(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空金属製のヘッドを有するゴルフクラブであり、前記ヘッドのフェース面部を、左右方向よりも上下方向に短くした構成において、
前記フェース面部を構成する材料は、金属であり、上下方向に結晶粒の長い方向を指向させると共にこの結晶粒が細密化された多層状の板材であることを特徴とするゴルフクラブ。
【請求項２】
前記フェース面部は、圧延工程を有する製造方法で製作された材料により、形成されることを特徴とする請求項１に記載のゴルフクラブ。
【請求項３】
中空金属製のヘッドを有するゴルフクラブであり、前記ヘッドを構成するそれぞれ短寸方向と長寸方向を有する上面、トウ側面、ヒール側面、ソール面、バックフェース面の構成材料のうち、少なくとも１つは、金属であり、短寸方向に結晶粒の長い方向を指向させると共にこの結晶粒が細密化された多層状の板材であることを特徴とするゴルフクラブ。
【請求項４】
中空金属製のヘッドを有するゴルフクラブであり、前記ヘッドを構成するフェース面部、上面、トウ側面、ヒール側面、ソール面、バックフェース面において、これらの面の少なくとも１つを厚肉部または枠部によって短寸方向と長寸方向とを有するように区切った際、この区切られた領域における構成材料は、金属であり、短寸方向に結晶粒の長い方向を指向させると共にこの結晶粒が細密化された多層状の板材であることを特徴とするゴルフクラブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ゴルフクラブに関し、特に、ヘッドの部分に特徴を有するゴルフクラブに関する。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】
近年、ゴルフクラブのヘッドは、中空金属によって構成するのが主流となっており、さらに大型化、フェース面部等の薄肉化を図ることが行われている。すなわち、ヘッドを大型化することで慣性モーメントを上げて、スイートスポットを拡大し、これによってボールの方向性の安定化が図れると共に、フェース面部等を薄肉化することで、全体を軽量化し、これによって飛距離の向上が図れることが理論的に知られている。具体的には、例えば、特許第２６０５９２６号公報にも開示されているように、ヘッドのフェース面部の厚さを２ｍｍ〜３．５ｍｍ、クラウン面部の厚さを０．６ｍｍ〜２ｍｍ、ソール面部の厚さを１ｍｍ〜３ｍｍと薄肉化すると共に、フェース面部を広く（縦長さ４０ｍｍ以上、横長さ７０ｍｍ以上）してヘッドを大型化し、これによって、ボールの方向性を安定化し、飛距離を向上させることが知られている。
【０００３】
上記したように、フェース面部等の厚さを薄くしたり、フェース面部を広く設計することで、上記したような特性の向上が図れるものの、その反面、特に打球面となるフェース面部が破損しやすく、又、長期間の使用により、クラックが発生進行し、耐久性に劣る欠点がある。したがって、フェース面部等の薄肉化や、その大型化には限界があり、狙いとする軽量化、あるいはヘッドのウェート配分の調節等には限界がある。
【０００４】
ところで、このような問題は、ヘッド部分を構成する材料あるいは製造方法によって、ある程度の改善を図ることは可能である。例えば、材料として、チタン材料ではβ合金を用いると、純Ｔｉα合金、αβ合金と比較して強度が高いため、フェース面部等の薄肉化が図れる。また、ヘッドの構成材料を、例えば圧延等の製造方法によって製作すると、その材料の結晶粒の細密化が図れ、強度の向上が図れる。
【０００５】
しかしながら、このような手段を用いても、従来の技術では、フェース面部等の薄肉化や、その大型化には限界がある。以下、図を参照しながら、その理由を具体的に説明する。
【０００６】
まず、図１および図２を参照して、ゴルフクラブ全体の構成を説明する。これらの図において、図１は、ゴルフクラブの全体形状を示す図、図２は、ヘッド部分を示す図であり、（ａ）はヘッドの正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【０００７】
図において、１はシャフト、２はグリップ、５はヘッドを示す。ヘッド５は、シャフト１が装着されるネック６を具備しており、その外形形状は、打球するフェース面部７および上面（クラウン）８、トウ側面９、ヒール側面１０、ソール面１１、バックフェース面１２によって規定され、各面の境界は、稜線部１５によって区別されている。また、フェース面部７の表面には、打球時にボールに回転を付与するように、スコアライン７ａが細溝状に形成されている。
【０００８】
次に、図３を参照して、フェース面部で打球する瞬間の状態を説明する。前記フェース面部７は、図３に示すように、所定の厚さｈを有し、ヘッドの大型化に伴い上下方向に短く、左右方向に長い形状となっている。すなわち、フェース面部７は、スイートスポットとなる領域において、左右方向Ｘの長さが、縦方向の長さＹよりも長く形成されている。
【０００９】
そして、このような形状のフェース面部でボールをインパクトすると、その瞬間にフェース面部全体がバックフェース側にむけて変形する（撓む）。具体的には、打球したときの衝撃により、フェース面部は、それぞれＸ方向、Ｙ方向に撓むが、各方向での変形量は同一ではなく、Ｘ方向における変形量をＸ１，Ｙ方向における変形量をＹ１とすると、Ｘ方向の寸法がＹ方向の寸法より大きいため、その中心点Ｐにおいての単位長さ当りの変形量が、Ｘ方向よりもＹ方向が大きくなるように撓む。
【００１０】
したがって、左右方向に長い形状となっているフェース面部では、ボールのインパクトによって、上下方向の方が左右方向に比べ単位長さ当りの変形量が大きくなり、結果として、左右方向に亀裂、割れが生じやすい。特に、ヘッドが大型化されることによって、左右方向の長さがより大きくなるため、上下方向の単位長さ当りの変形量が増大し、左右方向に亀裂、割れがさらに生じやすくなる。
【００１１】
この発明は、ゴルフクラブのヘッドにおいて、衝撃が加わった際に、単位長さ当たりの変形量は、異なる長さ方向、すなわち長寸法方向と短寸法方向で異なっている、という点を見出だし、これが、ゴルフクラブのヘッドの薄肉化を妨げる要因になっているという点に着目して成されたものである。
【００１２】
すなわち、ゴルフクラブのフェース面部を例にすれば、その形状は、ヘッドの大型化に伴い、左右方向の長さが増大する傾向にあるが、上述した理由により、左右方向において、亀裂、割れが生じやすくなっている。従来のゴルフクラブでは、このような、長寸法方向と短寸法方向で単位長さ当たりの変形量が異なる、という点については何等考慮されてはおらず、ある程度長期間使用しても、上記した亀裂、割れが生じない程度にフェース面部の厚さを設計している。このため、従来の構成では、フェース面部を始めとして、ヘッドを構成する各面部を薄肉化することは、亀裂、割れが生じやすいとの理由によって限界が生じていたのである。
この発明の目的は、耐久性、強度を損なうことなく、薄型化を可能にしたヘッドを有するゴルフクラブを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するため、本発明は、中空金属製のヘッドを構成するゴルフクラブにおいて、互いに直交する長寸方向と短寸方向を有する面部に用いられる材料は金属であり、前記短寸方向にその材料の結晶粒の長い方向を指向させると共にこの結晶粒が細密化された多層状の板材であることを特徴の１つとする。
【００１４】
上記した構成について、図４を参照してより具体的に説明する。
上述したように、例えば、フェース面部を構成する部材を、圧延工程を有する製造方法によって製作すると、その材料の結晶粒の細密化が図れる。この場合、圧延工程において、その材料の結晶粒は、次第に圧延方向に細密化されながら伸びて行き、最終的に圧延方向に沿って多層状の構造となる。このような構造となった板材について、図４に示すような破断試験を行う。
【００１５】
図４において、（ａ）には、圧延方向を矢印Ｄ１方向とした板材５０が示されており、（ｂ）には、圧延方向を矢印Ｄ２方向とした板材５１が示されている。すなわち、板材５０は、圧延工程において、その材料の結晶粒が細密化されて、Ｄ１方向に長くなった状態にあり、板材５１は、同様に、その材料の結晶粒が細密化されて、Ｄ２方向に長くなった状態にある。
【００１６】
このような板材５０，５１に対して、各図の左側に示すように、曲げ応力を加えて行くと、図（ａ）のように結晶方向が指向された板材５０は、直線的に破断し、比較的変形量が少ない段階で破断するのに対し、図（ｂ）のように結晶方向が指向された板材５１は、複雑な方向に破断し、大きく変形するまで、破断することはない。すなわち、板材５１は、破断強度は同程度かやや高いが特に破断時の変形量が大きい。実際に、各板材の材料としてＴｉ−１５Ｍｏ−５Ｚｒ−３Ａｌを用い、図４に示すように、共に押し込み量５ｍｍの加重をかけた３点曲げ試験を行ったところ、板材５０は、１３．２９ｋＮ（変位２．７ｍｍ）で割れが生じたのに対し、板材５１は、１２．８６ｋＮ（変位５．４ｍｍ）で割れが生じ、破断強度に大きな差はないが破断時の変形量が大きい結果が得られた。
【００１７】
これは、いずれの板材５０，５１も、その曲げ応力を加えたことによって、Ｄ１方向に沿った亀裂、割れが生じやすいが、結晶粒の指向方向をＤ１方向にした板材５０の場合、容易にその亀裂、割れが浸透して破断しやすい構造であるのに対し、結晶粒の指向方向を亀裂、割れが生じやすい方向（Ｄ１方向）に対して直交するＤ２方向にした板材５１は、その指向された結晶方向によって亀裂、割れが内部に浸透しにくくなり、結果として、破断しにくい構造となっている。
【００１８】
図３を参照して説明したように、フェース面部７は、中心点Ｐにおいて、単位長さ当りの変形量はＸ方向よりもＹ方向が大きくなり、ボールのインパクトによって左右方向に亀裂、割れが生じやすい。このため、フェース面部７を構成する材料について、上記した結果から明らかなように、上下方向に、その材料の結晶粒の長い方向を指向させることで、破損しにくい構造とすることができる。すなわち、このように破損しにくい構造とすることで、強度を維持したままでの薄肉化を図ることができ、結果としてヘッドの軽量化、大型化を実現することが可能となる。
【００１９】
フェース面部の材料の結晶粒を細密化し、かつ一方向に長く指向させるには、上記したような圧延工程を有する製造方法や、それ以外にも、鋳造等によって行うことができる。また、そのような方法により結晶粒の細密化が図れる材料としては、チタン、チタン合金や、ステンレス、アルミ、軟鉄、マルエージング鋼等が挙げられる。
【００２０】
また、本発明は、上述した構成以外にも、ヘッドを構成する部材において、直交方向に長さが異なる面部を有する部分に用いられる材料を、短寸方向に、その材料の破断伸度の大きいほうを指向させても良い。
【００２２】
このように、短寸方向に、その材料の結晶粒の長い方向を指向させることにより、その方向と直交する長寸方向において生じやすい亀裂、割れが内部に浸透しにくくなり、結果として強度を維持したままでの薄肉化を図ることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図５は、本発明に係るゴルフクラブのヘッド部分の一構成例を示す図であり、本発明を、図１および図２に示したようなウッドタイプのヘッドに適用した例を示したものである。このため、図２に示した部分と同一の部分については、同一の参照符号を付してある。この図において、（ａ）は、ヘッドの上面およびバックフェース面領域を示す斜視図、（ｂ）は、ヘッドのフェース面部およびソール面領域を示す斜視図である。なお、図２に示すウッドタイプのヘッドには、中空状のものや、あるいは、その中空部５ａに、発泡樹脂や低比重材料が充填されているようなものも含まれる。
【００２６】
図５においては、ヘッドの各面部における短寸方向を符号ｄ１、長寸方向を符号ｄ２として示してある。従って、上記したような各面部を構成する材料において、その材料の結晶粒の長い方向を指向させるのは、各面におけるｄ１方向となる。
【００２７】
あるいは、ヘッドを規定している各面部を、各面部の境界となる稜線１５と直交する方向に、結晶粒の長い方向を指向させるように構成しても良い。なお、図５に示すヘッドは、バックフェース面とトウ側面を一体化して構成したものである。
【００２８】
上記したようにヘッド５を構成することで、単位長さ当たりの変形量が大きい方向（ｄ１方向）に対して直交する方向（ｄ２方向）あるいは稜線１５に沿った方向で生じやすい亀裂や割れの発生が抑制されるため、結果として、強度を維持したままで、その部分の薄肉化を図ることが可能となる。すなわち、ヘッド５を構成しているフェース面部７、上面８、トウ側面９およびバックフェース面１２、ソール面１１等を、必要に応じて、強度を維持したままでの薄肉化を実現することが可能となる。
【００２９】
例えば、フェース面部７を薄肉化することによって、重心深度を大きくすることができ、あるいは上面８を薄肉化することによって、低重心化することができる等、強度、耐久性を維持したままでの、ヘッドのウェイト配分の調整の自由度が大きくなり、これによって、さらに飛距離の向上やボールの方向性の安定化が図れるヘッドを容易に設計することが可能となる。また、ヘッド全体として、強度を維持したままでの軽量化が図れるため、ヘッドを従来よりさらに大型化することが可能になる。
【００３０】
具体的には、例えば、フェース面部７を、チタン合金である、Ｔｉ−１５Ｍｏ−５Ｚｒ−３Ａｌによって作製する場合において、この合金を鋳造等によって、その結晶粒に指向性を持たせずにフェース面部を作製したものと、上述したように、圧延工程等の製造方法によって、その結晶粒を細密化して一方向に長く指向させ、これが上下方向となるようにフェース面部を作製したものとを比較する。前者のようにして、フェース面部を作製する場合、通常の使用状態のもとで亀裂や割れの発生が抑制できる厚さとしては、略２．７ｍｍ〜３ｍｍ程度を確保する必要があったのに対し、後者のようにしてフェース面部を作製する場合、通常の使用状態のもとで亀裂や割れの発生を抑制できる厚さとしては、略１．５ｍｍ〜２．６ｍｍ程度で十分であり、同一強度を維持したままでの薄肉化を図ることができる。
【００３１】
なお、本発明は、上述したように、ヘッドを構成する各面部において、長寸方向と、これに直交する短寸方向を有する部分において、単位長さ当りの変形量が短寸方向において大きくなり、これによって、長寸方向において、亀裂や割れの発生が生じやすい、という点に着目して成されたものである。この場合、このような長寸方向と短寸方向を有する面部は、ヘッドを構成する各面部のみならず、各面部において、厚肉部や枠部によって区切られた領域においても生じる。
【００３２】
例えば、図６に示すように、フェース面部７は、構造的に、枠部２０を介してヘッド本体に取着する場合がある。この場合、フェース面部７全体としてとらえると、図３に示した通り、Ｘ方向が長寸方向であり、Ｙ方向が短寸方向となる。しかし、枠部２０によって区切られた領域Ｓは、Ｘ方向が短寸法となり、Ｙ方向が長寸方向となる。
【００３３】
したがって、ヘッドを構成する各面部が、厚肉部や枠部によって、例えば図６に示すように区切られる場合は、区切られた領域を取り出し、その領域の短寸方向（ｄ１方向）に沿って、結晶粒の長い方向を指向させるように、その面の材料を構成すれば良い。
【００３４】
以上、本発明の実施の形態をウッドタイプのゴルフクラブを例にして説明したが、本発明は、ウッドタイプのゴルフクラブのみならず、アイアンタイプのゴルフクラブも含まれる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ゴルフクラブのヘッドは、強度、耐久性を維持したままで、その薄肉化を図ることが可能となる。したがって、ヘッド全体として軽量化が図れると共に、ヘッドを大型化することが可能となり、飛距離の増大や、方向性の安定化が図れる。また、ヘッドを構成する各面部におけるウェート配分の調整の自由度が増し、ヘッド全体として設計の自由度が増す。更に、面部の短寸方向に結晶粒の長い方向を指向させる金属材料は、結晶粒が細密化され、多層状に構成されているため、亀裂、割れが内部に浸透しにくくなり、結果として、破断しにくい。
【図面の簡単な説明】
【図１】ゴルフクラブの全体形状を示す図。
【図２】ヘッド部分を示す図であり、（ａ）はヘッドの正面図、（ｂ）は図（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図３】打球時におけるフェース面部の変形状態を示す図。
【図４】板材を圧延によって作成し、（ａ）および（ｂ）は、それぞれ圧延方向を変えて板材を作成して、破断試験を行った結果を示す図。
【図５】本発明に係るゴルフクラブのヘッド部分の一構成例を示す図であり、（ａ）は、ヘッドの上面およびバックフェース面領域を示す斜視図、（ｂ）は、ヘッドのフェース面部およびソール面領域を示す斜視図。
【図６】フェース面部における変形例を示す図。
【符号の説明】
１  シャフト
５  ヘッド
７  フェース面部
８  上面
９  トウ側面
１０  ヒール側面
１１  ソール面
１２  バックフェース面
１５  稜線部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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