(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホーゼル部、フェイス部、クラウン部、サイド部およびソール部からなり、その内部が中空とされたヘッド外殻を、金属材料製の第一外殻部材と繊維強化樹脂材料製の第二外殻部材とで形成されたゴルフクラブヘッドの製造方法において、ホーゼル部とフェイス部とソール部とを備えた金属材料製の外殻部材を成形する工程と、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグシートを前記外殻部材に貼着し外殻予備成形体を得る工程と、ヘッド成形用芯材のクラウン部、サイド部およびソール部相当位置に、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグを積層した後、前記芯材を抜き取り、クラウン部、サイド部およびソール部からなる外殻本体予備成形体を得る工程と、前記外殻予備成形体と前記外殻本体予備成形体とを組み合わせてヘッド予備成形体を得るとともに、チューブ材をホーゼル部の穴を通して前記ヘッド予備成形体の中空内部に配設する工程と、前記ヘッド予備成形体を金型に配置し、前記金型を密閉した後、チューブ材に気体を流入・加圧し、前記金型に前記ヘッド予備成形体を添わせて加熱することによりヘッド成型体を得る工程とを備えたことを特徴とするゴルフクラブヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴルフクラブヘッドの外殻を金属とプラスチックにより複合形成させたゴルフクラブヘッド及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ゴルフクラブヘッドにおいては、質量や大きさや形状、さらに材料や製法といった様々な設計要素から適宜選択される手法によって、慣性モーメントや反発特性といった機能性を改善することで、飛距離、方向性などの性能の向上を図っている。
【０００３】
従来より、ゴルフクラブヘッドを構成する材料においては、木材、プラスチック材料、金属材料または、それらを複合させて用いられている。
近年、前記ゴルフクラブヘッドの外殻を構成する材料としては、金属材料の単一材料から構成されたものが主流である。
金属材料を使用することによって、ゴルフクラブヘッドの開発においては、漸次大型化の方向に進んでいる。前記ゴルフクラブヘッドの大型化が図られる理由は、フェイス部の面積の拡大や、慣性モーメントを増大させることによって、前記ゴルフクラブヘッドのスイートエリアを拡大させるためである。
【０００４】
一方、これら金属材料を使用して大型化するためには、大型化によってゴルフクラブヘッドの質量が増大するのを抑えるために該ゴルフクラブヘッドを形成している外殻の肉厚を薄くする必要がある。さらにまた、フェイス部の肉厚を薄く形成し、剛性を小さくさせることで、前記ゴルフクラブヘッドの固有振動数を小さくし、ゴルフボールの固有振動数に近づけることによって、反発特性を向上させることが行われている。
【０００５】
しかしながら、大型化により、外殻全体の肉厚が薄く形成されたゴルフクラブヘッドは、ボールの衝突時において、フェイス部のみならずクラウン部やソール部等も同時に変形してしまうために、前記フェイス部単体における撓み量が減少してしまい、効果的な反発特性の向上を得られないといった問題があった。つまり、金属材料製のゴルフクラブヘッドは、金属材料自身の有する比強度や弾性率等の関係から、同じ肉厚を保持したまま前記外殻の剛性を高めることができないため、前記外殻の薄肉化に伴う前記クラウン部や前記ソール部の変形を抑制できないものである。
【０００６】
そこで、金属材料よりも、比強度や、比剛性の高い繊維強化プラスチック材料によって形成したゴルフクラブヘッドが提案できる。
しかしながら、フェイス部を含むゴルフクラブヘッド全体を繊維強化プラスチック材料によって形成されたものは、金属材料よりも優れた反発特性が得られないことや、ゴルファーにとっての好適なフィーリング特性を実現できないこと、さらに、材料の主体がプラスチックであることによりボールを打撃させるフェイス部の耐久性が悪いことなどの問題を有するものであった。
【０００７】
そこでさらに、ゴルフクラブヘッドの外殻を金属材料と繊維強化プラスチックによって複合形成させたゴルフクラブヘッドが提案できる。
【０００８】
従来より、ゴルフクラブヘッドの外殻を金属材料と繊維強化プラスチックによって複合形成させたゴルフクラブヘッドにおいては以下に示すものが提案されている。
【０００９】
例えば、実開昭５９−２４０６９号においては、シャフト固着部と連続する打球板とソール部とを一体に形成した金属製の本体と、該本体と異質材の外殻との複合からなるゴルフクラブのヘッドにおいて、前記外殻は合成樹脂で形成し、該外殻の空洞部に打球面側から後側部に至る補強リブを一体に架設して、該空洞部内に発泡合成樹脂を充填せしめたことを特徴とするゴルフクラブのヘッドが開示されている。
【００１０】
他には、実開平７−４０６号においては、クラブフェイス、冠部、ソール部、背面部およびネック部等の細部からなるクラブヘッドにおいて、クラブフェイス、ソール部の中央部、背面部の中央部、及び冠部の両側部にかけて、１枚の金属強化板で形成し、その他の部位に対して炭素繊維強化複合樹脂材を形成し、接着剤等にて両境界周縁を相互接合してなることを特徴とするゴルフ用クラブヘッドが開示されている。
さらに、考案の詳細な説明の中に、クラブヘッドの製作においては、まず、精密鋳造により、ステンレス鋼板を所定の形状に切り出し、そして所定の形状に折曲する。次にＣＦＲＰと接合される周縁に対して、砂吹きにより表面処理して接着剤の着きを良くする。そして、ＣＦＲＰの予備含浸材料を、ステンレス鋼板で形成された空間内に充填装入して、そのままダイス内に入れて所定時間、加熱加圧し、かつ拡張するように気体を吹き込むことで、ステンレス鋼板とＣＦＲＰとを一体形成し、冷却後、ダイスから取り出し、クラブヘッドの半完成品を得る。
この半完成品に対して、研磨、仕上げ加工、塗装を施すことで本願考案のクラブヘッドが完成するといった製造方法が開示されている。
【００１１】
また、登録実用新案第３０５０３８５号においては、一方では、前方へ向けて開いており、かつ上部壁と、周囲壁すなわち帯状部と、場合によって下部壁とから成る単一の部材でできている中空本体と；また、他方では、内部空間を画定するよう前記本体に取り付けられて該本体と共働する打撃面を構成する前部壁を含む、金属製の耐衝撃性を有する閉塞部材とを含み、前記本体は熱可塑性材料を鋳造成形したものであり、かつその周囲に高密度材料製の付加質量体によって占められる少なくとも１の周辺凹部を含むこと、および前記閉塞部材は、クラブシャフトを嵌め込むための首部を形成するとともに該閉塞部材を伸び出させる管状の上部分を含むことを特徴とするゴルフクラブのヘッドが開示されている。さらに、前記本体が１または複数個の補強用内部壁を含むことを特徴とするゴルフクラブのヘッドが開示されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の金属材料と繊維強化プラスチックによって複合形成させたゴルフクラブヘッドにおいては、以下のような問題を有するものであった。
【００１３】
即ち、実開昭５９−２４０６９号に開示されたゴルフクラブヘッドにおいては、前記ゴルフクラブヘッドの外殻の空洞部に打球面側から後側部に至る補強リブを一体に架設させているため、フェイス部の撓みを利用した反発特性を得られないといった問題を有していた。さらに、前記外殻の空洞部内には、前記補強リブに加え、発泡合成樹脂が充填されていることから、ゴルフクラブヘッドにおける質量配分が該ゴルフクラブヘッドの中心部にも付与されることになるため、前記ゴルフクラブヘッドの慣性モーメントの増大が図れず、スイートエリアの狭いゴルフクラブへッドになってしまうといった問題もあった。
【００１４】
実開平７−４０６号に開示されたゴルフクラブヘッドにおいては、ネック部とクラブフェイスとが別部材で構成されているため、ゴルファーがボールを打撃した際に感じるフィーリングを直接伝達させることが難しくなり、コントロールし難いゴルフクラブになってしまうといった問題があった。
さらに、ネック部においては、ミスショット時に該ネック部周辺でボールを打撃する場合があり、炭素繊維強化複合樹脂材にボールが直接衝突することになるため破損し易いといった問題があった。
【００１５】
また、製造方法においては、砂吹きにより表面処理して接着剤の着きを良くした後、ステンレス鋼板とＣＦＲＰとを一体形成しているものの、ゴルファーが保持したシャフトと連なったネック部とゴルフボールが衝突するクラブフェイスとが別部材で構成されていることから、打球時において、部材間に生じる剪断力が生じやすく、繰り返し打球を続けることによって、ステンレス鋼板とＣＦＲＰとの境界周縁において、亀裂や剥離が発生するといった問題があった。
さらに、加熱加圧し、かつ拡張するように気体を吹き込むことでステンレス鋼板とＣＦＲＰとを一体形成すると開示されているが、ＣＦＲＰからなるネック部においては、外形状が細径であることから、中空の外殻を形成する部位に比べて同様の加圧を得にくいため、空隙や成形不良といった製造欠陥が生じやすいといった問題があった。また、気体を吹き込むためは、ゴルフクラブヘッドの外殻の所望箇所に孔を形成する必要があり、さらに成形後、該孔を塞ぐといった作業が必要となり、製造効率が悪いといった問題もあった。
【００１６】
登録実用新案第３０５０３８５号に開示されたゴルフクラブヘッドにおいては、中空本体の内部には補強用内壁が形成されているため、前記ゴルフクラブヘッドの質量配分が、該ゴルフクラブヘッドの中心部に向かって増加するため、前記ゴルフクラブヘッドの慣性モーメントが小さくなってしまうといった問題があった。
さらに、高密度材料製の付加質量体は、比重７以上の重金属であって、熱可塑性材料であるプラスチック材料に、圧入や、ねじ止め、接着といった方法によって取り付けられているものの、金属材料同士で結合した際に見られるような強固な結合を得ることは難しく、繰り返し打撃を続けることによって、金属材料製の前記付加質量体と前記プラスチック材料との境界で剥離しやすいといった問題があった。
また、本体は、熱可塑性材料を使用していることから、例えば、夏季などの気温の高い時季に、ゴルフクラブを自動車のトランク等に収納した際に、高温の雰囲気中にさらされることで、材料の物性に悪影響を及ぼしやすいといった問題も有していた。
【００１７】
そこで本発明は、これら上記従来の問題点に鑑み、金属材料と繊維強化樹脂材料によって複合形成させたゴルフクラブヘッドであっても、ゴルファーの感じるフィーリングを損なうことなくスイートエリアを広くすることに加え、反発特性の優れた高品質のゴルフクラブヘッドを効率的に製造することができるゴルフクラブヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記目的を達成するための、請求項１の発明は、ホーゼル部、フェイス部、クラウン部、サイド部およびソール部からなり、その内部が中空とされたヘッド外殻を、金属材料製の第一外殻部材と繊維強化樹脂材料製の第二外殻部材とで形成されたゴルフクラブヘッドの製造方法において、ホーゼル部とフェイス部とソール部とを備えた金属材料製の外殻部材を成形する工程と、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグシートを前記外殻部材に貼着し外殻予備成形体を得る工程と、ヘッド成形用芯材のクラウン部、サイド部およびソール部相当位置に、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグを積層した後、前記芯材を抜き取り、クラウン部、サイド部およびソール部からなる外殻本体予備成形体を得る工程と、前記外殻予備成形体と前記外殻本体予備成形体とを組み合わせてヘッド予備成形体を得るとともに、チューブ材をホーゼル部の穴を通して前記ヘッド予備成形体の中空内部に配設する工程と、前記ヘッド予備成形体を金型に配置し、前記金型を密閉した後、チューブ材に気体を流入・加圧し、前記金型に前記ヘッド予備成形体を添わせて加熱することによりヘッド成型体を得る工程とを備えたことを特徴とするゴルフクラブヘッドの製造方法である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
【００２０】
次に、本発明におけるゴルフクラブヘッドの製造方法を図６、図７に示す実施例におけるゴルフクラブヘッドに基づいて説明する。
本実施例のゴルフクラブヘッドの製造工程は、金属部材成形、繊維強化樹脂部材予備成形の各工程を経て行われる。
【００２１】
金属部材成形工程は、金属材料製の外殻部材５１を成形する工程である。
図８に示すように、所望の金属材料を用意し、工作機械による削り出し、鍛造法、鋳造法などから適宜選択される加工方法によって、ホーゼル部５２とフェイス部５３とソール部５４とが一体となった外殻部材５１を得る。前記外殻部材５１には、ホーゼル部５２にシャフトを取り付けるための穴５５が設けられ、該穴５５の下端には内面５６側に通じるように開口部５７が形成されている。前記ホーゼル部５２と連なったフェイス部５３の周囲には、ツバ部５８がゴルフクラブヘッド後方に向かって延出して形成され、ソール部５４が前記フェイス部５３の下部の中央付近からゴルフクラブヘッド後方に帯状に突設されている。
尚、外殻部材５１は、ホーゼル部５２、フェイス部５３、ソール部５４を別々に製作した後、接合することによって得ることも可能である。好ましくは鋳造法によって一体的に成形すれば効率的に製造できる。
【００２２】
次に、繊維強化樹脂部材の予備成形工程では、図９に示すように、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグシート５９を用意し、該プリプレグシート５９を外殻部材５１の内面５６の形状に沿って密着するように、押圧しながら貼着し、外殻予備成形体６０を形成する。この時、プリプレグシート５９は、その端部６１が外殻部材５１のツバ部５８やソール部５４よりもはみ出すような大きさとし、貼着後にはプリプレグシート５９が略スカート状に外殻部材５１から延出した状態となる。
また、プリプレグシート５９においては、強化繊維の配向角度において、変形させた時に繊維方向にシートが立ちやすく変形し難い一方向性のものよりも、前記配向角度を交差させて極端な一方向性の変形特性が相殺されたクロスシートと呼ばれるものを使うことが好ましい。該クロスシートを使用することで、外殻部材５１の内面５６の形状に柔軟に対応ができるとともに、貼着時の作業を良好に行うことができる。
【００２３】
次に、図１０に示すように、所望の形状を有するゴルフクラブヘッドの内面形状を反転した形状と同じか近似形状の外面形状に形成されたゴルフクラブヘッド成形用の芯材６２を用意し、該芯材６２の外表面のクラウン部、サイド部およびソール部に相当する部位に、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグ６３を積層した後、芯材６２を抜き取ることによって、外殻本体予備成形体６４を得る。外殻本体予備成形体６４はゴルフクラブヘッドにおけるクラウン部、ソール部、サイド部を構成するものである。
硬化以前に外殻本体予備成形体６４を得ることで、所望のゴルフクラブヘッドの外形状とほぼ同じ形状に形成されることになるため、後述のヘッド予備成形体６４の金型への配置作業が良好となるとともに、金型内面形状への形状追従性が向上するため、製造効率を高めることができる。
【００２４】
その後、図１１に示すように、伸縮性を有し、気体流入口６５を備えた風船状のチューブ材６６を用意し、該チューブ材６６を外殻予備成形体６０の穴５５から開口部５７を通じて、内面５６側に配設する。そして、外殻予備成形体６０からスカート状に延出したプリプレグシート５９に囲まれた内側６７に外殻本体予備成形体６４を配設し、ヘッド予備成形体６８を得る。前記チューブ材６６の配設は、外殻予備成形体６０と外殻本体予備成形体６４を組み合わせた後に配設してもよい。
【００２５】
この予備成形工程では、外殻本体予備成形体６４が略ゴルフクラブヘッド外形状に形成されていることに加え、変形柔軟性に富んだクロスシートと呼ばれるプリプレグシート５９を使用して外殻予備成形体６０を形成したことから、プリプレグシート５９の内面と外殻本体予備成形体６４の外表面とが綺麗に重なるため、ヘッド予備成形体６８を容易に得ることができる。
【００２６】
そして、図１２に示すように、所望のゴルフクラブヘッド外形状を反転した形状に形成された金型６９の空隙部７０内にヘッド予備成形体６８を配置する。その後、金型６９を型締めし、金型６９の空隙部７０内を密閉状態にした後、チューブ材６６に気体を高圧で流入させ、金型６９にヘッド予備成形体６８を添わせとともに、金型６９をヒータ等により加熱する。該加熱により、プリプレグシート５９やプリプレグ６３に含浸せしめた熱硬化性樹脂が硬化することによって、ヘッド成型体７１を得る。
前記気体の流入によってチューブ材６６の膨張する圧力を上昇させることで、外殻部材５１とプリプレグシート５９とプリプレグ６３同士が密着し一体化する。さらに、加熱することによって前記一体化を保持したままプリプレグシート５９やプリプレグ６３に含浸された熱硬化性樹脂を硬化させることによって、外殻部材５１とプリプレグシート５９とプリプレグ６３とが強固に結合する。したがって、空隙の発生や密着不良、層間剥離といった問題の発生を防止できる。
【００２７】
その後、ヘッド成型体７１内のチューブ６６をホーゼル部５２の穴５５から取り出すとともに、金型６９からヘッド成型体７１を取り出し、研磨や塗装といった常法の処理が行われ、図１３に示す所望のゴルフクラブヘッド７２を得る。
尚、チューブ材６６は、プリプレグシート５９やプリプレグ６３に用いられた熱硬化性樹脂との密着性に優れた材料を使用することで、成型後に取り出さずに残留させることも可能である。
【００２８】
以上の製造方法によれば、予備成形工程において、外殻部材５１にプリプレグシート５９を押圧して貼着せしめた外殻予備成形体６０を得たことで、加熱硬化成型を行なう以前に、金属材料と繊維強化樹脂材料を密着させた状態を創出したことによって、接合一体化成型工程におけるチューブ材６６の膨張圧力を、外殻予備成形体６０の全体に不足なく得られるため、前記金属材料と前記繊維強化樹脂材料とが強固に結合される。したがって、繰り返しの打球によって金属材料と繊維強化樹脂材料との境界に起こり得る剥離や亀裂を防止できる。
【００２９】
さらに、プリプレグシート５９がスカート状に延出した外殻予備成形体６０と、クラウン部、ソール部、サイド部を構成することで略カップ状に形成された外殻本体予備成形体６４を組み合わせてヘッド予備成形体６８を得たことで、プリプレグシート５９と前記外殻本体予備成形体６４を形成するプリプレグ６３とが重なり合うことでプリプレグシート５９とプリプレグ６３の接着面積が確保されプリプレグシート５９とプリプレグ６３の間においても強固な結合が得られる。したがって、ゴルフクラブヘッドの耐久性の向上を図ることができる。
【００３０】
また、予備成形工程で記載した強化繊維の配向角度を交差させたクロスシートと呼ばれるプリプレグシートは、一方向性のプリプレグシートよりも加熱硬化後において耐衝撃性が良好であるため、ゴルフクラブヘッドの耐久性をさらに向上できる。
【００３１】
さらに本発明の製造方法においては、シャフトを取り付ける都合上必然的に形成されるホーゼル部５２の穴５５の下端に開口部５７を形成し、チューブ材６６を、該開口部５７を通して、内面５６側に配設することにより、ゴルフクラブヘッドの外殻に孔を形成し、該孔を塞ぐ作業を省略することができるため、本発明のゴルフクラブヘッドを効率的に製造することができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の製造方法においては、外殻予備成形体を得た後、外殻本体予備成形体を得て、さらにヘッド予備成形体を得る工程を経ることで、金属材料と繊維強化樹脂材料の境界や、繊維強化樹脂材料間に発生する剥離や亀裂といった問題を防止できる。したがって、ゴルフクラブヘッドの耐久性を向上させ、高品質の前記ゴルフクラブヘッドを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のゴルフクラブヘッドにおける一実施形態を示す斜視図である。
【図２】  本実施形態の断面図である。
【図３】  本発明のゴルフクラブヘッドにおけるその他の実施形態を示す説明図である。
【図４】  本発明のゴルフクラブヘッドにおけるその他の実施形態を示す説明図である。
【図５】  本発明のゴルフクラブヘッドにおけるその他の実施形態を示す説明図である。
【図６】  本発明のゴルフクラブヘッドにおけるその他の実施形態を示す説明図である。
【図７】  本発明のゴルフクラブヘッドにおけるその他の実施形態を示す説明図である。
【図８】  金属材料製の外殻部材を形成した状態を示す説明図である。
【図９】  外殻予備成形体を形成した状態を示す説明図である。
【図１０】  外殻本体予備成形体を得る工程を示す説明図である。
【図１１】  ヘッド予備成形体を形成した状態を示す説明図である。
【図１２】  ヘッド成型体を形成した状態を示す説明図である。
【図１３】  図８〜図１２に示す製造方法で製造されたゴルフクラブヘッドの横断面図である。
【図１４】  本実施形態のゴルフクラブヘッドにおける第二外殻部材に設けられた支え壁を示す説明図である。
【符号の説明】
１  ゴルフクラブヘッド
２  第一外殻部材
３  第二外殻部材
４  ホーゼル部
５  フェイス部
６  第一ソール部
７  クラウン部
８  サイド部
９  第二ソール部
１０  穴
１１  ツバ部
１２  ソール部
１３  質量体
１４  端部
１７  内面
１８  外表面
１９  段部
２０  係止部
２１  第一外殻部材
２２  ホーゼル部
２３  フェイス部
２４  第一ソール部
２５  第二外殻部材
２６  フェイス部
２７  クラウン部
２８  サイド部
２９  第二ソール部
３０  ゴルフクラブヘッド
３４  ツバ部
３７  クラウン部
３８  フェイス部
３９  ソール部
４０  前方部材
４１  クラウン部
４２  サイド部
４３  ソール部
４４  後方部材
５１  外殻部材
５２  ホーゼル部
５３  フェイス部
５４  ソール部
５５  穴
５６  内面
５７  開口部
５８  ツバ部
５９  プリプレグシート
６０  外殻予備成形体
６１  端部
６２  芯材
６３  プリプレグ
６４  外殻本体予備成形体
６５  気体流入口
６６  チューブ材
６７  内側
６８  ヘッド予備成形体
６９  金型
７０  空隙部
７１  ヘッド成型体
７２  ゴルフクラブヘッド
８１  第二外殻部材
８２  第一外殻部材
８３  支え壁
８４  ツバ部
８５  端部
８６  接合部
８７  フェイス部
８８  クラウン部
８９  ソール部
【図１】
0004098583.tif 000002
【図２】
0004098583.tif 000003
【図３】
0004098583.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004098583.tif 000008
【図８】
0004098583.tif 000009
【図９】
0004098583.tif 000010
【図１０】
0004098583.tif 000011
【図１１】
0004098583.tif 000012
【図１２】
0004098583.tif 000013
【図１３】
0004098583.tif 000014
【図１４】
0004098583.tif 000015