(57)【要約】    【課題】  本発明は、樹脂部材の破損を防止して耐久性を向上させる。    【解決手段】  ヘッド上面をなすクラウン部４の少なくとも一部が、マトリックス樹脂中に繊維を配向した繊維強化樹脂からなる樹脂部材ＦＲにより形成されたゴルフクラブヘッド１である。前記樹脂部材ＦＲは、一つの方向に繊維を配向した一方向繊維強化樹脂層が前記繊維の方向を異ならせて積層された繊維交差積層部を含む。かつ厚さ方向で隣り合う少なくとも２つの一方向繊維強化樹脂層は、前記繊維が３０〜１３０゜の角度で交差する。また繊維交差積層部のうち最も内側に配された一方向繊維強化樹脂層の繊維の圧縮強度が１．３ＧＰａ以上である。【選択図】  図１
2005312646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッド上面をなすクラウン部の少なくとも一部が、マトリックス樹脂中に繊維を配向した繊維強化樹脂からなる樹脂部材により形成されたゴルフクラブヘッドであって、
前記樹脂部材は、一つの方向に繊維を配向した一方向繊維強化樹脂層が前記繊維の方向を異ならせて積層された繊維交差積層部を含み、
かつ厚さ方向で隣り合う少なくとも２つの一方向繊維強化樹脂層は、前記繊維が３０〜９０゜の角度で交差するとともに、
前記繊維交差積層部のうち最も内側に配された一方向繊維強化樹脂層の繊維の圧縮強度が１．３ＧＰａ以上であることを特徴とするゴルフクラブヘッド。
【請求項２】
前記繊維交差積層部は、最も外側に配された一方向繊維強化樹脂層の繊維の引張強度が３．５ＧＰａ以上であることを特徴とする請求項１に記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項３】
前記繊維交差積層部は、少なくとも３層の一方向繊維強化樹脂層からなり、
かつ各一方向繊維強化樹脂層の繊維の圧縮強度を内側に配されたものから順にσc1、σc2…σcn（ただし、ｎは３以上の整数）とするとき、下記式（１）及び（２）を満足することを特徴とする請求項１又は２記載のゴルフクラブヘッド。
σc1≧σc2≧…≧σcn  …（１）
σc1＞σcn            …（２）
【請求項４】
前記繊維交差積層部は、少なくとも３層の一方向繊維強化樹脂層からなり、
かつ各一方向繊維強化樹脂層の繊維の引張強度を内側に配されたものから順次σt1、σt2…σtn（ただし、ｎは３以上の整数）とするとき、下記式（３）及び（４）を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のゴルフクラブヘッド。
σt1≦σt2≦…≦σtn  …（３）
σt1＜σtn            …（４）
【請求項５】
前記樹脂部材は、前記繊維交差積層部の外側に配され該樹脂部材の外面をなすとともに、少なくとも２つの方向にのびる繊維が織成された繊維織成部を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の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、クラウン部の少なくとも一部に繊維強化樹脂からなる樹脂部材を用いたゴルフクラブヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、クラウン部の一部を構成する繊維強化樹脂からなる樹脂部材と、金属材料からなるヘッド本体とを固着したいわゆる複合型のゴルフクラブヘッドが提案されている（下記特許文献１参照）。
【０００３】
このような複合型のゴルフクラブヘッドは、比重の小さい繊維強化樹脂を用いることにより重量を削減できる。これにより、例えばヘッド体積の大型化が可能になる。また削減された重量は、例えばトウ又はヒールといったヘッドのサイド部分やバックフェースなどにより多く配分することができる。これらは、ヘッドの重心周りの慣性モーメントを増大させ、また重心深度を大としうる。さらに、クラウン部に繊維強化樹脂を用いると、ヘッド上部側の重量を削減できるため、低重心化にも役立つ。このように、複合ヘッドでは、重量配分設計の自由度を高める。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１１１８７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、このような複合型のゴルフクラブヘッドでは、打球時の衝撃によって前記樹脂部材の破損が生じやすい。樹脂部材の破損を防止するために、該樹脂部材の厚さを大とすることも考えられるが、この方法では樹脂部材による実質的な重量削減効果が得られない。このように、複合型のヘッドについては、耐久性においてさらなる改善の余地がある。従って、複合型のヘッドにおいては、樹脂部材の繊維の配向角度やマトリックス樹脂を含めた強度ないし弾性率に着目した改善が必要と言える。
【０００６】
本発明は、以上のような実情に鑑み案出なされたもので、樹脂部材を、一つの方向に繊維を配向した一方向繊維強化樹脂層が前記繊維の方向を異ならせて積層された繊維交差積層部を含ませて構成するとともに、厚さ方向で隣り合う少なくとも２つの一方向繊維強化樹脂層の繊維の交差角度を限定し、しかも繊維交差積層部のうち最も内側に配された一方向繊維強化樹脂層の繊維の圧縮強度を一定値以上に限定することを基本として、打球時の衝撃に伴う樹脂部材の破損を長期に亘って抑制し耐久性を向上しうるゴルフクラブヘッドを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のうち請求項１記載の発明は、ヘッド上面をなすクラウン部の少なくとも一部が、マトリックス樹脂中に繊維を配向した繊維強化樹脂からなる樹脂部材により形成されたゴルフクラブヘッドであって、前記樹脂部材は、一つの方向に繊維を配向した一方向繊維強化樹脂層が前記繊維の方向を異ならせて積層された繊維交差積層部を含み、かつ厚さ方向で隣り合う少なくとも２つの一方向繊維強化樹脂層は、前記繊維が３０〜９０゜の角度で交差するとともに、前記繊維交差積層部のうち最も内側に配された一方向繊維強化樹脂層の繊維の圧縮強度が１．３ＧＰａ以上であることを特徴とするゴルフクラブヘッドである。
【０００８】
ここで、繊維の圧縮強度は、次の手順にて求めるものとする。先ず測定対象となる繊維を以下に詳述する特定の樹脂組成物で硬めた繊維強化樹脂からなる試験片が作成される。そして、この試験片の圧縮強度が、ＡＳＴＭＤ６９５で示される圧縮治具を使用し、歪み速度１．２７mm／分の条件で測定される。試験片の圧縮強度から、繊維体積分率を６０％として繊維の圧縮強度が計算される。
【０００９】
また前記特定の樹脂組成物は、以下の原料樹脂を混合し、３０分間攪拌することによって得られる。
【００１０】
ビスフェノールＡジグリシジルエーテル樹脂  …  ２７重量％
「商品名：エピコート１００１（油化シェルエポキシ社製、登録商標）」
ビスフェノールＡジグリシジルエーテル樹脂  …  ３１重量％
「商品名：エピコート８２８（油化シェルエポキシ社製、登録商標）」
フェノールノボラックポリグリシジルエーテル樹脂  …  ３１重量％
「商品名：エピクロン−Ｎ７４０（大日本インキ化学工業社製、登録商標）」
ポリビニルホルマール樹脂  …  ３重量％
「商品名：ビニレックスＫ（チッソ社製、登録商標）」
ジシアンジアミド  …  ４１重量％
「商品名：ＤＩＣＹ７（大日本インキ化学工業社製、登録商標）」
３，４−ジクロロフェニル−１，１−ジメチルウレア  …  ４重量％
「商品名：ＤＣＭＵ９９（保土谷化学社製、硬化剤）」
【００１１】
次に、前記樹脂組成物をシリコン塗布ペーパ上にコーティングして得た樹脂フィルムを、円周約２．７ｍかつ６０〜７０℃に温調した鋼製ドラムに巻き付ける。この上に、クリールから巻き出した測定対象の繊維をトラバースを介して円周方向に沿って配列する。そして、さらにその上に前記樹脂フィルムを再度配しロールで回転しながら加圧して樹脂を繊維内に含浸させる。これにより、幅３００mm、長さ２．７ｍの一方向プリプレグを製造しうる。なおプリプレグの繊維目付量は１９０ｇ／ｍ2 、樹脂含有率は約３５重量％に調整する。
【００１２】
そして、この一方向プリプレグを繊維方向を揃えて積層し、温度１３０℃、圧力０．３ＭＰａで２時間硬化させ、厚さ１mmの積層板が成形される。この積層板には、試験片の被破壊部分以外を補強する板が接着剤により固着される。接着層の厚さは均一とする。試験片は、この積層板から、被破壊部分が中心になるように、厚さ約１±０．１mm、幅１２．７±０．１３mm、長さ８０±０．０１３mm、ゲージ部の長さ５±０．１３mmで切り出すことにより準備される。
【００１３】
また請求項２記載の発明は、前記繊維交差積層部は、最も外側に配された一方向繊維強化樹脂層の繊維の引張強度が３．５ＧＰａ以上であることを特徴とする請求項１に記載のゴルフクラブヘッドである。
【００１４】
ここで、繊維の引張強度は、測定対象の繊維にエポキシ樹脂組成物を含浸させ、これを１３０℃で３０分間加熱して硬化させ、樹脂含浸ストランドを成形する。そして、ＪＩＳＲ７６０１に示される樹脂含浸ストランド試験法に従い、引張強度を求める。前記エポキシ樹脂組成物は、次の原料樹脂を用いて準備する。
ベークライト（登録商標）  …１０００ｇ（９３０重量％）
「商品名：ＥＲＬ−４２２１、ユニオンカーバイド（株）製」
三フッ化ホウ素モノエチルアミン（ＢＦ3 ・ＭＥＡ）…３０ｇ（３重量％）
アセトン…４０ｇ（４重量％）
【００１５】
また請求項３記載の発明は、前記繊維交差積層部は、少なくとも３層の一方向繊維強化樹脂層からなり、かつ各一方向繊維強化樹脂層の繊維の圧縮強度を内側に配されたものから順にσc1、σc2…σcn（ただし、ｎは３以上の整数）とするとき、下記式（１）及び（２）を満足することを特徴とする請求項１又は２記載のゴルフクラブヘッドである。
σc1≧σc2≧σ…≧cn  …（１）
σc1＞σcn            …（２）
【００１６】
また請求項４記載の発明は、前記繊維交差積層部は、少なくとも３層の一方向繊維強化樹脂層からなり、かつ各一方向繊維強化樹脂層の繊維の引張強度を内側に配されたものから順次σt1、σt2…σtn（ただし、ｎは３以上の整数）とするとき、下記式（３）及び（４）を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のゴルフクラブヘッドである。
σt1≦σt2≦…≦σtn  …（３）
σt1＜σtn            …（４）
【００１７】
また請求項５記載の発明は、前記樹脂部材は、前記繊維交差積層部の外側に配され該樹脂部材の外面をなすとともに、少なくとも２つの方向にのびる繊維が織成された繊維織成部を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のゴルフクラブヘッドである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、ヘッド上面をなすクラウン部の少なくとも一部が、マトリックス樹脂中に繊維を配向した繊維強化樹脂からなる樹脂部材により形成される。これにより、ヘッ上部側の重量を削減し低重心化に役立つ。また樹脂部材は、一つの方向に繊維を配向した一方向繊維強化樹脂層が前記繊維の方向を異ならせて積層された繊維交差積層部を含み、かつ厚さ方向で隣り合う少なくとも２つの一方向繊維強化樹脂層は、前記繊維が３０〜９０゜の角度で交差する。これにより、打球時に樹脂部材に生じる多方向の応力に対する強度を高めることができ、ひいては耐久性を向上しうる。
【００１９】
また打球時、ヘッドのクラウン部に設けられた樹脂部材の内側には大きな圧縮応力が作用する。本発明のヘッドでは、繊維交差積層部のうち最も内側に配された最内の一方向繊維強化樹脂層の繊維の圧縮強度を従来に比して大きい１．３ＧＰａ以上とすことにより、樹脂部材の内側の強度を高め、効果的に破損を防止できる。なお樹脂部材の外側は、内側とは逆に引張応力が生じるため、請求項２記載の発明のように、最も外側に配された一方向繊維強化樹脂層の繊維の引張強度を３．５ＧＰａ以上とすることによって、樹脂部材の耐久性をより一層向上しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１には本実施形態のゴルフクラブヘッド（以下、単に「ヘッド」ということがある。）１を規定のライ角及びロフト角（リアルロフト角）に保持して水平面に接地させた基準状態の斜視図、図２にはその平面図、図３には図２のＡ−Ａ拡大断面図、図４には図２のＢ−Ｂ拡大断面図、図５には図１の分解斜視図がそれぞれ示されている。
【００２１】
本実施形態のヘッド１は、ボールを打球する面であるフェース面２を有するフェース部３と、前記フェース部３に連なりヘッド上面をなすクラウン部４と、前記フェース部３に連なりヘッド底面をなすソール部５と、前記クラウン部４とソール部５との間を継ぎ前記フェース部３のトウ３ａからバックフェースを通りヒール３ｂに至ってのびるサイド部６と、クラウン部４のヒール側に設けられかつシャフト（図示せず）の一端が装着されるネック部７とを具え、内部に中空部ｉが設けられた中空構造のドライバー（＃１）又はフェアウェイウッドといったウッド型のものが例示されている。
【００２２】
またヘッド１は、前記クラウン部４の少なくとも一部が繊維強化樹脂からなる樹脂部材により形成される。本実施形態のヘッド１は、開口部Ｏが設けられた金属材料からなるヘッド本体Ｍと、前記開口部Ｏを覆うように配されかつ前記繊維強化樹脂からなる樹脂部材ＦＲとを用いて形成されたものが例示される。前記開口部Ｏは、この例ではクラウン部４に一つだけ設けられており、また樹脂部材ＦＲは該開口部Ｏを覆うクラウン側の樹脂部材ＦＲ１からなる。
【００２３】
前記ヘッド本体Ｍは、図５に示されるように、フェース部３、ソール部５、ネック部７、前記開口部Ｏの周りに形成されたクラウン縁部１０及びサイド壁部１１を含んで形成される。該ヘッド本体Ｍは、例えば鋳造等で予め各部を一体に形成されても良いし、また鍛造、鋳造、プレス又は圧延等にて２以上のパーツを成形した後、これらを溶接等により一体に接合して形成することができる。
【００２４】
ヘッド本体Ｍの金属材料は、特に限定されるものではないが、例えばステンレス鋼、マレージング鋼、チタン、チタン合金、アルミ合金、マグネシウム合金又はアモルファス合金などを用いることができ、とりわけ比強度の大きいチタン合金、アルミ合金又はマグネシウム合金の１種若しくは２種以上を用いることができ、特に好ましくはチタン合金である。
【００２５】
図４ないし図５に示されるように、本実施形態のクラウン縁部１０は、クラウン部４の実質的な外面部分を形成するクラウン面部１０ａと、表面がクラウン面部１０ａから中空部ｉ側に段差を有して凹んだクラウン受け部１０ｂとを含む。また本実施形態のサイド壁部１１は、サイド部６の実質的な外面部分を形成するサイド面部１１ａと、表面がサイド面部１１ａから中空部ｉ側に段差を有して凹んだサイド受け部１０ｂとを含む。前記各受け部１０ｂ、１１ｂは、いずれもクラウン側の樹脂部材ＦＲ１の内面かつその周縁部と接着され、これによりクラウン側の樹脂部材ＦＲ１とヘッド本体Ｍとが一体化する。また各受け部１０ｂ、１１ｂは、前記段差によってクラウン側の樹脂部材ＦＲ１の厚さを吸収し、前記樹脂部材ＦＲ１とヘッド本体Ｍ（クラウン面部１０ａ及びサイド面部１０ｂ）との各外面を面一に仕上げるのに役立つ。
【００２６】
この実施形態では、クラウン受け部１０ｂとサイド受け部１１ｂとは、開口部Ｏの周りで連なる。これにより環状に連続した受け部が形成される。開口部Ｏの縁から直角方向に測定される受け部１０ｂないし１１ｂの長さ（受け部の表面に沿って測定される長さ）Ｗａは、特に限定はされないが、小さすぎるとヘッド本体Ｍとクラウン側の樹脂部材ＦＲ１との接合面積が小さくなるため接合強度が低下しやすく、逆に大きすぎると開口部Ｏの面積が小さくなって重量削減効果が十分に得られない傾向がある。このような観点より、前記幅Ｗａは例えば５．０mm以上、好ましくは１０．０mm以上が望ましく、上限については３０．０mm以下、より好ましくは２０．０mm以下、特に好ましくは１５．０mm以下が望ましい。なお本実施形態では、前記幅Ｗａは各部において変化しているものが例示される。
【００２７】
前記クラウン側の樹脂部材ＦＲ１は、マトリックス樹脂と繊維ｆとの複合体である繊維強化樹脂により構成される。
【００２８】
前記マトリックス樹脂Ｒとしては、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂又は不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリカーボネート樹脂又はナイロン樹脂といった熱可塑性樹脂などを用いることができる。本実施形態では、コストや汎用性の観点よりエポキシ樹脂が用いられている。
【００２９】
前記繊維ｆとしては、例えば炭素繊維、黒鉛繊維、ガラス繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、芳香族ポリエステル繊維、アラミド繊維又はＰＢＯ繊維、アモルファス繊維又はチタン繊維等の１種以上が望ましく、特に比重が小さくかつ引張強度が大きい炭素繊維が好適に用いられる。これらの繊維ｆは、短繊維、長繊維又は両者である。本実施形態では長繊維が用いられている。
【００３０】
繊維ｆの弾性率は、特に限定はされないが、小さすぎると樹脂部材ＦＲの剛性を確保できず耐久性が低下する傾向があり、逆に大きすぎるとコストを上昇させるほか引張強度を低下させる傾向がある。このような観点より、繊維の弾性率は、５０ＧＰａ以上、より好ましくは１００ＧＰａ以上、さらに好ましくは１５０ＧＰａ以上、特に好ましくは２００ＧＰａ以上が望ましく、その上限については好ましくは５００ＧＰａ以下、より好ましくは４５０ＧＰａ以下、さらに好ましくは４００ＧＰａ以下が望ましい。前記弾性率は引張弾性率であって、ＪＩＳ  Ｒ７６０１の「炭素繊維試験方法」に準じて測定された値である。
【００３１】
またクラウン側の樹脂部材ＦＲ１は、図１〜５に示されるように、開口部Ｏを覆うようにヘッド本体Ｍに配されており、本実施形態ではクラウン部４の一部をなす基部１２と、該基部１２から折れ曲がりサイド部６の一部をなす垂下部１３とを含むものが例示される。このような形状を有するクラウン側の樹脂部材ＦＲ１は、基部１２の周縁がクラウン受け部１０ｂと、垂下部１３が該クラウン受け部１０ｂからほぼ直角に近い角度で折れ曲がった面をなすサイド受け部１１ｂとにそれぞれ接着される結果、接着界面をクラウン部４とサイド部６とに設けて多様化し、様々な方向からの外力に対しても高い接着強度を発揮することができる。
【００３２】
図６には、図３のＸ部拡大図であるクラウン側の樹脂部材ＦＲ１の拡大断面図が示される。この図ではマトリックス樹脂Ｒのみが描かれ補強用の繊維は省略されている。また図７には各層の積層状態が理解し易いように図６の一部を破断した平面図が示される。
【００３３】
クラウン側の樹脂部材ＦＲ１は、本実施形態では繊維の配向方向が異なる５層の繊維強化樹脂層で構成されたたものが例示される。具体的に述べると、この実施形態のクラウン側の樹脂部材ＦＲ１は、４層の一方向繊維強化樹脂層Ｌ１〜Ｌ４が積層されている繊維交差積層部８と、その外側に配され樹脂部材ＦＲ１の外面Ａをなす１層の交差繊維強化樹脂層Ｌ５からなる繊維織成部９とを含んで構成されている。このように繊維の配向方向が異なる複数の繊維強化樹脂層を含むことにより、樹脂部材ＦＲ１の厚さ方向に対して応力を均一に分散させるのに役立つ。従って、好ましくは繊維交差積層部８を少なくとも３層以上の一方向繊維強化樹脂層で構成するのが望ましい。
【００３４】
前記一方向繊維強化樹脂層Ｌ１〜Ｌ４は、いずれもマトリックス樹脂Ｒ中に一つの方向に繊維ｆが配向されたものである。従って、一方向繊維強化樹脂層には、例えば縦糸と横糸とを交互に織り合わせた織布繊維を有する強化樹脂層は含まれない。また図７に示されるように、繊維交差積層部８において、厚さ方向で隣り合う少なくとも２つの一方向繊維強化樹脂層は、各々の繊維ｆが３０〜９０゜の角度αで交差している。前記角度αは交差する繊維間の相対的な角度であり、９０゜以外の場合には鋭角側の角度とする。
【００３５】
本実施形態では、最も内側に配された一方向繊維強化樹脂層Ｌ１は、ヘッド前後方向基準線ＢＬに対して実質的に−４５゜（角度は左回りを正としている。）の角度をなす一つの方向に配向された繊維ｆを持っている。同様に、その外側に重ねられている一方向繊維強化樹脂層Ｌ２は前記角度θが４５゜、さらにその外側に重ねられている一方向繊維強化樹脂層Ｌ３は前記角度θが−４５゜、さらにその外側に重ねられている一方向繊維強化樹脂層Ｌ４は前記角度θが４５゜の各方向にそれぞれ配向された繊維ｆを持っている。４層の一方向繊維強化樹脂層Ｌ１ないしＬ４を重ねることにより、３つの層間境界面が形成される。なお前記ヘッド前後方向基準線ＢＬとは、前記基準状態における平面視（図２）において特定される方向であり、該方向はヘッド重心Ｇからフェース面２に下ろした垂線Ｎを含む垂直面が樹脂部材ＦＲ１と交わる線分であり、樹脂部材ＦＲ１の任意の厚さ位置で得ることができる。
【００３６】
前記各層の境界面において、繊維ｆが交差する角度αが３０゜未満であると、この２つの一方向繊維強化樹脂層によって大きな強度異方性が生じやすく、その結果、強度の低い方向に応力が作用した場合、樹脂部材ＦＲ１が破損するおそれがある。特に好ましくは、前記角度αを６０〜９０゜、さらに好ましくは８０〜９０゜、最も好ましくは８５〜９０゜とするのが望ましい。本実施形態では、全ての境界面における前記角度αは実質的に９０゜である特に好ましい態様が示されている。
【００３７】
また繊維交差積層部８において、少なくとも２つの一方向繊維強化樹脂層の繊維が上述の角度αで交差していれば足りるが、好ましくは本実施形態のように、厚さ方向で隣り合う全ての一方向繊維強化樹脂層において、上述の角度αが満たされるのがよい。
【００３８】
また一方向繊維強化樹脂層Ｌ１ないしＬ４の各繊維ｆとヘッド前後方向基準線ＢＬとのなす前記角度θについては特に限定されるものではないが、例えば、一般アマチュアゴルファの場合、フェース面２のスイートスポットＳＳ（図２に示されるように、前記垂線Ｎがフェース面２と交わる点である。）でゴルフボールを正しく打球することは難しく、通常は図９（Ａ）に示されるようにスイートスポットＳＳからトウ又はヒール（図示せず）にずれた位置で打球する。
【００３９】
このとき、ヘッド１のクラウン部４には捻れ変形が生じる。このような変形は、樹脂部材ＦＲ１にヘッド前後方向基準線ＢＬに対して図９（Ａ）の如く傾斜した応力ａ、ｂを主として作用させる。従って、アマチュアゴルファを対象としたような場合には、本実施形態のように一方向繊維強化樹脂層の角度θを４５゜及び−４５゜で交互に配し、主たる応力方向に対する強度を高めるのが良い。またこのようなヘッド１は、上述の捻れ変形を抑制し、フェース面２の向きの変化を最小限におされ、打球の方向性を安定させるのにも役立つ。
【００４０】
他方、プロないし上級者ゴルファにあっては、図９（Ｂ）に示されるように、スイートスポットＳＳないしその近くでボールを正確に打球することが多い。このとき、ヘッド１のクラウン部４には、平面方向において、前記ヘッド前後方向基準線と平行な方向の応力ｃと、それと直角方向の応力ｄとが主に生じる。従って、上級者を対象としたヘッドの場合、図８に示されるように、一方向繊維強化樹脂層の角度θを０゜及び９０゜で交互に配することにより、主たる応力方向に対する強度を高めるのが効果的である。またこのようなヘッド１は、クラウン部４に配された樹脂部材ＦＲ１が撓んだ後の復元力が大きい。これは、フェース部の反発性を高め、より遠くへボールを飛ばすのに役立つ。反発性を高める観点から、角度θが−１０〜１０度の一方向繊維強化樹脂層を１層以上、より好ましくは２層以上設けるのがよい。なお、角度θが−１０〜１０度の一方向繊維強化樹脂層の層数が多すぎると、ヘッドが重くなりすぎたり、コスト上昇を招きやすくなったりするので、角度θが−１０〜１０度の一方向強化樹脂層の層数の上限については、５層以下、より好ましくは４層以下、特に３層以下とするのがよい。
【００４１】
また上記角度θないしαは、前記樹脂部材ＦＲ１のヘッド前後方向基準線線ＢＬ上の任意の位置で満たされていれば良い。この部分に最も大きな応力が生じやすいためである。前記繊維ｆの角度θは、厳密にその数値通りの角度である必要はなくその材料の製造誤差ないしバラツキを考慮に入れた実質的なもので足りる。例えば繊維ｆの角度θには、少なくとも−１０゜〜＋１０゜（即ち±１０゜）、より好ましくは−５゜〜＋５゜（即ち±５゜）のバラツキを許容しうる。
【００４２】
また繊維交差積層部８の外側に配された繊維織成部９は、図７に示したように、少なくとも２つの方向にのびる繊維ｆａ，ｆｂを有する１層の交差繊維強化樹脂層Ｌ５から構成される。図７の例では、繊維ｆａ、ｆｂはヘッド前後方向基準線ＢＬに対して実質的に０゜及び９０゜の角度をなす２つの方向を有し、各々の方向の繊維をそれぞれ縦糸、横糸として平織り状に織成されたものが例示される。織り方は、平織り以外にも、例えば朱子織り、綾織りなど各種の方法が採用できる。また好ましくは繊維は、２つの方向以上であれば３軸織りなどでも良く特に制限はないが、この場合繊維の交差角度が等角度となるように方向を定めるのが良い。このような交差繊維強化樹脂層Ｌ５は、打球時に生じる応力を均一に分散するのに役立つ。特に好ましくは、繊維ｆａ、ｆｂの配向角度を、繊維交差積層部８の各繊維の角度と異ならせるのが望ましい。
【００４３】
ところで、クラウン側の樹脂部材ＦＲ１の基部１２は、図３に示されるヘッド前後方向基準線ＢＬでの断面において、ヘッド上方に凸で滑らかに湾曲しており、一例として、その外面Ａの曲率半径ｒｃは、５５〜１３０mm程度に設定される。図１０（Ａ）及びその一部を誇張して拡大した図１１（Ｂ）に示されるように、クラウン側の樹脂部材ＦＲ１は、上述のような湾曲形状に基づいて、打球時にはヘッド外方に向かって凸となる撓み（曲げ変形）が生じる。このような変形は、樹脂部材ＦＲ１の曲げの中立線Ｍｃの内側に圧縮応力を、同外側には引張応力をそれぞれ作用させ、その大きさはいずれも各表面Ａ、Ｂで最大になる。
【００４４】
一方、繊維強化樹脂の繊維ｆは、その軸方向の引張強度に比べると圧縮強度が小さい。このため、従来の樹脂部材の多くは、その内側に作用する圧縮応力によって破損が生じていたものと推察できる。本発明のヘッド１では、繊維交差積層部８のうち最も内側に配された一方向繊維強化樹脂層Ｌ１の圧縮強度を従来に比して大きい１．３ＧＰａ以上としている。これにより、クラウン側の樹脂部材ＦＲ１の破損を効果的に防止しうる。また樹脂部材ＦＲ１の内側の圧縮強度を高めることにより、打球時に撓んだクラウン側の樹脂部材ＦＲ１に蓄えられた弾性エネルギーは、その撓みの復元時にフェース部３を押し返す大きな運動エネルギーをもたらす。これは、ヘッド１の反発性能を向上させるのに役立つ。
【００４５】
クラウン側の樹脂部材ＦＲ１の前記圧縮強度が１．３ＧＰａ未満では、強度の向上を十分に図ることができない。特に好ましい態様として、前記圧縮強度は１．５ＧＰａ以上、さらに好ましくは１．６ＧＰａ以上が望ましい。なお前記圧縮強度は大きいほど好ましいためその上限は特に制限はないが、実用上１．８ＧＰａ程度とすることができる。
【００４６】
また繊維交差積層部８では、全てを同じ圧縮強度の一方向繊維強化樹脂層で構成することもできるが、打球時に生じるクラウン側の樹脂部材ＦＲ１の圧縮応力は、図１０（Ｂ）に示したように、曲げ中立線Ｍｃからの距離に比例し、内側面８で最大をなし外側ほど小さくなる。従って、このような樹脂部材ＦＲ１の内部応力状態に合わせて、繊維交差積層部８の各一方向繊維強化樹脂層の繊維の圧縮強度を内側ほど大とするのが望ましい。これにより、最も内側以外の一方向繊維強化樹脂層には圧縮強度を相対的に低下させた低コスト材料が使用でき、製品コストを維持しつつも耐久性を向上しうる。
【００４７】
具体的に述べると、繊維交差積層部８において、一方向繊維強化樹脂層の繊維の圧縮強度を内側に配されたものから順にσc1、σc2…σcn（ただし、ｎは３以上の整数）とするとき、下記式（１）及び（２）を満足することが望ましい。
σc1≧σc2≧…≧σcn  …（１）
σc1＞σtn            …（２）
特に好ましくは、式（１）を下記（１）’とし、各層毎に圧縮強度を異ならせるのが望ましい。
σt1＞σt2＞…＞σtn  …（１）’
【００４８】
またこれらの場合において、最も内側の一方向繊維強化樹脂層Ｌ１の繊維ｆの圧縮強度σc1と、他の一方向繊維強化樹脂層の最も小さい圧縮強度σcnとの差（σc1−σcn）は、好ましくは０．２０ＧＰａ以上、より好ましくは０．２５ＧＰａ以上、さらに好ましくは０．３０ＧＰａ以上が望ましく、上限については０．６０ＧＰａ以下、より好ましくは０．５５ＧＰａ以下、さらに好ましくは０．５０ＧＰａ以下が望ましい。前記差が０．２０ＧＰａ未満であると、十分な強度差を付けることができず低コスト化が実現困難となり、逆に０．６０ＧＰａを超えると、強度差が過度に大きくなって他の一方向繊維強化樹脂層に破損等が生じやすくなる。
【００４９】
また、打球時には、クラウン側の樹脂部材ＦＲ１の外側に引張応力が生じるのは前述の通りである。繊維ｆの引張強度は、圧縮強度に比べて大きいが、その値を規制することによって、クラウン側の樹脂部材ＦＲ１の耐久性をより一層高めることが可能になる。このため、好ましくは前記繊維交差積層部８において、最も外側に配された一方向繊維強化樹脂層Ｌ４の引張強度を３．５ＧＰａ以上、より好ましくは４．０ＧＰａ以上、さらに好ましくは５．０ＧＰａ以上とするのが望ましい。なお引張強度は大きいほど好ましいため：その上限は特に制限はないが、実用上６．０ＧＰａ程度とすることができる。
【００５０】
また繊維交差積層部８では、全てを同じ引張強度の一方向繊維強化樹脂層で構成することもできるが、打球時に生じるクラウン側の樹脂部材ＦＲ１の引張応力は、圧縮応力と同様曲げ中立線Ｍｃからの距離に比例し、外面Ａで最大をなし内側ほど小さくなる。従って、このような樹脂部材ＦＲ１の内部応力状態に合わせて、繊維交差積層部８の各一方向繊維強化樹脂層の繊維の引張強度を外側ほど大とするのが望ましい。これにより、前記と同様に製品コストを維持しつつも耐久性を向上しうる。
【００５１】
具体的に述べると、繊維交差積層部８において、一方向繊維強化樹脂層の繊維の引張強度を内側に配されたものから順にσt1、σt2…σtn（ただし、ｎは３以上の整数）とするとき、下記式（３）及び（４）を満足することが望ましい。
σt1≦σt2≦…≦σtn  …（３）
σt1＜σtn            …（４）
特に好ましくは、式（３）を下記（３）’とし、各層毎に引張強度を異ならせるのが望ましい。
σt1＜σt2＜…＜σtn  …（３）’
【００５２】
またこれらの場合において、最も外側の一方向繊維強化樹脂層Ｌ１の繊維ｆの引張強度σtnと、他の一方向繊維強化樹脂層の最も小さい引張強度σt1との差（σtn−σt1）は、好ましくは０．２０ＧＰａ以上、より好ましくは０．２５ＧＰａ以上、さらに好ましくは０．３０ＧＰａ以上が望ましく、上限については０．６０ＧＰａ以下、より好ましくは０．５５ＧＰａ以下、さらに好ましくは０．５０ＧＰａ以下が望ましい。前記差が０．２０ＧＰａ未満であると、十分な強度差を付けることができず低コスト化が実現困難となり、逆に０．６０ＧＰａを超えると、強度差が過度に大きくなって他の一方向繊維強化樹脂層に破損等が生じやすくなる。
【００５３】
またクラウン側の樹脂部材ＦＲ１ｊは、ゴルフクラブヘッドとして必要とされる剛性を確保しつつ軽量化（薄肉化）を図るために、繊維交差積層部８において、一方向繊維強化樹脂層の繊維の弾性率（引張弾性率）を内側に配されたものから順にＥ１、Ｅ２…、Ｅｎ（ただし、ｎは３以上の整数）とするとき、下記式（５）及び（６）を満足することが望ましい。
Ｅ１≦Ｅ２≦…≦Ｅｎ  …（５）
Ｅ１＜Ｅｎ            …（６）
特に好ましくは、式（５）を下記（５）’とし、各層毎に引張弾性率を異ならせるのが望ましい。
Ｅ１＜Ｅ２＜…＜Ｅｎ  …（５）’
【００５４】
この場合、弾性率の比（Ｅｎ／Ｅ１）が大きすぎると内側の層の強度が低下したり、逆に小さすぎても外側の層の強度が低下しやすい。特に限定はされないが、前記弾性率の比（Ｅｎ／Ｅ１）は、好ましくは１．５０以上、より好ましくは１．７５以上、さらに好ましくは２．０以上、特に好ましくは２．２５以上が望ましく、上限については好ましくは４．０以下、より好ましくは３．０以下が望ましい。
【００５５】
なお図１１に示されるように、炭素繊維の場合、引張弾性率が３４３ＧＰａを超えると引張強度が低下する傾向がある。このため、繊維ｆの弾性率は好ましくは３４３ＧＰａよりも小であるのが望ましい。なお炭素繊維ｆは、引張弾性率が３４３ＧＰａよりも小さい場合にはほぼ引張弾性率の上昇に伴い引張強度も向上する。このため、繊維ｆの引張弾性率の下限は、好ましくは１９６ＧＰａ以上、より好ましくは２４５ＧＰａ以上、さらに好ましくは２９４ＧＰａ以上が望ましい。
【００５６】
上述の繊維の圧縮強度、引張強度及び引張弾性率は、繊維材料、フィラメント径、撚り方、トウ（東）の構成などを違えることによって適宜設定することができる。
【００５７】
また前記各一方向繊維強化樹脂層Ｌ１〜Ｌ４は、それぞれ図１２（Ｂ）〜（Ｅ）に示されるように、未硬化のマトリックス樹脂Ｒ中に一つの方向に繊維ｆを配向して固めたシート状の一方向プリプレグＰａから形成できる。一方向プリプレグＰａは、一つの方向にのみ配向された繊維ｆの配列体を持つ。この例では繊維ｆの角度θは、外側から順次θ＝＋４５゜、−４５゜、＋４５゜、−４５゜である。各一方向プリプレグＰａは、図１２（Ｂ）〜（Ｅ）のように、ヘッド本体Ｍに開口部Ｏの形状に合わせた所定形状の輪郭に加工され、かつその際にヘッド前後方向線ＢＬに対する繊維ｆの配向角度θが上述の如く設定される。そして、この一方向プリプレグＰａを重ね合わせたプリプレグ積層体に熱及び圧力を作用させることにより、上述の繊維交差積層部８を形成できる。
【００５８】
同様に、繊維織成部９を構成する交差繊維強化樹脂層Ｌ５は、図１２（Ａ）に示されるように、少なくとも１枚のクロスプリプレグＰｂから構成できる。クロスプリプレグＰｂは、１枚のシートの中に二つの方向に配向され互いに交差する繊維ｆａ、ｆｂを含み、これらは予め織物状に織成されている。このようなクロスプリプレグＰｂは、熱と圧力とが作用させられた成形時において、繊維のばらけが抑制されかつ均一な伸びが得られ易いため、上述のように樹脂部材ＦＲ１の最外層に用いることによって、しわや折れといった成形不良を防止するのに役立つ。
【００５９】
各プリプレグＰの輪郭形状は、開口部Ｏや前記各受け部１０ｂ、１１ｂの形状に合わせて適宜設定される。この例では、各プリプレグＰのサイド部側の周縁を折り曲げて垂下部１３の成形を容易とするために、複数個のスリットが設けられたものが例示される。
【００６０】
またクラウン側の樹脂部材ＦＲ１は、種々の方法で成形することができる。例えば図１２（Ａ）〜（Ｅ）に示したように、複数枚のプリプレグＰを重ねた積層体を所定の温度と圧力とを作用させることにより所望の形状に成形できる。成形されたクラウン側の樹脂部材ＦＲ１は、例えば接着剤を用いてヘッド本体Ｍのクラウン受け部１０ｂ及びサイド受け部１１ｂに固着できる。
【００６１】
またクラウン側の樹脂部材ＦＲ１は、内圧成形法により成形することもできる。内圧成形法は、図１４（Ａ）に示されるように、先ずヘッド本体Ｍの開口部Ｏに、プリプレグＰの積層体Ｐｓを貼り付けてヘッド基体１Ａが準備される。ヘッド基体１Ａは、例えば分離可能な上型２０ａ及び下型２０ｂからなる金型２０に投入される。ヘッド本体Ｍには、予めサイド部６等に前記中空部ｉに通じる透孔２３を設けておき、そこから膨張ないし収縮可能なブラダＣが挿入される。この際、予めプリプレグの積層体Ｐｓと各受け部１０ｂ、１１ｂとの間には熱硬化型の接着剤ないしプライマーなどを塗布しておくことが望ましい。
【００６２】
しかる後、図１４（Ｂ）に示されるように、金型２０を閉じ加熱するとともにブラダＣを中空部ｉの中で膨張変形させる。これにより、熱とブラダＣからの圧力とを受けたプリプレグの積層体Ｐｓは上型２０ａのキャビティに沿って所定形状のクラウン側の樹脂部材ＦＲ１として成形されるとともに各受け部１０ｂ、１１ｂに一体に接着される。成形後、ブラダＣは収縮させられ、前記透孔２３から取り出される。また透孔２３は、カバー等によって適宜閉塞される。
【００６３】
また内圧成形法を用いる場合、例えば図１５に示されるように、クラウン受け部１０ｂ及び／又はサイド受け部１１ｂの中空部側を向く内面２５に補助のプリプレグ２４を予め貼り付けておくことが望ましい（図１５の例では、サイド受け部１１ｂには補助のプリプレグ２４を図示していない。）。補助のプリプレグ２４は、開口部Ｏの縁から開口部Ｏ側にはみ出したはみ出し部２４ａを有して固着される。また補助のプリプレグ２４は、図示の通りテープ状に分割され、又は図示しないリング状とすることにより、ヘッド本体の内面にへの貼り付け作業性を向上するのが望ましい。
【００６４】
これにより、図３に示されるように、樹脂部材ＦＲの周縁部が各受け部１０ｂ、１１ｂを挟む二股状、より具体的にはヘッド本体Ｍの外面側をのびる外片部２６ａと、同内面側をのびる内片部２６ｂとを有する二股部２６として成形できる。このように、ヘッド１を製造するに際して、受け部１０ｂ又は１１ｂの内面側にはみ出し部２４ａを有する補助のプリプレグシート２４を予め配する工程を含ませることにより、簡単な手順にてクラウン側の樹脂部材ＦＲ１の周縁部に二股部２６を形成し、ヘッド本体Ｍと樹脂部材ＦＲとの物理的な係合作用を得て接合強度を高めることができる。
【００６５】
本実施形態のヘッド１は、ヘッド体積が２００cm3 以上、より好ましくは３００cm3 以上、さらに好ましくは３５０cm3 以上のものに適用することがより効果的である。ヘッド体積が２００cm3 未満であると、慣性モーメントが小さくなりかつスイートエリアも小さくなる。他方、ヘッド体積が大きすぎても重量が増加したり、スイートスポットＳＳの高さが３８mm以上になるため、打球が高バックスピンでかつ低い打ち出し角となりやすい。好ましくは５００cm3 以下、より好ましくは４８０cm3 以下、さらに好ましくは４７０cm3 以下が望ましい。
【００６６】
以上本発明の実施形態について説明したが本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば中空構造を有するアイアン型やユーティリティ型、さらにはパター型のゴルフクラブヘッドに適用することができる。また上記実施形態では、繊維強化樹脂からなる樹脂部材が、クラウン側の樹脂部材ＦＲ１からなるものが示されているが、例えばサイド部やソール部にも樹脂部材を配しても良いのは言うまでもない。また、樹脂部材ＦＲやヘッド本体Ｍの各部の厚さ等については、慣例に従って適宜定めることができる。
【実施例】
【００６７】
本発明の効果を確認するために、表１の仕様に基づきヘッド体積が４３０cm3 のウッド型のドライバーヘッドを試作した。ヘッド本体及び樹脂部材の形状ないし仕様は、図１〜図５、及び下記に示す通りである。
＜ヘッド本体＞
材料：Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ
製法：ロストワックス精密鋳造法による一体成形
＜クラウン側の樹脂部材＞
製法：内圧成形法
使用プリプレグ枚数：５枚
繊維交差積層部は４枚の一方向プリプレグを使用し繊維配向角度は表に示す通りである。
繊維織成部は１枚の平織りクロスプリプレグを使用。繊維の配向角度は表１の例については０°及び９０°とし、表２の例については±４５°とした。
繊維材料：炭素繊維
繊維の引張弾性率：２４０．３ＧＰａ
成形後のクラウン側の樹脂部材の厚さ：約０．８〜０．９mm
マトリックス樹脂のベース樹脂：エポキシ樹脂
【００６８】
以上のような仕様で製造された各供試ヘッドについて、反発性能と耐久性とをテストした。方法は次の通りである。
【００６９】
＜反発性能＞
ヘッドの反発特性は、Ｕ．Ｓ．Ｇ．Ａ．の Procedure for Measureing the Velocity Ratio of a Club Head for Conformance to Rule 4-1e, Revision 2 (February 8, 1999) に準拠して測定した。数値が大きいほど良好である。
【００７０】
＜耐久性＞
各供試ヘッドをＳＲＩスポーツ社製のカーボンシャフトＭＰ−２００（フレックスＲ）に装着して４５インチのウッド型クラブを試作し、これをミヤマエ社製のスイングロボット（ショットロボIV）に取り付けてヘッドスピード５１ｍ／ｓ、フェースセンター位置でゴルフボールを打撃しヘッドが破損するまでの打球数を測定した。テストの結果等を表１、表２に示す。
【００７１】
【表１】
2005312646.tif 000003
【表２】
2005312646.tif 000004
【００７２】
テストの結果、実施例のゴルフクラブヘッドは、スイートスポット高さなどを変えることなく耐久性を向上していることが確認できる。また反発性能の大きな低下も見られなかった。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施形態を示すヘッドの基準状態の斜視図である。
【図２】その平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ拡大断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ拡大断面図である。
【図５】ヘッドの分解斜視図である。
【図６】図３のＸ部拡大図である。
【図７】図６の一部破断平面図である。
【図８】他の形態を示す図６の一部破断平面図である。
【図９】（Ａ）、（Ｂ）は打球時にクラウン部に作用する主たる応力方向を示す平面略図である。
【図１０】（Ａ）は打球時のヘッドの変形状態を誇張して示す断面図、（Ｂ）はそのクラウン側の樹脂部材の部分拡大図である。
【図１１】炭素繊維の引張強度と引張弾性率との関係を示すグラフである。
【図１２】（Ａ）〜（Ｅ）はプリプレグの平面図である。
【図１３】（Ａ）〜（Ｅ）は他の実施形態を示すプリプレグの平面図である。
【図１４】（Ａ）、（Ｂ）は内圧成形法を説明する断面図である。
【図１５】内圧成形法の他の実施形態を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１  ゴルフクラブヘッド
２  フェース面
３  フェース部
４  クラウン部
５  ソール部
６  サイド部
７  ネック部
１０  クラウン縁部
１１  サイド壁部
ｆ  繊維
ＦＲ  樹脂部材
ＦＲ１  クラウン側の樹脂部材
Ｏ  開口部
Ｐ  プリプレグ
Ｐａ  一方向プリプレグ
Ｐｂ  クロスプリプレグ
Ｒ  マトリックス樹脂
【図１】
2005312646.tif 000005
【図２】
2005312646.tif 000006
【図３】
2005312646.tif 000007
【図４】
2005312646.tif 000008
【図５】
2005312646.tif 000009
【図６】
2005312646.tif 000010
【図７】
2005312646.tif 000011
【図８】
2005312646.tif 000012
【図９】
2005312646.tif 000013
【図１０】
2005312646.tif 000014
【図１１】
2005312646.tif 000015
【図１２】
2005312646.tif 000016
【図１３】
2005312646.tif 000017
【図１４】
2005312646.tif 000018
【図１５】
2005312646.tif 000019