JP2011212101A - ゴルフクラブヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドスピード、また、フェース部におけるボールを打撃する位置に応じた飛距離を確保しつつ、方向性の向上を図ることが可能な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１は、フェース部２の図心Ｃｆと、ヘッド重心からフェース部２に下ろした垂線とフェース部２との交点であるスイートスポットＳｓとが略一致している
【選択図】図１

Description

本発明は、フェースに曲率をもったウッドタイプ及び所謂ハイブリッドタイプのゴルフクラブヘッドに関する。

一般的に、ウッドタイプのゴルフクラブヘッドは、ボールの打撃面となるフェース部と、フェース部の上縁に連なり上部を構成するクラウン部と、フェース部の下縁に連なり下部を構成するソール部とを備え、フェース部が曲面を有して、全体としてフェース部から後方に向かうに従い高さ寸法が小さくなるような形状を有している。近年このようなウッドタイプのゴルフクラブヘッドでは、打球の方向性の向上を目的として様々な形状のものが提案されている。

例えば、フェース部を構成する曲面のバルジ半径（水平面で切った時の曲線の曲率半径）が、中央と両側とで、それぞれ異なる大きさに設定されたものが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
また、バルジ半径を４００ｍｍ以上とするものが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
また、慣性モーメントとの関係で、所定の条件式を満たすようにバルジ半径を規定するものが提案されている（例えば、特許文献４参照）。
そして、これらのゴルフクラブヘッドでは、いずれも、方向性を向上しうるとされている。

特開２００５−１１１２８１号公報 特開２００５−３４５４０号公報 特開平１１−８９９７６号公報 特開２００４−２１６１７３号公報

しかしながら、上記のようなゴルフクラブヘッドでは、大きな飛距離を得ることができるスイートスポットでボールを打撃した場合に、必ずしも目標とする方向に正確に打ち出すことができるとはいえず、安定した方向性を示すとはいえなかった。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、ヘッドスピード、また、フェース部におけるボールを打撃する位置に応じた飛距離を確保しつつ、方向性の向上を図ることが可能なゴルフクラブヘッドを提供するものである。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明は、曲面を有してボールの打撃面となるフェース部と、該フェース部の上縁に連なり上部を構成するクラウン部と、前記フェース部の下縁に連なり下部を構成するソール部とを備えるゴルフクラブヘッドであって、前記フェース部の図心と、ヘッド重心から前記フェース部に下ろした垂線と該フェース部との交点であるスイートスポットとが略一致していることを特徴としている。

この構成によれば、フェース部の図心と、スイートスポットとが略一致していることで、スイートスポットでボールを打撃した際に、ヘッドスピードに応じた飛距離を得ることができるとともに、目標とする方向に正確に打ち出すことができる。また、スイートスポットからずれた位置で打撃したとしても、その位置及びヘッドスピードに応じた飛距離を得ることができるとともに、フェース部が有する曲面のバルジ半径に応じて安定した方向性を得ることができる。

また、上記のゴルフクラブヘッドにおいて、鉛直軸回りの慣性モーメントをＩｚ、スイートスポットからヘッド重心までの距離をＹｇとして、前記フェース部のバルジ半径Ｒは、以下の＜数１＞に示す条件式を満たすことがより好ましい。

この構成によれば、その全体形状によって決定される慣性モーメント、ヘッド重心までの距離に応じて上記＜数１＞に示す条件式を満たすことで、スイートスポット以外の位置でボールを打撃したとしても、打ち出される方向と、ボールに与えられる鉛直軸回りの回転数とのバランスを好適なものとして、目標とする位置の近傍に到達させることができる。

さらに、上記のゴルフクラブヘッドにおいて、前記フェース部のバルジ半径Ｒは、全体にわたって一定であることがより好ましい。

この構成によれば、フェース部のバルジ半径が全体にわたって一定であることで、容易かつ精度良くフェース部の曲面を形成することができるとともに、上記のようにボールに与えられる鉛直軸回りの回転数とのバランスを好適なものとして、目標とする位置の近傍に到達させることができる。

本発明のゴルフクラブヘッドでは、フェース部の図心とスイートスポットとが略一致しているので、ヘッドスピード、また、フェース部におけるボールを打撃する位置に応じた飛距離を確保しつつ、方向性の向上を図ることができる。

本発明の実施形態のゴルフクラブヘッドの正面図である。 本発明の実施形態のゴルフクラブヘッドの側面視した断面図である。 本発明の実施形態のゴルフクラブヘッドの打撃時の状態を説明する上方視した説明図である。 本発明の実施形態のゴルフクラブヘッドの打撃時の状態を説明する側方視した説明図である。 本発明の実施形態のゴルフクラブヘッドで、仰角と水平軸回りの回転数との関係を示したグラフである。

図１から図５は、本発明の実施形態を示している。図１及び図２に示すように、本実施形態のゴルフクラブヘッド１は、前部を構成するフェース部２と、上部を構成するクラウン部３と、下部を構成するソール部４と、シャフト１０が取り付けられる側の側部を構成するヒール部５と、ヒール部５と反対側の側部を構成するトウ部６とを備え、全体としてフェース部２から後方に向かうに従い高さ寸法が小さくなるような形状を有している。フェース部２は、以下の詳述するように、水平方向に所定のバルジ半径Ｒ１で、また、鉛直方向に所定のロール半径Ｒ２で形成された曲面を有しており、ボールの打撃面を構成している。また、クラウン部３は、フェース部２の上縁に連なっており、後方にいくに従って、下方へと向かうような曲面を有している。また、ソール部４は、フェース部２の下縁に連なっており、後方にいくに従って上方へと向かうような曲面を有している。

ここで、図１及び図２において、符号Ｇは、本実施形態のゴルフクラブヘッド１のヘッド重心を示しており、その位置は、フェース部２、クラウン部３、ソール部４、ヒール部５及びトウ部６の形状、形成する材質などによって一義的に決定される。また、符号Ｓｓは、ヘッド重心Ｇからフェース部２に下ろした垂線とフェース部２との交点であり、スイートスポットを示しているとともに、符号Ｃｆは、フェース部２の図心を示しており、本実施形態では、スイートスポットＳｓとフェース部２の図心Ｃｆとが略一致するように設定されている。なお、本実施形態では、ヘッド重心Ｇからソール部４に下ろした垂線を鉛直軸Ｌｚとしている。また、ヘッド重心Ｇ及びスイートスポットＳｓを含む鉛直面に直交して左右方向に沿う軸を第一の水平軸Ｌｘ、第一の水平軸Ｌｘ及び鉛直軸Ｌｚに直交して前後方向に沿う軸を第二の水平軸Ｌｙとしている。

そして、本実施形態のゴルフクラブヘッド１では、フェース部２の図心Ｃｆと、スイートスポットＳｓとが略一致していることで、スイートスポットＳｓでボールを打撃した際に、ヘッドスピードに応じた飛距離を得ることができるとともに、目標とする方向に正確に打ち出すことができる。また、本実施形態のゴルフクラブヘッド１では、フェース部２を、バルジ半径Ｒ１及びロール半径Ｒ２について、それぞれ＜数２＞、＜数３＞に示す条件を満たすように形成することで、安定した方向性、及び、飛距離を得ることを可能としている。

ここで、符号Ｙｇは、ヘッド重心ＧからスイートスポットＳｓまでの距離である重心深さを示している。また、符号θ_０は、フェース部２の図心Ｃｆにおける鉛直軸Ｌｚに対する傾斜角であるロフト角（度）を示している。また、符号Ｉｚ、Ｉｘは、本実施形態のゴルフクラブヘッド１のそれぞれ鉛直軸Ｌｚ及び第一の水平軸Ｌｘ回りの慣性モーメントを示している。また、Ｚは、図心Ｃｆを原点として、フェース部２上における鉛直軸Ｌｚ方向の位置を示している。以下に、バルジ半径Ｒ１の条件式である＜数２＞、また、ロール半径Ｒ２の条件式である＜数３＞の詳細について、順に説明する。

（バルジ半径Ｒ１について）
図３は、フェース部２において、図心Ｃｆ（スイートスポットＳｓ）を原点として第一の水平軸Ｌｘに沿って所定距離Ｘだけずれた位置でボールを打撃した状態を示している。図３において、ボール半径をＲｂ（ｍｍ）、打撃時におけるボールとフェース部２との接触時間をｔ（ｓ）、ボールによってフェース部２に作用する力をＦ（Ｎ）とすると、ボールに発生するする鉛直軸Ｌｚ回りの回転の内、図心Ｃｆからずれて打撃してモーメントが作用することによって発生する、所謂ギア回転の回転数（以下、ギア回転数とする）Ｎｇ１（ｒｐｍ）は、以下の式によって決定される。

また、ボールと、本実施形態のゴルフクラブヘッド１のフェース部２との摩擦係数を表わすスピンレイトをＳｐとすると、ボールに発生する鉛直軸Ｌｚ回りの回転の内、ボールにフェース部２が接触した後に接触時間ｔ（ｓ）後にボールが反発して離間するまでの角度変化によって発生する、所謂圧縮回転の回転数（以下、圧縮回転数とする）Ｎａ１（ｒｐｍ）は、以下の式によって決定される。

従って、図３に示す状態で、ボールに発生する鉛直軸Ｌｚ回りの総回転数Ｎｔ１（ｒｐｍ）は、ギア回転数Ｎｇ１と圧縮回転数Ｎａ１との和であり、以下に示す式となる。

また、図３において、ボールを図心Ｃｆからずれて打撃することにより、ボールＣｆを飛ばす目標となる方向である第二の水平軸Ｌｙに沿う方向に対して生じる方向のずれ、所謂ギア角Ａｇ１（度）は、以下の式によって決定される。

また、ボールにフェース部２が接触した後に接触時間ｔ（ｓ）後にボールが反発して離間するまでの角度変化により、第二の水平軸Ｌｙに沿う方向に対して生じる方向のずれ、所謂圧縮角Ａａ１（度）は、以下の式によって決定される。

なお、＜数７＞、＜数８＞において、符号Ｋは、実効効率を表わしている。従って、図３に示す状態で、第二の水平軸Ｌｙに沿う方向に対して、ボールが実際に飛ぶ方向のずれ角Ａｔ１（度）は、ギア角Ａｇ１と圧縮角Ａａ１との和であり、以下に示す式となる。

ここで、上記のとおり、フェース部２の所定位置でボールを打撃すると、ボールは、第二の水平軸Ｌｙに対してずれ角Ａｔ１で飛球するとともに、鉛直軸Ｌｚ回りに総回転数Ｎｔ１で回転しながら飛球することで、その飛ぶ方向が変化することとなる。ここで、ずれ角Ａｔ１と総回転数Ｎｔ１との比をＰ（＝Ｎｔ１／Ａｔ１）とすると、バルジ半径Ｒ１は、以下に示す式となる。

一般のボールにおいて、半径Ｒｂは１３〜２２ｍｍ程度であり、スピンレイトＳｐは１００〜２００程度である。また、上記実効効率Ｋは、一般的に０．８程度である。また、打撃時におけるボールとフェース部２との接触時間ｔ、及び、ボールによってフェース部２に作用する力Ｆは、一般的な使用者のヘッドスピード（３５ｍ／ｓ）で計算すると、接触時間ｔが２／１００００（ｓ）程度、力Ｆが７０００（Ｎ）程度である。このため、これらを＜数１０＞に代入すれば、バルジ半径Ｒ１は、ずれ角Ａｔ１と総回転数Ｎｔ１との比Ｐ、ゴルフクラブヘッド１の鉛直軸Ｌｚ回りの慣性モーメントＩｚ、及び、重心深さＹｇによって、以下の式のように表わされる。

ここで、フェース部２のバルジ半径Ｒ１を変化させるとともに、ボールを打撃するフェース部２の位置を第一の水平軸Ｌｘに沿う方向に様々に位置ずれさせて、実際にボールを打撃し、最終的にボールが落下する方向を計測した。なお、本計測においては、一定のヘッドスピード及び軌道で、正確に所望のフェース部２の位置で打撃する必要がある。このため、（株）ミヤマエ製のロボＩＶ型試打ロボット試験機を使用して、当機にバルジ半径Ｒ１を変化させた様々なゴルフクラブヘッドを有するクラブをそれぞれ装着して計測を行った。また、フェース部２のバルジ半径Ｒ１を変化させるとともに、ボールを打撃するフェース部２の位置を第一の水平軸Ｌｘに沿う方向に様々に位置ずれさせてボールを打撃した際のずれ角Ａｔ１と総回転数Ｎｔ１との比Ｐを上記＜数４＞から＜数９＞に基づいて算出した。

その結果、ずれ角Ａｔ１と総回転数Ｎｔ１との比Ｐが、以下の式を満たすことにより、ずれ角Ａｔ１で飛び出したとしても、鉛直軸Ｌｚ回りに総回転数Ｎｔ１で回転してカーブすることにより所望の方向に落下させることが可能であると判明した。

そして、＜数１２＞に＜数１１＞を代入することにより、＜数１３＞に示す関係式を得ることができ、従って、バルジ半径Ｒ１としては、＜数１３＞を満たすようにすることで、フェース部２において、第一の水平軸Ｌｘに沿う方向にいずれの位置で打撃したとしても、打撃したボールを所望の方向に落下させるようにすることができる。なお、＜数１３＞に含まれる各数値は、ボールの種類や、ヘッドスピードによって変化するものである。しかしながら、その変化は、Ｐの値の変化に対して小さく、結局、通常使用され得るボールで、通常考慮されるべきヘッドスピード２５〜５５ｍ／ｓであれば、＜数１３＞を満たすようなバルジ半径Ｒ１とすることで同様の効果を得ることができる。また、バルジ半径Ｒ１としては、＜数１３＞を満たす範囲内で第一の水平軸Ｌｘに沿う方向に変化させても良い。しかしながら、＜数１３＞を満たしつつフェース部２の全体にわたって一定のバルジ半径Ｒ１とすることで、容易かつ精度良くフェース部の曲面を形成することができる。

（ロール半径Ｒ２について）
図４は、フェース部２において、図心Ｃｆ（スイートスポットＳｓ）を原点として鉛直軸Ｌｚに沿って所定距離Ｚだけずれた位置でボールを打撃した状態を示している。図４において、ボールに発生する第一の水平軸Ｌｘ回りの回転の内、図心Ｃｆからずれて打撃してモーメントが作用することによって発生するギア回転数Ｎｇ２（ｒｐｍ）は、以下の式によって決定される。

また、ボールに発生する第一の水平軸Ｌｘ回りの回転の内、ボールにフェース部２が接触した後に接触時間ｔ（ｓ）後にボールが反発して離間するまでの角度変化によって発生する圧縮回転数Ｎａ２（ｒｐｍ）は、以下の式によって決定される。

従って、図４に示す状態で、ボールに発生する第一の水平軸Ｌｘ回りの総回転数Ｎｔ２（ｒｐｍ）は、ギア回転数Ｎｇ２と圧縮回転数Ｎａ２との和であり、以下に示す式となる。

また、図４において、ボールＣｆの第二の水平軸Ｌｙに対する打ち上げ角度、所謂仰角の内、ボールを図心Ｃｆからずれて打撃することによる変化分であるギア角Ａｇ２（度）は、以下の式によって決定される。

また、仰角の内、ボールにフェース部２が接触した後に接触時間ｔ（ｓ）後にボールが反発して離間するまでの角度変化による変化分である圧縮角Ａａ２（度）は、以下の式によって決定される。

従って、図４に示す状態で、ボールＣｆの仰角Ａｔ２（度）は、ギア角Ａｇ２と圧縮角Ａａ２との和であり、以下に示す式となる。

ここで、フェース部２のロール半径Ｒ２を変化させるとともに、ボールを打撃するフェース部２の位置を鉛直軸Ｌｚに沿う方向に様々に位置ずれさせて、実際にボールを打撃し、最終的にボールが静止する位置までの飛距離を計測した。なお、本計測においては、上記同様に（株）ミヤマエ製のロボＩＶ型試打ロボット試験機を使用して、当機にロール半径Ｒ２を変化させた様々なゴルフクラブヘッドを有するクラブをそれぞれ装着して計測を行った。なお、本計測では、ヘッドスピードを３５ｍ／ｓと４０ｍ／ｓとの２つの条件に変えて行った。また、フェース部２のロール半径Ｒ２を変化させるとともに、ボールを打撃するフェース部２の位置を鉛直軸Ｌｚに沿う方向に様々に位置ずれさせてボールを打撃した際のずれ角Ａｔ２及び総回転数Ｎｔ２を上記＜数１４＞から＜数１９＞に基づいて算出した。なお、バルジ半径の計算同様に、＜数１４＞から＜数１９＞において、ボールの半径Ｒｂを２２ｍｍ、スピンレイトＳｐを９０、実効効率Ｋを０．８、接触時間ｔを２／１００００（ｓ）、力Ｆを７０００（Ｎ）とした。

表１には、ヘッドスピード３５ｍ／ｓ及びヘッドスピード４０ｍ／ｓのそれぞれにおける各飛距離（ランを含む）、また、対応する仰角Ａｔ２及び総回転数Ｎｔ２の計算結果を示している。また、図５には、表１に示す仰角Ａｔ２と総回転数Ｎｔ２との関係を示している。表１及び図５に示すように、ヘッドスピードに対応した所定の飛距離を確保、具体的には、ヘッドスピード３５ｍ／ｓで飛距離１８３ｍ以上、ヘッドスピード４０ｍ／ｓで飛距離２４２ｍ以上を確保できる場合には、ヘッドスピードに関係なく、仰角Ａｔ２と総回転数Ｎｔ２とのプロットが直線的な帯状の範囲に分布していることがわかる。すなわち、一定以上の飛距離を確保するためには、打ち出されたボールの仰角Ａｔ２と、ボールに与えられた第一の水平軸Ｌｘ回りの回転数Ｎｔ２とを所定の関係を満たすようにすれば良く、図５から以下の近似式で表現することが可能である。

そして、＜数２０＞に、半径Ｒｂ、スピンレイトＳｐ、実効効率Ｋ、接触時間ｔ及び力Ｆを上記値とした＜数１６＞及び＜数１９＞を代入することにより、＜数２１＞に示す関係式を得ることができ、従って、ロール半径Ｒ２としては、＜数２１＞を満たすようにすることで、フェース部２において、鉛直軸Ｌｚに沿う方向にいずれの位置で打撃したとしても、ヘッドスピードに応じた一定の飛距離以上でボールを飛ばすことができる。なお、＜数２１＞に含まれる各数値は、ボールの種類や、ヘッドスピードによって変化するものである。しかしながら、＜数１３＞同様に、その変化は、Ｐの値の変化に対して小さく、結局、通常使用され得るボールで、通常考慮されるべきヘッドスピード２５〜５５ｍ／ｓであれば、＜数２１＞を満たすようなロール半径Ｒ２とすることで同様の効果を得ることができる。また、＜数２１＞では、フェース部２に、鉛直軸Ｌｚに沿う方向にボールを打撃する位置が異なることで、Ｚの値が変化し、これにより条件式が異なることになる。しかしながら、フェース部２のいずれの位置でも条件を満たす一定のロール半径Ｒ２とすることで、容易かつ精度良くフェース部の曲面を形成することができる。

以上のように、本実施形態のゴルフクラブヘッド１によれば、フェース部２の図心ＣｆとスイートスポットＳｓとが略一致しているので、ヘッドスピード、また、フェース部２におけるボールを打撃する位置に応じた飛距離を確保しつつ、方向性の向上を図ることができる。また、バルジ半径Ｒ１が＜数１３＞を満たしていることで、スイートスポットＳｓ以外の位置でボールを打撃したとしても、打ち出される方向（方向角）と、ボールに与えられる鉛直軸Ｌｚ回りの回転数とのバランスを好適なものとして、目標とする位置の近傍に到達させることができる。さらに、ロール半径Ｒ２が＜数２１＞を満たしていることで、スイートスポットＳｓ以外の位置でボールを打撃したとしても、打ち出される方向（仰角）と、ボールに与えられる第一の水平軸Ｌｘ回りの回転数とのバランスを好適なものとして、安定した飛距離を得ることができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

１ ゴルフクラブヘッド
２ フェース部
３ クラウン部
４ ヒール部
Ｃｆ （フェース部の）図心
Ｇ ヘッド重心
Ｒ１ バルジ半径
Ｓｓ スイートスポット

Claims (3)

1. 曲面を有してボールの打撃面となるフェース部と、該フェース部の上縁に連なり上部を構成するクラウン部と、前記フェース部の下縁に連なり下部を構成するソール部とを備えるゴルフクラブヘッドであって、
   前記フェース部の図心と、ヘッド重心から前記フェース部に下ろした垂線と該フェース部との交点であるスイートスポットとが略一致していることを特徴とするゴルフクラブヘッド。
2. 請求項１に記載のゴルフクラブヘッドにおいて、
   鉛直軸回りの慣性モーメントをＩｚ、スイートスポットからヘッド重心までの距離をＹｇとして、前記フェース部のバルジ半径Ｒは、以下の＜数１＞に示す条件式を満たすことを特徴とするゴルフクラブヘッド。
   

   
3. 請求項２に記載のゴルフクラブヘッドにおいて、
   前記フェース部のバルジ半径Ｒは、全体にわたって一定であることを特徴とするゴルフクラブヘッド。

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