(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェースを有するゴルフクラブヘッドの製造方法において、
前記フェースは、金属板をトップ・ソール方向に圧延加工する圧延加工工程と、
前記圧延加工工程によって圧延した金属板を鍛造する鍛造工程と、
を有しており、
前記鍛造工程では、中央側より周辺側の押圧量を多くして中央側に厚肉部を、その周辺側にそれよりも薄肉厚にした薄肉部を形成すると共に、前記厚肉部における結晶粒が前記トップ・ソール方向に指向した状態を維持したことを特徴とするゴルフクラブヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記圧延方向は、トップ・ソール方向に対して±３０°以内に設定されてい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の製造方法。
【請求項３】
前記鍛造工程では、前記中央側の肉厚部の周辺を、外方に広げるように塑性変形させたことを特徴とする請求項１又は２に記載のゴルフクラブヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記鍛造は冷間鍛造であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のゴルフクラブヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記鍛造工程では、前記厚肉部と薄肉部をなだらかに連続する形状に形成したことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のゴルフクラブヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記薄肉部と厚肉部とは、肉厚差が０．３〜０．８ｍｍであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の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及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属製のゴルフクラブヘッドにおいて、慣性モーメントを大きくすることで打球の方向性を向上させたり、フェースを薄肉化することで高反発な打球で飛距離を向上させることが知られている。また、そのようなフェースに関し、強度を部分的に高めたり、反発を部分的に高めたり、衝撃に対するフェースの応力を均一にするために、部分的に厚肉部と薄肉部を設けたゴルフクラブヘッドを装着したゴルフクラブが実際に販売され、また、特開平９‐１６８６１３号、特開平１０−１３７３７２号、特開平９‐１９２２７３号等で紹介されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のゴルフクラブヘッドにおける肉厚を変化させた金属フェースは、鋳造、或いは金属塊（丸棒）から鍛造によって作られている。この場合、肉厚を変化させた金属フェースを鋳造で作成すると、金属組織が粗くなって、ボイドが発生しやすく、強度にムラが生じやすい。また、金属塊から鍛造で製造すると、大きく塑性変形されるため、金属組織は密になるものの、その密度が安定せず、組織の密度にムラが生じてしまう。しかも、通常、熱間鍛造で製造するため、材料の特性が変化してしまい、耐久強度も低下してしまう。
【０００４】
このように、鋳造、或いは鍛造によって製造された肉厚を変化させた従来の金属製フェースは、強度にムラがあり、破損等生じやすいという問題がある。
【０００５】
この発明は、上記問題点に基づいて成されたものであり、肉厚が変化した十分な強度の金属フェースを有するゴルフクラブヘッド、及びそのような金属フェースを有す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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、フェースを有するゴルフクラブヘッドの製造方法において、前記フェースは、金属板をトップ・ソール方向に圧延加工する圧延加工工程と、前記圧延加工工程によって圧延した金属板を鍛造する鍛造工程と、を有しており、前記鍛造工程では、中央側より周辺側の押圧量を多くして中央側に厚肉部を、その周辺側にそれよりも薄肉厚にした薄肉部を形成すると共に、前記厚肉部における結晶粒が前記トップ・ソール方向に指向した状態を維持したことを特徴とする。
【０００７】
上記したように、本発明に係るゴルフクラブヘッドにおいては、そのフェースは、予め圧延加工された金属板を用い、これを鍛造することによって、フェース部分に厚肉部と薄肉部が形成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１乃至図３は、本発明に係るゴルフクラブヘッドの第１の実施形態を示す図であり、図１は正面図、図２は平面断面図、そして、図３は側面断面図である。
【０００９】
この実施形態に係るゴルフクラブヘッド（以下、ヘッドと称する）１は、ヘッド本体５の開口部に、フェース１０を例えば溶接等により止着して中空状に形成されている（溶接部を符号Ａで示す）。本実施形態では、ヘッド本体５は、チタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）で形成されており、その開口部に、後述するようにして形成されたフェース１０が止着される。
【００１０】
前記ヘッド本体５は、トップ５ａ、ソール５ｂ、トウ５ｃ、ヒール５ｄ、バック５ｅの外殻部材で構成されており、これらは、鋳造によって一体に形成されている（鍛造やプレスであっても良い）。この場合、各外殻部材は、それぞれ個別に形成されても、また、任意部材同士（例えば、トウ、ヒール、バック）が一体化して形成されていても良く、これら別個の外殻部材を溶接等により一体化することでヘッド本体５が形成されている。
【００１１】
また、前記トップ５ａには、ホーゼル７が形成されており、そのシャフト孔７ａに、図示しないシャフトが挿入されて止着されるようになっている。
【００１２】
本実施形態においては、前記フェース１０は、中央のスイートスポットＳの周辺領域（図１の点線で囲む領域）１０ａが厚肉状に形成されており（厚肉部１０ａ）、その周辺からエッジに至る領域が薄肉状に形成されている（薄肉部１０ｂ）。この場合、フェース１０は、後述する製造方法により、β系チタン合金（例えば、Ｔｉ−１５Ｍｏ−５Ｚｒ−３Ａｌや、Ｔｉ−１５Ｍｏ−５Ｚｒ−４Ｖ−４Ａｌ）の圧延板を、鍛造により、上記した形状となるように塑性変形させて形成されている。
【００１３】
なお、厚肉部と薄肉部が形成される位置は任意であるが、上記のように、フェース１０の肉厚を、打球が集中する中央側を厚くすることで打球時の衝撃に対し破損し難い構成となり、かつ、その周辺側を薄くすることで打球感がソフトになると共に、反発が良好となって飛距離の向上が図れる構成となる。
【００１４】
ところで、上記したような材料を圧延加工した圧延板は、その材料の結晶粒が細密化されて、全体として圧延方向に指向した状態となる。図１の矢印方向は、そのような圧延方向（金属組織の結晶粒が長くなった指向方向）を示している。すなわち、フェースがトップ・ソール方向に圧延された状態になっていると、結晶粒の長い方向がトップ・ソール方向に向く。
【００１５】
一方、打球時の衝撃でフェースが撓むと、フェースはトップ・ソール方向よりトウ・ヒール方向の幅が大きく形成されていることから、トウ・ヒール方向に比べてトップ・ソール方向に撓みの湾曲がきつくなる。したがって、通常のフェースは、打点が集中するスイートスポット付近で、トウ・ヒール方向に沿ってひび割れして破損し易くなるが、上記のように、トップ・ソール方向に結晶粒の長い方向が指向されると、トップ・ソール方向での強度が大きくなって、きつい撓みの湾曲に対して割れを防止することができる。そして、更には、上記したような位置に厚肉部と薄肉部を形成しても、圧延によって金属組織が密でムラが少ない状態になっているため、上記した作用効果に加えて十分な強度が得られるようになる。
【００１６】
なお、フェースの厚肉部と薄肉部に関し、両者の間に急激な厚み変化があると応力が集中しやすくなる。このため、図２及び図３に示すように、厚肉部１０ａと薄肉部１０ｂとは、なだらかに連続するような形状にすることが好ましい。
【００１７】
上記したフェース構造によれば、鋳造で形成した従来のものよりも強度の向上が図れることから、厚肉部１０ａの肉厚は、２．０〜３．０ｍｍの範囲で、薄肉部１０ｂの肉厚は、１．３〜２．５ｍｍの範囲で形成することが可能となり、特に、本実施形態のようにβ系チタン合金で形成する場合、厚肉部１０ａの肉厚は、２．０〜２．７ｍｍ程度、薄肉部１０ｂの肉厚は、１．３〜２．２ｍｍ程度で形成することが可能となる。なお、この場合、打球面側に形成されるスコアライン溝と、フェース内側のリブ（例えば高さ０．３ｍｍ以下）については、薄肉部や厚肉部の肉厚とはならない。
【００１８】
実際に、フェース材となる鍛造前の圧延板は、４．５ｍｍ以下、好ましくは３．０ｍｍ以下（１．０ｍｍ以上）のものを用いることで、一般的なフェースの肉厚が３．０ｍｍ以下であることから、鍛造時の塑性変形を小さくすることが可能となる。
【００１９】
図４は、本発明に係るゴルフクラブヘッドの第２の実施形態を示す正面図である。
この実施形態のヘッドは、そのフェース２０の圧延方向を、トップ・ソール方向としているが、フェースの中央側の厚肉部２０ａの周辺を鍛造して薄肉化する際に外方へ広げるように塑性変形させたものである。このため、あまり塑性変形しない中央側は、そのまま厚肉部として残ることから、結晶粒の長い方向が圧延時と同じトップ・ソール方向となっているが、その周辺側は、薄肉部を形成する際、結晶粒の長い方向も周辺方向（放射方向）に変えられている。
【００２０】
このようなフェース構造によれば、フェース周囲のエッジの方向と交わる方向に結晶粒の長い方向が向くため、エッジ（トップエッジＥ１、リーディングエッジＥ２、トウ側エッジＥ３、ヒール側エッジＥ４）に沿った割れを効果的に防止することができる。
【００２１】
なお、図示しないが、フェース周辺の鍛造の仕方によっては、結晶粒の方向がランダムとなることが考えられるが、本発明はこのような構成をも含んでいる。この場合、あまり鍛造の押圧力がかからない厚肉部の少なくとも中央側は、圧延したときのように、結晶粒の長い方向が一定方向（トップ・ソール方向）に指向しているのが好ましい。
【００２２】
次に、上記したゴルフクラブヘッドを製造するにあたり、ヘッド本体に止着されるフェース部分の製造工程を、図５〜図９を参照して説明する。なお、ヘッド本体は、上述したように各外殻部材を溶接等することで作成されており、このヘッド本体に対して止着されるフェースが以下のようにして製造される。
【００２３】
図５に示すように、上述したフェース１０は、最初に、β系チタン合金の圧延金属板３０を二点鎖線で打ち抜くことにより形成される。この場合、矢印で示す方向は、圧延金属板３０を作成する際の圧延方向を示しており、厚さが４．５ｍｍ以下、好ましくは３．０ｍｍ以下となる程度に圧延されている。従って、ここから打ち抜かれたフェース材Ｆについては、その圧延方向に沿って、結晶粒の長い方向が指向された状態にあり、この方向が、そのままトップ・ソール方向に対応する。
【００２４】
なお、上記した圧延方向とは、複数回圧延したときは最終の圧延方向とする。また、圧延方向は、トップ・ソール方向とした場合、指定した方向に対して０°のものが好ましいが、上記した作用効果が十分に発揮される所定角度以内（±３０°以内）であっても良い。
【００２５】
次に、打ち抜かれたフェース材Ｆは、図６に示す金型（上型３３，下片３５）間に配置される。この場合、上型３３は、中央側が最も深くなる凹状に形成されたフェース押圧部３３ａを有しており、その中央部分によって厚肉部を形成するようになっている。また、下型３５は、塑性変形のスペースとなるフェース材Ｆよりも若干広いディメンションで、全体的に深さが略等しい凹所３５ａを有しており、そして、この凹所３５ａにフェース材Ｆを載置して、上記した上型３３との間で押圧がなされる。
【００２６】
図７は、前記上型３３を下型３５に押し付けてフェース材Ｆを鍛造により塑性変形させてフェース材周辺を薄肉化している状態を示している。このとき、上型３３は、フェース材の中央側も押圧するが、その部分での押圧量は僅かであることから厚肉部が形成され、フェース周辺の押圧量が大きくなることから薄肉部が形成される。このため、少なくともフェース材Ｆの中央側は、上記した圧延による結晶粒の方向が維持される。
【００２７】
図８は、図５〜図７の工程によって作成されたフェース１０を裏面側から見た斜視図である。図においては、その厚みの変化が分かるように、トウ・ヒール方向の厚み変化を示す稜線をＸで、トップ・ソール方向の厚み変化を示す稜線をＹで示してあり、矢印は、その圧延方向（結晶粒の長い方向）を示している。
【００２８】
上記した製造工程によれば、最初に圧延加工されたフェース材料は、密でムラが少ない金属組織となっており、これを打ち抜いた後、金型によって押圧して鍛造するため、大きな塑性変形が生じることはない。従って、厚肉部と薄肉部が形成された十分な強度を有するフェース（そのようなフェースを止着したゴルフクラブヘッド）を容易に製造することができる。
【００２９】
しかも、上記した製造工程によれば、多く打球する中央側の塑性変形が少ないことから、トップ・ソール方向の圧延加工によって金属組織が維持されており、これによりトップ・ソール方向の撓りに対して割れ難く、周辺が薄くなって反発が良好となるフェース（そのようなフェースを止着したゴルフクラブヘッド）を容易に製造することができる。
【００３０】
なお、図７に示す鍛造工程は、熱間鍛造で行なっても良いし、冷間鍛造で行なっても良い。この場合、冷間鍛造することにより、薄肉部（と厚肉部）を形成するにあたり、材料の特性をあまり変化させず、耐久強度の高いフェースが製造できるためより好ましい。
【００３１】
また、ヘッドがウッド型の場合、上記したフェースには、バルジ、ロール付けがなされる。図９は、図８のようにして形成されたフェース１０に対し、さらにプレス工程を施すことで、トウ・ヒール方向、及びトップ・ソール方向に湾曲させたフェースを示した断面図である。
【００３２】
鍛造工程によって、その肉厚部１０ａの中心位置Ｐ１での肉厚は約２．３ｍｍ、薄肉部１０ｂの中央寄りの位置Ｐ２での肉厚は約２．１ｍｍ、薄肉部１０ｂの周辺寄りの位置Ｐ３での肉厚は約１．５〜１．８ｍｍとなるように加工される（ウッド型のヘッドでは、薄肉部と厚肉部との間で、０．３〜０．８ｍｍ程度の肉厚差があることが好ましい）。なお、フェースにバルジ、ロール付けを行なうプレス工程は、図６及び図７に示す鍛造工程の際に同時に行な得るように、金型を設計しておいても良い。また、この場合、厚肉部１０ａと同じ２．３ｍｍの厚さの圧延材を用いると、薄肉部の塑性変形量を少なくできて、製造も容易となる。
【００３３】
図１０は、上記した製造工程によって得られるフェースの変形例を示す図であり、上記した鍛造工程において、フェース中央側を全く押圧しないようにして、厚肉部を形成した例を示している。この構成では、厚肉部１０ａは、全く押圧されないことから平面状に形成されており、この部分の圧延方向（結晶粒の長い方向）は、鍛造工程による影響を受けることはなく、トップ・ソール方向に指向した状態となっている。
【００３４】
以上のようにして作成されたフェースは、図２、図３に示すように、ヘッド本体５の開口部に溶接等によって止着される。この場合、フェースの周縁部をプレス等によりバック側に折り曲げて鍔部を突出させ、この鍔部をヘッド本体に溶接等で止着しても良い。
【００３５】
以上、本発明の実施形態をウッド型のゴルフクラブヘッドを例にして説明したが、本発明は、アイアンタイプのヘッドにも適用することが可能である。もちろん、この場合にも、圧延加工した金属板を鍛造して厚肉部と薄肉部を形成したフェースを備えた構成とされる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、肉厚が変化した十分な強度の金属フェースを有するゴルフクラブヘッドが得られると共に、そのようなゴルフクラブヘッドの製造方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るゴルフクラブヘッドの第１の実施形態を示す正面図。
【図２】図１に示すゴルフクラブヘッドの平面断面図。
【図３】図１に示すゴルフクラブヘッドの側面断面図。
【図４】本発明に係るゴルフクラブヘッドの第２の実施形態を示す正面図。
【図５】本発明に係るゴルフクラブヘッドの製造方法を示す図であり、フェースを作成する第１の工程を示す図。
【図６】フェースを作成する第２の工程（鍛造工程）を示す断面図。
【図７】図６の続きの工程を示す断面図。
【図８】図５〜図７の工程によって作成されたフェースの斜視図。
【図９】図８に示すフェースを、更に加工した状態を示す断面図。
【図１０】フェースの変形例を示す図。
【符号の説明】
１  ゴルフクラブヘッド
５  ヘッド本体
１０，２０  フェース
１０ａ，２０ａ  厚肉部
１０ｂ，２０ｂ  薄肉部
３０  圧延金属板
Ｆ  フェース材
【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】
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【図１０】
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