(57)【要約】【課題】  本発明はゴルフクラブヘッドに関し、低重心化等の重量配分が容易にでき、また、耐衝撃性に優れ十分な強度をもったゴルフクラブヘッドを提供することを目的とする。【解決手段】  請求項１に係るヘッドは、開口部が開口する中空なヘッド本体を金属材料で形成し、当該開口部に、硬質粒子を含有する金属材料をプレス加工したプレート部材を接合したことを特徴とする。  そして、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のヘッドに於て、プレート部材はクラウン部を構成することを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部が開口する中空なヘッド本体を金属材料で形成し、当該開口部に、硬質粒子を含有する金属材料をプレス加工したプレート部材を接合したことを特徴とするゴルフクラブヘッド。
【請求項２】
プレート部材は、クラウン部を構成す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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空な金属製のゴルフクラブヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ウッドと称されるゴルフクラブは、品質の安定性，材料供給の容易性等の観点から、柿や桜等の天然木材に代え、ヘッド本体をチタンやチタン合金，ステンレス等の金属材料を用いて中空構造としたゴルフクラブヘッド（以下、「ヘッド」という）が広く使用されている。
そして、ヘッドの低重心化を図ってボールの飛距離を増大させるため、特許文献１には、図８及び図９に示すようにチタン合金で形成された中空なヘッド本体１の上部に、周縁部３を残して開口部５を設け、当該開口部５にカーボン繊維を強化繊維とする繊維強化プラスチック製のプレート部材７を装着して、当該プレート部材７と周縁部３とでクラウン部８を構成したヘッド９が開示されており、このヘッド９によれば、クラウン部８の一部を軽量な繊維強化プラスチックで置き換えたことによって、ヘッド９の低重心化が可能となる。
【０００３】
また、特許文献２には、図１０及び図１１に示すようにソール部１１を有するヘッド本体１３とホーゼル部１５を鋳造で形成すると共に、均一な厚さを有する圧延材を所定形状に打ち抜き、これを鍛造またはプレスフォーミングを含む塑性加工で曲げ加工してフェース部１７とクラウン部１９を設けて、これらを接合したヘッド２１が開示されている。
而して、このヘッド２１によれば、フェース部１７とクラウン部１９に塑性加工品を用いたことで、鋳造品に比べ使用可能な金属材料の選択の幅が広がって材料の選定自由度が高まると共に、圧延材の強度特性によってクラウン部１９の薄肉化を図りつつ、ヘッド２１全体の強度が維持されることとなる。
【特許文献１】特開２００３−１１１８７４号公報
【特許文献２】特開２００２−１７９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし乍ら、図８に示すヘッド９は、繊維強化プラスチックで形成されたプレート部材７は、肉厚方向に繊維が対向していないため、金属製のヘッド本体１（周縁部３）との接合の強度が低く、打球時の衝撃でプレート部材７が外れてヘッド９が破損してしまう虞があった。
また、プレート部材７は耐衝撃性が低く硬度も低いため、例えば運搬時にキャディバッグ内で他のクラブがプレート部材７に当たると、プレート部材７が傷付いてしまう虞があり、また、誤ってヘッド９を他物にぶつけたり踏んづけたりした場合の衝撃で、プレート部材７が破損してしまう虞もあった。
【０００５】
一方、図１０のヘッド２１は、クラウン部１９を金属材料で形成しているため、図８のヘッド９に比し耐衝撃性に優れている。
しかし、圧延材の強度特性によってクラウン部１９の薄肉化を図ったとはいえ、依然、クラウン部１９を金属材料単体で形成した構造上、クラウン部１９が重量化してヘッド２１の低重心化が図れない欠点があった。
【０００６】
また、金属母材を強化繊維により強化した所謂繊維強化金属（ＦＲＭ）で形成する構造も考えられるが、強度，剛性に方向性を有し、曲げ加工時の変形に方向性が生じて最終形状が不安定となり、強度低下する虞がある。
本発明は斯かる実情に鑑み案出されたもので、低重心化等の重量配分が容易にでき、また、耐衝撃性に優れ十分な強度をもったヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
斯かる目的を達成するため、請求項１に係るヘッドは、開口部が開口する中空なヘッド本体を金属材料で形成し、当該開口部に、硬質粒子を含有する金属材料をプレス加工したプレート部材を接合したことを特徴とする。
そして、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のヘッドに於て、プレート部材はクラウン部を構成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
各請求項に係る発明によれば、含有した硬質粒子によりプレート部材の強度向上が図れ、この結果、耐衝撃性が向上し、プレート部材の薄肉化が可能となって、ヘッドの製造に当たり低重心化等の重量配分が容易になると共に、硬質粒子は粒子状であるため、プレス加工による形状が安定して加工が容易となる利点を有する。
そして、請求項２に係る発明によれば、ヘッドのクラウン部を薄肉なプレート部材で形成することで、ヘッドの低重心化が図れる利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１乃至図５は請求項１及び請求項２に係るヘッドの第一実施形態を示し、図１に於て、２３は図２に示すようにフェース部２５とソール部２７，サイド部（側壁部）２９が、後述するプレート部材５１に比し比重の大きなチタンやチタン合金，ステンレス等の金属材料で一体に鋳造された中空なヘッド本体で、ヘッド本体２３の上部は周縁部３１を残して開口部３３が開口している。
【００１０】
また、図４に示すようにヘッド本体２３のヒール側には、上記周縁部３１からソール部２７に亘ってシャフト止着孔３５が貫通する筒状のシャフト止着部３７が、ヒール壁３９とフェース部２５との間に間隙を開けてヘッド本体２３に一体成形されており、シャフト止着部３７はヘッド本体２３の上方へ突設されてホーゼル部４１を形成している。
そして、シャフト止着孔３５に、筒状の樹脂製のスペーサ４３を介して金属または繊維強化樹脂で形成されたシャフト４５が、ヘッド本体２３の上方からソール部２７に亘って挿着されており、シャフト４５の挿入側端部はソール部２７と面一に形成されている。
【００１１】
また、図４に示すようにシャフト止着孔３５に挿着されたスペーサ４３の挿入側端部は、シャフト４５と共にソール部２７と面一とされているが、スペーサ４３はシャフト止着孔３５に比し短寸に形成されて、シャフト止着孔３５の上部内周面とシャフト４５との間に寸法Ｌ分の間隙４７が設けられている。
このようにシャフト止着孔３５の上部に寸法Ｌの間隙４７を設けることで、シャフト４５の実効長が寸法Ｌ分延長され、この結果、シャフト４５の先端側のしなりを活かしてヘッド４９が返り易くなり、打球を高く上げることが可能となる。
【００１２】
ところで、既述したようにヘッド本体２３の上部は周縁部３１を残して開口部３３が開口しているが、図１乃至図４に示すように当該開口部３３に、換言すれば当該開口部３３を覆って周縁部３１に、Ｒ１８０〜１５００ｍｍの曲率で湾曲しプレス加工したプレート部材５１が接合してヘッド４９のクラウン部５３が構成されている。
プレス加工とは、機械プレス，液圧プレス等のプレス機械を用いて材料を塑性変形させて加工することをいう。通常、変形量が大きい場合やプレート部材の強度が高い場合は、金型やプレート部材を１００〜５００℃に温めてプレス加工するのが一般的で、所謂熱間プレスと呼ばれている。
【００１３】
そして、周縁部３１には、打球時に衝撃の負荷が大きいヘッド本体２３のフェース側とホーゼル側に、段差部５５がヘッド本体２３のトゥ，ヒール方向と前後方向に連設されており、上記プレート部材５１の取付けに当たり、この段差部５５にプレート部材５１を当接させることで段差のない滑らかなクラウン部５３が形成されると共に、斯様に段差部５５にプレート部材５１を当接させ、且つ周縁部３１を設けてプレート部材５１の広い接合面積を確保したことで、プレート部材５１の接合強度が確保されている。
【００１４】
而して、上記プレート部材５１は、図５に示すように金属母材たるアルミニウム合金５７に、粒子径０．５〜５０μｍの硬質粒子（本実施形態では炭化珪素粒子５９）を１０〜６０体積％の割合で分散，含有させた金属製の均一な厚みの板材で、その肉厚ｔ1は０．６ｍｍ≦ｔ1≦１．５ｍｍとされている。
粒子径を０．５〜５０μｍとしたのは、０．５μｍ未満では強度，剛性の効果が小さいからであり、５０μｍを超えると均等に分散し難くなる。また、５０μｍを超えた場合で硬質粒子のアスペクト比の差が大きい場合は、プレートの変形が発生し易くなる。
【００１５】
更に、アルミニウム合金５７に対する炭化珪素粒子５９の含有率は好ましくは１０〜５０体積％で、炭化珪素粒子５９の含有率が少ないとプレート部材５１の剛性や強度が上がらず、また、含有率が多すぎるとプレート部材５１の重量が増加すると共に、もろく割れ易くなる。
そして、プレート部材５１は、炭化珪素粒子５９を含有したアルミニウム合金５７のスラブをロール圧延して板材とした後、前記周縁部３１に接合可能な湾曲形状にプレス加工して製造される。そして、このように製造されたプレート部材５１は、以下の特長を有している。
【００１６】
[1]軽量；アルミニウム合金と略同等の比重
[2]高剛性；高強度アルミの約１．２〜２倍以上の弾性率
[3]低熱膨張；純アルミニウムの約７０〜２５％の熱膨張係数
[4]耐摩耗；アルミニウム合金の５００倍以上
従って、炭化珪素粒子５９の働きで金属母材たるアルミニウム合金５７の熱膨張を抑えることができるため、プレス加工時の形状が安定して加工が容易で、特に熱間プレス加工をした場合、より効果的である。同時に、高剛性で打球時の変形が少なく、低熱膨張係数のため、プレート接合部の強度負荷が小さくなってプレート部材５１が破損し難くなり、ヘッド本体２３から外れることがない。
【００１７】
特に、ゴルフクラブは、冬の室外から夏の車のトランク内まで温度差に耐えなければならない。その際、プレート部材の肉厚変化が小さいものが接合部の負荷を小さくする。繊維強化プラスチックの場合、肉厚方向に繊維が対向していないため、上述の如き肉厚変化が大きくなってしまう。
また、耐摩耗性が高いので、傷が付き難く、傷への応力集中による破損が防止でき、強度が高く安定する。従って、肉薄に設計することが可能になる。
【００１８】
尚、プレート部材５１の金属母材にはアルミニウム合金５７の他、アルミニウム，マグネシウム，マグネシウム合金といった比重４．０ｇ／ｃｍ3 以下（好ましくは比重３．０ｇ／ｃｍ3 ）の軽金属が使用可能である。
また、硬質粒子として、炭化珪素粒子５９の他、窒化アルミやアルミナを用いてもよい。
特に、アスペクト比が余り大きくないもの、具体的には１．０〜５．０がプレス加工時の形状安定によい。
【００１９】
一方、図２及び図３に示すようにフェース部２５の中央には、チタン合金で製造されたフェースプレート６１が取り付く開口部６３が開口しており、ヘッド４９全体の重量バランスの最適化を図るため、フェースプレート６１の肉厚ｔ2は１．８≦ｔ2≦２．８ｍｍの範囲に設定されている。
そして、図３に示すようにヘッド４９は、ソール部２７の肉厚ｔ3が１．１≦ｔ3≦２．０ｍｍの範囲で均一に設定されると共に、サイド部２９のバック側の肉厚ｔ4が０．９≦ｔ4≦１．２ｍｍの範囲で均一に設定されて、各肉厚ｔ1，ｔ2，ｔ3，ｔ4との間にｔ1＜ｔ4＜ｔ3＜ｔ2の関係が成立しており、斯様にクラウン部５３を構成するプレート部材５１の肉厚ｔ1を薄くしてソール部２７の肉厚ｔ3を厚く形成することでヘッド４９の低重心化を図り、また、サイド部２９のｔ2を厚くしてヘッド４９全体の強度を確保している。
【００２０】
その他、図１に於て、６５はホーゼル部４１に装着した合成樹脂製のソケット、また、図３中、６７はヘッド４９の重量調整用に設けた厚肉なウエイト部で、当該ウエイト部６７は、サイド部２９のバック側の下部領域からソール部２７に亘って一体成形されている。
このように本実施形態は、ヘッド４９のクラウン部５３を前記[1]〜[4]の特長を有する金属製のプレート部材５１で構成したので、プレート部材７を繊維強化プラスチックで形成した図８のヘッド９に比し、ヘッド本体２３に対するプレート部材５１の接合が良好となって、打球時の衝撃でプレート部材５１がヘッド本体２３から外れることなく確実に取り付くこととなる。
【００２１】
また、プレート部材５１は炭化珪素粒子５９により強度向上が図られて高剛性で耐衝撃性を有するため、クラウン部５３の薄肉化が可能となる。そして、斯様にプレート部材５１を薄肉にしても、打球時の衝撃でプレート部材５１は破損せず、更にまた、運搬時にキャディバッグ内で他のクラブがプレート部材５１に当たっても傷付くことがない。
而も、クラウン部５３を構成するプレート部材５１はヘッド本体２３より比重が小さく、また、その肉厚ｔ1をソール部２７より薄肉としたことで、ヘッド４９が低重心化している。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
表１は、ヘッド４９のクラウン部５３を上述したプレート部材５１で構成するに当たり、炭化珪素粒子５９の含有量を１０〜６０体積％の範囲で変化させた実施例１〜６のヘッドと、クラウン部材を構成するプレート部材を、夫々、アルミニウム合金，カーボン繊維強化プラスチック，チタンで形成した比較例１〜４のヘッドとの評価試験の結果を示している。
【００２４】
表１に於て、「スイートスポット」とは、図３に示すようにヘッド４９の重心Ｇからフェース部２５のフェース面に延びる垂線との交点Ｓをいい、「スイートスポット高さ」とは、図３の基準面Ｐ（ヘッド４９のシャフト軸Ｏを設定ライ角θで配置した際の、ソール部２７が接地する水平面）からのスイートスポットＳまでの垂直高さＨをいう。
また、「重心深度」とは、図３に示すように重心ＧからスイートスポットＳに下ろした垂線の深さＤである。
【００２５】
更に「慣性モーメント（左右）」，「慣性モーメント（上下）」とは、夫々、図３の如く重心Ｇを通る垂直軸Ｔを中心とした矢印Ａ方向の力と、図４の如く重心Ｇを通る水平軸Ｒを中心とした矢印Ｂ方向の力をいい、これらの慣性モーメントを大きくすることでバランスのよいヘッドとなる。
而して、この評価試験を行うに当たっては、ヘッド本体を既述したヘッド本体２３と同一材料で形成してヘッド体積を全て同じく、また、表１の「側壁部バック側の最大肉厚」の項目に示すように、既述したウエイト部６７の肉厚を調整することでヘッド質量を全て同一にすると同時に、スイートスポット高さを略同一としている。そして、比較例１〜４に於けるプレート部材と実施例１〜６に於けるプレート部材５１の製法や厚さ，比重，熱膨張率，ヤング率，引張強度等の数値は、夫々、表１に示す通りである。
【００２６】
そして、これら比較例１〜４のヘッドと実施例１〜６のヘッドの耐久試験として、「ロボット試打試験」と「振動試験」を行った。
「ロボット試打試験」は、ロボットによりヘッドスピード５０ｍ／ｓでボールを打球するものである。
また、「振動試験」とは、キャディバッグ内にヘッドカバーなしのフルセット（テストクラブのドライバー１本とフェアウェイウッドの３番と５番，アイアンの３番〜９番，ピッチングウェッジ，アプローチウェッジ，サンドウェッジ，パターの計１４本）を入れて、テストクラブのクラウン部にアイアンクラブ等がぶつかるようにした後、周波数３Ｈｚ，時間３０分，振幅２４５ｍｍで振動させるもので、ゴルフ場のキャディバッグが乗ったカートの移動中の振動を想定している。
【００２７】
そして、これらの耐久試験の結果で、表１中、「○」はクラウン部の破損，著しい傷のない場合をいい、「×」はクラウン部の破損，著しい傷のある場合を示している。
而して、この試験結果は表１に示す通りで、各実施例１〜６のヘッドは、比較例１，３の従来のヘッドと同程度の大きな慣性モーメントを確保し乍ら、プレート部材５１（クラウン部５３）の破損，著しい傷は皆無であった。
【００２８】
これに比し、比較例１のヘッドでは、アルミニウム合金で形成したプレート部材（クラウン部）に「ロボット打球試験」，「振動試験」の双方で破損や著しい傷が生じ、また、比較例２，３のヘッドでは、アルミニウム合金やカーボン繊維強化プラスチックで形成したプレート部材（クラウン部）に、「振動試験」で破損や著しい傷が生じた。また、同時に行った打球音試験で、比較例３のヘッドは打球音が小さくて響きが悪く、更にまた、他のヘッドに比し反発係数が小さく反発力の悪いものであった。
【００２９】
一方、各実施例１〜６のヘッドは、打球音も比較例１，２，４と共に良好で、十分な反発係数を有していた。
また、比較例４のヘッドは、「ロボット試打試験」，「振動試験」，「打球音試験」で各実施例１〜６と同様、良好な結果が出ていたが、このヘッドは、プレート部材の比重が大きく、この結果、所望のスイートスポット高さを得るためにウエイト部の肉厚を各実施例１〜６に比し薄くする結果となったが、斯様にウエイト部の肉厚を薄くすることで、各実施例１〜６のヘッドに比し慣性モーメントが小さくなってしまうことが明らかになった。
【００３０】
このように本実施形態によれば、ヘッド４９のクラウン部５３を既述した[1]〜[4]の特長を有する金属製のプレート部材５１で構成したので、ヘッド本体２３に対するプレート部材５１の接合が良好となって、打球時の衝撃でプレート部材５１がヘッド本体２３から外れることなく確実に取り付き、また、プレート部材５１は炭化珪素粒子５９により強度向上が図られて高剛性で耐衝撃性を有するため、プレート部材５１を薄肉にしても打球時の衝撃でプレート部材５１は破損することなくヘッド本体２３に確実に取り付き、更に、運搬時にキャディバッグ内で他のクラブがプレート部材５１に当たっても、これによってプレート部材５１が傷付くことがない。
【００３１】
更にまた、プレート部材５１は図８のプレート部材７と同じく低比重であるため、既述したようにクラウン部５３を構成するプレート部材５１の肉厚ｔ1を薄くしてソール部２７の肉厚ｔ3を厚く形成することでヘッド４９の低重心化が可能となり、また、サイド部２９のｔ2を厚くしたことでヘッド４９全体の強度が確保されることとなった。
そして、プレート部材５１は軽量であるため、ヘッド４９の製造に当たり低重心化等の重量配分が容易になると共に、炭化珪素粒子５９の働きで金属母材たるアルミニウム合金５７の熱膨張を抑えることができ、プレス加工時の形状が安定して加工が容易となる利点を有する。
【００３２】
尚、上記実施形態では、ヘッド本体２３上部に開口部３３を設け、これにプレート部材５１を取り付けてヘッド４９のクラウン部５３を構成したが、図６及び図７に示す請求項１及び請求項２の第二実施形態の如く、既述したヘッド本体２３と同一材料を用いてヘッド本体２３-1を製造するに当たり、ヘッド本体２３-1の上部からサイド部２９-1のバック側に亘って開口部３３-1を設けると共に、前記プレート部材５１と同一材料を用いて、当該開口部３３-1を覆って周縁部３１とバック側の開口部縁部６９に接合可能なプレート部材５１-1を形成してもよく、プレート部材５１-1がヘッド４９-1のクラウン部５３-1とサイド部２９-1のバック側の一部を構成する。そして、プレート部材５１-1に形成された角部７１が、ヘッド４９-1上部の稜線７３の一部を構成するようになっている。
【００３３】
尚、その他の構成は上記第一実施形態と同様であるので、同一のものには同一符号を付してそれらの説明は省略する。
而して、本実施形態によっても、プレート部材５１-1とヘッド本体２３-1との接合が良好となって、打球時の衝撃でプレート部材５１-1がヘッド本体２３-1から外れることなく確実に取り付き、また、プレート部材５１-1は高剛性で耐衝撃性を有するため、プレート部材５１-1を薄肉にしても打球時の衝撃で破損することなくヘッド本体２３-1に確実に取り付き、更に、運搬時にキャディバッグ内で他のクラブがプレート部材５１-1に当たっても、これによってプレート部材５１-1が傷付くことがない。
【００３４】
更にまた、プレート部材５１-1は低比重であるため、ヘッド４９-1の低重心化が図れる利点を有する。
そして、プレート部材５１-1は軽量であるため、ヘッド４９-1の製造に当たり低重心化等の重量配分が容易であると共に、炭化珪素粒子の働きで金属母材たるアルミニウム合金の熱膨張を抑えることができ、プレス加工時の形状が安定して加工が容易となる利点を有する。
【００３５】
尚、上記各実施形態は、ヘッド本体２３，２３-1を鋳造で製造したが、図１０の従来例の如く、鍛造した複数の構成部材を溶接してヘッド本体を形成した鍛造製のヘッド本体にプレート部材５１を接合してもよいことは勿論で、ヘッド本体は鋳造品に限定されるものではない。
また、上記各実施形態（表１の例）では、ヘッド本体の材料をチタン合金としたが、それより比重の重い金属、例えばステンレスの場合、その効果がより大きくなることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】請求項１及び請求項２の第一実施形態に係るヘッドの全体斜視図である。
【図２】図１に示すヘッドの分解斜視図である。
【図３】図１に示すヘッドの前後方向の断面図である。
【図４】図１に示すヘッドのトゥ，ヒール方向の断面図である。
【図５】プレート部材の拡大断面図である。
【図６】請求項１及び請求項２の第二実施形態に係るヘッドの前後方向の断面図である。
【図７】請求項１及び請求項２の第二実施形態に係るヘッドのトゥ，ヒール方向の断面図である。
【図８】従来のヘッドの側面図である。
【図９】図８に示すヘッドの前後方向の断面図である。
【図１０】従来の他のヘッドの全体斜視図である。
【図１１】図１０に示すヘッドの分解斜視図である。
【符号の説明】
【００３７】
２３，２３-1  ヘッド本体
２５  フェース部
２７  ソール部
２９，２９-1  サイド部
３１  周縁部
３３，３３-1，６３  開口部
３５  シャフト止着孔
３７  シャフト止着部
３９  ヒール壁
４１  ホーゼル部
４５  シャフト
４７  間隙
４９，４９-1  ヘッド
５１，５１-1  プレート部材
５３，５３-1  クラウン部
５５  段差部
５７  アルミニウム合金
５９  炭化珪素粒子
６１  フェースプレート
６７  ウエイト部
θ  ライ角
Ａ  左右方向の慣性モーメント
Ｂ  上下方向の慣性モーメント
Ｄ  重心深度
Ｇ  重心
Ｈ  スイートスポット高さ
Ｏ  シャフト軸
Ｐ  基準面
Ｓ  スイートスポット
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
2005198969.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
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