JP2000061009A - ゴルフクラブフェ―ス表面形状 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決課題】 打撃後のボールの停止ポイントのばらつ
きを最小化するフェース表面形状を有するゴルフクラブ
ヘッドを提供する。 【解決手段】 ゴルフクラブヘッド（２９）は、従来の
フェース表面形状に比較して、打撃後のボールの停止ポ
イントのばらつきを減少させるようにデザインされたフ
ェース表面形状（２７，２５，３４，３７，３４Ａ、３
７Ａ、３４Ｂ、３７Ｂ、３４Ｃ、３７Ｃ）を有する。打
撃中心（３２）から上方向（２７，３４，３４Ａ、３４
Ｂ、３４Ｃ）のフェース表面形状と、下方向（２５．２
７，３７Ａ、３７Ｂ、３７ｃ）のフェース表面形状と、
が異なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゴルフクラブの打
撃フェースの表面の形状における改良に関する。ここ
で、改良とは、打撃後、ゴルフボールの停止する位置の
分散を最小化することである。この発明は、ゴルフボー
ルの打撃時の人間のエラーの不都合な効果を減少させ
る。

【０００２】以下の略語及び定義が本明細書において用
いられる。曲率、柱面及び対称を除いて、すべてが特に
ゴルフ及びゴルフクラブに関係する。本明細書において
用いられる他の言葉は、必要に応じて定義される。

【０００３】「バルジ半径」は、トウからヒールまでを
考慮したときに、フェースの中心部に対して前方向の
「膨らみ（バルジ）」を引き起こすフェースの半径を意
味する。

【０００４】「CHD」は、すべてのゴルファーの変数が
平均値である場合、すなわちエラーなしの打撃である場
合の打撃中心（後ほど定義する）にて打撃したときにボ
ールが進む距離である中心打撃距離を意味する。ＣＨＤ
は、バウンド及び転がりを加えた飛びを含む。

【０００５】「曲率」及び「曲率半径」は、通常はフェ
ースなどの表面を有するカッティング面の交差ラインで
あるラインの曲率を意味する。上記カッティング面は、
通常は、上記表面に直交する。本明細書においてしばし
ば用いられる曲率半径の数学的な定義は、曲率の逆数で
ある。よって、大きく湾曲したラインは、小さな曲率半
径を有し、わずかに湾曲したラインは、大きな曲率半径
を有する。曲率又は曲率半径は、交差ラインに沿って変
わり得る。

【０００６】「柱面」は、固直線に平行に移動する要素
と呼ばれる直線によってトレースされた表面を意味す
る。動きの経路は、通常は、直線に沿ってはいない。柱
面は一般的な意味で用いられるので、柱面はしばしば円
柱ではなく、動きの経路は閉鎖曲線であってもなくても
よく、すなわち「開かれた」柱面であってもよい。

【０００７】「フェース」は、ゴルフクラブの打撃フェ
ース、すなわち打撃面を意味する。「フェース形状」又
は「フェース表面形状」は、フェースの外郭（周縁又は
周辺）に対向するフェース表面の形状をいう。

【０００８】「打撃中心」又は「打撃中心ポイント」
は、ゴルファーが中心を打撃しようとするクラブフェー
ス上のポイントである。ドライバーのフェースの幾何学
中心又はその近くにある。フェアウェイウッド、アイア
ン、又はパターにとって、ティーは用いられない。そこ
で、フェースの上部は通常は打撃されない。これらのク
ラブにとって、打撃中心は打撃ゾーン（後ほど定義す
る）のトウ端部とヒール端部との中点であり、打撃ゾー
ンの頂部と底部との中点である。打撃中心は、一般的に
打撃用の「スイートスポット」であるべきと考えられてい
る。

【０００９】「打撃ゾーン」は、アイアン、パター及び
フェアウェイウッドにとって、下部境界及び上部境界の
間のクラブフェースの部分内のゾーンである。ここで、
下部境界の下方では、ラベル領域が過度に曲げられる。
なぜなら、下部はフェースの下縁によって一部が切り落
とされているからである。上部境界の上方では、クラブ
の下縁が芝生を過剰に掘り込む。

【００１０】「ＬＡ」は、ロフト角度を意味する。ＬＡ
は、打撃中心を通過して、打撃中心におけるフェース表
面に直交する垂直面にて計測される。この垂直面と湾曲
面を有するドライバ上のフェース表面との交差は、垂直
面内に湾曲ラインを形成する。さらに、この垂直面内に
は、フェース中心にてフェースに接する接線もある。Ｌ
Ａは、垂直面内の垂直線と接線との間の鋭角である。あ
る場合には、「局部的ＬＡ」の言葉も用いられる。これ
は、同様に定義されるが、打撃中心よりもフェース表面
上のポイントに対するものである。

【００１１】「中間面」は、打撃中心におけるフェース
に接する接面に直交する面であり、これら２つの面は、
打撃中心に水平で打撃中心を通過するライン内で交差す
る。本願において用いられる「最適なフェース形状」
は、実際にゴルファーによる多くの打撃の停止ポイント
（以下に定義する）のばらつきを最小化する形状であ
る。統計学上のばらつきは、中心打撃の停止ポイントか
ら停止ポイントまでの半径距離の標準偏差として計測さ
れる。偏差の平均値として又は他の方法で定義され得る
が、所定の偏差が他の合理的なばらつきの測定に基づく
場合には、異なるフェース形状と比較するための現存の
偏差と同様の結果となる。「最適な」形状の語句は、と
きには「最良の」形状と相互変換可能に用いられる。

【００１２】「ロール半径」は、バルジ半径と同様であ
るが、トウ−ヒール間よりもむしろ上下間の曲率半径を
意味する。「停止ポイント」は、ボール打撃後にボールが
静止する水平でノーマルなフェアウェイ又はグリーン上
のポイントを意味する。

【００１３】「スイートスポット」は、打撃中心を参照せ
よ。本願において用いられる「対称」は、対称平面内の鏡
像を有する表面をいい、鏡像は対称平面の向こうに上記
表面と全く同一に現れる。例として、軸に直角な平面に
関して対称であるが平面が軸に対して直角でない場合に
は非対称である直円柱があげられる。

【００１４】

【従来の技術】Gebauerらの米国特許第４，５０８，３
４９号明細書は、上部末端及び下部末端に沿った溝を有
し、０．０２５４０〜０．０１７７８メートル（１〜
０．７インチ）の範囲が好ましい強調されたロール曲率
半径を有するフェースの中心点を有するゴルフクラブを
記載する。上部溝の上方に延びるのは、平坦な部分であ
り、下部溝の下方にも平坦な部分がある。ドライブに対
して長距離が要求される。このデザインは、フェースの
ある部分に凹部を有する。これは、「凹部の程度」に関す
る米国ゴルフ協会規則（“The Rules of Golf １９８８
−１９９９ USGA"２２ページ）に相反するものである。
打撃中心におけるフェースを切断する平面の交差ライン
に対する種々の曲率は、他の従来技術の場合のように、
中心から等距離で対向する両方向にある。

【００１５】Burkeの米国特許第５，３３３，８７３号
明細書は、図１に示すように、ヒール端部に向かう平坦
なフェースと、トウ端部に向かう後方に湾曲するフェー
スと、を有するパターを開示する。この湾曲した表面
は、「パターが中心からずれて移動して、厳密でない弧
状内でスイングした」ときにゴルファーによって引き起
こされるエラーを減少するといわれている。この湾曲し
た表面は、打撃中心においてフェースに接する柱面の一
部である。

【００１６】J.Reuterの米国特許第１，６１５，０３８
号明細書は、フェースの中心近くの平坦な領域を有し、
トウ端部及びヒール端部においてのみ湾曲しているパタ
ーを示す。

【００１７】G.Schmidtの米国特許第４，５２１，０２
２号明細書は、双曲線で中間面について対称であるアイ
アン用のフェース表面を記載する。この双曲線の頂点
は、打撃中心の名目上の位置である。

【００１８】米国特許第２，６６５，９０９号明細書に
見られるように、約０．０１２７メートル（０．５イン
チ）の半径を有する水平な円柱の形状を有するパターが
公示されている。

【００１９】種々のフェース表面形状は、「ゴルフ製造
者の技術：アンティークゴルフクラブ及びその歴史」"T
he Clubmarker's Art: Antique Golf Clubs and their
History" Jeffery B. Ellis, Zephyr Productions, In
c., copyright１９７７の２３９ページ〜２６１ページ
に示されている。多数のパター、アイアン及びウッド
は、垂直方向または水平方向の何れかに方向付けられて
いる円柱面状のフェース表面を有し、いくつかは凹面で
あるように示されている。１１７ページ〜１１９ページ
には、ある程度の凹面を有するように見えるアイアンが
示されている。２４４ページ〜２４５ページには、３本
のアイアンが示されていて、そのうち２本は２つの平坦
な打撃表面を有する。両者の場合とも、各平坦な表面
は、互いに異なるロフト角度を有する。第３のアイアン
は、３つの平坦な打撃表面を有する。すべての場合に、
平坦な表面は小さな半径の柱面によって結合されてい
る。すべての３つの場合とも、顕著な凹面を有する。こ
れらは、Sharpeの英国特許第２６６号及びParkの英国特
許第９８８４号並びにParkの米国特許第１，１８８，４
７９号及びQuynnの米国特許第１，６７３，９９４号に
記載されている。

【００２０】追加の関連する米国特許は、P.Wilsonの第
２，６６５，９０９号、S.Barrの第３，９８９，２５７
号、G.Schmidtの第４，３６７，８７８号、H.Sasseの第
４，４１３，８２５号及びN.Masghatiの第４，４７１，
９６１号を含む。「ゴルフダイジェスト」"Golf Diges
t",July１９６５, pp７０-７２, ７４-７５にある物品
もまた関連する。

【００２１】ドライバー及びフェアウェイウッドのフェ
ースは、長年の間、バルジ半径を有するように製造され
てきた。これらは、常に、フェースのトウ端部からヒー
ル端部への合理的な一定の曲率半径であった。ドライバ
ーのフェースのトウから底部に至るまで、表面は直線で
あってもよいが、通常はロール半径が用いられる。さら
に、一定の曲率半径を有する。

【００２２】バルジ及びロールにとって最良のフェース
形状を達成する半径の値は、他の事項の中でも、クラブ
ヘッドの重心の位置に強く依存する。ウッドに対する重
心は、一般的に、フェースの後方０．０１２７〜０．０
３８１メートル（０．５〜１．５インチ）に位置する。
アイアンの重心は、一般的にウッドの重心とは異なり、
フェース又はフェース近くに位置する。したがって、ア
イアンのフェースは、一般的に市販品においては平坦で
あり、バルジ又はロールを有していない。アイアンに対
する平坦なフェースは、米国ゴルフ協会（ＵＳＧＡ）の
公式な要求であったが、近年になって、凹面がなければ
湾曲でも許可されるに至った。ドライビングアイアンは
アイアンと呼ばれるけれども、バルジ及びロールを具備
することもある。ドライビングアイアンを使用するゴル
ファーもいる。

【００２３】本発明者らは、製造され市販されており、
トーラスの方程式によって定義される表面の部分である
表面形状を有する従来のフェース表面形状を設計してい
る。本願の図１２は、かような形状の凸部を示す。クラ
ブフェースの外郭は、表面上に描かれている。ある場合
には、フェース外郭は、示されているフェース中心にお
ける主直径の周りに種々の角度で回転する。この角度及
び表面の半径を規定する方程式中の定数は、停止ポイン
トの最小ばらつきに対して変わる。

【００２４】すべての従来技術のフェース表面は、打撃
中心においてフェースに接する平面に直交する１以上の
平面について対称である。本願の図１のパターは、主と
して上述の中間面である平面について対称である。トー
ラスの方程式は、かような対称の平面、及び関心のある
領域内のどこでも一定である最小曲率半径を与える。通
常のバルジフェース又はロールフェースは、２つの対称
面を有する。平坦なフェース及び双曲線であるフェース
表面形状並びに多数の従来の形状は、ヒールに向かう形
状と同様のトウに向かう形状を有する。本願において記
載されている新規な表面のいくつかは、垂直平面に対し
て対称であるが、中間面について対称ではなく、いかな
る種類の対称も有することはない。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明は、典型的なゴル
ファーにとって、打撃後、ボールの停止ポイントのばら
つきを最小化し、平坦なフェースすなわち従来のフェー
ス表面形状よりも効果的なフェース表面形状を有するゴ
ルフクラブに関する。

【００２６】本発明のすべての形態において、フェース
のフェースに直交するカッティング面（打撃中心にほぼ
垂直で打撃中心をほぼ通過する）との交差にて試験され
る場合に、フェースの頂部における曲率は、底部におけ
る曲率と比較して異なる。さらに、他の相違点があり、
フェースはいかなる程度の凹面も有していない。

【００２７】停止ポイントのばらつきは、フェースが所
望の程度に凸状であるようにフェースの下部がほぼ水平
軸の周りに湾曲しているならば、最長を除くすべてのア
イアンに対して、本発明においては顕著に少ない。アイ
アンに対するかような曲率は、多くの場合において最適
なフェース表面形状にとって一定ではないことが好まし
い。慎重な試験調査は、フェースの上部にとって最良の
形状がこの上部における凹湾曲を要求することを明らか
にした。この凹湾曲は、平坦な表面が最良の選択である
とするＵＳＧＡによっては認められていない。凸面であ
るべき頂部及び底部の両者を等しく湾曲させる慣習は、
上部の曲率によって引き起こされる不利益な効果を有
し、底部のみを湾曲させる利点は、本発明がなされるま
では得られていなかった。

【００２８】重心がフェース内又はフェース近くにはな
いが０．０１２７〜０．０３８１メートル（０．５〜
１．５インチ）ほど後方にあるウッドの場合には、逆の
状況が適用される。すなわち、最適なフェース表面形状
の上部は凸湾曲を有し、低部は平坦若しくは平坦に近
い。この場合に、上部のみを湾曲させる利点は、本発明
がなされるまで知られていなかった。

【００２９】新規なフェース表面形状は、典型的な多数
回の打撃後の結果として生じるボールの停止ポイントの
ばらつきを、通常のフェース表面形状の他の同様のクラ
ブに対するばらつきと比較して、最小化する。

【００３０】これらのフェース表面形状は、新規な方法
によって見いだされる。一形態において、フェース表面
形状は数学的に規定され、かような数学的規定における
パラメータは、停止ポイントのばらつきが最小化される
まで、システム的に調節される。本発明は、ウッド、ア
イアン及びパターに適用可能である。

【００３１】

【好ましい実施形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限
定されるものではない。

【００３２】図２及び図３は、従来のゴルフアイアンの
トウ端部及びフェースを示し、ボール衝撃幾何学を説明
する。図２において、打撃中心における打撃に対するボ
ールの初期飛来は、ライン１３で示される。衝撃の中心
は、ライン１３がクラブフェース１７と交差する場所に
ある。ライン１３は、クラブフェース１７に対してほぼ
直交する。重心位置は１２であり、衝撃が１３Bにおけ
るように重心の下方にあるとき、クラブフェースは、衝
撃力ゆえに、１５で示される角度で回転するであろう。
この角度１５は、概して非常に小さく、図２においては
説明のために誇張されている。打撃が重心近くに中心決
めされる場合よりも打撃が重心の下方で良好になされる
場合の方が、モーメントはクラブヘッドの角運動に変換
されるので、小さなモーメント及び小さな速度がクラブ
ヘッドからボールに伝達される。クラブシャフト１８B
は、いくらか捻ったり、曲げたり、撓めたりでき、衝撃
の非常に短い継続時間、約０．０００５秒の間に撓み始
める。この態様において、ヘッド１８Aは、わずかに回
転でき、角速度を増加し、角度モーメントを大きくし、
結果的にボール速度を減少させる。

【００３３】より短いアイアンにおいて、打撃中心と同
じくらい低くあるべき重心にとって、結果的にほとんど
又はすべての打撃が重心より下方にあることは実用的で
ない。打撃が重心の下方にあるほど、打撃後に飛ぶ距離
は短くなる。本発明のフェース表面形状は、重心の下方
の打撃距離が増加して、距離を増加させ、距離のロスを
キャンセルするので、ＬＡ(ロフト角度)の局部的な値を
低くする。フェース表面形状を設計する２つの方法 フェース表面形状を設計する従来の方法は、結果的にバ
ルジ半径及びロール半径をほぼ最適な値に調節すること
であった。本発明は、バルジ半径及びロール半径とは大
幅に異なる２〜６又はそれ以上のパラメータの調節を教
示する。いずれの方法も、経験的に又は数学的（分析
的）になされてもよい。

【００３４】フェース表面形状を見出す従来の手順は、
クラブのモデルを作製し、クラブフェース上の種々の計
測位置にて数多くの打撃を行い、各打撃ごとに、フェア
ウェイでの停止ポイントの位置を距離及び方向で計測
し、次いで、経験によって、バルジ半径及びロール半径
に生じるいかなる変化が停止ポイントのばらつきを減少
させるかを判断するものである。この実験の後、逆の同
様のクラブのモデルで新しいバルジ半径及びロール半径
を用いて実験がなされる。試験及び修正手順は、ばらつ
きを更に減少させようとする価値のある試みであると判
断されるならば、１回以上繰り返される。

【００３５】経験のあるデザイナーは、中心を外れた打
撃の２つの基本的な特性を理解する。中心を外れた打撃
位置における局部的なロフト角度が高すぎたり低すぎた
りすると、ショットは、正確なロフト角度と同じ距離に
は飛ばない。ショットが、打撃の場所よりも左（又は
右）に非常に遠くで停止するならば、フェース形状は、
打撃の場所にて、このエラーを阻止するために、十分右
（又は左）に方向づけられてはいない。ロール半径を変
化させると、局部的なロフト角度が変わることは理解さ
れている。バルジ半径を変化させると、局部的な左右方
向が変わる。少なくとも暗黙のうちに、デザイナーは、
幾何学法則が、局部的なロフト角度及び局部的なフェー
スの向かう方向の完全な独立調節を防止することを理解
している。デザイナーは、経験によって、バルジ半径及
びロール半径がどの程度変化して、所望の訂正を行うの
かを理解している。乏しいフェース設計に比較して顕著
な改良が可能であるが、ほぼ完全な訂正は可能ではな
い。これらの関係は熟練したデザイナーには容易に理解
されるだろうが、デザイナーはしばしば、決定するに際
して、個々に、それぞれの詳細を熟慮しないことがあ
る。

【００３６】ゴルファーは、打撃時に種々のエラーを犯
す。いくつかのエラーは、これらの試験的な打撃に影響
する。本発明者らは、多数のゴルファーの多数のストロ
ボ写真によって、クラブフェース上にテープを張ること
によって、主要なエラーを研究した。停止ポイントにば
らつきを生じさせるこれらのエラーの最大のものは、ゴ
ルファーが各打撃ごとに手首を正確に同じ角度位置まで
回転させることができず、インパクトの瞬間にヘッドの
角度方向を変えることである。他の２つの重要なエラー
は、打撃が高すぎたり低すぎたり、所望の打撃位置から
トウ又はヒールに向かいすぎることである。本発明の最
終的な所望のクラブのデザインにおいて、フェース表面
形状は、これらのエラーの影響を減少させることができ
る。他の重要なエラーは、インパクト時のヘッド速度の
多様性及びクラブヘッドの経路の方向の多様性である。
さらに、多くの追加的なゴルファーのエラーがあるが、
これらのエラーは、通常は、重要でない。

【００３７】停止ポイントの多様性の測定の手順は、打
撃がロボットのゴルフマシーン（ロボットゴルファー）
によってなされるならば改良され促進されるであろう。
ロボットゴルファーは、これらのエラーの大部分を減少
又は排除する。デザイナーの判断を改良するために、人
間のゴルファーによる場合もロボットゴルファーによる
場合も、フェース上の各打撃位置を測定できるように、
クラブフェースにラベルテープを用いることが一般的で
ある。

【００３８】従来技術の判定手順は、分析計算によって
置換され得る。停止ポイントのばらつきの大きさの統計
学的評価並びにかようなばらつきの大きさを最小にする
ためになされ且つ試験される各クラブデザインの変動の
バルジ半径及びロール半径のシステム的な変動が実行さ
れる。

【００３９】上述の従来の方法は、すべて、３パラメー
タを含むトーラスの場合を除いて、主としてバルジ半径
及びロール半径の２パラメータだけを判断する。上述の
ように、本発明のフェース表面形状を決定する方法は、
他の変更例をも含む。変更例としては、（１）表面形状
が打撃中心から一方向に向かって湾曲するが、反対方向
には湾曲しないもの、（２）この湾曲の方向、がある。
かような湾曲は、実際には、湾曲の方向の好ましい定義
である、ある特定の角度方向における軸（より一般的に
はライン要素）を有する円柱面の曲率であることが認め
られている。本発明者らは水平な円柱面であるべきこの
方向に対してゼロを規定し、フェースの前面に向かって
みるときに正方向は反時計周りである。この例におい
て、２種の変更が可能である。さらに、本発明は、表面
形状が、各２種の変更可能な１以上（通常は３まで）の
かような柱面への平坦からの偏差の合計によって規定さ
れることを可能とする。すべての柱面は、打撃中心の位
置においてクラブフェースに接し、打撃中心から一方向
に所定の曲率を有するが反対方向には湾曲していない。

【００４０】本発明において、トウに向かう湾曲は、ヒ
ールに向かう湾曲とは異なっていてもよく、上下方向に
同様に異なっていてもよい。これは、かような４パラメ
ータ（４種の異なる曲率）を判定可能であることを意味
する。本発明ではさらに有利な調節を行うことができ
る。これら４種の曲率の各角度方向は変えることができ
る。例えば、クラブフェースのトウ部分において、曲率
は最も大きくて、トウに向かって厳密ではないが、いず
れかの方向が最良の改良を成す。かような場合におい
て、８種の異なるパラメータ（４種の曲率と４種の方
向）がある。

【００４１】ゴルフドライバーヘッドの場合には、最も
重要な改良は、それぞれ最適な角度方向における２種の
異なる曲率だけを用いる場合になされる。これは、判定
されるべき４種のパラメータがあることを意味する。第
３の曲率及び対応する第３の角度方向を用いることは、
改良が少ない場合もあるし、無視できるほど重要でない
場合もある。第４の曲率又はそれ以上の曲率を用いるこ
とは、通常は、無視できるほど重要でない。ある場合に
は、アイアン及びパターのデザインに典型的であるが、
１種の曲率及び対応する角度方向のみが要求され、追加
的なものは重要ではない。

【００４２】上述の本発明の表面形状の例は、円柱面形
状に基づく。単純な円形断面よりも他の形状を有する柱
面形状が用いられてもよい。例えば、楕円形、放物線形
状、及び指数関数曲線形状を含む。これらのすべての形
状は、むしろ円柱形状に近くアプローチする範囲で有用
であることがわかっている。

【００４３】本発明のフェース表面形状は、同様の経験
的観察により達せられ、デザイナーがバルジ半径及びロ
ール半径だけの判定に代えて、本発明により教示される
他の変動可能な値を考慮することを学ばなければならな
い点を除いて、従来技術に関して上述の判定が実行され
る。表面形状と停止ポイントとの関係 本発明者らは、長年の研究及び実際のゴルファーの経験
に基づいて、クラブヘッド、フェース表面形状、ヘッド
スピード、及びクラブのフェース上の打撃位置の特定の
デザインに対する衝撃の詳細及びボールの飛びを計算可
能とする数学的分析を実行した。これは、各打撃に対す
る停止ポイントを規定する。この手順は、種々のクラブ
ヘッドデザイン及びフェース表面形状間の正確な比較を
可能とする。さらに、経験的計測により識別及び研究す
ることは困難であるデザインにおける小さな変化の効果
を現す。

【００４４】この数学的手順は、以下の部分で、さらに
詳細に説明される。通常は、フェース表面形状の経験的
な評価を超えることが好ましい。この部分の残りは、数
学的分析に基づいて関係を論ずるが、すべての結果は慎
重な経験によって得ることができる。

【００４５】図４及び図５は、数学的分析手順に基づく
幾何学的結果である。これらの図は、なぜフェースの湾
曲が種々の打撃距離を調節できるのかについての基本的
な理由を示す。なぜなら、フェース湾曲は、局部的なＬ
Ａの値を変えるからである。アイアンに対して計算され
た結果が、ヘッド重量、ヘッドスピード、ヘッドの慣性
値の特定の組み合わせとして、これらの図に示されてい
る。図４及び図５において、典型的な打撃中心位置のデ
ザインは、２０及び２１でそれぞれ示されている。

【００４６】ロフト角度ＬＡは、アイアンにとって、ボ
ールの飛距離を制御するデザインを与えるために変更さ
れる第一次的なデザインパラメータである。図４は、最
大中心打撃距離CHDを与えるＬＡの値を示す。この例に
おいて、ＬＡの値は、図４のプロット上のポイント１９
で示されているように、約１８度である。距離は、垂直
軸上に示されているように、約１９５ヤードである。Ｌ
Ａのより大きな値又はより小さな値について、距離は減
少する。ＬＡは、各アイアンにとって、CHD上のＬＡの
効果によって教示されるように、適当なショット距離を
与えるように選択される。

【００４７】図４において符号２０で示されているポイ
ントは、かなり力の強いゴルファーが６番アイアンを用
いる場合に、１７０ヤードのCHDを与える典型的なＬＡ
値である。約７度のＬＡの値もまた、図４の曲線の左側
の枝（ポイント１９の左側）上に見出せるように、１７
０ヤードのCHDを与える。この曲線の左枝は、用いられ
ない。なぜなら、着地後に、ボールのより長いバウンド
及び転がり距離を伴う非常に低く短いボールの飛びを引
き起こすからである。停止ポイントは、右側の枝のより
高いＬＡ値よりもポイント１９の左側の枝のこのより低
いＬＡ値にとって、非常に大きく変動し得る。

【００４８】図４は、打撃中心の特定の高さに対するグ
ラフである。出打撃中心がより低い位置又はより高い位
置にあるとすれば、同様の曲線は、符号１９で示される
最大距離を単に変化するだけで与えられる。

【００４９】衝撃中心が打撃中心の上方又は下方にある
場合には、打撃距離にいくらか同様の効果がある。図５
は、この効果を示す。打撃中心位置は、２１であると予
想される。打撃の衝撃中心が２１であるこの打撃中心位
置にあるとすれば、約１７０ヤードのボール飛距離が認
められる。もし０．０１０６メートル（０．４インチ）
ほど下方にある（図５における−０．４）場合には、距
離は約１５２ヤードに過ぎない。この特定の例にとっ
て、重心は、打撃中心位置よりもいくらか上方にある打
撃がいくらか長い距離を与えるが、所定の値を超えて増
加するとより短い距離を与えるように配置される。

【００５０】打撃中心が０．０１０６メートル（０．４
インチ）ほど下方にある例にとって、図４は、１７０ヤ
ードの所望の距離を回復するために訂正する形状を示唆
する。すなわち、ボールの衝撃中心におけるクラブの局
部的ＬＡを減少させるように、フェース表面形状を変化
させることである。フェースの訂正形状が正確に選択さ
れる場合には、複数の打撃が打撃中心の下方でなされる
場合の打撃距離はほぼ一定に成され得る。複数の打撃間
の変動は、訂正フェース形状を持たずに、−０．０１０
６メートル（−０．４インチ）における打撃に対する１
８ヤード程度の距離不足と比較して、２〜３ヤードの範
囲まで減少されるであろう。

【００５１】打撃中心よりもはるかに上方の打撃もま
た、局部的なＬＡの減少を必要とするが、許容されない
前方に湾曲しフェースの凹面を有する表面形状を要求す
る。よって、フェースの上部のこの部分は、アイアンに
とって、左側の平坦な部分となる。表面のスロープは、
フェースの一部分から、異なる曲率を有する他の部分に
かけて滑らかである。スロープにおける変化は、リッジ
として現れるかもしれない断続を持たない。アイアンに
とって、この平坦で補償されない上面により引き起こさ
れる停止ポイントのばらつきは、通常の重心よりもいく
らか高い重心を有するデザインによって実質的に減少さ
れ得る。

【００５２】別の不都合な状態は、打撃が打撃中心位置
からトウ又はヒールに向かっていて並びに高すぎるか又
は低すぎる場合である。フェース表面の研究は、打撃中
心の上方が平坦で打撃中心の下方で凸状に湾曲している
アイアンに対して行われる。研究は、実際のゴルファー
で計測されると同様の態様にてランダムにばらつく打撃
で近似された。研究は、ヒール及びトウ方向における湾
曲が望ましくないことを示した。

【００５３】より後方の重心を有するウッドに対して、
トウ及びヒールに向かう打撃が同様に研究され、比較可
能な結果を得たが、詳細は異なっており、スピンボール
の空力学を含むものであった。形状を規定するための数学的手順 本発明者らは、停止ポイントのばらつきを最小化するゴ
ルフクラブに対する湾曲表面の最適化を容易にする方法
を見出した。上述のように、経験的手順は可能であるが
困難である。本発明者らは、理論的な数学的分析を導き
出した。

【００５４】数学的手順及び経験的手順の両者とも「修
正された表面」と呼ばれる湾曲表面を用いる。「修正さ
れた表面」は、局部的なフェース表面の所望の変化を与
える。これらの修正された表面は、所望の湾曲した最終
的なゴルフクラブフェース表面形状に達するために、平
坦なゴルフクラブフェース表面に後方向に加えられるべ
き距離を規定する。修正された表面は、円形、楕円形、
放物線、双曲線及び指数関数曲線表面として数学的に規
定される。他の数学的な湾曲表面を用いることもでき
る。すべては柱面形状である。アイアンにとって、大き
な又は非常に大きな曲率半径がフェースの上部に対して
最良で、小さな曲率半径が下部に対して最良であるが、
ウッドにとっては逆のことがいえる。いくつかの場合に
は、曲率半径にとって、打撃中心からの距離が増加する
際に、いくらか減少することが有利である。別の場合に
は、半径は一定又は一定に近い。

【００５５】かような表面の一つの数学的記述例は、一
般的な方法を説明することで補助されるであろう。指数
関数曲線表面の場合に用いられる一般式は下記式２のと
おりである。

【００５６】

【数２】 距離ｙ及びｚは、図８に示されている。

【００５７】この数式は、柱面の横断面形状を規定す
る。柱面形状の要素は、垂直基準面に対して計測された
ＴＨと呼ばれる角度に方向付けられている。ＴＨは、図
７において、垂直面３３と、打撃中心３２下方の垂直面
３３から反時計回り方向に１５度、１２０度、１６５度
及び２３０度にて示されている平面と、の間の角度によ
って示されている。横断面は、図８，図９，図１０及び
図１１に、ＴＨの示された値に方向付けられた平面に沿
って切り取られた断面として示されている。これらは、
柱面形状の要素に対して直交する方向から見ており、フ
ェースの上部の曲率は、上述の式によって規定される。

【００５８】クラブヘッド２９の下部は、クラブヘッド
の基部３１Ａ（地面に隣接している）から打撃中心３２
に至る平坦なフェース３４を規定する。平坦なフェース
は、基部３１Ａから打撃中心３２に至る所定のロフト角
度３６（ＬＡ）にある。柱面形状の要素は、図８におい
て３７で、図９において３７Ａで、図１０において３７
Ｂで、及び図１１において３７Ｃで示されているよう
に、打撃中心からフェースの上縁３１Ｂに至るクラブフ
ェース上に形成されている。平坦なフェース部分は、さ
らに、図９において３４Ａで、図１０において３４Ｂ
で、図１１において３４Ｃでそれぞれ示されている。

【００５９】所望の表面を得るための手順は、ＴＨ及び
式における定数のシステム的な調節を介してなされる。
ＴＨ及びこれらの定数の正確な選択は、従来の方法にお
けるバルジ半径及びロール半径の選択に置き換わる。こ
の選択は、判断及び経験又は好ましくは分析によって教
示される。分析は、停止ポイントの最小のばらつきを与
えるＴＨの値及び定数が見いだされるまで繰り返される
反復法である。この指数対数曲線の例に代わる別の形状
の場合には、かような形状は数学的に表され、数学的な
表現の定数及びＴＨについて同様の反復法が用いられ
る。経験的な代替例は、経験に基づく値を選択すること
である。

【００６０】新規な方法は、これらの数学的手法のいず
れかに記述されているであろう複数の表面を用いるコン
セプトを用いる。１以上の修正された表面がある場合に
は、各修正された表面からフェース表面に至る距離ｚが
加えられる。すなわち、第２以降の修正された表面から
の距離ｚの種々の調節が、第１の表面からの距離ｚに加
えられる。

【００６１】アイアン及びパターに対して、通常は、０
度又は０度に近いＴＨを有する１の修正された表面で十
分である。追加的な修正された表面は、通常はあまり重
要ではない。対比して、米国特許第１，６１５，０３８
号及び第５，３３３，８７３号明細書に記載されている
パターは、この方法で記述することができ、９０度及び
／又は２７０度のＴＨを有するであろう。

【００６２】ウッドに対して、通常は、約１２０度のＴ
Ｈ及び約２３０度のＴＨを有する第１及び第２の２つの
修正された表面（図１０及び図１１）が必要である。第
３の修正された表面は考慮するにあまり重要でなく、第
４の修正された表面は通常は無視できるほどに小さい効
果を奏する。クラブフェースに対してより多くの修正さ
れた表面を用いることができるが、ある点にて追加の修
正された表面は、停止ポイントのばらつきのさらなる減
少に関して無視できるほど効果を持たない。

【００６３】かような修正された曲面の通常の使用が最
終的なフェース表面に凹面領域を持たせる場合はない。
アイアン用の修正された表面に対する興味ある特別の場
合がある。１番アイアンは、通常は最良のＬＡ及び最大
距離に対する最良の重心位置を有するようにデザインさ
れるべきであり、かようなＬＡの値は図４に１９で示さ
れている。かようなデザインに対して中心の上方又は下
方での打撃は、平坦なフェースに比較して距離を減少さ
せるであろう。平坦なフェースは、この場合には最良で
ある。フェースの湾曲は、ＬＡが増加するにつれより重
要になる。

【００６４】図６は、アイアン用の改良されたフェース
表面形状の特性を示す。慣用のクラブの修正されていな
い（平坦な）フェースは、点線２４で示されている。重
心は２６で示されている。慣用の平坦なフェース２４
は、ボールを点線で示された矢印２２により近似的に示
される方向に飛ばす。本発明のフェース表面は、２５で
いくらか誇張されて示されている湾曲されたフェース部
分と、平坦な上部２７とを含む。非円形でもよい湾曲部
分２５は、この領域で打撃されると、ボールを実線矢印
２３で近似的に示される方向に飛ばす。柱面の湾曲部分
は、図６において打撃中心の下方にある。局部的なＬＡ
は、矢印２３の交差点において表面２５について小さ
く、打撃中心下方での打撃時に慣用の平坦なフェースに
より引き起こされる矢印２２で示される飛方向で距離の
損失を減少又は排除する。

【００６５】アイアンの下縁から部分的に外れる的外れ
の打撃について、本発明者らは、図６に示されていない
が湾曲部分２５の底縁でのフェースの平面又は平坦な部
分に平行な狭い平坦なフェース表面を与えることが望ま
しいことが多いことを見いだした。

【００６６】パターについて、最適なフェース形状はア
イアンに対して最適なフェース形状と同様である。ロボ
ットパッティングテストは、パットの距離におけるＬＡ
の効果を示した。収集されたデータから、下部又は上部
（重心位置に依存する）の最適な曲率が得られ、フェー
スの他の部分は平坦なままとされた。手順は、アイアン
に対する上述の手順と同様である。パターについて、空
力学的効果は、あまり重要でなく無視できる。

【００６７】ウッドについて、重心がアイアンの場合よ
りもフェースからさらに後方に位置しているので、曲率
はアイアンとは異なる。図７は、典型的なウッドの正面
図であり、打撃中心におけるフェースに直交する方向か
ら見た図である。打撃中心３２を通過する（又は通過し
てもよい）仮想の垂直基準面３３を有する。形状の説明
のために、視準線８−８は、１６５度のＴＨ角度におけ
る垂直から傾斜した平面の端面を表す。この平面は、打
撃中心位置３２においてフェースに直交する。

【００６８】図８は、図７の視準線８−８に沿って切り
取った断面図である。柱面修正表面における要素は、図
７において視準線８−８で規定されている平面に垂直に
なされている。これは、図８が修正表面の要素に平行な
図面であることを意味する。よって、図８は、ウッドを
表す修正表面の形状を表示する。同じことは、個々のＴ
Ｈ角度における図７の各視準線で切り取られた図９、図
１０及び図１１の横断面図においてもいえる。結果的に得られる形状の議論 トウ又はヒールに向かう打撃の作用の物理的な説明は、
むしろ広範に知られており理解されている。かような打
撃は、ボールを水平からいくらか偏差している軸につい
てスピンさせ、この効果は一般的にサイドスピンと呼ば
れる。サイドスピンは、アイアンについて重心がフェー
ス内又はフェース近くにある場合には起こらない。ボー
ルが空気を貫通して飛ぶとき、サイドスピンは、ボール
をスピン軸が傾斜するサイドスピンの量、ボール速度及
び他のファクターに依存して、右側又は左側に曲げさせ
る水平方向の空力学的力を生じさせる（一般的な言葉で
はスライス又はフックである）。

【００６９】サイドスピンは、公知であり、長年の間、
トウ又はヒールに向かう打撃の結果である停止ポイント
の側方エラーを実質的に減少するために上記で規定され
たようなバルジ半径を用いることによって、公知の近似
修正がなされている。本明細書に記載されている修正表
面を規定する方法は、サイドスピンに起因するエラーの
より効果的な抑制となる。

【００７０】本発明を用いるウッドに対する曲率半径
は、通常はアイアンに対する曲率半径よりも大きいが、
比較可能な程度ではない。結果として、フェースは、フ
ェース中心からヒールに向かいいくらか上方向に、さら
にトウに向かっていくらか上方向に向かう領域内で主と
して湾曲する。

【００７１】ウッドに対するこれらの修正表面は、フェ
ース中心から下方向に三角形状の平坦な若しくは平坦に
近い領域を有し、アイアンとは異なり、上向きでトウに
向かい且つ上向きでヒールに向かう領域内に単に湾曲し
ている結果的なフェース形状を与える傾向にある。

【００７２】パターについて、手順は、パットの停止ポ
イントが短く単に飛ぶだけである点で異なる。バウンド
及び転がりに関する要素がパターにとって重要である。
前述のように、修正表面に対するパラメータの最良値
は、停止ポイントのばらつきを最小化することが見出さ
れている。結果的に得られるフェース表面形状は、アイ
アンのフェース表面形状に似ている。新規性の概要 フェース表面の新規な形状は、結果的に、従来技術の表
面形状と比較して、停止ポイントのばらつきをより小さ
くする。従来技術のデザイン方法は、最適なバルジ半径
及びロール半径の選択を要求する。新規な方法は、他の
パラメータの選択を要求する。

【００７３】アイアン、ウッド及びパターに対して記述
されたフェース表面形状は、従来の表面の対称性とは非
常に異なる表面の種々のポイントで非対称である最小の
曲率半径を有する。打撃中心においてフェースに接する
平面からの偏差もまた、非対称である。

【００７４】フェース表面上の種々のポイントにて計測
された最も小さい曲率半径は、従来の表面とは非常に異
なる新規なフェース表面に対する方法で変化する。これ
は、表面上の種々の規定ポイントにおけるかような曲率
半径のうち２つの曲率半径の比率の研究によって比較さ
れるであろう。フェースの平坦な領域は、１．００の比
率又は主として通常の製造公差に由来する１．００とは
異なる１．００に非常に近い比率を有する。技術的に
は、完全に平坦なフェースは、無限大を無限大で分割す
る比率を有するので規定されない。実際のフェースは、
完全に平坦ではなく、１．００に非常に近い比率を有す
る。

【００７５】本発明を好ましい実施形態を参照しながら
説明したが、当業者には、本発明の請求の範囲の精神を
逸脱しない限りにおいて、種々の変更が成されてもよい
ことは明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、米国特許第５，３３３，８７３号明細
書に開示されているような従来のパターの湾曲したフェ
ースを示す。

【図２】図２は、典型的な従来のゴルフアイアンの端面
図である。

【図３】図３は、典型的な従来のゴルフアイアンの正面
図である。

【図４】図４は、ロフト角度ＬＡが典型的なデザインに
対して変化し、他の何らの変化も伴わない場合のアイア
ンに対する中心打撃距離ＣＨＤがいかに変化するかを示
すグラフである。

【図５】図５は、典型的なデザインに対する打撃中心か
ら垂直方向にずれた打撃に対して打撃距離がいかに変化
するかを示すグラフである。

【図６】図６は、本発明に従って製作されたフェース表
面を有するアイアンの端面図である。

【図７】図７は、現在では金属製であるがウッドと呼ば
れる典型的なゴルフクラブの正面図である。

【図８】図８は、図７の線８−８に沿って切り取った断
面図であり、視準面が基準面から１６５度の角度にあ
り、本発明を具現化するウッド用の典型的なフェース表
面形状を示す。

【図９】図９は、図７の線９−９に沿って切り取った断
面図であり、基準面から１５度回転している状態を示
す。

【図１０】図１０は、図７の線１０−１０に沿って切り
取った断面図であり、基準面から１２０度回転している
状態を示す。

【図１１】図１１は、図７の線１１−１１に沿って切り
取った断面図であり、基準面から２３０度の角度にある
状態を示す。

【図１２】図１２は、トーラス方程式に基づく従来のフ
ェース表面形状の概略斜視図である。

【符号の説明】

２２：従来のフェースでのボールの飛方向 ２３：本発明のフェースでのボールの飛方向 ２４：従来の修正されていないフェース ２５：本発明の湾曲されたフェース（湾曲部） ２７：平坦な上部 ３１Ａ：基部 ３１Ｂ：上縁 ３２：打撃中心 ３３：垂直基準面 ３４、３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ：平坦なフェース部 ３６：ロフト角度 ３７、３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃ：フェース ｙ：打撃中心におけるフェースに接する面内の打撃中心
からの距離 ｚ：仮想の平坦な表面の延長部からの調節距離

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゴルフクラブヘッドであって、 凸面であり、ゴルファーによるフェース上でばらつく複
   数の打撃の後にゴルフボールが停止する複数のポイント
   の位置の変動を最小化するように選択されたフェース表
   面形状を有する湾曲した打撃フェース表面と、 好ましい打撃位置を備える打撃中心と、 上記打撃中心において上記フェース表面に直交する分割
   面と、を有し、 上記分割面は、垂直面に対して１５度から１６５度の間
   のある角度に方向づけられていて、 上記フェースは、上記分割面に対して非対称である、こ
   とを特徴とするゴルフクラブヘッド。
2. 【請求項２】 湾曲した打撃フェース表面を有するゴル
   フクラブヘッドであって、上記フェースは、 凹面がなく、 好ましい打撃位置を備える打撃中心を有し、 ゴルファーによるフェース上でばらつく複数の打撃の後
   にゴルフボールが停止する複数のポイントの位置におけ
   るばらつきを最小化するように選ばれた形状と、 上記打撃中心において上記フェース表面に接する接面
   と、 上記接面に直交して上記打撃中心を通る水平線で交差す
   る中間面と、 上記接面と直交して上記打撃中心から所定のトウ−ヒー
   ル間距離に配置されている垂直面と、 上記所定のトウ−ヒール間距離及び上記中間面上方の上
   記接面内で計測した所定の上下距離にて計測した上記フ
   ェース形状の第１の最小曲率半径と、 上記中間面下方の上記接面にて計測した等しい上下距離
   にて計測した上記フェース形状の第２の最小曲率半径
   と、を有し、 かような所定のトウ−ヒール間距離及び上下距離のすべ
   てに対して、上記第１及び第２の曲率半径を上記フェー
   スの周縁内にある複数のポイントで計測する限りにおい
   て、上記第１及び第２の曲率半径は互いに異なってい
   て、各最小曲率半径は、接面と形状を規定するフェース
   表面との交差地点にある最も小さい曲率半径からなるこ
   とを特徴とするゴルフクラブヘッド。
3. 【請求項３】 請求項２のゴルフクラブヘッドであっ
   て、 前記第１及び第２の最小曲率半径のうち小さい曲率半径
   と大きい曲率半径との比率は、０〜０．８の間にあるこ
   とを特徴とするゴルフクラブヘッド。
4. 【請求項４】 請求項２のゴルフクラブヘッドであっ
   て、 前記所定のトウ−ヒール間距離は０であることを特徴と
   するゴルフクラブヘッド。
5. 【請求項５】 請求項４のゴルフクラブヘッドであっ
   て、 前記第１及び第２の最小曲率半径のうち小さい曲率半径
   と大きい曲率半径との比率は、０〜０．８の間にあるこ
   とを特徴とするゴルフクラブヘッド。
6. 【請求項６】 請求項２のゴルフクラブヘッドであっ
   て、 前記打撃中心は、前記フェース表面のトウ端部及びヒー
   ル端部の間の中点にあり、上記中点の距離及び前記打撃
   中心は、打撃の中心の選択された上限及び打撃の中心の
   選択された下限の間の中点を決定する、ことを特徴とす
   るゴルフクラブヘッド。
7. 【請求項７】 ゴルフクラブヘッドであって、 打撃の好ましい位置を備える打撃中心を有する凸状に湾
   曲したゴルフクラブフェース表面と、 上記打撃中心において接する基準接面と、 上記基準接面に直交する計測面に関して形成されたフェ
   ース表面と、を有し、 上記計測面は上記基準接面及び上記フェース表面に交差
   し、上記フェース表面は上記基準接面に直交して計測さ
   れた接面から上記打撃中心から所定距離にある複数のポ
   イントにおける複数のフェース表面切片に至る離隔した
   距離の複数の切片にて形成されていて、上記接面に直交
   して計測された距離は上方向における所定距離において
   下方向における同様の所定距離とは異なっていて、上記
   所定の距離は上記クラブフェースの周縁内にあって接面
   に直交し且つ上記打撃中心を通るラインについて選択さ
   れた角度に方向付けられた複数の計測面内で計測され、
   上記接面に直交して計測されたフェース表面に至る距離
   はゴルフクラブで打撃されたゴルフボールの停止ポイン
   トのばらつきを減少させるように選ばれたフェース形状
   を与える、ことを特徴とするゴルフクラブヘッド。
8. 【請求項８】 クラブフェース表面がクラブヘッドの基
   部に結合していて、クラブフェースが規定されたロフト
   角度に方向付けられた仮想の平坦な表面として上方向に
   延びるゴルフクラブヘッドに対する最適なフェース表面
   形状を見いだす方法であって、 上記フェース表面上でばらつく複数の打撃の停止ポイン
   トを決定する段階と、 上記停止ポイントのばらつきが最小になるフェース表面
   形状を与えるまで、上記仮想の平坦な表面の形状を反復
   法によって調節する段階と、を備えることを特徴とする
   方法。
9. 【請求項９】 請求項８の方法であって、前記反復法
   は、 前記面の反対側上の柱面形状に接する前記フェース表面
   のあるポイントの一側部上の規定されたロフト角度にお
   ける修正された平坦な表面形態を有する第１の修正フェ
   ース表面を規定する段階と、 上記ポイントにて上記修正された平坦な表面に直交する
   軸についてある角度に方向付けられていて上記修正され
   た平坦な表面の延長部からの異なる距離によって規定さ
   れた上記柱面形状の要素を生じる段階と、 上記第１の修正されたフェース表面上でばらつく複数の
   打撃の停止ポイントを決定して、上記柱面形状及び上記
   第１の修正された表面形状における角度を上記停止ポイ
   ントのばらつきを最小にするように調節する段階と、を
   備えることを特徴とする方法。
10. 【請求項１０】 請求項９の方法であって、 前記柱面形状は、前記柱面と、上記柱面形状に直交する
    交差面と、の交差によって規定され、 上記交差形状は、円形、放物線、楕円形、双曲線、指数
    関数曲線及び下記数１ 【数１】 の代数列によって規定される形状からなる曲線の群から
    選択される、ことを特徴とする方法。