(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】
(24)【登録日】2023-10-30
(45)【発行日】2023-11-08
(54)【発明の名称】ゴルフクラブヘッド
(51)【国際特許分類】
A63B 53/04 20150101AFI20231031BHJP
A63B 102/32 20150101ALN20231031BHJP
【FI】
A63B53/04 C
A63B102:32
(21)【出願番号】P 2019213471
(22)【出願日】2019-11-26
【審査請求日】2022-09-16
(73)【特許権者】
【識別番号】000183233
【氏名又は名称】住友ゴム工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100104134
【氏名又は名称】住友 慎太郎
(74)【代理人】
【識別番号】100156225
【氏名又は名称】浦 重剛
(74)【代理人】
【識別番号】100168549
【氏名又は名称】苗村 潤
(74)【代理人】
【識別番号】100200403
【氏名又は名称】石原 幸信
(74)【代理人】
【識別番号】100206586
【氏名又は名称】市田 哲
(72)【発明者】
【氏名】綱島 豊容
(72)【発明者】
【氏名】大貫 正秀
【審査官】岸 智史
(56)【参考文献】
【文献】特開2004-358224(JP,A)
【文献】米国特許第10207162(US,B2)
【文献】特開2007-229002(JP,A)
(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】
内部に中空部を有するゴルフクラブヘッドであって、
フェース部、クラウン部及びソール部を含み、
前記フェース部は、フェース中心を含む中央部と、前記中央部を囲むように前記中央部の周囲に延在する周辺部とを含み、
前記中央部は、前記フェース部の面積の45%以上の面積を有し、
前記周辺部は、第1材料で構成され、前記中央部は、前記第1材料と、前記第1材料よりもヤング率が大きい第2材料とを含み、
前記第2材料は、前記フェース部に露出することなく、前記フェース部の内部に配されており、
前記中央部及び前記周辺部は、それぞれ、下記式(1)で求められる曲げ剛性を有し、
前記中央部の前記曲げ剛性をScとし、前記周辺部の前記曲げ剛性をSpとしたときに、比Sc/Spが
18.1~55.0である、
ゴルフクラブヘッド。
曲げ剛性=E×t
3/12…(1)
ここで、Eはヤング率(GPa)であり、tは厚さ(mm)である。
【請求項2】
前記比Sc/Spが49.3以下である、請求項1に記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項3】
前記中央部は、前記
フェース部の面積の60%以下の面積を有する、請求項1又は2に記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項4】
ヘッド体積が100~460ccであり、ヘッド重量が170~280gであり、前記フェース部の重量が35~70gである、請求項1ないし3のいずれか1項に記載のゴルフクラブヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、内部に中空部を有するゴルフクラブヘッドに関する。
【背景技術】
【0002】
プロや上級者ゴルファにとって、ゴルフクラブヘッドの打球音は、ゴルフクラブヘッドの重要な性能の一つである。これまで、ゴルフクラブヘッドの打球音を改善するために、種々の工夫がなされている(例えば、下記特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
近年、高い打球音は、プロや上級者ゴルファから敬遠される傾向がある。さらなる調査の結果、多くのゴルファは、概ね、5000Hz以下、とりわけ4000Hz前後の周波数の打球音を好む傾向があることがわかった。また、打球音に関しては、音の高低のみならず、十分な残響が望まれるところ、上記特許文献1は、これらの事項について考慮されたものではなかった。
【0005】
本発明は、以上のような問題に鑑み案出なされたもので、打球音を向上することができるゴルフクラブヘッドを提供することを主たる課題としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、内部に中空部を有するゴルフクラブヘッドであって、フェース部、クラウン部及びソール部を含み、前記フェース部は、フェース中心を含む中央部と、前記中央部を囲むように前記中央部の周囲に延在する周辺部とを含み、前記中央部及び前記周辺部は、それぞれ、下記式(1)で求められる曲げ剛性を有し、前記中央部の前記曲げ剛性をScとし、前記周辺部の前記曲げ剛性をSpとしたときに、比Sc/Spが5.0~55.0である。
曲げ剛性=E×t3/12…(1)
ここで、Eはヤング率(GPa)であり、tは厚さ(mm)である。
【0007】
本発明の他の態様では、前記中央部は、前記周辺部と同じ材料で形成されても良い。
【0008】
本発明の他の態様では、前記中央部は、前記周辺部の材料とは異なる材料を含んでいても良い。
【0009】
本発明の他の態様では、前記周辺部は、第1材料で構成され、前記中央部は、前記第1材料と、前記第1材料よりもヤング率が大きい第2材料とを含んでも良い。
【0010】
本発明の他の態様では、前記第2材料は、前記フェース部に露出することなく、前記フェース部の内部に配されても良い。
【0011】
本発明の他の態様では、前記比Sc/Spが5.5~49.3であっても良い。
【0012】
本発明の他の態様では、前記比Sc/Spが5.9~49.3であっても良い。
【0013】
本発明の他の態様では、前記中央部は、前記フェース部の面積の2%~60%の面積を有することができる。
【0014】
本発明の他の態様では、ヘッド体積が100~460ccであり、ヘッド重量が170~280gであり、前記フェース部の重量が35~70gであっても良い。
【発明の効果】
【0015】
本発明のゴルフクラブヘッドは、上記の構成を採用することにより、概ね、4000Hz前後の周波数で長い残響を伴う打球音を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【
図1】本実施形態のゴルフクラブヘッドの斜視図である。
【
図2】本実施形態のゴルフクラブヘッドの正面図である。
【
図3】本実施形態のゴルフクラブヘッドの平面図である。
【
図5】他の実施形態を示すゴルフクラブヘッドの部分断面図である。
【
図6】他の実施形態を示すゴルフクラブヘッドの部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。全ての実施形態を通して、共通する要素については、同じ符号が付されており、重複する説明は省略されている。
【0018】
図1~3は、本実施形態のゴルフクラブヘッド(以下、単に「ヘッド」ということがある。)1の斜視図、正面図及び平面図をそれぞれ示す。また、
図4は、
図3のIV-IV線断面図を示す。
【0019】
[基準状態等]
本明細書において、特に言及されていない場合、ヘッド1は、基準状態に置かれている。「基準状態」とは、ヘッド1が、当該ヘッド1に定められたライ角α(
図2)及びロフト角β(
図4)で水平面HPに置かれた状態である。より詳細には、基準状態は、
図3に示されるように、ヘッド1のシャフト軸中心線CLが、基準垂直面VP内に配された状態で、ヘッド1が所定のライ角α及びロフト角βに保持された状態である。なお、シャフト軸中心線CLは、ヘッド1のホーゼル6に形成されたシャフト差込孔6aの軸中心線によって画定される。
【0020】
[ヘッドの座標系]
本明細書では、基準状態のヘッド1に、ヘッド前後方向x、ヘッドトウ・ヒール方向y及びヘッド上下方向zが定義される。ヘッド前後方向xは、基準垂直面VPに直交し、かつ、水平面HPと平行な方向である。ヘッドトウ・ヒール方向yは、基準垂直面VP及び水平面HPにともに平行な方向である。ヘッド上下方向zは、ヘッド前後方向x及びヘッドトウ・ヒール方向yにともに直交する方向である。なお、ヘッド前後方向xでは、フェース部2側が前側であり、その反対側が後側とされる。
【0021】
[ヘッドの基本形態]
ヘッド1は、内部に中空部i(
図4)を有する。本実施形態において、ヘッド1は、いわゆるウッド型のゴルフクラブヘッドとして好適である。ウッド型のゴルフクラブヘッドとしては、例えば、ドライバーやフェアウェイウッド等が挙げられ、本実施形態では、ドライバーヘッドが例示されている。ただし、本発明は、内部に中空部iが形成されたものであれば、ハイブリッド型、アイアン型、パター型等、様々なゴルフクラブヘッドが対象とされる。
【0022】
本実施形態のヘッド1において、ヘッド体積については、特に限定されないが、例えば100~460cc程度とされる。ドライバーヘッドの場合、ヘッド体積は、好ましくは380~460cc、より好ましくは420~460ccとされる。
【0023】
本実施形態のヘッド1において、ヘッド重量については特に限定されないが、例えば、170~280g程度とされる。ドライバーヘッドの場合、ヘッド重量は、好ましくは170~240g、より好ましくは170~220gとされる。
【0024】
ヘッド1は、フェース部2、クラウン部3及びソール部4等を含み、これらの部材が内部に中空部iを画定するように配されている。中空部iには、例えば、必要に応じて発泡剤やゲル剤などが充填されても良い。
【0025】
本実施形態において、クラウン部3及びソール部4は、例えば、金属材料で構成されている。金属材料としては、例えば、ステンレス、マレージング鋼、チタン合金、マグネシウム合金、アルミニウム合金等が好適である。他の態様では、ヘッド1の一部(例えば、クラウン部3等)が、繊維強化樹脂等の非金属材料で構成されても良い。
【0026】
フェース部2は、ボールを打撃するための壁状部分であって、ヘッド1の前側に形成されている。フェース部2の外面(前面)は、ボールと接触する打撃面2aとされる。図示していないが、この打撃面2aには、フェースラインと呼ばれるトウ・ヒール方向に延びる複数本の溝が設けられる。
【0027】
図4に示されるように、フェース部2の内面2bは、他の部材に接することなく、ヘッド1の内部の中空部iに面している。また、打球時において、フェース部2の自由な撓み(弾性変形)及びその後の振動が妨げられないように、フェース部2の後方には十分な空間が提供されている。
【0028】
クラウン部3は、フェース部2の上縁からヘッド後方に延び、その外面がヘッド上面を形成している。クラウン部3の内面は、中空部iに面している。
図1~3に示されるように、クラウン部3のヒール側には、ホーゼル6が設けられている。ホーゼル6には、クラブシャフト(図示省略)を固定するためのシャフト差込孔6aが形成されている。
【0029】
ソール部4は、フェース部2の下縁からヘッド後方に延び、その外面がヘッド底面を形成している。
図4に示さされるように、ソール部4の内面は、中空部iに面している。
【0030】
図2に示されるように、本実施形態のフェース部2は、フェース中心FCを含む中央部21と、中央部21を囲むように中央部21の周囲に延在する周辺部22とを含む。本実施形態において、周辺部22は、フェース部2の中央部21を除いた部分の全域を形成する環状体として形成されている。なお、
図1~
図3において、理解を助けるために、中央部21の境界線21eが破線で示されている。
【0031】
本明細書において、フェース中心FCは、スイートスポットを意味する。スイートスポットは、ヘッド重心からフェース部2の打撃面2aに引いた垂線と、打撃面2aとの交点である。
【0032】
また、フェース部2において、中央部21及び周辺部22は、それぞれ、下記式(1)で求められる曲げ剛性を有し、中央部21の曲げ剛性をScとし、周辺部22の曲げ剛性をSpとしたときに、比Sc/Spが5.0~55.0とされる。
曲げ剛性=E×t3/12…(1)
【0033】
本実施形態では、上記式(1)を用いて、フェース部2の中央部21及び周辺部22のそれぞれの曲げ剛性を特定している。ここで、式(1)は、平板の曲げ剛性を表す一般式であり、Eは対象部分のヤング率(GPa)を、tは対象部分の厚さ(mm)をそれぞれ示す。なお、フェース部2にフェースラインが設けられている場合、前記厚さtは、このフェースラインを埋めた状態で特定されるものとする。フェースラインの深さが非常に小さいため、フェースラインは、曲げ剛性には実質的な影響を与えないためである。
【0034】
発明者らは、種々の実験の結果、打球音とフェース部2の曲げ剛性との間に、一定の関係性があることを知見した。具体的には、フェース部2の中央部21の曲げ剛性Scを大きくする一方、フェース部2の周辺部22の曲げ剛性Spを小さくし、かつ、これらの比Sc/Spを一定範囲に規制すると、良好な打球音が得られることが分かった。すなわち、ヘッド1の打球音の周波数が、概ね、4000Hz前後に維持されつつ、十分な残響が提供されることが分かった。
【0035】
以上のように、本実施形態のヘッド1は、フェース部2の曲げ剛性の分布の改善を基本として打球音を向上させるという新規な着想に基づく。したがって、本実施形態のヘッド1は、設計自由度(特に、フェース部2以外の構成要素の設計自由度)を高めるという利点をもたらす。
【0036】
図4に示されるように、本実施形態では、中央部21の厚さt1は、周辺部22の厚さt2よりも大きく形成されている。中央部21は、例えば、実質的に一定の厚さt1を有し、周辺部22は、例えば、実質的に一定の厚さt2を有する。なお、「実質的に」と言及されているのは、機械加工や鋳造等では、不可避的に寸法誤差が生じることを考慮したものであり、基準厚さに対して±0.20mmの誤差の範囲は、一定の厚さとして把握されることを意図している。フェース部2において、中央部21と周辺部22との間に、厚さが徐々に変化する部分を含んでも良い。この場合でも、中央部21と周辺部22との曲げ剛性を上述の範囲にコントロールすることで、良好な打撃音を提供することができる。
【0037】
また、本実施形態では、フェース部2において、中央部21は、周辺部22と同じ金属材料(この例では、チタン合金)で形成されている。したがって、ヤング率に関し、中央部21は、周辺部22と同じである。一方、厚さに関しては、中央部21は、周辺部22よりも大きく構成されている。本実施形態では、このような構成により、中央部21と周辺部22との曲げ剛性の比Sc/Spが上記範囲に調整され得る。
【0038】
ここで、曲げ剛性の比Sc/Spが5.0未満になると、打球音が高くなる傾向があり好ましくない。逆に、曲げ剛性の比Sc/Spが55.0を超えると、中央部21と周辺部22との剛性差が大きくなり、フェース部2の耐久性が低下するおそれがある。したがって、フェース部2の耐久性を損なわずに、打球音のより一層の向上を図るために、曲げ剛性の比Sc/Spは、好ましくは5.5~49.3の範囲、さらに好ましくは5.9~49.3の範囲とされる。
【0039】
同様に、フェース部2の周辺部22の厚さt2が過度に小さくなると、フェース部2の耐久性を低下させるおそれがある。したがって、特に限定はされないものの、フェース部2の耐久性を維持しつつ打球音をさらに向上させるために、周辺部22の厚さt2は、例えば、1.00mm以上、好ましくは1.30mm以上、より好ましくは1.40mm以上とされる。
【0040】
本実施形態のヘッド1において、打球音をさらに向上させるために、相対的に高い曲げ剛性Scを有する中央部21は、例えば、フェース部2の面積の2%~60%、好ましくは2~50%、より好ましくは2~40%の面積を有する。
【0041】
ここで、フェース部2の面積は、便宜上、基準状態の正面図で特定されるヘッド輪郭線(これは、クラウン部3やソール部4の一部が含まれ得る)で囲まれた平面の面積とする。同様に、フェース部2の中央部21の面積は、便宜上、基準状態の正面図において、フェース部2の打撃面2aに投影された中央部21の境界線21e(
図1~3参照のこと)で囲まれた平面の面積とする。
【0042】
好ましい態様では、中央部21は、フェース部2の輪郭形状に対応するように、ヘッド上下方向zの長さよりも、ヘッドトウ・ヒール方向yの長さが大きい横長形状とされている。これは、打球音の残響を長期に亘って持続させるのに役立つ。また、中央部21は、ゴルファの打点位置が集中する領域をカバーするように、長円状又は楕円状とされるのが望ましい。特に好ましくは、中央部21の図心が、フェース中心FCから5mm以内に位置するように、中央部21の輪郭形状が決定されるのが望ましい。このような態様によれば、ヘッド1の反発性を高めつつ、フェース部2の広い範囲の打撃位置で良好な打球音を得ることができる。
【0043】
フェース部2の重量は、フェース部2の振動に影響を与える。したがって、本実施形態のヘッド1において、打球音をさらに向上させるために、フェース部2の重量を一定範囲に制限することが望ましい。好ましい態様では、フェース部2の重量は、例えば、35~70gとされ、好ましくは45~70gとされ、より好ましくは50~70gとされる。
【0044】
[他の実施形態]
図5には、本発明の他の実施形態が示されている。
図5は、
図3のIV-IV線に相当する断面を示している。
図5に示されるように、この実施形態では、フェース部2の中央部21は、周辺部22の材料とは異なる材料を含んでいる。このように、フェース部2は、2種類以上の材料を用いて構成されても良い。これにより、例えば、フェース部2の厚さの変化を抑えつつ、上記曲げ剛性の比Sc/Spを所望の範囲に調節することができる。
【0045】
本実施形態において、周辺部22は、第1材料m1で構成されている。第1材料m1としては、先の実施形態と同様に、例えばチタン合金(ヤング率:約120GPa)とされる。一方、中央部21は、ヤング率Efの第1材料m1と、第1材料m1のヤング率Efよりも大きいヤング率Ecを有する第2材料m2とを含んで構成されている。本実施形態において、第1材料m1は、フェース部2の外面層及び内面層の表面材を形成しており、その厚さはともに「tf」とされている。また、第2材料m2は、第1材料m1の間に挟まれて芯材を形成しており、その厚さは「tc」とされる。
【0046】
図5のように、フェース部2が複合材料からなる場合、複合部分の曲げ剛性(
図5では中央部21の曲げ剛性)は、以下の式(2)で求めることができる。
中央部の曲げ剛性=表面材の曲げ剛性Scf×2+表面材に発生する軸力による曲げ剛性S0+芯材の曲げ剛性Scc …(2)
ここで、各曲げ剛性Scf、Scc及びS0は、以下のとおりである。
Scf=Ef×tf
3/12
Scc=Ec×tc
3/12
S0=Ef{tf(tf+tc)
2/2}
【0047】
このような態様では、先の実施形態に比べると、中央部21と周辺部22との厚さの差t1-t2をより小さくしつつ(この例では、差t1-t2はゼロ)、上記曲げ剛性の比Sc/Spを所望の範囲に調節することができる。このような実施形態では、フェース部2の厚さ部分に大きな差を設けることなく曲げ剛性を調節できる。したがって、切り欠き効果等に起因する損傷が効果的に抑制される。
【0048】
第2材料m2としては、種々の材料を採用することができるが、例えば、第1材料m1のヤング率よりも大きいヤング率を有する材料が望ましい。例えば、第1材料m1がヤング率120GPaのチタン合金の場合、第2材料m2には、ヤング率が120GPaよりも大きい任意の材料を採用することができる。このような第2材料m2としては、例えば、銅合金(129GPa~)、鋼(201GPa~)、ジルコニア(ヤング率:約210GPa)、モリブデン(324GPa)、アルミナ(ヤング率:約360GPa)等の各種の高剛性材料が挙げられる。
【0049】
さらに、この実施形態では、第2材料m2は、フェース部2において、外部に露出することなく、フェース部2の内部に配されている。すなわち、ヤング率の大きい第2材料m2のヘッド前後方向x、ヘッドトウ・ヒール方向y及びヘッド上下方向zには、第2材料m2よりもヤング率が小さい第1材料m1が配置されている。このような構成によれば、第1材料m1と第2材料m2との強固な結合が得られ、ひいては耐久性に優れたフェース部2を提供することができる。
【0050】
図6には、さらに他の実施形態が示されている。
図6も、
図3のIV-IV線に相当する断面を示している。
図6に示されるように、この実施形態では、
図5の実施形態を基調としているが、周辺部22の厚さt2が中央部21の厚さt1よりも小さく構成されている。このような実施形態では、前記曲げ剛性の比Sc/Spをより大きな値に調節することができる。
【0051】
以上、本発明の好適な実施形態が詳細に説明されたが、本発明は、上記の具体的な開示に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において、種々変更して実施することができる。また、本明細書において開示された実施形態は、それぞれ単独で実施可能である他、それぞれの特徴点を相互に含むように組み合わされて実施されても良い。さらに、本発明にはその均等物が含まれることは勿論である。
【実施例】
【0052】
[第1実施例]
本発明の効果を検証するために、
図1~4の基本構造を有し、かつ、表1の仕様に基づいて、中空のゴルフクラブヘッドを試作し、それらの打球音が評価された。各ゴルフクラブヘッドは、フェース部の構成を除いて、同一の仕様を有する。共通仕様やテスト方法は、次のとおりである。
【0053】
<共通仕様>
ヘッド体積:460cc
フェース部の材料:チタン合金
【0054】
<テスト方法:打球音の周波数、残響及び耐久性>
各ゴルフクラブヘッドにシャフトを装着してゴルフクラブを製造した後、各ゴルフクラブとスイングロボットとを使用して、ヘッドスピード35m/sでボールをフェース中心で打撃し、それぞれの打球音が、騒音計を用いて採取された。次に、FFTアナライザを用いて、採取された打球音の周波数応答関数が求められた。次に、周波数応答関数から、打球音に関係すると思われる、一次のピークの周波数を調べた。また、残響時間は、ウェーブレット解析で評価し、比較例1を100とする指数で表示した。数値が大きいほど、残響時間が長いことを意味する。また、耐久性については、実用打撃回数を上限として、ヘッドが破損するまでの打撃数を調べた。耐久性の結果は、比較例1を100とする指数で表示しており、数値が大きいほど良好である。テストの結果などが表1に示される。
【0055】
【0056】
テストの結果、比較例に比べて、実施例のゴルフクラブヘッドは、良好な打球音を提供することが確認された。
【0057】
[第2実施例]
本発明の効果を検証するために、
図1~3の基本構造を有し、かつ、
図5又は
図6のフェース部を有し、かつ、表2の仕様に基づいて、中空のゴルフクラブヘッドを試作し、それらの打球音が評価された。各ゴルフクラブヘッドは、フェース部の構成を除いて、同一の仕様を有する。テスト方法は、上記のとおりである。フェース部に用いられた材料は、以下のとおりである。
ヤング率210GPaの材料:ジルコニア合金
ヤング率360GPaの材料:アルミナ
ヤング率650GPaの材料:炭化タングステン合金
テストの結果などが表2に示される。
【0058】
【0059】
テストの結果、比較例に比べて、実施例のゴルフクラブヘッドは、良好な打球音を提供することが確認された。
【符号の説明】
【0060】
1 ゴルフクラブヘッド
2 フェース部
3 クラウン部
4 ソール部
21 中央部
22 周辺部
FC フェース中心
i 中空部
m1 第1材料
m2 第2材料