(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
打撃面を有するフェース部とフェース部の上部から後方に延びるブレード部とフェース部の下部から後方に延びるソール部を有するキャビティー型アイアンゴルフクラブヘッドにおいて、前記フェース部のフェース曲げ剛性比が０．２５％以下で、かつフェース撓み指数が３．０×１０−３ｍｍ／ｋｇｆ以上を有することを特徴とするキャビティー型アイアンゴルフクラブヘッド。
【請求項２】
打撃面を有するフェース部とフェース部の上部から後方に延びるブレード部とフェース部の下部から後方に延びるソール部を有するキャビティー型アイアンゴルフクラブヘッドにおいて、前記フェース部のフェース曲げ剛性比が０．１４％以下で、かつフェース撓み指数が５．０×１０−３ｍｍ／ｋｇｆ以上を有することを特徴とするキャビティー型アイアンゴルフクラブヘッド。
【請求項３】
打撃面を有するフェース部とフェース部の上部から後方に延びるブレード部とフェース部の下部から後方に延びるソール部を有するキャビティー型アイアンゴルフクラブヘッドにおいて、ブレード曲げ剛性比が０．９３％より大きいことを特徴とする請求項１または請求項２記載のキャビティー型アイアンゴルフクラブヘッド。
【請求項４】
打撃面を有するフェース部とフェース部の上部から後方に延びるブレード部とフェース部の下部から後方に延びるソール部を有するキャビティー型アイアンゴルフクラブヘッドにおいて、ヘッド全体の全体曲げ剛性が１．５×１０８  ｋｇｆｍｍ２  以上、全体捩れ剛性が４．０×１０８  ｋｇｆｍｍ２  以上であることを特徴とする請求項３記載のキャビティー型アイアン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、フェースの中央部が薄肉で、上部がブレード部、下部がソール部と呼ばれる厚肉部を有する高反発性キャビティー型アイアンゴルフクラブヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アイアン型のゴルフクラブヘッドにおいては、打球の方向性と反発性を向上させるために様々な改善がなされている。例えば、特開平６−８６８４２号公報には、インパクト時の捩じれ抵抗を獲得し、ストローク中にゴルフボールに対して運動量の遅延伝達を行うためにフェース背面部のキャビィー周縁領域に座繰り凹部を設けたアイアンゴルフクラブヘッドが提案されている。また、特開平６−３４３７２３号公報には、ストローク中にゴルフボールへのモーメントの伝達を遅らせるためにヘッドの正面壁の後方に二つの直交凹所を形成し、これら凹所が正面壁を形成するヘッドの表面の周縁領域に近接して、後方に突出する金属製ヘッド伸長部と境を接する構造としたアイアンゴルフクラブヘッドが提案されている。
【０００３】
更に、特開平７−１４８２９１号公報には、ゴルフボールにインパクトする際の可聴音の減衰や耐捩じれ性、ストローク中にゴルフボールに対して運動量の遅延伝達を行うためにフェース背面部のキャビィー周縁領域にアンダーカット凹部を設け、更に減衰構造を取り付けたアイアンゴルフクラブヘッドが提案されている。しかし、何れもフェースとブレード部（頂部）、ソール部（底部）、ヒール部、トウ部との境界部分を薄肉とした構造であり、反発性という観点からはさほど向上が見られず、従来のアイアンゴルフクラブヘッドと同等レベルであった。
【０００４】
また、本発明者らは、先に特開平８−１６８５４１号公報において、ヘッド内部に空洞を有する中空アイアンヘッドの背面部の一部を開口し、断面形状がボックス型の構造とすることで従来のものよりも更に反発性を向上させ、ボールの飛距離を延ばすアイアンゴルフクラブヘッドを提案した。このアイアンゴルフクラブヘッドの構造は、図１１に示すように、フェース部２の上部から繋がるブレード部１の最背面側から下方に伸びる部分１２を有し、しかもフェースの下部から繋がるソール部４の最背面側から上方に伸びる部分１３を有し、更にフェースが曲げ耐力１２０ｋｇｆ／ｍｍ２  以上の高強度材を使用して３ｍｍ以下の薄肉構造として、打撃時に生じるフェース部の弾性変形を増大させ、飛距離を増大させたものである。すなわち、上記特開平８−１６８５４１号公報によるアイアンゴルフクラブヘッドでは、打撃時に起こる様々な弾性変形のうち、フェース部のみのが背面方向への撓むという形態の変形を増大させることで、ボールスピードを向上させ、飛距離を延ばすことを可能にしたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者は、打撃時におけるフェース部のみの弾性変形を増大させる具体的条件について更に詳細に検討した結果、アイアンゴルフクラブヘッドの各部位の剛性を適切に設定した場合に、特にフェース部の弾性変形は増大し、ボールの飛距離を延ばす効果が大きいことを知見し、上述した特開平８−１６８５４１号公報に記載された発明内容を基礎としつつも、より一層ボールの飛距離を延ばすことを可能にする高反発性キャビティー型アイアンゴルフクラブヘッド（以下アイアンヘッドという。）を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、アイアンヘッド各部の弾性変形のしにくさである曲げ剛性を適切に設定することにより、打撃時におけるフェース部のみの弾性変形が増大し、ボールの飛距離を延ばすキャビティー型アイアンヘッドであり、その要旨は以下の通りである。
（１）打撃面を有するフェース部とフェース部の上部から後方に延びるブレード部とフェース部の下部から後方に延びるソール部を有するキャビティー型アイアンゴルフクラブヘッドにおいて、前記フェース部のフェース曲げ剛性比が０．２５％以下で、かつフェース撓み指数が３．０×１０−３ｍｍ／ｋｇｆ以上を有することを特徴とするキャビティー型アイアンゴルフクラブヘッド。
（２）打撃面を有するフェース部とフェース部の上部から後方に延びるブレード部とフェース部の下部から後方に延びるソール部を有するキャビティー型アイアンゴルフクラブヘッドにおいて、前記フェース部のフェース曲げ剛性比が０．１４％以下で、かつフェース撓み指数が５．０×１０−３ｍｍ／ｋｇｆ以上を有することを特徴とするキャビティー型アイアンゴルフクラブヘッド。
（３）打撃面を有するフェース部とフェース部の上部から後方に延びるブレード部とフェース部の下部から後方に延びるソール部を有するキャビティー型アイアンゴルフクラブヘッドにおいて、ブレード曲げ剛性比が０．９３％より大きいことを特徴とする請求項１または請求項２記載のキャビティー型アイアンゴルフクラブヘッド。
（４）打撃面を有するフェース部とフェース部の上部から後方に延びるブレード部とフェース部の下部から後方に延びるソール部を有するキャビティー型アイアンゴルフクラブヘッドにおいて、ヘッド全体の全体曲げ剛性が１．５×１０８  ｋｇｆｍｍ２  以上、全体捩れ剛性が４．０×１０８  ｋｇｆｍｍ２  以上であることを特徴とする請求項３記載のキャビティー型アイアンゴルフクラブヘッド。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明にかかるキャビティー型アイアンゴルフクラブヘッドについて詳細に説明する。
本発明において、請求項１に係る発明においては、フェース曲げ剛性比およびフェース撓み指数を特定することにより、相対的および絶対的にフェースを撓み易くし、打撃時のフェースの弾性変形を増大させることができる。この曲げ剛性比が特定されない場合には、アイアンヘッドはフェース部以外の部位が大きく弾性変形してしまう。また、撓み指数が特定されない場合には、フェース部以外の部位は弾性変形しないもののフェース部までもが十分に弾性変形しなくあり、本発明の目的とする打撃時においてフェース部のみを弾性変形させ、ボールの初速を増大させることを目的が達成されないこととなる。
【０００８】
すなわち、本発明の請求項１及び２記載の発明においては、インパクト時にはヘッドは様々な弾性変形を起こすが、その各種の弾性変形のうちで、「フェース部のみが撓む弾性変形」が起こると打撃時の衝撃で飛び出すボールの速度が向上するという理屈から、前述の「フェース部のみが撓む弾性変形」を促進する条件としては以下の２つの要因があると考えた。
▲１▼  フェース部が絶対的に柔らかいこと。
【０００９】
これは、フェース部のみを弾性変形させるには、フェース部が柔軟であること、すなわち、一定荷重に対してフェース部がより大きく撓むことが必要ということである。このために、荷重に対するフェース部の弾性変形の大きさを表現する「フェース撓み指数」を採用し前記条件▲１▼を定量的に把握することとした。すなわち、前記「フェース撓み指数」が大きいほどフェースは絶対的に弾性変形し易くなる。
▲２▼  ヘッド全体の中で相対的にフェース部が弾性変形を起こし易いこと。
【００１０】
これは、どんなにフェース部が柔らかくとも、他の部分がそれ以上に柔らかければ「フェース部のみが撓む弾性変形」は余り促進されないため、ヘッド全体に対するフェース部分の相対的な柔らかさが必要となる。そのために、ヘッド全体に対するフェース部の剛性の比である「フェース曲げ剛性比」を採用し、この条件▲２▼を定量的に把握することとした。すなわち、前記「フェース曲げ剛性比」が小さいほどフェース部は相対的に弾性変形し易くなる。
【００１１】
また、本発明の請求項３記載の発明においては、ヘッド全体に対し相対的にブレード部の剛性を高めることで、フェース部のみの弾性変形を一層増大するものである。アイアンヘッドはその形状の特徴により、フェース部、ブレード部が捩れるように大きく変位する変形を起こしやすく、これによりフェース部のみの弾性変形が阻害され、ボール初速の向上が起こらない場合も考えられる。そこで、フェース部のみの弾性変形を減少させることなく、フェース部、ブレード部が捩れるように大きく変位する変形を防止すべく、ブレード部の剛性を高めるものである。該ブレードの剛性を定量的に把握するべく、ヘッド全体に対するブレード部の剛性の比である「ブレード曲げ剛性比」を採用し、これを所定値より大きくすることで、「フェース曲げ剛性比」、「フェース撓み指数」の工夫により得られるボール初速向上効果をより確実に出来るものである。
【００１２】
更に、本発明の請求項４に係る発明においては、上述した以外にボール初速を向上させる効果を阻却する要因としてヘッド全体にわたる曲げや捩じれが起こりうる。これらを防止するにはヘッド全体の曲げ剛性や捩じれ剛性を高めることが有効である。そこで、本発明の請求項３に係る発明においては、請求項１および請求項２に開示した技術に加え、アイアンヘッド全体の曲がりにくさ、捩じれにくさを示す「全体曲げ剛性」、「全体捩じれ剛性」を一定以上とすることで、より一層ボール初速向上効果をより確実にできるものである。
【００１３】
次に、本発明で規定した各指数の意義とそれらの定義を説明する。
「全体曲げ剛性」とは、ボールの初速向上効果を阻害するヘッド全体の曲げ変形（図８に示す。）の起こりにくさを示す指数で、フェースを中央で２分し、フェースに垂直な面Ａ（図４に示す。）でヘッドを切ると、図５に示すような断面（以下全体断面という。）が得られる。全体曲げ剛性とは、中立面Ｗをフェースに平行にとった場合における全体断面部分での曲げ剛性である。ヘッドが単一素材の場合には、図９に示すように、中立面Ｗを全体断面の図心Ｄを通るようにした場合の断面二次モーメントと素材の縦弾性係数の積で求められる。
【００１４】
「全体捩じれ剛性」とは、ボールの初速向上効果を阻害するヘッド全体の捩じれ変形の起こりにくさを示す指数で、中立軸を全体断面に垂直にとった場合における全体断面部分での捩じれ剛性である。ヘッドが単一素材の場合には、図９に示すように、中立軸を全体断面の図心Ｄを通るようにした場合の断面二次極モーメントと素材の横弾性係数の積で求められる。
【００１５】
「フェース曲げ剛性比」とは、ヘッドの全体曲げ剛性に対するフェース部の剛性（弾性変形のしにくさ）を相対的に表現した指数で、この指数が小さいほどボール初速向上効果を起こすフェース部の弾性変形が促進される。図５に示すように、フェース背面の薄肉部に接するように直線Ｃを定めると、図７に示すように全体断面をフェース断面９、ブレード断面１０、ソール断面１１に区分することができる。フェース面５に平行に中立面Ｘをとった場合におけるフェース断面９部分の曲げ剛性がフェース曲げ剛性であり、フェース曲げ剛性比とは、前述の全体曲げ剛性に対するフェース曲げ剛性の比を言う。フェース曲げ剛性は、フェース断面９が単一素材の場合には、図１０に示すように、中立面Ｘをフェース断面９の図心Ｅを通るように定めた場合の断面二次モーメントと素材の縦弾性係数の積で求められる。
【００１６】
「フェース撓み指数」とは、フェース部２の荷重に対する撓み易さを示す指数で、この指数が大きいほどボール初速向上効果を起こすフェース部の弾性変形が促進される。図５に示すように、フェース高さＬを決めるとフェース撓み指数は｛Ｌ３  ／（４８×フェース曲げ剛性）｝で定義される。
「ブレード剛性比」とは、ボール初速向上効果を阻害する、フェース部２とブレード部１が捩れるような弾性変形、の起こりにくさを示す。フェース面５に平行に中立面Ｙをとった場合におけるブレード断面１０部分の曲げ剛性がブレード剛性であって、ブレード剛性比とは、前述の全体曲げ剛性に対するブレード剛性の比を言う。ブレード断面１０が単一素材である場合には、図１０に示すように、フェース曲げ剛性は中立面Ｙはブレード断面１０の図心Ｆを通つように定めた場合の断面二次モーメントと素材の縦弾性係数の積で求められる。
【００１７】
更に、図６に示すように、フェース部２の中央薄肉部の肉厚が均一でなく、フェース面５とフェース背面３が平行でない場合がある。この場合、フェース高さ方向の中央部から上下に１０ｍｍの区間における平均肉厚分だけフェース面から後方に離れた直線Ｃによって、全体断面からブレード断面、ソール断面を分離し、残りをフェース断面とすることが好ましい。但し、フェース背面の前記区間内に別部材を取り付けた場合、直線Ｃを決定するに当たっては、別部材の存在は考慮すべきではない。別部材の部分のみが不当に厚肉となり、ブレード断面やソール断面の適切な分離が出来ないからである。
【００１８】
なお、接着剤や両面テープなどの金属より圧倒的に弾性の低い材料によって取り付けられた別部材は、無いものとして扱われるべきである。本発明はヘッドとボールの接触中における弾性変形という高速現象に係るものであり、前記低弾性材料の応答が遅いため、別部材は何ら影響を及ぼさないためである。
【００１９】
【実施例】
次に、本発明の実施例について説明する。
先ず、本発明で規定したフェース曲げ剛性比およびフェース撓み指数について表２および図１２、図１３を以て説明する。表２において、実施例１、実施例２、実施例３−１、実施例４、実施例５は、図６（ａ）に示すようなボックスタイプの断面形状を有し、かつフェースを通常より薄肉にしたアイアンクラブヘッドである。上記のそれぞれの実施例は、主としてフェース肉厚を変えることにより、フェース曲げ剛性比およびフェース撓み指数を変えてある。従来例１は図６（ｂ）に示すような市販されているアイアンクラブヘッドの中では比較的フェース曲げ剛性が低く、かつフェース撓み指数が大きいキャビティータイプのアイアンクラブヘッドであって、本発明者らの知見によれば、従来のアイアンクラブヘッドの中では打撃されたボールの初速が大きいと考えられたものである。表１に本発明による各実施例、従来例および失敗例のアイアンクラブヘッドの形状、素材および物性を示す。
【００２０】
【表１】
0003568421.tif 000002
【００２１】
【表２】
0003568421.tif 000003
【００２２】
表２、図１２、図１３は請求項１で特定されているフェース曲げ剛性比およびフェース撓み指数の数値的根拠を示すものであり、これらについて説明する。
表２は、実施例１、実施例２、実施例３−１、実施例４、実施例５、および従来例１のフェース曲げ剛性比、フェース撓み指数、およびこれらのヘッドで打撃されたボールの初速を従来例１で打撃されたボールの初速（以下ボール初速比）を１００％として示したものであり、図１２はフェース曲げ剛性比とボール初速比の関係をグラブにプロットしたものである。これらの図表からフェース曲げ剛性比およびフェース撓み指数の数値が設定された根拠を説明する。先ず、図１２より、フェース曲げ剛性比が０．２５％以下になると、従来例１よりボール初速比が大きくなることが分かる。また、フェース曲げ剛性比が０．１４％以下になるとボール初速比は約３％以上も大きくなり一層好ましいことが分かる。また、図１３より、フェース撓み指数が３．０×１０−３ｍｍ／ｋｇｆ以上になると、従来例１よりボール初速比が大きくなることが分かる。また、フェース撓み指数が５．０×１０−３ｍｍ／ｋｇｆ以上になるとボール初速比は約３％以上も大きくなり一層好ましいことが分かる。
【００２３】
次に、本発明で規定したブレード剛性比について表３および図１４を以て説明する。
【００２４】
【表３】
0003568421.tif 000004
【００２５】
表３において、実施例３−１、実施例３−２、実施例３−３、失敗例は、主としてブレード厚を変えて、ブレード曲げ剛性比を変化させたものである。なお、これらの各実施例、失敗例は、実施例１と同様にボックスタイプにし、更に従来例よりフェース肉厚を小さくしてある。従来例１は、前述したように比較的フェース曲げ剛性比が低く、フェース撓み指数が大きい一般的なキャビティータイプのアイアンクラブヘッドである。従来例２は、図６（ｃ）に示すように、上記ボックスタイプにも似た特殊タイプの断面形状を有し、ブレード厚が大きいためブレード剛性が非常に高いアイアンクラブヘッドであるが、フェースの撓み易さについては特に考慮されていない。なお、従来例２は特開平６−８６８４２号公報もしくは特開平７−１４８２９１号公報に開示された発明の実施にかかるアイアンクラブヘッドである。
【００２６】
表３および図１４は、請求項２で特定されたフェース曲げ剛性比の数値的根拠を示すものである。先ず、表３および図１４について説明する。表３は、実施例３−１、実施例３−２、実施例３−３、失敗例、従来例１、従来例２はのフェース曲げ剛性比、フェース撓み指数、ブレード剛性比、ボール初速比を表したものである。なお、ボールの初速比は、表２と同様、従来例１でのボール初速を１００％とした各ヘッドでのボールの初速を比で表したものである。図１４は、ブレード剛性比とボール初速比の関係をグラフにプロットしたものである。次に、表３に記載された各実施例、失敗例、従来例について補足的に説明する。実施例３−１、実施例３−２、実施例３−３、失敗例は、ブレード曲げ剛性比によるボール初速への影響を調べるため、フェース曲げ剛性比はほぼ０．１５％、フェース撓み指数は４．９１×１０−３ｍｍ／ｋｇｆに統一されていることが分かる。従来例２は、ブレード剛性比が４．９７％と非常に高いが、前述したように、フェース曲げ剛性比は２．４０８％と高く、フェース撓み指数は７．３７×１０−４ｍｍ／ｋｇｆと低いことが確認できる。
【００２７】
次に、フェース曲げ剛性比の数値が設定された根拠、ブレード曲げ剛性比がフェース曲げ剛性比およびフェース撓み指数と同時に特定されなければならない根拠を説明する。図１４より、実施例３−１、実施例３−２、実施例３−３については、ボール初速が従来例１より大きくなっていることが分かる。しかし、失敗例は実施例３−１等と同じフェース曲げ剛性比、フェース撓み指数を有しながら、ボール初速が向上していない。従って、ブレード剛性比は失敗例より大きくすべきと考えられ、具体的には失敗例のブレード剛性比である０．９３％より大きくすることでボール初速向上効果をより確実に得られることが分かる。一方、従来例２は、実施例３−１よりもブレード剛性比が大きいにも関わらずボール初速は従来例１と変わらないことが図１４より分かる。従来例２と実施例３−１の差は、従来例２のフェース曲げ剛性比とフェース撓み指数が、前述の適切な範囲内にないことにある。すなわち、単にブレード剛性比を０．９３％以上とするのみではボール初速は向上しないのである。
【００２８】
次に、本発明で規定した全体曲げ剛性および全体捩じれ剛性について表４および図１５を以て説明する。
【００２９】
【表４】
0003568421.tif 000005
【００３０】
前述のように、全体曲げ剛性比、全体捩れ剛性を高めることにより、ボール初速向上の効果を一層確実にできると考えられるが、表４より全ての実施例は全体曲げ剛性が１．５×１０８  ｋｇｆｍｍ２  以上、より詳しくは２．０×１０８  ｋｇｆｍｍ２  以上となっており、また全体捩れ剛性は４．０×１０８  ｋｇｆｍｍ２  以上となっていることが分かる。従って、これらの条件を満足することによりボール初速向上効果がより一層確実にできるものと考えられる。
【００３１】
なお、本実施例は全てフェース曲げ剛性を下げ、フェース撓み指数を高めるため、ボックスタイプの断面形状とし、ブレード厚を大きくし、更にフェースを薄肉にしたが、本発明はこれに限定されず、フェース部に低弾性材を用い、ブレード部に高弾性材を用いる、或いはキャビティータイプの断面としてブレード厚を非常に大きくするなど、種々の方法で実現できるものである。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるアイアンゴルフクラブヘッドは、曲げ剛性比、撓み指数、ブレード剛性および／または全体剛性、全体捩じれ剛性をそれぞれ特定の範囲に設定して独自に、あるいは組み合わせて制御することにより打撃時においてフェース部のみを弾性変形させ、ボールの初速を増大させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】通常キャビティータイプのアイアンゴルフクラブヘッドのトウ側から見た断面図。
【図２】アイアンゴルフクラブヘッドの正面図。
【図３】アイアンゴルフクラブヘッドの上面図。
【図４】アイアンゴルフクラブヘッドの正面図で、全体断面を通る面Ａを示す図。
【図５】アイアンゴルフクラブヘッドの全体断面で、フェース断面、ブレード断面、ソール断面を分ける直線Ｃを示す図。
【図６】本発明の実施例で用いた各種のアイアンクラブヘッドの断面を示す図。
【図７】アイアンゴルフクラブヘッドのフェース断面、ブレードソール断面を示す図。
【図８】アイアンゴルフクラブヘッド全体の曲げ変形の状態を示す図。
【図９】アイアンゴルフクラブヘッド全体断面の図心Ｄと中立面Ｗを示す図。
【図１０】アイアンゴルフクラブヘッドのフェース断面、ブレード断面、ソール断面、それぞれの図心Ｅ，Ｆ，Ｇと中立面Ｘ，Ｙ，Ｚを示す図。
【図１１】ボックスタイプのアイアンゴルフクラブヘッドの断面図。
【図１２】本発明における実施例と従来例のフェース曲げ剛性比とボール初速の関係を示す図。
【図１３】本発明における実施例と従来例のフェース撓み指数とボール初速の  関係を示す図。
【図１４】本発明における実施例と従来例のブレード剛性比とボール初速の関係を示す図。
【符号の説明】
１…ブレード部（トップ部）
２…フェース部（フェース）
３…フェース部背面
４…ソール部
５…フェース面
６…フェースライン
７…トウ
８…ヒール
９…フェース断面
１０…ブレード断面
１１…ソール断面
１２…ブレード部の最背面側から下方に延びる部分
１３…ソール部の最背面側から上方に延びる部分
面Ａ…全体断面を決定する平面
面Ｗ…全体曲げ剛性を求める際の中立面
面Ｘ…フェース剛性を求める際の中立面
面Ｙ…ブレード剛性を求める際の中立面
直線Ｃ…フェース断面、ブレード断面、ソール断面を決定する直線
点Ｄ…全体断面の図心
点Ｅ…ブレード断面の図心
点Ｆ…ブレード断面の図心
【図１】
0003568421.tif 000006
【図２】
0003568421.tif 000007
【図３】
0003568421.tif 000008
【図４】
0003568421.tif 000009
【図５】
0003568421.tif 000010
【図６】
0003568421.tif 000011
【図７】
0003568421.tif 000012
【図８】
0003568421.tif 000013
【図９】
0003568421.tif 000014
【図１０】
0003568421.tif 000015
【図１１】
0003568421.tif 000016
【図１２】
0003568421.tif 000017
【図１３】
0003568421.tif 000018
【図１４】
0003568421.tif 000019