JP2002509009A - 温度補償型ゴルフ・クラブ・ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ゴルフ・クラブ・ヘッド（10）は、形状記憶合金の衝突面（14）を備えている。形状記憶合金は、通常のゴルフプレー温度範囲に適用できる変態温度、すなわち、約0℃ないし15℃の範囲の変態温度を有するように選択される。衝突面の変態温度をこのように選択すると、ゴルフ・クラブ・ヘッドの剛性が有効に変動し、温度の変化によるゴルフボールの剛性の変化が補償される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） 本発明は、ゴルフ・クラブ・ヘッドに関し、特に、形状記憶合金で製造された
衝突面部分を有するゴルフ・クラブ・ヘッドに関する。

【０００２】 （背景技術） Sataらの米国特許第5176384号は、衝突面として薄板を使用していることと、 材料の応力誘導マルテンサイト弾性特性とのために、改良された保持・方向安定
性を有すると言われる、NiTiベースまたは銅ベースの合金などの熱弾性型マルテ
ンサイト変態合金でクラブ・ヘッドの衝突面が製造されたゴルフ・クラブ・ヘッ
ドを開示している。

【０００３】 開示が引用によって本明細書に組み入れられている係属中の米国特許出願第08
/760251号は、「ピクセル」で形成された衝突面を有するゴルフ・クラブ・ヘッ ドを開示しており、該ピクセルは形状記憶合金を含んでいてもよい。一実施形態
では、ピクセルは、整列して配置され、端部が衝突面を形成するワイヤを備えて
いる。あるいは、ピクセルは、焼なましなど異なる処理を受けた衝突面の部分を
備えることができる。この従来の出願は、NiTiベースの合金などの形状記憶合金
材料を使用すると、ピクセル・ワイヤが「超弾性」状態または「最適弾性」状態
になることを示している。ピクセルが超弾性材料とマルテンサイト材料の混合物
でよいことも述べられている。

【０００４】 前述の開示は、形状記憶合金の機械的特性が温度によって変動することに対処
しておらず、この特性が通常のプレー温度範囲、すなわち約0℃ないし+40℃で一
定であると仮定している。

【０００５】 ゴルフボールの性能特性および衝突特性がプレー温度と共に変化することは一
般に知られている。温度が低く、たとえば、0℃ないし10℃の範囲である場合、 ゴルフボールはより剛性の特性を有する傾向がある。ボールをクラブで打つと、
この衝突により、ボールの剛性のためにクラブ・シャフトで様々な周波数および
様々な振幅の振動が起こり、ボールの飛距離が影響を受ける。従来のクラブ・ヘ
ッドの剛性は、温度範囲全体にわたって一定である。プレー温度が高く、たとえ
ば30℃ないし40℃の範囲である場合、ボールは衝突を受けたときに変形しやすく
なる傾向があり、ボールをクラブ・ヘッドで打ったときにシャフトの様々な振動
が起こる。

【０００６】 本発明者は、温度によるゴルフボールの変動を補い、温度にかかわらずクラブ
・ヘッドとボールとの間に比較的一定の相互作用が起こるように特性が温度と共
に変化する衝突面を有するクラブ・ヘッドを提供することが望ましいという結論
を得た。したがって、温度が低いときには、クラブ・ヘッドの衝突面の軟性が高
くなり、比較的剛性のボールを相殺する。温度調節式クラブ・ヘッドによって、
寒い日でも暑い日でもゴルファーの感触が同じになり、かつクラブ・ヘッドとボ
ールの相互作用が同じになる。

【０００７】 米国特許第4772112号および第4896955号で、NiTiベースの形状記憶合金の機械
的特性が温度によって変動することと、特に、この合金の「最適弾性」特性を眼
鏡のフレームに適用することが議論されている。これらの特許に記載された目的
は、-20℃ないし+40℃の広い温度範囲にわたって弾性特性を有するフレーム構成
要素を提供することであった。この材料は、この範囲内のより低い温度で、弾性
特性だけでなく、形状記憶特性も有することができる。これらの特許の目的は、
眼鏡のフレームが様々な温度で湾曲できるようにし、かつ永久的に変態すること
なしに使用可能な形状に戻れるようにすることである。

【０００８】 本発明の目的は、様々なプレー温度で様々な望ましい機械的特性を有し、それ
によって、温度が低いときにはマルテンサイト相に関連するより軟性の衝突を生
成し、温度が高いときにはオーステナイト相に関連するより剛性の衝突を生成し
、それによって振動を低減させ、より一定の感触をクラブに与える衝突面を有す
るゴルフ・クラブ・ヘッドを提供することである。

【０００９】 （発明の開示） 本発明によれば、温度可変衝突特性を有するゴルフ・クラブ・ヘッドが提供さ
れる。このゴルフ・クラブ・ヘッドは、本明細書では、約0℃ないし15℃の範囲 の変態温度を有する形状記憶合金で製造された衝突面を少なくとも部分的に含む
。それによって、衝突面は、プレー温度が高いときにはかなり弾性に挙動し、プ
レー温度が低いときにはより軟性の衝突特性を有する。一実施態様では、衝突面
は、少なくとも部分的に加工硬化された状態の形状記憶合金である。この衝突面
は、プレー温度が高いときにはより剛性の特性を有し、プレー温度が低いときに
は比較的剛性の低い特性を有する。この衝突面は、プレー温度が低いときに部分
的な弾性挙動（剛性が低い）と熱回復可能な形状記憶との組合せを有することも
できる。

【００１０】 変形例では、衝突面が、プレー温度が高いときには高弾性挙動を示し、プレー
温度が低いときには熱回復可能な形状記憶挙動を示すように、ゴルフ・クラブ・
ヘッドは焼きなまされた状態の形状記憶合金を含むことができる。衝突面は、薄
板状の形状記憶合金で形成することができる。あるいは、各ゾーンが、所定の分
布に従った残留加工硬化材料または焼なまし材料を含む材料から成る、衝突面上
に分散された第１および第２のゾーンを使用して、衝突面を製造することもでき
る。衝突面を形成するワイヤ・セグメント端部を有する並列構成に配置された形
状記憶合金のワイヤ・セグメントで衝突面を製造することができる。

【００１１】 本発明を本発明の他の目的と共によりよく理解するには、添付の図面と共に以
下の説明を参照されたい。本発明の範囲は、添付の請求の範囲で指摘されている
。

【００１２】 （発明を実施するための最良の形態） ニッケル・チタン・ベースの合金などの形状記憶合金をゴルフ・クラブ・ヘッ
ドの一部として使用してクラブの感触を安定化することができる。形状記憶合金
は、適切に条件付けられたときに適切な変態温度を有するように選択され、温度
が高くなるにつれて剛性が高くなり、温度が低くなるにつれて剛性が低くなる。
この種のクラブ・ヘッドは、ヘッドの剛性が様々な温度でのゴルフボールの特性
の変化を補償することを可能にする。ゴルフボールは、温度が低くなるにつれて
剛性が高くなり、温度が高くなるにつれて軟性が高くなる。

【００１３】 変態温度とは、形状記憶合金が高温のオーステナイトから低温のマルテンサイ
トに変化し、あるいは低温のマルテンサイトから高温のオーステナイトに変化す
る温度である。変態温度を判定するには多数の方法がある。１つの方法として、
定荷重試験を使用する方法がある。合金に荷重を加え、材料が変態範囲を介して
冷却され加熱されたときに温度と同時に合金の変態および形状回復を監視するの
が簡単である。たとえば、温度を低下させ、その後で上昇させたときの、一定の
引張り荷重の下での形状記憶ワイヤの伸長および収縮が図１に示されている。一
般に、実際の条件をシミュレートするために実際の応用例で材料が受ける特定の
荷重が試験に使用される。示されている温度点は、特定の合金の挙動を記述する
ために使用されることが多い温度点である。M_s点103は、冷却時にマルテンサイ トが形成され始める温度であり、M_f点101は、材料が冷却によって完全にマルテ ンサイトになる温度である。A_s点105は、加熱時のオーステナイト形成の開始を 示す温度であり、A_f点107は、オーステナイトへの変態が完了する温度を識別し ている。この種の試験は一般に、NiTiの形状記憶効果を使用する応用例に使用さ
れている。

【００１４】 変態温度は、特定の合金ならびにその加工および焼なましの履歴に依存し、か
つ応力依存パラメータであり、すなわち、変態温度は荷重に応じて異なる。ゼロ
応力での変態温度を判定するには、２つ以上の応力レベルで、図１に示されてい
るような曲線を得なければならない。次いで、当該の特定の変態点をゼロ応力に
外挿することができる。

【００１５】 本明細書では、「変態温度」の語は、４つの変態温度M_s、M_f、A_s、およびA_fの
演算平均を指す。変態温度よりも約15℃高い温度範囲では、焼きなまされた状態
の形状記憶合金は高い弾性を有する。

【００１６】 図２は、様々な温度でのNiTiゴルフ・クラブ・衝突面に関する応力ひずみ曲線
の例を示している。一例では、NiTi表面は、50.6At%のNiと49.4At%のTiで構成さ
れている。次いで、この材料は加工硬化される。最後に、材料は600℃で30分間 熱処理され、それによって大部分の加工硬化が除去される。

【００１７】 図２は、NiTi合金に与えられたひずみに対し、温度によって応力が異なること
を示している。応力レベルが高いことは、この材料の剛性が高く、「たわみ、順
応性（give）」が低いことを意味する。グラフに示されているように、温度が32 ⁰ F（0℃）であるとき、材料は、その可撓性が高いことを示す曲線201で表される
ほぼ一定の応力レベルを有する。この可撓性は、温度が低いときのゴルフボール
の硬度を補償する。曲線201は、応力を除去しても、弾性が部分的にしか回復し ないことも示している。しかし、この材料は、変態温度よりも高い温度に加熱さ
れオーステナイト相に戻ったときに最初の形状に戻る。この現象は、熱回復可能
な形状記憶と呼ばれる。

【００１８】 応力ひずみ曲線203は、この材料がひずみ量が同じであるにもかかわらずより 高い応力を有することを示している。このことは、この材料が32⁰Fのときよりも
56⁰F（13℃）のときの方が剛性が高いことを示している。70⁰F（21℃）での挙動
を示す応力ひずみ曲線205は、ひずみ量が同様であるにもかかわらず応力レベル がずっと高く、したがって、温度が低い場合よりも剛性が高くなることを示して
いる。したがって、高温でもそれほど堅くならないゴルフボールは、クラブ面を
より剛性にすることによって補償することができる。応力ひずみ曲線207は、100 ⁰ F（38℃）でのNiTi材料を示している。砂漠地でのゴルフまたは暑い気候の場合
、この状態が起こることが少なくない。この曲線は、ひずみレベルが低くなると
応力レベルが高くなることを示しており、温度が高くなるとこの材料の剛性が非
常に高くなることを示している。

【００１９】 ゴルフは、通常は春から秋の気候で行われる屋外競技であるので、通常の屋外
温度は、非常に寒い春または秋の朝を表す極値0℃から、砂漠地域などその国の 暑い地域の暑い午後の温度を表す約40℃まで変動するとみなすことができる。し
たがって、本発明者は、プレー温度範囲の低温側、すなわち約0℃ないし約15℃ をゴルフ・クラブ・衝突面の材料の変態温度として選択し、それによって、20℃
ないし40℃、より好ましくは25℃ないし40℃などより高いプレー温度範囲を表す
、変態温度を超える温度でより弾性が高いがより剛性も高いゴルフ・クラブを実
現すると有利であるという結論を得た。図２に示されている温度が低い場合の応
力ひずみ特性を有する軟性の材料は、プレーが行われるより低い温度範囲、たと
えば0℃ないし20℃、より好ましくは0℃ないし15℃で実現される。

【００２０】 ゴルフ・クラブ・ヘッドの衝突面の剛性のこのような変動は、ゴルフボールの
剛性で自然に起こる変化を有効に補償する。温度が低いとき、ゴルファーは、ゴ
ルフボールが堅くなったことによるゴルフ・クラブの「リンギング（ringing） 」を経験する。温度が低くなったときにゴルフ・クラブ・衝突面の剛性を低下さ
せる材料を実現することによって、ゴルフ・クラブ・シャフトのリングまたは振
動を低減させることができ、ゴルファーにより快適な衝突感が与えられ、それ以
外では、ゴルフボールとゴルフ・クラブ・ヘッドとの間の衝突時間が改善され長
くなる。温度が高くなると、ゴルフ・クラブ・ヘッドの衝突面の剛性が高くなり
、それに対してゴルフボール自体は軟性が高くなり、したがって、ゴルフ・クラ
ブ・ヘッドとゴルフボールとの間の衝突時間が比較的一様になり、ゴルファーは
、プレー温度が変動しても比較的一様にクラブを使用することができる。

【００２１】 図３、図４、図５、および図６は、本発明による特性を持つ形状記憶合金を有
する衝突面をゴルフ・クラブ・ヘッドに設けるために使用できる特定の例示的な
構成を示している。特に、図３は、シャフト16に連結されたゴルフ・クラブ・ヘ
ッド10の正面図を示している。ゴルフ・クラブ・ヘッド10は、本体部12および衝
突面14を含む。図３のゴルフ・クラブ・ヘッドの断面図は図４に示されており、
この場合、衝突面14はニッケルチタン形状記憶合金や三元ニッケルチタン・ベー
ス形状記憶合金またはいくつかの添加物を含むニッケルチタン・ベース形状記憶
合金などの形状記憶合金材料のプレートで形成されている。代替材料には、銅ベ
ース形状記憶合金と単結晶銅ベース形状記憶合金が含まれる。米国特許第517638
4号は、衝突面14が、応力誘導マルテンサイト弾性を有する薄板状の形状記憶合 金材料を含むことを提案している。したがって、本特許の教示に従う場合、使用
温度範囲全体にわたって応力誘導マルテンサイト弾性を有し、したがって、通常
使用されるより低温範囲よりも低く、特に0℃よりも低いM_sにおいて応力誘導マ ルテンサイト弾性を有する材料が選択される。

【００２２】 衝突面14は、ブレード18とソール20との間のゴルフ・クラブ・ヘッド12の凹部
内に埋め込まれた薄板として形成されている。本発明によれば、プレート14は、
通常のプレー温度範囲の高温側での図２の曲線207で表されているより剛性の弾 性挙動と、プレー温度範囲の低温側に示されている図２の曲線201で表されてい るより軟性で部分的に弾性の挙動との間の変態を生じさせる約0℃ないし20℃、 好ましくは0℃ないし15℃の変態温度を有する形状記憶合金で製造されている。 したがって、図３および図４のゴルフ・クラブ・ヘッドは、プレー温度が高いと
きよりも低いときの方がより軟性の衝突特性を有する。

【００２３】 図６は、図３および図３の衝突プレート14の形状記憶合金と同様な応力ひずみ
特性を有する形状記憶合金で実質的に構成されたゴルフ・クラブ・ヘッド10を示
している。この場合、プレートはヘッドの残りの部分と一体である。

【００２４】 代替実施形態では、様々な量の加工硬化および焼なましのために生じる形状記
憶合金の様々な特性を図２および図３のゴルフ・クラブ・ヘッドの衝突面14と共
に使用することができる。焼きなまされるかあるいは加工硬化されたこの形状記
憶合金衝突面では、衝突面14の厚さを、正しい衝突係数を与えるように調整する
ことができる。

【００２５】 本発明の他の実施形態が図５の断面図に示されている。この図は、上記で引用
した米国特許出願第08/760251号に記載されているピクセル技法を使用して形成 された衝突面を有するゴルフ・クラブ・ヘッドを表している。この場合、衝突面
22は、たとえば、開示が引用によって本明細書に組み入れられている前述の同時
係属出願に記載されているように、外側の衝突面を形成する端部を有する個々の
ワイヤ・セグメントを使用するか、あるいは単一のプレート材料の各ゾーンに対
して可変処理条件を使用することによって形成された個々の衝突ゾーンを有する
材料を使用して形成されている。可変処理による単一のプレートの処理に関連し
て、衝突面のいくつかのピクセル領域を他のピクセル領域と比べて軟化させる熱
処理を、同時係属出願に記載されたように使用することができる。

【００２６】 同時係属出願に記載された材料の処理の変化だけでなく、表面領域全体にわた
って比較的一様な衝突条件を有するが図２の応力ひずみ特性で表される温度によ
る衝突特性の変動を有する衝突面20を、図５に示されている構造を使用して形成
することもできるので有利である。いずれの場合も、衝突面および衝突ゾーンを
形成する材料、またはワイヤ・セグメント端部を有する衝突面を形成するために
使用されるワイヤを形成する材料は、前述のように、好ましくは0℃ないし15℃ の範囲の変態温度を有する材料である。

【００２７】 本発明の好ましい実施形態と考えられるものについて説明したが、当業者には
、本発明の趣旨から逸脱せずにこれらの実施形態に他の変形を加えることができ
、そのようなすべての変更および修正を本発明の真の範囲内の変更および修正と
して請求することが意図されていることが認識されよう。

【図面の簡単な説明】

【図１】 それぞれ、変態温度よりも高いときと変態温度よりも低いときの、焼きなまさ
れた状態のNiTiベース形状記憶合金の応力ひずみ挙動の定荷重試験における試料
の長さと温度との関係を表す図。

【図２】 様々な温度でのNiTiベース合金の応力ひずみ挙動を示すグラフ。

【図３】 本発明によるゴルフ・クラブ・ヘッドの正面図。

【図４】 図３のゴルフ・クラブ・ヘッドの断面図。

【図５】 本発明による代替ゴルフ・クラブ・ヘッドの断面図。

【図６】 ゴルフ・クラブ・ヘッドの他の代替実施形態の正面図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クルンム，ジョン，エフ． アメリカ合衆国 96145 カリフォルニア 州，タホエ シティー，ヴェルビエール 4124 Ｆターム(参考） 2C002 AA02 AA03 AA04 CH01 MM04 PP02

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温度可変衝突特性を有する、ゴルフボールを打つためのゴル
   フ・クラブ・ヘッドであって、0℃ないし15℃の範囲の変態温度を有する形状記 憶合金で製造された衝突面またはその一部を備え、前記衝突面が、前記変態温度
   よりも高いプレー温度のときに剛性で実質的に弾性の衝突特性を有し、前記変態
   温度よりも低いプレー温度のときにより軟性の衝突特性を有し、前記変態温度よ
   りも高いプレー温度および前記変態温度よりも低いプレー温度を含む一連の範囲
   にわたる、ゴルフボールを打つ際のゴルフ・クラブ・ヘッドの衝突面の剛性の変
   動が、プレー温度範囲の変化によるゴルフボールの剛性の変化を補償することを
   特徴とするゴルフ・クラブ・ヘッド。
2. 【請求項２】 前記衝突面が、少なくとも部分的に加工硬化された擬弾性状
   態であり、前記変態温度より高いプレー温度のときに第１のより剛性の弾性挙動
   を示し、前記変態温度より低いプレー温度のときに第２のより軟性の部分弾性挙
   動を示す形状記憶合金を含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載のゴルフ・
   クラブ・ヘッド。
3. 【請求項３】 前記衝突面が、前記変態温度より低いプレー温度のときに前
   記軟性の部分弾性挙動と熱回復可能な形状記憶挙動との組合せを示すことを特徴
   とする請求の範囲第２項記載のゴルフ・クラブ・ヘッド。
4. 【請求項４】 前記衝突面が、焼きなまされた状態の形状記憶合金を含み、
   前記衝突面が、前記変態温度より高いプレー温度で弾性挙動を示し前記変態温度
   より低いプレー温度で熱回復可能な形状記憶挙動を示すことを特徴とする請求の
   範囲第１項記載のゴルフ・クラブ・ヘッド。
5. 【請求項５】 衝突面を有するヘッド本体を備える、ゴルフボールを打つた
   めのゴルフ・クラブ・ヘッドであって、前記表面が、0℃ないし15℃の範囲の変 態温度を有する形状記憶合金で形成された薄板を備え、前記プレートが、前記変
   態温度よりも高いプレー温度のときに剛性で実質的に弾性の挙動を示し、前記変
   態温度よりも低いプレー温度のときにより軟性の衝突特性を有し、前記変態温度
   よりも高いプレー温度および前記変態温度よりも低いプレー温度を含む一連の範
   囲にわたる、ゴルフボールを打つ際のゴルフ・クラブ・ヘッドの衝突面の剛性の
   変動が、プレー温度範囲の変化によるゴルフボールの剛性の変化を補償すること
   を特徴とするゴルフ・クラブ・ヘッド。
6. 【請求項６】 前記衝突面が、少なくとも部分的に加工硬化された状態であ
   り、前記変態温度より高いプレー温度のときに第１の剛性弾性挙動を示し、前記
   変態温度より低いプレー温度のときに第２のより軟性の低弾性挙動を示す形状記
   憶合金を含むことを特徴とする請求の範囲第５項記載のゴルフ・クラブ・ヘッド
   。
7. 【請求項７】 前記衝突面が、前記変態温度より低いプレー温度のときに前
   記低弾性挙動と熱回復可能な形状記憶挙動との組合せを示すことを特徴とする請
   求の範囲第６項記載のゴルフ・クラブ・ヘッド。
8. 【請求項８】 前記衝突面が、焼きなまされた状態の形状記憶合金を含み、
   前記衝突面が、前記変態温度より高いプレー温度で弾性挙動を示し前記変態温度
   より低いプレー温度で熱回復可能な形状記憶挙動を示すことを特徴とする請求の
   範囲第５項記載のゴルフ・クラブ・ヘッド。
9. 【請求項９】 温度可変衝突特性を有し、0℃ないし15℃の範囲の変態温度 を有する形状記憶合金で製造された衝突面を備える、ゴルフボールを打つための
   ゴルフ・クラブ・ヘッドであって、前記衝突面が、前記衝突面を横切って複数の
   第１および第２のゾーンを含み、１つまたは複数の前記第１のゾーンが、１つま
   たは複数の前記第２のゾーンに囲まれ、前記第１のゾーンと第２のゾーンのうち
   の一方が残留加工硬化を有する材料を含み、前記ゾーンのうちの他方が、焼きな
   まされた状態の材料を含み、前記衝突面が、前記変態温度よりも高いプレー温度
   のときに剛性で実質的に弾性の衝突特性を有し、前記変態温度よりも低いプレー
   温度のときにより軟性の衝突特性を有し、前記変態温度よりも高いプレー温度お
   よび前記変態温度よりも低いプレー温度を含む一連の範囲にわたる、ゴルフボー
   ルを打つ際のゴルフ・クラブ・ヘッドの衝突面の剛性の変動が、プレー温度範囲
   の変化によるゴルフボールの剛性の変化を補償することを特徴とするゴルフ・ク
   ラブ・ヘッド。
10. 【請求項１０】 温度可変衝突特性を有し、形状記憶合金ワイヤ・セグメン
    トで製造された衝突面を備える、ゴルフボールを打つためのゴルフ・クラブ・ヘ
    ッドであって、前記セグメントが、並列構成に配置され、かつ前記衝突面を形成
    するワイヤ・セグメント端部を有し、前記形状記憶合金が、0℃ないし15℃の範 囲の変態温度を有し、前記衝突面が、前記変態温度よりも高いプレー温度のとき
    に実質的に弾性の衝突特性を有し、前記変態温度よりも低いプレー温度のときに
    より軟性の衝突特性を有し、前記変態温度よりも高いプレー温度および前記変態
    温度よりも低いプレー温度を含む一連の範囲にわたる、ゴルフボールを打つ際の
    ゴルフ・クラブ・ヘッドの衝突面の剛性の変動が、プレー温度範囲の変化による
    ゴルフボールの剛性の変化を補償することを特徴とするゴルフ・クラブ・ヘッド
    。
11. 【請求項１１】 前記ワイヤ・セグメントのうちの選択されたワイヤ・セグ
    メントが、前記ワイヤ・セグメントのうちの他のワイヤ・セグメントとは異なる
    加工硬化特性を有することを特徴とする請求の範囲第１０項記載のゴルフ・クラ
    ブ・ヘッド。