JP3428582B2 - ゴルフクラブ - 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、ゴルフクラブに関
するものである。さらに詳しくは、チタン合金を用いた
設計自由度の大きなゴルフクラブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】性別、年齢等を問わずゴルフをする人は
多く、最近では女性ゴルファがかなり増えている。レベ
ル、技量、筋力等の相違はあるものの、各ゴルファーが
それなりにゴルフを楽しんでいる。例えば、ある人はス
コアの向上を楽しみにし、別の人はドライバーによる飛
距離やゴルフボールを打撃した時のフィーリングを楽し
みにする。このように、ゴルファーの好みも多種多様で
あるため、ドライバー、アイアン、パターのゴルフクラ
ブにも多種多様な性能が求められる。例えば、ゴルフボ
ールの弾道制御、ゴルフボールの飛距離、打撃時の打感
や打音等の性能である。

【０００３】そこで、先ず、このゴルフクラブの要求性
能について検討することとし、開発が盛んであるドライ
バー（特に、そのヘッド）を一例に取り上げて以下説明
する。従来、ドライバーにはパーシモン等の木製ヘッド
が多く使用されていたが、木製ヘッドは材料特性や採用
できる形状が限定的で設計自由度が小さかった。このた
め、多様な性能に十分応えられるものではなかった。そ
こで、最近では、より設計自由度の大きなメタルヘッド
がゴルフクラブに多用されるようになった。メタルヘッ
ドには、ステンレス製、アルミニウム合金製等種々ある
が、特に、チタン合金製メタルヘッドの開発が最近盛ん
である。なお、ここで述べる「メタルヘッド」は、ヘッ
ド全体のみならず、ヘッドの一部（フェース部等）がメ
タル製であるものも含むことを予め断っておく（以下、
同様である。）。

【０００４】チタン合金製メタルヘッドの開発が特に盛
んな理由は、高級感、耐食性等の他にチタン合金の比強
度が大きいことが主たる理由であると考えられる。特
に、比強度が大きいことを利用して中空ヘッドにすれ
ば、一層の軽量化を図れ、非力な女性ゴルファーでもス
イングが容易になる。また、ヘッドの慣性モーメント、
ヘッド容積、フェース面積等の設計自由度が増す。例え
ば、軽量化を図りつつフェース面積を拡大すると、ゴル
フボールをスイートスポットで打撃し易くなり、弾道制
御性等も良好になるといわれている。このように、比強
度の観点からチタン合金製メタルヘッドが非常に好まれ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ゴルフクラブには大き
な飛距離が求められる。ゴルフクラブと飛距離との関係
については種々の説があるが、ヘッドを適度な低剛性に
すると飛距離が伸びると、いわれている（その理由は後
述する。）。しかるに、従来のチタン合金製ゴルフクラ
ブ（特に、そのヘッド）は、その比強度に主眼がおかれ
ており、低剛性化（低ヤング率化）との両立はされてお
らず、必ずしも好ましいものであったとはいえない。

【０００６】チタン合金に限らないが、金属材料の強度
とヤング率との間には相関関係があり、例えば、高
（比）強度の材料は高ヤング率であり、低（比）強度の
材料は低ヤング率である、と一般的にいわれている。こ
の一般則に従う限り、従来のチタン合金を用いてゴルフ
クラブの高強度と低剛性との両立を図ることは非常に困
難であり、多様な要求性能に応えられるゴルフクラブを
提供することはできない。また、本発明者が調査した限
りにおいて、高強度と低剛性との両立を十分に図ったチ
タン合金製ゴルフクラブは本出願前に存在しておらず、
従来のゴルフクラブは、チタン合金の比強度を利用した
だけの狭い範囲で開発がなされていたに過ぎなかった。
このようにゴルフクラブの設計上、足かせとなり、設計
自由度を狭める大きな要因は、ゴルフクラブに使用され
るチタン合金の特性にあることは明らかである。

【０００７】そこで、本発明者は、ゴルフクラブの要求
性能を向上させる上で必要となる高（比）強度・低剛性
のチタン合金材料を全く新規に開発することが、ゴルフ
クラブの設計自由度を拡大し、多様な要求性能に応え得
るゴルフクラブを提供する上で不可欠であると考えた。
そして、先ず、ゴルフクラブの要求性能を明確にするこ
とから始めた。特に、比強度以外に必要とされるその低
剛性を中心に、一般的な飛び性能と感性性能との観点か
らゴルフクラブについて詳細に検討することとした。

【０００８】（１）飛び性能 飛び性能には、ゴルフボールの弾道制御性や飛距離が
あるが、ここでは、低剛性化による影響を客観的に評価
する上で妥当と思われる飛距離に着目することとした。
ゴルフボールの飛距離は、打撃時のヘッドスピード、ゴ
ルフボールのスピン量、ゴルフボールとフェース部との
間の反発特性等の種々の要因により決定される。しか
し、ヘッドスピードやスピン量はゴルファーの力量やゴ
ルフボールの性能等に依るところが大きいので、ここで
は、反発特性に着目して、ゴルフクラブの低剛性化の影
響を検討することとした。なお、反発特性は（反発係
数）＝（打撃直後のゴルフボールの初速度）／（打撃直
前のヘッドスピード）で一般的に評価されている。

【０００９】この反発特性に関してこれまで種々の理
論が考えられ、研究開発が進められてきた。代表的な理
論には、モーダル理論や最新モーダル理論（インピーダ
ンスマッチング理論）等がある。また、それらの理論を
利用したと思われるゴルフクラブに関する出願も多数さ
れている。例えば、特公平７−９８０７７号公報、特公
平５−３３０７１号公報、国際公開ＷＯ９８／４６３１
２号公報（特願平１０−５４３７３６号）である。以
下、これらの公報の記載を参考にしつつ具体的に説明す
る。前者の公報（特公平７−９８０７７号公報）では、
ヘッドスピードを４０ｍ／ｓとしたときのゴルフボール
とフェース部との接触時間（τ）が約６００μｓとなる
ことを実験的に確認し、その接触時間τが半周期（Ｔ／
２）となる固有振動数ｆ（＝１／Ｔ＝１／２τ）をヘッ
ドがもつように設定することを提案している。計算結果
として、その固有振動数ｆは約８３０Ｈｚになることが
記載されている。

【００１０】また、後者の公報（国際公開ＷＯ９８／４
６３１２号公報）では、ヘッド、特にフェース部の（一
次）固有振動数ｆをゴルフボールの（一次）固有振動数
に略一致させることを提案している。ゴルフボールの種
類にも依るが、一般的なゴルフボールの固有振動数はｆ
＝６００〜１６００Ｈｚであり、実施例ではヘッドの固
有振動数を１２９０Ｈｚ以下としている。両者は理論構
成を異にするものの、従来、２０００Ｈｚ前後であった
ヘッドの固有振動数を１０００Ｈｚ近傍まで低減させる
ことにより、反発係数が増しゴルフボールの飛距離が伸
びる、としている点で共通しており、反発特性と固有振
動数ｆとに深い相関があると考えられた。そこで、次に
ヘッドの固有振動数ｆに着目することにした。

【００１１】この固有振動数ｆは、理論上、ばね定数
ｋと質量ｍとを用いて、 ｆ＝（ｋ／ｍ）^1/2／２π （数式１） と導かれる。このばね定数ｋは、ヤング率の影響を受け
ることは勿論だが、それ以外に、ゴルフクラブ（例え
ば、フェース部）の形状等の影響も受ける。つまり、同
一のヤング率でも仮にその形状が変化すれば、数式１の
質量ｍが変化し、固有振動数ｆが変化することになる。
そこで、ゴルフクラブの開発に際し、この固有振動数ｆ
に影響を与える要因を明確にする必要があると考え、簡
易なヘッドモデル（図１）を導入してその要因を検討す
ることとした。

【００１２】このヘッドモデルは、ヘッドを有底円筒
状とし、その一底部をヘッドのフェース部と仮定し、フ
ェース部はその外周で筒部と一体化されているものとす
る。ゴルフボールの打接により、そのフェース部の中心
に荷重Ｐが作用するとすれば、材料力学を用いて、外径
φｄ、肉厚ｈの周辺固定円板の撓みδは、 δ＝Ｐｄ²／６４πＤ と導かれる。Ｄは板の曲げ剛性で、 Ｄ＝Ｅｈ³／１２（１ーν²） （Ｅ：ヤング率、ν：ポ
アソン比） である。そして、この２式からばね定数ｋは、 ｋ＝Ｐ／δ＝１６πＥｈ³／３（１−ν²）ｄ² と導かれ、これをフェース部の面積Ｓ＝πｄ²／４と質
量ｍ＝ρＳｈ（ρ：密度）とを用いて変形し、比例定数
α₁を用いると、 ｋ／ｍ＝｛４π²／３（１−ν²）｝・（Ｅ／ρ）・（ｈ
／Ｓ）² ＝α₁・（Ｅ／ρ）・（ｈ／Ｓ）² となり、さらにこの式を数式１に代入し比例定数α₂を
用いて表すと、 ｆ＝α₂・（Ｅ／ρ）^1/2・（ｈ／Ｓ） （数式２） を得る。従って、固有振動数ｆは、比ヤング率Ｅ／ρ
（（Ｅ／ρ）^1/2）と形状係数ｈ／Ｓに比例することが
解った。

【００１３】そこで、先ず、数式２の比ヤング率Ｅ／
ρから検討した。本来、比ヤング率Ｅ／ρは材料毎に固
有の値をもつものであるが、図４からも解るように、マ
グネシウム（Ｍｇ）合金、アルミニウム（Ａｌ）合金、
従来のチタン（Ｔｉ）合金、鋼のいずれの比ヤング率Ｅ
／ρも、（Ｅ／ρ）^1/2 ＝４．８〜５．２程度で大差
がなかった。これから従来のいずれのメタル材料も、材
料面から固有振動数ｆの低減を図ることができなかった
ことに納得がいく。従って、材料面から固有振動数ｆの
低減を図るには、従来のメタル材料にない比ヤング率Ｅ
／ρを達成する必要があることが明らかとなった。

【００１４】次に、形状係数ｈ／Ｓを検討した。数式
２から固有振動数ｆを低減させるには、肉厚ｈを薄く
し、フェース部の面積Ｓを増加させると良いことになる
が、フェース部をこのような形状にすることは、次の理
由により容易ではない。フェース部に作用する応力σを
図１のヘッドモデルを用いて求めると、比例定数α₃を
用いて、 σ＝α₃・１／ｈ² （数式３） と表される。これから、肉厚ｈを薄くすると急激に応力
σが増加するので、ヘッドの強度を確保する上で、肉厚
ｈの低減にも限度ある。一方、面積Ｓを増加させること
も考えられるが、ゴルフクラブの重量バランス、意匠
性、スイング時の空気抵抗等を考えると、面積Ｓを増加
させることにも限界がある。従って、従来と同等以上に
薄い肉厚ｈを確保するために、強度的にも十分なチタン
合金材料が必要となることが明らかとなった。

【００１５】以上、図１のヘッドモデルを基に検討し
てきたが、実際のヘッドと比較すれば、形状、荷重条
件、拘束条件等が異なることはいうまでもない。従っ
て、予め断っておくが、上述した各数式や係数等に拘泥
して完全に考えられるものではない。但し、飛距離等の
ゴルフクラブの性能を評価する指標として、比ヤング率
Ｅ／ρを用いることが有効であることは、十分に示され
ていると考えられる。これらのことは、次の感性性能に
ついても同様である。

【００１６】（２）感性性能 感性性能として、ゴルフボールの打感および打音に着目
した。これらはゴルファーの好みやゴルフボールの性能
に依るところも大きく、必ずしもゴルフクラブの客観的
な評価指標となり得るものではないが、多様な要求性能
に応え得るゴルフクラブを提供する上で無視できない。
そこで、一般的な見解を基にこれらの性能について検討
してみた。

【００１７】打感 打感は、ゴルフボールの打撃時に適度な柔らかさをも
ち、大きな衝撃がグリップから伝達されない方が良いと
いわれている。このため、打撃時にフェース部が適度に
撓むことが好ましいと考えた。このフェース部の撓みδ
は前述の数式から比例定数α₃を用いて、 δ＝α₃・（１／Ｅ）・（１／ｈ²）・（Ｓ／ｈ） と容易に導かれる。これから、打感を向上させるために
は、ヤング率Ｅ、肉厚ｈを低減し、面積Ｓを増加させる
と良いことになり、基本的に前述の固有振動数ｆの低減
と共通する。但し、固有振動数ｆの低減と異なり、ここ
では比ヤング率Ｅ／ρよりヤング率Ｅが直接撓みδに影
響している点が異なる。従って、ヤング率Ｅの低減だけ
でも、打感の向上には有効であることが明らかとなっ
た。また、付加的ながら、フェース部の撓みδが適度に
大きくなると、ゴルフボールの制御性も増すとも考えら
れる。

【００１８】打音 打音は、飛距離が伸びたように感じられる、適度なクリ
ック音が好ましいといわれている。打音が低音量若しく
は低音（低周波数）になると、鈍い感じがして飛距離が
短いと感じられる。逆に、打音が大音量若しくは高音
（高周波数）になると、ゴルファーに不快感を与える。
従って、打音の観点からも、ヘッド全体としての外殻構
造、その撓み、固有振動数等を適度に調整できると好ま
しいことも明らかである。

【００１９】（３）その他 本発明者が調査したところ、低ヤング率のチタン合金を
ゴルフクラブに用いることによりゴルフボールの飛距離
を伸せるとした出願も多数あった。例えば、特開平５−
１１１５５４号公報、特開平６−２４０３９０号公報、
特開平８−１４３０１２号公報、特開１０平−１５５９
４２号公報等にその開示がされている。しかし、これら
のゴルフクラブに利用されているチタン合金は、いずれ
も未だヤング率が８０ＧＰａ以上であり、従来のβ型チ
タン合金と大差がない。従って、このようなチタン合金
製のゴルフクラブ若しくはゴルフクラブヘッドでは、さ
ほど性能の向上が望めないと考えられる。また、そのよ
うな材料を使用する限り、ゴルフクラブの設計自由度は
狭いものとなってしまう。

【００２０】本発明は、このような事情に鑑みて為され
たものある。つまり、従来になく低剛性で高強度なチタ
ン合金を用いることにより、多様な要求に応えられる設
計自由度の大きなゴルフクラブを提供することを目的と
する。

【００２１】

【課題を解決するための手段】そこで本発明者は、この
課題を解決すべく鋭意研究し、各種系統的実験を重ねた
結果、強度の低下を招くことなくヤング率（平均ヤング
率）を一層低減させることができる、ゴルフクラブに適
したチタン合金を開発・発見した。そして、このチタン
合金をゴルフクラブに応用して、多様な要求に応えられ
る設計自由度の大きなゴルフクラブを開発するに至った
ものである。

【００２２】すなわち、本発明のゴルフクラブは、ゴル
フボールが打接するフェース部を備えるヘッドと、該ヘ
ッドの一端部から延出し他端部にグリップ部を備えるシ
ャフトとからなるゴルフクラブにおいて、前記フェース
部および／または前記シャフトは、引張試験で真に永久
歪みが０．２％に到達したときの応力として定義される
引張弾性限強度が７００ＭＰａ以上であり、加える応力
が０から該引張弾性限強度までの範囲にある弾性変形域
内で、該引張試験により得られた応力−歪み線図上の接
線の傾きが応力の増加に伴って減少する特性を示し、該
応力−歪み線図上の接線の傾きから求まるヤング率の代
表値として、該引張弾性限強度の１／２に相当する応力
位置での接線の傾きから求めた平均ヤング率が７５ＧＰ
ａ以下である高弾性変形能のチタン合金からなるチタン
合金部をもつことを特徴とする。

【００２３】本発明のゴルフクラブは、弾性変形域内で
応力−歪み線図上の接線の傾きが応力の増加に伴って減
少するという従来に全くない新規な特性を示し、引張弾
性限強度が７００ＭＰａ以上という高（弾性）強度で、
平均ヤング率が７５ＧＰａ以下という低ヤング率であ
る、高弾性変形能のチタン合金からなるチタン合金部を
もつ。これにより、その要求性能に応じて、強度面から
の設計自由度のみならず、剛性面からの設計自由度も拡
大させることができた。従って、従来と同様にゴルフク
ラブの軽量化、ヘッド容積の増大、フェース部面積の拡
大等を図ることができるのは勿論のこと、ゴルフボール
の飛距離の増大、打感や打音の向上等も図れる。しか
も、それらを高次元でバランスさせることも可能である
ため、著しく性能の向上したゴルフクラブを得ることも
できる。

【００２４】引張弾性限強度が７００ＭＰａ未満だと、
強度確保のために重量増加等を招き、ゴルフクラブの設
計自由度が制限されるので好ましくない。また、平均ヤ
ング率が７５ＧＰａを越えると、低剛性化を図り難くな
り、ゴルフクラブの設計自由度が制限されるので好まし
くない。なお、平均ヤング率は、順に、７０ＧＰａ以
下、６５ＧＰａ以下、６０ＧＰａ以下および５５ＧＰａ
以下となるほど、好ましく、引張弾性限強度は、順に、
７５０ＭＰａ以上、８００ＭＰａ以上、８５０ＭＰａ以
上、９００ＭＰａ以上となるほど好ましい。

【００２５】ここで、本発明に係る「チタン合金」と
は、Ｔｉを含有する合金を意味し、Ｔｉの含有量を特定
するものではない。「引張弾性限強度」とは、試験片へ
の荷重の負荷と除荷とを徐々に繰り返して行う引張試験
において、永久伸び（歪み）が０．２％に到達したとき
の負荷していた応力を言う。この点、前記引張試験にお
いて、試験片の最終的な破断直前の荷重を、その試験片
の平行部における試験前の断面積で除して求められる引
張強度とは異なる。また、「平均ヤング率」とは、厳密
な意味でのヤング率の「平均」を指すものではなく、本
発明で使用したチタン合金を代表するヤング率という意
味である。具体的には、前記引張試験により得られた応
力（荷重）−歪み（伸び）線図において、引張弾性限強
度の１／２に相当する応力位置での曲線の傾き（接線の
傾き）を、平均ヤング率とした。「引張弾性限強度」と
「平均ヤング率」との詳細は、別途、後述する。なお、
本明細書中で「低ヤング率」とは、前記平均ヤング率
が、従来の一般的なヤング率に対して小さいことを意味
し、「高強度」とは、前記引張弾性限強度または前記引
張強度が大きいことを意味する。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下に、ゴルフクラブの実施形態
を挙げて、本発明を詳しく説明する。 （１）平均ヤング率と引張弾性限強度 本発明のチタン合金部の平均ヤング率と引張弾性限強度
とについて、以下に図２Ａ、Ｂを用いて詳述する。図２
Ａは、本発明で使用したチタン合金の応力−歪み線図を
模式的に示した図であり、図２Ｂは、従来のチタン合金
（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金）の応力−歪み線図を模式的
に示した図である。

【００２７】図２Ｂに示すように、従来の金属材料で
は、先ず、引張応力の増加に比例して伸びが直線的に増
加する（’−間）。そして、その直線の傾きによっ
て従来の金属材料のヤング率は求められる。換言すれ
ば、そのヤング率は、引張応力（公称応力）をそれと比
例関係にある歪み（公称歪み）で除した値となる。この
ように応力と歪みとが比例関係にある直線域（’−
間）では、変形が弾性的であり、例えば、応力を除荷す
れば、試験片の変形である伸びは０に戻る。しかし、さ
らにその直線域を超えて引張応力を加えると、従来の金
属材料は塑性変形を始め、応力を除荷しても、試験片の
伸びは０に戻らず、永久伸びを生じる。

【００２８】通常、永久伸びが０．２％となる応力σｐ
を０．２％耐力と称している（ＪＩＳ Ｚ ２２４
１）。この０．２％耐力は、応力−歪み線図上で、弾性
変形域の直線（’−：立ち上がり部の接線）を０．
２％歪み分だけ平行移動した直線（’−）と応力―
歪み曲線との交点（位置）における応力でもある。従
来の金属材料の場合、通常、「伸びが０．２％程度を超
えると、永久伸びになる」という経験則に基づき、０．
２％耐力≒引張弾性限強度と考えれられている。逆に、
この０．２％耐力内であれば、応力と歪みとの関係は概
ね直線的または弾性的であると考えられる。

【００２９】ところが、図２Ａの応力−歪み線図から
も解るように、このような従来の概念は、本発明のチタ
ン合金部に使用したチタン合金には当てはまらない。理
由は定かではないが、本発明で使用したチタン合金の場
合、弾性変形域において応力―歪み線図が直線とはなら
ず、上に凸な曲線（’−）となり、除荷すると同曲
線−’に沿って伸びが０に戻ったり、−’に沿
って永久伸びを生じたりする。このように、本発明で使
用したチタン合金では、弾性変形域（’−）です
ら、応力と歪みとが直線的な関係になく、応力が増加す
れば、急激に歪みが増加する。また、除荷した場合も同
様であり、応力と歪みとが直線的な関係になく、応力が
減少すれば、急激に歪みが減少する。つまり、本発明で
使用したチタン合金は、優れた高弾性変形能を有するも
のであることが解る。

【００３０】ところで、本発明で使用したチタン合金の
場合、図２Ａからも解るように、応力が増加するほど応
力−歪み線図上の接線の傾きが減少している。このよう
に、弾性変形域において、応力と歪みとが直線的に変化
しないため、従来の方法で本発明で使用したチタン合金
のヤング率を定義することは適切ではない。また、本発
明で使用したチタン合金の場合、応力と歪みとが直線的
に変化しないため、従来と同様の方法で０．２％耐力
（σｐ’）≒引張弾性限強度と評価することも適切では
ない。つまり、従来の方法により求まる０．２％耐力で
は、本来の引張弾性限強度よりも著しく小さい値となっ
てしまい、もはや、０．２％耐力≒引張弾性限強度と考
えることはできない。

【００３１】そこで、本来の定義に戻って、本発明で使
用したチタン合金の引張弾性限強度（σｅ）を前述した
ように求めることとし（図２Ａ中の位置）、また、本
発明で使用したチタン合金のヤング率として、前述の平
均ヤング率を導入することとした。なお、図２Ａおよび
図２Ｂ中、σｔは引張強度であり、εｅは本発明で使用
したチタン合金の引張弾性限強度（σｅ）における歪み
であり、εｐは従来の金属材料の０．２％耐力（σｐ）
における歪みである。

【００３２】（２）チタン合金部の組成 本発明のゴルフクラブは、全体を１００質量％とした
場合に、チタン合金部が３０〜６０質量％のＶａ族（バ
ナジウム族）元素を含有すると、好適である。Ｖａ族の
元素を３０〜６０質量％含有することにより、比強度の
低下をもたらすことなくチタン合金部の低ヤング率化を
図ることができた。Ｖａ族（バナジウム族）の元素の含
有量が３０質量％未満では所望の低ヤング率を得ること
ができず、一方、それが６０質量％を越えると、チタン
合金部の密度が大きくなり、チタン合金部の比強度の低
下を招く。また、６０質量％を越えると、含有元素の原
子量の相違による材料偏析が生じ易くなる。なお、特に
断らない限り、質量％は合金全体の組成を１００質量％
としたときの値であり、「ｘ〜ｙ質量％」と言うとき
は、その下限（ｘ）および上限（ｙ）を含む（以下、同
様）。

【００３３】Ｖａ族（バナジウム族）にはバナジウム
（Ｖ）の他、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）があ
り、いずれもβ相安定化元素である。但し、チタン合金
部がβ型合金に限られるということではない。このＶａ
族元素の含有により、低ヤング率化と共に、従来のα型
合金やα＋β型合金等に比べて冷間加工性を著しく向上
させることができた。従って、冷間プレス成形等でゴル
フクラブのヘッド等を製作する際に非常に有効である。
なお、本発明のチタン合金部の密度の増加を抑えて、比
強度の低下を招かないようにするには、Ｖａ族元素の含
有量を、３０〜５０質量％とするとより好ましい。

【００３４】本発明のゴルフクラブは、チタン合金部
が、さらに、全体を１００質量％とした場合に、ジルコ
ニウム（Ｚｒ）とハフニウム（Ｈｆ）とスカンジウム
（Ｓｃ）とからなる金属元素群中の１種以上の元素を合
計で２０質量％以下含有すると、好適である。ジルコニ
ウムとハフニウムとは、チタン合金の低ヤング率化と高
強度化に有効である。また、これらの元素は、チタンと
同族（ＩＶａ族）元素であり、全率固溶型の中性的元素
であるため、Ｖａ族元素によるチタン合金の低ヤング率
化を妨げることもない。

【００３５】また、スカンジウムは、チタンに固溶した
場合、Ｖａ族元素と共にチタン原子間の結合エネルギー
を特異的に低下させ、さらなる低ヤング率化を図るのに
有効な元素である（参考資料：Ｐｒｏｃ．９ｔｈ Ｗｏ
ｒｌｄ Ｃｏｎｆ．ｏｎ Ｔｉｔａｎｉｕｍ、（１９９
９）、ｔｏ ｂｅ ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ）。それらの元
素が合計で２０質量％を越えると、材料偏析による強
度、靱性の低下やコスト上昇を招くため、好ましくな
い。ヤング率、強度、靱性等のバランスを図る上で、そ
れらの元素が合計で、１質量％以上、さらには、５〜１
５質量％であると、より好ましい。

【００３６】また、これらの元素は、Ｖａ族元素と作用
上、共通する部分が多いため、所定の範囲内で、Ｖａ族
元素と置換することもできる。例えば、本発明のチタン
合金部が、合計で２０重量％以下のジルコニウム（Ｚ
ｒ）とハフニウム（Ｈｆ）とスカンジウム（Ｓｃ）とか
らなる金属元素群中の１種以上の元素と、該金属元素群
中の１種以上の元素との合計が３０〜６０重量％となる
Ｖａ族（バナジウム族）元素と、残部が実質的にチタン
とからなるようにすることもできる。

【００３７】また、ジルコニウム（Ｚｒ）および／また
はハフニウム（Ｈｆ）を１〜１０質量％含有し平均ヤン
グ率が７５ＧＰａ以下となるようにしても良い。前述し
たのと同様に、ジルコニウムおよび／またはハフニウム
を１〜１０質量％含有することにより、引張弾性限強度
を低下させることなく、平均ヤング率が７５ＧＰａ以下
という、さらなる低ヤング率を達成できる。従って、ゴ
ルフクラブのヘッド等の固有振動数ｆを調整できる幅が
一層広がり好都合である。

【００３８】なお、含有量は、ジルコニウム単体、ハフ
ニウム単体若しくはジルコニウムとハフニウムの複合の
何れの場合でも、１〜１０質量％であると好適である。
何れも１質量％未満では、固溶化作用が十分でなく、所
望の低ヤング率が得られない。一方、１０質量％を越え
ると、全体の密度が増加し比強度の点から好ましくな
い。また、材料偏析が生じ易くなり、強度、靱性の低下
を招きかねない。そして、低ヤング率、強度等の観点か
ら、それらを５〜１０質量％とすると一層好ましい。

【００３９】本発明のゴルフクラブは、さらにチタン
合金部が、１〜２０質量％のモリブデン（Ｍｏ）と１〜
２０質量％の鉄（Ｆｅ）と１〜２０質量％の錫（Ｓｎ）
と０．１〜３質量％のアルミニウム（Ａｌ）とからなる
金属群のうちから１種類以上の元素を含むと好適であ
る。モリブデンは、チタン合金部の室温強度、熱間加工
性を向上させるのに有効な元素である。

【００４０】室温域で使用されるゴルフクラブにとり、
室温強度が大きいことは非常に有意義である。モリブデ
ンが１質量％未満では十分な固溶強化作用が得られず、
室温強度の向上が図れない。また、モリブデンが２０質
量％を越えると、材料偏析が生じ易くなり、均質な材料
を得ることが困難になり、強度や延性の低下を招きかね
ない。なお、モリブデンを４〜１５質量％、室温強度を
一層向上させることができて好ましい。

【００４１】また、モリブデンの代わりに、またはモリ
ブデンと共に１〜２０質量％の鉄を含有してもよい。鉄
も、チタン合金部の室温強度の向上に有効な元素であ
る。鉄が１質量％未満では十分な固溶強化作用が得られ
ず、室温強度の向上が望めない。鉄が２０質量％を越え
ると、材料偏析が生じ易くなり、均質な材料を得ること
ができず、強度や延性の低下を招く。なお、鉄を３〜１
５質量％とすると、室温強度を一層向上させることがで
きて好ましい。

【００４２】また、モリブデンや鉄の代わりに、または
モリブデンや鉄と共に１〜２０質量％の錫（Ｓｎ）を含
有すると好適である。錫はα安定化元素であるが、本発
明のチタン合金部の強度向上に有効な元素である。錫が
１質量％未満では強度の向上が望めず、２０質量％を越
えると、チタン合金部の延性が低下する。なお、低ヤン
グ率と共に安定した強度を得るには、錫の含有量を質量
％で４〜１５％とするとより好ましい。

【００４３】また、モリブデンや鉄や錫の代わりに、ま
たはモリブデンや鉄や錫と共に０．１〜３質量％のアル
ミニウムを含有すると好適である。アルミニウムも、モ
リブデン等と同様、チタン合金部の室温強度を向上させ
るのに有効な元素である。特に、アルミニウムを錫と共
に含有すると、チタン合金部は、靱性を害されずに引張
弾性限強度の向上を図ることができる。アルミニウムが
０．１質量％未満では十分な固溶強化作用が得られず、
室温強度の向上が望めない。また、３質量％を越える
と、チタン合金部の延性が低下する。なお、室温強度を
一層向上させるために、アルミニウムを０．５〜２質量
％含むとより好ましい。

【００４４】本発明のゴルフクラブは、さらに、全体
を１００質量％とした場合に、チタン合金部が０．０８
〜０．６質量％の酸素（Ｏ）を含有すると、好適であ
る。酸素は、チタン合金部の強度向上に有効な元素であ
る。特に、Ｖａ族の元素との共存により、チタン合金部
を高強度、低ヤング率とすることができるので、設計自
由度の大きなゴルフクラブを得る上で非常に有効であ
る。但し、酸素の含有量を０．０８質量％未満とする
と、強度の向上が図れず、０．６質量％を越えると、平
均ヤング率が上昇し、伸びの低下をもたらすため好まし
くない。また、０．６質量％を越えると、延性が低下
し、圧延等の冷間加工性も低下する。望ましくは、酸素
を０．１５〜０．５質量％含有すると良い。

【００４５】また、チタン合金部は、全体を１００質量
％とした場合に、０．０５〜１．０質量％の炭素（Ｃ）
を含むと、好適である。炭素も酸素と同様に、侵入型の
固溶強化元素であり、チタン合金のα相を安定にし、強
度を向上させる上で有効な元素である。炭素が０．０５
質量％未満では、チタン合金の強度向上を十分に図れ
ず、１．０質量％を超えると、チタン合金の脆化を招き
好ましくない。強度と延性とのバランスを図る上で、炭
素を０．１〜０．８質量％とすると、より好ましい。

【００４６】本発明のゴルフクラブは、さらに、全体
を１００質量％とした場合に、チタン合金部が、０．０
１〜１．０質量％のホウ素（Ｂ）を含むと、好適であ
る。ホウ素は、チタン合金の機械的な材料特性と熱間加
工性とを向上させる上で有効な元素である。ホウ素は、
チタン合金に殆ど固溶せず、そのほぼ全量がチタン化合
物粒子（ＴｉＢ粒子等）として析出する。この析出粒子
が、チタン合金の結晶粒成長を著しく抑制して、チタン
合金の組織を微細に維持するからである。ホウ素が０．
０１質量％未満では、その効果が十分ではなく、１．０
質量％を超えると、高剛性の析出粒子が増えることによ
り、チタン合金部の全体的な平均ヤング率の上昇と冷間
加工性の低下を招いてしまう。一方、組織の微細化、低
ヤング率、冷間加工性等を両立すべく、ホウ素を０．０
１〜０．５質量％とすると、一層好ましい。

【００４７】なお、上述した各組成元素は、所定の範囲
内で、任意に組合わせることができ、また、本発明のゴ
ルフクラブの趣旨を逸脱しない範囲内で、さらに別の元
素を配合してチタン合金部を形成することもできる。

【００４８】（３）チタン合金部の組織 本発明のゴルフクラブは、チタン合金部が、５０％以
上の冷間加工組織を有すると好適であり、特に、平均ヤ
ング率が６５ＧＰａ以下で引張弾性限強度が８００ＭＰ
ａ以上であると、好適である。チタン合金部が冷間加工
組織をもつことにより、低ヤング率化と高強度化を高次
元で両立できる。特に、ゴルフクラブの構成部材を冷間
プレス加工して製作するような場合には非常に好都合で
ある。

【００４９】冷間加工組織とは、チタン合金部を冷間加
工したときに得られる組織であり、「冷間」とは、チタ
ン合金の再結晶温度（再結晶を起す最低の温度）以下を
指す。５０％以上の冷間加工組織とは、次式により定義
される冷間加工率が５０％以上の場合にできる冷間加工
組織をいう。 冷間加工率 ＝ （Ｓ₀−Ｓ）／Ｓ₀ ×１００（％） （Ｓ₀：冷間加工前の断面積、Ｓ：冷間加工後の断面
積） このような、冷間加工組織を付与することにより、低ヤ
ング率と高強度化を達成できる理由は、現在のところ必
ずしも明らかではない。

【００５０】この冷間加工には、例えば、冷間圧延、冷
間プレス、冷間絞り、冷間線引き、冷間スェージング加
工等がある。また、冷間加工により先ず素材を製造して
から（素材用冷間加工工程）、その素材を冷間プレスで
製品に成形しても良いし（成形用冷間プレス工程）、両
工程を一工程として行っても良い。また、素材（焼結体
や熱間加工材）を直接、冷間プレス機にて冷間鍛造して
所定の冷間加工等を付与しても良い。但し、高強度、低
ヤング率を得るためには、かなりの冷間加工を加えるこ
とが好ましいので、素材用冷間加工工程でチタン合金部
の組織を十分な冷間加工組織としておくことが好まし
い。

【００５１】また、本発明のゴルフクラブは、焼結の
まま用いる場合にはチタン合金部が平均径５０μｍ以下
の空孔を３０体積％以下含む焼結組織であると、一層好
適である。このような範囲内で空孔の量を調整すること
により、本発明のチタン合金部の強度や延性に大きな影
響を与えることなく、平均ヤング率の低減量を調整でき
る。冷間加工を行う場合には、平均径５０μｍ以下の空
孔が１０体積％以下となるように緻密化を行っておくと
良い（緻密化工程）。この緻密化工程は、例えば、焼結
後に熱間鍛造等を軽く行うようなものでも良い。

【００５２】ここで、平均径が５０μｍを越え、また
は、空孔が３０体積％を越えると、チタン合金部の強度
が低下し、冷間加工性等も悪化する。この空孔の平均径
と体積％とを適宜調整することにより、高強度化、低ヤ
ング率化を一層図ることができる。焼結組織は、例え
ば、金属粉末を静水圧２００〜４００ＭＰａでＣＩＰ成
形（冷間静水圧成形）した後、１２００〜１５５０℃、
１．３×１０^-3ＭＰａの雰囲気で４〜１６時間焼結させ
ることにより得られ、チタン粉末等の成形時に十分な緻
密化を図れれば、その後、別途緻密化工程を行う必要は
ない。

【００５３】なお、空孔とは、構成組織内に残留する空
隙を意味し、相対密度で評価される。相対密度とは、真
密度ρ₀（残留空孔０％の場合）で焼結体密度ρを割っ
た値の百分率（ρ／ρ₀ ）×１００（％）で表され、空
孔の体積％は次数式で表される。 空孔の体積％ ＝｛１−（ρ／ρ₀）｝×１００
（％） その平均径は、２次元画像処理で測定される空孔形状
を、それと等しい面積をもつ等価円形状として評価し、
それらの等価円形状から求まる径の平均値を空孔形状の
平均径としたものである。

【００５４】（４）チタン合金部の比ヤング率 本発明のゴルフクラブは、チタン合金部が、平均ヤング
率をＥ（ＧＰａ）、密度をρ（１０³×Ｋｇ／ｍ³）とす
るときに比ヤング率Ｅ／ρが１６（×１０^-3ＧＰａ・ｍ
³／Ｋｇ）未満、または、（Ｅ／ρ）^1/2 が４（×１０
^-3ＧＰａ・ｍ³／Ｋｇ）^1/2未満であると、好適である。
前述したように、従来の材料ではこの比ヤング率Ｅ／ρ
がその種類によらず、ほぼ一定値であったため、材料面
からヘッド部等の固有振動数ｆを低減することは困難で
あった。ところが、本発明のゴルフクラブのチタン合金
部では、この比ヤング率Ｅ／ρを従来の材料より著しく
低い値とすることができた。つまり、チタン合金部の固
有振動数ｆの低減を材料面から達成でき、従来になく、
ゴルフクラブの設計自由度を広げることができた。

【００５５】一例として本発明のチタン合金部について
比ヤング率Ｅ／ρを示すと、平均ヤング率Ｅ＝５３（Ｍ
Ｐａ）で、密度ρ＝５．８３６（１０³×Ｋｇ／ｍ³）で
あるので、比ヤング率Ｅ／ρ＝９．１（×１０^-3ＧＰａ
・ｍ³／Ｋｇ）となる。これを、従来の他金属材料と比
較したグラフを図３に示す。図３では、数式２に合わせ
て、横軸を（Ｅ／ρ）^1/2 とした。この図３からも明
らかなように、チタン合金部は著しく低い比ヤング率Ｅ
／ρとなっていることが解る。また、このチタン合金部
の（Ｅ／ρ）^1/2 を、従来のα＋β型チタン合金やヤン
グ率の最も低いβ型チタン合金と比較しても、それぞ
れ、約４０％、約２５％の低減となている。これから
も、比ヤング率Ｅ／ρを著しく低減できたことが解る。

【００５６】なお、比ヤング率Ｅ／ρが１６（×１０^-3
ＧＰａ・ｍ³／Ｋｇ）を越えると、チタン合金部の固有
振動数ｆ等の最適化が難しくなり、ゴルフクラブの設計
自由度が制限されるので好ましくない。一方、ゴルフク
ラブの設計自由度をより拡大すべく、比ヤング率Ｅ／ρ
が１２以下、言換えるなら、（Ｅ／ρ）^1/2 が３．５
以下（各単位は、同上）とすると、より好ましい。

【００５７】（５）チタン合金部の形状 本発明のゴルフクラブは、本発明のチタン合金部が、前
記フェース部の少なくとも一部を構成していると、好適
である。前述した数式３から解るように、肉厚ｈの低減
は急激な応力の増加をもたらすと考えられるが、チタン
合金部の引張弾性限強度は７００ＭＰａ以上と高強度で
あるため、従来と同等以上に薄い肉厚ｈとすることがで
きる。従って、材料面からのみならず、形状面からも固
有振動数ｆの低減等が図れ、ゴルフクラブの設計自由度
を一層拡張できた。

【００５８】なお、「フェース部の少なくとも一部」と
したのは、フェース部の全面にそのチタン合金部を使用
したものでも良いし、スイートスポット部分のみにチタ
ン合金部を使用したもの等でも良い。さらには、フェー
ス部の表面のみにチタン合金部を固着したものでも良
く、この場合、チタン合金部がヘッド強度を直接確保す
る必要がないので、チタン合金部を一層薄いものとする
ことができる。

【００５９】（５）チタン合金部の用途 上述してきたように、本発明のゴルフクラブは、従来に
ない特徴をチタン合金部が備えるため、ゴルフクラブの
設計自由度が拡大し、その多様な要求性能を達成でき
る。

【００６０】例えば、チタン合金部をヘッドに用いた
ゴルフクラブなら、ゴルフクラブのヘッド（外殻）全体
をそのチタン合金部で構成しても良いし、フェース部の
みをチタン合金部で構成しても良い。また、前述したよ
うにスイートスポット等、フェース部の一領域のみをチ
タン合金部で構成しても良い。さらには、フェース部を
複層構造としてその表層のみをチタン合金部で構成して
も良い。このように、ヘッドをチタン合金部で構成した
ゴルフクラブは、従来になく飛距離、打感、打音等の性
能を向上させることができる。なお、そのようなチタン
合金部の表層に、種々のコーティング処理等を行っても
良い。例えば、表面硬度を上げることにより、耐摩耗性
等を向上させることができる。具体的には、酸化、窒化
処理などがある。

【００６１】さらに、シャフトの全体若しくは一部を
そのチタン合金部で構成したゴルフクラブとしても良
い。チタン合金部の高比強度と低ヤング率とにより、軽
量で、良くしなるシャフトをもつゴルフクラブが得られ
る。ゴルファーの好みにもよるが、強度を確保しつつ、
シャフトの剛性を低減できると、ゴルフボールを打撃し
た時の衝撃が小さくなり、打感が向上するといわれてい
る。また、たわみが大きくなると、シャフトに蓄えられ
る弾性エネルギーが大きくなり、打撃時、ゴルフボール
にその弾性エネルギーを伝達し易い場合もある。また、
ゴルフボールの弾道制御も容易になり得る。

【００６２】本発明のゴルフクラブには、ドライバー
の他、アイアン、パターも当然含まれる。また、チタン
合金部を用いる目的が、飛距離、打感、打音等の向上に
限られるものでない。飛距離、打感、打音等は、本発明
のゴルフクラブの設計自由度の大きさを示すための例示
に過ぎない。このように、本発明のゴルフクラブは設計
自由度が非常に大きいため、ゴルファーの多様なレベル
に応じることができる。

【００６３】

【実施例】本発明のゴルフクラブについて、以下、具体
的に説明する。本発明のゴルフクラブの一実施例である
ドライバー１を図４に示す。このドライバー１は、前述
のチタン合金部をヘッド１００のフェース部１１０に設
けたものである。そこで、先ず、このチタン合金部の種
々の実施例について説明する。

【００６４】（１）第１実施例 チタン合金部の製造 チタン合金部を以下のようにして製造した。原料粉末と
して、市販の水素化・脱水素チタン（Ｔｉ）粉末（−＃
３２５、−＃１００）、ニオブ（Ｎｂ）粉末（−＃３２
５）、タンタル（Ｔａ）粉末（−＃３２５）、ジルコニ
ウム（Ｚｒ）粉末（−＃３２５）を用意した。次に、こ
れらの粉末を、Ｔｉ−３０Ｎｂ−１０Ｔａ−５Ｚｒの組
成割合（表１）になるように配合し、この粉末を圧力４
ｔｏｎ／ｃｍ² で加圧しつつＣＩＰ成形（冷間静水圧成
形）により、φ５０ｍｍ×１００ｍｍの成形体とした。
このときの含有酸素量はＴｉ粉末に含まれる酸素量
（Ｏ：０．１〜０．５質量％）で調整をした（以下の実
施例についても、同様である）。なお、表１では、残部
であるＴｉを省略して示した。

【００６５】次に、この成形体を１．３×１０^-3Ｐａの
真空中で１３００℃×１６時間加熱し、焼結させて焼結
体とした。そして、この焼結体を９５０〜１１５０℃の
大気中で熱間鍛造して板厚１５ｍｍの原材とし、焼結体
組織の緻密化を図った（緻密化工程）。こうして得た原
材をさらに冷間加工して厚さｔ＝４ｍｍの板素材とした
（素材用冷間加工工程）。このときの冷間加工率は７３
％であった。なお、この冷間加工には冷間圧延機を用
い、中間焼鈍なしで、０．５ｍｍパスを２２回通して、
４ｍｍの厚さの板素材を得た。

【００６６】次に、この板素材を用いて、冷間加工（冷
間プレス）によりフェース部１１０を得た（成形用冷間
プレス工程）。なお、素材用冷間加工工程と成形用冷間
プレス工程とを合わせて一工程とし、直接、冷間プレス
機にて冷間鍛造を行なって、冷間加工率が５０％以上と
なるようにしても良い。但し、前述したように、成形用
冷間プレス工程前に、素材用冷間加工工程で十分な冷間
加工（冷間加工率５０％以上）を行っておくと、低ヤン
グ率・高強度のチタン合金部を確実に得ることができる
ので、好ましい。また、冷間加工の程度（冷間加工率）
を調整することで、平均ヤング率と引張弾性限強度とを
調整することも可能となる。また、これらの工程を分け
ると、大きめの板材（素材）から一度の冷間プレス加工
で多数のフェース部（チタン合金部）が得られるため、
生産効率の向上も図れる。

【００６７】チタン合金部の測定 こうして得たチタン合金部の材料特性を、以下のように
測定した。 （ａ）平均ヤング率と引張弾性限強度 各供試材について、インストロン試験機を用いて引張試
験を行い、荷重と伸びとを測定して、応力−歪み線図を
求めた。インストロン試験機とは、インストロン（メー
カ名）製の万能引張試験機であり、駆動方式は電気モー
タ制御式である。伸びは試験片の側面に貼り付けたひず
みゲージの出力から測定した。平均ヤング率と引張弾性
限強度とは、その応力−歪み線図に基づいて、前述した
方法により求めた。このとき、平均ヤング率は５３ＧＰ
ａと、低ヤング率であり、また、引張弾性限強度は９３
６ＭＰａと、高強度であった。

【００６８】（ｂ）密度 密度は、アルキメデス法により求めたところ、５．８３
６×１０³ｋｇ／ｍ³であった。

【００６９】（ｃ）伸び 伸びは、破断伸びδを求めた。本実施例では、伸びが１
４％であった。なお、破断伸びδは、破断時の標点距離
Ｌ_f と試験前の標点距離Ｌ₀ とを用いて、δ＝（Ｌ_f−
Ｌ₀）／Ｌ₀ ×１００（％）と表されるものであり、Ｌ
_f は前述の応力−歪み線図に基づいて測定した。これら
のチタン合金部の材料特性を、表１に併せて示す。

【００７０】（２）第２〜１５実施例 第２〜１５実施例のチタン合金部を以下のようにして
製造した。原料粉末として、前述したＴｉ粉末、Ｎｂ粉
末、Ｔａ粉末およびＺｒ粉末と、バナジウム（Ｖ）粉末
（−＃３２５）、ハフニウム（Ｈｆ）粉末（−＃３２
５）、モリブデン（Ｍｏ）粉末（−＃３２５）、Ｆｅ−
Ｎｂ粉末（−＃３２５）、錫（Ｓｎ）粉末（−＃３２
５）、Ａｌ−Ｖ粉末（−＃３２５）、スカンジウム（Ｓ
ｃ）粉末（−＃３２５）、ＴｉＢ２粉末（−＃３２５）
およびＴｉＣ粉末（−＃３２５）とを用意し、これらの
粉末を適宜選択して、表１に示す種々の割合で配合し
た。それらの各混合粉末を用いて、第１実施例と同様
に、成形、焼結、熱間鍛造、冷間加工等を行い、表１に
示す種々の組成をもつチタン合金部からなるフェース部
１１０を製作した。

【００７１】各々のチタン合金部の材料特性を第１実
施例と同様に測定し、それらの結果を表１に併せて示し
た。表１の材料特性からも解るように、本発明のチタン
合金部は、冷間加工により低ヤング率、高強度（引張弾
性限強度）が得られ、非常に優れた冷間加工性を備える
ため、冷間プレス成形されるゴルフクラブ部材に利用す
ると最適である。

【００７２】

【表１】

【００７３】（ゴルフクラブ） （１）ドライバー ドライバー１は、図４に示すようにヘッド１００とシャ
フト１５０とから基本的に構成される。以下、これらを
分けて説明する。 ヘッド 図５に示すように、ドライバーのヘッド１００は、フェ
ース部１１０と側底殻部１２０と上殻部１３０とシャフ
ト取付用パイプ１４０との４部材から基本的に構成され
る。フェース部１１０以外の各部材は、同一材料Ｔｉ−
４．５Ｆｅ−７Ｍｏ−１．５Ａｌ−１．５Ｖ（単位：質
量％）で、冷間プレス加工により製作した。この材料
は、フェース部１１０との溶接性や、中空ヘッドの剛
性、強度を考慮して決めた。本実施例では側底殻部１２
０等の肉厚を２．６ｍｍとした。そして、フェース部１
１０と側底殻部１２０と上殻部１３０とシャフト取付用
パイプ１４０との各部材の周辺接合部を溶接して、ヘッ
ド１００とした。溶接には、レーザー溶接を用いたが、
電子ビーム溶接を用いても良い。なお、本実施例ではフ
ェース部１１０とその他の部材との材質を異なったもの
としたが、全部材をフェース部１１０（チタン合金部）
と同材質で構成しても良い。

【００７４】次に、これら４部材について形状等を詳細
に説明する。 （ａ）フェース部 フェース部１１０は、打撃時にゴルフボールが打接する
部分である。図５に示すように、このフェース部１１０
は略楕円形の板状をしており、ほぼ均一な肉厚ｈと面積
Ｓとをもつ。このフェース部１１０の固有振動数ｆを具
体的に見積ると、次のようになる。つまり、面積Ｓ、肉
厚ｈを通常モデルの形状と同一とした場合、本発明のゴ
ルフクラブによると、上記第１実施例の場合、（Ｅ／
ρ）^1/2＝３．０となるから固有振動数ｆは通常のゴル
フクラブに較べて約４０％低減となる

【００７５】通常、チタン製フェースをもつドライバー
の場合その固有振動数ｆは１３００〜１４００Ｈｚ、ア
イアンの場合その固有振動数ｆは１８００〜１９００Ｈ
ｚであると言われている。ここで、数式２のα₂、ｈ／
Ｓを一定と考えて従来のフェースを本発明のチタン合金
部で置換した場合を考えると、ドライバーの固有振動数
ｆは７８０〜８４０Ｈｚ、アイアンの固有振動数ｆは１
０８０〜１１４０Ｈｚとなる。

【００７６】一方、通常のゴルフボールの固有振動数ｆ
は６００〜１６００Ｈｚである。これより、本発明のゴ
ルフクラブは、その固有振動数ｆをゴルフボールの固有
振動数ｆとほぼ等しくできるか若しくは著しく近づける
ことができることが解る。従って、本発明によれば、ゴ
ルフボールの飛距離や打感、打音等の著しい向上を図れ
る、設計自由度の大きなゴルフクラブを提供できる。

【００７７】本実施例では肉厚ｈを略一定として考えた
が、例えば、図６（図５中のＡ−Ａ断面）に示すよう
に、フェース部を周辺から中央にかけて薄肉（凹レンズ
状）とし、この薄肉部分がスイートスポット（図５中の
２点鎖線）となるようにしても良い。この場合は、前述
のチタン合金部の面積Ｓおよび肉厚ｈをこのスイートス
ポットの面積Ｓおよびその最薄肉部の肉厚ｈで代用して
比ヤング率Ｅ／ρ、形状係数ｈ／Ｓ、固有振動数ｆを見
積ると良い。このように、スイートスポット部分の固有
振動数ｆを、例えば、ゴルフボールの固有振動数に一致
させることによりゴルフボールの飛距離等の向上を図っ
ても良い。また、フェース部１１０の表面には、横方向
に延びる浅溝１１１を適宜設けると良い。これにより、
フェース部１１０の固有振動数ｆやスイートスポットの
固有振動数ｆを適宜、微調整することができる。また、
意匠性も向上する。

【００７８】（ｂ）側底殻部 側底殻部１２０は、ヘッド１００の底部（ソール部）と
周側部とを形成するものであり、略有底半円筒状をして
いる。また、その周側部の一部にはシャフト取付用パイ
プ１４０を保持するための凹部１２１が設けてある。

【００７９】（ｃ）上殻部 上殻部１３０は、滑らかな湾曲面をもつた蓋状部材であ
る。その端部には、シャフト取付用パイプ１４０を保持
するために、側底殻部１２０の凹部１２１に対応した凹
部１３１が設けてある。

【００８０】（ｄ）シャフト取付用パイプ シャフト取付用パイプ１４０は、ゴルフクラブのシャフ
ト１５０をヘッド１００に取付けるためのパイプ状部材
である。その下端は側底殻部１２０のソール上面１２９
に溶接され、その周側部は側底殻部１２０の凹部１２１
と上殻部１３０の凹部１３１とに溶接される。上端開口
１４１には、後述のシャフト１５０の取付部１５１が嵌
入される。

【００８１】シャフト シャフト１５０は、カーボン繊維製の細長い中空棒であ
る。その上端には、ゴルファーが把持するためのグリッ
プ部１５９（図４）が設けてあり、下端には前述の取付
部１５１が形成されている。グリップ部１５９には、ゴ
ルファーが把持し易いようにすると共に打撃時の衝撃を
和らげるためのクッション材１５８が巻かれている。一
方、取付部１５１は、シャフト１５０本体よりも細径と
なっており、その長さはシャフト取付用パイプ１４０の
長さに略一致する。そして、シャフト取付用パイプ１４
０の上端開口へ嵌入された取付部１５１の当接部（取付
部１５１の段差部）周辺１５２を溶接して、ドライバー
１が完成する。

【００８２】（２）アイアン 第１実施例のドライバー１をアイアン２に変更した実施
例を図７に示す。本実施例では、前述のチタン合金部と
同質のチタン合金部を環状の本体２００の周辺に溶接す
ることによりフェース部２１０を構成し、アイアン２と
したものである。その他の構成は前述のドライバー１と
基本的に同様である。なお、本体２００は、環状でなく
断面コの字状でも良く、この場合、チタン合金部をその
本体２００のフェース部表面に接着すると良い。

【００８３】

【発明の効果】本発明のゴルフクラブは、高強度で低剛
性のチタン合金部を備えるので、従来になく設計自由度
が広がり、多様な要求性能に応えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ゴルフクラブの要求性能を検討するためのヘッ
ドモデルを概略的に示した図である。

【図２】本発明に係る平均ヤング率と引張弾性限強度と
の説明図であり、図２Ａは、本発明に係るチタン合金の
応力−歪み線図を模式的に示した図であり、図２Ｂは、
従来のチタン合金の応力−歪み線図を模式的に示した図
である。

【図３】各種金属材料の比ヤング率（Ｅ／ρ）^1/2 を
比較した図である。

【図４】本発明の第１実施例であるドライバーを示す図
である。

【図５】本発明の第１実施例であるドライバーのヘッド
を示す図である。

【図６】本発明の第１実施例であるドライバーのフェー
ス部の変形例を示す図である。

【図７】本発明の第１実施例の変形例であるアイアンを
示す図である。

【符号の説明】

１ ドライバー（ゴルフクラブ） １００ ヘッド １１０ フェース部（チタン合金部） １５０ シャフト １５９ グリップ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 卓 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１株式会社豊田中央研究所内 (56)参考文献 特開 平10−219375（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−9739（ＪＰ，Ａ) 特許2640415（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A63B 53/04 A63B 53/12 C22C 14/00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ゴルフボールが打接するフェース部を備え
   るヘッドと、該ヘッドの一端部から延出し他端部にグリ
   ップ部を備えるシャフトとからなるゴルフクラブにおい
   て、 前記フェース部および／または前記シャフトは、 引張試験で真に永久歪みが０．２％に到達したときの応
   力として定義される引張弾性限強度が７００ＭＰａ以上
   であり、 加える応力が０から該引張弾性限強度までの範囲にある
   弾性変形域内で、該引張試験により得られた応力−歪み
   線図上の接線の傾きが応力の増加に伴って減少する特性
   を示し、 該応力−歪み線図上の接線の傾きから求まるヤング率の
   代表値として、該引張弾性限強度の１／２に相当する応
   力位置での接線の傾きから求めた平均ヤング率が７５Ｇ
   Ｐａ以下である高弾性変形能のチタン合金からなるチタ
   ン合金部をもつことを特徴とするゴルフクラブ。
2. 【請求項２】前記チタン合金部は、前記引張弾性限強度
   が８００ＭＰａ以上で前記平均ヤング率が６５ＧＰａ以
   下である請求項１記載のゴルフクラブ。
3. 【請求項３】前記チタン合金部は、全体を１００質量％
   とした場合に、３０〜６０質量％のＶａ族（バナジウム
   族）元素を含有する請求項１記載のゴルフクラブ。
4. 【請求項４】前記チタン合金部は、全体を１００質量％
   とした場合に、さらに、ジルコニウム（Ｚｒ）とハフニ
   ウム（Ｈｆ）とスカンジウム（Ｓｃ）とからなる金属元
   素群中の１種以上の元素を合計で１〜２０質量％含有す
   る請求項３記載のゴルフクラブ。
5. 【請求項５】前記チタン合金部は、さらに、全体を１０
   ０質量％とした場合に、０．０８〜０．６質量％の酸素
   （Ｏ）を含有する請求項３記載のゴルフクラブ。
6. 【請求項６】前記チタン合金部は、５０％以上の冷間加
   工組織を有する請求項１または２記載のゴルフクラブ。
7. 【請求項７】前記チタン合金部は、平均ヤング率をＥ
   （ＧＰａ）、密度をρ（１０³×Ｋｇ／ｍ³）とするとき
   に比ヤング率Ｅ／ρが１６（×１０^-3ＧＰａ・ｍ³／Ｋ
   ｇ）未満である請求項１記載のゴルフクラブ。