(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面部に軽量金属からなるフェース面部を設けてなる中空のゴルフクラブヘッドであって、
当該ヘッドのクラウン部は、一体的に湾曲形成された第１、および第２のプリプレグシートの間にチタン合金の繊維状物を配置した積層体からなり、
前記第１のプリプレグシートは、４軸カーボン繊維に熱硬化成樹脂を含浸させてなり、
前記第２のプリプレグシートは、カーボン繊維にフラーレンを含む熱硬化性樹脂を含浸させてなり、
前記チタン合金の繊維状物は、ヤング率が６０Ｇｐａ以下で引っ張り強さが１０００ＭＰａ以上の超弾性的性質を有しているとともに、ヘッドの前面から背面側に向けて延長しつつ、等間隔で並列に配列されている、
ことを特徴とするゴルフクラブヘッド。
【請求項２】
請求項１において、前記積層体は、前記クラウン部に連続して当該ヘッドの背面部に至る部分を構成していることを特徴とするゴルフクラブヘッド。
【請求項３】
請求項１または２において、クラブヘッド本体を構成する中空金属部の背面下方に重心調整用のウエイトを埋設してなるゴルフクラブヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッド本体の前面部にチタン合金などの軽量金属からなるフェース面部が設けられているとともに、クラウン部またはクラウン部から背面部に至る部分が一体的に湾曲形状に形成された繊維強化材で形成されている中空のゴルフクラブヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のドライバーまたはウッド用のこの種のゴルフクラブヘッドは、ゴルフボールの飛距離を伸ばすために、ヘッド本体のフェース面部、側壁本体、クラウン部及びソール部の全てに軽量金属であるチタン合金を採用してクラブヘッドの大型化を図るとともに、フェース面部を肉薄化してフェース面部の反発係数を高めている。
【０００３】
また、ゴルフボールの飛距離をさらに伸ばすために、ヘッドのクラウン部から背面に至る部分に湾曲形状に一体成形されたカーボン繊維などの繊維強化材を配置してさらなる軽量化を図るとともに、打球時にこの繊維強化材にもフェース面部からの力が伝達し、より反発力を増して飛距離を伸ばすことができるゴルフクラブヘッドも提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、２００８年１月１日から、ゴルフクラブヘッドのスプリング効果の性能に関するＲ＆Ａ（英国規定）ルールが変更になり、ゴルフクラブのヘッドのフェース面部の反発係数に制限が設けられる。日本の公式ゴルフルールはＲ＆Ａに準拠しており、そのため、ゴルフ用品メーカは、ゴルフクラブを製造する際、ゴルフクラブヘッドのフェース面部の厚さを薄くすることで得ていたスプリング効果による飛距離向上手法を採用することが難しくなった。すなわち、アマチュアゴルファーであっても、公式ルールに準拠しないゴルフクラブを使用するのには抵抗がある、と予想されるからである。したがって、ヘッドのフェース面部を薄くすることで反発係数を増してより飛距離を伸ばす、という思想に基づくゴルフクラブは実質的に製造できなくなる。
【０００５】
ルールに適合させようとすれば、フェース面部を厚くせざるを得なくなり、自ずとヘッドの重量が大きくなる。従来と同等の飛距離を維持、あるいはより飛距離を伸ばすためには、さらなる軽量化が必要となる。しかし、単純にヘッド本体の肉厚を削るなどして重量を軽くすると、強度が低下し、打球時の衝撃でヘッドが破損する可能性がある。したがって、ヘッド構造や素材を根本から見直さなければならない。
【０００６】
そこで本発明者らは、ヘッドに適用するのに最適な軽量・高強度・高反発性を備えた素材として、超弾性的な性質を有するチタン合金に着目した。このチタン合金（以下、超弾性チタン合金と称す）は、チタン合金としては最小のヤング率（平均４０ＧＰａ）と、一般の金属材料より約一桁大きい弾性変形能（２．５％）を有し、どこまでも冷間加工が可能な「超塑性的性質」とを併せ持っている。さらに、簡単な熱処理により、その強度をチタン合金としては世界最高値（抗張力２０００ＭＰａ）まで高めることが可能となっている（非特許文献１参照）。また、この超弾性チタン合金を適用したゴルフクラブも提案されている（特許文献２参照）。なお、特許文献２には、超弾性チタン合金の特性についても詳しく記載されている。本発明者らは、この超弾性チタン合金を上記特許文献１に記載のヘッドの構造に応用しようと考えた。
【特許文献１】特開２００４−２８３５４３号公報
【特許文献２】特許第３４２８５８２号公報
【非特許文献１】豊田中央研究所、”プレスリリース（２００１年（平成１３年）３月２７日付け）”、[online]、[平成１７年４月２７日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.tytlabs.co.jp/japanese/news/press/20010327gum.html＞。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記状弾性チタン合金をフェース面部に使用すると、その高反発性故に、反発係数が改正ルールに規定された制限を超えてしまう。したがって、ヘッドのフェース面部以外の部位に適用することになる。しかし、例え軽量なチタン合金であっても、その密度はカーボン強化繊維などの繊維強化材よりかなり大きい。したがって、特許文献１に記載のクラブヘッドの構造におけるクラウン部の繊維強化材を超弾性チタン合金にそのまま置換すると、却って重量増となる。
【０００８】
本発明は上記のような問題点に鑑み、その目的は、新ルールに対応したゴルフクラブヘッドにおいて、大型化ととともに、低重心で慣性モーメントの増大を達成することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明は、前面部に軽量金属からなるフェース面部を設けてなる中空のゴルフクラブヘッドあって、
当該ヘッドのクラウン部は、一体的に湾曲形成された第１、および第２のプリプレグシートの間にチタン合金の繊維状物を配置した積層体からなり、
前記第１のプリプレグシートは、４軸カーボン繊維に熱硬化成樹脂を含浸させてなり、
前記第２のプリプレグシートは、カーボン繊維にフラーレンを含む熱硬化性樹脂を含浸させてなり、
前記チタン合金の繊維状物は、ヤング率が６０Ｇｐａ以下で引っ張り強さが１０００ＭＰａ以上の超弾性的性質を有しているとともに、ヘッドの前面から背面側に向けて延長しつつ、等間隔で並列に配列されている、
ことを特徴としている。
【００１０】
前記積層体は、前記クラウン部に連続して当該ヘッドの背面部に至る部分を構成していてもよい。また、上記クラブヘッドの本体を構成する中空金属部の背面下方に重心調整用のウエイトが埋設されていてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のゴルフクラブヘッドによれば、新ルールに対応しつつ、大型化ととともに、低重心で慣性モーメントの増大させることができ、飛距離を伸ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＝＝＝ヘッドの基本構造＝＝＝
図１は本発明の実施例におけるゴルフクラブヘッド（以下、ヘッド）の概略構造図であり、（Ａ）（Ｂ）にヘッドの背面、上面のそれぞれから見たときの構造を分解図によって示し、クラウン部は一部破断して示した。 ヘッド１は側壁本体２０とフェース面部３０と、クラウン部からヘッド背面に至る積層体部１０とからなっている。この積層体部１０は、本発明の要件であり、クラウン部からヘッド背面に至る湾曲形状となるように一体的に形成されたカーボン繊維強化材１１，１３と、ヤング率が６０Ｇｐａ以下で引っ張り強さが１０００ＭＰａ以上の超弾性的性質を有するチタン合金の繊維状物１２とを積層してなっている。本実施例では、超弾性的性質を有するチタン合金の繊維状物１２は、繊維状とした超弾性チタン合金を数本等間隔でヘッドの前面から背面側に向けて並列に配列してカーボン繊維強化材１１，１３間に積層されている。もちろん、カーボン繊維強化材と同様に湾曲形状となるように一体的に湾曲して配列形成されていてもよい。
【００１５】
側壁本体２０は軽量金属であるチタン合金の鋳造または鍛造によって形成されている。背面には略Ｕ字状の切欠部２１が形成され、側壁２２はヒール側からこの切欠部２１のある背面を経てトー側へと略逆Ｕ 字状に延出して一体的に形成されている。
【００１６】
側壁２２の上端部には内方へ向いた細幅な鍔部２３が形成され、側壁本体２０の底部には平面ほぼ楕円形状のほぼ平坦なソールプレート２４が一体的に溶接されている。また、ヒール側の鍔部２３ の前端部にはクラブシャフトとヘッド１との接続部となるホーゼルが挿入される半円筒形のホーゼル用筒部２５ が形成されている。
【００１７】
フェース面部３０は側壁本体とは異なる組成のチタン合金から鍛造によって形成され、改正ルールに適合するようにヘッド全体の反発係数が０．８３以下となるように厚さが調整されている。そしてこのフェース面部３０が、側壁本体２０の前端面の開口部２６に嵌合され当該嵌合部において溶接されている。
【００１８】
＝＝＝積層体＝＝＝
積層体部１０はクラウン部に対応する側壁本体２０の上面全体、および背面の切欠部２２を覆う形状に形成されているとともに、ホーゼル用筒部２５に対応する部分は略半円弧状に切り欠かれている。図２は、本実施例のヘッド１の正面図であり、図３（Ａ）は、図２におけるｖ−ｖ断面図を示している。また、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）における積層体部１０の断面拡大図である。この積層体部１０は、ヘッド１の外側からヘッドの中空内部へ向かって、４軸カーボン繊維に熱硬化成樹脂を含浸させたシート（ プレプリグシート）１１、ヤング率が６０Ｇｐａ以下で引っ張り強さが１０００ＭＰａ以上の超弾性的性質を有するチタン合金の繊維状物１２、カーボンプレプリグシート１３が順に積層された構造となっている。また、最下層のカーボンプレプリグシート１３における樹脂にはフラーレンが混合されている。それによって、カーボン繊維と樹脂の結合力が高まり強度がアップし、クラウン部のカーボンの肉薄化と軽量化とを達成している。超弾性的性質を有するチタン合金の繊維状物１２は、弾性変形しやすく、かつ、変形状態から速やかに復元する特性を備えている。そして、最外層を形成する４軸カーボン繊維１１は、あらゆる変形（曲げ・ねじり、圧縮）に対して高い剛性を有している。なお、積層体における各構成部材の上下関係は上記実施例に限らず、例えば、超弾性的性質を有するチタン合金の繊維状物を最下層に配置するなど、適宜に変更できる。
【００１９】
＝＝＝ヘッドの特徴＝＝＝
本実施例のヘッド１では、フラーレンが混合されたカーボンプリプレグシート１３により、高強度化と軽量化とを実現し、４軸カーボン繊維１１は、超弾性的性質を有するチタン合金の繊維状物１２の超弾性的な性質による打球時のヘッドの変形と復元に速やかに追従する。その結果、カーボン繊維強化材のみによる積層体よりも層数を減らすことができ、積層体部１０の厚さと重量を減少させる。本実施例では、強度をほぼ同じにした場合に、カーボン繊維強化材のみによる積層体と比較すると、厚さで０．２ｍｍ、重量で４ｇ減少させることができた。
【００２０】
図４に打球時のヘッド１の変形状態を図２のｖ−ｖ断面図により示した。フェース面部３０は、ゴルフボールの打撃によって後方へ弾性変形し、その弾性変形によってフェース面部３０の上端縁も微視的に後方に変形する。そして、その変形が積層体部１０に伝達される。積層体部１０は、従来よりも薄く、さらに超弾性的性質を有するチタン合金の繊維状物１２と４軸カーボン繊維１１による弾性変形の容易性と相まって、ヘッド１の後方外方へ速やかに膨出するように弾性変形し、かつ速やかに復元する。
【００２１】
一般的に、飛距離を伸ばすためには、打球したボールの初速を大きくするとともに、打出し角とスピン量を最適にすることが条件だと言われている。とくに、ボール初速は、飛距離を伸ばす最も大きな要因である。従来のゴルフクラブは、ヘッドにおけるフェースの反発係数を高めることで大きな初速を得ていた。しかし、新ルールにより反発係数に制限が設けられたことから、反発係数に頼らずにボール初速をアップさせることが必要となった。
【００２２】
反発係数に頼らずにボール初速を上げるためには、シャフトを長尺化することでヘッドスピードを向上させること。ヘッドを大型化することで、打球率を向上させること、の２点がある。しかし、従来のヘッドの構造や素材を変えずにシャフトを長尺化すると、スイングの軌道がずれやすくなり、ヘッドのスィートスポットにあたる確率が下がる、という問題が生じる。また、ヘッドを大型化すると、ヘッドの重心の設計自由度が低下し、低重心化による「打ちやすさ」が損なわれる。
【００２３】
それに対し、本実施例のヘッド１は、積層体部１０が主にクラウン部全体に渡って形成されていることから、クラウン部の強度向上を達成し、かつ肉薄化、軽量化を達成している。そして、従来クラウン部に配分されていた重量をソールからヘッド外周部に渡って配置できた。その結果、クラウン部における強い復元力とヘッド１の低重心化とが達成でき、高弾道・低スピンに打球特性により大きな飛距離が得られる。さらに、低重心化による大きな慣性モーメントの獲得と、ヘッドの大型化による打球率の向上とによりボール初速を増加することができる。なお本実施例のヘッド１は、４２５ｍｌのヘッド容量があり、高い打球率が得られる。
【００２４】
また本発明のヘッドは、上述した基本的構造により、重心位置の制御を容易にすることができる。図５（Ａ）（Ｂ）に、本発明のその他の実施例として、重心位置を制御したヘッドの概略構造を示した。（Ａ）は、そのヘッド１ｂ背面の平明図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるｘ−ｘ断面図である。この例では、積層体部１０がクラウン部から側壁本体２０の背面上部まで形成されており、背面下方には、重心位置をより低く深くするためタングステンによる円筒状の重り（ウエイト）４０が埋設されている。低重心ヘッドによる弾道は、高い打出し角と、低スピンによる「吹き上がり」がない放物線を描き、より遠くへボールを飛ばすことが可能となる。本発明における、このウエイト４０を装着したタイプのヘッド１ｂを採用したゴルフクラブと、従来のヘッドを採用したゴルフクラブとの性能を比較するために、ゴルフロボットによるテストを行った。
【００２５】
そして、そのテスト結果を表１に示した。
【表１】
0004759333.tif 000002
【００２６】
この表において、ゴルフクラブａは、高反発フェースを備えたチタン合金によるヘッドを採用したクラブであり、ゴルフクラブｂは、高反発フェースに加え、クラウン部にカーボン強化繊維の積層体を備えたクラブである。打球本発明のヘッド１ｂを採用したゴルフクラブは、他の従来のクラブと比較して、反発係数が５％近く少ないのにもかかわらず、低重心の効果により、高弾道・低スピンによる吹き上がりのない弾道での飛びが実証され、ヘッドスピード、ボール初速、そして飛距離（キャリー）の全てにおいて勝っている。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例におけるゴルフクラブヘッドのクラウン部を一部破断して示す概略構造図である。（Ａ）は背面から見たときの分解図であり、（Ｂ）は上面から見たときの分解図である。
【図２】上記ゴルフクラブヘッドの正面図である。
【図３】上記ゴルフクラブヘッドの構造図である。（Ａ）はゴルフクラブヘッドの断面図であり、（Ｂ）は上記ゴルフクラブヘッドにおける積層体部の拡大断面図である。
【図４】上記ゴルフクラブの打球時の変形状態を示す概略図である。
【図５】本発明のその他の実施例におけるゴルフクラブヘッドの構造図である。
【符号の説明】
【００２８】
１、１ｂ  ゴルフクラブヘッド
１０  積層体部
１１  ４軸カーボン繊維
１２  超弾性的性質を有するチタン合金の繊維状物
１３  カーボンプリプレグシート
２０  側壁本体
３０  フェース面部
【図２】
0004759333.tif 000003
【図３】
0004759333.tif 000004
【図４】
0004759333.tif 000005
【図１】
0004759333.tif 000006
【図５】
0004759333.tif 000007