(57)【要約】【課題】打出し後のボールの飛び出し角およびバックスピンの間に適正な相関関係を持たせるようにすることにより、効果的に最大の飛距離を稼ぐことができる、すなわち打球が最適な弾道を描くことができるウッドゴルフクラブヘッドを提供する。【解決手段】横軸方向にボールの飛び出し角（°）をとり、縦軸方向にボールのバックスピン（ｒｐｍ）をとるとともに、横軸および縦軸を同じスケールにするとき、ボールの飛距離が、条件〔中心０（２１，１８００）、長軸の長さＬ＝２１００（ｒｐｍ）、短軸の長さＳ＝５．７（°）、反時計回りに測った、長軸の縦軸からの傾き角θ＝０．２５（°）〕を満足する楕円の領域に入るように、ウッドゴルフクラブヘッドが設計されている。ウッドゴルフクラブヘッドのフェース面２ａは低摩擦材から構成されている。【選択図】　　図２
2004033513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウッドゴルフクラブヘッドであって、
横軸方向にボールの飛び出し角（°）をとり、縦軸方向にボールのバックスピン（ｒｐｍ）をとるとともに、横軸および縦軸を同じスケールにするとき、ボールの飛び出し角およびバックスピンが、条件〔中心Ｏ（２１，１８００）、長軸の長さＬ＝２１００（ｒｐｍ）、短軸の長さＳ＝５．７（°）、反時計回りに測った、長軸の縦軸からの傾き角θ＝０．２５（°）〕を満足する楕円の領域に入るように、ウッドクラブヘッドが設計されている、
ことを特徴とするウッドゴルフクラブヘッド。
【請求項２】
ウッドゴルフクラブヘッドであって、
横軸方向にボールの飛び出し角（°）をとり、縦軸方向にボールのバックスピン（ｒｐｍ）をとるとともに、横軸および縦軸を同じスケールにするとき、ボールの飛び出し角およびバックスピンが、条件〔中心Ｏ（２３，１７００）、長軸の長さＬ＝１９００（ｒｐｍ）、短軸の長さＳ＝３．９（°）、反時計回りに測った、長軸の縦軸からの傾き角θ＝０．１９（°）〕を満足する楕円の領域に入るように、ウッドクラブヘッドが設計されている、
ことを特徴とするウッドゴルフクラブヘッド。
【請求項３】
ウッドゴルフクラブヘッドであって、
横軸方向にボールの飛び出し角（°）をとり、縦軸方向にボールのバックスピン（ｒｐｍ）をとるとともに、横軸および縦軸を同じスケールにするとき、ボールの飛び出し角およびバックスピンが、条件〔中心Ｏ（２３，１７００）、長軸の長さＬ＝１４００（ｒｐｍ）、短軸の長さＳ＝２．８（°）、反時計回りに測った、長軸の縦軸からの傾き角θ＝０．１９（°）〕を満足する楕円の領域に入るように、ウッドクラブヘッドが設計されている、
ことを特徴とするウッドゴルフクラブヘッド。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
ある時間ｔにおいて飛翔中のボールに作用する飛球方向の力をＦＸ　（ｔ）　、鉛直方向の力をＦＹ　（ｔ）　とし、時間Δｔ後のボールに発生する、空力トルクによる回転数の減少をＮ（ｔ＋Δｔ）とするとき、以下の式
ＦＸ　（ｔ）　＝−１／２（ＣＤ　（ｔ）ｃｏｓα＋ＣＬ　（ｔ）ｓｉｎα）　ρＡＶＢ　（ｔ）　２　
ＦＹ　（ｔ）　＝−１／２（ＣＤ　（ｔ）ｓｉｎα−ＣＬ　（ｔ）ｃｏｓα）　ρＡＶＢ　（ｔ）　２　−ｍｇ
Ｎ（ｔ＋Δｔ）＝−ρＡｄＣｍ　（ｔ）　ＶＢ　（ｔ）　２　Δｔ／（４πＩ）＋Ｎ（ｔ）
〔ただし、ＣＤ　：抗力係数、ＣＬ　：揚力係数、α：ボールの仰角（ｄｅｇ）、ρ：空気密度（ｋｇ／ｍ　３）　、Ａ：ボールの断面積（ｍ　２　）　、ＶＢ　：ボールの速度（ｍ／ｓｅｃ）　、ｍ：ボールの質量（ｋｇ）、ｇ：重力加速度（ｍ／ｓｅｃ２　）　、Ｃｍ　：モーメント係数、ｄ：ボールの直径（ｍ）　、Ｉ：ボールの慣性モーメント（ｋｇ　・ｍ　２　）　、Ｎ：ボールの回転数（ｒｐｓ）　〕
を用いて、運動方程式を解くことにより、前記楕円が決定されている、
ことを特徴とするウッドゴルフクラブヘッド。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記ウッドクラブヘッドのフェース面が低摩擦材で構成されている、
ことを特徴とするウッドゴルフクラブヘッド。
【請求項６】
請求項５において、
前記フェース面には、ＤＬＣ、セラミックコーティングまたはＳｉＣコーティングのいずれかのコーティングがなされている、
ことを特徴とするウッドゴルフクラブヘッド。
【請求項７】
請求項５において、
前記フェース面が、ダイニーマＦＲＰから構成されている、
ことを特徴とするウッドゴルフクラブヘッド。
【請求項８】
請求項５において、
前記フェース面には、クロムめっきまたは分散ニッケルめっきが施されている、
ことを特徴とするウッドゴルフクラブヘッド。
【請求項９】
請求項５において、
前記フェース面が、ポリアセタール（ＰＯＭ）製、ポリアミド（ＰＡ）製、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）製、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）製またはポリイミド（ＰＩ）製のインサート材を有している、
ことを特徴とするウッドゴルフクラブヘッド。
【請求項１０】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記ウッドゴルフクラブヘッドのフェース面が、ピッチ系炭素繊維とピッチ系マトリクスを原料として構成された複合材料から形成されている、
ことを特徴とするウッドゴルフクラブヘッド。
【請求項１１】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、
前記ウッドゴルフクラブヘッドがドライバクラブヘッドである、
ことを特徴とするウッドゴルフクラブヘッド。
【請求項１２】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、
前記ウッドゴルフクラブヘッドがドライバクラブヘッドであり、ロフト角が１３度以上２０度以下である：
ことを特徴とするウッド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、ウッドゴルフクラブヘッドに関し、詳細には、最適な弾道を実現できる、言い換えれば、最大の飛距離を効果的に実現できるウッドゴルフクラブヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】
従来のウッドクラブヘッド、とくにドライバクラブヘッドにおいては、ボールの飛距離を伸ばすために、これまで様々な工夫がなされてきた。ボールの飛距離向上のためには、ゴルフクラブのヘッドスピードの他に、打出し後のボールの飛び出し角やバックスピン量を適正なものにすればよいことが、これまでの経験則などからある程度分かっていた。
【０００３】
たとえば、ヘッドスピードとボール飛び出し角との間の関係についていえば、これらの間には、逆の相関が成立している方が好ましいとされていた。すなわち、ヘッドスピードが速くなるほどボール飛び出し角を小さし、逆にヘッドスピードが遅くなるほどボール飛び出し角を大きくすることが一般に行われていた。
【０００４】
また、ヘッドスピードとバックスピン量との間の関係については、ヘッドスピードに応じた最適なバックスピン量の範囲がある程度考えられていた。すなわち、ヘッドスピードが速くなるほど相対的にバックスピン量を小さくし、逆にヘッドスピードが遅くなるほど相対的にバックスピン量を大きくすることが一般に行われていた。
【０００５】
しかしながら、ヘッドスピード、ボール飛び出し角およびバックスピン量の三者の相関関係、とくにボール飛び出し角とバックスピン量との間の相関関係をどのように設定すればより効果的に飛距離を伸ばすことができるかということを系統立てたものは、これまでなかった。
【０００６】
本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたもので、打出し後のボールの飛び出し角およびバックスピンの間に適正な相関関係を持たせるようにすることにより、効果的に最大の飛距離を稼ぐことができる、すなわち打球が最適な弾道を描くことができるウッドゴルフクラブヘッドを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
ゴルフボールの弾道計算を行う手法として、これまで種々のものが考えられているが、それらを用いて求めたゴルフボールの飛距離と実際に打球して測定したゴルフボールの飛距離との間にはかなりの誤差があり、したがって、従来の弾道計算の手法は決して精度の高いものではなかった。
【０００８】
本願発明者は、ゴルフボールの弾道計算の手法について、鋭意研究を進めてきた結果、以下のような手法を用いて求めたゴルフボールの飛距離がゴルフボールの実際の飛距離と非常によく一致することを突き止めた。
【０００９】
すなわち、ゴルフクラブヘッドにより打ち出されたボールは、その飛翔中に空気力を受けるが、この空気力が作用した状態の運動方程式をたて、これを数値解析で解くことによって、刻一刻のボールの位置を求めることができる。
【００１０】
いま、ある時間ｔにおいてボールに働く力Ｆは、飛球方向をＸ軸方向にとり、鉛直方向をＹ軸方向にとるとき、以下のように表すことができると考えられる。
ＦＸ　（ｔ）　＝−１／２（ＣＤ　（ｔ）ｃｏｓα＋ＣＬ　（ｔ）ｓｉｎα）　ρＡＶＢ　（ｔ）　２　…（１）
ＦＹ　（ｔ）　＝−１／２（ＣＤ　（ｔ）ｓｉｎα−ＣＬ　（ｔ）ｃｏｓα）　ρＡＶＢ　（ｔ）　２　−ｍｇ…（２）
ここで、ＣＤ　：抗力係数、ＣＬ　：揚力係数、α：ボールの仰角（ｄｅｇ）、ρ：空気密度（ｋｇ／ｍ　３）　、Ａ：ボール断面積（ｍ　２　）　、ＶＢ　：ボール速度（ｍ／ｓｅｃ）　、ｍ：ボール質量（ｋｇ）、ｇ：重力加速度（ｍ／ｓｅｃ２　）　である。
【００１１】
また、飛翔中のゴルフボールには、その回転数を減少させる空力トルクが作用するが、この空力トルクによる回転数の減少は以下の式で表すことができると考えられる。
Ｎ（ｔ＋Δｔ）＝−ρＡｄＣｍ　（ｔ）　ＶＢ　（ｔ）　２　Δｔ／（４πＩ）＋Ｎ（ｔ）…（３）
ここで、Ｃｍ　：モーメント係数、ｄ：ボールの直径（ｍ）　、Ｉ：ボールの慣性モーメント（ｋｇ　・ｍ　２　）　、Ｎ：ボールの回転数（ｒｐｓ）　である。
【００１２】
ゴルフロボットに実際に打球させて求めたゴルフボールの飛距離の実測値と、打球時と同じ初期条件下で上記式　（１）〜（３）　を用いて運動方程式を解くことにより求めたゴルフボールの飛距離の計算値とをグラフ上にプロットしてみると、図５に示すように、両者はｙ＝ｘの直線上にほぼ載っており、これにより、上記式により求めた飛距離の計算値が実測値に非常によく適合していることが分かった。
【００１３】
ところで、ゴルフクラブから打ち出されたゴルフボールの飛距離は、打ち出した直後のボールの速度、飛び出し角度、回転数（スピン数）で決定される。ボールの速度は、ゴルファーのヘッドスピードと、ゴルフヘッドとボールの反発係数で概ね決定される。よって、個々のゴルファーとクラブの場合に、飛距離が最大になる飛び出し角度とバックスピン数の関係が導かれる。具体的には、任意のボール速度において、上述した運動方程式を用いて、飛び出し角度とバックスピン数を変数として、最適解を求めていく。最適解が飛距離最大になる飛び出し角度とバックスピン数の関係である。
【００１４】
本願発明は、このような観点からなされたものであって、請求項１の発明に係るウッドゴルフクラブヘッドは、次のように設計されている。すなわち図２に示すように、横軸方向に打出し後のボールの飛び出し角（°）をとり、縦軸方向にボールのバックスピン（ｒｐｍ）をとるとともに、横軸および縦軸を同じスケールにするとき、ボールの飛び出し角およびバックスピンが、条件〔中心Ｏ（２１，１８００）、長軸の長さＬ＝２１００（ｒｐｍ）、短軸の長さＳ＝５．７（°）、反時計回りに測った、長軸の縦軸からの傾き角θ＝０．２５（°）〕を満足する楕円の領域に設計されている。
【００１５】
図２は、ゴルフボール飛び出し時の初期パラメータの一つであるボール速度の如何に拘らず、ボールの飛び出し角とバックスピンとが満足すべき関係を表している。この楕円の領域は、種々のボール速度において達成される最大飛距離の領域の全体を含むように設定されている。すなわち、いかなるボール速度であっても、図２に示した楕円の領域に含まれるような関係をボールの飛び出し角とバックスピンとが満足するようにウッドゴルフクラブヘッドを設計することにより、最適な弾道を描けるウッドゴルフクラブヘッドを実現できる。
【００１６】
なお、図２は、図示の便宜上、横軸のスケールを縦軸のスケールよりもかなり拡大（２１０倍程度に拡大）した状態で示している。したがって、横軸と縦軸のスケールを合わせた（つまり、目盛りの間隔を同じにした）場合には、図２中の楕円は縦軸に沿う方向に立ち上がって縦軸方向に長い極細の形状になるので、楕円の各種パラメータは、それぞれ上述した各値のようになる。また、長軸および短軸という表現からも分かるように、長軸の長さＬは、長軸上において中心Ｏから楕円の最外縁までの距離の２倍の長さで表され、同様に、短軸の長さＳは、短軸上において中心Ｏから楕円の最外縁までの距離の２倍の長さで表されている。
【００１７】
請求項２の発明に係るウッドゴルフクラブヘッドは、次のように設計されている。すなわち、図３に示すように、横軸方向にボールの飛び出し角（°）をとり、縦軸方向にボールのバックスピン（ｒｐｍ）をとるとともに、横軸および縦軸を同じスケールにするとき、ボールの飛び出し角およびバックスピンが、条件　〔中心Ｏ（２３，１７００）、長軸の長さＬ＝１９００（ｒｐｍ）、短軸の長さＳ＝３．９（°）、反時計回りに測った、長軸の縦軸からの傾き角θ＝０．１９（°）〕を満足する楕円の領域に入るように設計されている。なお、図３も図２と同様に、図示の便宜上、横軸のスケールを縦軸のスケールよりもかなり拡大して示している。
【００１８】
図３の楕円は、図２に示した楕円の領域に含まれるものであるが、この図３は、図２の楕円の領域の中でとくにボール速度が５０ｍ／ｓの場合に最大飛距離の９９％の飛距離を達成するために、ボールの飛び出し角とバックスピンとが満足すべき関係を表している。ここで、ボール速度が５０ｍ／ｓの場合をとくに採り上げたのは、請求項２の発明に係るウッドゴルフクラブヘッドが、一般のゴルファーでスイングの際のヘッドスピードが若干遅めの人を対象としているからである。
【００１９】
この場合には、図３に示した楕円の領域に含まれるような関係をボールの飛び出し角とバックスピンとが満足するようにウッドゴルフクラブヘッドを設計することにより、ヘッドスピードが若干遅めの一般のゴルファーにとって、最適な弾道を描けるウッドゴルフクラブヘッドを実現できる。
【００２０】
請求項３の発明に係るウッドゴルフクラブヘッドは、次のように設計されている。すなわち、図４に示すように、横軸方向にボールの飛び出し角（°）をとり、縦軸方向にボールのバックスピン（ｒｐｍ）をとるとともに、横軸および縦軸を同じスケールにするとき、ボールの飛び出し角およびバックスピンが、条件　〔中心Ｏ（２３，１７００）、長軸の長さＬ＝１４００（ｒｐｍ）、短軸の長さＳ＝２．８（°）、反時計回りに測った、長軸の縦軸からの傾き角θ＝０．１９（°）〕を満足する楕円の領域に入るように設計されている。なお、図４も図２および図３と同様に、図示の便宜上、横軸のスケールを縦軸のスケールよりもかなり拡大して示している。
【００２１】
図４の楕円も、図２に示した楕円の領域に含まれるものであるが、これは、図２の楕円の領域の中でとくにボール速度が５０ｍ／ｓの場合に最大飛距離の９９．５％の飛距離を達成するために、ボールの飛び出し角とバックスピンとが満足すべき関係を表している。請求項３の発明に係るウッドゴルフクラブヘッドは、請求項２の発明と同様に、一般のゴルファーでヘッドスピードが若干遅めの人を対象としている。
【００２２】
この場合には、図４に示した楕円の領域に含まれるような関係をボールの飛び出し角とバックスピンとが満足するようにウッドゴルフクラブヘッドを設計することにより、ヘッドスピードが若干遅めの一般のゴルファーにとって、より最適な弾道を描けるウッドゴルフクラブヘッドを実現できる。
【００２３】
請求項４の発明に係るウッドゴルフクラブヘッドは、請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記楕円が以下の式を用いてたてた運動方程式を数値解析で解くことにより決定されていることを特徴としている。
ＦＸ　（ｔ）　＝−１／２（ＣＤ　（ｔ）ｃｏｓα＋ＣＬ　（ｔ）ｓｉｎα）　ρＡＶＢ　（ｔ）　２　
ＦＹ　（ｔ）　＝−１／２（ＣＤ　（ｔ）ｓｉｎα−ＣＬ　（ｔ）ｃｏｓα）　ρＡＶＢ　（ｔ）　２　−ｍｇ
Ｎ（ｔ＋Δｔ）＝−ρＡｄＣｍ　（ｔ）　ＶＢ　（ｔ）　２　Δｔ／（４πＩ）＋Ｎ（ｔ）
ただし、ＦＸ　（ｔ）　：時間ｔにおいて飛翔中のボールに作用する飛球方向の力、ＦＹ　（ｔ）　：ボールに作用する鉛直方向の力、Ｎ（ｔ＋Δｔ）：時間Δｔ後のボールに発生する空力トルクによる回転数の減少量、ＣＤ　：抗力係数、ＣＬ　：揚力係数、α：ボールの仰角（ｄｅｇ）、ρ：空気密度（ｋｇ／ｍ　３）　、Ａ：ボールの断面積（ｍ　２　）　、ＶＢ　：ボールの速度（ｍ／ｓｅｃ）　、ｍ：ボールの質量（ｋｇ）、ｇ：重力加速度（ｍ／ｓｅｃ２　）　、Ｃｍ　：モーメント係数、ｄ：ボールの直径（ｍ）　、Ｉ：ボールの慣性モーメント（ｋｇ　・ｍ　２　）　、Ｎ：ボールの回転数（ｒｐｓ）　である。
【００２４】
請求項５の発明に係るウッドゴルフクラブヘッドは、請求項１ないし３のいずれかにおいて、ウッドクラブヘッドのフェース面が低摩擦材で構成されていることを特徴としている。
【００２５】
ここで、これまでの多くのゴルファーのドライバーショットでボール初速、飛び出し角度、バックスピンを実際に測定した結果を図６に示す。同図において、黒点でプロットされているのがドライバーショットの実測値であるが、これらの実測値の中には、いわゆるミスショットの類も含まれている。また、同図中の楕円領域は、図２中の楕円領域と同一のものである。図６から分かるように、ドライバーショットの実測値と、上述した弾道シミュレーションから得られた最大飛距離を達成するための楕円領域とは乖離している。すなわち、実測値の方が理想の領域よりも、グラフ上では左側に移動しており、したがって、実測値においては、バックスピン量はほぼ適正であるが、飛び出し角度が低くなっていることが分かる。
【００２６】
そこで、飛び出し角度を増加させるために、ゴルフクラブのロフト角を大きくすることが考えられるが、単にロフト角を大きくしただけでは、スピン数も増加することになるため、図６中にプロットされた各点が全体に右斜め上方に移動して楕円の領域を外れ、その結果、打球が最適な弾道を描けず、飛距離が増大しないことになる。
【００２７】
したがって、この楕円の領域に近づけるためには、バックスピン数を増加させずに、飛び出し角度のみを増加させる必要がある。これには、ロフト角度を増加させるとともに、バックスピン数を低減させるための施策が必要となる。その一例としては、ボールとゴルフヘッドの摩擦係数が低減するようにゴルフヘッドのフェース面に低摩擦素材を使用したり、フェース面にコーティングを施すことが考えられる。請求項５の発明は、このような観点からなされたものである。
【００２８】
この場合には、フェース面の摩擦係数が下がることによって、打球後のボールに発生するバックスピンを減らすことが可能になる。図２ないし図４に示す各楕円の領域において、バックスピンがたとえば２０００ｒｐｍ以下の領域は、２０００ｒｐｍより回転数が高い領域より広くなっており、このため、バックスピンを低く抑えるようにすることによって、ボールの飛び出し角およびバックスピンの関係を各楕円の領域に含ませることが容易にできるようになる。
【００２９】
フェース面の摩擦係数を下げる手法としては、請求項６の発明に記載されているように、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクコーティング）、セラミックコーティングまたはＳｉＣコーティングのいずれかのコーティングをフェース面に施すようにすればよい。これらの中で、とくにＤＬＣ膜は、摩擦係数が０．１以下であって、窒化金属膜などと比べても摩擦係数が低いので好適である。また、硬度も高いので耐摩耗性に優れている。セラミックコーティングは、セラミック皮膜中の微細な気孔にテフロン（登録商標）を含浸させることで、極低摩擦係数が実現可能である。ＳｉＣコーティングは、硬度が高く、耐摩耗性にも優れている。
【００３０】
また、請求項７の発明に記載されているように、ダイニーマＦＲＰ（ＤＦＲＰ：超高強力ポリエチレン繊維強化プラスチック）からフェース面を構成するようにしてもよい。この場合には、フェース面の摩擦係数を下げるのみならず、フェース面の強度を向上できる。
【００３１】
さらに、請求項８の発明に記載されているように、フェース面にクロムめっきまたは分散ニッケルめっきを施すことにより、フェース面の摩擦係数を下げるようにしてもよい。
【００３２】
また、請求項９の発明に記載されているように、ポリアセタール（ＰＯＭ）製、ポリアミド（ＰＡ）製、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）製、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）製またはポリイミド（ＰＩ）製のインサート材をフェース面に設けるようにしてもよい。
【００３３】
これらの中で、とくにポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）つまり四フッ化エチレン樹脂は、摩擦係数が著しく低く、耐摩耗性も高いので、フェース面の材料として好適である。
【００３４】
ウッドゴルフクラブヘッドのフェース面は、請求項１０の発明に記載されているように、ピッチ系炭素繊維とピッチ系マトリクスを原料として構成された複合材料から形成されていてもよい。このような複合材料は、耐摩耗性に優れたものであって、フェース面の材料として適している。
【００３５】
請求項１１の発明に係るウッドゴルフクラブヘッドは、請求項１ないし４のいずれかにおいて、ウッドゴルフクラブヘッドがドライバクラブヘッドであることを特徴としている。
【００３６】
請求項１２の発明に係るウッドゴルフクラブヘッドは、請求項１ないし４のいずれかにおいて、ロフト角が１３度以上２０度以下のドライバクラブヘッドであることを特徴としている。
【００３７】
ところで、従来の男性用ドライバーのロフト角度は、８度から１２度が一般的であるが、このロフト角度では十分な飛び出し角度が得られないため、本発明のように飛距離最大を得るためには、１３度以上２０度以下のロフト角度のドライバーが好ましい。１３度未満のロフト角度においては、飛び出し角度が１３度以上になることが難しく、このため、上述した請求項１ないし３の楕円の領域で打撃することができず、好ましくない。また、２０度より大きなロフト角度においては、ゴルフヘッドの速度とボール速度の比すなわち反発比が大きく低下し、ボール速度が低くなるため、飛距離が増加しないという問題があり、同様に好ましくない。
【００３８】
請求項１１および１２の発明では、ウッドゴルフクラブヘッドの中でも最も飛距離を要求されるドライバクラブヘッドにおいて、打球が最適な弾道を描けるものを実現できるようになる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施態様を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明によるウッドゴルフクラブヘッドの全体斜視図であり、ここでは、ウッドゴルフクラブヘッドとしてドライバクラブヘッドを例にとって説明する。
【００４０】
図１に示すように、ドライバクラブヘッド１は、ヘッド本体２およびネック部３を一体成形することにより構成されている。ヘッド本体２のフェース面２ａは、摩擦係数の低い低摩擦材から構成されている。
【００４１】
具体的には、フェース面２ａには、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクコーティング）が施されている。ＤＬＣ膜は、炭化水素または固体カーボンを原材料にして、気相合成法により合成される薄膜であり、摩擦係数が０．１以下と低く、しかも耐摩耗性も高いので、ドライバクラブヘッドのフェース面として好適である。
【００４２】
また、フェース面２ａには、セラミックコーティングやＳｉＣ（炭化ケイ素）コーティングを施すようにしてもよい。セラミックコーティングは、セラミック皮膜中の微細な気孔にテフロン（登録商標）を含浸させることで、極低摩擦係数を実現可能である。ＳｉＣコーティングは、硬度が高く、耐摩耗性にも優れている。さらに、超高強力ポリエチレン繊維であるダイニーマを含むダイニーマＦＲＰ（ＤＦＲＰ：ダイニーマ強化プラスチック）からフェース面を構成するようにしてもよい。この場合には、フェース面の摩擦係数を下げるのみならず、強度を向上できる。
【００４３】
なお、フェース面にクロムめっきまたは分散ニッケルめっきを施すことにより、フェース面の摩擦係数を下げるようにしてもよい。
【００４４】
また、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製のインサート材をフェース面に設けるようにしてもよい。このＰＴＦＥは、摩擦係数が非常に低い材料なので、ドライバクラブヘッドのフェース面として好適であるといえる。なお、インサート材を、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）またはポリイミド（ＰＩ）から形成するようにしてもよい。
【００４５】
さらに、ピッチ系炭素繊維とピッチ系マトリクスを原料として構成された複合材料からフェース面を形成するようにしてもよい。このような複合材料は、耐摩耗性に優れており、フェース面の材料として適している。
【００４６】
このように、フェース面２ａが低摩擦材から構成されていることにより、打出し後のボールにバックスピンがかかりにくくなる。これにより、打出し後のボールのバックスピンをたとえば２０００（ｒｐｍ）以下に抑えることができるようになり、これにより、打出し後のボールの飛び出し角およびバックスピンを図２ないし図４に示す各楕円の領域に容易に含ませることができるようになる。
【００４７】
ここで、図２ないし図４中の各楕円で囲まれた領域は、ボールが最大飛距離を達成するために、打出し後のボールの飛び出し角およびバックスピンが満足すべき関係を表している。
【００４８】
図２は、ゴルフボール飛び出し時の初期パラメータの一つであるボール速度の如何に拘らず、ボールの飛び出し角とバックスピンとが満足すべき関係を表しており、この楕円の領域は、種々のボール速度において達成される最大飛距離の領域の全体を含むように設定されている。すなわち、いかなるボール速度であっても、図２に示した楕円の領域に含まれるような関係をボールの飛び出し角およびバックスピンが満足するようにウッドゴルフクラブヘッドを設計することにより、効果的に最大の飛距離を稼ぐことができる、すなわち打球が最適な弾道を描くことができるウッドゴルフクラブヘッドを実現できるようになる。
【００４９】
図３の楕円は、図２に示した楕円の領域に含まれるものであるが、これは、図２の楕円の領域の中でとくにボール速度が５０ｍ／ｓの場合に最大飛距離の９９％の飛距離を達成するために、ボールの飛び出し角とバックスピンとが満足すべき関係を表している。ここで、とくにボール速度が５０ｍ／ｓの場合を採り上げたのは、図３は、一般のゴルファーでスイングの際のヘッドスピードが若干遅めの人を対象としているからである。
【００５０】
この場合には、図３に示した楕円の領域に含まれるような関係をボールの飛び出し角とバックスピンとが満足するように、ウッドゴルフクラブヘッドを設計することにより、ヘッドスピードが若干遅めの一般のゴルファーにとって、打球が最適な弾道を描けるウッドゴルフクラブヘッドを実現できる。
【００５１】
図４の楕円も、図２に示した楕円の領域に含まれるものであるが、これは、図２の楕円の領域の中でとくにボール速度が５０ｍ／ｓの場合に最大飛距離の９９．５％の飛距離を達成するために、ボールの飛び出し角とバックスピンとが満足すべき関係を表している。この図４も図３と同様に、一般のゴルファーでヘッドスピードが若干遅めの人を対象としている。
【００５２】
この場合には、図４に示した楕円の領域に含まれるような関係をボールの飛び出し角とバックスピンとが満足するように、ウッドゴルフクラブヘッドを設計することにより、ヘッドスピードが若干遅めの一般のゴルファーにとって、より最適な弾道を描けるウッドゴルフクラブヘッドを実現できる。
【００５３】
図２ないし図４の各楕円は、以下の式を用いて運動方程式をたて、これを数値解析で解くことにより決定されている。すなわち
ＦＸ　（ｔ）　＝−１／２（ＣＤ　（ｔ）ｃｏｓα＋ＣＬ　（ｔ）ｓｉｎα）　ρＡＶＢ　（ｔ）　２　
ＦＹ　（ｔ）　＝−１／２（ＣＤ　（ｔ）ｓｉｎα−ＣＬ　（ｔ）ｃｏｓα）　ρＡＶＢ　（ｔ）　２　−ｍｇ
Ｎ（ｔ＋Δｔ）＝−ρＡｄＣｍ　（ｔ）　ＶＢ　（ｔ）　２　Δｔ／（４πＩ）＋Ｎ（ｔ）
ただし、ＦＸ　（ｔ）　：時間ｔにおいて飛翔中のボールに作用する飛球方向の力、ＦＹ　（ｔ）　：ボールに作用する鉛直方向の力、Ｎ（ｔ＋Δｔ）：時間Δｔ後のボールに発生する空力トルクによる回転数の減少量、ＣＤ　：抗力係数、ＣＬ　：揚力係数、α：ボールの仰角（ｄｅｇ）、ρ：空気密度（ｋｇ／ｍ　３）　、Ａ：ボールの断面積　（ｍ　２　）　、ＶＢ　：ボールの速度（ｍ／ｓｅｃ）　、ｍ：ボールの質量（ｋｇ）、ｇ：重力加速度（ｍ／ｓｅｃ２　）　、Ｃｍ　：モーメント係数、ｄ：ボールの直径（ｍ）　、Ｉ：ボールの慣性モーメント（ｋｇ　・ｍ　２　）　、Ｎ：ボールの回転数（ｒｐｓ）　である。
【００５４】
図２の楕円は、横軸および縦軸を同じスケールにするとき、中心Ｏ（２１，１８００）、長軸の長さＬ＝２１００（ｒｐｍ）、短軸の長さＳ＝５．７（°）、反時計回りに測った、長軸の縦軸からの傾き角θ＝０．２５（°）を満足している。
【００５５】
図３の楕円は、同様に、横軸および縦軸を同じスケールにするとき、中心Ｏ　（２３，１７００）、長軸の長さＬ＝１９００（ｒｐｍ）、短軸の長さＳ＝３．９（°）、反時計回りに測った、長軸の縦軸からの傾き角θ＝０．１９（°）を満足している。
【００５６】
図４の楕円は、同様に、横軸および縦軸を同じスケールにするとき、中心Ｏ　（２３，１７００）、長軸の長さＬ＝１４００（ｒｐｍ）、短軸の長さＳ＝２．８（°）、反時計回りに測った、長軸の縦軸からの傾き角θ＝０．１９（°）を満足している。
【００５７】
なお、図２ないし図４では、図示の便宜上、横軸のスケールを縦軸のスケールよりもかなり拡大した状態で示している。したがって、横軸と縦軸のスケールを合わせた（つまり、目盛りの間隔を同じにした）場合には、各図中の楕円は縦軸に沿う方向に立ち上がって縦軸方向に長い極細の形状になるので、楕円の各種パラメータは、それぞれ上述した各値のようになる。
【００５８】
また、本実施態様よるドライバクラブヘッドにおいては、ロフト角が１３度以上２０度以下に設定されているのが好ましい。その理由は以下のとおりである。
【００５９】
ロフト角度が１３度未満では、ボール打撃後の飛び出し角度を１３度以上にすることが難しく、このため、打撃後のボールの飛び出し角およびバックスピンの関係を上述した楕円の領域におさめることができないからである。また、ロフト角度が２０度より大きくなると、ゴルフヘッドの速度とボール速度の比すなわち反発比が大きく低下してボール速度が遅くなるため、飛距離が増大しなくなるからである。
【００６０】
この場合には、ウッドゴルフクラブヘッドの中でも最も飛距離を要求されるドライバクラブヘッドにおいて、打球が最適な弾道を描けるものを実現できるようになる。
【００６１】
ここでは、本発明が適用される好適のウッドゴルフクラブヘッドとして、ドライバクラブヘッドを例にとって説明したが、本発明は他のウッドゴルフクラブヘッドにも同様に適用可能である。
【００６２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係るウッドゴルフクラブヘッドによれば、打出し後のボールの飛び出し角とバックスピンとの間に適正な相関関係を持たせるようにしたので、効果的に最大の飛距離を稼ぐことができる、すなわち打球が最適な弾道を描くことができるウッドゴルフクラブヘッドを実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるドライバクラブヘッドの全体斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施態様によるウッドゴルフクラブヘッドにおけるボールの飛び出し角とバックスピンとの関係を示すグラフである。
【図３】本発明の第２の実施態様によるウッドゴルフクラブヘッドにおけるボールの飛び出し角とバックスピンとの関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第３の実施態様によるウッドゴルフクラブヘッドにおけるボールの飛び出し角とバックスピンとの関係を示すグラフである。
【図５】ボールの飛距離の実測値と、これと同じ初期条件下において本発明による弾道計算の手法で求めた飛距離の計算値との相関関係を示すグラフである。
【図６】ドライバショットの実測値を図２の楕円領域とともに示す図である。
【符号の説明】
１：　ドライバクラブヘッド
２：　ヘッド本体
２ａ：　フェース面
【図１】
2004033513.tif 000003
【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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