(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
打球面を構成するフェース部を有し、内部に中空部が形成されているボックス型アイアンゴルフクラブヘッドにおいて、前記ヘッド１は、打球面を構成するフェース部２と本体部３とを有し、本体部３はトップ部４、ソール部５、トウ部１３、ヒール部１４及び背面部６から構成され、前記ヘッド１の重量分布がヘッド１の周辺側にシフトするように前記ヘッド１の背面部中央を外部に対して開放するフェース部２の面積よりも小さい開口部１２を形成したシェル構造とし、曲げ耐力２６０ｋｇｆ／ｍｍ２以上を有する材料で肉厚０．５ｍｍから３ｍｍに形成したフェース部２を有することを特徴とする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、打球面を構成するフェース部を有し、内部に中空部が形成されている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】
ゴルフのプレー時に、打撃後のボールの飛距離を伸ばすことができるように、ゴルフクラブヘッドに関する各種の改良がなされている。特にアイアンタイプのゴルフクラブヘッドは、ウッドタイプのゴルフクラブヘッドと同様に、ボールの飛距離をできるだけ大きく伸ばすことができるように構成されるべきである。ところが従来のゴルフクラブヘッドによっては充分な飛距離を期待することはできず、その一層の改善が望まれていた。
【０００３】
従来は、一般にクラブヘッドのフェース部の剛性を高め、ボールの打撃的にボールに対して大きな衝撃力を与え、その反発係数を高めてボールの飛距離を伸ばすことができるようにゴルフクラブヘッドを設計していた。剛性の大なるフェース部がボールを打撃し、ボールに対して大きな衝撃力を与え、これによってボールの飛距離を伸ばすべきであるとする考えに基づきゴルフクラブヘッドを構成していたのである。
【０００４】
ところが、本発明者等の検討したところによると、上述した従来の考えには、その基本的な点に誤りのあることが明らかとなった。すなわち、フェース部の剛性を高めてボールに大きな衝撃力を与えると、かえってボールのエネルギーロスが増大し、ボールの飛距離をあまり伸ばすことができないのである。このように、従来、ボールの飛距離を充分に伸ばすことができなかった理由の１つに、フェース部の剛性を高めるべきであるとする誤った思想が常識化していた点にあるものと考えられる。
【０００５】
上述した観点から、本出願人は、ボールの打撃時にフェース部を大きく曲げ弾性変形させ、これによってボールの変形量を抑え、エネルギーロスを低減させてボールの飛距離を延ばすことのできるゴルフクラブヘッドを提案した（特願平５−８０２３２号）。この構成はウッドタイプのゴルフクラブヘッドに限らず、アイアンタイプのゴルフクラブヘッドにも適用できるものであるが、本発明者がこの構成のアイアンゴルフクラブヘッドを実用化すべく各種検討を重ねたところ、次の如き問題のあることが判明した。
【０００６】
先ず本発明者は、内部の中空部が密閉されたアイアンゴルフクラブヘッドを製作し、そのフェース部の肉厚と材質を、ボールの打撃時に、当該フェース部が大きく曲げ弾性変形するように設定した。そして、このゴルフクラブヘッドによってボールを打撃したときのフェース部の凹入変形量、すなわちその撓み量を測定したところ、予測したほどの大きな撓み量を得ることはできなかった。
【０００７】
そこで、本発明者は、更にその原因について検討したところ、次の点を明らかにすることができた。すなわち、上述のアイアンゴルフクラブヘッドにおいては、フェース部の肉厚と材質を、これが曲げ変形しやすいように設定しても、その剛性を下げることに限度があり、ボールの打撃時に当該フェース部が充分に弾性変形し得ないのである。しかも上述したゴルフクラブヘッドは、そのフェース部を除くヘッド部分の捩れ剛性を高めることが難しく、このためボールの打撃時にフェース部を除くヘッド部分が大きく捩れ変形し、これによってエネルギーロスを生じ、フェース部の撓み量を思うように大きくすることができなかったのである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した新規な認識に基づきなされたものであり、その目的とするところは、ボール打撃時にフェース部を大きく曲げ弾性変形させることができ、これによってボールの飛距離を確実に伸ばすことのできるアイアンゴルフクラブヘッドを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、打球面を構成するフェース部を有し、内部に中空部が形成されているボックス型アイアンゴルフクラブヘッドにおいて、前記ヘッド１は、打球面を構成するフェース部２と本体部３とを有し、本体部３はトップ部４、ソール部５、トウ部１３、ヒール部１４及び背面部６から構成され、前記ヘッド１の重量分布がヘッド１の周辺側にシフトするように前記ヘッド１の背面部中央を外部に対して開放するフェース部２の面積よりも小さい開口部１２を形成したシェル構造とし、曲げ耐力２６０ｋｇｆ／ｍｍ２以上を有する材料で肉厚０．５ｍｍから３ｍｍに形成したフェース部２を有することを特徴とするアイアンゴルフクラブヘッド、である。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面に従って説明し、併せて前述の従来の問題点を図面に即してより具体的に明らかにする。
【００１１】
図１は本発明一実施例のアイアンゴルフクラブヘッド１を示す垂直断面図であり、図２はその外観斜視図である。ここに示したクラブヘッド１は、打球面を構成するフェース部２と本体部３とを有し、本体部３はトップ部４、ソール部５、トウ部１３、ヒール部１４及び背面部６とから構成されている。このような各部から構成されるアイアンゴルフクラブヘッド１は内部に中空部７が形成されている。また本体部３には、シャフト８をヘッド１に固着するためのネック部９が一体に形成されている。このようなクラブヘッド１は、例えば、その全体が金属から構成されている。
【００１２】
本例では、図３に示すようにフェース部２が本体部３とは別体に形成され、かかるフェース部２が本体部３のフェース部側窓孔１０の縁部に、図１及び図２に示す如く嵌着され、これらが溶接、又は溶接とカシメなどによって一体に固着され、ヘッド１が構成されている。このように本体部３とフェース部２とを別部材として構成し、これらを互いに固着する代りに、予めこれらを一体の成形品として構成することもできる。
【００１３】
上述のアイアンゴルフクラブを図１に示すように矢印Ａ方向にスィングし、そのフェース部２を、鎖線で示したボール１１に当ててこれを打撃し、ボールを飛ばすのであるが、その際、先にも説明したように、従来一般に用いられているアイアンゴルフクラブにおいては、そのフェース部の剛性を高め、ボールに対して大きな衝撃力を与えるように構成されていた。すなわち、フェース部にボールが当ったとき、そのフェース部の凹入変形量ができるだけ少なくなるようにフェース部の肉厚を大きく設定していたのである。
【００１４】
これに対し、図１に示したアイアンゴルフクラブヘッド１においては、そのフェース部２が、ボール１１の打撃時に鎖線で示すように大きく凹入変形するように構成されている。すなわち、従来公知のアイアンゴルフクラブヘッドとは全く逆に、フェース部２を大きく弾性変形させるのである。この点は、特願平５−８０２３２号の明細書に開示されたところと変りはなく、かかる構成によると、次に示すようにボールの飛距離を大きく伸ばすことが可能となる。
【００１５】
フェース部２がボール１１に当り始め、次いでフェース部２が図１に示すように大きく凹入変形し、これが弾性復帰する間に、ここに蓄積されたひずみエネルギーによってボール１１に打撃力を与え、これを飛行させるのであるが、フェース部２が最大に凹入変形したときの撓み量をδとする。このとき、図１に示したアイアンゴルフクラブヘッド１においては、その撓み量δが従来よりも大きいため、ボール１１がフェース部２に当り始めてから、再びこのボール１１がフェース部２を離れるまでの時間は、従来のフェース部のように、その撓み量が小なるときに比べて大きくなる。
【００１６】
ここで、図１に示したアイアンゴルフクラブヘッド１と従来一般に用いられているアイアンゴルフクラブヘッドとによって、同一の条件でボールを打撃したとすると、ボールがフェース部に当ってからこれが離れるまでの力積は互いに等しくなる。ところが、上述のように図１に示したクラブヘッド１の方が従来よりも長い時間ボール１１に接触しているので、フェース部２がボール１１に対して与える衝撃力は従来よりも小さくなる。力積は、ボールとフェース部との接触時間と、その衝撃力との積で表わされるから、接触時間が長ければそれだけ衝撃力は小さくなるのである。
【００１７】
このように、フェース部２が図１に示したように大きく弾性変形すれば、ボール１１に与える衝撃力は小さくなり、これによってボール１１の変形量を小さく留めることができる。従来はフェース部の凹入変形量を小さくしてたため、ボールに与える衝撃力が非常に大きなものとなり、当該ボールが大きく弾性変形していたのであるが、図１に示したクラブヘッド１においては、ボール１１がフェース部２から受ける衝撃力が小さいため、当該ボール１１の変形量を従来よりも大幅に小さくできるのである。
【００１８】
一方、図１のように変形したボール１１は、これがフェース部２に接触しながら、その弾性によって元の球形の形態に戻り、引き続き図１に示した向きとは直交する向きに圧縮変形するのであるが、図１に示した状態から球形に戻るときヒステリシス現象を伴う。
【００１９】
ボール１１の粘弾性によるヒステリシスは、その最大変形量が大きければ大きい程大きくなる。従って、従来のようにボールがフェース部からの大きな衝撃力を受け、大きく圧縮変形すれば、これが元の形態に戻るときのヒステリシス損失は著しく大きくなり、大きなエネルギーロスを生じる。これによりボールの反発係数は小さくなり、よってフェース部を離れたボールの速度は低下し、ボールを遠くまで飛ばすことはできない。
【００２０】
これに対して、図１に示したアイアンゴルフクラブヘッド１においては、フェース部２が大きく弾性変形し、これによってボール１１の変形量を小さく留めることができるので、このボール１１が元の球形に戻るときのヒステリシス損失は極めて少なくなり、そのエネルギーロスが減少する。ボール１１の変形を抑えることによって、ヒステリシス損失を効果的に低減することができるのである。このため、ボール１１の反発係数は従来よりも格段と上昇し、よってフェース部２を離れたボール１１の速度を高め、その飛行距離を大きく伸ばすことができる。
【００２１】
またフェース部２を離れて飛行するボール１１は、図１に示した向きと、これに直交する向きとに交互に変形しながら振動するが、フェース部２に当ったときのボール１１の変形量が図１に示したように小さければ、飛行中の振動の振幅も小さくなり、このため、この振動によるボール１１のエネルギーロスも減少し、これによってもボール１１の飛距離を伸ばすことが可能となる。従来のように、ボールがフェース部に当ったとき、大きく変形すれば、当該ボールはその飛行中に激しく振動し、これによってボールのエネルギーロスが増大し、その飛距離が低下してしまうのである。
【００２２】
上述のようにボールの飛距離を伸ばすべく、ボールの打撃時にフェース部２を大きく弾性変形させるとする構成自体は、前述の如く特願平５−８０２３２号に開示されたところと変りはない。ところが、先に述べたように、従来提案されている構成だけであると、フェース部の板厚を薄くし、これがボールの打撃時に充分に曲げ変形できるように構成しても、実際のボール打撃時にフェース部を思うように弾性変形させることが困難であった。すなわち、図５に示したように、フェース部２ａと本体部３ａによって区画された中空部７ａが完全に密閉されたアイアンゴルフクラブヘッド１ａの場合、そのフェース部２ａが曲げ変形しやすくなるように、その肉厚を小さく設定しても、フェース部２ａの剛性を下げることが難しく、ボール打撃時にそのフェース部２ａが充分に曲げ変形しなかったのである。その原因は、図５に示した背面部６ａがフェース部２ａの剛性を高めてしまう点にあった。
【００２３】
そこで、本例のアイアンゴルフクラブヘッド１においては、図４にも示すように、そのヘッド１の背面部６の中央部に、その内部の中空部７を外部に対して開放する開口１２が形成されている。このように、フェース部２に対向した背面部部分が開放したシェル構造にすると、フェース部２の剛性を下げることができ、その肉厚と材質を後述するように設定することによって、ボールの打撃時に、フェース部２を図１に鎖線で示した如く大きく曲げ弾性変形させることができ、ボール１１の飛距離を効果的に伸ばすことができる。これは、多数の実験によって確認されている。
【００２４】
また、背面部６に開口１２を形成することにより、その開口１２の分の重量を本体部３の周辺部にシフトさせることができ、これによってヘッド１の重量を変えずにフェース部２を除くヘッド部分、すなわちその本体部３の捩れ剛性を高めることができる。すなわち、仮に、図１に示したヘッド１と図５に示したヘッド１ａの総重量が等しいとしたとき、図１に示したヘッド１のように開口１２を形成することによって、図５の如く、開口を形成しないときの、その重量分を本体部３の周辺部に移すことができ、これによってヘッド１の捩れ剛性を高めることができるのである。先に説明したように、ボールの打撃時に、フェース部２を除く本体部３が大きく捩れ変形してしまうと、大きなエネルギーロスを生じ、これによってフェース部２の撓み量を大きくすることができなくなるのであるが、図１乃至図４に示した構成では、開口１２を形成することによって本体部３の捩れ剛性を高めることができ、ボール１１の打撃時に、本体部３が捩れ変形することを効果的に抑えることができる。これにより、ボールの打撃時にフェース部２を前述の如く大きく凹入変形させ、ボール１１の飛距離を支障なく伸ばすことができる。開口１２は、フェース部２の剛性を下げると同時に、本体部３の捩れ剛性を高める用をなし、かかる開口１２によって理想的なアイアンゴルフクラブヘッド１を構成することができるのである。
【００２５】
また背面部６の中央部に開口１２を形成すれば、ゴルフクラブヘッド１の重心を下方に下げることが可能となり、これによって打撃後のボール１１を大きく上昇させることができ、ボールの飛距離増大効果を一層高めることができる。また開口１２の形成により、ゴルフクラブヘッド１の重量分布がその周辺側にシフトするので、これによってヘッド１の慣性モーメントを大きくすることが可能となり、ボールの方向性も向上させることができる。
【００２６】
ところで、上述したアイアンゴルフクラブヘッド１において、ボール打撃時のフェース部２の撓み量δを大きくするには、その肉厚ｔ（図１）をできるだけ小さくし、これが大きく曲げ変形できるようにする必要がある。ところが、この肉厚をあまり小さくすると、ボールの打撃時にフェース部２が塑性変形するおそれがある。このような観点から、図１乃至図４に示したゴルフクラブヘッド１のフェース部２は、その肉厚が３ｍｍ以下に設定され、しかもそのフェース部２が２６０  ｋｇｆ／ｍｍ２以上の曲げ耐力を示す高強度材料によって構成されている。この高強度材料は、一般の構造用鋼に用いられている曲げ耐力２６０乃至２７０  ｋｇｆ／ｍｍ２以上の高強度材料が適しており、従って、本発明におけるフェース部２も、この値の曲げ耐力を有する材料によって構成されることが好ましい。このように強度の大なる材料によってフェース部２を構成すれば、その肉厚ｔを３ｍｍ以下に設定しても、これが塑性変形することを防止できる。しかもこのように肉厚ｔを薄く設定することによって、ボール打撃時にこのフェース部２を大きく弾性曲げ変形させることができ、大きな撓み量δを得ることができる。
【００２７】
また、フェース部２の肉厚ｔの下限も、これに使用される材料によって、３ｍｍ以下の適宜な値に設定できるが、フェース部２に加えられる衝撃力が特に大きなときも、これが塑性変形しないようにするには、その肉厚ｔを最小で０．５ｍｍに設定すればよい。しかしながら、この肉厚ｔも、使用される材料、又はゴルフクラブの使用条件などによって、上述した値よりも小さくすることが可能である。
【００２８】
フェース部２と本体部３を予め一体に成形するときは、本体部３も上述した高強度材料によって構成されるが、本例のようにフェース部２と本体部３を別部材によって構成するときは、その本体部３については、上述した高強度材料を含めた適宜な材料を選択してこれを構成することができる。例えばステンレス鋼、アルミニウム合金などの金属のほか、合成樹脂などによって本体部３を構成することも可能である。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によるアイアンゴルフクラブヘッドによれば、ボール打撃時にフェース部を大きく曲げ弾性変形させることができるので、ボールの変形を抑え、そのエネルギーロスを低減して、ボールの飛距離を大きく伸ばすことができる。フェース部の塑性変形も阻止できる。また背面部には開口が形成されているので、フェース部の剛性を下げ、かつフェース部以外のヘッド部分の捩れ剛性を高め、打球時のフェース部の撓み量を大きくすることができ、上述した効果をより一層確実に得ることができる。さらに、背面部に形成した開口によって、アイアンゴルフクラブヘッドの重心を下げることが可能となり、これによってボールを高く上昇させることができる。しかも、ヘッドの慣性モーメントを大きくして、ボールの方向性を向上させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明一実施例のアイアンゴルフクラブヘッドの、図２におけるＩ−Ｉ線断面図である。
【図２】図１に示したアイアンゴルフクラブヘッドの斜視図である。
【図３】フェース部を本体部に固着する前の様子を示した斜視図である。
【図４】図１に示したアイアンゴルフクラブヘッドを背面部の側から見た図である。
【図５】背面部に開口部のないアイアンゴルフクラブヘッドを示す、図１と同様な断面図である。
【符号の説明】
１…アイアンゴルフクラブヘッド
２…フェース部
６…背面部
７…中空部
１２…開口
ｔ…肉厚
【図１】
0003588583.tif 000002
【図２】
0003588583.tif 000003
【図３】
0003588583.tif 000004
【図４】
0003588583.tif 000005
【図５】
0003588583.tif 000006