JP2555803B2 - ゴルフクラブヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＴｉ（チタン）合金製の
ゴルフクラブヘッド及びその製造方法に関し、特に、強
度及び伸びを向上させたゴルフクラブヘッド及びその製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ドライバ等のメタルウッドといわれるゴ
ルフクラブは、金属製の中空のヘッドシェルに、フォー
ゼル部を介してシャフトが連結されて構成されている。
従来のメタルウッドクラブのヘッドの製造方法として
は、以下に示すものがある。先ず、ゴルフクラブヘッド
を、フェース面部、上面部及びそれ以外の本体部に３分
割し、各部品をプレスで製造した後、これをシャフトの
基端部と共に溶着して一体化することによりクラブを製
造するものがある（実開昭58-185251号）。また、ヘッ
ドを複数部分に分割し、各部分を純チタン鋼板により作
製した後、これを溶接により組み合わせてゴルフクラブ
ヘッドを製造するものもある（特開平1-320076号）。更
に、精密鋳造法によりチタン又はチタン合金を中空状に
鋳造して、ゴルフクラブヘッドを製造する方法がある
（特開平2-191474号）。このチタン合金としては、Ｔｉ
−６％Ａｌ−４％Ｖ（いずれも重量％）が例示されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来のゴルフクラブヘッドは、いずれも強度が十分で
はなく、ヘッドを大型化するとその耐久性が低下するた
め、従来の技術は大型のヘッドの製造には適していない
という欠点がある。このため、従来のゴルフクラブヘッ
ドはその体積が高々２１０ccである。

【０００４】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、強度及び伸びなどの機械的性質が優れてお
り、ヘッドの大型化が可能で、耐久性及びクラブ性能が
優れたゴルフクラブヘッド及びその製造方法を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係るゴルフクラ
ブヘッドは、ヘッドシェルの少なくとも一部が、Ａｌ；
３〜６％、Ｖ；２〜４％、Ｍｏ；１〜３％、Ｆｅ；１〜
３％、残部Ｔｉ及び不可避的不純物の組成を有するＴｉ
合金により成形されており、フェース厚さが２〜４mm、
ヘッド体積が２１０cc以上であることを特徴とする。

【０００６】また、本発明に係るゴルフクラブヘッドの
製造方法は、Ａｌ；３〜６％、Ｖ；２〜４％、Ｍｏ；１
〜３％、Ｆｅ；１〜３％、残部Ｔｉ及び不可避的不純物
の組成を有するＴｉ合金板により、ヘッドシェルの少な
くとも一部を成形し、７００乃至９００℃に１０乃至３
００分加熱して溶体化処理し、更に４００乃至６００℃
に１乃至２０時間加熱して時効処理することを特徴とす
る。

【０００７】

【作用】本発明においては、所定の組成のＴｉ合金によ
り、ヘッドシェルの少なくとも一部を成形するから、素
材自体の強度が著しく高まり、十分な耐久性を確保しつ
つその大型化が可能である。このように、実用上十分な
強度を具備しつつヘッドを大型化することができるの
で、本発明により、性能が優れたゴルフクラブを得るこ
とができる。

【０００８】以下、本発明のゴルフクラブヘッドを構成
するＴｉ合金素材の成分添加理由及び組成限定理由につ
いて説明する。Ａｌ（アルミニウム）： ＡｌはＴｉ合金のα相に固溶し
てα相の強度を高める作用を有する。しかし、Ａｌの含
有量が３％未満であると、α相強化の効果が不十分であ
る。一方、Ａｌの含有量が６％を超えると、α相の量が
増加し過ぎる。このため、Ａｌの含有量は３〜６％にす
る。Ｖ（バナジウム）： Ｖはα相及びβ相に固溶して、これ
らの相を強化するという作用を有する。しかし、Ｖ含有
量が２％未満であると、α相及びβ相の強化の効果が不
十分であり、Ｖ含有量が４％を超えると、α相の量が減
少してしまう。このため、Ｖ含有量は２〜４％にする。Ｍｏ（モリブデン）： ＭｏはＴｉ合金のβ相に強してβ
相の強度を高める。しかし、Ｍｏ含有量が１％未満であ
ると、β相の強化の効果が不十分である。一方、Ｍｏ含
有量が３％を超えると、比重が大きくなり、比強度が低
下する。このため、Ｍｏ含有量は１〜３％にする。Ｆｅ（鉄）： ＦｅはＴｉ合金のβ相に固溶してβ相の強
度を高める作用を有する。しかし、Ｆｅ含有量が１％未
満の場合は、β相強化の効果が不十分であり、Ｆｅ含有
量が３％を超えると、α相の量が減少してしまう。この
ため、Ｆｅ含有量は１〜３％にする。Ｔｉ及び不可避的不純物： 残部がＴｉ及び不可避的不純
物である。この不可避的不純物としては、Ｃ（炭素），
Ｎ（窒素），Ｏ（酸素），Ｈ（水素）等がある。この場
合に、これらの不純物の含有量はＣ：０．１０％以下、
Ｎ：０．０５％以下、Ｏ：０．２０％以下、Ｈ：０．０
１３％以下に規制することが好ましい。

【０００９】また、上述の組成を有するＴｉ合金により
成形されたヘッドは、そのフェース部の厚さが２〜４mm
であることが必要である。また、ヘッドシェルの体積は
２１０cc以上である。

【００１０】次に、本発明の製造方法について説明す
る。

【００１１】先ず、上記組成のＴｉ合金の板を塑性加工
により所定のヘッド形状に成形する。この場合に、ヘッ
ドシェルをフェース部、ソール部及びクラウン部等に複
数個に分割し、各部分を前記Ｔｉ合金の板を例えば熱間
プレス成形等により成形する。そして、これらの各部分
を、例えば、丸棒から削りだしたフォーゼル部と共にヘ
ッドシェル形状に組み合わせ、溶接等の接合手段により
相互に固定する。

【００１２】次いで、成形されたヘッドシェルをフォー
ゼル部と共に、溶体化熱処理する。これにより、強度及
び伸びを十分に高めることができる。この溶体化熱処理
温度は７００〜９００℃、好ましくは８００〜８５０℃
である。また、溶体化熱処理時間は１０〜３００分、好
ましくは３０〜１２０分である。

【００１３】溶体化熱処理温度が７００℃未満の場合
は、機械的強度が低下する。また、溶体化熱処理温度が
９００℃を超えると、伸びが低下する。従って、溶体化
熱処理温度は７００〜９００℃にする。この溶体化熱処
理による強度及び伸びの向上効果をより一層高めるため
には、溶体化熱処理温度を８００〜８５０℃にするのが
好ましい。

【００１４】また、溶体化熱処理時間が１０分未満の場
合は溶体化熱処理の効果が不十分であり、逆に溶体化熱
処理時間が３００分を超えると、その効果は飽和するた
め、無駄である。このため、溶体化熱処理時間は１０〜
３００分とする。同様に、強度及び伸びの向上を確実な
ものとするためには溶体化熱処理時間を３０〜１２０分
にすることが好ましい。

【００１５】溶体化熱処理後、ヘッドシェルを時効処理
する。これにより、機械的強度を高めることができる。
この時効処理においては、４００乃至６００℃、好まし
くは４５０〜５５０℃に１〜２０時間、好ましくは５〜
１０時間加熱する。

【００１６】時効熱処理温度が４００℃未満の場合は、
伸びが減少する。また、時効熱処理温度が６００℃を超
えると、機械的強度が低下する。従って、時効熱処理温
度は４００〜６００℃にする。この時効熱処理による強
度及び伸びの向上効果をより一層高めるためには、時効
熱処理温度を４５０〜５５０℃にするのが好ましい。ま
た、時効熱処理時間が１時間未満の場合は伸びが減少
し、逆に時効熱処理時間が２０時間を超えると、機械的
強度が低下する。このため、時効熱処理時間は１〜２０
時間とする。同様に、強度及び伸びの向上を確実なもの
とするためには時効熱処理時間を５〜１０時間にするこ
とが好ましい。

【００１７】

【実施例】以下、添付の図面を参照して本発明の実施例
について説明する。

【００１８】図１は本発明の実施例方法を説明するため
の斜視図である。本実施例においては、ヘッドシェルを
フェース部１、ソール部２及びクラウン部３の３個に分
割し、各部品をホーゼル部４と共に、組み立てて固定す
る。フェース部１はヘッドシェルの打球面を構成し、そ
の上端部１ａはクラウン部３側に若干延出している。こ
の上端部１ａにより、打球時の衝撃がクラウン部３に伝
達されやすくなる。ソール部２はヘッドシェルの形状の
大部分を型どるものであり、その前面部の欠落部にフェ
ース部１が嵌め込まれる。ソール部２の上面部の欠落部
にはクラウン部３が嵌め込まれる。そして、ソール部２
及びクラウン部３の一側部は組み合わされてネック部を
構成し、このネック部にホーゼル部４の下半部が嵌入さ
れる。ホーゼル部４はその上半部が若干大径になってお
り、この上半部にシャフトを挿入して固定するための孔
５がホーゼル部４に同軸的に形成されている。

【００１９】ヘッドシェルのフェース部１、ソール部２
及びクラウン部３は前述の組成のＴｉ合金により成形さ
れている。このＴｉ合金の一例としては、４．７％Ａ
ｌ、２．９％Ｖ、２．０％Ｍｏ、２．１％Ｆｅ、残部Ｔ
ｉ及び不可避的不純物からなるものがある。先ず、この
ような組成のＴｉ合金を例えば真空アーク再溶解法によ
り溶製し、凝固させた後、この鋳塊を熱間鍛造し、更に
熱間圧延及び冷間圧延を施して薄板にする。

【００２０】その後、このＴｉ合金薄板を熱間プレス加
工することにより、図１に示す形状のフェース部１、ソ
ール部２及びクラウン部３を成形する。この熱間プレス
加工は、７００〜１１００℃、好ましくは８００〜８５
０℃にて行う。なお、フォーゼル部４は例えば丸棒から
削り出すことにより成形する。

【００２１】次いで、得られた各部品をヘッドシェルの
形状に組み立て、各部品を例えば溶接により相互に固定
する。これにより、例えば２２０ccの体積を有するヘッ
ドシェルが得られる。

【００２２】その後、ヘッドシェルを例えばＡｒガス中
で８００℃に１時間加熱して溶体化処理した後、急冷
し、更に５１０℃に６時間加熱して時効処理する。これ
により、強度及び伸びが優れたヘッドシェルが得られ
る。例えば、上記条件で熱処理した場合には、耐力が
１．２０GPa、引張り強さが１．３０GPa、伸びが６％の
ヘッドシェルが得られた。

【００２３】なお、ヘッドシェルの分割態様は上記実施
例のように３分割に限らないことは勿論である。例え
ば、図３に示すように、クラウン部とフェース部とを一
体にした２分割のヘッドシェル６、ソール部とフェース
部とを一体にした２分割のヘッドシェル７、及びフェー
ス部、クラウン部、ソール部の外、ヘッド後部も分割し
た４分割のヘッドシェル８等、種々のものが可能であ
る。

【００２４】次に、本発明方法によりヘッドシェルを製
造し、その特性を評価した結果について説明する。下記
表１は、本発明の実施例方法により製造したゴルフクラ
ブヘッドの機械的特性を、従来のヘッドと比較して示す
ものである。

【００２５】

【表１】

【００２６】このように、本発明の場合には、耐力及び
引張り強さ等の材料強度が高いので、ヘッドシェルを大
型化することができ、クラブ性能を向上させることがで
きる。

【００２７】

【表２】

【００２８】次に、上記３種類のゴルフクラブについ
て、その体積を種々設定し、夫々慣性モーメント及び耐
久性等のクラブ性能を比較試験した結果について説明す
る。

【００２９】前記表２は上記クラブの体積と慣性モーメ
ント及び耐久性との関係を示すものである。但し、耐久
性はヘッド速度が４０ｍ／秒、ヘッド重量が２００ｇの
条件で測定したものである。

【００３０】この表２から明らかなように、本発明にお
いては、２２０〜２５０ccという大型のヘッドシェルで
あっても、耐久性が極めて優れており、従ってヘッドシ
ェルの大型化が可能である。これにより、大きな慣性モ
ーメントを得ることができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、所定の成分を含有する
Ｔｉ合金を使用してヘッドシェルを成形し、溶体化処理
条件及び時効処理条件を所定のものにするから、高強度
のゴルフクラブヘッドを得ることができ、これによりヘ
ッドを大型化することができる。このため、本発明はク
ラブ性能の向上に著しく寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例方法を示す斜視図である。

【図２】フォーゼル部を示す図である。

【図３】ヘッドの分割態様の変形例を示す図である。

【符号の説明】 １：フェース部、２：ソール部、３：クラウン部、４：
フォーゼル部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ヘッドシェルの少なくとも一部が Ａｌ ３〜６％（重量％、以下同じ） Ｖ ２〜４％ Ｍｏ １〜３％ Ｆｅ １〜３％ Ｔｉ 残部 及び 不可避的不純物 の組成を有するＴｉ合金により成形されており、フェー
   ス厚さが２〜４mm、ヘッド体積が２１０cc以上であるこ
   とを特徴とするゴルフクラブヘッド。
2. 【請求項２】Ａｌ ３〜６％（重量％、以下同じ） Ｖ ２〜４％ Ｍｏ １〜３％ Ｆｅ １〜３％ Ｔｉ 残部 及び 不可避的不純物 の組成を有するＴｉ合金板により、ヘッドシェルの少な
   くとも一部を成形し、７００乃至９００℃に１０乃至３
   ００分加熱して溶体化処理し、更に４００乃至６００℃
   に１乃至２０時間加熱して時効処理することを特徴とす
   るゴルフクラブヘッドの製造方法。