(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴルフクラブフェースを有する中空メタルウッドのゴルフクラブヘッドにおいて、前記ゴルフクラブフェースは、
（１）フェース垂直中心軸に沿って位置し、第1の厚さを有する垂直強化領域と、
（２）フェースの水平中心軸に沿って位置し、垂直中心軸の近傍の第1の厚さから垂直中心軸から離れた第１の厚さより薄い第２の厚さまで減少する厚さを有する水平強化領域とを有し、
（３）フェースのフェース／クラウン交差縁に沿って位置し、垂直中心軸近傍の第1の厚さから垂直中心軸から離れた第１の厚さより薄い第３の厚さまで減少する厚さを有するフェース／クラウン強化領域と、
（４）フェースのフェース／ソール交差縁に沿って位置し、垂直中心軸近傍の第1の厚さから垂直中心軸から離れた第３の厚さまで減少する厚さを有するフェース／ソール強化領域とをさらに有し、
前記第1の厚さは前記第３の厚さより厚く、
（５）４つの薄められた領域をさらに有し、
１つの薄められた領域はある象限に位置し、
各象限は、垂直強化領域によって形成された第１の縁と、水平強化領域によって形成された第２の縁と、フェース周辺縁によって形成された第３及び第４の縁を有し、
前記薄められた領域の各々は、ゴルフクラブフェースがゴルフボールを打撃すると、ある特定の周波数で振動するように定められているゴルフクラブフェース。
【請求項２】
前記薄められた領域の各々は他と識別可能な周波数で振動する請求項１に記載のゴルフクラブヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はゴルフクラブ、特に打撃面の裏側に隆起面を有するゴルフクラブフェースに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ゴルフクラブはシャフト、ヘッド、及びグリップからなっている。ヘッドの打撃面はフェースと称される。例えば、Ｒ．Ma1tby著「Golf  C1ub  Design  Fitting  A1teration  ＆  Repair」（１９９５年第４版）参照。一般に、フェースはヘッドのクラウン（すなわち上部）とソール（すなわち底部）に接し、又は隣接している。
【０００３】
中空メタルウッドタイプのクラブヘッドとキャビティアイアンタイプのクラブヘッドにおいては、フェースは薄いほうが好ましい。フェースは一般に、打撃面（すなわち前面）と該打撃面の裏側の裏面との2つの面からなっている。
【０００４】
ゴルフクラブのフェースがゴルフボールを打撃すると、大きな衝撃力（例えば２０００ポンド＝９０７．２ｋｇ）が生じる。この大きな衝撃力はフェースに作用する。この衝撃カは、中空メタルウッドタイプのクラブヘッドとキャビティアイアンタイプのクラブヘッドの比較的薄いフェースにおいては、大きな内部曲げ応力を生じる。この内部曲げ応力は不運にも材料にクラックを起こし、これによりクラブヘッドが使用できなくなる。
【０００５】
中空メタルウッドタイプのクラブヘッドとキャビティアイアンタイプのクラブヘッドについての最近のコンピュータ及び実験的研究によると、前記材料のクラックは、フェースの次の３個所で生じることが分かった。
（１）圧縮曲げ応力が大きい領域であるボール打撃中心におけるフェースの打撃面、特にスコアラインの領域
（２）引張り曲げ応力が大きい領域であるボール打撃中心におけるフェースの裏面
（３）（ａ）曲げ応力の垂直成分が大きい領域であるボール打撃中心の真上にあるフェースとクラウンの交差した部分、及び／又は（ｂ）曲げ応力の垂直成分が大きい領域であるボール打撃中心の真下にあるフェースとソールの交差した部分打撃中心の上方のフェース／クラウン交差部と、打撃中心の下方のフェース／ソール交差部との間の領域は、ボールストライクゾーンと称される。
【０００６】
また、ボールストライクゾーンを通るフェースの裏面の垂直応力分布は、フェース／ソール交差領域における大きな圧縮応力（すなわち負の応力）を有している。この圧縮応力は、ボール打撃中心領域に向ってゼロに増加し、ボール打撃中心領域の背後で最大引張り応力値（すなわち正の応力値）に達し、フェース／クラウン交差領域に向ってゼロを通って最大圧縮応力値（すなわち負の応力値）に減少する。フェースの前側（すなわち打撃面）のボールストライクゾーンを通る垂直応力分布は、逆ではあるがほぼ同じ成分を有する（すなわち、フェース／ソール交差部における大きな引張り曲げ応力であり、これは、ボール打撃中心で大きな圧縮応力に減少し、そしてフェース／クラウン交差部で大きな引張り曲げ応力に増加する。)。
【０００７】
ゴルフクラブヘッドの設計では、ボールの衝撃による力のような大きな繰り返し力に耐えるように構造的に適するようにしなければならない。このような構造的適合性は、曲げ応力レベルがフェースに使用される材料の危険応力レベル以下になるように、フェースの剛性を増加することによって達成することができる。典型的には、メタルクラブヘッドでは、フェースはその厚さを均一に増加することによって、及び／又はフェースの裏面に１又は複数のリブ（別個に取り付けられた柱（posts）又は金属線（meta1  1ine））を付加することによって強化される。
【０００８】
フェースの厚さを均一に増加するには、衝撃及び／又は疲労クラックを防止するのに十分な応力を適切に減少させるために、大量の材料を付加する必要がある。しかしながら、このようなクラブフェースヘの大量の材料の付加は、そのようなフェースを組み入れたクラブの特性に不利な影響を及ぼす。クラブの特性は、フェースに近すぎる質量中心(すなわち重心)を有する過度に重いクラブヘッドによって不利な影響を受ける。さらに、このようなフェースを組み入れたクラブの感触や音は、クラブを通して伝えられる振動とクラブの音響応答によって影響を受ける。
【０００９】
フェースを強化するために該フェースの裏面にリブを追加することは、フェースに過大な重量を付加することなく補強することができる利点を有するが、フェースの打撃面に不規則な強度分布が生じるという不利な結果を有する。従来のメタルゴルフクラブヘッドの設計に使用されてきたリブの例としては、例えば、垂直リブ、水平リブ、湾曲リブ、樹枝状リブ、傾斜リブ（すなわちＶ又はＸ形）、円形リブ又はこれらの組み合わせを含む。このようなリブは、フェースの剛性を局部的に増加し、重量の増加を最小限にするために、一般に、狭い幅、望ましい長さ、十分な深さ又は厚さを有するように幾何学的に特徴づけられている。
【００１０】
さらに、このようなリブは、典型的には、リブと該リブが取り付けられるフェースの裏面との間に鋭い角（又は小さな半径で湾曲した角）が形成されるようになっている。このような角はクラックの潜在性がある。また、フェースの裏面に沿って垂直に走るように配置されたリブの使用は、大きな曲げ応力（前述）を引き起こし、フェース／ソール交差部とフェース／クラウン交差部に向って移動し、そこでクラックを増大させる。
【００１１】
フェースの裏面でのリブの使用で経験された付加的な問題は、そのようなフェースの製造にある。典型的なフェースは鋳造法で形成される。リブ構造を含むフェースを鋳造することは、冷却中に生じる不均一な材料の収縮のためにさらに困難である。このような不均一な冷却は、鋳造材料中に特にリブが配設されている場所に沿って含有物、内部空隙、及び／又は表面クラックが生じる傾向にある。また、不均一な冷却は、リブが配設された領域の裏側の打撃面に表面の窪みや凹みが生じる傾向にある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
以上により、クラブの特性、外観、感触、音に不利な影響を与えることなく、増加した構造的一体性を有する（クラックや材料の欠陥のない）新しいクラブフェース構造に対する要求がある。
【００１３】
本願発明の主な目的は、与えられた大きさのクラブフェースに対して減少された重量と材料を備え、増加された強度と一体性を与える新しいゴルフクラブと、その設計方法を提供することにある。
【００１４】
本願発明の他の目的は、変化する厚さを有するように隆起されたゴルフクラブフェースと、その設計方法を提供することにある。
【００１５】
本願発明の他の目的は、フェースの垂直及び水平軸に沿った厚い領域と、フェース／クラウン交差部とフェース／ソール交差部に隣接する領域に沿った薄い領域と、最も薄い領域とを与えるように隆起されたゴルフクラブフェースを提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的は、スウィートスポット又はスウィートスポット状の挙動又は特性を与える領域の中心に調整された質量中心を与える低重量のゴルフクラブフェースを提供することにある。
【００１７】
本発明の他の目的は、クラブに作用する主要な力の方向（すなわち、ポール衝撃カ方向及びクラブ遠心力方向）にフェースの主慣性軸を与えるゴルフクラブフェースを提供することを目的とする。
【００１８】
本発明の他の目的は、ゴルフクラブフェースを組み込んだゴルフクラブヘッドの音響特性を調整することができる特徴を有するゴルフクラブフェースを提供することを目的とする。
【００１９】
本発明の他の目的は、衝撃変形に抵抗力のある構造的に剛性のあるクラブフェース及びその設計方法を提供することにある。
【００２０】
本発明の他の目的は、全体的に低い衝撃誘導応力を備え、初期及び長期間の故障（fai1ure）にさらに抵抗力のあるゴルフクラブフェース及びその設計方向を提供することを目的とする。
【００２１】
本発明の他の目的及び特徴は添付図面を参照してなされる以下の説明から明らかとなる。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述した問題を解決した隆起したフェースを有するゴルフクラブと、そのフェースを設計する方法である。本発明のゴルフクラブの隆起したフェースは、与えられたサイズと重量のゴルフクラブに対して増加した構造的一体性を与える。本発明のゴルフクラブの隆起したフェースは、他のゴルフクラブがクラック及び／又は材料欠陥を生じたテストに耐えている。本発明のゴルフクラブの隆起したフェースは、要求されたサイズと強度を有するフェースに少量の材料を与える能力と、所望の音響効果を与えるように音響的に調整することができる能力のために、ゴルフクラブ特性、外観、感触、及び／又は音に不利な影響を与えないというよりも、それらを向上する。実際には、本発明のゴルフクラブの隆起したフェースは、打撃面のある好ましい点でボールが打たれた時にある音響効果を与えるように、またその好ましい点以外の点でポールが打たれた時に異なる音響効果を与えるように、「調整」される。
【００２３】
本発明のゴルフクラブは、平坦な打撃面と、該打撃面の裏側の隆起した裏面とを有するフェースを有する。この隆起した裏面は、丘と谷の外観を有する増加し減少した肉厚の表面として説明することができる。本発明のゴルフクラブは、スウィートスポットに質量中心を与えるとともに、第1クラブ力（primary  c1ub  force)の方向に主慣性軸（principal  inertia  axes）を与える低重量のフェースを提供する。
【００２４】
このましくは、隆起した裏面は、垂直強化領域と水平強化領域からなり、これらはフェースの裏面に４つの象限（又は隆起領域）を形成する。垂直強化領域は裏面の垂直中心軸に沿って配設され、ある好ましい厚さを有する。水平強化領域は裏面の水平中心軸に沿って配設され、ある好ましい厚さを有する。この厚さは、軸の末端に向ってテーパが付けられて（すなわち薄くなって）いる。垂直領域と水平領域で形成された４つの象限はほぼ同一の形状であり、各象限の周辺縁に向かうように徐々に厚くなる領域に囲まれ（次第にその領域に融合してゆく）薄い隆起した領域を与える。これにより、全ての象限をクラブフェースとして一緒に見ると、一番厚い領域は垂直及び水平中心軸に沿っており、次に厚い厚さを有する領域はクラブフェースの周辺縁に沿っており、一番薄い領域はそれより厚い領域に囲まれて徐々に一番厚い領域に融合し、次に最も厚い領域は隆起した面を与えている。
【００２５】
クラブフェースをさらに見ると、クラブフェースの周辺縁に沿って追加的な厚い領域が与えられている。これにより、このフェースがクラブヘッドに組み入れられたときに、フェース／ソール交差部とフェース／クラウン交差部に厚い部分が与えられる。
【００２６】
このような隆起したフェースの利点は、与えられたサイズのクラブフェースに対して、その剛性と構造的一体性が増加する一方、その重量が減少する。また、そのようなフェースを組み入れたゴルフクラブヘッドは、隆起した領域のサイズに依存するある音響特性を有する。さらに、この音響特性は、隆起した領域のサイズ、形状、及び／又は深さを調整することによって変えることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１−３に示すように、本発明のゴルフクラブフェース１０は、スコアライン（不図示）を有するほぼ平坦な前打撃面１２（図２Ａ,Ｂのみ参照）と、隆起した裏面１４とからなる。隆起した裏面１４は好ましくは垂直強化領域１６と水平強化領域１８とからなり、これらは共にフェースの裏面１４に４つの象限（又は隆起領域）２０ａ−ｄを形成する。
【００２８】
図１に示すように、垂直強化領域１６は、裏面１４の垂直中心軸２２にほぼ沿って配置され、ある好ましい厚さＴ（図２Ａ,Ｂに示すように）を有している。水平強化領域１８は、裏面１４（図１）の水平中心軸２４にほぼ沿って配置され、ある好ましい厚さＴ（図２Ａ,Ｂに示すように）を有し、その厚さは（図２Ａに示すように）軸２４の端に向って厚さｔまで徐々に減少している。
【００２９】
図１に示すように、垂直強化領域１６と水平強化領域１８によって形成された４つの象限２０ａ−ｄは、ほぼ類似した形状であり、最も薄い領域２６が厚い領域２８,３０,３２,３４,３６に包囲され、徐々にその厚い領域に融合し、これにより厚い領域３２,３４.３６が各象限の周辺縁に向かうように形成された隆起を有している。以下に詳細に説明するように、４つの最も薄い領域２６の各々は、他とは区別される音響応答を与えるように調整することができる。全ての象限をクラブフェースとして一緒に見ると、最も厚い領域３６はクラブフェースの垂直及び水平中心軸２２,２４に沿って（すなわち、垂直及び水平強化領域１６,１８に沿って）おり、第２と第３の厚さを有する領域３２,３４はクラブフェースの周辺縁に沿っており、最も薄い領域２６は徐々に厚い領域２８,３０に包囲され、その厚い領域２８,３０は次に厚い領域３２,３４,３６に融合している。ここに示され説明されている実施例は徐々に厚くなる領域を有するが、この厚さが増加する領域の数は任意である。ここで注意すべきことは、隆起部を多大な数の徐々に厚くなる領域で示す能力には限界があることである。さらに、図１に示す好ましい実施例は徐々に厚くなる領域を不連続な分離した部分として示されているが、これらの領域は徐々に融合していることに注意すべきである。このため、完成したクラブフェースは階段状の面ではなく図２Ｂに示すように滑らかな隆起面を有している。
【００３０】
クラブフェースをさらに見ると、厚い領域３２,３４,３６は、図１に示すようにフェース／ソール交差部３８とフェース／クラウン交差部４０に位置するように、クラブフェースの裏面１４の周辺縁に沿って設けられている。
【００３１】
チタン合金Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ（通常６−４チタニウムと称される。）で作られたクラブフェースの各領域の代表的な厚さは次の通りである。（１）領域２６は約０．１２０インチ、（２）領域２８は約０．１２０から約０．１２５インチに増加し、（３）領域３０は約０．１２５から約０．１３０インチに増加し、（４）領域３２は約０．１３０から約０．１３５インチに増加し、（５）領域３４は約０．１３５から約０．１４０インチに増加し、（６）領域３６は約０．１４０から約０．１５０インチに増加している。また、このクラブフェースの代表的な幅と高さは、図１に示す水平軸２４に沿って計った幅が約３．２５インチで、図１に示す垂直軸２２に沿って計った高さが約１．７５インチである。しかしながら、当業者には理解されることであるが、クラブフェースに類似の構造的一体性と特性を与えるためのクラブフェースの厚さと寸法は、使用される金属又は合金とその物理的特性に依存する代表的な値、及び望まれるクラブフェースのサイズと形状とは異なる。
【００３２】
本発明の代表的な実施例は、図２ＡとＢの断面図に示すゴルフクラブフェース１０からなる。このゴルフクラブフェースは、平坦な打撃面１２（スコアラインを有していてもよい）と、該打撃面１２と反対側の隆起した裏面１４とからなっている。本発明の好ましいクラブフェース１０は、与えられたフェースサイズに対して増加した強度と減少した重量を有する構造的に「有効な」メタルゴルフクラブを与える。
【００３３】
本発明のクラブフェースは、前述した均一な厚さを有する強いクラブフェースよりも著しく軽い重量を有し、これにより、（ターゲットスウィングウェイトを達成することによって）より良いプレー能力とより明瞭な音響特性を有するクラブが得られる。また、本発明のクラブフェースデザインは、前述したようなフェースの裏面にリブを組み入れたクラブフェースよりも均一なフェース補強分布を有する。
【００３４】
さらに、本発明のクラブフェースデザインは、従来のデザインよりも構造的に有効であり、これにより例えば鋳造、溶接、及び／又は収縮のような製造に関連した構造的欠陥や割れ目を排除できる。さらに、本発明の設計によるゴルフクラブフェースは、与えられたボール衝撃に対して構造的弾性が増加する。これにより、設計の結果、（１）ボールの打撃中心におけるフェースの打撃面、特にスコアラインの領域、（２）ボール打撃中心におけるフェースの裏面、及び（３）ボール打撃中心の真上及び真下にあるフェース／クラウン交差部とフェース／ソール交差部において、応力が小さくなる。さらに、本発明のクラブフェースデザインは、広大な領域にわたってより均一なフェース剛性を与える。これにより、ボールのヒットオフ中心（hit  off−center）がより均一に剛なフェース面を感じることが保証され、まるでヒットオン中心（hit  on−center：すなわち、大きなスウィートスポット、スウィートスポット領域、又は最適なボール飛距離と弾道を与える領域）であるかのように反応し、クラブフェースに構造的に低下した影響を与えない。
【００３５】
さらに、本発明のクラブフェースデザインは、ボールがフェースの最適領域で打たれると第１の音を与え、ボールがフェースの最適領域以外の領域で打たれると異なる第２の音を与えるように調整することができる音響特性を提供し、これによりクラブの使用者に瞬間的なフィードバックとスウィングを調整する能力を与える。このような本発明のクラブフェースの異なる音響応答により、このフェースを、クラブフェースの最適領域（すなわちスウィートスポット又はスウィートスポット領域）にボールを確実にインパクトさせるように教育し及び／又は学習するための教育ツールとして使用することができる。
【００３６】
本発明の隆起面の設計は、模擬実験された一連の異なるホールインパクトに対するヘッドの幾何学形状の詳細なコンピュータ構造解析を行ない、次のことを決定することで得られた。
（１）スウィートスポット（又はスウィートスポット領域）の打撃に対しては、曲げ応力は、スウィートスポット領域、フェース／ソール交差領域とフェース／クラウン交差領域において最大であり、これによりトウとヒールにおける応力がほぼゼロになる。
（２）ミス打撃（すなわちスウィートスポット又はスウィートスポット領域のヒットオフ）に対しては、曲げ応力はボールの打撃中心、及びフェース／クラウン交差領域とフェース／ソール交差領域におけるボール打撃中心の真上又は真下で最大となる。
（３）有効フェースのフレキシビリティは、フェース幅の減少のために、オフセンターを著しく減少させる（すなわち、スウィートスポット又はスウィートスポット領域を外すと、フレキシビリティの大きな変化がある。）。
（４）ほとんど全ての打撃に対しては、曲げ応力が小さい領域と、このためにフェースの構造的一体性に不利な影響を与えることなく材料（及び重量）を除去することができる領域とがある。
これらの研究の結果は、中空メタルウッドタイプのクラブヘッドと、キャビティアイアンタイプのクラブヘッドの両方に等しく適用可能である。
【００３７】
これらの結果に基づき、前述したように、本発明のヘッドフェースは、垂直軸２２に沿ったスウィートスポット又はスウィートスポット領域の上方及び下方に、フェース／クラウン交差領域４０とフェース／ソール交差領域３８に増加した幅を有する厚い垂直強化領域１６（図１に示す）を有するように設計され、曲げ応力がヘッドのソールとクラウン領域に安全に分散することを保証している。垂直強化領域１６の厚さＴ（図２Ａ及びＢに示す）は、これらの領域で経験された応力が材料が耐えうる最大応力以下になるように調整された。
【００３８】
また、前述したように、本発明のヘッドフェースは、トウとヒール領域にフェースのフレキシビリティを増加して、スウィートスポット又はスウィートスポット領域のサイズを増加するために、水平軸２４の端に向って減少する（すなわち薄くなる）ようなある好ましい厚さを有する水平軸２４に沿う水平強化領域１８（図１に示す）を有するように設計されている。
【００３９】
前述したように、垂直及び水平強化領域１６,１８は４つの象限領域２０ａ−ｄを形成し、前述の研究の結果により決定されたように、低応力の領域である。このデザインでは、４つの象限領域２０ａ−ｄは（垂直及び水平領域１６,１８に比べて）薄くされ、重量が減少されている。これらの薄い領域２０ａ−ｄは、楽しい音響音を発する低周波信号モードを生み出すように設計することができるという付加的な利点を有する。この付加的な利点により、フェースは、ボールがスウィートスポット又はスウィートスポット領域をヒットすると４つの全ての象限２０ａ−ｄが均一に励起され、人聞の可聴範囲内で振動して純粋で清潔な音響音を発するように設計することができる。さらに、フェースは、各象限を調整して別個の音響応答を与えるように設計することができる。そして、これにより、ボールがスウィートスポット又はスウィートスポット領域以外の領域をヒットすると、少なくとも１つの象限２０ａ−ｄはボールストライクによって覆われ、４つの象限が全て均一に励起されなくなり、スウィートスポット又はスウィートスポット領域から生じる音とは異なる音響音を発することができるように設計することができる。
【００４０】
本発明のゴルフクラブフェースでボールを打撃したときの音響フィードバックの付加的な利点により、該フェースを組み入れたクラブは、クラブフェースの最適領域に一致してボールを衝撃することを指示し及び／又は学習することを補助するための教育ツールとして使用することができる。
【００４１】
以上で本発明の実施例を説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく種々の変形が可能であり、その失うな変形例とその均等物は本発明に含まれる。例えば、好ましい強化領域は、クラブフェースの水平及び垂直軸に対応するように示されている。しかし、均等なデザインでは、その強化領域は、軸に対応したパターン以外のパターン（例えば、補強領域が水平及び垂直軸からオフセットしたパターン、補強領域が垂直でないパターン、２または３以上の主補強領域があるパターン）をべ一スにすることができる。さらなる実施例では、均等な方法は、隆起部がここに好ましいものとして説明したものと異なっていても、与えられた応力荷重に基づいて隆起したクラブフェースを設計することである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のゴルフクラブフェースの裏面の平面図。
【図２】Ａは図１のＡ−Ａ線における本発明のゴルフクラブフェースの断面図、Ｂは図１のＢ−Ｂ線における本発明のゴルフクラブフェースの断面図。
【図３】垂直及び水平補強領域の概略を示す本発明のゴルフクラブフェースの裏面の平面図。
【符号の説明】
１０…ゴルフクラブフェース、１２…ボール打撃面、１４…裏面、１６…垂直強化領域、１８…水平強化領域、２０ａ−ｄ…象限、２２…垂直中心軸、２４…水平中心軸、２６…薄い領域、２８,３２,３４,３６…厚い領域、３８…フェース／ソール交差領域、４０…フェース／クラウン交差領域。
【図１】
0003719961.tif 000002
【図２】
0003719961.tif 000003
【図３】
0003719961.tif 000004