JP2001321468A - ゴルフクラブヘッド - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 飛距離を増大しうるゴルフクラブヘッドを提
供する。 【解決手段】 ボールを打撃するフェース部４の少なく
とも一部が、以下の要件〜を満たす合金から構成さ
れていることを特徴とするゴルフクラブヘッド１。 元素の周期律表において隣接した族番号に属する３
成分以上の金属元素からなること 少なくとも２成分の元素の原子半径の差が１０％以
上であること 少なくとも主成分の元素と他の一つの構成元素との
混合熱が−１０kcal／mol 以上であること
供する。 【解決手段】 ボールを打撃するフェース部４の少なく
とも一部が、以下の要件〜を満たす合金から構成さ
れていることを特徴とするゴルフクラブヘッド１。 元素の周期律表において隣接した族番号に属する３
成分以上の金属元素からなること 少なくとも２成分の元素の原子半径の差が１０％以
上であること 少なくとも主成分の元素と他の一つの構成元素との
混合熱が−１０kcal／mol 以上であること
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐久性を向上しつ
つボールとの反発性を高めうるゴルフクラブヘッドに関
する。
つボールとの反発性を高めうるゴルフクラブヘッドに関
する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
例えばウッド型のゴルフクラブヘッドは、主としてステ
ンレス、チタン合金等の金属材料が用いられている。と
りわけチタン合金は、金属材料の中でも低比重、高強度
という特性を具えることによりヘッドの大型化などを容
易に実現でき、現在、ウッド型のゴルフクラブヘッド素
材の主流となっている。
例えばウッド型のゴルフクラブヘッドは、主としてステ
ンレス、チタン合金等の金属材料が用いられている。と
りわけチタン合金は、金属材料の中でも低比重、高強度
という特性を具えることによりヘッドの大型化などを容
易に実現でき、現在、ウッド型のゴルフクラブヘッド素
材の主流となっている。
【０００３】一方、種々の研究の結果、ゴルフクラブヘ
ッドのメカニカルインビーダンスの一次の極小値の周波
数を、ゴルフボールのそれに近づけることにより、ボー
ルを打撃したときのエネルギーロスが最小となって反発
係数が増加し、打球の飛距離が最大限に高められること
が分かっており（例えば特開平８−２２４３２８号公報
参照）、このような理論は「インビーダンスマッチング
理論」と呼ばれている。なお「メカニカルインピーダン
ス」とは、ある点に作用する力の大きさと、この力が作
用した時の他の点の応答速度の大きさとの比であって、
ある物体に外部から加えられる力をＦ、応答速度をＶと
すると、メカニカルインピーダンスＺは、Ｚ＝Ｆ／Ｖで
定義される。
ッドのメカニカルインビーダンスの一次の極小値の周波
数を、ゴルフボールのそれに近づけることにより、ボー
ルを打撃したときのエネルギーロスが最小となって反発
係数が増加し、打球の飛距離が最大限に高められること
が分かっており（例えば特開平８−２２４３２８号公報
参照）、このような理論は「インビーダンスマッチング
理論」と呼ばれている。なお「メカニカルインピーダン
ス」とは、ある点に作用する力の大きさと、この力が作
用した時の他の点の応答速度の大きさとの比であって、
ある物体に外部から加えられる力をＦ、応答速度をＶと
すると、メカニカルインピーダンスＺは、Ｚ＝Ｆ／Ｖで
定義される。
【０００４】現在知られている一般的なゴルフボールで
は、メカニカルインビーダンスの一次の極小値の周波数
が約１０００Hz程度であって、従来のゴルフクラブヘッ
ドのメカニカルインビーダンスのそれよりも小さい。こ
のため、インピーダンスマッチング理論を適用するため
には、ゴルフクラブヘッドのメカニカルインビーダンス
の一次の極小値の周波数を小さくする（ゴルフクラブヘ
ッドの剛性を下げる）ことが必要となってくる。
は、メカニカルインビーダンスの一次の極小値の周波数
が約１０００Hz程度であって、従来のゴルフクラブヘッ
ドのメカニカルインビーダンスのそれよりも小さい。こ
のため、インピーダンスマッチング理論を適用するため
には、ゴルフクラブヘッドのメカニカルインビーダンス
の一次の極小値の周波数を小さくする（ゴルフクラブヘ
ッドの剛性を下げる）ことが必要となってくる。
【０００５】このようにゴルフクラブヘッドのメカニカ
ルインビーダンスの一次の極小値の周波数を小さくする
ためには、例えばフェース部の厚さを薄くしたり、また
フェース部に低ヤング率の材料を用いること等が挙げら
れる。しかしながら、現在のゴルフクラブブヘッドは、
ソール部やヒール部などに重量をより多く配分するため
に、フェース部の厚さは強度的にもほぼ限界近くまで薄
く設定されている。このため、フェース部の薄肉化は、
新規な材料の出現がない限り強度による制約のためあま
り期待できない。また、低ヤング率の材料は、一般的に
引張強度、硬さが小となるため、結局のところフェース
厚さを薄くすることができず、現実にはヘッドのメカニ
カルインビーダンスの一次の極小値の周波数を下げる
（フェースの剛性を下げる）ことが難しい。
ルインビーダンスの一次の極小値の周波数を小さくする
ためには、例えばフェース部の厚さを薄くしたり、また
フェース部に低ヤング率の材料を用いること等が挙げら
れる。しかしながら、現在のゴルフクラブブヘッドは、
ソール部やヒール部などに重量をより多く配分するため
に、フェース部の厚さは強度的にもほぼ限界近くまで薄
く設定されている。このため、フェース部の薄肉化は、
新規な材料の出現がない限り強度による制約のためあま
り期待できない。また、低ヤング率の材料は、一般的に
引張強度、硬さが小となるため、結局のところフェース
厚さを薄くすることができず、現実にはヘッドのメカニ
カルインビーダンスの一次の極小値の周波数を下げる
（フェースの剛性を下げる）ことが難しい。
【０００６】本発明は、以上のような問題点に鑑み案出
なされたもので、ボールを打撃するフェース部の少なく
とも一部に、従来では考えられなかった低いヤング率を
有しかつ高い強度を具える合金を用いることを基本とし
て、フェース部などの耐久性を十分に確保しつつメカニ
カルインビーダンスの一次の極小値の周波数を減じてボ
ールのそれに近づけ、反発係数を向上させうるゴルフク
ラブヘッドを提供することを目的としている。
なされたもので、ボールを打撃するフェース部の少なく
とも一部に、従来では考えられなかった低いヤング率を
有しかつ高い強度を具える合金を用いることを基本とし
て、フェース部などの耐久性を十分に確保しつつメカニ
カルインビーダンスの一次の極小値の周波数を減じてボ
ールのそれに近づけ、反発係数を向上させうるゴルフク
ラブヘッドを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】一般に結晶質金属材料に
は、ヤング率は結晶質金属材料の構成原子の結合力が強
くなればなるほど大きくなり、その結合力の増大により
降伏強度や硬さも増大するという材料強度の基本原則が
ある。また結晶質金属材料の弾性伸び限界は概ね０．５
％以下であって、これ以上の伸び変形を与えると永久的
な塑性変形を起こし、元の形状には戻り得ない。つま
り、降伏強度や硬さが高くかつヤング率が低い材料を得
ることは、これまでの結晶質金属材料の強度と弾性の基
本原則に反し、この基本原則から逸脱した結晶質金属材
料は従来では存在しないと考えられていた。
は、ヤング率は結晶質金属材料の構成原子の結合力が強
くなればなるほど大きくなり、その結合力の増大により
降伏強度や硬さも増大するという材料強度の基本原則が
ある。また結晶質金属材料の弾性伸び限界は概ね０．５
％以下であって、これ以上の伸び変形を与えると永久的
な塑性変形を起こし、元の形状には戻り得ない。つま
り、降伏強度や硬さが高くかつヤング率が低い材料を得
ることは、これまでの結晶質金属材料の強度と弾性の基
本原則に反し、この基本原則から逸脱した結晶質金属材
料は従来では存在しないと考えられていた。
【０００８】本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、意
外にも 元素の周期律表において隣接した族番号に属する３
成分以上の金属元素からなること、 少なくとも２成分の元素の原子半径の差が１０％以
上であること、 少なくとも主成分の元素と他の一つの構成元素との
混合熱が−１０kcal／mol 以上であること、 という３つの要件を満たす結晶質合金は、引張強度や硬
さを大としつつヤング率が著しく低く大きな弾性伸び、
塑性伸びを示すことを見い出すとともに、この合金材料
をボールを打撃するフェース部の少なくとも一部に用い
ることにより、フェース部などの耐久性を十分に確保し
つつメカニカルインビーダンスの一次の極小値の周波数
を減じてボールのそれに近づけ、反発係数を向上させう
るゴルフクラブヘッドを完成させたものである。
外にも 元素の周期律表において隣接した族番号に属する３
成分以上の金属元素からなること、 少なくとも２成分の元素の原子半径の差が１０％以
上であること、 少なくとも主成分の元素と他の一つの構成元素との
混合熱が−１０kcal／mol 以上であること、 という３つの要件を満たす結晶質合金は、引張強度や硬
さを大としつつヤング率が著しく低く大きな弾性伸び、
塑性伸びを示すことを見い出すとともに、この合金材料
をボールを打撃するフェース部の少なくとも一部に用い
ることにより、フェース部などの耐久性を十分に確保し
つつメカニカルインビーダンスの一次の極小値の周波数
を減じてボールのそれに近づけ、反発係数を向上させう
るゴルフクラブヘッドを完成させたものである。
【０００９】発明者らの種々の実験の結果、このような
新規の金属材料の機械的性質の特徴である高い強度と硬
さは、主として上記要件に基づく大きな原子半径差を
有する元素を固溶することによる固溶体強化に、また低
ヤング率は主として上記要件に基づき構成元素が互い
に引力相互作用を持たないため低応力で原子が可逆的に
移動できることに、さらに、大きな弾性伸び限界などは
上記要件の相互作用を持たない多種類の元素による可
逆的移動サイトの多様性のために可逆的原子移動が高い
ひずみ域まで起きることができるともに変形応力の上昇
も起こりづらくなることに夫々起因するものと考えられ
る。以下、順に詳述する。
新規の金属材料の機械的性質の特徴である高い強度と硬
さは、主として上記要件に基づく大きな原子半径差を
有する元素を固溶することによる固溶体強化に、また低
ヤング率は主として上記要件に基づき構成元素が互い
に引力相互作用を持たないため低応力で原子が可逆的に
移動できることに、さらに、大きな弾性伸び限界などは
上記要件の相互作用を持たない多種類の元素による可
逆的移動サイトの多様性のために可逆的原子移動が高い
ひずみ域まで起きることができるともに変形応力の上昇
も起こりづらくなることに夫々起因するものと考えられ
る。以下、順に詳述する。
【００１０】本発明のゴルフクラブヘッドのフェース部
に用いられる合金は、要件の如く元素の周期律表にお
いて隣接した族番号に属する３成分以上の金属元素を均
一に分散固溶した多成分系の固溶体からなる。隣接した
族番号に属する３成分以上の金属元素とは、換言すれば
３成分以上の金属元素からなりかつその金属元素が属す
る族が隣接する２つ以上の場合を言う。このような合金
は、例えば４族に属する２つの金属元素と、５族に属す
る１つの金属元素とから構成される場合の他、例えば連
続する３つ以上の族、例えば４〜６族の各族から１つず
つ選ばれた金属元素の組み合わせから構成される場合な
どの両方が含まれる。このように、前記「隣接した族番
号」とは族番号が２以上で連続する場合を含むものとし
て定義される。
に用いられる合金は、要件の如く元素の周期律表にお
いて隣接した族番号に属する３成分以上の金属元素を均
一に分散固溶した多成分系の固溶体からなる。隣接した
族番号に属する３成分以上の金属元素とは、換言すれば
３成分以上の金属元素からなりかつその金属元素が属す
る族が隣接する２つ以上の場合を言う。このような合金
は、例えば４族に属する２つの金属元素と、５族に属す
る１つの金属元素とから構成される場合の他、例えば連
続する３つ以上の族、例えば４〜６族の各族から１つず
つ選ばれた金属元素の組み合わせから構成される場合な
どの両方が含まれる。このように、前記「隣接した族番
号」とは族番号が２以上で連続する場合を含むものとし
て定義される。
【００１１】また元素の周期律表において隣接した族番
号に属する３成分以上の金属元素を含むことにより、各
金属元素が互いに強固に結合しない状態を作り出すのに
役だつ。即ち、周期律表において隣接した族番号に属す
る金属元素同士は、一般に混合熱が正か或いは０〜−１
０kcal／mol となり易く各元素が互いに反発しやすい状
態になるためである。逆に合金に含まれる元素中に、周
期律表での族番号で連続していない族に属する元素を含
む場合には、前記混合熱が負（−１０kcalよりも小）と
なりやすい傾向があり、原子間の引力相互作用が強くな
って低ヤング率化などを達成できなくなる他、金属元素
が結合した金属間化合物が形成される可能性がある。ま
た冷間加工性が低下し冷間加工（圧延加工）で割れが発
生したり、作業性が低下する傾向がある。
号に属する３成分以上の金属元素を含むことにより、各
金属元素が互いに強固に結合しない状態を作り出すのに
役だつ。即ち、周期律表において隣接した族番号に属す
る金属元素同士は、一般に混合熱が正か或いは０〜−１
０kcal／mol となり易く各元素が互いに反発しやすい状
態になるためである。逆に合金に含まれる元素中に、周
期律表での族番号で連続していない族に属する元素を含
む場合には、前記混合熱が負（−１０kcalよりも小）と
なりやすい傾向があり、原子間の引力相互作用が強くな
って低ヤング率化などを達成できなくなる他、金属元素
が結合した金属間化合物が形成される可能性がある。ま
た冷間加工性が低下し冷間加工（圧延加工）で割れが発
生したり、作業性が低下する傾向がある。
【００１２】また周期律表において隣接した族番号に属
する成分元素は、少なくとも３成分以上が必要である。
このような多成分系の固溶体とすることにより、可逆的
原子移動を高いひずみ域までもたらすことができるが、
２成分以下ではかかる効果は期待できない。なお合金を
構成する元素は、４成分以上とすることもできる。この
場合においても、合金に含まれる成分元素は、途切れる
ことなく前記隣接した族番号に属している必要がある。
なお合金の元素の成分数の上限は、上記の要件〜を
満たす限り特に限定されないが、実用上、例えば９成分
程度に抑えることが好ましい。また前記合金を構成する
金属元素は、隣接した族番号に属するものであれば、い
かなる族番号でも良いが、特に好ましくは、固溶させた
際に互いの結合力がより小さくなる４〜６族のものを用
いることにより、よりヤング率の小さい合金を製造する
ことができる点で望ましい。
する成分元素は、少なくとも３成分以上が必要である。
このような多成分系の固溶体とすることにより、可逆的
原子移動を高いひずみ域までもたらすことができるが、
２成分以下ではかかる効果は期待できない。なお合金を
構成する元素は、４成分以上とすることもできる。この
場合においても、合金に含まれる成分元素は、途切れる
ことなく前記隣接した族番号に属している必要がある。
なお合金の元素の成分数の上限は、上記の要件〜を
満たす限り特に限定されないが、実用上、例えば９成分
程度に抑えることが好ましい。また前記合金を構成する
金属元素は、隣接した族番号に属するものであれば、い
かなる族番号でも良いが、特に好ましくは、固溶させた
際に互いの結合力がより小さくなる４〜６族のものを用
いることにより、よりヤング率の小さい合金を製造する
ことができる点で望ましい。
【００１３】また本発明のゴルフクラブヘッドに用いら
れる合金は、少なくとも２成分の元素の原子半径の差が
１０％以上であることが必要である。原子半径の差が大
きい少なくとも２つの元素を含む構成元素を固溶する
と、固溶強化が生じ合金に高い強度と硬さを付与しう
る。また、原子の再配列が起こり難くなって拡散能が低
下するため、例えば溶湯を急冷することなく、徐冷した
場合においてもｂｃｃ固溶体単相ないしｂｃｃ固溶体を
主体的に含む非平衡固溶体が得られるようになる。なお
このような固溶体は、例えば冷間加工を施して加工硬化
を生じさせることによって、さらに高い強度を容易に付
与することも可能である。これについては後述する。な
お２つの元素の原子半径の差が１０％未満であると、合
金の前記優れた機械的特性は得られない。
れる合金は、少なくとも２成分の元素の原子半径の差が
１０％以上であることが必要である。原子半径の差が大
きい少なくとも２つの元素を含む構成元素を固溶する
と、固溶強化が生じ合金に高い強度と硬さを付与しう
る。また、原子の再配列が起こり難くなって拡散能が低
下するため、例えば溶湯を急冷することなく、徐冷した
場合においてもｂｃｃ固溶体単相ないしｂｃｃ固溶体を
主体的に含む非平衡固溶体が得られるようになる。なお
このような固溶体は、例えば冷間加工を施して加工硬化
を生じさせることによって、さらに高い強度を容易に付
与することも可能である。これについては後述する。な
お２つの元素の原子半径の差が１０％未満であると、合
金の前記優れた機械的特性は得られない。
【００１４】好ましくは前記原子半径の差は条件の３
成分以上の金属元素の内で少なくとも１組の組み合わせ
において、１０％以上、より好ましくは１０〜１４％、
特に好ましくは１１〜１２％とするのが望ましい。なお
原子半径の差が１５％を超えると、寸法因子により広い
範囲に亘る固溶体を形成することが困難になる。また前
記原子半径の差の百分率は、一方の元素の原子半径をｒ
ａ、他方の元素の原子半径をｒｂ（＜ｒａ）とすると
き、（ｒａ−ｒｂ）／ｒａにより求め、この値が１０％
以上であることが必要である。またこのような要件は、
構成元素中から選択される１つのペア（２元素）で満た
されていれば良いが、好ましくは構成元素から選ばれう
る全てのペアにおいても前記原子半径の差が１０％以
上、より好ましくは１０〜１４％、特に好ましくは１１
〜１２％とするのが望ましい。なお原子半径は、日本金
属学会編の「改訂３版金属データブック（平成９年４月
１０日発行）」に記載の原子半径を用いて特定する。
成分以上の金属元素の内で少なくとも１組の組み合わせ
において、１０％以上、より好ましくは１０〜１４％、
特に好ましくは１１〜１２％とするのが望ましい。なお
原子半径の差が１５％を超えると、寸法因子により広い
範囲に亘る固溶体を形成することが困難になる。また前
記原子半径の差の百分率は、一方の元素の原子半径をｒ
ａ、他方の元素の原子半径をｒｂ（＜ｒａ）とすると
き、（ｒａ−ｒｂ）／ｒａにより求め、この値が１０％
以上であることが必要である。またこのような要件は、
構成元素中から選択される１つのペア（２元素）で満た
されていれば良いが、好ましくは構成元素から選ばれう
る全てのペアにおいても前記原子半径の差が１０％以
上、より好ましくは１０〜１４％、特に好ましくは１１
〜１２％とするのが望ましい。なお原子半径は、日本金
属学会編の「改訂３版金属データブック（平成９年４月
１０日発行）」に記載の原子半径を用いて特定する。
【００１５】さらに本発明のゴルフクラブヘッドに用い
る合金は、構成元素のうち少なくとも主成分の元素と他
の一つの構成元素との混合熱が−１０kcal／mol 以上で
あることにより、原子間の結合性が互いに反発しやすい
状態にあることが必要である。ここで、前記混合熱は、
等温等圧下で２成分の元素を混合したときに発生ないし
吸収される熱量であって、構成原子、分子間の相互作用
ポテンシャルの違いに起因するものである。また「主成
分の元素」とは、合金の中で最も多量に含まれている元
素とし、「他の一つの構成元素」とは、合金を構成する
元素のなかで前記主成分の元素を除いたいずれか一つの
元素とする。またこのような混合熱は、例えばパーキン
エルマー社製の熱示差走査熱量計（Differential Scann
ing Calorimeter ）を用いて反応熱を測定することによ
り特定することができる。
る合金は、構成元素のうち少なくとも主成分の元素と他
の一つの構成元素との混合熱が−１０kcal／mol 以上で
あることにより、原子間の結合性が互いに反発しやすい
状態にあることが必要である。ここで、前記混合熱は、
等温等圧下で２成分の元素を混合したときに発生ないし
吸収される熱量であって、構成原子、分子間の相互作用
ポテンシャルの違いに起因するものである。また「主成
分の元素」とは、合金の中で最も多量に含まれている元
素とし、「他の一つの構成元素」とは、合金を構成する
元素のなかで前記主成分の元素を除いたいずれか一つの
元素とする。またこのような混合熱は、例えばパーキン
エルマー社製の熱示差走査熱量計（Differential Scann
ing Calorimeter ）を用いて反応熱を測定することによ
り特定することができる。
【００１６】本発明で用いられる合金では、前記混合熱
を−１０kcal／mol 以上、すなわち、０kcal／mol 、正
の値、または０〜−１０kcal／mol の負の値のいずれか
を持つように限定する。これにより、合金の原子間の結
合性が互いに反発し合う状態になり、互いの元素が相互
引力を持たずに低応力で原子が可逆的に移動しうる状態
が形成され、ひいては従来にない低ヤング率が得られ
る。例えばＴｉとＮｉの混合熱は、−１２．４kcal／mo
lであるが、このように混合熱が−１０kcal／molよりも
小の場合、互いに引き合う相互作用が生じるために、低
いヤング率が得られない。また金属間化合物が生成され
やすくなったり、ｂｃｃ固溶体を主体的に含む合金がで
きない傾向がある。このような観点より、前記混合熱は
−５kcal／mol 以上、さらに好ましくは０kcal／mol 以
上とするのが特に望ましいものである。
を−１０kcal／mol 以上、すなわち、０kcal／mol 、正
の値、または０〜−１０kcal／mol の負の値のいずれか
を持つように限定する。これにより、合金の原子間の結
合性が互いに反発し合う状態になり、互いの元素が相互
引力を持たずに低応力で原子が可逆的に移動しうる状態
が形成され、ひいては従来にない低ヤング率が得られ
る。例えばＴｉとＮｉの混合熱は、−１２．４kcal／mo
lであるが、このように混合熱が−１０kcal／molよりも
小の場合、互いに引き合う相互作用が生じるために、低
いヤング率が得られない。また金属間化合物が生成され
やすくなったり、ｂｃｃ固溶体を主体的に含む合金がで
きない傾向がある。このような観点より、前記混合熱は
−５kcal／mol 以上、さらに好ましくは０kcal／mol 以
上とするのが特に望ましいものである。
【００１７】また本発明のゴルフクラブヘッドに用いら
れる合金は、ｂｃｃ（体心立方）をなす固溶体の体積分
率が合金全体の５０％以上であることが望ましい。ｂｃ
ｃ固溶体の体積分率が合金全体の５０％未満になると、
冷間加工性が低下したり、ヤング率が上昇するなどの不
具合があるため好ましくない。このような観点より、本
発明に用いられる前記合金は、より好ましくはｂｃｃ固
溶体の体積分率が合金全体の８０％以上、さらに好まし
くは９５％以上を占めることが望ましく、そのためにも
周期律表において４〜６族のｂｃｃ元素が好ましい。な
お合金中の残りの固溶体の結晶構造は、特に限定される
ものではないが、例えばｈｃｐ（最密六方格子）固溶体
（α相）や準安定相のω相などを含むことがある。な
お、本明細書において、ｂｃｃ固溶体の体積分率は、Ｘ
線回折ピーク強度比（積分法）により測定する。
れる合金は、ｂｃｃ（体心立方）をなす固溶体の体積分
率が合金全体の５０％以上であることが望ましい。ｂｃ
ｃ固溶体の体積分率が合金全体の５０％未満になると、
冷間加工性が低下したり、ヤング率が上昇するなどの不
具合があるため好ましくない。このような観点より、本
発明に用いられる前記合金は、より好ましくはｂｃｃ固
溶体の体積分率が合金全体の８０％以上、さらに好まし
くは９５％以上を占めることが望ましく、そのためにも
周期律表において４〜６族のｂｃｃ元素が好ましい。な
お合金中の残りの固溶体の結晶構造は、特に限定される
ものではないが、例えばｈｃｐ（最密六方格子）固溶体
（α相）や準安定相のω相などを含むことがある。な
お、本明細書において、ｂｃｃ固溶体の体積分率は、Ｘ
線回折ピーク強度比（積分法）により測定する。
【００１８】また本発明のゴルフクラブヘッドに用いら
れる合金の一例には、例えばチタンをベースとしたもの
としを下記の組成式で表すことができる。 Ｔｉ100-x-y Ｍ１x Ｍ２y （数値はすべて原子％） ただし、Ｍ１は、Ｚｒ、Ｈｆから選ばれる１種又は２種
以上の元素、Ｍ２は、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗ
から選ばれる１種又は２種以上の元素、かつｘ＋ｙ≦５
０（０＜ｘ＜５０、０＜ｙ＜５０）である。
れる合金の一例には、例えばチタンをベースとしたもの
としを下記の組成式で表すことができる。 Ｔｉ100-x-y Ｍ１x Ｍ２y （数値はすべて原子％） ただし、Ｍ１は、Ｚｒ、Ｈｆから選ばれる１種又は２種
以上の元素、Ｍ２は、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗ
から選ばれる１種又は２種以上の元素、かつｘ＋ｙ≦５
０（０＜ｘ＜５０、０＜ｙ＜５０）である。
【００１９】さらに詳しく説明すると、まずその組成は
Ｔｉの含有量が５０原子％以上含まれていることが望ま
しい。Ｔｉの含有量が５０原子％を下回っても上記した
合金の優れた機械的特性を発現させることはできるが、
比重が大きくなる傾向があるためヘッドに適用するに際
して重量増大化やコスト高を招きやすくなったり、高融
点化を招く傾向がある。
Ｔｉの含有量が５０原子％以上含まれていることが望ま
しい。Ｔｉの含有量が５０原子％を下回っても上記した
合金の優れた機械的特性を発現させることはできるが、
比重が大きくなる傾向があるためヘッドに適用するに際
して重量増大化やコスト高を招きやすくなったり、高融
点化を招く傾向がある。
【００２０】またＺｒ、Ｈｆから選ばれる１種または２
種の元素については、その含有量が０原子％よりも大か
つ５０原子％よりも小とすることが望ましい。これらの
元素が含まれていないと、前記要件の混合熱の規定値
を満たしつつ原子半径差の大きい金属元素を多量に固溶
するのが困難な傾向があり、固溶強化できない傾向があ
る。またこれらの元素の含有量が５０原子％を上回る
と、比重が大きくなったり、また高融点化を招くなどの
不具合がある。
種の元素については、その含有量が０原子％よりも大か
つ５０原子％よりも小とすることが望ましい。これらの
元素が含まれていないと、前記要件の混合熱の規定値
を満たしつつ原子半径差の大きい金属元素を多量に固溶
するのが困難な傾向があり、固溶強化できない傾向があ
る。またこれらの元素の含有量が５０原子％を上回る
と、比重が大きくなったり、また高融点化を招くなどの
不具合がある。
【００２１】また、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗか
ら選ばれる１種または２種の元素については、その含有
量が０原子％よりも大かつ５０原子％よりも小とするこ
とが望ましい。これらの元素が含まれていないと、徐冷
により、ｂｃｃ固溶体が生成しずらくなったり、また強
度の低下や耐食性の低下招き易い。またこれらの元素の
含有量が５０原子％を上回ると、合金の比重が大となっ
たり、高融点化を招いたり、コストの上昇をもたらす。
ら選ばれる１種または２種の元素については、その含有
量が０原子％よりも大かつ５０原子％よりも小とするこ
とが望ましい。これらの元素が含まれていないと、徐冷
により、ｂｃｃ固溶体が生成しずらくなったり、また強
度の低下や耐食性の低下招き易い。またこれらの元素の
含有量が５０原子％を上回ると、合金の比重が大となっ
たり、高融点化を招いたり、コストの上昇をもたらす。
【００２２】また、上述の要件、及びを満たす合
金に少なくとも断面減少率１０％以上、より好ましくは
３０％以上、さらに好ましくは５０％以上、特に好まし
くは７０％以上の圧延、引き延ばしといった冷間加工を
施して加工硬化させることが良い。これにより、低ヤン
グ率を維持したままさらに加工硬化によって引張強度を
向上させることができる。なお冷間加工には、圧延、引
き延ばしの他、鍛造、押出し、深絞りなど種々のものが
含まれうる。
金に少なくとも断面減少率１０％以上、より好ましくは
３０％以上、さらに好ましくは５０％以上、特に好まし
くは７０％以上の圧延、引き延ばしといった冷間加工を
施して加工硬化させることが良い。これにより、低ヤン
グ率を維持したままさらに加工硬化によって引張強度を
向上させることができる。なお冷間加工には、圧延、引
き延ばしの他、鍛造、押出し、深絞りなど種々のものが
含まれうる。
【００２３】一例として、Ｔｉa Ｚｒb Ｎｂc Ｍd の組
成で表されるいわゆるＴｉ- Ｚｒ基合金に、圧延、引き
延ばしの冷間加工を施して９８０ＭＰａの降伏強度、１
０７０ＭＰａの引張強さ、４０ＧＰａのヤング率、１．
７％の弾性伸び、１５％の塑性伸び及び３５０Hvのビッ
カース硬さの合金が得られた。表１には、この合金と、
純チタン、現在ウッド型ゴルフクラブヘッドの素材とし
て主流となっているチタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）
の物性を比較して示している。また図４には、これらの
材料の引張応力−伸び曲線を示す。
成で表されるいわゆるＴｉ- Ｚｒ基合金に、圧延、引き
延ばしの冷間加工を施して９８０ＭＰａの降伏強度、１
０７０ＭＰａの引張強さ、４０ＧＰａのヤング率、１．
７％の弾性伸び、１５％の塑性伸び及び３５０Hvのビッ
カース硬さの合金が得られた。表１には、この合金と、
純チタン、現在ウッド型ゴルフクラブヘッドの素材とし
て主流となっているチタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）
の物性を比較して示している。また図４には、これらの
材料の引張応力−伸び曲線を示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】表１、図４から明らかなように、本発明の
ゴルフクラブヘッドに用いられる合金は、純チタンない
しチタン合金よりも高い引張強度σf を有しているにも
拘わらず、ヤング率Ｅがそれらの半分以下の４０ＭＰａ
と非常に低いものであり、また弾性伸びが大きくかつ硬
度等も大きいことが分かる。つまり、このような高強度
かつ低ヤング率という特徴を有する合金をゴルフクラブ
ヘッドの少なくともフェース部の一部に用いることによ
り、フェース部の耐久性、耐外傷性を十分に確保しつつ
ヘッドのメカニカルインビーダンスの一次の極小値の周
波数を下げる（フェース部の剛性を下げる）ことがで
き、その結果、ボールを打撃したときの反発係数が向上
し、ボール初速を高め、ひいては飛距離を増大させるこ
とができる。
ゴルフクラブヘッドに用いられる合金は、純チタンない
しチタン合金よりも高い引張強度σf を有しているにも
拘わらず、ヤング率Ｅがそれらの半分以下の４０ＭＰａ
と非常に低いものであり、また弾性伸びが大きくかつ硬
度等も大きいことが分かる。つまり、このような高強度
かつ低ヤング率という特徴を有する合金をゴルフクラブ
ヘッドの少なくともフェース部の一部に用いることによ
り、フェース部の耐久性、耐外傷性を十分に確保しつつ
ヘッドのメカニカルインビーダンスの一次の極小値の周
波数を下げる（フェース部の剛性を下げる）ことがで
き、その結果、ボールを打撃したときの反発係数が向上
し、ボール初速を高め、ひいては飛距離を増大させるこ
とができる。
【００２６】また図５には、引張応力とヤング率との関
係を示すグラフである今回開発された、Ｔｉ−Ｚｒ基合
金は従来の結晶合金の関係とは大きく逸脱した位置にあ
ることが注目される。
係を示すグラフである今回開発された、Ｔｉ−Ｚｒ基合
金は従来の結晶合金の関係とは大きく逸脱した位置にあ
ることが注目される。
【００２７】このような合金は、通常のアーク溶解炉で
製造することができ、溶解後、既に低ヤング率を有する
ｂｃｃ固溶体（β相）が形成されており、好ましくは上
述の圧延、引き延ばし等の冷間加工を加えることによ
り、より高い強度と硬さを持たせることができる。従っ
て、成形しうる形状は、冷間加工が可能な板、薄板、ワ
イヤー等の線材、パイプなど種々のものが含まれる。な
お使用する元素の比重の差が大きい場合には、その比重
差による元素の偏析を防ぐために溶解後、急冷処理を行
なって固化させることでも良い。
製造することができ、溶解後、既に低ヤング率を有する
ｂｃｃ固溶体（β相）が形成されており、好ましくは上
述の圧延、引き延ばし等の冷間加工を加えることによ
り、より高い強度と硬さを持たせることができる。従っ
て、成形しうる形状は、冷間加工が可能な板、薄板、ワ
イヤー等の線材、パイプなど種々のものが含まれる。な
お使用する元素の比重の差が大きい場合には、その比重
差による元素の偏析を防ぐために溶解後、急冷処理を行
なって固化させることでも良い。
【００２８】また本発明のゴルフクラブヘッドに用いら
れる合金は、引張強度σf とヤング率Ｅとの比（σf ／
Ｅ）が例えば０．０１２５〜０．０３０、より好ましく
は０．０１８〜０．０２５であることが望ましい。この
ように引張強度σf とヤング率Ｅとの比（σf ／Ｅ）を
限定した場合には、ゴルフクラブヘッドのフェース部
は、高い強度を具えつつしなやかに撓むことにより、該
ヘッドのメカニカルインビーダンスの一次の極小値の周
波数を、ゴルフボールのそれにより近づけることがで
き、飛距離を確実に増大させることができる。
れる合金は、引張強度σf とヤング率Ｅとの比（σf ／
Ｅ）が例えば０．０１２５〜０．０３０、より好ましく
は０．０１８〜０．０２５であることが望ましい。この
ように引張強度σf とヤング率Ｅとの比（σf ／Ｅ）を
限定した場合には、ゴルフクラブヘッドのフェース部
は、高い強度を具えつつしなやかに撓むことにより、該
ヘッドのメカニカルインビーダンスの一次の極小値の周
波数を、ゴルフボールのそれにより近づけることがで
き、飛距離を確実に増大させることができる。
【００２９】さらに本発明のゴルフクラブヘッドでは、
前記合金を用いてボールを打撃するフェース部の主要部
を占めること、例えばフェース部の全表面積Ｓ１とこの
フェース部中に前記合金が占める表面積Ｓ２との比（Ｓ
２／Ｓ１）を０．５以上、好ましくは０．７以上、さら
に好ましくは０．９以上とすることが望ましい。このよ
うにフェース部を形成する方法としては、フェース部の
主要部を占める板状のフェース板を前記合金により形成
し、これをヘッド本体部分に接着、溶接、かしめ等によ
り接合する方法の他、ヘッド全体を上述の合金により形
成する場合とが考えられ、いずれの方法を採用しても良
い。特に、後者のようにヘッド全体を上記合金で構成す
ることにより、より一層高い強度と高い反発を得ること
ができる点で好ましいものとなる。
前記合金を用いてボールを打撃するフェース部の主要部
を占めること、例えばフェース部の全表面積Ｓ１とこの
フェース部中に前記合金が占める表面積Ｓ２との比（Ｓ
２／Ｓ１）を０．５以上、好ましくは０．７以上、さら
に好ましくは０．９以上とすることが望ましい。このよ
うにフェース部を形成する方法としては、フェース部の
主要部を占める板状のフェース板を前記合金により形成
し、これをヘッド本体部分に接着、溶接、かしめ等によ
り接合する方法の他、ヘッド全体を上述の合金により形
成する場合とが考えられ、いずれの方法を採用しても良
い。特に、後者のようにヘッド全体を上記合金で構成す
ることにより、より一層高い強度と高い反発を得ること
ができる点で好ましいものとなる。
【００３０】またこのような合金によりフェース部を形
成する場合、該フェース部の厚さは、例えば１．５〜
４．０mm、より好ましくは１．５〜２．９mm、さらに好
ましくは１．５〜２．４mmとすることが望ましい。これ
によって合金自体の低いヤング率と、高強度によるフェ
ース部の薄肉化による撓み易さの相乗作用によって、よ
り一層ヘッドのメカニカルインビーダンスの一次の極小
値の周波数を、ゴルフボールのそれにより近づけること
ができる。
成する場合、該フェース部の厚さは、例えば１．５〜
４．０mm、より好ましくは１．５〜２．９mm、さらに好
ましくは１．５〜２．４mmとすることが望ましい。これ
によって合金自体の低いヤング率と、高強度によるフェ
ース部の薄肉化による撓み易さの相乗作用によって、よ
り一層ヘッドのメカニカルインビーダンスの一次の極小
値の周波数を、ゴルフボールのそれにより近づけること
ができる。
【００３１】また前記合金によりフェース部を形成した
場合、該合金からなるフェース部の厚さｔ（mm）と、前
記合金のヤング率Ｅ（ＧＰａ）との積（Ｅ×ｔ）は、４
０〜３００（ＧＰａ・mm）であることが望ましい。特に
上述のようにフェース部を構成する材料のヤング率が小
さい程、インピーダンスマッチング理論に基づきボール
の飛距離を向上しうるため、前記積（Ｅ×ｔ）は、好ま
しくは２５０（ＧＰａ・mm）以下、より好ましくは２０
０（ＧＰａ・mm）以下とするのが望ましい。他方前記フ
ェース部の厚さｔ（mm）が過小になるとフェース部の強
度が低下する他、ヤング率が過小になると、打撃時にお
いてフェース部の変形が大きくなって、例えばフェース
板を用いたときにはその接合部の強度低下を招くおそれ
がある。このような観点より、前記積（Ｅ×ｔ）の下限
は、前記いずれかの上限との組み合わせにおいて、４０
（ＧＰａ・mm）以上、より好ましくは６０（ＧＰａ・m
m）以上、さらに好ましくは８０（ＧＰａ・mm）以上と
するのが望ましい。
場合、該合金からなるフェース部の厚さｔ（mm）と、前
記合金のヤング率Ｅ（ＧＰａ）との積（Ｅ×ｔ）は、４
０〜３００（ＧＰａ・mm）であることが望ましい。特に
上述のようにフェース部を構成する材料のヤング率が小
さい程、インピーダンスマッチング理論に基づきボール
の飛距離を向上しうるため、前記積（Ｅ×ｔ）は、好ま
しくは２５０（ＧＰａ・mm）以下、より好ましくは２０
０（ＧＰａ・mm）以下とするのが望ましい。他方前記フ
ェース部の厚さｔ（mm）が過小になるとフェース部の強
度が低下する他、ヤング率が過小になると、打撃時にお
いてフェース部の変形が大きくなって、例えばフェース
板を用いたときにはその接合部の強度低下を招くおそれ
がある。このような観点より、前記積（Ｅ×ｔ）の下限
は、前記いずれかの上限との組み合わせにおいて、４０
（ＧＰａ・mm）以上、より好ましくは６０（ＧＰａ・m
m）以上、さらに好ましくは８０（ＧＰａ・mm）以上と
するのが望ましい。
【００３２】また前記合金によりフェース部を形成した
場合、該合金からなるフェース部の厚さｔ（mm）と、前
記合金の引張強度σｆ（ＧＰａ）との積（σｆ×ｔ）は
１．０〜４．０（ＧＰａ・mm）、より好ましくは１．５
〜３．５（ＧＰａ・mm）、さらに好ましくは２．０〜
３．５（ＧＰａ・mm）であることが望ましい。前記引張
強度σｆが大きい程、フェース部の強度が大となり、そ
の分だけフェース部の厚さｔを小とすることが可能とな
る。そして、フェース部の厚さｔが小である程、フェー
ス部の剛性が低くなってインピーダンスマッチング理論
に基づき飛距離の増大を図りうる。なお引張強度σｆが
特に大きい場合には、前記積（σｆ×ｔ）を満たす範囲
にてフェース部の厚さをより小とし、耐久性を飛距離の
両立を図ることが望ましい。逆に前記引張強度σｆが小
さい場合には、前記フェース部の厚さｔを前記積（σｆ
×ｔ）の範囲でより大とし、フェース部の強度を維持し
耐久性を確保しておくことが望ましい。
場合、該合金からなるフェース部の厚さｔ（mm）と、前
記合金の引張強度σｆ（ＧＰａ）との積（σｆ×ｔ）は
１．０〜４．０（ＧＰａ・mm）、より好ましくは１．５
〜３．５（ＧＰａ・mm）、さらに好ましくは２．０〜
３．５（ＧＰａ・mm）であることが望ましい。前記引張
強度σｆが大きい程、フェース部の強度が大となり、そ
の分だけフェース部の厚さｔを小とすることが可能とな
る。そして、フェース部の厚さｔが小である程、フェー
ス部の剛性が低くなってインピーダンスマッチング理論
に基づき飛距離の増大を図りうる。なお引張強度σｆが
特に大きい場合には、前記積（σｆ×ｔ）を満たす範囲
にてフェース部の厚さをより小とし、耐久性を飛距離の
両立を図ることが望ましい。逆に前記引張強度σｆが小
さい場合には、前記フェース部の厚さｔを前記積（σｆ
×ｔ）の範囲でより大とし、フェース部の強度を維持し
耐久性を確保しておくことが望ましい。
【００３３】
【実施例】以下本発明の実施例を図１、図２（ａ）に示
すウッド型のゴルフクラブヘッドに適用した場合を例に
挙げ図面に基づき説明する。図１、図２（ａ）には本発
明のゴルフクラブヘッドの実施例として、内部を中空部
としたウッド型のゴルフクラブヘッド１を例示してい
る。本例のヘッド１は、ボールを打撃するフェース部４
を形成するフェース板２と、このフェース板２を前面に
配する開口５を有するヘッド本体３とから構成されてい
る。
すウッド型のゴルフクラブヘッドに適用した場合を例に
挙げ図面に基づき説明する。図１、図２（ａ）には本発
明のゴルフクラブヘッドの実施例として、内部を中空部
としたウッド型のゴルフクラブヘッド１を例示してい
る。本例のヘッド１は、ボールを打撃するフェース部４
を形成するフェース板２と、このフェース板２を前面に
配する開口５を有するヘッド本体３とから構成されてい
る。
【００３４】前記フェース板２は上記要件〜を満た
す合金Ｍとして、Ｔｉa Ｚｒb Ｎｂc Ｔａの４成分系の
Ｔｉ−Ｚｒ系合金から形成されている（実施例１、
２）。このフェース板２は、真空引きされかつアルゴン
置換された雰囲気中の真空アーク溶解炉にて構成元素を
溶解し、上記組成を有する合金を塊状（直径１００mm×
厚さ１０mm）又は棒状（直径２０mm×長さ１００mm）に
製造した後、断面減少率５０〜７０％の冷間圧延加工を
行うことにより厚さ略３mmに形成されている。なお冷間
圧延加工は、例えば複数段の圧延ローラを用いて、圧延
を複数回繰り返し少しづつ断面を減少させて所望の厚さ
に近づけることが望ましい。なおフェース部４の表面積
Ｓ１と、前記合金Ｍからなるフェース板２の表面積Ｓ２
との比（Ｓ２／Ｓ１）は０．９に設定した。
す合金Ｍとして、Ｔｉa Ｚｒb Ｎｂc Ｔａの４成分系の
Ｔｉ−Ｚｒ系合金から形成されている（実施例１、
２）。このフェース板２は、真空引きされかつアルゴン
置換された雰囲気中の真空アーク溶解炉にて構成元素を
溶解し、上記組成を有する合金を塊状（直径１００mm×
厚さ１０mm）又は棒状（直径２０mm×長さ１００mm）に
製造した後、断面減少率５０〜７０％の冷間圧延加工を
行うことにより厚さ略３mmに形成されている。なお冷間
圧延加工は、例えば複数段の圧延ローラを用いて、圧延
を複数回繰り返し少しづつ断面を減少させて所望の厚さ
に近づけることが望ましい。なおフェース部４の表面積
Ｓ１と、前記合金Ｍからなるフェース板２の表面積Ｓ２
との比（Ｓ２／Ｓ１）は０．９に設定した。
【００３５】また、本発明のヘッドでは、インピーダン
スマッチング理論による飛距離の向上と、フェース強度
の両立を図りうるが、さらに前記フェース板２の打球側
の面積を大とすることにより、より一層フェース部４の
メカニカルインピーダンスを小にでき、さらに飛距離の
向上を図りうる。また、前記合金は充分な引張強度を有
しているため、フェース板を大型化しても強度的な問題
は生じにくい。このような観点より、前記フェース板２
の前記表面積Ｓ２は１０cm2 以上、さらに好ましくは１
５cm2 以上とするのが良い。なおフェース板２の表面積
Ｓ２が過大になると、ヘッド重量の過度の増大を招くお
それがあるため、前記いずれかの下限値との組み合わせ
において６０cm2 以下、さらに好ましくは４０cm2 以下
とするのが良い。なお実施例、比較例のフェース板４の
表面積は全て３０cm2 としている。また比較例のヘッド
は、前記フェース板２をチタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４
Ｖ）から形成している。実施例、比較例の各フェース板
の仕様を表２に示す。
スマッチング理論による飛距離の向上と、フェース強度
の両立を図りうるが、さらに前記フェース板２の打球側
の面積を大とすることにより、より一層フェース部４の
メカニカルインピーダンスを小にでき、さらに飛距離の
向上を図りうる。また、前記合金は充分な引張強度を有
しているため、フェース板を大型化しても強度的な問題
は生じにくい。このような観点より、前記フェース板２
の前記表面積Ｓ２は１０cm2 以上、さらに好ましくは１
５cm2 以上とするのが良い。なおフェース板２の表面積
Ｓ２が過大になると、ヘッド重量の過度の増大を招くお
それがあるため、前記いずれかの下限値との組み合わせ
において６０cm2 以下、さらに好ましくは４０cm2 以下
とするのが良い。なお実施例、比較例のフェース板４の
表面積は全て３０cm2 としている。また比較例のヘッド
は、前記フェース板２をチタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４
Ｖ）から形成している。実施例、比較例の各フェース板
の仕様を表２に示す。
【００３６】
【表２】
【００３７】表２において、前記混合熱は便宜上、NORT
H-HOLLAND PHYSICS PUBLISHING社発行の文献「COHESION
IN METALS TRANSITION METAL ALLOYS（1988年発行）」
に記載の値を採用している。また合金のｂｃｃ固溶体の
体積分率については、上記装置を用いて公知のＸ線回折
ピークの強度比により測定した。
H-HOLLAND PHYSICS PUBLISHING社発行の文献「COHESION
IN METALS TRANSITION METAL ALLOYS（1988年発行）」
に記載の値を採用している。また合金のｂｃｃ固溶体の
体積分率については、上記装置を用いて公知のＸ線回折
ピークの強度比により測定した。
【００３８】次にヘッド本体部３は、実施例、比較例と
もにチタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）からなり、ロス
トワックス法により製造しており、また開口５に直接フ
ェース板２を本例では溶接により接合している。なお図
２（ｂ）のように、前記開口５にフェース板２の周縁部
だけを支えるバックアップ部６を形成し、フェース板２
を接着剤による接着や溶接、かしめ等の手法により接合
することもできる。またヘッド本体部は、２以上に分割
したパーツを溶接等により一体化したものでも良い。さ
らに実施例、比較例ともに、ヘッド体積は、３００c
m3 、ヘッド質量は１９５ｇとほぼ同じ条件となるよう
に設定した。そして、これらの供試ヘッド１のメカニカ
ルインビーダンスの一次の極小値の周波数を測定した。
また各ヘッド１に同じシャフトを装着してゴルフクラブ
とし、スイングロボットに装着してメカニカルインビー
ダンスの一次の極小値の周波数が１０００Hzのてゴルフ
ボールをヘッドスピード４５m/s で打撃し、ヘッド速度
Ｈｓとボール初速Ｈｂとの比（Ｈｂ／Ｈｓ）を測定し
た。テストの結果を表３に示す。
もにチタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）からなり、ロス
トワックス法により製造しており、また開口５に直接フ
ェース板２を本例では溶接により接合している。なお図
２（ｂ）のように、前記開口５にフェース板２の周縁部
だけを支えるバックアップ部６を形成し、フェース板２
を接着剤による接着や溶接、かしめ等の手法により接合
することもできる。またヘッド本体部は、２以上に分割
したパーツを溶接等により一体化したものでも良い。さ
らに実施例、比較例ともに、ヘッド体積は、３００c
m3 、ヘッド質量は１９５ｇとほぼ同じ条件となるよう
に設定した。そして、これらの供試ヘッド１のメカニカ
ルインビーダンスの一次の極小値の周波数を測定した。
また各ヘッド１に同じシャフトを装着してゴルフクラブ
とし、スイングロボットに装着してメカニカルインビー
ダンスの一次の極小値の周波数が１０００Hzのてゴルフ
ボールをヘッドスピード４５m/s で打撃し、ヘッド速度
Ｈｓとボール初速Ｈｂとの比（Ｈｂ／Ｈｓ）を測定し
た。テストの結果を表３に示す。
【００３９】
【表３】
【００４０】表３において、ヘッドのメカニカルインビ
ーダンスの一次の極小値の周波数については、次のよう
に測定した。先ず図３に示すように、ヘッド１のフェー
ス部４を、加振機（株式会社国際機械振動研究所製ＰＥ
Ｔ−０１、ＰＥＴ−０Ａ）７の供試体取付台７ａに取り
付け、ヘッド１のフェース部４に所定の振動を与えると
ともに、加振機７及びフェース部４の振動を加速度ピッ
クアップａ１、ａ２により加振機の加速度Ａ１、フェー
ス部の加速度Ａ２を取り出して、ダイナミックシングル
アナライザ（ＹＨＰ社製ＨＰ−５４２０Ａ）に入力し、
前記加速度Ａ１を用いて「Ｆ＝ｍ・Ａ１」（ｍは定数）
により加振力Ｆを演算し、又前記加速度Ａ２を１回積分
して速度Ｖを演算し、さらに前記加振力Ｆと前記速度Ｖ
とにより、Ｚ＝Ｆ／Ｖを用いてメカニカルインピーダン
スＺを求め、これによりヘッド１のメカニカルインピー
ダンスの一次の極小値の周波数を求めた。
ーダンスの一次の極小値の周波数については、次のよう
に測定した。先ず図３に示すように、ヘッド１のフェー
ス部４を、加振機（株式会社国際機械振動研究所製ＰＥ
Ｔ−０１、ＰＥＴ−０Ａ）７の供試体取付台７ａに取り
付け、ヘッド１のフェース部４に所定の振動を与えると
ともに、加振機７及びフェース部４の振動を加速度ピッ
クアップａ１、ａ２により加振機の加速度Ａ１、フェー
ス部の加速度Ａ２を取り出して、ダイナミックシングル
アナライザ（ＹＨＰ社製ＨＰ−５４２０Ａ）に入力し、
前記加速度Ａ１を用いて「Ｆ＝ｍ・Ａ１」（ｍは定数）
により加振力Ｆを演算し、又前記加速度Ａ２を１回積分
して速度Ｖを演算し、さらに前記加振力Ｆと前記速度Ｖ
とにより、Ｚ＝Ｆ／Ｖを用いてメカニカルインピーダン
スＺを求め、これによりヘッド１のメカニカルインピー
ダンスの一次の極小値の周波数を求めた。
【００４１】表３から明らかなように、実施例１、２は
比較例１に比べゴルフボールのメカニカルインビーダン
スの一次の極小値の周波数（１０００Hz）に近づいてい
ることがわかり、その結果、ヘッド速度Ｈｓとボール初
速Ｈｂとの比（Ｈｂ／Ｈｓ）である反発係数も向上して
いることが確認できる。
比較例１に比べゴルフボールのメカニカルインビーダン
スの一次の極小値の周波数（１０００Hz）に近づいてい
ることがわかり、その結果、ヘッド速度Ｈｓとボール初
速Ｈｂとの比（Ｈｂ／Ｈｓ）である反発係数も向上して
いることが確認できる。
【００４２】また本発明に使用される合金のヤング率
は、合金の組成によって変化させることができる。従っ
て、上記の実施例以外にも様々な素材が製造しうるのは
言うまでもない。例えばウッド型のゴルフクラブヘッド
１のフェース部４に使用する場合は、その強度、ヤング
率に応じてフェース部４の厚さｔは２．０〜４．０mm程
度に設定できる。前記厚さｔが２．０mm以下になると、
フェース部４の耐久性に問題が生じ、逆に４mm以上にな
るとフェース部４の重量が重くなりヘッド１の設計の自
由度が低下する。
は、合金の組成によって変化させることができる。従っ
て、上記の実施例以外にも様々な素材が製造しうるのは
言うまでもない。例えばウッド型のゴルフクラブヘッド
１のフェース部４に使用する場合は、その強度、ヤング
率に応じてフェース部４の厚さｔは２．０〜４．０mm程
度に設定できる。前記厚さｔが２．０mm以下になると、
フェース部４の耐久性に問題が生じ、逆に４mm以上にな
るとフェース部４の重量が重くなりヘッド１の設計の自
由度が低下する。
【００４３】また、本発明のヘッド１に使用される合金
は加工性に富むため、フェース部４だけでなく、クラウ
ン部９、ソール部１０、ネック部１１、サイド部１２も
作製することができ、各パーツを溶接してクラブヘッド
にすることも可能である。また上記実施例は、ウッド型
クラブについて記述してきたが、本発明のゴルフクラブ
ヘッド１は、これに限定されるものでもなく、アイアン
型のゴルフクラブヘッド、パター型のゴルフクラブヘッ
ド等にも使用できる。アイアン型ないしパター型のゴル
フクラブヘッドとする場合、フェース部、ヘッド本体部
の全てに使用しても良いし、またフェース部だけに上記
合金を使用することでも良い。
は加工性に富むため、フェース部４だけでなく、クラウ
ン部９、ソール部１０、ネック部１１、サイド部１２も
作製することができ、各パーツを溶接してクラブヘッド
にすることも可能である。また上記実施例は、ウッド型
クラブについて記述してきたが、本発明のゴルフクラブ
ヘッド１は、これに限定されるものでもなく、アイアン
型のゴルフクラブヘッド、パター型のゴルフクラブヘッ
ド等にも使用できる。アイアン型ないしパター型のゴル
フクラブヘッドとする場合、フェース部、ヘッド本体部
の全てに使用しても良いし、またフェース部だけに上記
合金を使用することでも良い。
【００４４】また発明者らの実験によれば、アイアン型
のゴルフクラブヘッドにおいては、強度や重量のバラン
スを考慮すると、フェース部の厚さを１．０mm〜４．０
mmに設定することが可能である。またパター型のゴルフ
クラブヘッドに上記合金を使用する場合は、フェース部
４のみならず、ヘッド本体部３のすべて使用しても良
い。またアイアン型、パター型、ウッド型において、合
金の特性を最大限有効に使用するために、フェース部４
の裏面を空洞ないし開口とすることが望ましい。
のゴルフクラブヘッドにおいては、強度や重量のバラン
スを考慮すると、フェース部の厚さを１．０mm〜４．０
mmに設定することが可能である。またパター型のゴルフ
クラブヘッドに上記合金を使用する場合は、フェース部
４のみならず、ヘッド本体部３のすべて使用しても良
い。またアイアン型、パター型、ウッド型において、合
金の特性を最大限有効に使用するために、フェース部４
の裏面を空洞ないし開口とすることが望ましい。
【００４５】
【発明の効果】上述したように、本発明のゴルフクラブ
ヘッドは、純チタンないしチタン合金よりも高い引張強
度を有しているにも拘わらず、ヤング率が非常に小さ
く、また弾性伸びが大きくかつ硬度等も大きい合金をゴ
ルフクラブヘッドの少なくともフェース部の一部に用い
ることにより、フェース部の耐久性、耐外傷性を十分に
確保しつつヘッドのメカニカルインビーダンスの一次の
極小値の周波数を下げることができ、その結果、ボール
を打撃したときの反発係数が向上し、ボール初速を高
め、ひいては飛距離を増大させることができる。
ヘッドは、純チタンないしチタン合金よりも高い引張強
度を有しているにも拘わらず、ヤング率が非常に小さ
く、また弾性伸びが大きくかつ硬度等も大きい合金をゴ
ルフクラブヘッドの少なくともフェース部の一部に用い
ることにより、フェース部の耐久性、耐外傷性を十分に
確保しつつヘッドのメカニカルインビーダンスの一次の
極小値の周波数を下げることができ、その結果、ボール
を打撃したときの反発係数が向上し、ボール初速を高
め、ひいては飛距離を増大させることができる。
【図１】本実施形態のゴルフクラブヘッドを例示する正
面図である。
面図である。
【図２】その断面図である。
【図３】メカニカルインピーダンスの測定方法を示す概
念図である。
念図である。
【図４】合金の引張応力−伸びの関係を示すグラフであ
る。
る。
【図５】合金の引張強度−ヤング率の関係を示すグラフ
である。
である。
１ ゴルフクラブヘッド ２ フェース板 ３ ヘッド本体部 ４ フェース部
フロントページの続き (72)発明者 垣内 久嗣 兵庫県神戸市中央区脇浜町３丁目６番９号 住友ゴム工業株式会社内 (72)発明者 高ノ 由重 兵庫県神戸市中央区脇浜町３丁目６番９号 住友ゴム工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2C002 AA02 CH01 CH06 MM04 PP02 SS04
Claims (8)
- 【請求項１】ボールを打撃するフェース部の少なくとも
一部が、以下の要件〜を満たす合金から構成されて
いることを特徴とするゴルフクラブヘッド。 元素の周期律表において隣接した族番号に属する３
成分以上の金属元素からなること 少なくとも２成分の元素の原子半径の差が１０％以
上であること 少なくとも主成分の元素と他の一つの構成元素との
混合熱が−１０kcal／mol 以上であること - 【請求項２】前記合金は、ｂｃｃ固溶体の体積分率が合
金全体の５０％以上であることを特徴とする請求項１記
載のゴルフクラブヘッド。 - 【請求項３】前記合金は、下記の組成式で表されること
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。 Ｔｉ100-x-y Ｍ１x Ｍ２y （数値はすべて原子％） ただし、Ｍ１は、Ｚｒ、Ｈｆから選ばれる１種又は２種
以上の元素、Ｍ２は、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗ
から選ばれる１種又は２種以上の元素、かつｘ＋ｙ≦５
０（０＜ｘ＜５０、０＜ｙ＜５０）である。 - 【請求項４】前記合金は、引張強度σf とヤング率Ｅと
の比（σf ／Ｅ）が０．０１２５〜０．０３０であるこ
とを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のゴル
フクラブヘッド。 - 【請求項５】前記合金は、ボールを打撃するフェース部
を形成し、かつ該合金からなるフェース部の厚さを１．
０〜４．０mmとしたことを特徴とする請求項１乃至４の
いずれかに記載のゴルフクラブヘッド。 - 【請求項６】前記合金は、少なくとも断面減少率が１０
％以上の冷間加工を行うことにより板状のフェース板と
して形成されたことを特徴とする請求項１乃至５のいず
れかに記載のゴルフクラブヘッド。 - 【請求項７】前記合金は、ボールを打撃するフェース部
を形成するとともに、該合金からなるフェース部の厚さ
ｔ（mm）と前記合金のヤング率Ｅ（ＧＰａ）との積（Ｅ
×ｔ）が４０〜３００（ＧＰａ・mm）であることを特徴
とする請求項１乃至６のいずれかに記載のゴルフクラブ
ヘッド。 - 【請求項８】前記合金は、ボールを打撃するフェース部
を形成するとともに、該合金からなるフェース部の厚さ
ｔ（mm）と前記合金の引張強度σｆ（ＧＰａ）との積
（σｆ×ｔ）が１．０〜４．０（ＧＰａ・mm）であるこ
とを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のゴル
フクラブヘッド。
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