(57)【要約】      （修正有）【課題】特に加熱法によりゴルフクラブヘッドに一定の強度分布を有するフェース面を形成すると共に、飛距離を延ばし、クラブヘッド本体の弾性性能を向上させたゴルフクラブヘッドのフェース面の加工方法及びそのゴルフクラブヘッドを提供する。【解決手段】ゴルフクラブヘッドにおける、スイートスポット領域及びスイートスポットの外周領域を備えるフェース面を加工する方法であり、高周波誘導加熱法でゴルフクラブヘッドのフェース面の一部を加熱し、フェース面の外周領域を軟化させてフェース面におけるスイートスポット領域の強度とスイートスポットの外周領域の強度とを異ならせ、一定の強度分布を有するゴルフクラブヘッドのフェース面を形成したゴルフクラブヘッド。【選択図】  図１２
2004357849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴルフクラブヘッドにおける、スイートスポット領域及びスイートスポットの外周領域を備えるフェース面を加工する方法であって、
高周波誘導加熱法でゴルフクラブヘッドのフェース面の一部を加熱し、フェース面の外周領域を軟化させてフェース面におけるスイートスポット領域の強度とスイートスポットの外周領域の強度とを異ならせ、一定の強度分布を有するゴルフクラブヘッドのフェース面を形成することを特徴とするゴルフクラブヘッドのフェース面の加工方法。
【請求項２】
クラブシャフトの底部に取り付けられるゴルフクラブであって、スイートスポット領域及びスイートスポットの外周領域を備え、
スイートスポット領域の強度とスイートスポットの外周領域の強度とを異ならせることにより、一定の強度分布を得たフェース面と、
クラブシャフトに固設するホーゼルと、を含むことを特徴とする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、特に高周波誘導加熱法によりゴルフクラブヘッドに一定の強度分布を有するフェース面を形成すると共に、打撃反発係数やボールとの接触時間を向上させることにより飛距離を延ばし、クラブヘッド本体の弾性性能を向上させたゴルフクラブヘッドのフェース面の加工方法及びそのゴルフクラブヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ゴルフクラブセットにはウッドクラブ、アイアンクラブ、パタークラブの三種が含まれ、その中のウッドクラブはヘッド部が通常中空の円盤状を成し、主に第一打（ティーショット）や距離を出したい時に用い、そのウッドクラブのシャフト部の長さが長いほど飛距離を出すことができると共に、クラブヘッドのロフト角が大きいほど飛球が高く上がる。
【０００３】
また、アイアンクラブはボールを目標地点に位置させることを目的とし、その特徴は飛距離及びコントロール性に優れることである。更に、アイアンクラブにはその他に近距離用のピッチングウエッジやバンカーからボールを出す時に用いるサウンドウエッジがあり、これらのクラブはヘッド部が重く、且つロフト角が大きく設定されているので、飛球を高く上げ易い。そして、パターは主にボールをカップに入れるためのものであり、その特徴としてはボールを安定的に転がすことができ、通常は金属製である。
【０００４】
また、現在のゴルフクラブヘッドの構造、その目的及び各クラブヘッドの特徴は、主に正確なショット及び優れたコントロール性を達成することであり、通常打撃時のフェース面の速度は約３０〜５０ｍ／ｓで、フェース面とボールとの接触時間は約０．００４５秒であることから、ショットを成功させるために安定したフェース面が要求されているので、スイートスポット領域を大きくし、且つ打撃誤差を少なくする必要があると共に、それ以外にも優れたコントロール性を得るために、撓み変形でき、且つボールとの接触時間が増加するフェース面が要求されているので、フェース面の厚さを減少させる、或いは靱性や伸び率を増加させることも必要となる。
【０００５】
更に、フェース面のサイズを大きくすると共に、フェース面の薄肉化するために、比強度を高める以外に、フェース面の構造強化がなされ、例えば、図１に示すように、米国特許第５．７５５．６２７号ではフェース面の内部に柱状部材を設けることにより、また、図２に示すように、米国特許第５．７７６．０１１号ではフェース面の内部に渦巻き状部材を設けることにより、構造の強化を達成し、図３及び図４に示す中華民国特許公告第２２８５５５号及び第３５６０２５号では異なる素材を用いることにより、構造の強化を達成している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来のフェース面の強化方法では、共に強化部材と飛球方向が平行となるように設計され、この方法でも基本的にはフェース面の剛性が向上して、打撃時のボールの反発性が高められ、飛距離をより伸ばすことができるが、打撃時における撓み性質に悪影響を及ぼしてしまう。言い換えれば、打撃時における、ボールとの接触時間が減少し、飛球のコントロール性が悪くなる。
【０００７】
この発明は、上述した事情に鑑み、特に加熱法によりゴルフクラブヘッドに一定の強度分布を有するフェース面を形成すると共に、打撃反発係数やボールとの接触時間を向上させることにより、飛距離を延ばし、クラブヘッド本体の弾性性能を向上させたゴルフクラブヘッドのフェース面の加工方法及びそのゴルフクラブヘッドを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ゴルフクラブヘッドにおける、スイートスポット領域及びスイートスポットの外周領域を備えるフェース面を加工する方法であって、高周波誘導加熱法でゴルフクラブヘッドのフェース面の一部を加熱し、フェース面の外周領域を軟化させてフェース面におけるスイートスポット領域の強度とスイートスポットの外周領域の強度とを異ならせ、一定の強度分布を有するゴルフクラブヘッドのフェース面を形成することを特徴とするゴルフクラブヘッドのフェース面の加工方法、
及び、クラブシャフトの底部に取り付けられるゴルフクラブであって、スイートスポット領域及びスイートスポットの外周領域を備え、スイートスポット領域とスイートスポットの外周領域との強度を異ならせることにより、一定の強度分布を得たフェース面と、クラブシャフトに固設するホーゼルと、を含むことを特徴とするゴルフクラブヘッド、を提供する。
【０００９】
【作用】
本発明は上記の課題を解決するものであり、コンピュータＣＡＤ支援設計（応力及び歪みの解析）及び製造工程処理により、本発明に係るゴルフクラブヘッドが設計されることから、一定の強度分布を有するフェース面を提供できると共に、そのフェース面の強度は打球に対し垂直方向に変化するように設計され、スイートスポット領域が硬質で、スイートスポットの外周領域が軟質となるように形成されるので、打撃時においてのフェース面の弾性性能をより高めて、打球の反発係数や打球接触時間を向上させることにより、優れた飛距離やコントロール性を得ることができる。故に、より実用性に優れたゴルフクラブヘッドを提供することができる。
【００１０】
また、本発明のゴルフクラブヘッドのフェース面の設計においての特徴は、主に高周波誘導加熱法により、クラブヘッドに一定の強度分布を有するフェース面を形成することである。過去において本発明人が行なったゴルフクラブヘッドの応力構造の解析結果によると、クラブヘッドのフェース面の厚さは通常約２．１〜３．２ｍｍの間であり、その材料には強度、靱性及び引張強さが要求され、更にそれらは位置及び厚さにより決められるが、基本設計では約１００〜１２０ｋｓｉの強度が必要であり、且つその強度は高いほど好ましい。故に、本発明の方法では、コンピュータ補助システムにより応力及び歪みの解析を行なうことによって、クラブヘッドのフェース面に所定の応力及び歪みを具備させ、高強度板材である、例えばマルエージング鋼やβ−チタン合金を用いて加熱法によりクラブヘッドのフェース面に加工する。その加工方法の原理はフェース面に高周波電流を発生させ、該高周波電流がフェース面を流動する時、フェース面の金属における電気抵抗により相当大きなエネルギーを発生させてフェース面の一部を加熱し、ミクロ組織を変化させ、フェース面におけるスイートスポット領域の中心の強度を変えずに、スイートスポットの外周領域の強度を減少させる。
【００１１】
図６においては、フェース面を加工により軟化させた状態の典型的な例であり、図中の両側部分は加熱により軟化したスイートスポットの外周領域で、その硬度はスイートスポット領域の中心部分と比べるとかなりの差があることが分かる。故に、この加工によれば、該軟化したスイートスポットの外周領域における反発性やボールとの接触時間が向上し、スイートスポット領域の強度を保ちながら飛距離を伸ばすことができる。また、フェース面におけるスイートスポットの外周領域が軟化した時、加工時間を適当に制御することにより、該外周の引張強さを１００〜１２０ｋｓｉの間に設定することができるので、フェース面の厚さ或いはヘッドの内部構造を変更せずに、フェース面の反発性やボールとの接触時間を向上させることができ、結果的にはボールの飛距離を伸ばすことができると共に、優れた安定性も確保することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
図５は本発明に係るウッドクラブヘッド及びアイアンクラブヘッドの分解斜視図であり、図６は本発明に係るゴルフクラブヘッドのフェース面に高周波加熱処理を施した場合の硬度分布図であり、図７は本発明に係る高周波誘導加熱装置の概要図であり、図８は本発明に係るフェース面の加熱域を加熱法により加熱した場合の熱伝導を示す図であり、図９は本発明に係る高周波数と浸透深度との関係を示すグラフであり、図１０は本発明に係る高周波出力と周波数との関係を示すグラフであり、図１１は本発明に係る高周波出力と加熱時間との関係を示すグラフであり、図１２は本発明に係るフェース面のミクロ組織図であり、図１３は本発明に係るフェース面の硬度解析グラフであり、図１４は本発明に係るゴルフクラブヘッドの機械的性質と打撃試験の結果を示す表である。
【００１４】
図６に示すように、本発明のゴルフクラブヘッドは主に高強度析出硬化型ステンレス（例えば、１７−４ＰＨ、４５５ＳＳ、４６５ＳＳ）、チタン合金（例えば、６−４Ｔｉ、１５−３−３−３Ｔｉ、１０−２−３Ｔｉ、２０−４−１Ｔｉ）或いはその他の高強度鉄系材料（例えば、Ｆｅ−Ａｌ−Ｍｎ−Ｃ）から成る硬質のフェース面を有し、そのフェース面は溶接或いは嵌合方式によりクラブヘッドに組合わされる。
【００１５】
また、図７に示すように、フェース面には加熱法が施され、その加熱法によりフェース面の一部を加熱して焼戻し或いは固溶化処理し、その組織を軟化させる。そして、図８に示すように、加熱法による熱伝導の解析方法は主に結晶粒径を変化させて行なうものであり、この時に発生するエネルギーは図９乃至図１１からも分かるように、高周波数、高周波出力、反応時間及び部材の厚みと関係がある。
【００１６】
図９においては、部材の厚みが薄いほど高周波数が高くなり、反対に部材の厚みが厚いほど周波数が低くなるという、高周波は深度の深い個所に伝わり難い特性を示したものであり、図１０は高周波出力と周波数との関係を示すグラフであり、周波数が高くなるに従って高周波出力も高くなる現象を示している。
【００１７】
これによればフェース面の一部を加熱する際に必要なエネルギーを瞬時にして得られることから、短時間の反応によりフェース面の一部を加熱することができる。このような現象は、本発明にとって必要であり、図１１における高周波出力と加熱時間との関係を示すグラフからも確認することができる。
【００１８】
上記説明から、浸透率に対するクラブヘッドの厚み範囲が２．１〜３．２ｍｍの場合の、好ましい高周波加工条件の範囲は、周波数が５０〜２０００Ｈｚであり、高周波出力が１０〜１５０ＫＷであり、加熱時間が０．５〜１０秒であり、誘導子の直径が３〜８ｍｍであり、誘導子とフェース面との距離は１．５〜３ｍｍであることが分かる。
【００１９】
また、図１２は加熱によりゴルフクラブヘッドにおけるフェース面の一部を加熱して、その加熱部分の組織を変化させた場合の典型的なミクロ組織図であり、このことからも明らかなように、本発明ではフェース面を８０ＫＷの高周波で８秒間加熱すると、加熱部分の結晶粒径が２〜４倍に変化すると共に、析出現象が減少し、この組織の変化によりフェース部の一部における強度及び硬度が変化する。
【００２０】
図１３はフェース面の一部を加熱した後の硬度解析グラフであり、これからも分かるように、２０４１チタン合金（Ｔｉ−２０Ｖ−４Ａｌ−１Ｓｎ）より成るフェース面を加熱法で加熱すると、内外硬度差は約ＨＲＣ２０〜２２となり、外側が軟質で、内側が硬質であるフェース面を形成することができ、クラブヘッドの反発性能を向上させることができる。
【００２１】
上述したように、本発明の前記工程によれば、フェース面の構造の強度分布を利用して、加熱法でゴルフクラブヘッドのフェース面の一部を加熱することにより、ゴルフクラブヘッドに一定の強度分布を有するフェース面を形成し、且つその強度分布の傾きは、従来のような打撃方向と平行ではなく、ゴルフクラブヘッドの打撃方向と垂直になるように設計されているので、フェース面におけるスイートスポット領域の強度が不変或いは増加の状態となることから、スイートスポットの外周領域がスイートスポット領域より軟化の状態を呈し、且つ所定の強度を具備したものとなる。それにより、フェース面に優れた反発性が具備されるので、打撃時における、打球の反発係数やボールとの接触時間を向上させ、更には飛距離も伸ばすことができる。
【００２２】
更に、本発明人は現有のウッドクラブ（ドライバー）に２０４１チタン合金により製造したフェース面を組合わせた場合のデータを取った。図１４に示すように、それによると体積が４００ｃｃであり、フェース面の厚さが２．５〜２．６ｍｍであり、ロフト角が９．５°であった。また、図１４のＮｏ１〜５の実施例では、フェース面の局部において６０〜１００ＫＷの高周波出力を有する加熱処理が４〜１０秒に亘って行なわれ、その時の打撃反発係数試験の結果は未処理時の０．８４５５に比べて、夫々０．８５４１、０．８５７１、０．８４８１と、約０．３１〜１．３７％増大し、且つ打撃試験も合格であった。尚、若し該処理を２０秒行なった場合、強度不足から打撃後のフェース面が陥没してしまうことが確認された。
【００２３】
続いて、現有のウッドクラブ（ドライバー）に４６５ＳＳステンレスにより製造したフェース面を組合わせた場合のデータでは、体積が３１０ｃｃであり、フェース面の厚さが２．５〜２．６ｍｍであり、ロフト角が９．５°であった。また、図１４のＮｏ６〜１０の実施例では、フェース面の局部において６０〜１００ＫＷの高周波出力を有する加熱処理が４〜１０秒に亘って行なわれ、その時の打撃反発係数試験の結果は未処理時の０．８２３２に比べて、夫々０．８３３４、０．８３０１、０．８２４３と、約０．１３〜１．２４％増大し、且つ打撃試験も合格であった。尚、この場合でも若し該処理を２０秒行なった場合、強度不足から打撃後のフェース面が陥没してしまうことが確認された。
【００２４】
その他に、現有のウッドクラブ（ドライバー）にＦｅ−９Ａｌ−２８Ｍｎ−１Ｃ−６Ｃｒ合金により製造したフェース面を組合わせた場合のデータでは、体積が３２０ｃｃであり、フェース面の厚さが２．４〜２．５ｍｍであり、ロフト角が９．５°であった。
【００２５】
また、図１４のＮｏ１１〜１５の実施例では、フェース面の局部において６０〜１００ＫＷの高周波出力を有する加熱処理が４〜１０秒に亘って行なわれ、その時の打撃反発係数試験の結果は未処理時の０．８３１１に比べて、夫々０．８４２１、０．８４０７、０．８３３３と、約０．２６〜１．３２％増大し、且つ打撃試験も合格であった。尚、この場合においても若し該処理を２０秒行なった場合、強度不足から打撃後のフェース面が陥没してしまうことが確認された。
【００２６】
最後に現有のウッドクラブ（ドライバー）に１７−４ＰＨステンレスにより製造したフェース面を組合わせた場合のデータでは、体積が２７０ｃｃであり、フェース面の厚さが２．７〜２．８ｍｍであり、ロフト角が９．５°であった。また、図１４のＮｏ１６〜２０の実施例では、フェース面の局部において６０〜１００ＫＷの高周波出力を有する加熱処理が４〜１０秒に亘って行なわれ、その時の打撃反発係数試験の結果は未処理時の０．７７０３に比べて、夫々０．７８５２、０．７８４１、０．７７４２と、約０．５１〜１．９４％増大し、且つ打撃試験も合格であった。尚、この場合においても若し該処理を２０秒行なった場合、強度不足から打撃後のフェース面が陥没してしまうことが確認された。
【００２７】
故に、結果としてはフェース面に前記処理を施すと、打撃反発係数が増大し、飛距離が伸びることが分かった。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、上述したように斬新な設計と加工方法により、一定の強度分布を有する、スイートスポット領域が硬質で、スイートスポットの外周領域が軟質であるフェース面を形成することができるので、従来より反発性やコントロール性に優れたゴルフクラブヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】米国特許第５．７５５．６２７号に係るゴルフクラブヘッドの分解斜視図である。
【図２】米国特許第５．７７６．０１１号に係るゴルフクラブヘッドの断面図である。
【図３】中華民国特許公告第２２８５５５号に係るゴルフクラブヘッドの断面図である。
【図４】中華民国特許公告第３５６０２５号に係るゴルフクラブヘッドの一部断面図である。
【図５】本発明に係るウッドクラブヘッド及びアイアンクラブヘッドの分解斜視図である。
【図６】本発明に係るゴルフクラブヘッドのフェース面に高周波加熱処理を施した場合の硬度分布図である。
【図７】本発明に係る高周波誘導加熱装置の概要図である。
【図８】本発明に係るフェース面の加熱域を加熱法により加熱した場合の熱伝導を示す図である。
【図９】本発明に係る高周波数と浸透深度との関係を示すグラフである。
【図１０】本発明に係る高周波出力と周波数との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明に係る高周波出力と加熱時間との関係を示すグラフである。
【図１２】本発明に係るフェース面のミクロ組織図である。
【図１３】本発明に係るフェース面の硬度解析グラフである。
【図１４】本発明に係るゴルフクラブヘッドの機械的性質と打撃試験の結果を示す表である。
【図１】
2004357849.tif 000003
【図２】
2004357849.tif 000004
【図３】
2004357849.tif 000005
【図４】
2004357849.tif 000006
【図５】
2004357849.tif 000007
【図６】
2004357849.tif 000008
【図７】
2004357849.tif 000009
【図８】
2004357849.tif 000010
【図９】
2004357849.tif 000011
【図１０】
2004357849.tif 000012
【図１１】
2004357849.tif 000013
【図１２】
2004357849.tif 000014
【図１３】
2004357849.tif 000015
【図１４】
2004357849.tif 000016