JP2001509718A

JP2001509718A - 改良されたゴルフクラブヘッドの設計方法

Info

Publication number: JP2001509718A
Application number: JP53472498A
Authority: JP
Inventors: ビーコスマトカ，ジョン
Original assignee: キャラウェイ・ゴルフ・カンパニ
Priority date: 1997-01-22
Filing date: 1998-01-21
Publication date: 2001-07-24
Also published as: WO1998031434A1; AU5928498A; US6186905B1

Abstract

(57)【要約】ゴルフクラブヘッドの設計方法及びその方法にしたがって慣性を考慮して製造されたゴルフクラブヘッド。ゴルフクラブヘッドの重心（ＣＧ）の位置とゴルフクラブヘッドの慣性主モーメントの大きさと方向が選定され、また、ゴルフクラブヘッドの重心が選定された重心位置に選定され、ゴルフクラブヘッドの慣性主軸が選定された大きさと方向を有するようにゴルフクラブヘッド内で質量が分布される。

Description

【発明の詳細な説明】改良されたゴルフクラブヘッドの設計方法発明の背景本発明の技術分野は、ゴルフクラブヘッドであり、特に、慣性を考慮したゴルフクラブヘッドとその設計方法である。近年、ゴルフクラブヘッドについて主として２つのタイプ、即ち、アイアン又はウエッジタイプ（図１（ａ）−（ｃ）に示される）のためのキャビティバックヘッドと、メタルウッドタイプ（図２（ａ）−（ｃ）に示される）のためのオーバーサイズドヘッドについて関心が集められている。これらのゴルフクラブヘッドを通常の設計手法を使用して設計されるとき、ゴルフクラブヘッドの重心（ＣＧ）をフェースに対して所定又は所望の位置に配置することにかなりの努力が注がれる。しかしながら、これまで、通常の設計手法ではゴルフクラブヘッドの慣性テンソル、即ち慣性モーメント及びゴルフクラブヘッドの慣性乗積を考慮に入れることに失敗してきた。結果として、これまでの設計基準及び／又は通常の設計手法は、最適に機能せず、典型的なスイング運動中の合成された大きなダイナミックレスポンスを示している。したがって、当業者が、ゴルフクラブヘッドを有用なものとするためその機能を高めるためにゴルフクラブヘッドの全体の慣性テンソルを扱いまたこれを考慮に入れたゴルフクラブヘッドの設計方法を見出すであろうと信じられる。また、当業者がそのような方法にしたがって開発した慣性に基づいて設計されるゴルフクラブヘッドを見出し有用なものとするものと思われる。発明の概要一つの新規な態様として、本発明はゴルフクラブヘッドの全体の慣性テンソルを考慮に入れたゴルフクラブヘッドの設計方法に向けられ、これにより、スイングの運動中の合成されるダイナミックレスポンスを最小にすることを可能にする。一つの好ましい形態として、ゴルフクラブヘッドの慣性テンソルはゴルフクラブヘッドの主慣性モーメントの大きさと方向（即ち、慣性の最大モーメント、最小モーメント及び中間モーメントのの大きさ及び方向）を使用して定められる。したがって、本発明によれば、好適なゴルフクラブヘッドの重心（ＣＧ）の位置が定められ、ゴルフクラブヘッドの主慣性モーメントの大きさと方向が定められ、また、ゴルフクラブヘッドの重心が選択された位置になるように、また、ゴルフクラブヘッドの主慣性モーメントが選択された大きさと方向を持つように、ゴルフクラブヘッド内で質量が分布するようにすることができる。力学の分野の当業者であれば主慣性モーメントの軸は唯一の座標系を確定し、その座標系においては、ゴルフクラブヘッドの慣性の特性が完全に分離され（即ち、全ての慣性乗積がゼロ）、また、第１の主軸の回りの慣性モーメントは絶対的最大物体慣性に対応し、第２の主軸の回りの慣性モーメントは絶対的最小物体慣性に対応し、第３の主軸の回りの慣性のモーメントは中間の値となることを理解するであろう。したがって、ゴルフクラブヘッドの主慣性モーメントの大きさと方向を決めることにより、ゴルフクラブヘッドの全体の慣性力テンソルを本質的に決めることができる。更に、上述の方法により設計されたゴルフクラブヘッドは、ゴルフクラブヘッドの全体の慣性テンソルにより定まる動的特性を示すようになる。他の新規な態様において、本発明は、ゴルフクラブヘッドが前進するとき、例えば、スイング動作の間、合成される動的なクラブヘッドの動きを最小にするようにゴルフクラブヘッドの質量分布となるように仕上げることにより、ゴルフクラブヘッドの機能を改善する方法に向けられる。この目的を達成するため、ゴルフクラブヘッドの主慣性モーメントの軸が通常のスイイング中にゴルフクラブヘッドに作用する主たる力の方向に近接して整列する方向に向かうようにしている。これらの力は、クラブヘッドのフェースにボールが衝突したときゴルフクラブヘッドに作用する力、空気力学的抗力、通常のスイング中のクラブヘッドの動き中にゴルフクラブヘッドに作用する遠心力及び慣性を含む。この慣性の力はスイングによって生まれるゴルフクラブヘッドの重心の軌道に対して直交する力であることが理解できるであろう。したがって、本発明の好ましい形態によるゴルフクラブヘッドの設計においては、慣性力の一つの主軸はボールのインパクトの方向、即ち、ボールインパクトの時点における慣性の方向（即ち、水平面内で、水平面とフェース面とその水平面との交差する線に対し直角の方向）を指し、また、他の慣性の主軸は前者に直交し、スイング運動中に生まれる遠心力の方向を指す。スイング運動中に生まれる遠心力の方向は、シャフトのたわみやすさと動的トオダウン効果（ｔｏｅ−ｄｏｗｎｅｆｆｅｃｔｓ）によって変化するため、その力に関連する慣性の主軸は、ゴルフクラブヘッドのライ角度に一致する方向に対し垂直な方向から次第に変化する方向に向くようにするのが望ましい。最後の慣性の主軸は、好ましくは、他の二つの慣性の主軸に直交し、ゴルフクラブヘッドのフェース面内において略水平方向に近い方向に向いている。更に、新規な態様として、本発明は、ゴルフクラブヘッドの主慣性モーメントの大きさと方向を調整することにより、ゴルフクラブヘッドお動的な特性を直接に調整する方法に向けられている。例えば、ゴルフクラブヘッドの有効なスイートスポットの領域は、ゴルフクラブヘッドの重心を通り、例えば、垂直方向に向く主軸の回りのモーメントを増やすことにより増やすことができ、また、ボールのインパクト時のゴルフクラブヘッドの動的ロフトの変化に対する抵抗を、例えば、水平面とゴルフクラブヘッドのフェース面の交差線の方向に向く主軸の回りの慣性のモーメントを増すことにより増加させることができ、さらに、クラブ全体のトオダウンエフェクトを、例えば、水平面内において、ボールインパクトの方向に向く主軸の回りの慣性のモーメントを変えることにより変えることができる。最後に、ゴルフクラブヘッドのホーゼル（又はシャフト）軸の回りの慣性を減らすことにより、ボールインパクト時にクラブフェースをスクウエアーにするためにプレーヤーに求められる必要なリストトルクを減少することができる。更に、他の新規な態様においては、上述の方法に従って設計される改良されたゴルフクラブヘッドに向けられている。例えば、好ましい実施例にいては、アイアンゴルフクラブ用のゴルフクラブヘッドは、ゴルフクラブヘッドの慣性ロフト角（ Θ_inertia）がゴルフクラブヘッドの幾何学的ロフト角（Θ_GL）より小さくなるような慣性主軸を持つようにすることができる。事実、図５（ａ）に示された好ましい実施例においては、ゴルフクラブヘッドの一つの慣性主軸（ＰＡ₁）は垂直方向に向いており、したがって、クラブヘッドの慣性ロフト角（Θ_inertia）が０°に減少する。他の好ましい実施例においては、ゴルフクラブヘッドは、ゴルフクラブヘッドがボールにインパクトするときゴルフクラブヘッドに作用する力の方向と同じ方向に向く少なくとも一つの慣性主軸を持つ。ゴルフクラブヘッドは、また、ゴルフクラブヘッドがスイング中に運動するとき、ゴルフクラブヘッドに作用する遠心力の方向と同じ方向に向く少なくとも一つの慣性主軸を持つ。更に、他の実施例においては、本発明によるゴルフクラブヘッドは、ゴルフクラブヘッドのフェースとソールの交差線の方向において、ゴルフクラブヘッドのフェース面から鋭角となる慣性主軸を持つ。したがって、本発明の目的は、ゴルフクラブヘッドの改良された設計方法を提供することにある。本発明の他の目的は、ゴルフクラブヘッドの重心（ＣＧ）を位置を特定し、ゴルフクラブヘッドの慣性テンソルの全ての係数を使用してゴルフクラブヘッドの質量分布を仕立てることにより、ゴルフクラブヘッドの機能を改善する新しい設計手法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、ゴルフクラブヘッド内でゴルフクラブヘッドの重心（ＣＧ）を位置を特定し、ゴルフクラブヘッドの慣性主軸の方向と、それに対応する最大、最小、中間の主メーメントを使用してゴルフクラブヘッドの質量分布を仕上げることにより、ゴルフクラブヘッドの機能を改善する新しい設計手法を提供することのある。また、さらに本発明の他の目的は、主慣性軸がゴルフクラブヘッドに代表的なスイング中に作用する主たる力（即ち、衝撃力及び遠心力）の方向に略一致する改良されたゴルフクラブヘッドを提供することにある。また、さらに、本発明の他の目的は、ゴルフクラブヘッドの重心の位置を調整し、クラブヘッドの主慣性モーメントの大きさと方向を確定することにより、改良されたクラブヘッドの動作特性を与えるため、ゴルフクラブヘッドの製造に際し一又は複数の異なる材料を使用することにある。図面の簡単な説明図１（ａ）は、通常のアイアン又はウェッジタイプのゴルフクラブヘッドのトオのトオサイドから見たトオ側図であ図である。１（ｂ）は、図１（ａ）に示される通常のアイアン又はウェッジタイプのゴルフクラブヘッドの正面図である。１（ｃ）は、図１（ａ），１（ｂ）の示される通常のアイアン又はウェッジタイプのゴルフクラブヘッドの平面図である。図２（ａ）は、通常のメタルウッドタイプのゴルフクラブヘッドのトオサイド図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示される通常のメタルウッドタイプのゴルフクラブヘッドのフェース面を見た正面図である。図２（ｃ）は、図２（ａ），（ｂ）に示される通常のメタルウッドタイプのゴルフクラブヘッドの平面図である。図３（ａ）は、ゴルフクラブヘッドの名目上の重心位置（ＣＧ）と主慣性軸を示す通常のアイアン又はウェッジタイプのゴルフクラブヘッドのトオサイド図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示される通常のアイアン又はウェッジタイプのゴルフクラブヘッドの正面図である。図３（ｃ）は、図３（ａ），（ｂ）に示される通常のアイアン又はウェッジタイプのゴルフクラブヘッドの平面図である。図４（ａ）は、ゴルフクラブヘッドの名目上の重心位置（ＣＧ）と主慣性軸を示す通常のメタルウッドタイプのゴルフクラブヘッドのトオサイド図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示される通常のメタルウッドタイプのゴルフクラブヘッドの正面図である。図４（ｃ）は、図４（ａ），（ｂ）に示される通常のメタルウッドタイプのゴルフクラブヘッドの平面図である。図５（ａ）は、本発明によるゴルフクラブヘッドの名目上の重心位置（ＣＧ）と好ましい主慣性軸を示すウェッジ又はアイアンのゴルフクラブヘッドのトオサイド図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示されるウェッジ又はアイアンのゴルフクラブヘッドの正面図である。図５（ｃ）は、図５（ａ），（ｂ）に示されるウェッジ又はアイアンのゴルフクラブヘッドの平面図である。図６（ａ）は、本発明によるゴルフクラブヘッドの名目上の重心位置（ＣＧ）と好まし主慣性軸を示すメタルウッドタイプのゴルフクラブヘッドのトオサイド図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示されるメタルウッドタイプのゴルフクラブヘッドの正面図である。図６（ｃ）は、図６（ａ），（ｂ）に示されるメタルウッドタイプのゴルフクラブヘッドの平面図である。図７（ａ）は、本発明により追加されたた質量の集中領域を示すウェッジ又はアイアンタイプのゴルフクラブヘッドのトウサイドを示す図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示されたウェッジ又はアイアンタイプのゴルフクラブヘッドの正面図である。図７（ｃ）は、図７（ａ）、（ｂ）に示されたウェッジ又はアイアンタイプのゴルフクラブヘッドの平面図である。図８（ａ）は、本発明により追加されたた質量の集中領域を示すメタルウッドタイプのゴルフクラブヘッドのトウサイドを示す図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）に示されたメタルウッドタイプのゴルフクラブヘッドの正面図である。図８（ｃ）は、図８（ａ）、（ｂ）に示されたメタルウッドタイプのゴルフクラブヘッドの平面図である。好ましい実施例図面を参照すると、先ず、図１（ａ）−１（ｃ）及び図２（ａ）−図２（ａ） −図２（ｃ）は、代表的なアイアン又はウェッジタイプのゴルフクラブのゴルフクラブヘッド１０と、代表的なメタルウッドタイプのゴルフクラブのクラブヘッド２０を示す。ここにおいて使用される全ての図及び参考のための構成は適正なボールアドレス位置におけるゴルフクラブヘッドに適用されるものであることが理解されるであろう。図１（ａ）−１（ｃ）に示されるように、アイアン又はウェッジタイプのゴルフクラブヘッド１０は、ボディ１２、フェース１４及びホーゼル１６を持つ。ホーゼル１６は中心軸Ｈ_Aを持ち、クラブヘッド１０のフェース１４は面（Ｘ_F−Ｙ_F ）に存在する。ゴルフクラブヘッド１０は、また、垂直線（Ｘ_H）からフェース面（Ｘ_F−Ｙ_F）までの角度として定義される幾何学的ロフト角Θ_GLを持ち、水平線（Ｙ_H）からホーゼルの中心軸（Ｈ_A）までの角度として定義されるライ角度Θ_lie を有する。図２（ａ）−２（ｃ）に示されるように、メタルウッドクラブヘッド２０は、ボディ２２と、フェース２４及びホーゼル２６を持つ。ホーゼル２６は中心軸Ｈ_A を持ち、メタルクラブヘッド２０のフェース２４は垂直面（Ｘ_H−Ｚ_H）内において中心線Ｃ_Lを有する。メタルウッドクラブヘッド２０は、また、垂直線（Ｘ_H ）から中心線Ｃ_Lに平行な線Ｘ_Fまでの角度として定義される幾何学的ロフト角Θ_GL を持ち、また、水平線（Ｙ_H）からホーゼルの中心軸（Ｈ_A）までの角度として定義されるライ角度Θ_lieを有する。上述の導入部の説明部分で説明したように、今日までに先立ち、通常のゴルフクラブヘッドの設計手法は完全な慣性テンソル、換言すれば、ゴルフクラブヘッドの慣性の全てのモーメントと乗積についてを考慮に入れることに失敗してきた。その結果、これまでの設計手法により開発されたゴルフクラブヘッドは、最適なものより劣り、また、代表的なスイング運動を通じて大きな合成される動的応答（ダイナミックレスポンス）を示す。これに対して、本発明に従う設計手法は、代表的なスイング運動を通じてゴルフクラブヘッドが運動するときのすべての合成される動的応答を最小にするように努力するに当たり、ゴルフクラブヘッドの慣性テンソルを完全に考慮に入れるものである。例えば、一つの好適な実施例においては、ゴルフクラブヘッドの慣性テンソルは、ゴルフクラブヘッドの主慣性モーメントの大きさと方向（即ち、慣性の最大モーメント、最小モーメント及び中間のモーメントのの大きさと方向）を使用して確定される。したがって、本発明によれば、ゴルフクラブヘッドの好ましい重心（ＣＧ）の位置が選定され、好ましいゴルフクラブヘッドの主慣性モーメントの大きさと方向が選定され、また、ゴルフクラブヘッドの重心が好ましい位置となり、ゴルフクラブヘッドの主慣性モーメントが好ましい大きさと方向を有するように質量が分布される。本発明によれば、ゴルフクラブヘッドの重心はゴルフクラブヘッド内の好ましい点、又は好ましい領域にに位置することが理解されるであろう。運動力学の当業者においては、主慣性モーメントの軸は、ゴルフクラブヘッドの慣性特性が完全に分離され（即ち、慣性の全ての乗積が０）、また、第１の主軸の回りの慣性モーメントが絶対的最大のボディの慣性に対応し、第２の主軸の回りの慣性モーメントは絶対的最小のボディの慣性に対応し、第３の軸の回りの慣性モーメントは中間値となる、ゴルフクラブヘッドの唯一の座標系を確定することが理解できるであろう。したがって、ゴルフクラブヘッドの主慣性モーメントの大きさと方向を確定することにより、ゴルフクラブヘッドの全体の慣性テンソルを本質的に確定することができる。さらに、上述の方法により設計されたゴルフクラブヘッドは、ゴルフクラブヘッドの完全な慣性テンソルにより確定された動的特性を示すこととなる。当業者は、また、特定の方向のゴルフクラブヘッドの慣性を最大とするため、その方向と同じ方向を指す慣性の一つの主軸を有することが必要であることを理解するであろう。さらに、主軸に関して慣性を分離した結果（慣性乗積０）、（１）好ましい軸の系における角運動量ベクトルと回転速度ベクトルは平行であり、（２）主座標において作用する加えられる概括的な力（即ち、トルク）は、主座標において分離した回転加速度と速度を生み出す、ということがかかるであろう。したがって、動的な力、空気力学的力、及びクラブのスイングの結果ゴルフクラブヘッドに作用するボールの衝撃力は、もし、その負荷が主軸と平行に作用すれば分離したたクラブヘッドの動きを生み出す。したがって、本発明の一つの好ましい形態においては、ゴルフクラブヘッドは、ゴルフクラブヘッドの慣性の主軸が代表的なスイング中にクラブヘッドに作用する主たる力の方向と同一の方向に近い方向を指すように設計される。これらの主たる力は、ボールの衝撃力、空気抵抗力、スイングにより生まれる遠心力及び上述の慣性力である。次に、図３（ａ）−３（ｃ）及び図４（ａ）−４（ｃ）を参照すると、市販されているゴルフクラブをテストすることによって、通常のゴルフクラブヘッドの慣性の主軸ＰＡ₁，ＰＡ₂，ＰＡ₃は、代表的なスイング運動中のクラブヘッドに作用する主たる力の方向に近い方向を指してはいないことがわかる。また、通常のゴルフクラブヘッド１０、２０の慣性の軸ＰＡ₁，ＰＡ₂，ＰＡ₃は、クラブヘッド１０、２０の一般軸（Ｘ_H，Ｙ_H，Ｚ_H）と一致しない。例えば、図３（ａ）−３（ｃ）に示されるように、市販のウェッジ及びアイアンラブヘッド１０のテストケースにおいて、最小及び中間の慣性の方向のに対応する２つの慣の主軸ＰＡ₁，ＰＡ₂は、それぞれ、ゴルフクラブヘッド１０のクラベフェース面（Ｘ_F−Ｙ_F）に対して後方に位置する慣性の面（ＰＡ₁−ＰＡ₂）に存在し、一つの主軸ＰＡ₁（中間の慣性の方向に対応）は、面（ＰＡ₁−ＰＡ₃）に存在し、垂直方向Ｘ_Hに対し後方に傾斜し、また、他方の主軸ＰＡ₂（最小の慣性の方向に対応）は、同様に水平軸から傾斜している。第３の主軸ＰＡ₃（最大の慣性の方向に対応）は最初の２つの主軸ＰＡ₁，ＰＡ₂に対して直交し、フェース面（Ｘ_F−Ｙ_F）に対して上方に傾斜している。さらに、これまでにテストしたゴルフクラブヘッド１０については、垂直方向から第１及び第２の主軸ＰＡ₁，ＰＡ₂によって確定される面の角度によって定義される慣性ロフト角Θ_inertiaは常にクラブフェース１４の幾何学的ロフト角Θ_GLよりも大きい。これは、今日までテストされたゴルフクラブヘッドにおいては、質量が、ゴルフクラブヘッド１０のボディ１２の低い後方部分か、又はゴルフクラブヘッド１０のホーゼル１６の上部前部分に十分に集中されていないために生じるものである。したがって、今日までにテストされたアイアン又はウェッジタイプのゴルフクラブヘッド１０の慣性主軸ＰＡ₁，ＰＡ₂，ＰＡ₃の向く方向は、（１）主としてゴルフクラブヘッド１０の幾何学的ロフト角Θ_GLによって定まり、（２）クラブヘッドの垂直軸（Ｘ_H）と水平軸（Ｚ_H）よりかなり回転した方向となる。これは、クラブヘッドの座標（Ｘ_H，Ｈ_H，Ｚ_H）（即ち、垂直及び／又は水平方向）における慣性特性の最大又は最適のモーメントより小くなる結果となり、また、代表的のスイング運動において、合成される慣性（即ち、慣性の乗積）による大きな影響を有無こととなる。同様に、図４（ａ）−４（ｃ）に示されるように、市販されているメタルウッドのクラブヘッド２０のテストにおいても、最大の慣性の方向に対応する慣性主軸ＰＡ₁は、垂直面（ＰＡ₁−ＰＡ₂）内の近くにあり、クラブヘッド２０の幾何学的ロフト角Θ_GLに対して若干後方に傾いているということが観察されている。他の二つの主軸ＰＡ₂，ＰＡ₃は、水平面の近傍にあり、一つの主軸ＰＡ₃（最小の慣性ん方向に対応）はクラブヘッド２０のホーゼル２の領域の方向で重心（ＣＧ）を通り、他の主軸ＰＡ₂（中間の慣性の方向に対応）は、そそれに直交する。ホーゼル領域２６と慣性主軸ＰＡ₃とがほぼ整列することは、その領域の内部及び／又は外部の構造的質量により生ずるものである。最後に、従来のアイアン又はウェッジの場合にそうであったように、従来のメタルウッドのクラブヘッド２０の慣性の主軸ＰＡ₁，ＰＡ₂，ＰＡ₃はゴルフクラブヘッドの一般軸（Ｘ_H，Ｙ_H ，Ｚ_H）に対して回転しており、したがって、代表的なスイング運動中において大きな合成された慣性効果（即ち、慣性の乗積）を生み出す結果となる。ここで図５（ａ）−５（ｃ）及び図６（ａ）−６（ｃ）を参照すると、本発明に従うゴルフクラブヘッド３０及び４０の慣性主軸ＰＡ₁，ＰＡ₂，ＰＡ₃は、好ましくは、代表的のなスイング運動中のクラブヘッド３０及び４０に働く主たる力（ボールの衝撃、空気抵抗、慣性及び遠心力）の方向と一致するようにするか、又はクラブヘッド３０及び４０の一般軸（Ｘ_H，Ｙ_H，Ｚ_H）と一致するようにされる。したがって、本発明によれば、一つの主軸ＰＡ₃は、好ましくは、慣性力の方向、即ち、ボールが代表的のスイング運動中のクラベフェース３４又は４４に衝突するときのクラブヘッド３０又は４０に作用する力の方向に向かうようにすることが好ましい。この方向は、図における方向Ｚ_Hとして記される（即ち、主軸ＰＡ₃は水平面内にあり、全体の座標軸Ｚ_Hに平行となる。）。他の慣性の主軸ＰＡ₁は、好ましくは、主軸ＰＡ₃に対して直交し、代表的なスイング運動中のクラブヘッド３０又は４０に働く遠心力の方向を指すようになることが好ましい。クラブヘッド３０又は４０に作用する遠心力の方向は、特に、シャフトの硬さとトオダウン効果によって変化するため、主軸ＰＡ₁の向きは垂直方向からクラブヘッド３０又は４０のホーゼル軸Ｈ_Aに平行な方向へ徐々に変化する。最後に、残りの主軸ＰＡ₂は他の主軸ＰＡ₁，ＰＡ₃と直交するように向けられる。特別のゴルフクラブヘッドの設計においては、慣性主軸（例えば、主軸ＰＡ₃ ）をボールとの衝撃の方向（即ち、水平面）に向けることができないことがわかる場合には、主軸の一つをラブフェース面（Ｘ_F−Ｙ_F）に対して鋭角Θ_PAを持つ方向に向けるようにすることができる。１番からＳＷまで（即ち、１からサンドウェッジまで）のゴルフクラブヘッドの代表的セットの模範的な主面の角度が、模範的ロフト角とともに下記の表に示される。当業者は、もちろん、表中の主面角度は模範的なものであり、与えられるゴルフクラブ又はゴルフクラブのセットの設計目標によって調整できることは理解するであろう。表１：本発明の一形態にしたがうゴルフクラブヘッドのセットのための幾何学的ロフト角（Θ_GL）と主面（Θ_PA）角主軸ＰＡ₁、ＰＡ₂，ＰＡ₃はの回りの慣性モーメントの大きさについては、所望の主軸ＰＡ₁，ＰＡ₂、ＰＡ₃の回りの慣性の大きさを変えることにより、クラブヘッド３０又は４０の動的な特性を直接に調整することができることが理解できるであろう。例えば、ゴルフクラブヘッド３０又は４０の効果的なスイートスポット領域は主軸ＰＡ₁の回りの慣性モーメントを増やすことにより増やすことができ、ゴルフクラブヘッド３０又は４０のボール衝撃時における動的ロフトの変化に対する抵抗は主軸ＰＡ₂の回りの慣性モーメントを増やすことにより増やすことができ、主軸ＰＡ₃の回りの慣性モーメントを変えることによりクラブ全体のトオダウン効果を変えることができる。この観点からすると、アイアン又はウェッジタイプのゴルフクラブヘッド３０については、慣性モーメントの中間及び最大の大きさは、主軸ＰＡ₁、ＰＡ₃に関連し、慣性モーメントの最小値は主軸ＰＡ₂に関連するようにすることが現時点では好ましい。その理由は、ゴルフクラブヘッド３０の重心ＣＧとボールのインパクト点（図示せず）は一般的にクラブフェース３４に対して低い位置に位置するからである。したがって、スイング中のクラブヘッドのロフト角の動的変化を誘引するモーメント又はトルクに関連するボールの動的な衝撃は無視できる。低いロフトのメタルウッドのクブヘッド４０については、慣性の最大のメーメントは、トオ／又はヒールのミスヒットの結果生ずるクラブフェースが開いたり閉じたりすることに対する最大の抵抗を与えるように主軸ＰＡ₁に関連させ、また、中間及び最小の慣性モーメントは主軸ＰＡ₂及びＰＡ₃に関連させることが現時点では好ましい。中間及び最小の慣性モーメントを主軸ＰＡ₂及びＰＡ₃と関連させることはゴルフクラブヘッドの設計の目標を変えることになる。例えば、ティショットをクラブヘッドのフェースの高い位置又は低い位置でヒットすることにより生ずるヘッドのロフトの変化を最小にすることが望まれるような場合は、大きな中間の慣性は、主軸ＰＡ₂の方向において好ましく、また、その代わりに、クラブヘッドのトオダウン効果に対して抵抗するようにしたいときは、大きな中間の慣性モーメントは、主軸ＰＡ₃の方向において好ましい。次に、図７（ａ）−（ｃ）及び図８（ａ）−（ｃ）を参照すると、図５（ａ） −（ｃ）及び図６（ａ）−（ｃ）により説明したように、慣性の主軸ＰＡ₁，ＰＡ₂、ＰＡ₃の組合せを達成しようとする場合、ゴルフクラブヘッド３０又は４０内において質量を以下に述べる方法により分布するようにするのが現時点において好ましい。アイアン又はウェッジタイプのゴルフクラブヘッド３０に対しては、ゴルフクラブヘッド３０のフェース３４の後側の上部及びホーゼル３６の後部では質量を少なくし、クラブフェース３４よりできるだけ離れた位置で低い位置に集中するようにすることが望ましい。質量が集中する好ましい領域は図７（ａ）において３３で示される。このような質量の割当ては、Richard C.Helmstetter，Thomas R．Hilton，Donald A．Bistline，Victor S．Dennisによる「ゴルフクラブヘッドのウエイト構造」に係る出願であって本出願人に譲渡され本出願と同時に出願された番号第０８／７８７、１５４の出願にある程度詳しく述べられている。上記の関連出願は、ここにおいては、本出願に全て記載されるものと同様に参考として組み入れられるものである。それとは別に、又はそれに加えて、ホーゼル３６の前側の上部領域３７に質量を加えることができる。これは、ゴルフクラブヘッド３０の重心ＣＧを若干上げ、ゴルフクラブヘッド３０の慣性の主軸ＰＡ₁、ＰＡ₂，ＰＡ₃の方向を改善し、垂直軸（Ｘ_H）の回りの慣性を増し（スイートスポットを改善する）、また、ホーゼル（又はシャフト）軸Ｘ_H の回りの慣性を低くし、これにより、ゴルフクラブヘッド３０をボールのインパクト時により容易にスクエアーに合わせることができる。メタルウッドクラブヘッド４０に対しては、ホーゼル領域４６内に位置する質量は少なくし、ゴルフクラブヘッド４０の質量をクラブフェース４４の近傍のトオ／ソールの境界４１に向けて集中させ、ゴルフクラブヘッド４０のボディ４２のヒール／ソール領域４７にゴルフクラブヘッドの質量を集中させ、そして／又はゴルフクラブヘッド４０の質量をソール領域に集中させるようにすることが好ましい。上述の方法でゴルフクラブヘッドの質量を集中させるため、ゴルフクラブヘッド内で異なる密度を持つ区分した領域を形成するように実質的に異なる密度を有する材料を使用することが好ましい。例えば、本発明に従ってクラブヘッド３０又は４０を設計する場合、ゴルフクラブヘッド３０の実質的部分を、例えば、チタニウム（又は他の軽い金属）で形成し、質量の集中部３３、３７、４１、４３及ぶ４７（図７（ａ）−（ｃ）及び図８（ａ）−（ｃ）に示される）を異なる実質的に重い材料、例えば、タングステンで形成することが好ましい。最後に、これまで述べてきたように、ゴルフクラブ（図示せず）の各ゴルフクラブヘッドについて好ましい慣性主軸ＰＡ₁，ＰＡ₂，ＰＡ₃の組合せを確定することにより、慣性に基づいて製造した各ゴルフクラブだけでなく、慣性に基づいて製造したゴルフクラブのセットを提供することが可能となる。例えば、本発明によれば、全体の参照座標と一致し、また、セット内の各ゴルフクラブヘッドに適用することができる慣性主軸ＰＡ₁，ＰＡ₂，ＰＡ₃ の好ましい組合せを確定することが望まれる。あるいは、慣性主軸ＰＡ₁，ＰＡ₂ ，ＰＡ₃の方向及び／又はそれらの軸の回りのモーメントを、セット内で固有の感覚を得ることができるように所定の段階的な方法で変化させることもできる。本発明は種々の変形や改良可能で、ここでは、特別の実施例が図に示され、詳細に述べられいるものである。しかしながら、本発明は上述の特別の形態や方法に限定されるものではなく、これとは別に、本発明は、全ての変更、均等物及びクレイムの範囲と精神内に属する全ての変形をカバーするものであることが理解されるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims

【特許請求の範囲】１．ゴルフクラブヘッドの重心の位置を選定する過程と、ゴルフクラブヘッドの主慣性モーメントの組みについて大きさと方向を選定し、ゴルフクラブヘッドの重心が前記選定された位置に位置し、ゴルフクラブヘッドの主慣性モーメントが前記選定された大きさと方向を持つようにゴルフクラブヘッド内の質量を分布させる過程とからなるゴルフクラブヘッドの設計方法。２．主慣性モーメントの組みについて大きさと方向を選定する前記過程は、少なくとも一つの慣性主軸をゴルフクラブヘッドがゴルフボールに衝突したときゴルフクラブヘッドに作用する力の方向と一致させる過程を含む第１項の方法。３．主慣性モーメントの組みについて大きさと方向を選定する前記過程は、少なくとも一つの慣性主軸をスイングの間のゴルフクラブヘッドに作用する慣性力の方向と一致させる過程を含む第１項の方法。４．主慣性モーメントの組みについて大きさと方向を選定する前記過程は、少なくとも一つの慣性主軸を前記ゴルフクラブヘッドを有するゴルフクラブのスイングの間に前記ゴルフクラブヘッドに作用する遠心力の方向と一致させる過程を含む請求項１の方法。５．主慣性モーメントの組みについて大きさと方向を選定する前記過程は、ゴルフクラブヘッドの慣性ロフト角が幾何学的ロフト角より小さくなるように最大慣性モーメントに関する主軸の方向を向ける過程を含む第１項の方法。６．主慣性モーメントの組みについて大きさと方向を選定する前記過程は、第１の主軸を、水平面内で前記ゴルフクラブヘッドのフェースに垂直な方向に向け、第２の主軸を、垂直平面内で垂直方向から前記ゴルフクラブヘッドのシャフトのライ軸に向けて変化させた方向に向け、第３の主軸を前記第１及び第２の主軸に対して直交する方向に向ける過程を含む第１項の方法。７．前記第１の主軸は最大慣性モーメントに関連し、前記第２の主軸は最小慣性モーメントに関連し、前記第３の主軸は中間慣性モーメントに関連する第６項の方法。８．前記第１の主軸は最小慣性モーメントに関連し、前記第２の主軸は最大慣性モーメントに関連し、前記第３の主軸は中間慣性モーメントに関連する第６項の方法。９．前記第１の主軸は中間慣性モーメントに関連し、前記第２の主軸は最小慣性モーメントに関連し、前記第３の主軸は最大慣性モーメントに関連する第６項の方法。１０．前記第１の主軸は最大慣性モーメントに関連し、前記第２の主軸は中間慣性モーメントに関連し、第３の主軸は最小慣性モーメントに関連する第６項の方法１１．前記第１の主軸は中間慣性モーメントに関連し、前記第２の主軸は最大慣性モーメントに関連し、前記第３の主軸は最小慣性モーメントに関連する第６項の方法。１２．前記第１の主軸は最小慣性モーメントに関連し、前記第２の主軸は中間慣性モーメントに関連し、前記第３の主軸は最大慣性モーメントに関連する第６項の方法。１３．ゴルフクラブヘッド内の質量を分布させる前記過程は、ゴルフクラブヘッドの第１の部分を確定するたの第１の密度を持つ第１の材料を使用し、ゴルフクラブヘッドの少なくとも一つの追加された部分を確定するための第１の密度より大きい密度を持つ第２の材料を使用する第１項の方法。１４．ゴルフクラブヘッドの好ましい重心位置を定める過程と、ゴルフクラブヘッドの主慣性モーメントの組みに関する大きさと方向を定める過程と、ゴルフクラブヘッドの重心が前記好ましい重心位置に位置し、ゴルフクラブヘッドの主慣性モーメントが前記好ましい大きさと方向を持つようにゴルフクラブヘッド内で質量を分布させる過程を有するゴルフクラブヘッドの設計方法。１５．主慣性モーメントの組みの好ましい大きさと方向を定める前記過程は、少なくとも一つの慣性主軸を、スイングの間にゴルフクラブヘッドがゴルフボールに衝突するときゴルフクラブヘッドに作用する力の方向と一致させる過程を含む第１４項の方法。１５．主慣性モーメントの組みの好ましい大きさと方向を定める前記過程は、少なくも一つの慣性主軸を、スイングの間にゴルフクラブヘッドに作用する慣性力の方向と一致させる過程を含む第１４項の方法。１６．主慣性モーメントの組みの好ましい大きさと方向を定める前記過程は、少なくとも一つの慣性主軸を、前記ゴルフクラブヘッドを使用したゴルフクラブのスイングの間にゴルフクラブヘッドに作用する遠心力の方向と一致させる過程を含む第１４項の方法。１８．主慣性モーメントの組みの好ましい大きさと方向を定める前記過程は、ゴルフクラブヘッドの慣性ロフト角がゴルフクラブヘッドの幾何学的ロフト角より小さくなるように最大慣性モーメントに関連する慣性主軸の向きを定める過程を含む第１４項の方法。１９．主慣性モーメントの組みの好まし大きさと方向を定める前記過程は、第１の主軸を、水平面内で前記ゴルフクラブヘッドのフェースに垂直な方向に向け、第２の主軸を、垂直平面内で垂直方向から前記ゴルフクラブヘッドのシャフトのライ軸に向けて変化させた方向に向け、第３の主軸を前記第１及び第２の主軸に対して直交する方向に向ける過程を含む第１４項の方法。２０．ゴルフクラブヘッドの好ましい重心位置を定める過程と、ゴルフクラブヘッドの複数の主慣性モーメントの好ましい大きさと方向を定める過程と、ゴルフクラブヘッドの重心が前記好ましい位置に位置するように、ゴルフクラブヘッドの複数の主慣性モーメントが前記好ましい大きさと方向を持つようにゴルフクラブヘッド内の質量を分布させる過程を有するゴルフクラブヘッドの設計方法。２１．前記複数の主慣性モーメントの好ましい大きさと方向を定める過程は、少なくとも一つの慣性主軸をスイングの間にゴルフクラブヘッドがゴルフボールと衝突したときにゴルフクラブヘッドに作用する力の方向と一致させる過程を含む第２０項の方法。２２．前記複数の主慣性モーメントの好ましい大きさと方向を定める過程は、少なくとも一つの慣性主軸をスイングの間にゴルフクラブヘッドに作用する力の方向と一致させる過程を含む第２０項の方法。２３．前記複数の主慣性モーメントの好ましい大きさと方向を定める過程は、少なくとも一つの慣性主軸を、前記ゴルフクラブヘッドを使用したゴルフクラブのスイングの間にゴルフクラブヘッドに作用する遠心力の方向と一致させる過程を含む請求項２０の方法。２４．前記複数の主慣性モーメントの好ましい大きさと方向を定める過程は、ゴルフクラブヘッドの慣性ロフト角がゴルフクラブヘッドの幾何学的ロフト角より小さくなるように最大慣性モーメントに関連する主軸の向きを定める過程を含む第２０項の方法。２５．前記複数の主慣性モーメントの好ましい大きさと方向を定める過程は、第１の主軸を、水平面内で前記ゴルフクラブヘッドのフェースに垂直な方向に向け、第２の主軸を、垂直平面内で垂直方向から前記ゴルフクラブヘッドのシャフトのライ軸に向けて変化させた方向に向け、第３の主軸を前記第１及び第２の主軸に対して直交する方向に向ける過程を含む第２０項の方法。２６．ゴルフクラブヘッドの好ましい重心位置を定める過程と、ゴルフクラブヘッドの複数の主慣性モーメントの好ましい方向を定める過程と、ゴルフクラブヘッドの重心が前記好ましい位置に位置するように、且つゴルフクラブヘッドの複数の主慣性モーメントが前記好ましい方向を持つようにゴルフクラブヘッド内の質量を分布させる過程を有するゴルフクラブヘッドの設計方法。２７．複数の主慣性モーメントの好ましい方向を定める前記過程は、少なくとも一つの慣性主軸をスイングの間にゴルフクラブヘッドがゴルフボールと衝突したときにゴルフクラブヘッドに作用する力の方向と一致させる過程を含む第２６項の方法。２８．複数の主慣性モーメントの好ましい方向を定める前記過程は、少なくとも一つの慣性主軸をスイングの間にゴルフクラブヘッドに作用する力の方向と一致させる過程を含む第２６項の方法。２９．複数の主慣性モーメントの好ましい方向を定める前記過程は、少なくとも一つの慣性主軸を、前記ゴルフクラブヘッドを使用したゴルフクラブのスイングの間にゴルフクラブヘッドに作用する遠心力の方向と一致させる過程を含む第２６項の方法。３０．複数の主慣性モーメントの好ましい方向を定める前記過程は、ゴルフクラブヘッドの慣性ロフト角がゴルフクラブヘッドの幾何学的ロフト角より小さくなるように最大慣性モーメントに関連する主軸の向きを定める過程を含む第２６項の方法。３１．複数の主慣性モーメントの好ましい方向を定める前記過程は、第１の主軸を、水平面内で前記ゴルフクラブヘッドのフェースに垂直な方向に向け、第２の主軸を、垂直平面内で垂直方向から前記ゴルフクラブヘッドのシャフトのライ軸に向けて変化させた方向に向け、第３の主軸を前記第１及び第２の主軸に対して直交する方向に向ける過程を含む第２６項の方法。３２．ゴルフクラブヘッドの好ましい重心位置を定める過程と、ゴルフクラブヘッドの少なくとも一つのゴルフクラブヘッドの主慣性モーメントの好ましい方向を定める過程と、ゴルフクラブヘッドの重心が前記好ましい位置に位置するように、且つゴルフクラブヘッドの少なくともひとつの主慣性モーメントが前記好ましい方向を持つようにゴルフクラブヘッド内の質量を分布させる過程を有するゴルフクラブヘッドの設計方法。３３．少なくとも一つの主慣性モーメントの好ましい方向を定める前記過程は、少なくとも一つの慣性主軸をゴルフクラブヘッドがゴルフボールに衝突したときにゴルフクラブヘッド作用する力の方向と一致させる過程を含む第３２項の方法。３４．少なくとも一つの主慣性モーメントの好ましい方向を定める前記過程は、少なくとも一つの慣性主軸をスイングの間にゴルフクラブヘッドに作用する力の方向と一致させる過程を含む第３２項の方法。３５．少なくとも一つの主慣性モーメントの好ましい方向を定める前記過程は、少なくとも一つの慣性主軸を、前記ゴルフクラブヘッドを使用したゴルフクラブのスイングの間にゴルフクラブヘッドに作用する遠心力の方向と一致させる過程を含む第３２項の方法。３６．少なくとも一つの主慣性モーメントの好ましい方向を定める前記過程は、ゴルフクラブヘッドの慣性ロフト角がゴルフクラブヘッドの幾何学的ロフト角より小さくなるように最大慣性モーメントに関連する主軸の向きを定める過程を含む第３２項の方法。３７．少なくとも一つの主慣性モーメントの好ましい方向を定める前記過程は、第１の慣性主軸を、水平面内で前記ゴルフクラブヘッドのフェースに垂直な方向に向け、第２の慣性主軸を、垂直平面内で垂直方向から前記ゴルフクラブヘッドのシャフトのライ軸に向けて変化させた方向に向け、第３の慣性主軸を前記第１及び第２の主軸に対して直交する方向に向ける過程を含む第３２項の方法。３８．ゴルフクラブヘッドの好ましい重心位置を定める過程と、ゴルフクラブヘッドの一又は複数の動的特性を確定する慣性テンソルからなる複数の好ましい慣性のモーメントと乗積を定める過程と、ゴルフクラブヘッドの重心が前記好ましい位置に位置するように、且つゴルフクラブヘッドが前記慣性テンソルにより確定される一又は複数の動的特性を示すようにゴルフクラブヘッド内の質量を分布させる過程を有するゴルフクラブヘッドの設計方法。３９．ゴルフクラブヘッドのボディ区域の背面側の上部領域の質量集中を減少する過程と、前記ゴルフクラブヘッドのボディ区域の後方底部領域のゴルフクラブヘッド内の質量を増加する過程とを有し、それにより、ゴルフクラブヘッドの主軸が前記ゴルフクラブヘッドのフェースに対し鋭角な主面角を形成するように前記ゴルフクラブヘッドの主軸の向きが定められるアイアン又はウェッジタイプのゴルフクラブヘッドの動的特性を改善する方法。４０．前記ゴルフクラブヘッドの前記主軸は水平面内に位置する第３９項の方法。４１前記ゴルフクラブヘッドのホーゼルの背面上部領域の質量分布を減少する過程と、前記ゴルフクラブヘッドのホーゼルの前側上部領域の質量分布を増加する過程とを更に有する第４０項の方法。４２．ゴルフクラブヘッドのホーゼル領域内の質量分布を減少する過程と、ゴルフクラブヘッドのトオ／ソールの交差領域内とヒール／ソール領域内の質量分布を増加させる過程とを有し、それにより、最大慣性モーメントに関連する主軸の向きがスイングの間にゴルフクラブヘッドに作用する遠心力の方向と一致するようにしたメタルウッドタイプのゴルフクラブヘッドの動的特性を改善する方法。４３．ゴルフクラブヘッドの第１の慣性主軸の方向を、スイングの間にゴルフクラブヘッドがゴルフボールに衝突したときゴルフクラブヘッドに作用する力の方向に一致させる過程と、前記ゴルフクラブヘッドの第２の慣性主軸の方向を、スイングの間にゴルフクラブヘッドに作用する遠心力の方向に一致させる過程とを有するゴルフクラブヘッドの動的特性を改善する方法。４４．ゴルフクラブヘッドの第１の慣性主軸の方向を、スイングの間にゴルフクラブヘッドがゴルフボールに衝突したときゴルフクラブヘッドに作用する力の方向に一致させる過程を有するゴルフクラブヘッドの動的特性を改善する方法。４５．ゴルフクラブヘッドの慣性主軸の方向を、スイングの間にゴルフクラブヘッドに作用する遠心力の方向に一致させる過程とを有するゴルフクラブヘッドの動的特性を改善する方法。４６．ゴルフクラブのセット内で使用される複数のゴルフクラブヘッドについて、好ましいスウィングウェイトと、質量と、ロフト角と、ライ角を確定する過程と、各前記ゴルフクラブヘッドの少なくとも一つの慣性主軸の好ましい方向を確定する過程と、各ゴルフクラブヘッドの慣性主軸の方向が、前記ゴルフクラブヘッドに関して好ましい方向に向くように、各前記ゴルフクラブヘッド内の質量を分布させる過程とを有するゴルフクラブヘッドを設計する方法。４７．各ゴルフクラブヘッドは共通の方向の慣性主軸を持つ第４６項の方法。４８．前記セット内のゴルフクラブヘッドの少なくとも一つの慣性主軸の好ましい方向は所定の方法で漸次に変化する第４６項の方法。