JP2005185751A - アイアン型ゴルフクラブヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 ボールのバックスピン量をコントロールし飛距離の正確性を向上する。
【解決手段】 フェース面２よりも前方にヘッド重心Ｇを有し、かつ、前記ヘッド重心Ｇからフェース面２に下ろした法線Ｎの長さＬである重心深度が２mmよりも大かつ１０mm以下であり、しかも規定のライ角、ロフト角αで水平面ＨＰに接地させた基準状態において、前記ヘッド重心Ｇを通りフェース面２と平行な水平軸Ｈｘ周りの慣性モーメントが５００（ｇ・cm² ）以上かつ１５００（ｇ・cm² ）未満であるアイアン型ゴルフクラブヘッドである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ボールのバックスピン量をコントロールすることにより飛距離の正確性を向上するのに役立つアイアン型ゴルフクラブヘッドに関する。

アイアン又はウッド型クラブを問わず、アベレージゴルファは、プロ乃至上級者に比べると打球の飛距離が十分に得られていない。特に、芝生上に置かれたボールをアイアン型のゴルフクラブで打球する場合、プロなどの上級ゴルファは、ボールと芝生との間に正確にヘッドを位置させフェース面のスイートスポットでボールを打球することができるが、アベレージゴルファには、常にこのような正確なショットを期待することは難しい。

多くのアベレージゴルファは、図１０に示されるように、フェース面ｂのスイートスポットＳＳよりも下側の領域でボールＢを打球する。特にこのような現象は、ロフト角が大きいわいゆるショートアイアンにおいて顕著となる。なおスイートスポットＳＳは、ヘッドａの重心Ｇからフェース面ｂに下ろした法線がフェース面ｂと交わる点である。

スイートスポットＳＳよりも下側でボールを打球（以下、このような打球を単に「下打ち」と呼ぶことがある。）すると、打撃の瞬間にヘッドａは重心Ｇの回りに矢印方向に微小角度回転する。またボールＢには、摩擦力によってヘッドの回転とは逆方向の力、即ちバックスピン量を増加させる向きのモーメントＦａが働く。これはギア効果と呼ばれる。この効果により、下打ちされたボールＢのバックスピン量は、通常よりも多くなる。これは、ボールの飛行時の揚力を高める反面、推進力を低下させ、ひいては飛距離の低下を招く。グリーンの手前には通常多くのバンカーないし池といったハザードが配置される。このため、グリーンを狙ったショットにおいてゴルファが意図した飛距離が得られないと、ボールがハザードに捕まり易い。これは、スコアを著しく悪化させる主な原因である。

発明者らは、下打ち時におけるバックスピン量の過度の増加の改善すべく種々の研究を行った。その結果、ヘッドの重心をフェース面よりも所定距離前方に位置させることにより、ボールに対して従来の知見とは全く逆方向のギア効果を生じさせ得ること、即ち、下打ち時において、ボールのバックスピン量を減じる向きの力を作用させ得ることを知見した。そして、さらに、ヘッドの慣性モーメントを一定の範囲内に限定することにより、ギア効果の効き具合を効果的にコントロールし、下打ち時においてもショートを防いで適切な飛距離を確保しうることを知見した。

ところで、ヘッド重心をフェース面よりも前方に位置させたアイアン型のゴルフクラブヘッドとしては、下記特許文献１が知られている。しかしながら、このものはミスショット時の打球の方向性（左右の方向性）を向上することを課題としており、かつ、発明者らが知見したギア効果のメカニズムについては何ら示唆されていないから本発明を得るための動機付けを明らかに欠いている。

特開平９−２７１５４４号公報

本発明の課題は、アベレージゴルファに頻繁に生じる下打ち時に、ボールのバックスピン量を増加させることにより、ミスショットに起因した飛距離の低下を補うことが可能なアイアン型ゴルフクラブヘッドを提供することである。

本発明のうち請求項１記載の発明は、フェース面よりも前方にヘッド重心を有し、かつ、前記ヘッド重心からフェース面に下ろした法線の長さである重心深度が２mmよりも大かつ１０mm以下であり、しかも規定のライ角、ロフト角でソール面を水平面に接地させた基準状態において、前記ヘッド重心を通りフェース面と平行な水平軸周りの慣性モーメントが５００（ｇ・cm² ）以上かつ１５００（ｇ・cm² ）未満であることを特徴とするアイアン型ゴルフクラブヘッドである。

また請求項２記載の発明は、前記重心深度は、３mmよりも大かつ５mm以下であることを特徴とする請求項１記載のアイアン型ゴルフクラブヘッドである。

また請求項３記載の発明は、前記フェース面を区画するヘッド本体と、このヘッド本体のヒール側に連設され、かつ、シャフトが差し込まれる筒状のホーゼル部とを含み、前記基準状態において、前記水平面からホーゼル部の上端までのホーゼル部の軸中心線に沿った長さが４０〜１５０mmであることを特徴とする請求項１又は２に記載のアイアン型ゴルフクラブヘッドである。

本発明のアイアン型ゴルフクラブヘッドは、フェース面よりも前方にヘッド重心を有し、かつ、重心深度が２mmよりも大かつ１０mm以下である。このため、ギア効果が従来のヘッドとは逆方向、即ち下打ち時ではボールに対してバックスピン量を減じる向きの力が作用する。これにより吹け上がりが防止できショートを減じうる。さらに本発明のヘッドは、ヘッド重心を通りフェース面と平行な水平軸周りの慣性モーメントを一定範囲に規制している。このため、上述のギア効果の効き具合、即ちバックスピン量の過度の低下をも抑え、飛距離のバラツキを低減しうる。

以下、本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１、図２及び図３は、それぞれ本実施形態のアイアン型ゴルフクラブヘッド（以下、単に「ヘッド」という。）１の正面図、トウ側から見た側面図及び斜視図である。

本実施形態のヘッド１は、ヘッド本体１ａと、シャフト（図示せず）が差し込まれるホーゼル部１ｂとを含んで構成される。ヘッド本体１ａは、ボールを打球するフェース面２、その反対側の面であるバックフェース面３、フェース面２とバックフェース面３との間をヘッド下方で継ぐソール面４、フェース面２とバックフェース面３との間をヘッド上方で継ぐトップブレード面５及びフェース面２とバックフェース面３との間をヘッド先端側で継ぐトウ面６で区画される。そして、ヘッド本体１ａは、ヒール７を介して前記ホーゼル部１ｂと連ねられている。ホーゼル部１ｂは、図示しないシャフトが差し込まれる円筒状のシャフト差込孔１０が設けられる。シャフト差込孔１０の軸中心線ＣＬは、後で差し込まれるシャフトの軸中心線と実質的に一致する。

図１〜３は、いずれもヘッド１の基準状態を示している。基準状態とはヘッド１の姿勢を水平面ＨＰに対して一義的に定めるもので、具体的には前記シャフト差込孔１０の軸中心線ＣＬを任意の垂直面ＶＰ１内に配し、かつ当該ヘッドに定められたライ角βで傾けるとともに、フェース面２を当該ヘッドに定められたロフト角α（＞０でリアルロフト角である）で傾けてソール面４を水平面ＨＰに接地させた状態とする。

この実施形態のヘッド１は、グリーンを直接狙う機会が非常に多いいわゆるショートアイアンのヘッドが例示される。具体的な例としては、例えばリアルロフト角αが４５度以上、より好ましくは４８度以上のいわゆるピッチングウエッジやサンドウエッジ及びアプローチウエッジなどを含むウエッジと称されるものが好適である。図にはサンドウエッジのヘッド１が例示されるが、本発明は特にこのような番手のヘッドに限定されるものではない。

前記ヘッド１は、フェース面２よりも前方にヘッド重心Ｇを有しており、該ヘッド重心Ｇからフェース面２に下ろした法線Ｎの長さである重心深度Ｌが２mmよりも大かつ１０mm以下に設定されている。フェース面２はスコアライン１２を除いて実質的に平面で構成される。またフェース面２よりも前方とは、該フェース面２の法線方法についての前方を意味する。

このような限定は、発明者らの種々の実験の結果によって得られた新たなギア効果のメカニズムに基づいている。発明者らは、図５に示されるように、ボールとヘッドとをそれぞれ簡略化して有限要素法で取り扱いが可能なボールモデルＢｍ及びヘッドモデルＨｍを定義して衝突シミュレーションを行い、ボールモデルＢｍのバックスピン量を解析した。

ボールモデルＢｍについては、ＳＲＩスポーツ社製の「ｅｖｅｒｉｏ」（同社の登録商標）に近似した材料特性（粘弾特性、比重等）を定義した。またヘッドモデルＨｍについては、ロフト角を０゜とした平面からなるフェース面ｆｍを有する剛体として定義し、その重量は実際のアイアン型ゴルフクラブヘッドと近似させた１９０ｇとした。また座標系として、静止しているヘッドモデルのフェース面ｆｍに沿ってＹ軸、またこのＹ軸と直交しかつヘッドモデルＨｍの厚さの中心を通るＸ軸をそれぞれ定義した。

解析条件は、静止しているヘッドモデルＨｍのフェース面ｆｍに対して、Ｘ軸方向に初速Ｆｓ＝４０ｍ／ｓを与えたボールモデルＢｍを衝突させ、その跳ね返り時のバックスピン量を解析した。フェース面ｆｍとボールモデルＢｍとの間の摩擦係数は０．３とした。またボールモデルＢｍとフェース面ｆｍとの衝突位置は、それぞれＸ−Ｙ座標において、（０，−５）、（０，−１０）及び（０，−１５）の３つとした。前記各衝突位置は、それぞれスイートスポットに対して５mmの下打ち、１０mmの下打ち１０mm及び１５mmの下打ちに相当するものである。またヘッドモデルＨｍのヘッド重心Ｇは、Ｘ軸上にあり、その値は−３０〜＋４０mmの範囲で変化させている。いずれの場合でも、ヘッド重心Ｇを通るＺ軸回りの慣性モーメントは一定（Ｙ軸回り：３５００ｇ・cm² 、Ｙ軸、Ｚ軸と平行な軸線回り：２３００ｇ・cm² ）とした。テストの結果は図６に示される。

図６には、ヘッドモデルＨｍの重心深度と、ボールモデルＢｍのバックスピン量との関係が示される。ヘッドモデルＨｍの重心深度は、ヘッド重心のＸ座標値を意味している。またバックスピン量については、−値はバックスピンとは逆方向のスピン量（即ちトップスピン量）を示すことになる。図から明らかなように、重心深度がフェース面ｆｍよりもヘッド前方に位置する場合、下打ち時にはトップスピンが生じていることがわかる。これは、ヘッド重心がフェース面よりも後方に位置していた従来のヘッドとは、全く逆の作用を示していることになる。実際の打撃時のブレ量は、概ねスイートスポットから１５mm程度までであること、またスピン量として打球へ顕著な効果が現れるのは４００ｒｐｍ以上と考えることができるから、重心深度は−２mmよりも小である必要がある。

発明者らは、このようなギア効果について検証した。図７は、理解しやすいように、ヘッド重心Ｇがフェース面ｆｍよりもヘッド後方にある例を示している。ボールがフェース面ｆｍの打点Ｑに衝突した場合を考える。力Ｐがフェース面ｆｍの打点Ｑに作用すると、ヘッドモデルＨｍには距離ｄに応じてヘッド重心Ｇ回りの回転モーメントが生じフェース面ｆｍ（ヘッドモデルＨｍ）は回転する。この間、フェース面ｆｍとボールとは接触しているから、ボールはフェース面ｆｍの回転に伴うせん断力を受ける。ここで、せん断方向の変位をｅとすると、ギア効果によって生じるバックスピン量は、図８に示されるように、せん断方向の変位ｅと比例することが分かった。

また図９（Ａ）、（Ｂ）には重心深度を＋値、−値とした各ヘッドモデルＨｍの下打ち時の回転時軌跡を描いている。（Ａ）のものでは、フェース面ｆｍは、ボールモデルＢｍに対していわゆる外歯車の如くせん断力を伝える。即ち、ボールモデルＢｍの接触点には、矢印アのようにバックスピン量を増す方向にせん断力が加えられる。これに対して、（Ｂ）の態様では、フェース面ｆｍはボールモデルＢｍに対していわゆる内歯車の如くせん断力を伝える。即ち、ボールには、矢印イのようにバックスピン量を減じる方向にせん断力が加えられる。

以上のような実験の結果に基づき、本発明のヘッド１は、フェース面２よりも前方にヘッド重心Ｇを有し、かつ、ヘッド重心Ｇからフェース面に下ろした法線の長さＬである重心深度が２mmよりも大かつ１０mm以下、より好ましくは３mmよりも大かつ５mm以下に設定される。重心深度を３mmよりも大とすることにより、前記ギア効果がより確実かつ顕著に表れ、同１０mm以下とすることにより、重心設計の容易化を図ることができる。なお実際のヘッドには、はロフト角が与えられるため、下打ち時、ボールにトップスピンがかかることはない。

またヘッド１は、前記基準状態において、ヘッド重心Ｇを通りフェース面２と平行な水平軸周りの慣性モーメントＭａが５００ｇ・cm² 以上かつ１５００ｇ・cm² 未満に設定される。慣性モーメントＭａをこの値に設定したのは、前記ギア効果の効き具合をコントロールするためである。即ち、前記慣性モーメントＭａが５００ｇ・cm² 未満であると、上述したギア効果時のヘッドのせん断方向の変位が過度に大きくなる傾向がある。これは、バックスピン量の著しい減少に伴う揚力不足により、やはり飛距離を損ねるおそれがある。逆に前記慣性モーメントＭａが１５００ｇ・cm² 以上になると、上述したギア効果による下打ち時のバックスピン量の減少という作用を得るのが困難となる。このような観点より、慣性モーメントＭａは、５００ｇ・cm² 以上、より好ましくは９００ｇ・cm² 以上であり、同上限については１５００ｇ・cm² 以下、より好ましくは１３００ｇ・cm² 以下が望ましい。

なお前記基準状態において、ヘッド重Ｇを通る垂直軸回りの慣性モーメントＭｂについては、特に制限はないが、この値が小さすぎると、左右方向のミスヒット時にブレが大きくなりやすく、ひいては打球の方向安定性が低下しやすい。このような観点より、前記慣性モーメントＭｂは、２５００ｇ・cm² 以上、より好ましくは２５００ｇ・cm² 以上が望ましい。逆に前記慣性モーメントＭｂが大きすぎると重量バランスが損なわれ、ヘッドがいびつ化したり、ヘッド重量の著しい増加を招くおそれがある。このような観点より、前記慣性モーメントＭｂの上限は、３２００ｇ・cm² 以下、より好ましくは３０００ｇ・cm² 以下が望ましい。

以上のような重心深度Ｇ、慣性モーメントＭａを持つヘッドの具体例の一つについて述べる。ただし、本発明の本質は、このような具体的なヘッドの構成ではなく、上述の重心深度及び慣性モーメントＭａの規定にあることは言うまでもなく、このような具体例に限定されるものではない。

図４（Ａ）は、本実施形態のヘッド１の分解斜視図が示される。本実施形態のヘッド本体１ａは、基部１ａ１と、基部１ａ１に固着されソール面４の少なくとも一部を形成する底部１ａ２とで構成されたものが例示される。基部１ａ１は、前記ホーゼル部１ｂと同じ材料で一体に構成されており、この例ではステンレス鋼（ＳＵＳ６３０）により構成されている。基部１ａ１とホーゼル部１ｂとを別体で構成することもできるが、両者の接合部の強度不足が懸念されるため一体形成されることが望ましい。なおこの例では、基部１ａ１とホーゼル部１ｂとが鋳造により一体形成されたものが例示される。また基部１ａ１は、実質的にその全域が一定の厚さｔで形成されている。このためフェース面２の強度を均一化でき、耐久性もバランス良く向上するのに役立つ。該厚さｔは、例えば２．５mm以上、より好ましくは２．８mm以上である。２．５mm未満では打球時の耐久性が低下し易い。逆に厚さｔが大きすぎると、ヘッド重心Ｇが低くなり易く好ましくない。このような観点より、前記厚さｔは、４．０mm以下、より好ましくは３．８mm以下、さらに好ましくは３．５mm以下が望ましい。

また本実施形態では、底部１ａ２は、前記基部１ａ１を構成する材料よりも比重が小さい材料で形成される。この例では、底部１ａ２は、チタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）により形成されているが、これ以外の金属材料や繊維強化樹脂なども用いることができる。基部１ａ１と底部１ａ２とは、接着剤、ネジ止め、溶接、かしめ、その他各種の方法により一体化することができる。この底部１ａ２は、基部１ａ１のトウ端からヒール端までのびており、かつ、ソール面４の一部を構成する低い位置に設けられるため、ヘッド重心を高く設定するのに役立つ。

また図４（Ｂ）のように、底部１ａ２には、基部１ａ１との間で閉じた中空部を形成しうる内側キャビティ０を設けることもできる。この態様では、ヘッドの下方重量をより一層削減でき、能率良く高いヘッド重心Ｇを提供できる。

また本実施形態のヘッド１は、図１に示されるように、前記基準状態において、水平面ＨＰからホーゼル部１ｂの上端までのホーゼル部１ｂの軸中心線ＣＬに沿った長さＬｈが４０〜１５０mmであることが望ましい。このようなホーゼル部１ｂの長尺化は、ヘッド重心Ｇをより高所に位置させるのに役立つ。なお前記長さＬｈが４０mm未満であると、ヘッド重心を高く設定する効果が得られ難く、逆に１５０mmを超えると、構えた際に違和感を生じやすい形状となる。このような観点より、前記長さＬｈは、好ましくは５０mm以上であり、同上限は好ましくは１００mm以下とするのが望ましい。なお、ホーゼル部１ｂの上端から少なくとも一部を、装着されるシャフトと同一の意匠（色彩及び模様）とすることによって違和感を極力無くすことができる点で好ましいものとなる。

またこのようにホーゼル部１ｂを長尺化した場合、ホーゼル部１ｂの軸中心線回りのヘッドの慣性モーメントＭｃは小さくなる傾向がある。

以上本発明の実施形態について説明したが、ヘッド本体１ａの形状、大きさについては、従来のヘッドと同じ仕様を採用することができる。また本発明は、芝生上の上に置かれたボールを頻繁に打つアイアン型ゴルフクラブヘッドであれば、上述のウエッジに限定されるものではない。

表１の仕様に基づいて試作されたサンドウエッジ（ＳＷ）について、性能テストが行われた。実施例のヘッドは、いずれも図４に示したように、ステンレス鋼（ＳＵＳ６３０）のヘッドにチタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）を複合化したものである。また比較例については、前面に凹み部を設けたステンレス鋼（ＳＵＳ６３０）からなるヘッド本体の前記凹み部にチタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）を複合化したもので、ホーゼル部の長さを除き、ヘッドの形状についてはいずれも同一である。またライ角は６３度、リアルロフト角は５６度に統一した。

性能テストは、各供試ヘッドに同じシャフトを固着し、スイングロボットに装着してヘッドスピード２１ｍ／ｓでフェース中央としてスイートスポット及び下打ちとしてそこからフェース面に沿って下側に６mmの位置でそれぞれ１０球づつボールを打撃し、飛距離、バックスピン量を測定した。テストの結果などを表１に示す。

テストの結果、（下打ち−中央打ち）の差から明らかなように、実施例のヘッドは、バックスピン量の著しい上昇が無く（いずれもマイナス値）、スイートスポット打撃に比して下打ち時の飛距離が上昇していることが確認できた。

本発明の実施形態を示すアイアン型ゴルフクラブヘッドの正面図である。 それをトウ側から見た側面図である。 ヘッドの斜視図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、ヘッドの分解斜視図である。 衝突シミュレーションを説明する側面図である。 衝突シミュレーションの結果として、バックスピン量と重心深度との関係を示す。 フェース面の変位を説明する線図である。 衝突シミュレーションの結果として、バックスピン量とフェース面のせん断方向の変位との関係を示す。 （Ａ）は重心深度が＋値のヘッドモデルの変位を説明する線図、（Ｂ）は重心深度が−値のヘッドモデルの変位を説明する線図である。 従来のヘッドにおける下打ち時のギア効果を説明する断面図である。

符号の説明

１ アイアン型ゴルフクラブヘッド
１ａ ヘッド本体
１ａ１ 基部
１ａ２ 底部
１ｂ ホーゼル部
２ フェース面
Ｌ 重心深度

Claims (3)

1. フェース面よりも前方にヘッド重心を有し、かつ、前記ヘッド重心からフェース面に下ろした法線の長さである重心深度が２mmよりも大かつ１０mm以下であり、
   しかも規定のライ角、ロフト角でソール面を水平面に接地させた基準状態において、前記ヘッド重心を通りフェース面と平行な水平軸周りの慣性モーメントが５００（ｇ・cm² ）以上かつ１５００（ｇ・cm² ）未満であることを特徴とするアイアン型ゴルフクラブヘッド。
2. 前記重心深度は、３mmよりも大かつ５mm以下であることを特徴とする請求項１記載のアイアン型ゴルフクラブヘッド。
3. 前記フェース面を区画するヘッド本体と、このヘッド本体のヒール側に連設され、かつ、シャフトが差し込まれる筒状のホーゼル部とを含み、
   前記基準状態において、前記水平面からホーゼル部の上端までのホーゼル部の軸中心線に沿った長さが４０〜１５０mmであることを特徴とする請求項１又は２に記載のアイアン型ゴルフクラブヘッド。

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