JP2001000597A

JP2001000597A - ゴルフクラブヘッドおよびゴルフクラブ

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Publication number: JP2001000597A
Application number: JP11180395A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Nagao; 裕史長尾; Takeshi Naruo; 丈司鳴尾; Mototaka Iwata; 元孝岩田; Kei Tsuji; 圭辻
Original assignee: Mizuno Corp
Current assignee: Mizuno Corp
Priority date: 1999-06-25
Filing date: 1999-06-25
Publication date: 2001-01-09

Abstract

(57)【要約】【課題】打撃位置の変動に伴うボールの飛距離と飛球
方向のばらつきが小さいゴルフクラブヘッドおよびゴル
フクラブを提供する。【解決手段】ゴルフクラブヘッド１は、ゴルフクラブ
ヘッド１の慣性楕円体であり、その原点で互いに直交す
る慣性楕円体の３本の主軸を、それらの主軸まわりの慣
性モーメントが大きい順に軸Ｉ₁、軸Ｉ₂および軸Ｉ₃と
したとき、軸Ｉ₂および軸Ｉ₃のいずれか一方と、フェー
ス面１１の法線ベクトルとのなす角度θが２０°以下で
あるようにフェース面１１が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はゴルフクラブヘッ
ドおよびゴルフクラブに関する。特に、ゴルフクラブヘ
ッドの特性として重要な慣性モーメントを重心まわりの
慣性楕円体で表わし、その慣性楕円体の３本の慣性主軸
のうち、当該慣性主軸まわりの慣性モーメントが最大に
なる慣性主軸以外の２軸のどちらか一方と、重心を通る
フェース面の法線ベクトルのなす角度を０°に近づける
ものである。これにより、ゴルフボールの飛球方向に対
する慣性モーメントを大きくし、打撃位置のばらつきに
起因する飛距離と方向性のばらつきを効率よく減少させ
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、慣性楕円体を考慮してゴルフクラ
ブヘッドを設計する技術として、特開平５−５７０３４
号公報には、ゴルフクラブヘッドが元々持つ慣性楕円体
の主軸方向に重量を付加し、ゴルフクラブヘッドの重量
の増加を最小限に抑えつつ慣性楕円体を大きくする技術
が開示されている。

【０００３】また、特開平９−１４９９５４号公報や特
開平１０−２４８９６９号公報で、飛球線を含む平面お
よび水平面に対して垂直な平面に慣性主軸を投影した際
の角度を、ゴルファーの打撃位置のばらつき方向近傍に
設定することで、飛距離のばらつきを抑制する技術が開
示されている。

【０００４】しかしながら、特開平５−５７０３４号公
報に開示される技術は、生産したヘッドが予め有する慣
性主軸の方向を変化させずにその軸上に重量を付加する
ことで慣性楕円体を大きくすることを開示しているだけ
である。また、そもそも、その慣性主軸の方向がゴルフ
クラブの性能を考慮した場合に、望ましいものであるか
どうかの判断はなされていない。

【０００５】また、特開平９−１４９９５４号公報や特
開平１０−２４８９６９号公報では、ゴルフクラブヘッ
ドに望ましい慣性主軸の傾斜角度を開示している。これ
は、いわゆるゴルフクラブヘッドをフェース側から見た
水平面に垂直な一平面に投影した場合に望ましい角度を
開示しているにすぎない。また、どの軸の傾斜を制御す
れば効果的であるかについては言及されていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ゴルファーがボールを
打撃するとき、さまざまな要因でボールがゴルフクラブ
ヘッドに当たる打点位置は変動する。ゴルフクラブに要
求される特性の１つに打点位置の変動に伴うボールの飛
距離と飛球方向のばらつきが小さいことが挙げられる。

【０００７】打点位置が変動することによりボールの方
向と飛距離が不安定になると、ゴルファーが望んだ位置
にボールを運ぶことができず、スコアメイクの上で好ま
しくないためである。

【０００８】また、特にドライバにおいて、近年長尺化
が進み、ヘッドの遅れにより打球が右へ飛び出す減少、
いわゆるボールの掴まりが悪いという傾向が顕著になっ
ている。この対策として、フェース角と呼ばれる飛球線
とフェース面の偏差角度を−４度以下の小さい値にする
ものもある。しかし、ゴルファーが最もアドレスしやす
いフェース角は０度であり、一般には−２度から２度の
範囲に設定されているものである。このため前述したフ
ェース角を小さくしたヘッドでは、アドレスがし難い使
いづらいクラブとなっている。

【０００９】そこで、この発明は上述のような問題点を
解決するためになされたものであり、打撃位置の変動に
伴うボールの飛距離と飛球方向のばらつきが小さく、飛
距離と方向性の安定したゴルフクラブヘッドとゴルフク
ラブを提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ゴルフク
ラブの飛距離と飛球方向について種々の検討をした結
果、以下の結論を得た。つまり、上述の従来の技術にお
いても、ある程度の改善がなされているが、慣性楕円体
を平面上に投影するのではなく三次元的に捉え、慣性主
軸のどの軸にどのような傾斜をもたせればよいかを特定
することで、より効率的な改善が可能であることがわか
った。

【００１１】そこで、この発明では、従来の技術では開
示されていない、ゴルフクラブにとって望ましい慣性主
軸の三次元的な傾きと、傾斜を制御すべき軸を設定する
ことで、打球位置のばらつきに対してより効率的に飛距
離と打球方向のばらつきを抑えたゴルフクラブヘッドを
提供しようとするものである。

【００１２】現在ゴルフクラブヘッドは、主にスイート
エリアを考慮して設計されている。しかし、トウ−ヒー
ル方向に水平である任意の一軸まわりの慣性モーメント
の大きさで表わされることがあり、慣性主軸の投影角度
を考慮して設計されているものがある。しかし、三次元
的に存在する慣性楕円体の三軸の向きについては考慮さ
れていない。

【００１３】この発明では、ゴルフクラブヘッドが有す
る慣性楕円体の互いに直交する慣性主軸のうち任意の一
軸と、ゴルフクラブヘッドの重心を通るフェース面の法
線ベクトルとのなす角度が小さくなるように設計するこ
とにより、飛距離と方向性の安定したゴルフクラブヘッ
ドとゴルフクラブを提供する。

【００１４】物体は、三次元的な慣性楕円体を有し、そ
の慣性楕円体は直交する３本の慣性主軸を持つ。外力が
加えられたとき、慣性モーメントの小さい軸まわりに最
も回転しやすいので、慣性モーメントが最も小さい軸Ｉ
₃の方向から受けるモーメントに対して最も回転し難く
なる。

【００１５】従来のゴルフクラブヘッドは、特にメタル
ウッドヘッドや中空型アイアンヘッドでは、図１で示す
ように、ゴルフクラブヘッド１は、軸Ｉ₁、軸Ｉ₂および
軸Ｉ ₃で示す慣性主軸と、慣性楕円体１０を有する。重
心Ｇを通るフェース面１１の法線ベクトルに対してなす
角度が最も小さいのは軸Ｉ₃で、その角度は３０°弱で
ある。

【００１６】ここで、ゴルフクラブでボールを打撃する
際に発生する荷重を図２に示す。打撃する際に発生する
荷重はベクトルＦで表わされ、このベクトルＦは、フェ
ース面１１に垂直なベクトルＦＰと、フェース面１１に
平行な微小なベクトルＦＨに分解することができる。飛
距離や飛球方向のばらつきはゴルフクラブヘッド１の矢
印１２で示す方向への不必要な回転に起因する。この回
転運動を発生させるモーメントのほとんどは、その大き
さからフェース面１１で垂直なベクトルＦＰであり、フ
ェース面１１に平行なベクトルＦＨは垂直成分に比べて
無視し得る程度であることがわかる。

【００１７】先に述べたように、慣性モーメントが最小
となる軸Ｉ₃方向から受ける荷重に対して物体が最も回
転し難くなる。一方、ヘッドに加わる荷重の方向は、フ
ェースの法線ベクトルの方向に限定される。したがっ
て、打点ばらつきに対する飛距離の変動を最も減らすた
めには、慣性モーメントが最小となる軸Ｉ₃の方向が荷
重方向、すなわちフェース面の法線ベクトルに一致すれ
ばよい。

【００１８】ここで、慣性主軸まわりの慣性モーメント
が最小となる軸Ｉ₃とフェース面の法線ベクトルのなす
角を連続的に変化できるような、図３に示すような試験
ヘッドを作製した。フェース角は０°である。軸Ｉ₃を
さまざまなに変化させるために、ヘッド１では、トウ−
フェース側とヒール−バック側に、ヘッド２では、トウ
−バック側とヒール−フェース側に各々１０ｇの重量を
付加した。このとき、軸Ｉ₃とフェース面の法線ベクト
ルのなす角度は、ヘッド１では４．８°、ヘッド２では
２４．７°であった。

【００１９】ここで、フェース面の法線ベクトルと慣性
主軸とのなす角度について説明する。図１３で示すよう
に、フェース面１１または、そのフェース面１１を延長
した接面２１の法線ベクトルであって、重心Ｇを通るベ
クトルは、重心Ｇからスイートスポットを通るように延
びる。また、軸Ｉ₂または軸Ｉ₃は、重心Ｇを通り、フェ
ース面の方向ベクトル（フェース面に平行な平面の法線
ベクトル）と角度θをなす。

【００２０】なお、ゴルフクラブヘッドの中には、一般
的なウッド用のゴルフクラブヘッドのように、打球面が
凸状になったものがある。この場合は、フェース面１１
の図心（フェース面の中心）近傍に接する面をフェース
面と定義する。詳しくは、フェース図心、またはスイー
トスポット（フェース面に重心を投影した位）あるいは
フェース外周を含む面に対して最も距離のあるフェース
面上の点に接する平面であるが、各々の点は図心付近に
集中するので、いずれに接する面を基準にしても大きな
違いはない。

【００２１】図４は、図３で示すヘッドを４６インチの
長尺クラブに組付け、軸Ｉ₃とフェース面の法線ベクト
ルのなす角θを０°から３０°付近まで変化させ、スイ
ートスポットから１０ｍｍトウ側で打撃したときの飛距
離の変化を示したロボット実験の結果である。図４か
ら、両者のなす角θが２０°を超えると、急激に飛距離
が低下することがわかる。

【００２２】したがって、両者のなす角θを２０°以下
となるように設計すれば、スイートスポットを外して打
撃しても飛距離低下の少ない、すなわち飛距離のばらつ
きの少ないクラブを提供することができる。

【００２３】さらに、被験者１０名による試打を行なっ
た。図５は、ヘッド１の、図６はヘッド２の試打結果で
ある。それぞれ、上段（Ａ）が飛び出し方向のヒストグ
ラム、下段（Ｂ）が球筋のヒストグラムである。

【００２４】図５および図６を参考にして、この結果で
右に飛び出す頻度とフェード系の球が出る頻度を比較す
ると、軸Ｉ₃とフェース面の法線ベクトルとのなす角度
が小さいとヘッドの遅れによる右への飛び出し、フェー
スが開くためのスライス球が低減されていることがわか
る。

【００２５】ここで、球筋の横軸は、打球の曲がりの量
を被験者に自己申告させたものであり、一方飛び出し方
向の横軸は、目標物に対して５°刻みにエリアを区切
り、打撃直後の飛球方向を測定したものである。

【００２６】図７は、全打球に占める左右への飛び出し
の比率を示すグラフである。この結果から、軸Ｉ₃とフ
ェース面の法線ベクトルのなす角度を１０°以下にすれ
ば、フェース角を小さく設定することなくヘッドの遅れ
によるボールの掴まりの悪さを改善できることがわか
る。

【００２７】なお、慣性主軸まわりの慣性モーメントの
大きさを軸Ｉ₁＞軸Ｉ₂＞軸Ｉ₃となるように設定した
が、ヘッドの高さを増加させていくと、軸Ｉ₂と軸Ｉ₃の
位置が入れ替わることがある。この場合は軸Ｉ₂と軸Ｉ₃
まわりの慣性モーメントの大きさは大差はないので、無
理に軸Ｉ₃とフェース面の法線ベクトルとのなす角を小
さくしなくても、軸Ｉ₂を軸Ｉ₃の代わりに設定してもよ
い。

【００２８】図９において、地面に垂直な重心Ｇを通る
軸をＺ軸とし、フェース面の図心における接面と地面と
の交線に平行でかつＺ軸と垂直で重心Ｇを通る軸をＸ軸
とする。また、Ｘ軸とＺ軸の両方に垂直で重心Ｇを通る
軸をＹ軸とする。

【００２９】まず、図８に示すように、フェース面の図
心における接面と地面との交線に平行でかつ重心を通る
面の方向ベクトルをｆ（ｌ，ｍ，ｎ）^Tとし、次式の各
ベクトルを計算する。

【００３０】ｆ₁（ｌ₁，ｍ₁，ｎ₁）^T＝ｆ×Ｚ（０，０，１）^T ｆ₂（ｌ₂，ｍ₂，ｎ₂）^T＝ｆ₁×ｆ …（１）ｆ₃（ｌ₃，ｍ₃，ｎ₃）^T＝ｆ₁×ｆ₂ ただし、×は外積を表わす。

【００３１】次に、図９で示すように、フェース面１１
の図心２１ａ（中心）における接面２１と地面２３との
交線に平行でかつ重心を通る軸をα軸、接面２１と平行
でα軸と垂直な軸をβ軸、α軸およびβ軸に垂直な軸を
γ軸とすると、α、β、γ座標系からＸ、Ｙ、Ｚ座標系
の変換は、次式で表わされる。

【００３２】Ｘ＝ｌ₁・α＋ｌ₂・β＋ｌ₃・γ Ｙ＝ｍ₁・α＋ｍ₂・β＋ｍ₃・γ …（２）Ｚ＝ｎ₁・α＋ｎ₂・β＋ｎ₃・γ ここで、ｌ₁，ｌ₂，ｌ₃，ｌ₁₂，ｌ₁₃，ｌ₂₃はＸ，Ｙ，
Ｚ軸に関する慣性モーメントと慣性乗積とすると、以下
の関係が得られる。

【００３３】ｌ₁・Ｘ²＋ｌ₂・Ｙ²＋ｌ₃・Ｚ²＋２・ｌ₁₂・Ｘ・Ｙ＋２・ｌ₁₃・Ｘ・Ｚ＋２・ｌ₂₃・Ｙ・Ｚ＝１ …（３）式（３）で表わされる楕円体は慣性楕円体と呼ばれてい
る。これは各方向の慣性抵抗の大きさを示すものであ
る。

【００３４】この慣性楕円体の大きさは、物体の回転の
しやすさを示す慣性抵抗の大きさを表わしている。荷重
方向から見た慣性楕円体の投影面積が小さいほど慣性抵
抗が高いことを表わしている。そのため、ゴルフクラブ
ヘッドを回転させる主荷重であるフェース面の法線ベク
トルと慣性楕円体の軸Ｉ₃の方向を一致させることで、
ゴルフクラブヘッドのボール打撃に対する慣性抵抗を最
大にでき、またはフェース面の法線ベクトルと慣性楕円
体の軸Ｉ₂の方向を一致させることで慣性抵抗を極大に
できるので飛距離が安定する。

【００３５】この発明に従ったゴルフクラブヘッドは、
ゴルフクラブヘッドの慣性楕円体であり、その原点で互
いに直交する慣性楕円体の３本の主軸を、それらの主軸
まわりの慣性モーメントが大きい順に軸Ｉ₁、軸Ｉ₂およ
び軸Ｉ₃としたとき、軸Ｉ₂および軸Ｉ₃のいずれか一方
と、フェース面の法線ベクトルとのなす角度が２０°以
下であるようにフェース面が形成されている。

【００３６】また、好ましくは、軸Ｉ₃とフェース面の
法線ベクトルのなす角度が１０°以下である。

【００３７】また、好ましくは、軸Ｉ₂とフェース面の
法線ベクトルのなす角度が１０°以下である。

【００３８】さらに、この発明に従ったゴルフクラブ
は、上述のいずれかのゴルフクラブヘッドと、その一方
端がゴルフクラブヘッドに接続されたシャフトとを備え
る。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて説明する。

【００４０】まず、この発明に従ったゴルフクラブヘッ
ドは、ゴルフクラブヘッドの慣性楕円体であり、その原
点で互いに直交する慣性楕円体の３本の主軸を、それら
の主軸まわりの慣性モーメントが大きい順に軸Ｉ₁、軸
Ｉ₂および軸Ｉ₃としたとき、軸Ｉ₂および軸Ｉ₃のいずれ
か一方と、フェース面の法線ベクトルとのなす角度が２
０°以下であるようにフェース面が形成されているもの
である。

【００４１】ここで、軸Ｉ₃とフェース面の法線ベクト
ルとのなす角度を２０°以下にするためには、トウ−サ
イド部とバック部のややヒールよりに本体を構成する材
料より比重の大きいウエイト材を配置し、軸Ｉ₃を矯正
する。また、図１２で示すように、通常のヘッドでは、
一般に、軸Ｉ₃よりも軸Ｉ₂の方がフェース面１１の法線
ベクトルとのなす角度が小さい。この場合は、無理に軸
Ｉ₃を矯正するよりも軸Ｉ₂を矯正し、軸Ｉ₂とフェース
面１１の法線ベクトルとのなす角度が２０°以下とする
ことで、慣性抵抗の極大値を目指せばよいのである。

【００４２】また、好ましくは、軸Ｉ₃とフェース面の
法線ベクトルとのなす角度は１０°以下である。この場
合、軸を矯正する効果を高めるため、ウエイト材をヒー
ルバック部のサイド面に配置している。

【００４３】さらに好ましくは、軸Ｉ₂とフェース面の
法線ベクトルとのなす角度は１０°以下である。

【００４４】また、これらのゴルフクラブヘッドと、そ
の一方端がゴルフクラブヘッドに接続されたシャフトか
らなるゴルフクラブを形成すればさらに好ましい。

【００４５】

【実施例】図１０は、慣性主軸の方向を目的の値に設定
するための本発明の実施例１のクラブヘッドを示す図で
ある。図１０で示すように、ゴルフクラブヘッドのトウ
−サイド部にトウ先ウエイト部材を設けた。また、バッ
ク−ソール部やヒールよりにソールバックセンタウエイ
ト部材を設けた。これらのウエイト部材は、ともに、比
重の高い金属（ステンレス合金、コバルト合金、タンタ
ル合金、タングステン合金等）とした。これにより、フ
ェース面の法線ベクトルに対して軸Ｉ₃のなす角度θ
を、表１に示すように本発明が設定する値に修正した。

【００４６】

【表１】

【００４７】さらに、図１１に実施例２のクラブヘッド
を示す。ウエイト材による軸Ｉ₃の矯正効果を増すため
に、比重の高い金属（ステンレス合金、コバルト合金、
タンタル合金、タングステン合金等）の配置をソールバ
ック部からヒールサイド部に移した。また、トウ−サイ
ド部のウエイトはそのままとした。これにより、フェー
ス面の法線ベクトルと軸Ｉ₃のなす角度を表２に示すよ
うに、１０°以下の範囲に修正したものである。

【００４８】

【表２】

【００４９】図１１では、トウ・フェース側のソール部
に比重の高いウエイト部４ａを設け、また、ヒール・バ
ック側のサイド部に比重の高いウエイト４ｂを配置して
いる。ウエイトを付加する前の軸Ｉ₃はフェース面の法
線ベクトルに対して２２°の傾斜を有するが、重心に対
してほぼ点対称になるようにウエイトを付加することで
重心の位置を変えることなく慣性楕円体の主軸の傾斜だ
けを矯正することができる。

【００５０】また、重量を付加する位置は重心から離れ
るほど矯正効果が高くなるので、ヒール・バック部に付
加すべき重量は、ヘッド本体サイド部に重量体をねじ込
む受領部を形成し、これにねじ止めしている。

【００５１】表３に、本発明（実施例２）のクラブをロ
ボットによりスイートスポット位置より左右に１０ｍｍ
オフセットして１０球打撃したときの平均飛距離（キャ
リー）を示す。

【００５２】

【表３】

【００５３】本発明のゴルフクラブヘッドは、前述した
ように、慣性主軸まわりの慣性モーメントが最大になる
軸Ｉ₁以外の軸Ｉ₂または軸Ｉ₃とフェース面の法線ベク
トルのなす角度を２０°以下、好ましくは１０°以下に
することにより、打球の飛距離と方向性を安定させるも
のである。

【００５４】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。

【００５５】

【発明の効果】本発明のゴルフクラブヘッドは、前述し
たように慣性主軸まわり慣性モーメントが最大になる軸
Ｉ₁以外の軸Ｉ₂または軸Ｉ₃とフェース面の法線ベクト
ルのなす角度を２０°以下、好ましくは１０°以下とす
るものである。これにより、ヘッドが持つ慣性楕円体を
三次元的に好ましい配置とすることによって、ヘッドの
慣性モーメントを効果的に打球の飛距離と方向の安定性
に転化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のゴルフクラブヘッドの慣性楕円体と慣
性主軸を模式的に示す図である。

【図２】ボール打撃時に発生する力とモーメントとの
関係を示す図である。

【図３】慣性主軸Ｉ₃の傾斜を変化させるための試作
ヘッドを示す図である。

【図４】フェース面の法線ベクトルに対する軸Ｉ₃の
傾斜角度とキャリーとの関係を示すグラフである。

【図５】ヘッド１を装着したクラブで打撃したときの
打球方向と球筋を示すグラフである。

【図６】ヘッド２を装着したクラブで打撃したときの
打球方向と球筋を示すグラフである。

【図７】フェース面の法線ベクトルに対する軸Ｉ₃の
傾斜角度と左右へ飛び出した打球の比率を示す図であ
る。

【図８】切断楕円面と座標変換を説明するための模式
図である。

【図９】慣性楕円系座標の基本軸Ｘ、Ｙ、Ｚおよび変
換軸α、β、γを示す模式図である。

【図１０】この発明の実施例１のゴルフクラブヘッド
の模式図である。

【図１１】この発明の実施例２のゴルフクラブヘッド
の模式図である。

【図１２】ゴルフクラブヘッド形状による軸Ｉ₂と軸
Ｉ₃の角度の変化を示す図である。

【図１３】軸Ｉ₂または軸Ｉ₃とフェース面の法線ベク
トルとのなす角度を説明するための図である。

【符号の説明】

１ゴルフクラブヘッド、２ゴルフボール。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩田元孝大阪府大阪市住之江区南港北１丁目12番35 号美津濃株式会社内 (72)発明者辻圭大阪府大阪市住之江区南港北１丁目12番35 号美津濃株式会社内Ｆターム(参考） 2C002 AA02 LL01 MM04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ゴルフクラブヘッドの慣性楕円体であ
り、その原点で互いに直交する前記慣性楕円体の３本の
主軸を、それらの主軸まわりの慣性モーメントが大きい
順に軸Ｉ₁、軸Ｉ₂および軸Ｉ₃としたとき、前記軸Ｉ₂および前記軸Ｉ₃のいずれか一方と、フェース
面の法線ベクトルとのなす角度が２０°以下であるよう
に前記フェース面が形成されている、ゴルフクラブヘッ
ド。
【請求項２】前記軸Ｉ₃と前記フェース面の法線ベク
トルのなす角度が１０°以下である、請求項１に記載の
ゴルフクラブヘッド。
【請求項３】前記軸Ｉ₂と前記フェース面の法線ベク
トルのなす角度が１０°以下である、請求項１に記載の
ゴルフクラブヘッド。
【請求項４】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と、その一方端が前記ゴルフクラブ
ヘッドに接続されたシャフトとを備えた、ゴルフクラ
ブ。