JP2002000778A - ゴルフクラブヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フェース部の強度を向上させ、これによりフ
ェース部の薄肉化を可能とし、ボールの飛距離を伸ばす
ことのでき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の少なくともフェー
ス部２を、フラーレン又はカーボンナノチューブ、或い
はこれらの混合物を１重量％以下混入した金属によって
構成し、フェース部２の強度を高めてその薄肉化を可能
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゴルフクラブヘッ
ドとその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ゴルフのプレー時にゴルフクラブでボー
ルを打撃したとき、そのボールの飛距離と方向性を高め
るため、ゴルフクラブヘッドの肉厚、特にそのフェース
部の肉厚を薄くすることが好ましい。フェース部の肉厚
を薄くすれば、ボール打撃時のフェース部の反発性が高
まり、ボールの飛距離を伸ばすことが可能となる。ま
た、ゴルフクラブヘッドの肉厚を全体的に薄くすること
により、当該ゴルフクラブヘッドを大型化し、その慣性
モーメントを大きくしてボールの方向性を高めることが
可能となる。

【０００３】ところで、金属製のゴルフクラブヘッドの
製造方法には、精密鋳造法と鍛造法とがあるが、前者の
精密鋳造法によりゴルフクラブヘッドを製造すると、金
属材料中に巣が避けられず、その強度が低下し、打球時
の衝撃によってゴルフクラブヘッドが破壊しやすくな
る。このため、ゴルフクラブヘッドの肉厚、特にそのフ
ェース部の肉厚を厚くして、これが破壊することを防止
する必要があり、ゴルフクラブヘッドの薄肉化を達成す
ることは困難である。

【０００４】これに対し、鍛造法により金属製のゴルフ
クラブヘッドを製造すると、その金属材料中に巣が発生
することが少なくなるため、ゴルフクラブヘッドの肉厚
を薄く設定しても、打球時にゴルフクラブヘッドが破壊
する不具合を防止し、ないしはこれを効果的に抑制する
ことができる。ところが、鍛造法によりゴルフクラブヘ
ッドを製造すると、その製造コストが高くなるばかりで
なく、スプリングバックによってゴルフクラブヘッドの
形状精度が低下するおそれもある。

【０００５】上述のように、巣が発生し難い鍛造法によ
って金属製のゴルフクラブヘッドを製造すれば、その肉
厚を薄くすることができるが、そのコストが上昇する欠
点を免れず、コストの低い精密鋳造法によりゴルフクラ
ブヘッドを製造すると、その肉厚を厚くせざるを得ず、
ボールの飛距離とその方向性を高めることが困難とな
る。このように、従来は、肉厚の薄いゴルフクラブヘッ
ドを低コストで製造することは不可能であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した新
規な認識に基づきなされたものであり、その目的とする
ところは、肉厚を薄くしても破壊し難く、しかも低コス
トで製造できるゴルフクラブヘッドと、その製造方法を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、少なくとも一部が、ナノスケール物質を１
重量％以下混入した金属より成ることを特徴とするゴル
フクラブヘッドを提案する（請求項１）。

【０００８】また、本発明は、同じ目的を達成するた
め、少なくともフェース部が、ナノスケール物質を１重
量％以下混入した金属より成ることを特徴とするゴルフ
クラブヘッドを提案する（請求項２）。

【０００９】さらに、上記請求項１又は２に記載のゴル
フクラブヘッドにおいて、前記ナノスケール物質が、フ
ラーレンとカーボンナノチューブのうちの少なくとも一
方であると有利である（請求項３）。

【００１０】また、上記請求項３に記載のゴルフクラブ
ヘッドにおいて、前記フラーレンが、フラーレンＣ６０
とフラーレンＣ７０のうちの少なくとも一方であると有
利である（請求項４）。

【００１１】さらに、上記請求項１乃至４のいずれかに
記載のゴルフクラブヘッドにおいて、前記金属が、チタ
ン又はチタン合金であると有利である（請求項５）。

【００１２】また、上記請求項１乃至４のいずれかに記
載のゴルフクラブヘッドにおいて、前記金属が、ステン
レス鋼であると有利である（請求項６）。

【００１３】さらに、本発明は、上記目的を達成するた
め、ナノスケール物質を混入した金属を精密鋳造法によ
り成形す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の製造方法を提案する（請
求項７）。

【００１４】また、本発明は、同じ目的を達成するた
め、ナノスケール物質を混入した金属を精密鋳造法によ
り成形し、その成形品の少なくとも一部を熱間鍛造又は
冷間鍛造する請求項１乃至６のいずれかに記載のゴルフ
クラブヘッドの製造方法を提案する（請求項８）。

【００１５】さらに、上記請求項８に記載のゴルフクラ
ブヘッドの製造方法において、少なくともフェース部を
構成する成形品を熱間鍛造又は冷間鍛造すると有利であ
る（請求項９）。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例を図面
に従って詳細に説明する。

【００１７】図１は、内部が中空に形成されたウッドタ
イプのゴルフクラブヘッド１を示す斜視図である。同図
において、符号２はボールの打撃面を構成するフェース
部を示し、符号３はホーゼル部を示しており、このホー
ゼル部３にシャフト４の下端部が挿入されて固定され、
ゴルフクラブが構成される。

【００１８】ここに示したゴルフクラブヘッド１は、そ
の少なくとも一部が、ナノスケール物質を１重量％以下
混入した金属により構成されている。ゴルフクラブヘッ
ド１の全体をかかる金属により構成することもできる
が、その一部だけを当該金属により構成することもでき
る。その際、ゴルフクラブヘッド１のうちの少なくとも
フェース部２が、ナノスケール物質を１重量％以下混入
した金属より成ることが好ましい。以下、必要に応じ
て、この金属をナノスケール物質入り金属と称すること
にする。

【００１９】ゴルフクラブヘッド１の一部だけをナノス
ケール物質入り金属により構成した場合、他のゴルフク
ラブヘッド部分は、例えばナノスケール物質の混入して
いないステンレス鋼、チタン、チタン合金、アルミニウ
ム、マルエージング鋼などの適宜な金属により構成す
る。

【００２０】上述のナノスケール物質入り金属は、一般
に大きな強度を示す。従ってゴルフクラブヘッド１をか
かる金属により構成すると、当該ゴルフクラブヘッドを
精密鋳造法により製造し、かつその肉厚を薄く設定して
も、ボール打撃時にゴルフクラブヘッドが破壊すること
を防止でき、しかもその耐疲労性を向上させることがで
きる。特に、フェース部２には、打球時に大きな衝撃力
が加えられるが、このフェース部２をナノスケール物質
入り金属により構成することによって、当該フェース部
２の肉厚が薄くとも、これが破壊することを効果的に防
止することができる。また、ゴルフクラブヘッドのフェ
ース部のほか、トップ部やサイド部をナノスケール物質
入り金属により構成し、そのトップ部やサイド部を薄肉
化しても、その強度低下を防止できるので、ゴルフクラ
ブをキャディバッグに入れたとき、そのゴルフクラブヘ
ッドが他のゴルフクラブヘッドとぶつかったり、ゴルフ
クラブヘッドをスパイク鋲で踏んでしまったときも、そ
のゴルフクラブヘッドがへこむことを防止できる。

【００２１】上述のようにゴルフクラブヘッド１の肉厚
を薄くできるので、ゴルフクラブヘッド１を大型化して
その慣性モーメントを大きくでき、これによって打球時
のボールの方向性を高めることができる。しかも、フェ
ース部２を薄肉化することにより、打球時に、ボールに
対して大きな反発力を与えることができ、そのボールの
飛距離を伸ばすことが可能となる。その上、ゴルフクラ
ブヘッド１を精密鋳造法により製造することにより、そ
のナノスケール物質入り金属中に多数の巣ができても、
当該金属は大きな強度を示すので、ゴルフクラブヘッド
の肉厚が薄くとも、打球時にこれが破壊することを防止
できる。ゴルフクラブヘッド１を精密鋳造法により製造
することにより、当該ゴルフクラブヘッド１の形状精度
を高め、しかもそのコストを低減できる。

【００２２】ナノスケール物質は、ナノメートルオーダ
ーのサイズ・形状・内部構造をもつ多孔体の物質であ
り、かかるナノスケール物質として、例えば、フラーレ
ン又はカーボンナノチューブなどの炭素系のナノスケー
ル物質、窒化ホウ素などの窒素系のナノスケール物質、
硫化モリブデンなどのモリブデン系のナノスケール物質
のほか、ニオブ系のナノスケール物質、或いはタングス
テン系のナノスケール物質などを用い、かかるナノスケ
ール物質を金属に混入してゴルフクラブヘッドを構成す
ることができる。また、これらのナノスケール物質の少
なくとも２つを金属に混入してゴルフクラブヘッド１を
構成することもできる。

【００２３】上述のナノスケール物質のうち、フラーレ
ン又はカーボンナノチューブを混入した金属は、その強
度が著しく高められるので、ナノスケール物質がフラー
レンとカーボンナノチューブのうちの少なくとも一方で
あることが特に好ましい。フラーレンのみ、又はカーボ
ンナノチューブのみを金属中に混入してゴルフクラブヘ
ッドを製造することもできるが、その両者の混合物を金
属中に混入した材料によってゴルフクラブヘッド１を構
成することもできる。

【００２４】フラーレンは、２０個以上の炭素原子を有
し、その各炭素原子が、これに隣接する３原子と結合し
た中空球殻構造を持った分子であり、その直径は例えば
０．７ｎｍ程度である。そのうちのフラーレンＣ６０
は、炭素原子が６０個集まって５角形と６角形の分子構
造を持つ多面体である。フラーレンＣ６０のほかに、炭
素原子数が７０、７６、７８、８２、８４、９０、９６
の多面体構造を持ったフラーレンが明らかとなってい
る。また、炭素原子数が１００を越える球殻状炭素分子
はジャイアントフラーレンと称せられている。さらにそ
の形を生かし、分子構造内の空洞に窒素原子、希ガス、
或いは金属原子などを入れたナノカプセルとして用いる
こともできる。

【００２５】上述の如きフラーレンを全て前述のナノス
ケール物質として用いることができるが、このうちのフ
ラーレンＣ６０とフラーレンＣ７０は、現在市販されて
いて入手しやすく、かかるフラーレンを用いるとゴルフ
クラブヘッドを低コストで製造することができる。この
ように、金属中に混入されるフラーレンが、フラーレン
Ｃ６０とフラーレンＣ７０のうちの少なくとも一方であ
ると特に有利である。フラーレンＣ６０とフラーレンＣ
７０を共に用いるときは、これらの混合物を金属中に混
入すればよい。

【００２６】一方、カーボンナノチューブは、炭素原子
が筒状に並んだ構造を有し、直径が例えば、約０．５ｎ
ｍ乃至１０ｎｍ、長さが約１μｍ程度の微細な分子であ
る。

【００２７】上述の如きナノスケール物質が１重量％以
下混入される金属としては、軟鉄、アルミニウム、アル
ミニウム合金、マグネシウム合金などを適宜用いること
ができるが、特にチタン、チタン合金、又はステンレス
鋼を用いると、ゴルフクラブヘッドの強度を特に高める
ことができる。実験によると、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金
にフラーレンＣ６０とフラーレンＣ７０を混入した材料
からゴルフクラブヘッドを製造したとき、特に良好な結
果が得られた。

【００２８】金属に混入するナノスケール物質の量は１
重量％以下であるが、０．０５重量％以上、好ましくは
０．５重量％のナノスケール物質を混入した金属を用い
ると、特に強度の大なるゴルフクラブヘッドを製造する
ことができる。

【００２９】ところで、前述のように、ナノスケール物
質を混入した金属を精密鋳造法により成形してゴルフク
ラブヘッド１を製造することができ、例えば、Ｔｉ−６
Ａｌ−４Ｖを溶解した合金を、ロストワックス法によっ
て成形してゴルフクラブヘッドを製造することができ
る。ウッドタイプのゴルフクラブヘッドの場合には、例
えば図２に示すように、フェース部２と、そのフェース
部以外のヘッド本体５を上記方法によりそれぞれ成形
し、次いでこれらを溶接して結合することにより、図１
に示したゴルフクラブヘッド１を製造することができ
る。

【００３０】上述のように、ナノスケール物質入り金属
を精密鋳造法で成形するだけであっても、完成したゴル
フクラブヘッドの破断強度と耐疲労性を高めることがで
きることは前述のとおりであるが、その成形品を、さら
に熱間鍛造又は冷間鍛造により鍛造加工すると、精密鋳
造により生じた巣をなくし、又はこれを少なくすること
ができ、完成したゴルフクラブヘッドの強度と耐疲労性
をより一層高め、その肉厚をより薄くすることが可能と
なる。

【００３１】例えば、図２に示したように、ナノスケー
ル物質入り金属を精密鋳造法により成形して得た成形品
であるフェース部２とヘッド本体５を、熱間鍛造加工又
は冷間鍛造加工し、しかる後、そのフェース部２とヘッ
ド本体５を溶接により結合してゴルフクラブヘッド１を
製造するのである。

【００３２】成形品の一部だけを熱間鍛造又は冷間鍛造
するだけであっても、その鍛造加工した成形品の強度と
耐疲労性を向上させることができる。ナノスケール物質
入り金属を精密鋳造法により成形し、その成形品の少な
くとも一部を熱間鍛造又は冷間鍛造してゴルフクラブヘ
ッドを製造するのである。その際、少なくともフェース
部２を構成する成形品を熱間鍛造又は冷間鍛造してゴル
フクラブヘッドを製造すると、完成したゴルフクラブヘ
ッドのフェース部２の強度と耐疲労性を確実に高めるこ
とができる。

【００３３】上述のように、精密鋳造法により成形した
成形品を鍛造加工するのであれば、その加工に要するコ
ストを低減でき、しかもその加工後の成形品に大きなス
プリングバックが生じることはなく、完成したゴルフク
ラブヘッドの形状精度が低下する不具合は発生しない。

【００３４】上述の如く鍛造加工を施す代りに、精密鋳
造法により成形した成形品の少なくとも一部に、真空中
で圧力をかけるＨＩＰ処理を施し、これによって成形品
中の巣を除去し、ないしはこれを少なくしてその強度を
高めることもできる。

【００３５】さらに、ナノスケール物質の混入していな
い金属を精密鋳造法により成形してゴルフクラブヘッド
を製造した後、そのフェース部２の表面部分を電子ビー
ムにより溶解し、ここにナノスケール物質を溶かし込
み、その硬化後に、フェース部表面を研磨してゴルフク
ラブヘッドを完成させることもできる。この方法によっ
てもフェース部２の強度を向上させ、これを支障なく薄
肉化することができる。

【００３６】次に、本発明者の行った実験結果を明らか
にする。

【００３７】溶解炉で４ｋｇのＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金
を溶解し、７０％のフラーレンＣ６０と３０％のフラー
レンＣ７０の混合物を、その溶解金属中に０．１重量％
混入し、その合金を精密鋳造法によりゴルフクラブヘッ
ドとテストピースに成形した。同じ条件で、フラーレン
を混入しない上記合金からゴルフクラブヘッドとテスト
ピースを成形し、その両テストピースの強度試験を行っ
た。表１にその結果を示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】表１からフラーレンを混入したものは、こ
れを混入しないものと比較して、曲げ耐力が約１１．８
％向上したことが判る。

【００４０】同じく、上記両ゴルフクラブヘッドの耐久
試打を行った。ゴルフクラブヘッドのフェース部の厚み
は２．６２ｍｍであった。その結果を表２に示す。

【００４１】

【表２】

【００４２】表２中の回数は、フェース部が破断するま
での回数である。表２からフラーレンを混入したもの
は、これを混入しないものに比べて、約２０％の耐久性
が向上していることが判る。

【００４３】本発明は、ウッドタイプのゴルフクラブヘ
ッドに限らず、アイアンゴルフクラブヘッド及びパター
ゴルフクラブヘッドにも適用できるものである。

【００４４】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、ゴルフク
ラブヘッドの強度を高めることができるので、その薄肉
化が可能となり、プレー時のボールの飛距離を伸ばし、
かつその方向性を高めることができる。

【００４５】請求項２に係る発明によれば、ゴルフクラ
ブヘッドのフェース部の強度を確実に高めることができ
るので、その薄肉化が可能となり、これによってプレー
時のボールに対する反発力を高め、ボールの飛距離を伸
ばすことができる。

【００４６】請求項３に係る発明によれば、上述した効
果を一層確実にものにすることができる。

【００４７】請求項４に係る発明によれば、入手が容易
なフラーレンを用いて、強度を高めたゴルフクラブヘッ
ドを低コストで供することができる。

【００４８】請求項５及び６に係る発明によれば、ゴル
フクラブヘッドの強度をより確実に高めることができ
る。

【００４９】請求項７に係る発明によれば、強度が高
く、しかも形状精度の高いゴルフクラブヘッドを低コス
トで製造することができる。

【００５０】請求項８に係る発明によれば、強度をより
一層高めたゴルフクラブヘッドを製造することができ
る。

【００５１】請求項９に係る発明によれば、フェース部
の強度をより一層高めたゴルフクラブヘッドを製造する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ウッドタイプのゴルフクラブヘッドの斜視図で
ある。

【図２】フェース部とヘッド本体を結合する前の様子を
示す斜視図である。

【符号の説明】

１ ゴルフクラブヘッド ２ フェース部

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一部が、ナノスケール物質を
   １重量％以下混入した金属より成ることを特徴とするゴ
   ルフクラブヘッド。
2. 【請求項２】 少なくともフェース部が、ナノスケール
   物質を１重量％以下混入した金属より成ることを特徴と
   するゴルフクラブヘッド。
3. 【請求項３】 前記ナノスケール物質が、フラーレンと
   カーボンナノチューブのうちの少なくとも一方である請
   求項１又は２に記載のゴルフクラブヘッド。
4. 【請求項４】 前記フラーレンが、フラーレンＣ６０と
   フラーレンＣ７０のうちの少なくとも一方である請求項
   ３に記載のゴルフクラブヘッド。
5. 【請求項５】 前記金属が、チタン又はチタン合金であ
   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。
6. 【請求項６】 前記金属が、ステンレス鋼である請求項
   １乃至４のいずれかに記載のゴルフクラブヘッド。
7. 【請求項７】 ナノスケール物質を混入した金属を精密
   鋳造法により成形す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の製造方法。
8. 【請求項８】 ナノスケール物質を混入した金属を精密
   鋳造法により成形し、その成形品の少なくとも一部を熱
   間鍛造又は冷間鍛造する請求項１乃至６のいずれかに記
   載のゴルフクラブヘッドの製造方法。
9. 【請求項９】 少なくともフェース部を構成する成形品
   を熱間鍛造又は冷間鍛造する請求項８に記載のゴルフク
   ラブヘッドの製造方法。