これは縦および剪断波音速の関数である。Ｏｋｙｍｐｕｓ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ Ｇａｕｇｅｓ ３８ＤＬ Ｐｌｕｓ、４５ＭＧ、Ｓｉｎｇｌｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｓｏｆｔｗａｒｅ付き、またはＭｏｄｅｌ ３５ ＤＬのような多くの装置をすべて利用できる。代替的には、Ｏｌｙｍｐｕｓ Ｆｌａｗ Ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ、ＥＰＯＣＨシリーズインスツルメントのような速度測定機能付き、さらには、Ｍｏｄｅｌ ５０７２ＰＲまたは５０７７ＰＲのような、Ｏｌｙｍｐｕｓ Ｐｕｌｓｅ／Ｒｅｃｅｉｖｅｒｓを、すべて、この発明の範囲および内容から逸脱しない範囲で、使用できる。
【0024】
ここで、フェースインサート３０６のヤング率がほぼ１１０ＧＰａであり、フェースインサートの厚さが約２．５ｍｍであるとすると、この従来のフェースインサートの曲げ剛性はほぼ１７００ｋＮ−ｍｍと一定に止まる。
【0025】
フェースインサート３０６が大きな面積に渡って反発係数を改善する性能を決定するのに有益な１つの要素は、フェースインサート３０６の曲げ剛性比を計算することであり、ここで曲げ剛性比は以下の式（３）により定義される。曲げ剛性比＝（ピーク曲げ剛性）／（スルー曲げ剛性） 式（３）
ここで、従来の実施例においては、従来のフェースインサート３０６は全体で曲げ剛性は断面全体に渡り一定に止まるので、曲げ剛性比は１である。
【0026】
添付図面の図４Ａ〜図４Ｄは、図３に示す従来のフェースインサート３０６に対して、可変曲げ剛性のフェースインサートを形成することにより、改良を加えることを意図した、異なる従来のフェースインサート４０６を示す。この従来のフェースインサート４０６は、フェースインサート４０６の厚さを変化させるという慣用的な技法を採用して曲げ剛性の変化を実現する。図４Ｂにおいて、図２において断面線Ａ−Ａ'によって示されるような、打撃フェースに水平に横切って採用された、フェースインサート４０６の断面図は、フェースインサート４０６の厚さの変化をより充分に示す。ここで、フェースインサート４０６は、中央ゾーンで厚く、中間および外側ゾーンで薄い。より具体的には、外側ゾーンの厚さは第１の厚さｄ１であり、ほぼ２．５ｍｍであって良く、他方、中央ゾーンの厚さは第２の厚さｄ２であり、ほぼ３．５ｍｍであって良い。図４Ｃは、この従来のフェースインサート４０６が、断面全体に渡って、ほぼ１１０ＧＰａの一体のヤング率を有し、これが、図４Ｄに示す曲げ剛性プロフィールを実現する。図４Ｄに示される可変厚さのフェースインサート４０６の曲げ剛性プロフィールは、外側ゾーンでほぼ１７００ｋＮ−ｍｍの曲げ剛性を伴い、徐々に、中央ゾーンで約４７００ｋＮ−ｍｍまで増大し、その後、漸減して他方の外側ゾーンでほぼ１７００ｋＮ−ｍｍに戻って良い。事例的な実施例においては、フェースインサート４０６の曲げ剛性の変化は厚さ「ｔ」を変化させて実現され、他方材料のヤング率は一定であることに留意することは有意義である。
【0027】
この従来のフェースインサート４０６では、フェース厚さを可変させることにより、曲げ剛性比が２．７５になり、これは、中央ゾーン４０１外側ゾーン４０５に対してほぼ２．７５倍だけより柔軟であることを示し、なぜならば、ピーク曲げ剛性およびスルー（ｔｈｒｏｕｇｈ）曲げ剛性が中央ゾーン４０１および外側ゾーン４０５でそれぞれ発生するからである。
【0028】
図５Ａ〜図５Ｄは、金型５１０を用いるこの発明の事例的な実施例に従うフェースインサート５０６を示し、金型５１０は、フェースインサート５０６を急速に冷却するのを支援して、先に検討した、フェースインサート５０６の相変移を助長するものである。フェースインサート５０６の慣用的なクエンチングプロセスは一般的には空気を利用した対流冷却であるけれども、この実施例は、金型５１０を直接にフェースインサート５０６に接触させるように配置することにより伝導冷却を採用して、急速クエンチングを実現する。この具体的なチタン材料の相変化は、熱処理後にβ相チタンが残るように働き、これが、材料のヤング率を変化させる。事例的な実施例において、ゴルフクラブヘッドの打撃フェースのフェースインサート５０６は、全般的には、まずフェースインサートの温度をβトランサス温度より大きくし、その後、フェースインサート５０６のすべてまたは一部を選択的にクエンチングしてβチタン体心立方結晶構造を残す。この発明の方法によって、チタン材料の相の変化が実現され、材料のヤング率が低減できる。
【0029】
１つの好ましい実施例において、ＳＰ−７００チタンのフェースインサート５０６は、全般的には、βトランサス温度より５０°Ｃ低い温度、約８４５°Ｃへと６分の時間間隔だけ、加熱されて良い。加熱フェーズに続いて、金型５１０が、約５秒より長い、または、より好ましくは、約１０秒より長い、最も好ましくは約１５秒より長い期間だけ、フェースインサート５０６に案内される。金型５１０は、鍛造プロセスの場合と同様にフェースインサート５０６に圧力を加えることによりフェースインサート５０６の幾何形状を形成するのを支援するので、この金型５１０は全般的にはフェースインサート５０６の全体の幾何形状と鏡面をなす内部幾何形状を具備して良い。この発明の事例的な実施例において、金型５１０の温度は制御されないけれども、より精度の高い実施例においては、金型５１０の温度は、所望の温度に維持されて良く、これはこの発明の範囲および内容から逸脱しない。例えば、この発明の代替的な実施例において、フェースインサート５０６は、約８４５°Ｃの、先に検討した温度へと加熱され、つぎに、金型５１０によりクエンチングされ、金型５１０の温度は約２５０°Ｃ未満、より好ましくは、約２００°Ｃ未満、最も好ましくは、約１５０°Ｃ未満の温度に維持され、これはこの発明の範囲および内容から逸脱しない。
【0030】
この発明の当該事例的な実施例に示される金型５１０は、バルク伝導率が約１６Ｗ／ｍＫの炭素鋼タイプの材料から製造され、フェースインサート５０６の熱を金型５１０へと伝導させることができる。ただし、多くの他の材料、例えば、バルク伝導率が約５５Ｗ／ｍＫの鉄、バルク伝導率が約１１２Ｗ／ｍＫの亜鉛、バルク伝導率が約１６７Ｗ／ｍＫのアルミニウム、バルク伝導率が約３８８Ｗ／ｍＫの銅、バルク伝導率が約４１８Ｗ／ｍＫの銀さえ、この発明の範囲および内容から逸脱しない。実際、金型５１０の材料のバルク伝導率は全般的には約１０Ｗ／ｍＫより大きく、より好ましくは約１５Ｗ／ｍＫより大きく、最も好ましくは約２０Ｗ／ｍＫより大きくて良い。
【0031】
図５Ｂはこの発明のフェースインサート５０６の断面図を示す。ここに理解されるように、フェースインサートの断面図は、図５Ｂに示すように、従来のフェースインサート４０６と大きく変わらず、厚さは類似であり、ｄ１は約２．５ｍｍであり、ｄ２は約３．５ｍｍである。しかしながら、図５Ｃに示されるフェースインサート５０６のヤング率を厳密に調べると、この発明は従来例と異なることがわかる。より具体的には、図５Ｃに示すように、先に検討して熱処理によって、フェースインサート５０６のヤング率が約１１０ＧＰａから顕著に減少して約９０ＧＰａ未満、より好ましくは約８５ＭＰａ未満、最も好ましくは約８０ＭＰａ未満である。ヤング率のこのような減少によって、中央ゾーンで約３９００ｋＮ−ｍｍ未満で、外側領域で約１５００ｋＮ−ｍｍ未満の曲げ弾性率、より好ましくは、中央ゾーンで約３６５０ｋＮ−ｍｍ未満で、外側領域で約１３５０ｋＮ−ｍｍ未満の曲げ弾性率、最も好ましくは、中央ゾーンで約３４５０ｋＮ−ｍｍ未満で、外側領域で約１２５０ｋＮ−ｍｍ未満の曲げ弾性率が実現され、これが図５Ｄに示される。
【0032】
ここで、この発明の当該事例的な実施例において、フェースインサート５０６の曲げ剛性比は全般的には約２．６０より大きく、より好ましくは約２．６５より大きく、最も好ましくは約２．７０より大きく、これはこの発明の範囲および内容から逸脱しない。ここで、ピーク曲げ剛性は中央ゾーン５０１で起こり、スルー曲げ剛性は外側ゾーン５０５で起こることに留意されたい。
【0033】
図６Ａおよび図６Ｂは、チタン合金内のαおよびβ相の相互作用についてのより明瞭に説明する。図６Ａは、温度および組成物の関数としてαおよびベータ相の関係を示す当該チタンの平衡相ダイアグラムである。図６Ａから理解できるように、α−βチタン合金は一般的に、低温度では、より多くの六方稠密充填（ＨＣＰ）α相を具備して良い。合金が加熱されていくと、αソルバス温度に到達して、α相がβ相に変移し始める。βトランサス温度で、すべてのα相がβに変移する。図６Ｂは、β相ＢＣＣ構造およびα相ＨＣＰ構造の間の相違を表す、より厳密な図形表示であり、結晶構造の視覚的に表示する。図６Ａから理解できるように、α−ソルバスおよびβ−トランサスの間の任意の温度において、合金はαおよびβ相の混合物である。これらの相の相対量は、合金の組成および温度によって決定され、温度が高くなるとβの量が多くなる。実験によれば、α＋β相フィールドからのクエンチングの方がβ−トランサスからのクエンチングより良いことがわかった。双方の場合でヤング率は顕著に類似している。したがって、β−トランサス温度より上の温度からクエンチングする利点はない。
【0034】
図７Ａ〜図７Ｄはこの発明の代替的な実施例を示し、ここではフェースカップ７０６がフェースインサート５０６（図５Ａに示される）に代えて示される。この実施例において、金型７１０が先に検討したものと類似の態様で使用されてフェースカップ７０６を冷却し、先に検討したヤング率の変化を実現する。上述と同一の方法を使用して、フェースカップ７０６は、先に検討したものと同様のヤング率及び曲げ剛性を実現して良い。より具体的には、図７Ｂは、フェースカップ７０６の断面図を示し、フェースカップ７０６はボール打撃領域で類似の厚さを伴い、ｄ１が約２．５ｍｍで、ｄ２が約３．５ｍｍである。図７Ｃにおいて、フェースカップ７０６６のヤング率が、顕著に減少して約９０ＧＰａ未満、より好ましくは約８５ＭＰａ未満、最も好ましくは約８０ＭＰａ未満であることに留意されたい。ヤング率のこのような減少によって、中央ゾーンで約３９００ｋＮ−ｍｍ未満で、外側領域で約１５００ｋＮ−ｍｍ未満の曲げ剛性、より好ましくは、中央ゾーンで約３６５０ｋＮ−ｍｍ未満で、外側領域で約１３５０ｋＮ−ｍｍ未満の曲げ剛性、最も好ましくは、中央ゾーンで約３４５０ｋＮ−ｍｍ未満で、外側領域で約１２５０ｋＮ−ｍｍ未満の曲げ弾剛性が実現され、これが図５Ｄに示される。
【0035】
図５に示されるフェースインサート５０６と同様に、フェースカップ７０６の曲げ剛性比は全般的には約２．６０より大きく、より好ましくは約２．６５より大きく、最も好ましくは約２．７０より大きく、これはこの発明の範囲および内容から逸脱しない。
【0036】
図８Ａ〜図８Ｄはこの発明の代替的な実施例を示し、ここでは、金型８１０は開口８１２を具備して良く、フェースインサート８０６の所望の曲げ剛性をさらに操作できる。ここで、開口８１２によって、中央部分８０１の高曲げ剛性を維持しつつ、中間ゾーン８０３および外側ゾーン８０５の曲げ剛性をクエンチングプロセスによりヤング率の減少に基づいて小さくすることができる。この効果を図説するために、図８Ｂ〜図８Ｄを以下に参照する。図８Ｂは、フェースインサート８０６が、先の実施例のすべてと顕著に類似な幾何形状を維持するものの、フェースインサート８０６のヤング率のプロフィールを細かに見ると、劇的な変化があり、断面に渡ってヤング率が変化することがわかる。より具体的には、中央部分８０１のヤング率は全般的には約１１０ＧＰａより大きくて良いけれども、他方、中間および外側ゾーン８０３および８０５のヤング率は全般的には約９０ＧＰａ未満、より好ましくは約８５ＭＰａ未満、最も好ましくは約８０ＭＰａ未満であって良い。このようなヤング率のプロフィールによって、中央ゾーンで約４７００ｋＮ−ｍｍより大きい曲げ剛性が実現され、他方約１５００ｋＮ−ｍｍ未満の曲げ剛性、より好ましくは、より好ましくは、約１３５０ｋＮ−ｍｍ未満の曲げ剛性、最も好ましくは、約１２５０ｋＮ−ｍｍ未満の曲げ弾剛性が実現される。
【0037】
この事例的な実施例において、ヤング率の最大変化は、約２０ＧＰａより大きく、より好ましくは、約２５ＧＰａより大きく、最も好ましくは、約３０ＧＰａより大きい。さらに、この実施例においては、曲げ剛性はフェースインサート８０６のヤング率の変化だけでなく、厚さの変化の双方の利点を採用しており、約３．３０より大きな、より好ましくは、約３．５０より大きな、最も好ましくは、約４．０より大きな曲げ剛性比を達成する。
【0038】
図９Ａ〜図９Ｄは、この発明の他の代替的な実施例を示し、ここでは、金型９１０は、先の実施例と類似の開口９１２を具備してよいけれども、金型９１０の境界はフェースインサート９０６の境界を越えず、ドーナツ形状をしている。この具体的なドーナツ形状の金型は、厚さを可変させることのないフェースインサートに採用してフェースの多くの部分に渡ってボール速度を増大させる効果をシミュレーションすることができる。この実施例を理解するために、図９Ｂはフェースインサート９０６の断面を示し、これは全体に渡って一定の厚さｄ１を有する。１実施例において、厚さｄ１は全般的には約２．５ｍｍである。図９Ｃは代替的な金型９１０のフェースインサート９０６のヤング率に対する効果を示し、これは、金型９１０がフェースインサート９０６に接触する部分では約７０ＧＰａの小さなヤング率を実現し、他方、伝導性熱転送が起こらなかった部分では約１１０ＧＰａのヤング率を維持している。最後に、図９Ｄに示すように、この代替的な実施例の曲げ剛性は中央ゾーンおよび外側ゾーンの近くでピークとなり、ほぼ１７００ｋＮ−ｍｍであり、他方、中間ゾーンの曲げ剛性は約１２５０ｋＮ−ｍｍ未満である。
【0039】
究極的には、この発明の実施例に従うフェースインサート９０６の曲げ剛性比は全般的には約１．３６であってよい。この実施例において、ピークの曲げ剛性はゴルフクラブの中心で生じ、他方、スルー曲げ剛性は中間ゾーンの近くで生じる。
【0040】
添付図面の図１０Ａ〜図１０Ｄは、この発明のさらに他の代替的な実施例を示し、ここでは、開口１０１２を具備するドーナツ形状の金型１０１０は、可変厚さのフェースインサート１００６と組み合わされて使用できる。図１０Ｂに示されるフェースインサート１００６の断面形状から理解できるように、フェースインサート１００６のヤング率は、全般的には、金型１０１０がフェースインサート１００６と接触する部分の約７０ＧＰａから、伝導性熱転送が起こらない部分の約１１０ＧＰａへと変化し、これは図１０Ｃに示す。同様に、図１０Ｄは、断面に渡るフェースインサート１００６の曲げ剛性を示し、これは、ピーク曲げ剛性が約４７００ｋＮ−ｍｍであり、スルー曲げ剛性が約１２００ｋＮ−ｍｍであり、曲げ剛性比は約４．０になる。
【0041】
添付図面の図１１Ａ〜図１１Ｄはこの発明の代替的な実施例を示し、この図において、フェースカップ１１０６が頂部金型１１１０および底部金型１１２０を採用して代替的なヤング率プロフィールを形成する。この実施例で示すように、頂部金型１１１０は全体的にリング形状であって良く、フェースカップ１１０６の周囲のヤング率を調整可能である。さらに、底部金型１１２０はカップ型の幾何形状を採用し、中心に開口を具備してフェースカップ１１０６の周囲の近くにクエンチングプロセスを集中させる。得られたフェースカップは、図１１Ｂの断面図から理解できるように、厚さに関しては先のフェースカップと類似の外観であり、他方、ヤング率のプロフィールは、図１１Ｃに示すように劇的に異なっている。より具体的には、フェースカップ１１０６の周囲のヤング率は約７０ＧＰａ未満であって良く、他方、フェースカップの中央のヤング率は約１１０ＧＰａより大きいままである。最後に、図１１Ｄはフェースカップ１１０６の曲げ剛性を示し、これによれば、フェースカップ１１０６の極端周囲の曲げ剛性は全般的には約１２００ｋＮ−ｍｍであり、他方、中間部分の曲げ剛性は全般的には約１８００ｋＮ−ｍｍ未満であり、中央部分の曲げ剛性は約４７００ｋＮ−ｍｍより大きく、その曲げ剛性比は約４．０である。
【0042】
先の検討は金型クエンチングプロセスをゴルフボールの打撃フェースに適用して組み込むことに関するけれども、同様のプロセスを、ゴルフクラブヘッドの他の部分、例えば、クラウン、ソール、ホーゼル、さらにはスカートにも提供でき、これらはすべてこの発明の範囲および内容から逸脱しない。さらに、先に検討した同様の金型クエンチングプロセスは、メタルウッドタイプのゴルフクラブに限定されず、アイアンタイプのゴルフクラブにも及び、この発明の範囲および内容から逸脱しない。
【0043】
作業例における他の事柄、または、とくに明言しなくとも、すべての数値範囲、量、値、百分率、例えば材料の量、慣性モーメント、重心位置、ロフト、ドラフト角、種々の性能比についてのこれら、および明細書中の他のものは、たとえ、その値、量または範囲に関連して用語「約」が表示されていなくとも、「約」がその前に配置されているように読むことができる。したがって、そうでないと示されていない限り、明細書および特許請求の範囲に表される数のパラメータは近似的であり、これは、この発明により得られることが企図される所望の特性に応じて変化する。最低限でも、もちろん均等論の適用を制約するものではないが、各数のパラメータは記録されている有効数字の数や通常の丸め処理に照らして解釈されるべきである。
【0044】
この発明の広範な範囲を示す数的範囲およびパラメータは近似的であるけれども、具体例において示された数値は可能な限り正確に記録した。任意の数値は、それでも、それぞれのテスト計測に見いだされる標準偏差に必然的に起因する誤差を含む。さらに、種々のスコープの数値範囲が示される場合には、例示された値を含めた値の任意の組み合わせが利用できると理解されたい。
【0045】
もちろん、先のものはこの発明の事例の実施例に関するものであり、特許請求の範囲に記載されたこの発明の趣旨および範囲から逸脱しない範囲で修正を行うことができることに留意されたい。なお、以下に、ここで説明した技術的特徴を列挙する。
［技術的特徴１］
打撃フェース部分と、
上記打撃フェース部分の後方に結合された後方部分とを有し、
上記打撃フェース部分は、モリブデン等価量が４．０および９．７５の間のα−βチタンから製造され、
上記打撃フェース部分の少なくとも一部のヤング率が約９０ＧＰａ未満であることを特徴とするゴルフクラブヘッド。
［技術的特徴２］
上記打撃フェースの上記ヤング率は約８５ＧＰａ未満である技術的特徴１記載のゴルフクラブヘッド。
［技術的特徴３］
上記打撃フェースの上記ヤング率は約８０ＧＰａ未満である技術的特徴２記載のゴルフクラブヘッド。
［技術的特徴４］
上記α−βチタン合金のモリブデン等価量が約９．５未満である技術的特徴1記載のゴルフクラブヘッド。
［技術的特徴５］
上記打撃フェース部分は、少なくとも１つの断面領域に渡って可変ヤング率を具備する技術的特徴１記載のゴルフクラブヘッド。
［技術的特徴６］
上記打撃フェース部分は、ヤング率の最大変化が約２０ＧＰａより大きな打撃フェースを具備する技術的特徴５記載のゴルフクラブヘッド。
［技術的特徴７］
上記打撃フェース部分は、ヤング率の最大変化が約２５ＧＰａより大きな打撃フェースを具備する技術的特徴６記載のゴルフクラブヘッド。
［技術的特徴８］
上記打撃フェース部分は、ヤング率の最大変化が約３０ＧＰａより大きな打撃フェースを具備する技術的特徴７記載のゴルフクラブヘッド。
［技術的特徴９］
上記打撃フェース部分の曲げ剛性比が約２．６より大きく、
上記曲げ剛性比は、上記打撃フェース部分のピーク曲げ剛性を上記打撃フェース部分のスルー曲げ剛性で割ったものとして定義される技術的特徴５記載のゴルフクラブヘッド。
［技術的特徴１０］
上記打撃フェース部分の曲げ剛性比は約２．６５より大きい技術的特徴９記載のサインゴルフクラブヘッド。
［技術的特徴１１］
上記打撃フェース部分の曲げ剛性比は約４．０より大きい技術的特徴１０記載のサインゴルフクラブヘッド。
［技術的特徴１２］
ゴルフクラブヘッドを製造する方法において、
α−βチタン合金から製造された打撃フェース部分を、上記打撃フェース部分を製造するのに使用された材料のβ−トランサス温度より２５°〜１００°Ｃ低い温度まで加熱するステップと、
約１５秒より長い時間だけ、金型を上記打撃フェース部分に接触させたままにして上記金型を用いた伝導により上記打撃フェース部分をクエンチングするステップとを有し、
上記方法は、体心稠密β構造の１つの相を少なくとも有する打撃フェース部分を形成し、
上記打撃フェース部分の少なくとも一部のヤング率が約９０ＧＰａ未満であることを特徴とするゴルフクラブヘッド製造方法。
［技術的特徴１３］
上記打撃フェースの上記ヤング率は約８５ＧＰａ未満である技術的特徴１２記載のゴルフクラブヘッド製造方法。
［技術的特徴１４］
上記打撃フェースの上記ヤング率は約８０ＧＰａ未満である技術的特徴１３記載のゴルフクラブヘッド製造方法。
［技術的特徴１５］
上記金型は上記打撃フェース部分の後方部分全体と完全に係合する技術的特徴１２記載のゴルフクラブヘッド製造方法。
［技術的特徴１６］
上記金型は上記打撃フェース部分の後方部分全体と部分的に係合する技術的特徴１２記載のゴルフクラブヘッド製造方法。
［技術的特徴１７］
上記金型は約２５０°Ｃ未満の温度に維持される技術的特徴１２記載のゴルフクラブヘッド製造方法。
［技術的特徴１８］
上記金型のバルク伝導率は約１５Ｗ／ｍＫより大きい技術的特徴１２記載のゴルフクラブヘッド製造方法。
［技術的特徴１９］
上記金型のバルク伝導率は約１５Ｗ／ｍＫより大きい技術的特徴１８記載のゴルフクラブヘッド製造方法。
［技術的特徴２０］
上記金型のバルク伝導率は約２０Ｗ／ｍＫより大きい技術的特徴１９記載のゴルフクラブヘッド製造方法。
【符号の説明】
【0046】
１００ ゴルフクラブヘッド１０２ 本体
１０４ 打撃フェース
１０６ フェースインサート
１０８ 中心
２０１ 中央ゾーン
２０３ 中間ゾーン
２０４ 打撃フェース
２０５ 外側ゾーン
２０６ フェースインサート
２０８ フェース中心
５０１ 中央ゾーン
５０５ 外側ゾーン
５０６ フェースインサート
５１０ 金型