JP3063967B2 - ゴルフクラブヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゴルフクラブヘッ
ドに関し、特に、アベレージゴルファーの打点分布に合
わせてスウィートエリアを設定することによる飛距離と
飛球方向の安定性向上に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ゴルフクラブヘッドのフェース面には、
ゴルフボールを打球したときの反発係数が高い領域（ス
ウィートエリア）が存在する。打球時にこのスウィート
エリアにゴルフボールを当てることができれば、大きな
飛距離が得られ、かつ打球の方向性も安定する。しか
し、特に、平均的な技量のゴルファー（アベレージゴル
ファー）の場合には、打球するゴルフボールがフェース
面上に当たる位置（打点）にばらつきがあって一定せ
ず、フェース面上の打点の分布（打点分布）の面積が比
較的大きい。よって、アベレージゴルファーがスウィー
トエリアで確実にゴルフボールを打球するのは、必ずし
も容易ではない。

【０００３】これに対して、従来より、上記スウィート
エリアを拡大したり、スウィートエリアの位置をゴルフ
ァーの打点分布に合わせることにより、確実にスウィー
トエリアで打球できるようにする試みがなされている。

【０００４】まず、上記スウィートエリアを拡大する試
みとしては、ゴルフクラブヘッドの慣性モーメントが大
きいとスウィートエリアの面積も大きいことが周知であ
ることから、例えば、アイアンのクラブヘッドをフェー
ス面と反対側の面に凹部（キャビティ）を設けた形状
（キャビティーバック形状）とし、重量をヘッドの周辺
部に配置することや、ゴルフクラブヘッドの構成材料や
構造を工夫してヘッドを大型化することで、慣性モーメ
ントを大きく設定し、図１２（Ａ）中、１で示すスウィ
ートエリアを、１’で示すようなスウィートエリアに拡
大する試みがある。

【０００５】次に、スウィートエリアの位置をゴルファ
ーの打点分布に合わせようとする試みとしては、スウィ
ートエリアの中心がクラブヘッドの重心からフェース面
に下ろした垂線の足の位置にほぼ一致することから、ゴ
ルフクラブヘッドの重心位置を低くしたり、図１２
（Ｂ）で示すように、ゴルフクラブヘッドの重心をトウ
側に設定することにより、１で示すような位置にあった
スウィートエリアを、１’’で示す位置に移動させる試
みがある。

【０００６】この種の試みに該当し、あるいはこれに関
連する従来技術として以下のものがある。まず、特開平
５−５７０３４号公報には、ゴルフクラブヘッドの慣性
主軸に着目し、この慣性主軸の近傍の重量配分を大きく
することにより、慣性モーメントを増大させたゴルフク
ラブヘッドが開示されている。

【０００７】また、特公平４−５６６２９号公報には、
ウッドクラブヘッドでゴルフボールを打球するときに、
打点がゴルフクラブヘッドの重心を外れるとクラブヘッ
ドが回転することによりボールにスピンが生じ、打点が
重心よりトウ寄りであればゴルフボールにフックスピン
がかかり、ヒール寄りであればゴルフボールにスライス
ピンがかかる現象（ギア効果）に着目し、さまざまな打
点についてこのギア効果を調査し、上記フックスピンと
スライスピンの境界を構成する軸（真の回転軸）を見い
だすことによりゴルフクラブヘッドの改良を図ることが
記載されている。すなちわ、この特公平４−５６６２９
号公報では、上記“真の回転軸”を軸としてウッドクラ
ブヘッドの凸面形状を設定し、また、“真の回転軸”に
対して直角方向の重量配分を大きく設定することによ
り、慣性モーメントを増加させている。

【０００８】また、米国特許５，２２４，７０５号に
は、上記キャビティーバック形状のアイアンにおいて、
キャビティーの形状を工夫して、ゴルフクラブヘッドの
トウの上部とヒールの下部の重量配分を大きくすること
により、上記真の回転軸回りの慣性モーメントを増大さ
せることが記載されている。

【０００９】一方、本発明者は、実際に打球実験を行う
ことにより、アベレージゴルファーがゴルフボールを打
球した時の打点分布を調査した。この調査では、５番ア
イアン、１番ウッド、９番アイアンの３種類のゴルフク
ラブヘッドについて、１５人のアベレージゴルファー
が、実際に所定数のゴルフボールを打球して打点分布を
調べた。

【００１０】図１３は、５番アイアンの打点分布の一例
（上記１５人の被験者のうちの１名についての打点分
布）を示している。この図１３中、横軸ｘは、図１４
（Ａ），（Ｂ）に示すように、ゴルフクラブヘッド５を
所定のライ角α及びロフト角βとなるように平面７に配
置したときに、この平面７に対して平行な軸であって、
フェース面５ａ上における、フェース面５ａの図心Ｒか
らゴルフクラブヘッド５のヒール（ゴルフクラブヘッド
５のネック部５ｂ側の端部）５ｃ側及びトウ（ゴルフク
ラブヘッド５のネック部５ｂと反対側の端部）５ｄ側へ
の距離を示している。一方、縦軸ｚは、フェース面５ａ
上におけるフェース面５ａの図心Ｒから上記横軸ｘに垂
直な方向（上下方向）の距離を示している。

【００１１】上記図１３に示すように、アベレージゴル
ファーの打球分布は１０で示すような横軸ｘ方向に細長
い楕円形状を示し、かつ、この楕円形状は、上記所定の
ライ角α及びロフト角βでゴルフクラブヘッド５を配置
したときのゴルフクラブヘッド５の底部５ｅ及び平面７
に対して傾いている。

【００１２】上記図１３に示す各打点１１について、上
記横軸ｘ及び縦軸ｚの座標を測定し、さらに、最小二乗
法により打点分布が構成する楕円１０の長軸Ｌを求め、
打点分布の構成する楕円１０の傾きを求めた。この打点
分布の傾きとして、上記図１４（Ａ），（Ｂ）に示すよ
うに、ゴルフクラブヘッド５を所定のライ角α及びロフ
ト角βを形成するように平面７上に配置したときに、ゴ
ルフクラブヘッド５の重心Ｇを原点として、平面７に垂
直な方向の軸をＺ軸、フェース面５ａの図心Ｒにおける
接線であってＺ軸に垂直な軸をＸ軸（アイアンヘッドの
場合には、フェース面５ａはであるのでフェース面５ａ
に平行でかつＺ軸に垂直な軸が、このＸ軸となる。）、
Ｘ軸及びＺ軸に垂直な軸をＹ軸とする直交座標軸を設定
し、上記打点分布の長軸ＬのＸＺ平面への投影線Ｌ’が
Ｘ軸となす角度を求めた。

【００１３】１５人の被験者について、５番アイアンで
打球したときの上記打点分布の傾きを調べたところ、打
点分布の傾きの人数分布は図１５（Ｂ）に示すようにな
った。同様に、１番ウッド及び９番アイアンについて
も、各被験者の打点分布及び打点分布の傾きを調べたと
ころ、その人数分布は図１５（Ａ），（Ｃ）に示すよう
になった。これら図１５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）より、
アベレージゴルファーが打球した場合の上記打点分布の
傾きは、ゴルフクラブヘッドの種類にほぼ関係なく１０
°から４０°の範囲に集中していることが分かった。

【００１４】しかしながら、上記本発明者が実験により
見いだしたアベレージゴルファーの打点分布と、上記従
来のスウィートエリアの面積を拡大したり、スウィート
エリアの位置を変更する試みとを比較すると、上記図１
２（Ａ），（Ｂ）に示すように、アベレージゴルファー
の打点１１の分布の長軸Ｌの傾きとスウィートエリア
１’，１’’とのずれが大きく、アベレージゴルファー
の打点分布とスウィートエリアが一致していない。ま
た、慣性モーメントを大きくしてスウィートエリアを拡
大する試みについては、クラブヘッドとしての機能を考
慮すると、クラブヘッドの重量はある程度の重量より重
くすることができないため、慣性モーメントを大きくす
ることには限界がある。

【００１５】一方、上記特開平５−５７０３４号公報
は、慣性主軸の近傍の重量配分を大きくして慣性モーメ
ントを増加させるに過ぎず、フェース面上のスウィート
エリアの位置や傾きを変更するものではないため、上記
本発明者が見いだしたアベレージゴルファーの打点分布
にスウィートエリアを設定することはできない。

【００１６】また、特公平４−５６６２９号や米国特許
５，２２４，７０５号は、上記のようにギア効果に関す
る真の回転軸に着目してゴルフクラブヘッドの改良を図
るものであり、ゴルファーの打点分布とスイートエリア
の関係を直接考慮していない。 従って、これらの従来
技術に基づいて、スウィートエリアをアベレージゴルフ
ァーの打点分布に合わせるということはできない。

【００１７】一方、特開平７−１２４２７５号には、打
点分布に着目してゴルフクラブヘッドの改良を行うこと
について記載されている。すなわち、この特開平７−１
２４２７５号には、フェース面上におけるゴルフボール
の打点分布が楕円状であり、かつ、クラブヘッドの底部
に対して傾斜することに着目し、平面に投射したフェー
ス形状の最小慣性モーメントを示す主軸の向きを打点分
布の楕円の長軸に合わせることが記載されており、ドラ
イバーのフェースの境界を全く外れて、又は部分的に外
れて打つ頻度を減らすことを目的としている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記特開平７
−１２４２７５号の場合も、スウィートエリアを実際の
打点分布に適合させることが容易でない。その理由は、
実際のゴルフクラブヘッドの形状は、三次元形状であ
り、重量も三次元的に分布しているため、慣性モーメン
も、この三次元的な形状及び重量分布を考慮して設定す
る必要がある。しかし、上記特開平７−１２４２７５号
では、フェース面を平面に投影した形状の最小慣性モー
メントを示す向きを上記打点分布に合わせており、いわ
ばフェース面を平板と考えて、この平板の慣性モーメト
ンを考慮したに過ぎず、上記のように三次元的な形状及
び重量分布を有する現実のゴルフクラブヘッドのスウィ
ートエリアを、アベレージゴルファーの打点分布に合わ
せることは容易でない。

【００１９】また、上記特開平７−１２４２７５号の構
成として、仮に、アベレージゴルファーの打点分布に合
わせてスウィートエリアを傾斜させた形状とすることが
できても、ゴルフクラブヘッドの形状が従来の形状とは
大きく異なることとなる。その場合、非常にメンタルな
スポーツであると言われるゴルフにおいては、見た目が
従来の形状と異なるゴルフクラブヘッドはゴルファーに
は受け入れられ難い。

【００２０】本発明は、上記した従来のゴルフクラブヘ
ッドにおける問題に鑑みてなされたもので、フェース面
上のスウィートエリアの形状をアベレージゴルファーの
打点分布に合わせることにより、アベレージゴルファー
がゴルフボールを打球した時の飛距離、飛行方向の安定
性等の向上を図ることを第１の課題としている。

【００２１】さらに、本発明は、スウィートエリアの形
状をアベレージゴルファーの打点分布にあわせて傾斜さ
せた場合においても、従来のゴルフクラブヘッドの形状
と変わらないゴルフクラブヘッドを提供することを第２
の課題としている。

【００２２】さらにまた、本発明は、アイアン型および
ウッド型のゴルフクラブヘッドにおいて、スウィートエ
リアの形状をアベレージゴルファーの打点分布にあわせ
て傾斜させることができる最適な構造を提供することを
第３の課題としている。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明者は、まずもっ
て、第１の課題を解決するため、ゴルフクラブヘッドの
重量や慣性モーメント等の力学的特性がゴルフクラブヘ
ッドのスウィートエリアに及ぼす影響について種々のシ
ミュレーション、実験により詳細に調べ、スウィートエ
リアの形状は、クラブヘッドの慣性主軸及び主慣性モー
メントに依存することを明らかにした。以下、スウィー
トエリアと慣性主軸及び主慣性モーメントの関係につい
て説明する。

【００２４】まず、スウィートエリアとは、一般的には
上記したようにフェース面上の反発係数が大きい領域を
いうが、公式の定義がない。そこで、フェース面上の反
発係数が最大となる打点での反発係数（最大反発係数）
に対して、反発係数が一定値だけ低下するフェース面上
の点を結んだ領域をスウィートエリアとする。なお、上
記反発係数はゴルフクラブヘッドによって打球された直
後のゴルフボールの初速度を、打球の瞬間（インパク
ト）直前のゴルフクラブヘッドの速度で割ったものであ
る。以下の説明では、上記反発係数の低下の一定値を
０．０２とする。この反発係数の０．０２の低下は、ゴ
ルフクラブヘッドの種類や打球するゴルフボールにもよ
るが、約５ヤードの飛距離の低下に相当する。

【００２５】三次元の直交座標軸（Ｘ−Ｙ−Ｚ座標系）
を設定した場合、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸まわりの慣性モー
メントＩ_XX，Ｉ_YY，Ｉ_ZZは、下記の式で定義される。

【００２６】

【数１】

【００２７】また、慣性乗積が下記の式で定義される。

【００２８】

【数２】

【００２９】上記式（１），（２）において、ρは密度
で位置ベクトルｒの関数である。剛体の重心を上記直交
座標軸の原点とした場合、角運動量Ｌと角速度ωとの関
係式は、上記慣性モーメント及び慣性乗積を用いて、下
記のように表される。

【００３０】

【数３】

【００３１】上記式（３）において、Ｌ_X，Ｌ_Y，Ｌ_Zは
角運動量のＸ，Ｙ，Ｚ成分、ω_X，ω_Y，ω_Z は角速度の
Ｘ，Ｙ，Ｚ成分である。

【００３２】慣性主軸とは、剛体の運動を考察するため
の座標軸を設定する際に参照する軸であり、この慣性主
軸を直交座標軸にとると、上記角運動量Ｌと角速度ωと
の関係を示す式（３）中、下記の３行３列の対称行列の
非対角項（−Ｉ_XY，−Ｉ_XZ，−Ｉ_YX，−Ｉ_YZ，−Ｉ_ZX，
−Ｉ_ZY）が０となり、関係式が独立となる。従って、こ
の３行３列の対称行列の固有ベクトルが慣性主軸の方向
を示している。

【００３３】

【数４】

【００３４】主慣性モーメントとは、慣性主軸まわりの
慣性モーメントをいう。

【００３５】まず、図１６（Ａ）に示すように、Ｘ’軸
方向（横方向）の長さがＺ’軸方向（縦方向）の長さに
対して十分に長く、かつ均質な長方形板１５に対して垂
直にボールが衝突する場合について、スウィートエリア
と慣性主軸及び主慣性モーメントの関係を検討する。

【００３６】この場合、スウィートエリア１６はＸ’軸
と長軸方向が一致し、Ｚ’軸と短軸方向が一致するＸ’
軸方向に長いほぼ楕円形状となる。スイートエリ１６の
長軸及び短軸がＸ’軸、Ｚ’軸と一致するのは、長方形
板１５はＸ’軸及びＺ’軸に対して対称であるため、慣
性主軸ξ，ζがＸ’軸、Ｚ’軸と一致するためである。
また、スウィートエリア１６が上記のようにＸ’軸方向
に長い形状となるのは、Ｚ’軸と一致する慣性主軸ζ回
りの主慣性モーメントが、Ｘ’軸と一致する慣性主軸ξ
まわりの主慣性モーメントよりも大きいからである。

【００３７】次に、図１６（Ｂ）に示すように、上記長
方形板１５の四つの頂点１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７
ｄのうち、一方の対角線ａ₁上にある頂点１７ｂ，１７
ｄ近傍の部分の重量をもう一方の対角線ａ₂上にある頂
点１７ａ，１７ｃに移す。この場合、板１７’の全重量
は図１６（Ａ）の長方形板１５と同じであるが、スウィ
ートエリア１６は、上記重量を移動させた対角線ａ₂へ
向けて回転する。また、このときの慣性主軸を求める
と、慣性主軸ξ，ζも上記重量を移動した対角線ａ₂の
向きに回転し、スウィートエリア１６の軸の位置と同様
の位置となる。ただし、慣性主軸は全体の重量配分によ
り決まるため、上記のように重量の一部分を移動させた
場合でも必ずしもその移動方向にその移動量だけ回転す
るとは限らない。

【００３８】以上より、長方形板１７に対して垂直にボ
ールが衝突する場合には、スウィートエリア１６の形状
は、慣性主軸ξ，ζと、この慣性主軸ξ，ζまわりの主
慣性モーメントに依存することが分かる。長方形板１５
に上記ゴルフクラブ５のロフト角β（図１４（Ｂ）参
照）に相当する角度を持たせてボールを衝突させる場合
についても、さらに、単なる板でなく、十分に厚みを有
した直方体の場合についても、本発明者がシミュレーシ
ョンを行ったところ、フェース面５ａ上のスウィートエ
リアの形状が慣性主軸及び主慣性モーメントに依存する
ことが確認できた。

【００３９】本発明は、このように慣性主軸と主慣性モ
ーメントの設定によりスウィートエリアを所望の形状に
設定できることに基づいて、スウィートエリアの形状を
上記実験的に求めたアベレージゴルファーの打点分布に
合うようにスウィートエリアを設定するものである。

【００４０】従って、本発明は、第１に、ゴルフクラブ
ヘッドを所定のライ角およびロフト角で平面に設置した
場合に、該平面に垂直な方向をＺ軸、ゴルフクラブヘッ
ドのフェース面の図心における接線に対して平行でかつ
上記Ｚ軸に垂直な軸をＸ軸、上記Ｚ軸及びＸ軸に対して
直交する軸をＹ軸とし、原点をゴルフクラブヘッドの重
心とした座標軸をとったときに、互いに直交すると共に
ゴルフクラブヘッドの全体の重量分配により決まる三次
元方向の３つの慣性主軸（ξ，η，ζ）のうちで、上記
Ｘ軸とのなす角度が最も小さい慣性主軸をＸＺ平面に投
影した直線と、Ｘ軸とのなす角度を１０°以上４０°以
下となるように、上記重量分配を設定しているゴルフク
ラブベッドを提供している。

【００４１】この請求項１のようにゴルフクラブヘッド
の慣性主軸を設定した場合、フェース面のスウィートエ
リアがアベレージゴルファーの打点分布と一致する。

【００４２】請求項２は、請求項１において、上記ゴル
フクラブヘッドの互いに直交する３つの慣性主軸のうち
最もＸ軸とのなす角度が小さい慣性主軸の回りの主慣性
モーメントが、互いに直交する３つの慣性主軸のうちで
最もＺ軸とのなす角度が小さい慣性主軸回りの主慣性モ
ーメントよりも小さいゴルフクラブヘッドを提供するも
のである。

【００４３】この請求項２のように、３つの慣性主軸の
うちＸ軸とのなす角度が小さい慣性主軸の回りの主慣性
モーメントを、３つの慣性主軸のうちで最もＺ軸とのな
す角度が小さい慣性主軸回りの主慣性モーメントよりも
小さく設定した場合には、フェース面のスウィートエリ
アは、トウ側上部からヒール側下部方向の長さが、この
方向に対して直角な方向の長さよりも長くなり、上記ア
ベレージゴルファーの打点分布の形状により近くなる。

【００４４】上記のように、ゴルフクラブヘッドの互い
に直交する３つの慣性主軸の内でＸ軸とのなす角度が最
も小さい慣性主軸をＸＺ平面に投影した直線とＸ軸とが
なす角度を１０度以上で４０度以下になるように設定す
るため、ゴルフクラブヘッドの重量分布を変化させ、例
えば、トウ側上部および／またはヒール側下部の重量分
配を大きくしている。

【００４５】上記ゴルフクラブヘッドがアイアン型ゴル
フクラブヘッドの場合、そのネック部を構成する材料の
比重を他の部分の材料の比重よりも小さくして、ゴルフ
クラブヘッドの互いに直交する３つの慣性主軸の内でＸ
軸とのなす角度が最も小さい慣性主軸をＸＺ平面に投影
した直線とＸ軸とがなす角度を１０度以上で４０度以下
になるように設定することが好ましい。

【００４６】また、トウ側上部および／またはヒール側
下部に、ヘッド部材よりも比重の大きな金属を配置する
ことにより、トウ側上部および／またはヒール側下部の
重量分配を大きくしていることが好ましい。

【００４７】ゴルフクラブヘッドの重量分布を変化させ
る場合、ネック部の重量が大きな影響を持ち、上記した
ゴルフクラブヘッドの互いに直交する３つの慣性主軸の
内でＸ軸とのなす角度が最も小さい慣性主軸をＸＺ平面
に投影した直線とＸ軸とがなす角度を１０度以上で４０
度以下になるように設定するためには、ネック部の長さ
が短くするか、あるいは／および軽量化することが望ま
しい。しかしながら、ネック部の長さはシャフトとヘッ
ドとを固定するのに十分な強度を要し、ネック部を短く
するとネック部とシャフトの接合部の耐久性が十分でな
くなる。よって、ネック部は所要長さよりも短くできな
いため、本発明では、ネック部の材料は強度を有しなが
ら軽量化が図れるアルミ合金やチタン合金等の軽金属か
らなる比重の小さいものをネック部を構成する材料とし
ている。

【００４８】上記構成のアイアン型ゴルフクラブヘッド
は、ロストワックス法で製造し、例えば、トウ側上部埋
設部とヒール側下部埋設部とをリブで連結した重金属製
のインサート部材を、軽金属からなるヘッド本体部に一
体化した構造としている。

【００４９】アイアン型ゴルフクラブヘッドの製造法と
しては鍛造法とロストワックス法とがあるが、設計上の
自由度はロストワックス法の方が高い。該ロストワック
ス法でゴルフクラブヘッドの重量分配を変化させる方法
としては、従来、バックフェースの肉厚を所要部分で大
とする方法が用いられているが、一般的にはステンレス
等の単一素材からなるため、肉厚を大としても、重量配
分上で限界があり、上記した弾性主軸をＸ軸に対して１
０度以上４０度以下に傾けることが、従来の形状を維持
したままでは容易にできない。また、調節孔を設けて、
該調節孔に鉛、タングステン等のウエイト部材を挿入す
る場合もあるが、調節孔を設けるために後加工する必要
があるとともに、ウエイト部材を挿入してもバランス配
分を調整するのに手数がかかる問題があった。また、ウ
エイト部材を後入れした場合には、ヘッド自体のバラン
スが狂い易く、かつ、安定した品質のゴルフクラブヘッ
ドを提供できない問題があった。

【００５０】上記した問題に対して、ウエイト部材とし
て重金属製のインサート部材を設けて、軽金属によりイ
ンサートモールドで一体化して設けると、加工手数がか
からず、かつ、安定した品質のゴルフクラブヘッドを提
供できる。

【００５１】上記ウエイト部材となる重金属製のインサ
ート部材は、比重がヘッド本体部材よりも大きいものが
用いられ、タングステン、コバルト、ニッケル、クロ
ム、タンタル等の金属およびその合金が好適に用いられ
る。また、ヘッド本体部材としては、インサート部材よ
りも比重が小さい金属で、かつ、線膨張係数がインサー
ト部材と近いものが用いられ、例えば、インサート部材
がタングステンとすると、ヘッド本体部材はステンレス
が好ましい。

【００５２】上記アイアン型ゴルフクラブヘッドの製造
法は、まず、ワックス金型内にインサート部材を保持ピ
ンで保持した状態で、ワックス金型内の空間にワックス
を注入した後、離型して、アイアン型ヘッド形状のワッ
クスヘッドモデルを作成する。この時、インサート部材
として、トウ側上部埋設部とヒール側下部埋設部がリブ
で連結したものを用いると、金型への設置が容易である
と共に、ワックス注入時または下記のワックス溶出時に
位置が動くことがなく、安定した位置精度がえられる。
ついで、上記モデルを耐火乳液に浸漬し、さらに耐火砂
を被覆する。これを乾燥した後、加熱してワックスを溶
出してロストワックス型（鋳型）を形成する。この鋳型
を高温で焼成して、ヘッド本体部材となる金属の溶融金
属を鋳型に流しこみインサートモールドで鋳造する。鋳
造後、ロストワックス型を破砕してアイアン型ゴルフク
ラブヘッドを取り出し、湯口等を切除し、仕上げ加工を
施して製造している。

【００５３】また、本発明は、ウッド型ゴルフクラブヘ
ッドを所定のライ角およびロフト角で平面に設置した場
合に、該平面に垂直な方向をＺ軸、ゴルフクラブヘッド
のフェース面の図心における接線に対して平行で、かつ
上記Ｚ軸に垂直な軸をＸ軸、上記Ｚ軸およびＸ軸に垂直
な軸をＹ軸とし、原点をゴルフクラブヘッドの重心とし
た座標軸をとった時、該ゴルフクラブヘッドをＹ軸方向
から見た時のフェースの輪郭を囲む領域の二次モーメン
トのうち、最小二次モーメントのモーメント軸（２つ存
在するモーメント軸のうちのモーメントの小さい方に対
応する軸）と上記Ｘ軸とがなす角度を０度〜２０度の範
囲であって、かつ、該ウッド型ゴルフクラブヘッドのト
ウ側上部および／またはヒール側下部の重量分配を大き
くして、該ゴルフクラブヘッドの互いに直交する３つの
慣性主軸の内でＸ軸とのなす角度が最も小さい慣性主軸
をＸＺ平面に投影した直線とＸ軸とがなす角度が１０゜
〜４０゜になるように設定したウッド型ゴルフクラブヘ
ッドを提供している。

【００５４】即ち、従来のゴルフクラブヘッドの形状と
変わりはない状態で、スウィートエリアの傾きを打点分
布の傾きに合わせたウッドヘッドを提供している。即
ち、先行技術の前記特開平７−１２４２７５に開示され
たゴルフクラブヘッドでは、フェースの端部により境界
が定められた領域の２つの主要な慣性モーメント軸の短
い方のモーメント軸（即ち、最小二次モーメントのモー
メント軸）を２０度から３６度に傾けているが、本発明
では、０度から２０度の範囲として殆ど傾けずに、従来
のゴルフクラブヘッドの形状と近似した形状とし、該形
状としたウッドヘッドにおいて、スウィートエリアを打
点部分の傾きに合わせている。

【００５５】上記スウィートエリアを打点部分の傾きあ
わせるための重量分配は、ウッド型ゴルフクラブヘッド
が中空構造の場合は、その殻の平均的な肉厚よりも、ト
ウ側上部および／またはヒール側下部の肉厚を大とし
て、重量分配を変えている。上記肉厚を大とする手段と
しては、トウ側上部および／またはヒール側下部の肉厚
を平均的な肉厚よりも突出させてもよいし、あるいは、
トウ側上部および／またはヒール側下部に向かうに従っ
て肉厚を大としていってもよい。

【００５６】また、スウィートエリアを打点部分の傾き
あわせるための重量分配は、ウッド型ゴルフクラブヘッ
ドが中実あるいは中空のいずれの構造の場合も、本体を
木製、樹脂製あるいは複合材製で構成する一方、トウ側
上部および／またはヒール側下部に、該本体材料よりも
比重の大きな金属製重量体を配置して、重量分配を変え
てもよい。

【００５７】

【発明の実施の形態】次に、図面に基づいて本発明につ
いて詳細に説明する。なお、以下の説明では、上記図１
４（Ａ），（Ｂ）に示すように、ゴルフクラブヘッド５
を所定のライ角α及びロフト角βを形成するように平面
７上に配置したときに、図１４（Ａ），（Ｂ）及び図１
（Ａ），（Ｂ）に示すように、ゴルフクラブヘッド５の
重心Ｇを原点として、ゴルフクラブヘッド５を配置した
平面７に垂直な方向の軸をＺ軸、フェース面５ａの図心
Ｒにおける接線であってＺ軸に垂直な軸をＸ軸（アイア
ンヘッドの場合には、フェース面５ａは平面であるので
フェース面５ａに平行でかつＺ軸に垂直な軸が、このＸ
軸となる。）、Ｘ軸及びＺ軸に垂直な軸をＹ軸とする直
交座標軸を設定する。

【００５８】上記したように、アベレージゴルファーの
打点分布は楕円形状であって、その長軸ＬのＸＺ平面へ
の投影線Ｌ’がＸ軸となす角度は、１０°から４０°に
集中しているため、スウィートエリアを、この打点分布
に合わせるためには、Ｘ軸とのなす角度が最も小さい慣
性主軸をＸＺ平面へ投射した線の傾きを１０°から４０
°の範囲に設定する必要がある。

【００５９】そこで、本発明者は、まず、図２（Ａ）に
示す市販のゴルフクラブヘッド１０（住友ゴム工業
（株）製ＦＸ−３１の５番アイアン）の形状を変形し
て、慣性主軸の傾きについて調べた。なお、このＦＸ−
３１は、スウィートエリアの面積を大きくするために、
キャビティバック形状としたゴルフクラブヘッドであ
る。

【００６０】ゴルフクラブヘッドの３つの慣性主軸の内
最もＸ軸とのなす角度が小さい慣性主軸をＸＺ平面に投
影した直線とＸ軸のなす角度を上記１０°から４０°傾
けるためには、前記図１６（Ａ），（Ｂ）の長方形板の
場合の慣性主軸及び主慣性モーメントと重量分布の関係
から明らかなように、ゴルフクラブヘッドのヒール側下
部及びトウ側上部に重量を多く配置すればよい。この場
合、３つの慣性主軸のうちＸ軸とのなす角度が最も小さ
い慣性主軸の回りの主慣性モーメントが、互いに直交す
る３つの慣性主軸のうちでＺ軸とのなす角度が最も小さ
い慣性主軸回りの主慣性モーメントよりも小さくなり、
スウィートエリアはゴルフクラブヘッドのフェース面の
ヒール側下部からトウ側上部方向に細長い形状となる。

【００６１】一方、ゴルフクラブヘッドのヒール側上部
及びトウ側下部に重量を多く配置することによっても、
３つの慣性主軸の内最もＸ軸とのなす角度が小さい慣性
主軸をＸＺ平面に投影した直線とＸ軸のなす角度を上記
１０°から４０°傾けることができる。ただし、この場
合には、３つの慣性主軸のうち最もＸ軸とのなす角度が
小さい慣性主軸の回りの主慣性モーメントが、互いに直
交する３つの慣性主軸のうちで最もＺ軸とのなす角度が
小さい慣性主軸回りの主慣性モーメントよりも大きくな
り、スウィートエリアはゴルフクラブヘッドのフェース
面のヒール側下部からトウ側上部方向に細長い形状とな
らない。

【００６２】上記市販のゴルフクラブヘッド１０（以
下、市販品という。）、図２（Ｂ）に示すように市販品
のゴルフクラブヘッド１０からネック部１０ａを削除し
たゴルフクラブヘッド１０’（試作例１）、図２（Ｃ）
に示すように市販品のゴルフクラブヘッド１０のトウ１
０ｂ側下部を２０ｇ削除したゴルフクラブヘッド１
０’’（試作例２）及び図２（Ｄ）示すように市販品の
ゴルフクラブヘッド１０のトウ１０ｂ側下部を２０ｇ削
除すると共にトウ１０ｂ側上部及びヒール側下部１０ｃ
の斜線を付した部分１１Ａ，１１Ｂを高比重の金属（タ
ングステン）で置換したゴルフクラブヘッド１０’’’
（試作例３）の４種類について慣性主軸の傾きを調べ
た。

【００６３】慣性主軸及び主慣性モーメントの測定は、
以下のようにして行った。まず、ゴルフクラブヘッドの
３次元形状を３次元形状測定機で計測し、この３次元形
状計測データを基に、構造解析用のプリプログラムを用
いて有限要素法（ＦＥＭ）モデルを作成する。次に、こ
のＦＥＭモデルを用いて、市販の解析用ソフトにより慣
性主軸及び主慣性モーメントを計算した。（この種のソ
フトとしては、例えば、日本総合研究所（株）販売の汎
用衝突解析ソフトＬＳ−ＤＹＮＡがある。このソフトは
衝突時の応力等を計算する解析ソフトであるが、物体の
初期形状での慣性主軸及び主慣性モーメントを計算する
ことができる。）

【００６４】上記市販品については、３つの慣性主軸
ξ，η，ζの方向余弦は下記の式（５）に示すようにな
った。

【００６５】

【数５】

【００６６】これらの方向余弦とＸ軸方向の単位ベクト
ルｅ（１，０，０）との内積が最も小さい慣性主軸ξ，
η，ζが、Ｘ軸とのなす角度が最も小さい慣性主軸であ
る。例えば、上記慣性主軸ξの方向余弦と上記Ｘ軸方向
の単位ベクトルｅの内積は、下記の式（６）で表され
る。

【００６７】

【数６】

【００６８】上記市販品、試作例１，２，３について、
３つの慣性主軸ξ，η，ζの方向余弦とＸ軸方向の単位
ベクトルとの内積を計算すると、いずれも慣性主軸ξが
Ｘ軸とのなす角度が最も小さい慣性主軸であった。上記
慣性主軸ξをＸＺ平面に投射した投射線ξ’とＸ軸のな
す角度θは、方向余弦のＸ成分とＺ成分から下記の式
（７）により求められる。なお、上記Ｘ軸のなす角度θ
の正負は、図１（Ｂ）において、Ｙ軸の正方向からヘッ
ドを見たときの時計回りの方向を正としている。よっ
て、図１（Ｂ）に図示している角度θｆは負である。

【００６９】

【数７】

【００７０】上記のようにして、市販品、試作品１，試
作品２及び試作品３について、上記の方法でＸ軸とのな
す角度が最も小さい慣性主軸ξをＸＺ平面に投影した直
線とＸ軸がなす角度を測定したところ、下記の表１のよ
うになった。

【００７１】

【表１】

【００７２】この表１に示すように、市販品１０の慣性
主軸の傾きが−４．３°であるのに対して、試作品１，
試作品２，試作品３のように重量配分を変化させること
で、慣性主軸の傾きθを種々の値に設定できることが確
認できた。なお、慣性主軸の傾きθを、変化させる方法
は、上記のものに限定されず、例えば、図３（Ａ）に示
すゴルフクラブヘッド１２のように、市販品１０のゴル
フクラブヘッドに対して、斜線で示すようにフェース面
１２ａの上端部分を大きくし、クラブヘッドの上端部分
（トップブレード）の傾斜角を大きくしてもよい。ま
た、図３（Ｂ）に示すゴルフクラブヘッド１３のよう
に、ソール形状においてソール厚さをヒール１３ａから
トウ１３ｂに向けて薄くすると共に、トップブレードの
厚さＴをヒール１３ａからトウ１３ｂに向けて徐々に厚
くしてもよい。なお、上記試作品１，２，３のように必
ずしもネック部を無くす必要はなく、高比重の合金を必
ずしも用いる必要はない。

【００７３】上記慣性主軸及び主慣性モーメントの計算
は、３次元形状計測データからＣＡＤで作成したサーフ
ェスモデルを用いてもよい。この場合、サーフェスモデ
ルのサーフェス面で囲まれる体積の重心および重心を通
りＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各座標軸回りの慣性モーメント
および慣性乗積を上記した定義の式に従って計算により
求める。この方法では、ＣＡＤモデルを微小な体積要素
に分割し、体積要素毎の位置と質量から各体積要素に関
する慣性モーメント及び慣性乗積を算出し、全体積要素
について足し合わせるのが一般的である。また、この場
合慣性主軸は、上記式（４）で示す３行３列の対称行列
の固有値及び固有ベクトルを計算して求める。この際、
上記式（４）の固有方程式を解析的に解いて求めても良
いし、Ｊａｃｏｂｉ法等の数値計算により求めても良
い。

【００７４】次に、上記のようにスウィートエリアの形
状は、慣性主軸及び主慣性モーメントに依存し、また、
ゴルフクラブヘッドの重量配分を変化させれば、慣性主
軸の傾きを変化させられることに基づいて、上記Ｘ軸に
対する長軸の傾きが１０°から４０°であるアベレージ
ゴルファーの打点分布に適合する形状のスウィートエリ
アを有する第１実施形態から第５実施形態のゴルフクラ
ブヘッドを製作した。

【００７５】第１実施形態から第５実施形態のゴルフク
ラブヘッドは、上記市販のゴルフクラブヘッドである住
友ゴム工業（株）製のＦＸ−３１の５番アイアンを基本
形状として、図４に示すゴルフクラブヘッド１５を基準
に、ネック部１５ｆの長さを１０ｍｍとすると共に、各
部の寸法を下記の表２に示す寸法に調節し、Ｘ軸に対す
る角度が最も小さい慣性主軸のＸ軸に対する傾きを上記
１０°〜４０°に設定している。

【００７６】第６実施形態においては、１０ｍｍのネッ
ク部１５ｆに、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、２０ｍ
ｍのチタン製円筒材１８を突き合わせ接着継手構造で、
エポキシ系接着剤を用いて接着して、ネック部の全長を
３０ｍｍとしている。

【００７７】図５中、ｌはネック部１５ｆの長さ、Ａ１
はトウ１５ａ側のフェース面１５ｂの幅、Ａ２はヒール
１５ｃ側のフェース面１５ｂの幅、Ｂ１はトウ１５ａ側
のブレード１５ｄの幅、Ｂ２はヒール１５ｃ側のブレー
ド１５ｄの幅、Ｃ１はトウ１５ａ側のソール１５ｅの
幅、Ｃ２はヒール１５ｃ側のソール１５ｅの幅を示して
いる。

【００７８】第１実施形態から第６実施形態のゴルフク
ラブヘッド１５の寸法は、下記の表２に示す通りであ
る。

【００７９】

【表２】

【００８０】上記第１実施形態から第６実施形態のゴル
フクラブヘッド１５とも、上記表２の寸法を有するよう
に、その形状をＣＡＤで作成し、ステンレス材料をＮＣ
工作装置により削り出すことにより製作した。また、重
量は上記キャビティバックの凹部の形状を調節すること
により２５０ｇを目標に調節し、微調整は研磨加工によ
りおこなった。

【００８１】なお、表２中、慣性主軸の傾きθは、上記
のようにＣＡＤデータに基づいてＦＥＭモデルを作成し
て求めた。表２に示すように、第１から第６実施形態で
は、Ｘ軸となす角度が最も小さい慣性主軸の傾きが上記
アベレージゴルファーの打点分布の傾きである１０°か
ら４０°に設定されている。

【００８２】上記したようにゴルフクラブヘッドのスウ
ィートエリアの形状は慣性主軸の傾きに依存するため、
Ｘ軸となす角度が最も小さい慣性主軸の傾きを上記の範
囲に設定した場合には、スウィートエリアもアベレージ
ゴルファーの打点分布の傾きである１０°から４０°の
範囲に設定される。

【００８３】第１実施形態から第６実施形態では、Ｘ軸
となす角度が最も小さい慣性主軸の傾きを上記したアベ
レージゴルファーのスウィートエリアの範囲に設定して
いるが、上記のようにスウィートエリアの形状は主慣性
モーメントにも依存する。この点については、３つの慣
性主軸のうち最もＸ軸とのなす角度が小さい慣性主軸ま
わりの主慣性モーメントを、Ｚ軸とのなす角度が小さい
慣性主軸回りの主慣性モーメントよりも小さく設定する
ことが好ましい。主慣性モーメントをこのように設定す
れば、スウィートエリアはゴルフクラブヘッドのフェー
ス面のヒール側下部からトウ側上部方向に細長い形状と
なり、前記図１３に示したアベレージゴルファーの打点
分布の形状により適合する。

【００８４】上記第１実施形態から第６実施形態のゴル
フクラブヘッドの効果を確認するための実験をおこなっ
た。この実験では、上記第１実施形態から第６実施形態
のゴルフクラブヘッド１５で実際にゴルフボールを打球
して反発係数を測定した。また、第１から第３比較例の
ゴルフクラブヘッドを製作して、上記第１実施形態から
第６実施形態のゴルフクラブヘッドと比較した。第１か
ら第３比較例のゴルフクラブヘッドの寸法は、上記した
表２に示す通りである。第１比較例は住友ゴム工業
（株）製のＤＰ−２０１の５番アイアン相当形状であ
り、第２比較例は上記した住友ゴム工業（株）製のＦＸ
−３１の５番アイアン相当形状である。第１比較例は背
面にキャビティーを設けていないフラットバック形状、
第２、第３比較例は上記第１から第６実施形態と同様
に、キャビティバック形状であり、材質はステンレスで
ある。

【００８５】本実験では、スウィングロボットにより、
上記第１から第６実施形態及び第１から第３比較例のゴ
ルフクラブヘッドでゴルフボールを打球して、図６で示
すゴルフクラブヘッド１５のフェース面１５ａ上の位置
Ａと位置Ｂの反発係数を測定して両者を比較した。な
お、打球時のヘッド速度は約３８ｍ／ｓに設定し、各ゴ
ルフクラブヘッドの位置Ａ及び位置Ｂについてそれぞれ
５球ずつ打球した。

【００８６】上記位置Ａは、ゴルフクラブヘッドの重心
からフェース面に下ろした垂線とフェースの交わる位置
であり、上記のようにこの位置Ａで反発係数がほぼ最大
となる。一方、位置Ｂは、上記位置Ａからフェース面１
５上でトウ１５ａ側に１０ｍｍ、上側方向に５ｍｍの位
置である。

【００８７】位置Ｂの反発係数を求めたのは、図６に示
すように、位置Ａと位置Ｂを結ぶ直線Ｍは、フェース面
１５ｂ上での水平方向に対する角度γが約２７°であ
り、この直線ＭをＸＹＺ座標系でのＸＺ平面に投影した
ときのＸ軸に対する角度が２４．０°であり、上記図１
５（Ａ）〜（Ｃ）に示す打点分布の傾きの人数分布のう
ち最も人数の多い方向に一致するからである。すなわ
ち、スィートエリアが上記打点分布の範囲の長軸と同様
の角度で傾いてれば、上記位置Ａの反発係数に対する位
置Ｂの反発係数の低下が小さくなるからである。

【００８８】第１から第６実施形態及び第１から第３比
較例のゴルフクラブヘッドにおける位置Ａ、位置Ｂでの
反発係数及び位置Ａの反発係数に対する位置Ｂでの反発
係数の割合（反発係数の低下率）は、上記の表２に示す
通りである。

【００８９】この表２より、第１から第６実施形態のゴ
ルフクラブヘッドでは、位置Ａの反発係数に対する位置
Ｂの反発係数の低下が、第１から第３比較例と比較して
小さく、スィートエリアの分布がアベレージゴルファー
の打点分布に一致していることが確認できた。

【００９０】上記アイアン型ゴルフクラブヘッドについ
ては、図７に示す第７実施形態の構造として、Ｘ軸に対
する角度が最も小さい慣性主軸のＸ軸に対する傾きを上
記１０°〜４０°に設定し、スウィートエリアの傾きを
打点分布の傾きと一致させることも好ましい。図８
（Ａ）〜（Ｄ）は図７に示すアイアン型ゴルフクラブヘ
ッドの製造方法を説明するための図面である。

【００９１】上記第７実施形態のアイアン型ゴルフクラ
ブヘッド１００は、ロストワックス法で製造しており、
インサート部材に比べて軽い金属からなるヘッド本体部
２０に、ヘッド本体に比べて重い金属からなるインサー
ト部材２１を埋設している。インサート部材２１はトウ
１００ａ側の上部に埋設するトウ側上部埋設部２１ａ，
ヒール側１００ｃの下部に埋設するヒール側下部埋設部
２１ｂと、これら埋設部２１ａと２１ｂとを連結するリ
ブ２１ｃとよりなる。第７実施形態では、ヘッド本体部
２０をステンレスで形成する一方、インサート部材２１
をタングステンで形成している。インサート部材２１は
図８に示すように、埋設部２１ａおよび２１ｂは略三角
形の板状で、トウ側上部埋設部２１ａはやや湾曲させて
いる。

【００９２】上記タングステンからなるインサート部材
２１は、線膨張係数が２０℃〜２００℃において約５.
７×１０^-6／℃、室温〜８００℃において約６.１×１
０^-6／℃、熱伝導率が室温〜４００℃で０.１７cal/cm・
s・℃である。一方、ステンレスからなるヘッド本体部２
０は、線膨張係数が２５℃において約１７.０×１０^-6
／℃、熱伝導率が０℃で０.１８cal/cm・s・℃である。

【００９３】上記のように、インサート部材２１とヘッ
ド本体部材２０とは線膨張係数および熱伝導率が近似し
たものを用いることが好ましい。なお、インサート部材
２１とヘッド本体部材２０の材質は、上記に限定され
ず、ヘッド本体部材がインサート部材より比重が小さ
く、かつ、線膨張係数および熱伝導率が近似したもので
あれば好適に用いられる。

【００９４】上記アイアン型ゴルフクラブヘッド１００
の製造法としては、上記した如く、ロストワックス方法
を用いており、図８（Ａ）に示す上記インサート部材２
１を図８（Ｂ）に示す如く、まず、ワックス金型３０内
にインサート部材２１を、該インサート部材２１より突
設した保持ピン２１ｄで保持した状態で所定位置に位置
決め保持する。この状態で、ワックス金型３０内の空間
３０ａに湯口３０ｂより溶融ワックス３３を注入する。
ワックス３３が固化した後、離型して、ワックス金型３
０より取り出して、図８（Ｃ）に示すアイアン型ヘッド
形状のワックスヘッドモデル３４を作成する。ついで、
上記ワックスヘッドモデル３４を耐火乳液に浸漬し、さ
らに耐火砂３５を被覆する。ついで乾燥した後、加熱し
てワックス３３を溶出して図８（Ｄ）に示すロストワッ
クス型（鋳型）３５を形成する。この鋳型３５を高温で
焼成して、ヘッド本体部材となる金属の溶融金属を鋳型
に流し込み、インサート部材２１を鋳ぐるんで鋳造す
る。鋳造後、ロストワックス型３５を破砕してアイアン
型ゴルフクラブヘッドを取り出し、湯口等を切除し、仕
上げ加工を施して、図７に示すアイアン型ゴルフクラブ
ヘッド１００を製造している。

【００９５】図７に示す第７実施形態のアイアン型ゴル
フクラブヘッド１００は、重量が２５０ｇ、ファース面
１００ｂのトウ１００ａ側の幅Ａ１は５１．５ｍｍ、ヒ
ール側１００ｃの幅Ａ２は３２．５ｍｍ、トウ側のブレ
ード１００ｄの幅Ｂ１は４．０ｍｍ、ヒール側のブレー
ド１００ｄの幅Ｂ２は４．０ｍｍ、トウ側のソール１０
０ｅの幅Ｃ１は１６．５ｍｍ、ヒール側のソール１００
ｅの幅Ｃ２は１１．０ｍｍである。また、ネックの長さ
は３０ｍｍである。

【００９６】上記ゴルフクラブヘッド１００のＸ軸に対
する角度が最も小さい慣性主軸のＸ軸に対する傾きθは
１５°で、上記アベレージゴルファーの打点分布の範囲
の１０°〜４０°の範囲であった。

【００９７】上記アイアン型ゴルフクラブヘッド１００
は、ロストワックス製で、インサート部材２１をインサ
ートして、トウ側上部とヒール側下部とに所要の質量を
持たせているため、製造されたヘッド自体が既に所要の
配分で重量分配がなされており、よって、後工程でバラ
ンス部材を挿入することなく、弾性主軸ξがＸ軸に対し
て１０°〜４０°の範囲内に傾いたゴルフクラブヘッド
を得ることができる。このように、製造された時点で重
量分配が既になされているため、方向安定性が良好なゴ
ルフクラブヘッドとなる。

【００９８】また、インサート部材２１はトウ側上部埋
設部２１ａとヒール側下部埋設部２１ｂとをリブ２１ｃ
で連結しているため、耐久性が優れている。しかも、イ
ンサート部材２１を埋設することで所要の重量分配がな
されるため、従来の形状を維持したままで、慣性主軸ξ
を所要の角度に傾けることができる。

【００９９】図９乃至図１１は第８実施形態から第１３
実施形態のウッド型のゴルフクラブヘッド２００を示
す。これら第８実施形態から第１３実施形態のウッド型
ゴルフクラブヘッド２００は従来のゴルフクラブヘッド
と形状を殆ど変えることなく、慣性主軸ξをＸ軸に対し
て１０°〜４０°の範囲に設定して、アベレージゴルフ
ァーの打点分布と対応させている。

【０１００】上記ウッド型ゴルフクラブヘッド２００
は、図９に示すように、所定のライ角αおよびロフト角
βを形成するように平面７に設置した場合に、該平面７
に垂直な方向をＺ軸、ゴルフクラブヘッドのフェース面
２００ｂの図心における接線に対して平行で、かつ上記
Ｚ軸に垂直な軸をＸ軸、上記Ｚ軸およびＸ軸に垂直な軸
をＹ軸とし、原点をゴルフクラブヘッドの重心Ｇにとっ
た時に、該ゴルフクラブヘッド２００をＹ軸方向から見
た時のフェース面２００ｂの輪郭を囲む領域の二次モー
メントのうち、最小二次モーメントのモーメント軸と上
記Ｘ軸とがなす角度を、従来のゴルフクラブヘッドと略
同様な０°〜２０°の範囲（第８実施形態では５°）と
している。

【０１０１】上記ゴルフクラブヘッドをＹ軸方向から見
た時、フェース面の輪郭を囲む領域の二次モーメントの
うち、最小二次モーメントのモーメント軸（２つ存在す
るモーメント軸のうちのモーメントの小さい方に対応す
る軸）と上記Ｘ軸とがなす角度、即ち、Ｘ軸に対するモ
ーメント軸の傾きθｍの求め方として、例えば、下記の
〜の工程からなる方法を採用している。

【０１０２】ウッド型ゴルフクラブヘッドをＹ軸方向
から写真撮影し、フェース輪郭を約６０分割してデジタ
イザーで座標軸として読み取る。 上記フェース輪郭が囲む領域を約２００個の４角形の
微小領域に分割し、各頂点の座標を算出する。 ｋ番目の微小領域の面積Ａｋ，その図心の座標を位置
ベクトルｒ_k＝（Ｘｋ、Ｙｋ）として、全体の図心の位
置ベクトルｒ_Gを次式より求める。

【０１０３】

【数８】

【０１０４】図心を通り全体座標系の座標軸ＸＹに平
行な座標軸Ｘ’、Ｙ’回りの二次モーメントを下記の式
より計算する。

【０１０５】

【数９】

【０１０６】この時、下記の数式１０の行列の小さい方
の固有値に対応する固有ベクトルが最小二次モーメント
に対する主軸（モーメント軸）となる。

【０１０７】

【数１０】

【０１０８】第８実施形態から第１３実施形態のゴルフ
クラブヘッド２００は、上記のように、ゴルフクラブヘ
ッドをＹ軸方向から見た時、フェース面の輪郭を囲む領
域の二次モーメントのうち、最小二次モーメントのモー
メント軸と上記Ｘ軸とがなす角度、即ち、Ｘ軸に対する
モーメント軸の傾きθｍを０°〜２０°の範囲として、
従来のゴルフクラブヘッドと略同様とし、かつ、中空ヘ
ッドの場合は内部構造を変化させて、また、中実ヘッド
の場合はトウ２００ａ側の上部および／またはヒール２
００ｃ側の下部に重量体を配置して、重量分配を変える
ことにより、従来のゴルフクラブヘッドの外観を保った
状態で、ゴルフクラブヘッド２００の互いに直交する３
つの慣性主軸の内でＸ軸とのなす角度が最も小さい慣性
主軸をＸＺ平面に投影した直線とＸ軸とがなす角度θｆ
が１０°以上で４０°以下になるように設定している。

【０１０９】上記構造の第８実施形態から第１３実施形
態のゴルフクラブヘッド２００は、その外観形状を従来
のゴルフクラブヘッドと同様としているため、ゴルファ
ーに受け入れられ易いと共に、前記第１〜第７実施形態
のゴルフクラブヘッドと同様に、アベレージゴルファー
の打点分布の範囲の長軸の傾きとスウイートエリアの傾
きを同様としているため、アベレージゴルファーは確実
にスウイートエリアでゴルフボールを打球することがで
きる。

【０１１０】第８実施形態から第１３実施形態および、
その比較例の第４比較例の諸元を下記の表３に示す。な
お、第８実施形態は、外観は比較例４と同じであるが、
ネックを除くヘッド全体を上下左右前後に９０％縮小し
たもので、ほぼ相似している。

【０１１１】

【表３】

【０１１２】第８実施形態から第１３実施形態のウッド
型ゴルフクラブヘッド（以下、ウッドヘッドと略す）
は、第４比較例となる住友ゴム工業（株）製のウッドヘ
ッドＴＯＵＲ ＳＰＥＣＩＡＬ’９１と同形状であり、
該第４比較例のゴルフクラブヘッドのフエースの輪郭が
囲む領域の二次モーメントのうちの最小二次モーメント
の主軸（モーメント軸）とＸ軸とがなす角度が５°であ
るため、第８実施形態から第１３実施形態のゴルフクラ
ブヘッドも上記角度は５°である。

【０１１３】第４比較例のウッドヘッドは中空構造で、
ステンレスで形成している。第８実施形態のウッド型ゴ
ルフクラブヘッド（ウッドヘッドと略す）は中空構造
で、第４比較例と比べて、殻の肉厚をフェース２００
ｂ、クラウン２００ｇ、ソール２００ｅ、ネック２００
ｆで薄くしており、相似形で軽くなった重量分と、この
薄くした重量（５１ｇ）をトウ２００ａの上部とヒール
２００ｃの下部に等しく分配している。具体的には、
（２５．５ｇ）のステンレス塊を夫々殻の上記トウ側上
部とヒール側下部の内面に溶接で固着した。

【０１１４】第９実施形態のウッドヘッドも中空構造
で、第４比較例のステンレスよりも比重が小さいチタン
合金で形成し、不足した重量（９０ｇ）をトウ側上部と
ヒール側下部に等しく分配した。具体的には、ヘッドの
殻の内部形状を型どった４５ｇのチタン合金塊をトウ側
上部とヒール側下部の殻内面に溶接で固着した。

【０１１５】第１０実施形態のウッドヘッドも中空構造
で、第９実施形態と同様にチタン合金で形成し、不足し
た重量（９０ｇ）を、ヘッドの殻の内部形状を型どった
４５ｇのタングステン合金塊をトウ側上部とヒール側下
部の殻内面に接着剤を用いて固着した。なお、接着剤に
よる固着に変えて、焼きばめ、鋳ぐるみ等の手法を用い
てもよい。この第１０実施形態と上記第９実施形態の相
違は、第１０実施形態は高比重の材料を用いることで重
量体の体積を小さくし、所望の位置に効率よく重量分配
することで慣性主軸を傾けて、第８実施形態よりも慣性
主軸の傾を大としている。また、重心から離れた位置に
配分しやすく、慣性モーメントを大きくする点でも有利
である。

【０１１６】第１１実施形態のウッドヘッドも中空構造
で、チタン合金で形成し、その肉厚は、第４比較例と比
べて、フェース、クラウン、ソールの肉厚を薄くし、さ
らに、ネックの突出を無くしている。不足した重量は
（１２０ｇ）と大きく、この不足した重量を、ヘッドの
殻の内部形状を型どった６０ｇのタングステン合金塊を
夫々トウ側上部とヒール側下部の殻内面に接着剤を用い
て固着した。該第１１実施形態では、シャフトとの接合
強度やヘッド全体の強度がやや低下するが、ヘッド速度
３８ｍ／ｓ以下のゴルファーの試打には用いることがで
きる。

【０１１７】第１２実施形態のウッドヘッドも中空構造
で、第４比較例のウッドヘッドと外形は変えず、クラウ
ン肉厚をヒール側で１ｍｍとして、トウ側にいくに従っ
て肉厚を大とし、トウ先端付近では１０ｍｍとなるよう
にした。一方、ソールの肉厚はヒール側で１０ｍｍと
し、トウ側に行くに従って薄肉として、トウ先端付近で
は１．５ｍｍとした。該第１１実施形態では、慣性主軸
を傾けることに対してはやや非効率であるが、異種金属
を用いないことから製造容易で、肉厚が連続しない場合
に発生する応力集中を回避できる。

【０１１８】第１３実施形態のウッドヘッドは、木製
（パーシモン製）の中実構造で、住友ゴム工業（株）製
のウッドヘッドＰＲＯ ＭＯＤＥＬ ＤＰ−９０１を上
下左右前後に約９５％縮小した形状であって、目標ヘッ
ド重量１９５ｇになるように重り５５ｇを取り付けた。
重り５５ｇはステンレス塊とし、２７．５ｇづつにわけ
てトウ側上部とヒール側下部に重りを埋設した。この場
合の慣性主軸の傾きは１１゜であった。

【０１１９】上記第８実施形態乃至第１３実施形態のウ
ッド型ゴルフクラブヘッドの効果を確認するため、その
一実施形態である第１０実施形態と第４比較例とについ
て、スウィングロボットを用いて図１０に示す打点位置
で夫々反発係数（ボール速度／ヘッド速度）を計測し、
各打点位置に対する反発係数の分布を解析ソフト（ＮＥ
Ｃ社 micro-RESEARCHER)を用いて、図１１（Ａ）
（Ｂ）に示す等高線で表示させた。

【０１２０】上記図１０に示す打点位置は、フェースの
図心Ｒを基準にして、トウ２００ａ側からヒール２００
ｃ側に５ｍｍ間隔で５つの打点（Ａ〜Ｅ）、これら各打
点位置Ａ〜Ｅにおいてフェースの上から下へ５ｍｍの間
隔をあけて５つの打点（Ａｆ〜Ａｊ……Ｅｆ〜Ｅｊ）の
２５打点とした。１つの打点の反発係数は６打の反発係
数の平均値を用いた。

【０１２１】図１１（Ａ）の等高線は第４比較例の反発
係数の等高線を示し、図１１（Ｂ）は第１０実施形態の
反発係数の等高線を示す。図１１（Ａ）（Ｂ）より明ら
かなように、従来の第４比較例のゴルフクラブヘッドで
は、反発係数の等高線がヒール側とトウ側で傾きがない
か、あるいはヒール側に傾きθｇ’で上がった状態であ
る。これに対して、第１０実施形態ではヒール側下部よ
りトウ側上部に向けて傾いていた。この傾きθｇはフエ
ース面上で約１７．２度、ＸＺ平面に投影した場合、１
６．９度であり、ほぼ慣性主軸の傾きと一致していた。

【０１２２】また、アベレージゴルファーに、第１０実
施形態と第４比較例のゴルフクラブヘッドを用いて試打
テストを行ったところ、第１０実施形態のゴルフクラブ
ヘッドを用いた場合、第４比較例のゴルフクラブヘッド
と比べて、ヘッドのスイートスポットをトウ側上部やヒ
ール側下部にやや外して打球した場合にも、反発が改善
され、打球時の衝撃も少なくなったとの評価を得た。

【０１２３】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
１のゴルフクラブヘッドでは、３つの慣性主軸のうち、
Ｘ軸となす角度が最も小さい慣性主軸をＸＺ平面に投影
した直線とＸ軸とのなす角度を１０°以上４０°以下に
設定しているため、フェース面のスウィートエリアをア
ベレージゴルファーの打点分布とほぼ一致させることが
できる。よって、請求項１のゴルフクラブヘッドではア
ベレージゴルファーが打球した場合にも、確実にスウィ
ートエリアでゴルフボールを打球することができ、ゴル
フボールの飛距離及び飛行方向の安定性を向上すること
ができる。

【０１２４】請求項２のように、上記３つの慣性主軸の
うちＸ軸とのなす角度が小さい慣性主軸の回りの主慣性
モーメントを、３つの慣性主軸のうちで最もＺ軸とのな
す角度が小さい慣性主軸回りの主慣性モーメントよりも
小さく設定した場合には、フェース面のスウィートエリ
アは、トウ側上部からヒール側下部方向の長さが、この
方向に対して直角な方向の長さよりも長くなり、上記ア
ベレージゴルファーの打点分布の形状により近くなる。
よって、アベレージゴルファーがゴルフボールを打球し
た場合に、スウィートエリアにゴルフボールが当たる確
率が一層高くなり、ゴルフボールの飛距離及び飛行方向
の安定性をより向上することができる。

【０１２５】ゴルフクラブヘッドの重量分配を変化させ
ると、外形をさほど変更することなく、３つの慣性主軸
のうち、Ｘ軸となす角度が最も小さい慣性主軸をＸＺ平
面に投影した直線とＸ軸とのなす角度を１０°以上４０
°以下に設定でき、フェース面のスウィートエリアをア
ベレージゴルファーの打点分布とほぼ一致させることが
できる。

【０１２６】特に、トウ側上部とヒール側下部の重量分
配を大きくすると、あるいは、ネック部を他の部分より
比重の小さい材料で形成すると、簡単に、上記角度を１
０°以上４０°以下に設定することができる。

【０１２７】また、ウッド型ゴルフクラブヘッドでは、
従来のウッド型ゴルフクラブヘッドの形状と殆ど変わら
ない形状で、スウィートエリアの傾きを打点分布の傾き
と合わせることができる。よって、ウッド型ゴルフクラ
ブヘッドを用いてアベレージゴルファーがゴルフボール
を打球した場合に、スウィートエリアにゴルフボールが
当たる確率を向上させ、飛距離の安定の飛行方向の安定
性を向上させることができる。

【０１２８】上記ウッド型ゴルフクラブヘッドにおいて
も、トウ側上部とヒール側下部の重量分配を大きくする
と、簡単にウッド型ゴルフクラブヘッドの形状を従来と
殆ど変更せずに、スウィートエリアの傾きを打点分布の
傾きと合わせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （Ａ）は本発明における座標の設定を説明す
るための概略斜視図、（Ｂ）は本発明に係るゴルフクラ
ブヘッドの慣性主軸を設定するための概略斜視図であ
る。

【図２】 （Ａ）は市販のゴルフクラブヘッド（ＦＸ−
３１）を示す正面図、（Ｂ）は試作例１のゴルフクラブ
ヘッドを示す正面図、（Ｃ）は試作例２のゴルフクラブ
ヘッドを示す正面図、（Ｄ）は試作例３のゴルフクラブ
ヘッドを示す正面図である。

【図３】 （Ａ），（Ｂ）は他の方法により重量配分を
異ならせたゴルフクラブヘッドを示す正面図である。

【図４】 （Ａ）は第６実施形態のゴルフクラブヘッド
の正面図、（Ｂ）はネック部の形成方法を示す概略断面
図である。

【図５】 第１〜第６実施形態のアイアン型ゴルフクラ
ブヘッドの寸法を説明するための図で、（Ａ）はゴルフ
クラブヘッドの正面図、（Ｂ）はゴルフクラブヘッドの
側面図である。

【図６】 実験における打点位置を説明するためのアイ
アン型ゴルフクラブヘッドの正面図である。

【図７】 第７実施形態のアイアン型ゴルフクラブヘッ
ドの正面図である。

【図８】 （Ａ）乃至（Ｄ）は第７実施形態のゴルフク
ラブヘッドの製造工程を示す概略図である。

【図９】 （Ａ）は第８実施形態乃至第１３実施形態の
ウッド型ゴルフクラブヘッドを説明するための正面図、
（Ｂ）は（Ａ）の側面図である。

【図１０】 実験における打点位置を説明するためのウ
ッド型ゴルフクラブヘッドの正面図である。

【図１１】 （Ａ）は比較例４の実験結果を示す等高線
図、（Ｂ）は第１０実施形態の実験結果を示す等高線図
である。

【図１２】 （Ａ）は従来のスウィートエリアを拡大し
たゴルフクラブヘッドを示す正面図、（Ｂ）は従来のス
ウィートエリアの位置を変更したゴルフクラブヘッドを
示す正面図である。

【図１３】 本発明者が実験により求めたアベレージゴ
ルファーの打点分布の一例を示す線図である。

【図１４】 （Ａ）ライ角を説明するためのゴルフクラ
ブヘッドの正面図、（Ｂ）はロフト角を説明するための
ゴルフクラブヘッドの側面図である。

【図１５】 本発明者が実験により求めたアベレージゴ
ルファーの打点分布の傾きの人数分布を示すグラフであ
って、（Ａ）は１番ウッドの場合、（Ｂ）は５番アイア
ンの場合、（Ｃ）は９番アイアンの場合を示している。

【図１６】 長方形板の場合の慣性主軸及び主慣性モー
メントとスウィートエリアの関係を説明するための図
で、（Ａ）は長方形板を示す正面図、（Ｂ）は長方形板
の頂点近傍の一部を他の頂点に移した状態を示す正面図
である。

【符号の説明】

５，１０，１２，１３，１５、２００ ゴルフクラブヘ
ッド ξ，η，ζ 慣性主軸 ５ａ，１５ｂ フェース面 ５ｃ，１５ｃ ヒール ５ｄ，１５ａ トウ １５ｄ トップブレード １５ｅ ソール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−124275（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−45439（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A63B 53/04

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゴルフクラブヘッドを所定のライ角およ
   びロフト角で平面に設置した場合に、該平面に垂直な方
   向をＺ軸、ゴルフクラブヘッドのフェース面の図心にお
   ける接線に対して平行でかつ上記Ｚ軸に垂直な軸をＸ
   軸、上記Ｚ軸及びＸ軸に対して直交する軸をＹ軸とし、
   原点をゴルフクラブヘッドの重心とした座標軸をとった
   ときに、互いに直交すると共にゴルフクラブヘッドの全体の重量
   分配により決まる三次元方向の３つの慣性主軸（ξ，
   η，ζ）のうちで、上記 Ｘ軸とのなす角度が最も小さい
   慣性主軸をＸＺ平面に投影した直線と、Ｘ軸とのなす角
   度を１０°以上４０°以下となるように、上記重量分配
   を設定しているゴルフクラブベッド。
2. 【請求項２】 上記ゴルフクラブヘッドの互いに直交す
   る３つの慣性主軸のうち最もＸ軸とのなす角度が小さい
   慣性主軸の回りの主慣性モーメントが、互いに直交する
   ３つの慣性主軸のうちで最もＺ軸とのなす角度が小さい
   慣性主軸回りの主慣性モーメントよりも小さい請求項１
   に記載のゴルフクラブベッド。
3. 【請求項３】 トウ側上部および／またはヒール側下部
   の重量分配を大きくしている請求項１または請求項２に
   記載のゴルフクラブヘッド。
4. 【請求項４】 上記ゴルフクラブヘッドはアイアン型で
   あって、そのネック部を構成する材料の比重を他の部分
   の材料の比重よりも小さくしている請求項１乃至請求項
   ３のいずれか１項に記載のゴルフクラブヘッド。
5. 【請求項５】 トウ側上部および／またはヒール側下部
   に、ヘッド部材よりも比重の大きな金属を配置すること
   により、トウ側上部および／またはヒール側下部の重量
   分配を大きくしている請求項１乃至請求項４のいずれか
   １項に記載のゴルフクラブヘッド。
6. 【請求項６】 ウッド型ゴルフクラブヘッドを所定のラ
   イ角およびロフト角で平面に設置した場合に、該平面に
   垂直な方向をＺ軸、ゴルフクラブヘッドのフェース面の
   図心における接線に対して平行で、かつ上記Ｚ軸に垂直
   な軸をＸ軸、上記Ｚ軸およびＸ軸に垂直な軸をＹ軸と
   し、原点をゴルフクラブヘッドの重心とした座標軸をと
   った時、該ゴルフクラブヘッドをＹ軸方向から見た時の
   フェースの輪郭を囲む領域の二次モーメントのうち、最
   小二次モーメントのモーメント軸と上記Ｘ軸とがなす角
   度が０度〜２０度の範囲であって、かつ、トウ側上部お
   よび／またはヒール側下部の重量分配を大きくして、該
   ゴルフクラブヘッドの互いに直交する３つの慣性主軸の
   内でＸ軸とのなす角度が最も小さい慣性主軸をＸＺ平面
   に投影した直線とＸ軸とがなす角度が１０度以上で４０
   度以下になるように設定したウッド型ゴルフクラブヘッ
   ド。
7. 【請求項７】 上記ウッド型ゴルフクラブヘッドは中空
   構造で、その殻の平均的な肉厚よりも、トウ側上部およ
   び／またはヒール側下部の肉厚を大としている請求項６
   に記載のウッド型ゴルフクラブヘッド。
8. 【請求項８】 上記ウッド型ゴルフクラブヘッドは、本
   体を木製、樹脂製あるいは複合材製で構成した中実ある
   いは中空構造で、トウ側上部および／またはヒール側下
   部に、該本体材料よりも比重の大きな金属製重量体を配
   置している請求項６に記載のウッド型ゴルフクラブヘッ
   ド。