(57)【要約】      （修正有）【課題】衝突音響特性および球速を改善したゴルフクラブを提供すること。【解決手段】粘弾性ポリマなどのダンピング処理を有するゴルフクラブヘッドにおいて、粘弾性ポリマは、ゴルフクラブヘッドの打撃面の背面に接触しており、1Hzの周波数において、摂氏-70度と摂氏-20度の間に、損失正接のピーク温度を有している。粘弾性ポリマの、メガパスカル(MPa)単位における弾性係数(E)が、ミリメートル(mm)単位における打撃面厚さ(t)に対して、2018114282.tif 000129となる関係を有する。粘弾性ポリマのメガパスカル(MPa)単位における弾性係数(E)は、ギガパスカル毎メートル(GPa/m)単位における打撃面の有効剛性(S)に対して、2018114282.tif 000130で規定される関係を有する。粘弾性ポリマは、打撃面の背面の一部をカバーしても空洞を満たしてもよい。【選択図】図１Ａ
2018114282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
打撃面と、
前記打撃面の背面に接触している粘弾性ポリマと、
を備え、前記粘弾性ポリマが、１Ｈｚにおいて、摂氏−７０度と摂氏−２０度の間に、損失正接のピーク温度を有する、ゴルフクラブヘッド。
【請求項２】
前記粘弾性ポリマが、６ｋＨｚにおいて、摂氏２０度と摂氏５０度の間に、損失正接のピーク温度を有する、請求項１に記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項３】
前記粘弾性ポリマの、メガパスカル（ＭＰａ）単位における弾性係数（Ｅ）が、ミリメートル（ｍｍ）単位における打撃面厚さ（ｔ）に対して、
【数１】
2018114282.tif 000106
で規定される関係を有し、ここで、
【数２】
2018114282.tif 000107
が、Ｅ／１ＭＰａに等しい無単位の数値であり、
【数３】
2018114282.tif 000108
が、ｔ／１ｍｍに等しい無単位の数値であり、厚さ（ｔ）が、前記打撃面の平均厚と前記打撃面の最大厚のうちの一方である、請求項１に記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項４】
Ｅとｔとの間の関係が、
【数４】
2018114282.tif 000109
によりさらに規定される、請求項３に記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項５】
前記粘弾性ポリマの、メガパスカル（ＭＰａ）単位における弾性係数（Ｅ）が、ギガパスカル毎メートル（ＧＰａ／ｍ）単位における前記打撃面の有効剛性（Ｓ）に対して、
【数５】
2018114282.tif 000110
で規定される関係を有し、ここで、
【数６】
2018114282.tif 000111
が、Ｅ／１ＭＰａに等しい無単位の数値であり、
【数７】
2018114282.tif 000112
が、Ｓ／１ＧＰａ／ｍに等しい無単位の数値であり、前記有効剛性（Ｓ）が、
【数８】
2018114282.tif 000113
として規定され、Ｅｆａｃｅが、前記打撃面の材料の弾性係数であり、Ａが、前記打撃面の面積である、請求項１に記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項６】
ＥとＳとの間の関係が、
【数９】
2018114282.tif 000114
によりさらに規定される、請求項５に記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項７】
前記粘弾性ポリマが、前記打撃面の背面上のコーティングである、請求項５に記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項８】
前記ゴルフクラブヘッドが、０．８０を上回る反発係数（ＣＯＲ）を示す、請求項１に記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項９】
前記粘弾性ポリマが、１ｍｍと１５ｍｍの間の厚さを有する、請求項１に記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項１０】
前記粘弾性ポリマが、前記打撃面の背面の５０％超をカバーする、請求項１に記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項１１】
前記粘弾性ポリマが、前記ゴルフクラブヘッドの空洞を実質的に満たす、請求項１に記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項１２】
前記粘弾性ポリマが、ブチルゴム、ブチルゴムアイオノマ、ポリウレタン、ポリ尿素、シリコーン、アクリル酸塩、メタクリル酸塩、発泡ポリマ、エポキシ、スチレンブロックコポリマ、ポリブタジエン、ニトリルゴム、熱可塑性加硫物、および熱可塑性エラストマのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項１３】
厚さ（ｔ）が、前記打撃面の平均厚である、請求項１に記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項１４】
厚さ（ｔ）を有する打撃面と、
前記打撃面の背面に接触している、弾性係数（Ｅ）を有する粘弾性ポリマと、
を備え、前記粘弾性ポリマの、メガパスカル（ＭＰａ）単位における弾性係数（Ｅ）が、ミリメートル（ｍｍ）単位における打撃面の厚さ（ｔ）に対して、
【数１０】
2018114282.tif 000115
で規定される関係を有し、ここで、
【数１１】
2018114282.tif 000116
が、Ｅ／１ＭＰａに等しい無単位の数値であり、
【数１２】
2018114282.tif 000117
が、ｔ／１ｍｍに等しい無単位の数値であり、前記厚さ（ｔ）が、前記打撃面の平均厚と前記打撃面の最大厚のうちの一方である、ゴルフクラブヘッド。
【請求項１５】
Ｅとｔとの間の関係が、
【数１３】
2018114282.tif 000118
によりさらに規定される、請求項１４に記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項１６】
前記粘弾性ポリマの、メガパスカル（ＭＰａ）単位における前記弾性係数（Ｅ）が、ギガパスカル毎メートル（ＧＰａ／ｍ）単位における前記打撃面の有効剛性（Ｓ）に対して、
【数１４】
2018114282.tif 000119
で規定される関係を有し、ここで、
【数１５】
2018114282.tif 000120
が、Ｅ／１ＭＰａに等しい無単位の数値であり、
【数１６】
2018114282.tif 000121
が、Ｓ／１ＧＰａ／ｍに等しい無単位の数値であり、前記有効剛性（Ｓ）が、
【数１７】
2018114282.tif 000122
として規定され、Ｅｆａｃｅが、前記打撃面の材料の弾性係数であり、Ａが、前記打撃面の面積である、請求項１５に記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項１７】
ＥとＳとの間の関係が、
【数１８】
2018114282.tif 000123
によりさらに規定される、請求項１６に記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項１８】
前記粘弾性ポリマが、１ｋＨｚにおいて、摂氏−１０度と摂氏４０度の間に、損失正接のピーク温度を有する、請求項１５に記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項１９】
有効剛性（Ｓ）を有する打撃面と、
前記打撃面の背面に接触している、弾性係数（Ｅ）を有する粘弾性ポリマと、
を備え、前記粘弾性ポリマの、メガパスカル（ＭＰａ）単位における前記弾性係数（Ｅ）が、ギガパスカル毎メートル（ＧＰａ／ｍ）単位における前記打撃面の有効剛性（Ｓ）に対して、
【数１９】
2018114282.tif 000124
で規定される関係を有し、ここで、
【数２０】
2018114282.tif 000125
が、Ｅ／１ＭＰａに等しい無単位の数値であり、
【数２１】
2018114282.tif 000126
が、Ｓ／１ＧＰａ／ｍに等しい無単位の数値であり、前記有効剛性（Ｓ）が、
【数２２】
2018114282.tif 000127
として規定され、Ｅｆａｃｅが、前記打撃面の材料の弾性係数であり、Ａが、前記打撃面の面積である、ゴルフクラブヘッド。
【請求項２０】
ＥとＳとの間の関係が、
【数２３】
2018114282.tif 000128
によりさらに規定される、請求項１９に記載のゴルフクラブヘッド。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
ゴルフクラブがゴルフボールを打つとき、ゴルフクラブは、ゴルフクラブヘッドの構成要素の振動に起因して音を放出する。ゴルフクラブの打撃面が次第により薄く製造されるにつれて、それらのゴルフクラブヘッドから放出される音は、ゴルファーがゴルフボールを打つときに、ゴルファーにとって、より不快となり得る。たとえば、より薄い打撃面は、従来から中実のボール打撃に関連しない可能性がある、より高いピッチの音を作り出す場合がある。部分的に音の放出を改善するため、剛性の支持構造を打撃面に取り付けることが見いだされたが、それらの剛性構造は、打撃によりもたらされる球速の損失をもたらす場合がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
一態様では、本技術は、打撃面と、打撃面の背面に接触する粘弾性ポリマと、を含むゴルフクラブヘッドに関する。粘弾性ポリマは、1Hzにおいて、摂氏-70度と摂氏-20度の間に、損失正接のピーク温度(tangent of delta peak temperature)を有する。一例では、粘弾性ポリマは、6kHzにおいて、摂氏20度と摂氏50度の間に、損失正接のピーク温度を有する。別の例では、粘弾性ポリマの、メガパスカル(MPa)単位における弾性係数(E)は、ミリメートル(mm)単位における打撃面厚さ(t)に対して、
【０００３】
【数１】
2018114282.tif 000003
【０００４】
で規定される関係を有し、ここで、
【０００５】
【数２】
2018114282.tif 000004
【０００６】
は、E/1MPaに等しい無単位の数値(unitless value)であり、
【０００７】
【数３】
2018114282.tif 000005
【０００８】
は、t/1mmに等しい無単位の数値である。さらに別の例では、Eとtとの間の関係は、
【０００９】
【数４】
2018114282.tif 000006
【００１０】
によりさらに規定される。さらに別の例では、粘弾性ポリマの、メガパスカル(MPa)単位における弾性係数(E)は、ギガパスカル毎メートル(GPa/m)単位における打撃面の有効剛性(S)に対して、
【００１１】
【数５】
2018114282.tif 000007
【００１２】
で規定される関係を有し、ここで、
【００１３】
【数６】
2018114282.tif 000008
【００１４】
は、E/1MPaに等しい無単位の数値であり、
【００１５】
【数７】
2018114282.tif 000009
【００１６】
は、S/1GPa/mに等しい無単位の数値である。
【００１７】
別の例では、EとSとの間の関係は、
【００１８】
【数８】
2018114282.tif 000010
【００１９】
によりさらに規定される。さらに別の例では、有効剛性Sは、
【００２０】
【数９】
2018114282.tif 000011
【００２１】
として規定され、ここで、Efaceは、打撃面の材料の弾性係数であり、Aは、打撃面の面積である。さらに別の例では、ゴルフクラブヘッドは、0.80を上回る反発係数(COR)を示す。別の例では、粘弾性ポリマは、1mmと15mmの間の厚さを有する。さらに別の例では、粘弾性ポリマは、打撃面の背面の50%超をカバーする。さらに別の例では、粘弾性ポリマは、ゴルフクラブヘッドの空洞を実質的に満たす。別の例では、ポリマは、ブチルゴム、ブチルゴムアイオノマ、ポリウレタン、ポリ尿素、シリコーン、アクリル酸塩、メタクリル酸塩、発泡ポリマ、エポキシ、スチレンブロックコポリマ、ポリブタジエン、ニトリルゴム、熱可塑性加硫物、および熱可塑性エラストマのうちの少なくとも1つを含む。さらに別の例では、厚さ(t)は、打撃面の平均厚と打撃面の最大厚のうちの一方である。
【００２２】
別の態様では、本技術は、厚さ(t)を有する打撃面と、打撃面の背面に接触する、弾性係数(E)を有する粘弾性ポリマと、を含むゴルフクラブヘッドに関する。粘弾性ポリマの、メガパスカル(MPa)単位における弾性係数(E)は、ミリメートル(mm)単位における打撃面厚さ(t)に対して、
【００２３】
【数１０】
2018114282.tif 000012
【００２４】
で規定される関係を有し、ここで、
【００２５】
【数１１】
2018114282.tif 000013
【００２６】
は、E/1MPaに等しい無単位の数値であり、
【００２７】
【数１２】
2018114282.tif 000014
【００２８】
は、t/1mmに等しい無単位の数値である。一例では、Eとtとの間の関係は、
【００２９】
【数１３】
2018114282.tif 000015
【００３０】
によりさらに規定される。別の例では、粘弾性ポリマの、メガパスカル(MPa)単位における弾性係数(E)は、ギガパスカル毎メートル(GPa/m)単位における打撃面の有効剛性(S)に対して、
【００３１】
【数１４】
2018114282.tif 000016
【００３２】
で規定される関係を有し、ここで、
【００３３】
【数１５】
2018114282.tif 000017
【００３４】
は、E/1MPaに等しい無単位の数値であり、
【００３５】
【数１６】
2018114282.tif 000018
【００３６】
は、S/1GPa/mに等しい無単位の数値である。さらに別の例では、EとSとの間の関係は、
【００３７】
【数１７】
2018114282.tif 000019
【００３８】
によりさらに規定される。さらに別の例では、粘弾性ポリマは、1kHzにおいて、摂氏-10度と摂氏40度の間に、損失正接のピーク温度を有する。
【００３９】
別の態様では、本技術は、有効剛性(S)を有する打撃面と、打撃面の背面に接触する、弾性係数(E)を有する粘弾性ポリマと、を含むゴルフクラブヘッドに関する。粘弾性ポリマの、メガパスカル(MPa)単位における弾性係数(E)は、ギガパスカル毎メートル(GPa/m)単位における打撃面の有効剛性(S)に対して、
【００４０】
【数１８】
2018114282.tif 000020
【００４１】
で規定される関係を有し、ここで、
【００４２】
【数１９】
2018114282.tif 000021
【００４３】
は、E/1MPaに等しい無単位の数値であり、
【００４４】
【数２０】
2018114282.tif 000022
【００４５】
は、S/1GPa/mに等しい無単位の数値である。一例では、EとSとの間の関係は、
【００４６】
【数２１】
2018114282.tif 000023
【００４７】
によりさらに規定される。
【００４８】
この概要は、下の詳細な説明の中で、さらに記載される簡略化した形における概念の選択を導入するために提供される。この概要は、特許請求される主題のキーとなる特徴もしくは本質的な特徴を識別することを意図しておらず、また、特許請求される主題の範囲を限定するために使用することを意図していない。
【００４９】
以下の図面に関連して、限定的でなく、網羅的でない例が記載される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１Ａ】打撃面の背面に接触する粘弾性ポリマを有する、アイアンタイプのゴルフクラブヘッドを描く正面図である。
【図１Ｂ】図1Aに描かれるゴルフクラブヘッドを描く直断面図である。
【図２Ａ】粘弾性ポリマを利用しないクラブヘッドによるボール打撃についての、音響スペクトログラムおよび音のパワーの推定を描く例の図である。
【図２Ｂ】粘弾性ポリマを利用するクラブヘッドによるボール打撃についての、音響スペクトログラムおよび音のパワーの推定を描く例の図である。
【図３】サンプルの損失正接を描くプロットである。
【図４Ａ】薄いフェースのアイアンについての、粘弾性ポリマの弾性係数対打撃面の厚さを描くプロットである。
【図４Ｂ】図4Aに示されるプロットの注釈付きバージョンを描く図である。
【図４Ｃ】図4Aに示されるプロットの注釈付きバージョンを描く図である。
【図５Ａ】ポリマ層を有するゴルフクラブヘッドについての、粘弾性ポリマの弾性係数対打撃面の有効剛性を描くプロットである。
【図５Ｂ】図5Aに示されるプロットの注釈付きバージョンを描く図である。
【図５Ｃ】図5Aに示されるプロットの注釈付きバージョンを描く図である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
本明細書に記載される技術は、ボール打撃によりもたらされる不要な音の放出を吸収または低減させるため、打撃面の背面への処理を利用する一方、それでもなお結果として得られる球速を実質的に保持することを意図する。現在のゴルフクラブでは、打撃面が次第に薄くなると、一部のゴルファーにより望ましくないと考えられる範囲内の音の周波数を打撃面が放出する。さらに、より薄いフェースは、追加の支持を可能にするために、打撃面に取り付けられる何らかのタイプの追加剛体の支持構造を必要とすることが多い。本技術は、ゴルフクラブの打撃面の背面に、粘弾性材料などの処理を組み込む。粘弾性材料は、ゴルフボールを打つ際に、打撃面により放出される望ましくない周波数を吸収するように開発される。加えて、粘弾性材料は、ゴルフボールを打つ際に、打撃面の屈曲を著しく阻害しない。したがって、打たれたゴルフボールの球速は、実質的に維持される。いくつかの例では、粘弾性材料は、打撃面への追加支持も可能にし、ゴルフクラブヘッドの耐久性を増加させる。
【００５２】
図1Aは、打撃面118の背面に接触する粘弾性ポリマ102を有する、アイアンタイプのゴルフクラブヘッド100の正面図を描く。図1Bは、図1Aに描かれるゴルフクラブヘッドの直断面図を描く。図1A〜図1Bは、並行して記載される。ゴルフクラブヘッド100は、ソール部104、トップライン106、トー部108、ヒールエッジ114を有するヒール部110、および後部112を含む。空洞120は、打撃面118、ソール部104、トップライン106、トー部108、ヒール部110、および後部112により画定される。粘弾性ポリマ102は打撃面118の背面に接触し、粘弾性ポリマ102は厚さtpを有する。いくつかの例では、厚さtpは、粘弾性ポリマ102の平均厚であってよい。他の例では、厚さtpは、粘弾性ポリマ102の最大厚であってよい。例では、粘弾性ポリマ102の厚さtpは、約13mm以上であってよい。厚さtpは、他の例では、1mm〜20mm、3〜18mm、8〜15mm、または12〜14mmの間であってもよい。厚さtpは、いくつかの例では1mm未満であってもよく、この場合、粘弾性ポリマ102は、打撃面118の背面へのコーティングとして塗布される。粘弾性ポリマ102は、打撃面118の背面の50%超をカバーしてよく、他の例では、背面の表面積のより小さい面積が粘弾性ポリマ102によりカバーされる。さらに別の例では、粘弾性ポリマ102は、空洞120の実質的に全てを満たしてよい。粘弾性ポリマ102は、接着剤または他の固定技法を介して、打撃面118の背面に取り付けることができる。いくつかの例では、粘弾性ポリマ102の特性によって、打撃面118の背面へ粘弾性ポリマ102が直接付着することになる場合がある。
【００５３】
打撃面118は、厚さtおよび衝突区域AIを有する。厚さtは、約1.5mmであってよい。いくつかの例では、打撃面の厚さtは、1.2〜1.7mm、1.4〜1.9mm、もしくは1.7〜2.2mm、またはそれ以上であってよい。全米ゴルフ協会(USGA)は、フェース処理(たとえば、溝、サンドブラスト処理など)が施される、またはクラブフェースの中央から下への中心ストリップが1.68インチ(42.67mm)の幅を有する、のどちらか大きい方である、クラブの一部としての、ゴルフクラブヘッド100など、アイアンについての衝突区域AIを規定する。フェースの中に挿入物を有するクラブについて、挿入物自体が、フェースの中心線の両側に少なくとも0.84インチ(21.34mm)延在し、フェースのトップラインおよびリーディングエッジの少なくとも0.2インチ(5.08mm)内に延在する場合、境界の外側の何らかのマーキングが0.25インチ(6.35mm)を超えて衝突区域に侵入しない、および/またはボールの運動に影響を及ぼすように設計されない限り、衝突区域の境界は、挿入物の境界により画定される。
【００５４】
図2Aは、本明細書に記載されるタイプの粘弾性ポリマなしのクラブのヘッドによるボール打撃から得られた、音響スペクトログラムおよび音のパワーの推定の例を描く。一般的に、強いパワー特性および/または長い持続時間のいずれかを有する高い周波数の音響放出を放出するアイアンタイプのゴルフクラブヘッドは、望ましくないことが多い。図2A中のスペクトログラムおよび音のパワーの推定からわかるように、ボール打撃の結果として、複数の周波数が生成される。しかし、40ミリ秒を超える持続期間および約0.4ミリワットのパワー推定を有する強いモードが、約6kHzに見ることができる。6kHzというその周波数は、人間にとって一般的に高いピッチとして感知され、特に、そのように長い持続時間の間に音が放出され続けるとき、アイアンタイプのゴルフクラブヘッドにより生成される望ましくない音となる。
【００５５】
対照的に、図2Bは、図1A〜図1Bに描かれるゴルフクラブヘッド100と同様のクラブのヘッドなどの、本明細書に記載されるタイプの粘弾性ポリマを有するクラブのヘッドによるボール打撃についての、音響スペクトログラムおよび音のパワーの推定の例を描く。図2B中のスペクトログラムおよび音のパワーの推定からわかるように、より高い周波数における音の生成が低減される。たとえば、図2Aに見られる約6kHzにおける強いモードは、実質的に低減されている。他の高いピッチの周波数は、粘弾性ポリマを含むことにより、同様に低減される。
【００５６】
様々な異なる粘弾性ポリマを、本技術中に実装することができる。たとえば、ポリマは、ブチルゴム、ブチルゴムアイオノマ、ポリウレタン、ポリ尿素、シリコーン、アクリル酸塩、メタクリル酸塩、発泡ポリマ、エポキシ、スチレンブロックコポリマ、ポリブタジエン、ニトリルゴム、熱可塑性加硫物、および熱可塑性エラストマのうちの少なくとも1つを含むことができる。好適な材料としては、(E.I. du Pont de Nemours and Company of Wilmington、Delawareから入手可能な)HYTREL材料または(Celanese Corporation、Irving、Texasから入手可能な)RITEFLEX材料などのポリエーテルエステル、(Arkema、Colombes、Franceから入手可能な)PEBAX材料などのポリエーテルアミド、(BASF Corporation、Wyandotte、Michiganから入手可能な)ELASTOLLAN材料、(DIC株式会社(日本国東京)から入手可能な)PANDEX材料、または(The Lubrizol Corporation、Wickliffe、Ohioから入手可能な)ESTANE材料などのポリウレタン、(日本ゼオン株式会社(日本国東京)から入手可能な)HYTEMP材料などのポリアクリル酸塩、NuSil Technology, LLC、Carpinteria、Californiaからの材料または(Wacker Chemie AG、Munich、Germanyから入手可能な)ELASTOSIL材料などのポリシロキサン、(The Dow Chemical Company、Midland、Michiganから入手可能な)AMPLIFY材料または(The Dow Chemical Company、Midland、Michiganから入手可能な)ENGAGE材料などのエチレン-アルファオレフィンコポリマ、(Teknor Apex Company、Pawtucket、Rhode Islandから入手可能な)APEX Flexible PVCなどの可塑化PVC、および(ExxonMobil Chemical Company、Spring、Texasから入手可能な)SANTOPRENE材料などの熱可塑性加硫物を挙げることもできる。しかし、利用または合成される特定の粘弾性ポリマは、一般的に、望ましくない周波数範囲内の周波数を吸収することができなければならない。ポリマの選択または合成は、粘弾性ポリマなしのゴルフクラブヘッドにより放出される特定の周波数に基づくことができる。たとえば、粘弾性ポリマなしのゴルフクラブヘッドから得られた図2A中に描かれた音響スペクトログラムから、約6kHzにおけるリンギングを望ましくない周波数として識別することができる。その識別に基づいて、下でさらに議論されるように、粘弾性ポリマが約6kHzにおいて最大のエネルギー吸収を有するように、粘弾性ポリマを選択または合成することができる。
【００５７】
粘弾性材料は、一般的に、変形中に、粘性および弾性の両方の特性を有するものとして記載することができる。たとえば、変形を受けると、エネルギーの一部が粘弾性材料中に蓄積され、エネルギーの別の部分は、熱として散逸または失われる。したがって、粘弾性挙動は、以下の2つの式中の、粘弾性の動的または複雑な係数によって記載することができる。
E*=E'+iE''  (1)
式(1)では、E*は、複素ヤング率であり、E'は、蓄積されるエネルギーを表す蓄積係数であり、E''は、システムから散逸されるエネルギーを表す損失係数である。E''/E'<1を有する粘弾性材料は、主に弾性挙動を呈し、E''/E'>1を有するまたはE''/E'>1である粘弾性材料は、主に粘性挙動および粘弾性材料を呈する。ポリマの選択または合成は、所望のポリマが、フェースのたわみを著しく阻害することなく望ましくない周波数を吸収するように、所望のポリマについての、変化する蓄積係数および損失係数を考慮に入れることができる。
【００５８】
たとえばガラス転移温度Tgおよび損失正接(tanδ)といった粘弾性材料の関連する特性は、特定の周波数でエネルギーをより最適に吸収するポリマを選択または合成することにも使用され得る。ガラス転移温度Tgとは、材料が、ガラス状の剛体の固体からより柔軟で柔順、またはゴム状の状態に転移する点である。tanδは、振動を吸収する材料の能力の尺度であり、蓄積係数E''とヤング率E'の間の比である。損失正接は、以下の式により表すことができる。
【００５９】
【数２２】
2018114282.tif 000024
【００６０】
特定のポリマについてのtanδの値は温度で変化し、吸収される振動の周波数にも依存する。特定の材料についてのガラス転移温度Tgおよびtanδ特性は、当業者なら認識するように、技法の中でもとりわけ動的機械分析(DMA)を使用して決定することができる。サンプルのtanδのプロットが図3に描かれる。図3中のプロットは、E.I. du Pont de Nemours and Company、Wilmington、Delawareから入手可能なHYTREL材料についてである。図3では、tanδ曲線が、1Hzの周波数における、HYTREL材料のいくつかのグレードについて示される。
【００６１】
本技術で利用される、粘弾性ポリマは、除去されることが望ましい周波数について、ゴルフクラブが通常使用される温度範囲(およそ、摂氏19〜50度)で、ピークtanδを有する。いくつかの例では、ピークtanδは、室温(およそ、摂氏19〜23度)で生じる。図2Aに描かれる音響スペクトログラムを生成する例示のゴルフクラブヘッドについて、そのゴルフクラブに組み込まれる粘弾性ポリマは、約6kHzにおいて、摂氏19〜23度の間の温度でピークtanδを有するように選択または合成される。コポリマを形成するためのポリマの組合せを使用して、結果として得られるコポリマのピークtanδ温度を「調整」し、所望の特性に一致させることができる。いくつかの例では、1Hzにおいて、摂氏-70度と摂氏-20度との間にピークtanδを示す材料が、好適なエネルギー吸収およびたわみ特性を実現する。特に、1Hzにおいて、約摂氏-50度にピークtanδを示す粘弾性ポリマ材料が、本技術にとって好適な粘弾性材料である。1kHzまたは10kHzにおいて、摂氏-10度と摂氏40度との間にピークtanδを示す粘弾性ポリマ材料も、本技術にとって好適な粘弾性材料である可能性がある。
【００６２】
一例では、ピークtanδは、0.15よりも大きい。いくつかの例では、tanδを中心とする幅広い曲線が望ましい。そのような例では、粘弾性ポリマは、より広い範囲の温度において、より幅広いスペクトルの周波数を吸収することが可能である。
【００６３】
コポリマでは、ガラス転移温度(Tg)は、Foxの式およびGordon-Taylorの式など、異なる式に基づいて、予測または推定することができる。Foxの式は、次式である。1/Tg,mix≒Σiωi/Tg,i、ここで、Tg,mixは混合物のケルビン温度におけるガラス転移温度、Tg,iは構成成分のケルビン温度におけるガラス転移温度、ωiは構成成分iの質量分率である。Gordon-Taylorの式は、次式である。Tg,mix≒Σi[ωi・ΔCpiTg,i]/Σi[ωi・ΔCpi]、ここで、ΔCpiは、構成成分についての、ガラスからゴム状の状態へ移り変わるときの熱容量の変化である。Foxの式またはGordon-Taylorの式のいずれかから予測されるガラス転移温度が、上で議論されたような所望のピークtanδの摂氏15度またはケルビン温度15度以内である場合、コポリマの組合せは、一般的に本技術で使用するのに許容できる。たとえば、次の不等式、すなわち、TFox-15≦Ttanδ≦TFox+15と、TGT-15≦Ttanδ≦TGT+15のうちの少なくとも一方を満たす場合、コポリマ材料は、一般的に許容できると考えることができる。ここで、TFoxはFoxの式からのケルビン温度における予測されるガラス転移温度であり、TGTはGordon-Taylorの式からのケルビン温度における予測されるガラス転移温度であり、Ttanδは、ケルビン温度における所望のピークtanδ温度である。
【００６４】
打撃面の厚さ(t)および粘弾性ポリマの弾性係数(E)も、ゴルフクラブがゴルフボールを打つ際の、エネルギーの吸収を可能にしより最適な球速特性を維持するように選択することができる。図4Aは、薄いフェースのアイアンについての、粘弾性ポリマ層の弾性係数(E)対打撃面の厚さ(t)のプロットを描く。プロットのy軸は、メガパスカルの単位における粘弾性ポリマの弾性係数(E)を表し、プロットのx軸は、ミリメートルの単位における打撃面の厚さ(t)を表す。複数のポイントがプロット中に含まれ、プロット上の各ポイントは、対応するフェースの厚さ(t)を有するゴルフクラブと対応する弾性係数(E)を有する粘弾性ポリマについての例示の組合せを表す。プロット中の例示のポイントの各々について、ボックスが表示されて、特定の例示のポイントの打撃面についての、反発係数(COR)および最大応力を提供する。最大応力は、「低」、「中間」、「高」として表される。中間範囲内の応力は、一般的に、高範囲内の応力よりも最適であり、ゴルフクラブの耐久性を増加させることが可能である。プロットは、13.35mmの平均ポリマ層厚を有する、3番アイアンのシャーシに基づいた有限要素モデリング(FEM)を用いて生成された。
【００６５】
しかし、弾性係数(E)と打撃面の厚さ(t)のいくつかの組合せは、ゴルフクラブには不適当な可能性がある。というのは、ゴルフクラブが(不十分なCORおよび低い球速性能に起因して)堅くなり過ぎる、または応力が高くなり過ぎる(したがって、ゴルフクラブの耐久性を望ましくないレベルにまで低下させる)ためである。図4Bは、図4Aに描かれるプロットの注釈付きバージョンを描く。図4B中の注釈されたプロットは、3つの領域、すなわち、領域A、領域B、および領域Cを識別する。領域A中のフェース厚および弾性係数の組合せは望ましくない可能性がある。というのは、それらの組合せによって、高い応力値を受けるゴルフクラブヘッドとなり、ゴルフクラブヘッドにとって不十分な耐久性がもたらされるためである。たとえば、10MPaの弾性係数と1mmの打撃面の厚さの組合せでは、ゴルフクラブは、(図4Aに示されるように)高い応力値を受け、このことによって、ゴルフクラブヘッドにとって低い耐久性がもたらされることになる。領域Aは、軸上、および直線
【００６６】
【数２３】
2018114282.tif 000025
【００６７】
によって境界を画され、ここで、
【００６８】
【数２４】
2018114282.tif 000026
【００６９】
は、E/1MPaに等しい無単位の数値であり、
【００７０】
【数２５】
2018114282.tif 000027
【００７１】
は、t/1mmに等しい無単位の数値である。したがって、領域A中のEおよびtの値は、ゼロより大きく、不等式
【００７２】
【数２６】
2018114282.tif 000028
【００７３】
を満足する値の任意の組合せを含む。
【００７４】
対照的に、領域C中のフェース厚および弾性係数の組合せは許容できない可能性がある。というのは、ゴルフクラブのフェースが堅くなり過ぎ、不十分なCORおよび低い球速性能がもたらされるためである。たとえば、60MPaの弾性係数と2mmのフェース厚の組合せでは、ゴルフクラブが(図4Aに示されるように)0.8037のCORを有し、これは、いくつかのゴルフクラブの構造にとって低過ぎる可能性がある。領域Cは、直線
【００７５】
【数２７】
2018114282.tif 000029
【００７６】
により下側縁部上で境界を画される。したがって、領域C中のEおよびtの値は、ゼロより大きく、不等式
【００７７】
【数２８】
2018114282.tif 000030
【００７８】
を満足する値の任意の組合せである。特定のゴルフクラブの構造に応じて、領域Aまたは領域Cに入る組合せが許容できる場合がある。
【００７９】
領域B中のフェース厚および弾性係数の組合せは、ゴルフクラブヘッドに組み込まれると、より最適な耐久性およびCORを可能にする。たとえば、30MPaの弾性係数と1.6mmの打撃面の厚さの組合せでは、ゴルフクラブのフェースは、(図4Aに示されるように)一般的に中間範囲内の応力および最大0.8216のCORを受ける。そのような組合せによって、強い耐久性および高い球速性能を有するゴルフクラブヘッドがもたらされる。領域Bは、直線
【００８０】
【数２９】
2018114282.tif 000031
【００８１】
により下側縁部上で境界を画され、直線
【００８２】
【数３０】
2018114282.tif 000032
【００８３】
により上側縁部上で境界を画される。したがって、領域B中のEおよびtの値は、ゼロより大きく、不等式
【００８４】
【数３１】
2018114282.tif 000033
【００８５】
および
【００８６】
【数３２】
2018114282.tif 000034
【００８７】
を満足する値の任意の組合せである。
【００８８】
図4Cは、図4A〜図4Bに描かれるプロットの別の注釈付きバージョンを描く。図4Cに描かれるプロットは、領域Bのさらなるサブ領域B1〜B8を図示する。特定のサブ領域は、異なるゴルフクラブヘッド技術および応用例において使用することができる。たとえば、打撃面の後ろに追加支持体が求められるゴルフクラブヘッドでは、サブ領域B1〜B4が望ましい可能性があり、サブ領域B1が最も高い弾性係数(E)を有する粘弾性ポリマを可能にする。サブ領域B5〜B8は、粘弾性ポリマからより少ない支持を必要とする打撃面を有するゴルフクラブヘッドにより好適な可能性があり、サブ領域B8で最小量の支持が生じる。サブ領域B1は、不等式
【００８９】
【数３３】
2018114282.tif 000035
【００９０】
および
【００９１】
【数３４】
2018114282.tif 000036
【００９２】
を満足する弾性係数とフェース厚の任意の組合せを含む。サブ領域B2は、不等式
【００９３】
【数３５】
2018114282.tif 000037
【００９４】
、
【００９５】
【数３６】
2018114282.tif 000038
【００９６】
、および
【００９７】
【数３７】
2018114282.tif 000039
【００９８】
を満足する弾性係数とフェース厚の任意の組合せを含む。サブ領域B3は、不等式
【００９９】
【数３８】
2018114282.tif 000040
【０１００】
、
【０１０１】
【数３９】
2018114282.tif 000041
【０１０２】
、および
【０１０３】
【数４０】
2018114282.tif 000042
【０１０４】
を満足する弾性係数とフェース厚の任意の組合せを含む。サブ領域B4は、不等式
【０１０５】
【数４１】
2018114282.tif 000043
【０１０６】
、
【０１０７】
【数４２】
2018114282.tif 000044
【０１０８】
、
【０１０９】
【数４３】
2018114282.tif 000045
【０１１０】
、および
【０１１１】
【数４４】
2018114282.tif 000046
【０１１２】
を満足する弾性係数とフェース厚の任意の組合せを含む。サブ領域B5は、不等式
【０１１３】
【数４５】
2018114282.tif 000047
【０１１４】
、
【０１１５】
【数４６】
2018114282.tif 000048
【０１１６】
、
【０１１７】
【数４７】
2018114282.tif 000049
【０１１８】
、および
【０１１９】
【数４８】
2018114282.tif 000050
【０１２０】
を満足する弾性係数とフェース厚の任意の組合せを含む。サブ領域B6は、不等式
【０１２１】
【数４９】
2018114282.tif 000051
【０１２２】
、
【０１２３】
【数５０】
2018114282.tif 000052
【０１２４】
、
【０１２５】
【数５１】
2018114282.tif 000053
【０１２６】
、および
【０１２７】
【数５２】
2018114282.tif 000054
【０１２８】
を満足する弾性係数とフェース厚の任意の組合せを含む。サブ領域B7は、不等式
【０１２９】
【数５３】
2018114282.tif 000055
【０１３０】
、
【０１３１】
【数５４】
2018114282.tif 000056
【０１３２】
、
【０１３３】
【数５５】
2018114282.tif 000057
【０１３４】
、および
【０１３５】
【数５６】
2018114282.tif 000058
【０１３６】
を満足する弾性係数とフェース厚の任意の組合せを含む。サブ領域B8は、不等式
【０１３７】
【数５７】
2018114282.tif 000059
【０１３８】
、
【０１３９】
【数５８】
2018114282.tif 000060
【０１４０】
、および
【０１４１】
【数５９】
2018114282.tif 000061
【０１４２】
を満足する弾性係数とフェース厚の任意の組合せを含む。
【０１４３】
いくつかの例では、弾性係数および打撃面の厚さについての値が、以下の不等式、すなわち
【０１４４】
【数６０】
2018114282.tif 000062
【０１４５】
、
【０１４６】
【数６１】
2018114282.tif 000063
【０１４７】
、および
【０１４８】
【数６２】
2018114282.tif 000064
【０１４９】
のうちの1つまたは複数のうちのいくつかを満足するときに、弾性係数および打撃面の厚さが許容できる。それらの不等式を満足するフェース厚および弾性係数を有するゴルフクラブのそのような例は、多くの用途で一般的に許容できるCORおよび耐久性の要件を示す。
【０１５０】
粘弾性ポリマの弾性係数(E)および打撃面の有効剛性(S)も、ゴルフクラブがゴルフボールを打つ際の、エネルギーの吸収を可能にしてより最適な球速特性を維持するように選択することができる。有効剛性(S)は、
【０１５１】
【数６３】
2018114282.tif 000065
【０１５２】
として規定され、ここで、Efaceは打撃面の材料の弾性係数であり、tは打撃面の厚さであり、Aは打撃面の面積である。打撃面が変動する厚さのフェースである場合、打撃面の厚さ(t)は、最大の打撃面の厚さ(tmax)または平均の打撃面の厚さ(taverage)のいずれかであってよい。面積Aは、図1A〜図1Bを参照して上で議論した、衝突区域AIとして規定することができる。
【０１５３】
図5Aは、ポリマ層を有するアイアンの、粘弾性ポリマの弾性係数(E)対打撃面の有効剛性(S)のプロットを描く。プロットのy軸は、メガパスカル(MPa)の単位における粘弾性ポリマの弾性係数を表し、プロットのx軸は、ギガパスカル毎メートル(GPa/m)の単位における打撃面の有効剛性(S)を表す。複数のポイントがプロット中に含まれ、プロット上の各ポイントは、対応する有効フェース剛性(S)を有するゴルフクラブと対応する弾性係数(E)を有する粘弾性ポリマについての例示の組合せを表す。プロット中の例示のポイントの各々について、ボックスが表示されて、特定の例示のポイントの打撃面についての、反発係数(COR)および最大応力を提供する。最大応力は、「低」、「中間」、「高」として表される。中間範囲内の応力は、一般的に、高範囲内の応力よりも最適であり、ゴルフクラブの耐久性を増加させることが可能である。プロットは、13.35mmの平均ポリマ層厚を有する、有限要素モデリング(FEM)を用いて生成された。
【０１５４】
しかし、弾性係数と有効フェース剛性のいくつかの組合せは、ゴルフクラブには不適当な可能性がある。というのは、ゴルフクラブが、不十分なCORおよび低い球速性能に起因して堅くなり過ぎる、または応力が高くなり過ぎ、したがって、ゴルフクラブの耐久性が低過ぎるためである。図5Bは、図5Aに描かれるプロットの注釈付きバージョンを描く。図5B中の注釈されたプロットは、3つの領域、すなわち、領域A、領域B、および領域Cを識別する。領域A中のフェース厚および弾性係数の組合せは望ましくない可能性がある。というのは、それらの組合せによって、高い応力値を受けるゴルフクラブヘッドとなり、ゴルフクラブヘッドにとって不十分な耐久性がもたらされるためである。たとえば、10MPaの弾性係数と100GPa/mの有効剛性の組合せでは、ゴルフクラブは、(図5Aに示されるように)応力値を受け、このことによって、ゴルフクラブのフェースにとって低い耐久性がもたらされることになる。領域Aは、軸によって、および直線
【０１５５】
【数６４】
2018114282.tif 000066
【０１５６】
によって境界を画され、ここで、
【０１５７】
【数６５】
2018114282.tif 000067
【０１５８】
は、E/1MPaに等しい無単位の数値であり、
【０１５９】
【数６６】
2018114282.tif 000068
【０１６０】
は、S/1GPa/mに等しい無単位の数値である。したがって、領域A中のEおよびSの値は、ゼロより大きく、不等式
【０１６１】
【数６７】
2018114282.tif 000069
【０１６２】
を満足する値の組合せのいずれかである。
【０１６３】
対照的に、領域C中のフェース厚および弾性係数の組合せは許容できない可能性がある。というのは、ゴルフクラブのフェースが堅くなり過ぎ、不十分なCORおよび低い球速性能がもたらされるためである。たとえば、60MPaの弾性係数と200GPa/mの有効フェース剛性の組合せでは、ゴルフクラブが(図5Aに示されるように)0.8037のCORを有し、これは、いくつかのゴルフクラブの構造にとって低過ぎる可能性がある。領域Cは、直線
【０１６４】
【数６８】
2018114282.tif 000070
【０１６５】
により下側縁部上で境界を画される。したがって、領域C中のEおよびtの値は、ゼロより大きく、不等式
【０１６６】
【数６９】
2018114282.tif 000071
【０１６７】
を満足する値の任意の組合せである。特定のゴルフクラブの構造に応じて、領域Aまたは領域Cに入る組合せが許容できる場合がある。
【０１６８】
領域B中のフェース厚および弾性係数の組合せは、ゴルフクラブヘッドに組み込まれると、より最適な耐久性およびCORを可能にする。たとえば、30MPaの弾性係数と160GPa/mの有効フェース剛性の組合せでは、ゴルフクラブは、(図5Aに示されるように)一般的に中間範囲内の応力および最大0.8216のCORを受ける。そのような組合せによって、強い耐久性品質および高い球速性能を有するゴルフクラブヘッドがもたらされる。領域Bは、直線
【０１６９】
【数７０】
2018114282.tif 000072
【０１７０】
により下側縁部上で境界を画され、直線
【０１７１】
【数７１】
2018114282.tif 000073
【０１７２】
により上側縁部上で境界を画される。したがって、領域B中のEおよびSの値は、ゼロより大きく、不等式
【０１７３】
【数７２】
2018114282.tif 000074
【０１７４】
および
【０１７５】
【数７３】
2018114282.tif 000075
【０１７６】
を満足する値の任意の組合せである。
【０１７７】
図5Cは、図5A〜図5Bに描かれるプロットの別の注釈付きバージョンを描く。図5Cに描かれるプロットは、領域Bのさらなるサブ領域B1〜B8を図示する。特定のサブ領域は、異なるゴルフクラブヘッド技術および応用例において使用することができる。たとえば、打撃面の後ろに追加支持体が求められるゴルフクラブヘッドでは、サブ領域B1〜B4が望ましい可能性があり、サブ領域B1が最も高い弾性係数(E)を有する粘弾性ポリマを可能にする。サブ領域B5〜B8は、粘弾性ポリマからより少ない支持を必要とする打撃面を有するゴルフクラブヘッドにより好適な可能性があり、サブ領域B8で最小量の支持が生じる。サブ領域B1は、不等式
【０１７８】
【数７４】
2018114282.tif 000076
【０１７９】
および
【０１８０】
【数７５】
2018114282.tif 000077
【０１８１】
を満足する弾性係数とフェース厚の任意の組合せを含む。サブ領域B2は、不等式
【０１８２】
【数７６】
2018114282.tif 000078
【０１８３】
、
【０１８４】
【数７７】
2018114282.tif 000079
【０１８５】
、および
【０１８６】
【数７８】
2018114282.tif 000080
【０１８７】
を満足する弾性係数とフェース厚の任意の組合せを含む。サブ領域B3は、不等式
【０１８８】
【数７９】
2018114282.tif 000081
【０１８９】
、
【０１９０】
【数８０】
2018114282.tif 000082
【０１９１】
、および
【０１９２】
【数８１】
2018114282.tif 000083
【０１９３】
を満足する弾性係数とフェース厚の任意の組合せを含む。サブ領域B4は、不等式
【０１９４】
【数８２】
2018114282.tif 000084
【０１９５】
、
【０１９６】
【数８３】
2018114282.tif 000085
【０１９７】
、
【０１９８】
【数８４】
2018114282.tif 000086
【０１９９】
、および
【０２００】
【数８５】
2018114282.tif 000087
【０２０１】
を満足する弾性係数とフェース厚の任意の組合せを含む。サブ領域B5は、不等式
【０２０２】
【数８６】
2018114282.tif 000088
【０２０３】
、
【０２０４】
【数８７】
2018114282.tif 000089
【０２０５】
、
【０２０６】
【数８８】
2018114282.tif 000090
【０２０７】
、および
【０２０８】
【数８９】
2018114282.tif 000091
【０２０９】
を満足する弾性係数とフェース厚の任意の組合せを含む。サブ領域B6は、不等式
【０２１０】
【数９０】
2018114282.tif 000092
【０２１１】
、
【０２１２】
【数９１】
2018114282.tif 000093
【０２１３】
、
【０２１４】
【数９２】
2018114282.tif 000094
【０２１５】
、および
【０２１６】
【数９３】
2018114282.tif 000095
【０２１７】
を満足する弾性係数とフェース厚の任意の組合せを含む。サブ領域B7は、不等式
【０２１８】
【数９４】
2018114282.tif 000096
【０２１９】
、
【０２２０】
【数９５】
2018114282.tif 000097
【０２２１】
、
【０２２２】
【数９６】
2018114282.tif 000098
【０２２３】
、および
【０２２４】
【数９７】
2018114282.tif 000099
【０２２５】
を満足する弾性係数とフェース厚の任意の組合せを含む。サブ領域B8は、不等式
【０２２６】
【数９８】
2018114282.tif 000100
【０２２７】
、
【０２２８】
【数９９】
2018114282.tif 000101
【０２２９】
、および
【０２３０】
【数１００】
2018114282.tif 000102
【０２３１】
を満足する弾性係数とフェース厚の任意の組合せを含む。
【０２３２】
いくつかの例では、弾性係数および打撃面の厚さについての値が、以下の不等式、すなわち
【０２３３】
【数１０１】
2018114282.tif 000103
【０２３４】
、
【０２３５】
【数１０２】
2018114282.tif 000104
【０２３６】
、および
【０２３７】
【数１０３】
2018114282.tif 000105
【０２３８】
のうちの1つまたは複数のうちのいくつかを満足するときに、弾性係数および打撃面の厚さが許容できる。それらの不等式を満足するフェース厚および弾性係数を有するゴルフクラブのそのような例は、多くの用途で一般的に許容できるCORおよび耐久性の要件を示す。
【０２３９】
特定の実施形態および態様が本明細書に記載され、特定の例が提供されたが、本発明の範囲は、それらの特定の実施形態および例に限定されない。当業者は、本発明の範囲および精神の中にある他の実施形態または改良形態を認識するであろう。したがって、特定の構造、行為、または媒体は、例示的な実施形態としてのみ開示される。本発明の範囲は、以下の請求項およびその中の任意の等価物によって規定される。
【符号の説明】
【０２４０】
100  ゴルフクラブヘッド
102  粘弾性ポリマ
104  ソール部
106  トップライン
108  トー部
110  ヒール部
112  後部
114  ヒールエッジ
118  打撃面
120  空洞
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【外国語明細書】
2018114282000001.pdf