JP4049436B2

JP4049436B2 - 剛性補強アイアンゴルフヘッド

Info

Publication number: JP4049436B2
Application number: JP03755798A
Authority: JP
Inventors: 春男川瀬; 悦弘川島; 靖佐々木
Original assignee: マルマン株式会社
Priority date: 1998-02-19
Filing date: 1998-02-19
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2018-02-19
Also published as: JPH11226158A; TW406026B

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フェースを低剛性とし、かつトップブレードを高剛性とすることで、反発特性を高めたアイアンゴルフクラブヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、アイアンクラブのヘッド１は図１（ａ）、および図１（ｂ）に示すように、トウ２、トップブレード３、フェース４、ソール５、ヒール６、ネック７と呼ばれる部分から構成され、概ねソール５からトップブレード３に向かって薄肉になるように設計されている。そして、このヘッド１はステンレス鋼或いはＴｉ合金等の同一金属材料により鋳造或いは鍛造方法により製造されるか、または、トウ２、トップブレード３、ソール５およびヒール６を含む本体をステンレス鋼とし、フェース４をＴｉ合金等を接合した組み合わせ材料で製造されている。最近の傾向として、各種性能を向上させるためにキャビティタイプ、低重心ダイプ、更にリブまたはハニカム等により補強し、部分剛性化を図ったアイアンクラブが知られているが、反発性を著しく向上させることは出来なかった。
【０００３】
本出願人は先に、ボールの打撃時にフェース部を大きく曲げ弾性変形させ、ボールの変形量を抑えることによりエネルギーロスを低減させ、飛距離を増大させられることを発見しフェースを弾性変形しやすくしたゴルフクラブヘッドを特開平６−２６９５１８号公報において提案した。更にアイアンゴルフヘッドにおいてこれを実現するためには、フェースの材質、構造によりフェースを曲げ弾性しやすくするのみならず、ヘッド全体の捩れ変形を防ぐ必要性を発見してこれを形にしたアイアンゴルフヘッドを特開平８−１６８５４１号公報において提案した。即ち、打撃時のエネルギーロスの低減による飛距離向上をアイアンゴルフヘッドにて実現させるためには、ヘッド全体の捩れ剛性を高めつつ、フェース部の曲げ剛性を低下させるという、相反する課題を解決しなければならない。この課題を前記特開平８−１６８５４１号公報では、アイアンヘッドを特定の構造とすることで相反する条件を達成した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、剛性は構造のみならず、材料の機械的性質にも支配されるため、構造の検討のみでは、前述した提案以上の効果の向上は困難であった。また、ヘッド全体の曲げ捩れ剛性を高めるために周辺部すべてを厚肉にした場合は、ヘッド重量が増加すること、ヘッド重心位置が高くなること、ゴルファーに違和感を与える形状となること、更にクラブの構えにくさを招くこと等、種々の問題もあった。本発明の目的は、異なる弾性率を有する材料を組み合わせることにより、更に飛距離の向上を図りながら、同時にこれらの種々の問題の解決を図ることができるゴルフクラブを提供することにある。
【０００５】
一般にフェースをチタン合金、フェースを除く本体をステンレス材としたアイアンヘッドではフェースは十分に撓まず、飛距離増大効果はない。この原因は、フェース部材と本体部材の接合部でエネルギーロスが大き過ぎることにあった。異種材料では一般的に溶接による接合が不可能なため、カシメ等の機械的接合やロー付け、接着により接合される。しかし、このような接合では、フェース部材とヘッド本体が溶接のように完全には一体化されず、詳細に観察すれば隙間等が存在し、ここで打撃による弾性エネルギーが消費される。フェース部材とヘッド本体の接合ではフェース部材全周にわたって、かかる接合部が存在するため、弾性エネルギーの消費量が大きくなり、結果としてフェースはあまり撓まないと考えられた。このため、弾性率の異なる部材の組み合わせによる飛距離増大のためには、接合部をできるだけ少なくする必要があった。
【０００６】
そこで、ヘッド全体を低弾性率材で構成し、打撃時の曲げ捩れ変形の原因となる部分のみを高弾性率材で剛性補強するという考えに至った。低弾性率材で全体を構成したヘッドについて、フェース部に衝撃荷重が加わった場合、打撃点の他には、トップブレード部に大きな応力が発生しており、ヘッド全体の曲げ捩れ変形の主な原因はトップブレードにあることが分った。これにより、トップブレード部の剛性を高めれば、ヘッド全体の曲げ捩れ変形を大幅に減少させられるという考えに至った。
【０００７】
以上より、フェース部の低剛性を実現するため、低弾性率材でフェースを含むヘッド全体を構成し、その上で打撃によるヘッド全体の曲げ捩れ変形を防ぎつつ、かつ接合部によりエネルギー消費を最小に抑えるため、トップブレード部を高弾性率部材で剛性補強するという発明に至った。
フェースを含むヘッド本体を構成する低弾性率材としては、弾性率 5,000〜14,000 kgf/mm²のものが望ましく、たとえばチタン合金、金属ガラス、またはそれらの合金が考えられる。これらを用い、フェース部を通常の肉厚もしくは薄肉とすること等により、フェース部の平均曲げ剛性を16,000 kgf・mm³ 以下という反発性向上の条件を満たすことが出来る。
【０００８】
トップブレード部の剛性補強部材としては、弾性率 15,000kgf/mm²以上のものが望ましく、例えばステンレス鋼、軟鋼、合金綱、耐蝕性高強度綱、ベリリウム或いはその合金が考えられる。
接合部でのエネルギーの消費を抑えるには、打撃により本体と補強部材が相対運動を起さない、或いは出来るだけ相対運動が小さいことが望ましく、本体と補強部材の接合は強固であるほうが有利である。具体的には、（１）接着、（２）カシメ、（３）ロー付け等が考えられ、（３),（２),（１）の順に有利であり、可能であれば溶接は更に有利である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、本出願人により先に出願した特開平８−１６８５４１号公報に記載したような高反発アイアンの提供を目的とし、しかも前述したような種々の問題を解決したものであり、剛性の低い部分にヘッド本体の材料よりも高弾性率の材料でアイアンヘッド周辺部（フェース部を囲むトウ部、ブレード部、ソール部、ヒール部、ネック部）を剛性補強してヘッド本体の剛性アップを図るものである。なお、本発明におけるアイアンヘッドの各部の寸法は使用する金属材料の種類によって適宜決定しうるものである。すなわち、本発明は、次のような構成を採ることにより極めて剛性の高い周辺部と剛性の低いフェースを組合せたアイアゴルフヘッドを提供するものである。
【００１０】
（１）フェース部の平均曲げ剛性を１６，０００ｋｇｆ・ｍｍ以下とし、トップブレードのみ、またはソール部裏側とトップブレードの少なくとも一部を、弾性率１５，０００ｋｇｆ／ｍｍ ²以上の材料からなる一つの剛性補強部材で、該トップブレードまたはソール部裏側の形状に合わせて凹状または馬蹄形のボックス形状、或いはコの字型にプレスした成形した部材を接合したことを特徴とするアイアンゴルフクラブヘッドである。なお、剛性補強する材料の弾性率が１６，０００ｋｇｆ／ｍｍ ²以上ならばより大きな飛距離増大が見込まれる。
【００１１】
（２）上記フェース部を含むヘッド本体が弾性率５，０００〜１４，０００ｋｇｆ／ｍｍ ²以下の材料より構成されたことを特徴とする（１）記載のアイアンゴルフクラブヘッド、である。
【００１２】
（３）上記補強部材が、接着、複数のピン止め、溶接、ロー付け、拡散接合、カシメまたはこれらの組み合わせにより接合されていることを特徴とする（１）または（２）記載のアイアンゴルフクラブヘッドである。
（４）予め金型内に補強すべき部位に相当する箇所に剛性補強部材を埋設してヘッド本体の鋳造を行い、該補強部材とヘッド本体を一体化したことを特徴とする（１）または（２）記載のアイアンゴルフクラブヘッドである。
【００１３】
なお、ここにいう曲げ剛性とは、フェース部が複数の部材を重合わせた構造を有するアイアンヘッドにおいては、すべての部材を重合わせた状態での面の曲げ剛性を言う。従って、例えば、フェース部が複数の部材を重合わせた構造を有するアイアンヘッドにおいては、打撃面側の単一の部材の曲げ剛性が16,000 kgf ・ mm以下であっても全ての部材を重ね合せ、ヘッドを完成した状態での曲げ剛性が16,000 kgf ・ mmを越える場合は、本発明に含まれない。
【００１４】
ここで、フェース部の平均曲げ剛性 (Dave) について説明する。
図２（ａ）に示すように、フェース４面上にあってフェース４のセンターを通り上下方向に延びる直線をｙ軸、フェース４面に垂直な方向をｘ軸とし、ｘ−ｙ平面上の点を（ｘ，ｙ）と表現する。まず、ｙ軸上のある点における関数Ｆ（γ，ｙ）を、数式１のように定義し、関数Ｆ（γ，ｙ）の変数γ（ｘ軸方向における中立点）について最小値をｙ軸上の点（０，ｙ）における板の曲げ剛性Ｄ（ｙ）とする。但し、Ｅ（ｘ，ｙ）は点（ｘ，ｙ）におけるヤング率、ν（ｘ，ｙ）は点（ｘ，ｙ）におけるポアソン比、ｈ（ｙ）は点（０，ｙ）における肉厚である。更に、ｘ方向への積分は、フェース面からすき間なく連続するすべての範囲について行う。
【００１５】
ｙ＝ｙ１においてｘ方向に関し単一の材料で構成されている場合は、Ｅ，νを定数とすると、Ｅ（ｘ，ｙ１）＝Ｅ，ν（ｘ，ｙ１）＝νとなるので、関数Ｆ（γ，ｙ１）は数式２のようになる。すると、関数Ｆ（γ，ｙ１）はγ＝ｈ／２で最小値Ｄ（ｙ１）は、数式３のようになる。
また、図２（ｂ）に示すように、肉厚をｙ方向について考えると、フェース４の上部はトップブレード部３に接した厚肉部分、下部はソール部５に接した厚肉部分が存在する。これら上下の厚肉部分を除き、且つ前記直線上にある範囲Ｈについて、Ｄ（ｙ）の平均をとり、その平均値をフェース部４の平均曲げ剛性（Dave) とする。平均曲げ剛性Daveは数式４の通り表される。
【００１６】
実際のヘッドにおいては、数式４により計算するのが困難な場合も多く、その場合は、範囲Ｈ内で一定間隔となる少なくとも２以上の点を選び、それらの点に於けるＤ（ｙ）の平均を求めるのが適切である。
【００１７】
【数１】

【００１８】
【数２】

【００１９】
【数３】

【００２０】
【数４】

【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の具体的内容について図面を以て詳細に説明する。
先ず、本発明の実施に際しては、アイアンゴルフヘッド本体１の全体の動的挙動を部分的に解析し、剛性の低い部位を抽出し、その該当部分を剛性補強する手法が効果的である。
【００２２】
図３は、本発明の適用例の一つであるアイアンゴルフヘッドを例とし、トップブレード３を部分的に補強する方法を横断面図を以て段階的に説明したもので、図３ａは、前記アイアンゴルフヘッド本体１で、このヘッド本体１を、フェース４の厚みが２．１５ｍｍ（通常のアイアンゴルフヘッドのフェース厚と同厚）で、弾性率が 5,000〜14,000 kgf/mm ²を有する素材として金属ガラス、チタン、或いはチタン合金として製造されたヘッド本体１のトップブレード３のみを部分的に剛性補強する場合の例を示した。
【００２３】
なお、ここでいう金属ガラスとは、例えば米国特許第５２８８３４４号に開示されているＺｒ−Ｔｉ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｂｅ系非晶質合金のような種類の非晶質合金をいう。
前記トップブレード３は、前述したようにボールインパクトの際の強力な衝撃力により最も曲がり易い形状になっているためにヘッド周辺部の変形を回避するにはトップブレード部をインパクトに耐え得る構造にしておくことが最も効果的であるという知見の基に部分的に剛性補強されるものである。
【００２４】
この知見に基づき、トップブレード３には、一例として部分補強材８として弾性率20,000 kgf/mm ²程度を有する２．０ｍｍ厚の１８−８オーステナイト系ステンレス鋼板をブレード３の形状に合わせて凹状または馬蹄形のボックス形状、或いはコの字型にプレス成形したものである。ここでは、剛性補強材８として前述したようなステンレス鋼板を使用したが、前記材料以外にマルエージング鋼やマルテンサイト系ステンレス鋼等の高強度、高硬度で耐食性に優れた素材や、軟鋼、合金鋼、ベリリウム或いはベリリウム合金を使用してもよい。次いで、図３（ｂ）に示すように前記剛性補強材８をトップブレード３に当接する。トップブレード３に当接された剛性補強材８は、図３（ｃ）に示すようにトップブレード３にボックス形状にカシメ加工され、完全に固定される。図３（ｃ）或いは図３（ｄ）に示したようなカシメ加工を施すことにより、物理的結合で強力な接合力が得られるものである。また、図３（ａ),（ｂ),（ｃ）のように剛性補強材８と同一面となるようにフェース面４を突出させたり、図３（ｄ）に示すように剛性補強される部位を剛性補強材８の形状に合わせて切り欠いた形状にして剛性補強材８で補強して同一面を有するようにカシメ加工して形状を整えることもできる。
【００２５】
図４に前述したカシメ加工の具体的方法を示した。このカシメ加工においてはカシメ型押し加工法を採用し、図４（ａ）に示すように、ヘッド本体１をヘッド本体１の背面が嵌まるように型抜きされた定盤９に嵌め込むが、トップブレード３に当接する剛性補強材８は予め定盤９内に埋め込んであるのでトップブレード３は定盤９内で前記剛性補強材８とトップブレード３は完全に密着した状態となる。次いで、図４（ｂ）に示した鍵形の型押し部材１０でトップブレード３に当接した剛性補強材８の表面を型押しに必要な荷重で鍵形に型押し、更に平形の型押し部材１１で鍵形に型押しする。このようにしてカシメ型押し加工された剛性補強材８を有するヘッド本体１は、図５に示したようなアイアンヘッドに仕上がる。この図５において、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は前記（ａ）におけるＡ−Ａにおける側面断面斜視図を示すものである。
【００２６】
なお、本発明においては前述したカシメ加工が最も適しているが、接着、複数のピン止め、溶接、ロー付け、拡散接合等の方法或いはこれ等の組合せも採用可能であるし、また、ヘッド本体を金型鋳造で製造する場合には、鋳造時に予め金型内に補強すべき部位に相当する箇所に部分補強材を埋設しヘッド本体の鋳造を行い部分補強材とヘッド本体を一体化するような方法も採用可能であると考えられる。
【００２７】
図３、図４および図５に示した例においては、トップブレード３のみを剛性補強材８で補強した例を示したが、ヘッド本体１の弾性率が比較的低く、変形が起こり易い場合には、トップブレード３のみならず剛性補強が有効な他の部位としてヒール６と組み合わせた部位を剛性補強することもヘッド本体１の剛性を更に高めることも有効である。
【００２８】
次に、上記の一例としてヒール部を剛性補強した例を図６に、トップブレード部とヒール部の両者を組み合わせて剛性補強した例を図７に示した。ボールインパクトの際の強力な衝撃力により最も変形の受けるトップブレード部に次いで変形を受け曲がりが生じる部位がヒール部である。図６にヒール部裏側を剛性補強材８で剛性補強した例を、また、図７にトップブレード部とヒール部裏側の両者を剛性補強材８で剛性補強した例を示した。
【００２９】
図６において、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は前記（ａ）におけるＢ−Ｂにおける側面断面斜視図を示すものである。剛性補強の方法は先に述べたカシメ加工によるトップブレード部の剛性補強方法と同一の手法で行うもので、その具体的手法は敢えて繰り返して説明しないが、ヒール部裏側を剛性補強する場合には、剛性補強材８をトップブレード部３の一部を含めて一体的に剛性補強することが好ましい。このようにヒール部裏側を剛性補強材で剛性補強を行うことで、ボールインパクトの際の強力な衝撃力による変形、捩じれを生じることなくヒール部の剛性を更に向上させることができる。更に、図７に示したようにトップブレード部とヒール部裏側の両者を剛性補強材８で剛性補強することも可能である。
【００３０】
図７において、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は前記（ａ）におけるＣ−Ｃにおける側面断面斜視図を示したもので、これらの剛性補強の方法も先に述べたカシメ加工によるトップブレード部の剛性補強方法と同一の手法で行うことができる。このように、トップブレード部とヒール部裏側の両者を剛性補強材で剛性補強を行うことで、ボールインパクトの際の強力な衝撃力による変形、捩じれを生じることなくヘッド全体の剛性を更に向上させることができる。
【００３１】
このように、本発明による剛性補強アイアンゴルフヘッドは、高弾性率を有する補強材で低弾性率を有するネック部を含めたヘッド本体を部分的に剛性補強することで溶接と比較して接合力の弱い接合でも低弾性率材料で製造されたヘッド本体よりも高い剛性を有するヘッド本体を提供することが可能になる。しかも、前述の剛性アップの方法は、材料同士の界面状態などの拘束条件（境界条件）に影響を受けることないカシメ加工を採用し、しかもカシメ部をボックス形状にしてカシメ加工するために安定した接合或いは拘束が可能で、かつ強固な接合強度が得られるものである。更に、ヘッド本体の製造の際にダイキャスト等の成形法によりその形状を制限された場合においても、前述したカシメ加工で容易に低剛性部分を部分的に剛性補強できるという優れた効果を有するものである。このように、本発明による剛性補強アイアンゴルフヘッドは、簡便な方法で、しかも低コストで製造することが可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による剛性補強アイアンヘッドは、高反発構造アイアンの提供を目的とし、低コストで簡便な剛性補強アップが可能で、飛距離向上に優れた効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のアイアンクラブヘッドを示す図で、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は側面図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）はアイアンクラブヘッドにおけるフェース部の曲げ剛性を説明する図である。
【図３】本発明の適用例の一つであるアイアンクラブヘッドの部分的補強方法を示す横断面図で、（ａ),（ｂ),（ｃ）はいずれも補強方法を段階的に説明した図であり、（ｄ）は補強されたアイアンヘッドの別の態様を示す図である。
【図４】本発明によるカシメ加工の加工法を説明した図である。
【図５】本発明によるブレード部を剛性補強したアイアンクラブヘッドの側面図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は前記（ａ）におけるＡ−Ａにおける側面断面斜視図である。
【図６】本発明によるヒール部を剛性補強したアイアンクラブヘッドの側面図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は前記（ａ）におけるＡ−Ａにおける側面断面斜視図である。
【図７】本発明によるブレード部とヒール部を剛性補強したアイアンクラブヘッドの側面図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は前記（ａ）におけるＡ−Ａにおける側面断面斜視図である。
【符号の説明】
１…アイアンクラブヘッド本体
２…トウ
３…トップブレード
４…フェース
５…ソール
６…ヒール
７…ネック
８…部分剛性補強材
９…定盤
１０…鍵型カシメ型押し部材
１１…平型カシメ型押し部材

Claims

フェース部の平均曲げ剛性を１６，０００ｋｇｆ・ｍｍ以下とし、トップブレードのみ、またはソール部裏側とトップブレードの少なくとも一部を、弾性率１５，０００ｋｇｆ／ｍｍ ²以上の材料からなる一つの剛性補強部材で、該トップブレードまたはソール部裏側の形状に合わせて凹状または馬蹄形のボックス形状、或いはコの字型にプレスした成形した部材を接合したことを特徴とするアイアンゴルフクラブヘッド。
前記フェース部を含むヘッド本体が弾性率５，０００〜１４，０００ｋｇｆ／ｍｍ ²以下の材料より構成されたことを特徴とする請求項１記載のアイアンゴルフクラブヘッド。
前記補強部材が、接着、複数のピン止め、溶接、ロー付け、拡散接合、カシメまたはこれらの組み合わせにより接合されていることを特徴とする請求項１または２記載のアイアンゴルフクラブヘッド。
予め金型内に補強すべき部位に相当する箇所に剛性補強部材を埋設してヘッド本体の鋳造を行い、該補強部材とヘッド本体を一体化したことを特徴とする請求項１または２記載のアイアンゴルフクラブヘッド。