JP2011244944A - ゴルフクラブヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 高価な材料を使用することなく飛距離増加に効果のあるゴルフクラブヘッドを提供する。
【解決手段】 クラブヘッド１のフェース部１２の裏側に錘２３を着脱自在にしてフェース部１２の持つ固有振動数を変える振動数調整機構２０を備えた。
【選択図】 図３

Description

本発明はゴルフクラブヘッドに関し、特にゴルフボール（以下、ボールと略称する）の飛距離増加に効果のあるゴルフクラブヘッドに関する。

ゴルフプレーに際し、ボールの飛距離を伸ばすことはゴルフプレーヤーに共通の願望である。特に、年齢を重ねるにつれて飛距離が低下することは避けられず、高年齢世代のゴルフプレーヤーにとっては飛距離を維持することも重要な課題となっている。

これまで、ゴルフクラブヘッド（以下、クラブヘッドと略称することがある）には飛距離増加のために様々な改良がなされているが、これまでの改良の対象は、主にクラブヘッドにおけるフェース部の高弾性化と高反発力化である（特許文献１−３）。このため、例えばクラブヘッドのフェース部には高価なチタン合金等が使用されている。

特開平６−１１４１２７号公報 特開平７−２３１９５７号公報 特開平９−２４１２５号公報

本発明は、高価な材料を使用することなく飛距離増加に効果のあるゴルフクラブヘッドを提供しようとするものである。

本発明の態様によれば、ゴルフクラブヘッドのフェース部の裏側に錘を着脱自在にしてフェース部の持つ固有振動数を変える振動数調整機構を備えたことを特徴とするゴルフクラブヘッドが提供される。振動数調整機構は、例えば、フェース部の裏側に設けた雄ネジ又は雌ネジと、該雄ネジ又は雌ネジに螺合可能な雌ネジ又は雄ネジを持つ錘とで構成することができる。

本発明によるゴルフクラブヘッドは、フェース部の裏側に、フェース部の固有振動数をボールの固有振動数に合わせることができるような固有振動数の調整機構を備えることにより、ボールのヒット時にクラブヘッド本体の力に加えフェース部の固有振動数に起因する力をボールに与えることができ、ボールの飛距離増加に有効なゴルフクラブヘッドを提供することができる。

本発明の原理を説明するためのゴルフクラブヘッドの断面図である。 ゴルフクラブヘッドの振動伝達率Ｔｒと固有振動数比Ｕの関係を示した図である。 本発明の第１の実施形態によるゴルフクラブヘッドの断面構造を示す。 本発明の第２の実施形態によるゴルフクラブヘッドの断面構造を示す。

本発明の実施形態について説明する前に、本発明の原理を説明する。

図１において、クラブヘッド１は中空構造のヘッド本体１０とヘッド本体１０のヒール端に形成されたネック部１１を有する。これらはステンレス鋼やその他の合金、繊維強化樹脂、繊維強化金属等で作られるが、ヘッド本体１０において打撃面となるフェース部１２は、チタン等の高反発材を別部材として組み込んで構成する場合がある。

いずれにしても、このようなクラブヘッド１でショットを行なうと、フェース部１２でボールをヒットすることになる。

フェース部１２からボールに与えられる力をＦｍ、ボールが飛ぶ力をＦｂとすると、ヒット時の振動伝達率Ｔｒは次式（１）で与えられる。

Ｔｒ＝Ｆｍ／Ｆｂ＝｜１／（１−Ｕ^２）｜ （１）
但し、Ｕ＝ｆ_ｍ／ｆ_ｂ

式（１）において、Ｕは固有振動数比で、ｆ_ｍはフェース部１２の固有振動数、ｆ_ｂはボールの固有振動数である。

振動伝達率Ｔｒと固有振動数比Ｕの関係を図示すると、図２のようになる。図２から分かるように、固有振動数比Ｕが１、つまりｆ_ｍ＝ｆ_ｂの前後で振動伝達率Ｔｒは最大となる。但し、それぞれの材料には減衰効果があるので、仮にＵ＝１、つまりｆ_ｍ＝ｆ_ｂとしてもＴｒ＞２０になるようなことはほとんど無く、通常はＴｒ＜１０である。

力の増幅効果を得るためのフェース部１２の固有振動数ｆ_ｍは、フェース部１２をばね体とみなした時のばね定数Ｋｍにより以下の式（２）で決定される。

ｆ_ｍ＝（１／２π）｛（Ｋｍ×９８０）／Ｍｍ’｝^１／２ （２）

ばね定数Ｋｍは、フェース部１２に一定の負荷を加えた時のフェース部１２の変形量で算出することができる。Ｍｍ’はばね定数ｋｍに対応するフェース部１２の重量である。フェース部の重量というのは、ヘッド本体の前面においてボールの打撃面となる領域を形成しているヘッド本体の壁部材の重量である。フェース部を構成する壁部材は、ヘッド本体１０を形成している単一の金属材料から成る場合や、この単一の金属部材と他の金属部材、例えばチタン等の高反発部材との複合（積層）材、合金材から成る場合等、様々である。いずれにしても、フェース部の重量は、その材質、面積、厚さを知ることでクラブヘッドの設計段階で知ることができる。

ボール自体にも固有振動数ｆ_ｂが存在し、これは以下の式（３）で決定される。

ｆ_ｂ＝（１／２π）｛（Ｋｂ×９８０）／Ｍｂ’｝^１／２ （３）

但し、Ｋｂはボールのばね定数で、ボールに一定の負荷を加えた時のボールの変形量で算出することができる。Ｍｂ’はばね定数Ｋｂに対応するボールの重量である。

振動伝達率Ｔｒは図２に示すｆ_ｍ＝ｆ_ｂの前後を含む領域で２〜１０程度あれば十分である。

重量Ｍのフェース部１２による打撃力ＦはＭ×αで表すことができる。αはフェース部１２がボールに当たる時の加速度である。但し、この時フェース部１２とボールの固有振動数が大幅に異なるとすると、振動伝達率Ｔｒは式（１）から分かるように、非常に小さい。またボールに与えられる打撃力Ｆは固有振動数比Ｕが√２以上になると急激に小さくなる。

フェース部１２は、打撃力によってボールとの間に共振現象を起こす。この時の振動数はフェース部１２がばね材として作用することによるばね材の固有振動数であると言え、固有振動数ｆ_ｍは上記式（２）で表されることは既に説明した。

ボールは、フェース部１２から力を受けて飛び出すことになるが、このボール自体も固有振動数ｆ_ｂを持つことも既に説明した。

フェース部１２があらかじめボールの固有振動数と同じ固有振動数を持つように作られれば、フェース部１２からの力がボールに伝わり、その上、フェース部１２とボールの固有振動数が同じであることからｆ_ｍ／ｆ_ｂ＝１が満足され、ボールの飛距離が増加することになる。

しかしながら、実際には、比較的高い固有振動数を持つボールにあっては、固有振動数の範囲が狭いこともあって、ｆ_ｍ／ｆ_ｂを１に近づけるのは非常に難しい。

本発明は、このような問題点を簡単な機構の追加で解消したものであり、以下にその実施形態について説明する。

［第１の実施形態］
図３は、本発明の第１の実施形態によるゴルフクラブヘッドの断面構造を示し、いわゆるウッドと呼ばれるゴルフクラブヘッド（以下、クラブヘッドと呼ぶ）に適用した例を示す。

図３において、第１の実施形態によるクラブヘッドは、フェース部１２の裏側、すなわち中空構造のヘッド本体１０の内壁に振動数調整機構２０を備える。

振動数調整機構２０は、雄ネジ２１を持つ基礎部２２と雄ネジ２１に着脱自在となるように雌ネジを持つ錘２３を含み、中空構造のヘッド本体１０を作るときに雄ネジ２１を持つ基礎部２２が一体的に形成される。ヘッド本体１０の後部には開口１０−１が形成され、この開口１０−１を通して治具（図示せず）により錘２３の取り付け、取り外しを行なうことができるようにされている。なお、開口１０−１は、ゴム材等によるキャップ２５で塞ぐようにしても良い。

重量ｍの錘２３を持つフェース部１２の固有振動数ｆ_ｍ’は以下の式（４）で表すことができる。

ｆ_ｍ’＝（１／２π）｛（Ｋｍ×９８０）／（Ｍｍ’±ｍ）｝^１／２ （４）

式（４）において−ｍというのは、はじめから重量ｍの錘２３を持つクラブヘッドとして作られた場合に錘２３を取り外した場合を想定している。

錘２３を持つフェース部１２の固有振動数ｆ_ｍ’は、錘２３を持たないフェース部１２の固有振動数よりも小さくなる。言い換えれば、錘２３の重量を変えることにより、ｆ_ｍ’／ｆ_ｂを１に近づける（すなわちｆ_ｍ’＝ｆ_ｂ）ことができる。その結果、ボールのヒット時にフェース部１２からの力に加え、フェース部１２の固有振動数ｆ_ｍ’の共振に起因する力をボールに与えることができ、ボールの飛距離増加に有効なゴルフクラブヘッドを提供することができる。

なお、ボールの固有振動数ｆ_ｂはボールの種類により変化する場合があるので、あらかじめボールの種類毎に固有振動数を計測しておくと共に、ボールの固有振動数別にｆ_ｍ’＝ｆ_ｂとするための錘２３の適切な重量を算出しておいて、ユーザに提供できるようにしておくことが好ましい。ユーザは、プレーの前に、使用するボールに応じてそれに適した重量の錘２３を選択し、雄ネジ２１に装着しておく。錘２３は、等重量のものを複数個用意しておいて装着数の増減により重量を変える場合や、重量が段階的に異なるものを複数種類用意しておいて１個の錘で所望の重量を実現する場合、あるいはこれらの組み合わせ等、様々な提供形態が考えられる。

［第２の実施形態］
図４は、本発明の第２の実施形態によるクラブヘッドの断面構造を示し、いわゆるアイアンと呼ばれるクラブヘッドに適用した例を示す。

図４において、第２の実施形態によるクラブヘッド３は、ヘッド本体３０におけるフェース部３２の裏側、すなわちキャビティと呼ばれるくぼみの内壁に、第１の実施形態で説明した振動数調整機構２０と同様の振動数調整機構４０を備える。

すなわち、振動数調整機構４０は、雄ネジ４１を持つ基礎部４２と雄ネジ４１に着脱自在の雌ネジを持つ錘４３を含み、キャビティ構造のヘッド本体３０を作るときに雄ネジ４１を持つ基礎部４２が一体的に形成される。キャビティは蓋部材（図示省略）で塞ぐようにしても良い。いずれにしても、図示しない治具により錘４３の取り付け、取り外しを行なうことができる。なお、３１はネック部である。

第１の実施形態と同様、錘４３の重量を変えることにより、フェース部３２の固有振動数ｆ_ｍ’を調整することができ、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、第１、第２の実施形態のいずれにおいても、振動数調整機構は基礎部に雄ネジを設けた構造を有するが、基礎部に雌ネジを設けるようにし、錘側にこの雌ネジに螺合する雄ネジを設けるようにしたものでも良い。いずれにしても、フェース部の裏面側において錘を着脱自在にした構造であれば良い。また、ヘッド本体、特にフェース部の構造はどのようなものであっても良く、例えばウッドやアイアンのみに限らず、ユーティリティと呼ばれるクラブヘッドにも適用可能である。更に、図４に示したアイアンと呼ばれるヘッド本体の場合、フェース部の上下に横方向に延びる貫通スリットを入れることでフェース部のばね定数を変えたようなものにも適用可能である。

１、３ クラブヘッド
１０、３０ ヘッド本体
１０−１ 開口
１１、３１ ネック部
１２、３２ フェース部
２０、４０ 振動数調整機構
２１、４１ 雄ネジ
２２、４２ 基礎部
２３、４３ 錘

Claims (2)

1. ゴルフクラブヘッドのフェース部の裏側に錘を着脱自在にしてフェース部の持つ固有振動数を変える振動数調整機構を備えたことを特徴とするゴルフクラブヘッド。
2. 前記振動数調整機構は、フェース部の裏側に設けた雄ネジ又は雌ネジと、該雄ネジ又は雌ネジに螺合可能な雌ネジ又は雄ネジを持つ錘とから成ることを特徴とする請求項１に記載のゴルフクラブヘッド。

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