JP4120990B2 - 中空ゴルフクラブヘッドの設計方法 - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴルフボールを打撃するフェース部、このフェース部と接続したクラウン部およびこのフェース部と接続したソール部を備えた中空ゴルフクラブヘッドの設計方法およびこのゴルフクラブヘッドを有するゴルフクラブに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、ゴルフクラブメーカーはゴルフクラブヘッドの構造や素材の改良や開発を通じて、非力なゴルファーでもゴルフボールを遠くに飛ばすことができるゴルフクラブを種々提案している。
例えば、打ち出されたゴルフボールの打出し角度を大きくするために、中空ゴルフクラブヘッドのロフト角度を変えたり、ゴルフボールの初速度を増加させるために、ゴルフボールの打撃面の肉厚を薄くしてゴルフボールの反発性を良くして、ゴルフボールの初期弾道特性を調整している。
【０００３】
下記特許文献１には、ゴルフボールの打撃面の内周縁に薄肉部が形成された中空ゴルフクラブヘッドが開示されている。これにより、ゴルフボールの打撃時における打撃面の弾性的な撓みを助長させてゴルフボールに対する反発係数を高め、ゴルフボールの飛距離の向上を実現している。
また、ゴルフクラブヘッドのロフト角度を所定の範囲内で大きくしたゴルフクラブでは、ゴルフボールの打出し角度を大きくして、飛距離の向上を実現している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１５５９４３号公報
【０００５】
ところで、ゴルフクラブヘッドのロフト角度を変えたゴルフクラブでは、ロフト角度が大きいと打出し角度が大きくなるほか、ゴルフボールの回転数（バックスピン量）も高くなり、ロフト角度が小さいと打ち出し角度が小さくなるとともにゴルフボールのバックスピン量も減少する。
このため、飛距離を増大させるためにロフト角度の大きなゴルフクラブヘッドを用いても、バックスピン量が同時に増大するため、飛距離がそれほど伸びないといった問題がある。すなわち、ロフト角度の特性は、バックスピン量と打ち出し角度とが同時に増大あるいは減少するため、バックスピン量を減らしつつ打ち出し角度を大きくさせることができず、また、バックスピン量を増やしつつ打ち出し角度を小さくすることもできない。すなわち、バックスピン量と打ち出し角度を独立して変えることができないといった問題があった。
【０００６】
また、このようなロフト角度の特性を利用して、ゴルファーに最適なゴルフクラブを提供しようとしても、ゴルフスウィングがそれぞれ異なるゴルファーに適切なゴルフクラブを選択させるための指標が無いため、場合によっては、誤ったロフト角度を有するゴルフクラブを提供し、ゴルフボールの飛距離を逆に低下させてしまうといった問題もあった。
一方、ゴルフクラブヘッドの打撃面を薄肉化した場合、ゴルフボールの初速度を向上させることができ、飛距離を伸ばすことができるが、打撃面の一部を薄肉化するため、打撃面の力学強度が低下し、耐久性の点で問題があった。
【発明の開示】
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題を解決するために、ゴルフボールの飛距離を向上させるためのロフト角度の調整および打撃面の薄肉化といった従来の手法とは異なる方法によって、ゴルフボールの飛距離を向上させることのできる中空ゴルフクラブヘッドを有するゴルフクラブを提供するとともに、この中空ゴルフクラブヘッドの設計方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、ゴルフボールを打撃するフェース部、このフェース部と接続したクラウン部およびこのフェース部と接続したソール部を備えた中空ゴルフクラブヘッドの設計方法であって、前記フェース部と接続する前記クラウン部の接続端に沿った、この接続端から５０ｍｍ以内の前記クラウン部の領域において、前記クラウン部の総表面積の５％以上の表面積を占める第１の領域を形成する外殻部材を第１の外殻部材とし、前記フェース部と接続する前記ソール部の接続端に沿った、この接続端から５０ｍｍ以内の前記ソール部の領域において、前記ソール部の総表面積の５％以上の表面積を占める第２の領域を形成する外殻部材を第２の外殻部材とし、さらに、前記第１の外殻部材におけるフェース面の向く方向の弾性率と前記第１の領域における前記第１の外殻部材の厚さとの積を第１の換算剛性とし、前記第２の外殻部材におけるフェース面の向く方向の弾性率と前記第２の領域における前記第２の外殻部材の厚さとの積を第２の換算剛性としたとき、前記中空ゴルフクラブヘッドにおいて、前記第１の換算剛性および前記第２の換算剛性のうち、一方の換算剛性を変化させ他方の換算剛性を一定としたときの前記一方の換算剛性の変化に対するゴルフボールの初期弾道特性の変化の関係を表した特性データを、ゴルファーのヘッドスピード別に、ゴルファーによる試打の前に予め保持しておき、ゴルファーによる試打によって得られたゴルファーのゴルフボールの初期弾道特性から前記特性データを参照して前記第１の換算剛性および前記第２の換算剛性の間の比率を設定する第１の工程と、設定された比率に適合する２つの部材を、前記第１の外殻部材および前記第２の外殻部材として用いる第２の工程とを有し、前記ゴルフボールの初期弾道特性は、打出されたゴルフボールのバックスピン量および打出し角度であり、前記第１の工程は、前記バックスピン量および前記打出し角度に対するゴルフボールの飛距離の関係を前記ゴルファーのヘッドスピード別に表わしたチャートを用いて、前記ゴルファーの試打結果からゴルフボールの飛距離を向上させるためのバックスピン量および打出し角度を求め、求めたバックスピン量および打出し角度と前記特性データとを用いて前記比率を設定することを特徴とする中空ゴルフクラブヘッドの設計方法を提供する。
【０００９】
すなわち、前記ゴルフクラブヘッドの前記クラウン部および前記ソール部には前記比率が０．７５以下となる第１の領域および第２の領域が、前記フェース部との接続端から５０ｍｍ以内の前記クラウン部および前記ソール部の領域に、それぞれの総表面積の５％以上の表面積を占めて存在することを特徴とする。さらに、前記比率は０．５以下であるのが好ましい。
また、前記第１の領域は、前記クラウン部の総表面積の１０％以上の表面積を占め、かつ、前記第２の領域は、前記ソール部の総表面積の１０％以上の表面積を占めるのが好ましい。また、前記第１の領域は、前記フェース部との接続端に沿った、この接続端から４０ｍｍ以内の前記クラウン部の領域に存在し、かつ、前記第２の領域は、前記フェース部との接続端に沿った、この接続端から４０ｍｍ以内の前記ソール部の領域に存在するのが好ましい。
【００１１】
ここで、第１の換算剛性および第２の換算剛性の間の比率とは、一方の換算剛性に対する他方の換算剛性の比率を指し、例えば第１の換算剛性に対する第２の換算剛性の比率であっても、第２の換算剛性に対する第１の換算剛性の比率であってもよい。
前記特性データは、ロフト角度別のデータであり、前記比率は、ロフト角度別に設定することができる。
また、前記第１の外殻部材および前記第２の外殻部材のうち少なくとも一方に繊維強化プラスチック材料を積層した複合材料を用い、前記比率は、複合材料の配向角を調整して、設定されることが好ましい。
【００１４】
本発明では、バックスピン量と打ち出し角度を独立して変えたゴルフクラブヘッドを設計することができ、ロフト角度の調整および打撃面の薄肉化といった従来の手法とは異なる方法によって、飛距離を向上させることができるようなゴルフクラブヘッドを設計することができる。
また、本発明では、ゴルファー一人一人のゴルフボールの初期弾道特性に応じて、クラウン換算剛性およびソール換算剛性の間の比率を設定することで、オーダーメイドのゴルフクラブヘッドを提供することができる。
【００１５】
以下、本発明のゴルフクラブおよび中空ゴルフクラブヘッドの設計方法について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
【００１６】
第１図は、本発明のゴルフクラブの一例であるゴルフクラブの概略分解斜視図である。
第１図に示すゴルフクラブ１０は、一端にグリップ部１３を備えたゴルフクラブシャフト１２と、ゴルフクラブシャフト１２の他端に接続された中空ゴルフクラブヘッド（以降、ゴルフクラブヘッドという）１４とを有して構成される。
【００１７】
ゴルフクラブシャフト１２はネック部材１６に挿入、接着されてゴルフクラブヘッド１４と一体化されている。
ゴルフクラブヘッド１４は、ゴルフボールを打撃するフェース部と、このフェース部と接続したクラウン部と、このフェース部と接続したソール部とを備え、クラウン部の大部分を成すクラウン部材１８、サイド部を主に成すサイド部材２０、ソール部を成すソール部材２２、およびゴルフボールを打撃する打撃面を備えたフェース部を成すフェース部材２４をそれぞれ外殻部材として有して構成されている。
【００１８】
サイド部材２０、ソール部材２２およびフェース部材２４の構成部材は、溶接や接着剤等によって予め一体的に組み立てられている。サイド部材２０には、端がクラウン部側に屈曲してクラウン部に延在し、クラウン部の一部を成す延長部２６が設けられ、フェース部材２４には、端がクラウン部側に屈曲してクラウン部に延在し、クラウン部の一部を成す延長部２８が設けられている。すなわち、予めサイド部材２０、ソール部材２２およびフェース部材２４が予め一体的に組み立てられて第１図に示すような状態となっており、この後クラウン部材１８が延長部２６，２８に接合されてゴルフクラブヘッド１４が構成される。
【００１９】
サイド部材２０、フェース部材２４およびソール部材２２は、チタン合金、アルムニウム合金やステンレス合金等の中から選ばれた１つの合金材料が用いられる。なお、ソール部材２２は、後述するような繊維強化プラスチック材料が複数層積層されて構成された複合材料等が用いられてもよい。
【００２０】
クラウン部材１８は、炭素繊維強化プラスチック材料が複数層、配向角を変えて積層された１つの複合材料によって構成されている。例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂等をマトリックスとする。なお、本発明においては、炭素繊維の他ガラス繊維やアラミド繊維等を強化繊維として用いてもよい。
なお、クラウン部において、フェース部と接続したクラウン部の接続端に沿った、この接続端から５０ｍｍ以内のクラウン部の領域には、クラウン部の総表面積の５％以上の表面積を占める領域（以降、第１の領域という）がクラウン部材１８で形成されている。なお、クラウン部材１８の第１の領域については、後で詳しく説明する。
【００２１】
クラウン部材１８におけるフェース面の向く方向の弾性率（ヤング率）とこのクラウン部材１８の厚さとの積をクラウン換算剛性と定義し、ソール部材２２におけるフェース面の向く方向の弾性率とこのソール部材２２の厚さとの積をソール換算剛性と定義したとき、本実施形態におけるクラウン換算剛性のソール換算剛性に対する比率が０．５以下となっている。ここで上記フェース面の向く方向の弾性率は、フェース部の打撃面に垂直な平面でクラウン部を切断した時のクラウン部の切断線に沿った方向における値である。
ここで、フェース面の向く方向とは、通常のアドレスポジションに設置したゴルフクラブヘッドを前記基準面に対して垂直上方から見たときの、基準面に平行な平面上におけるフェース面の向く方位方向をいう。通常のアドレスポジションに設置するとは、ゴルフクラブヘッドをライ角度通りに設置し、かつ、その時のゴルフクラブシャフトの中心軸とゴルフクラブヘッドのフェース部のリーディングエッジとが互いに平行になるように設置することをいう。ライ角度通りに設置とはゴルフクラブヘッドの底面を成すソール部のラウンド面と基準面との間の隙間がトウ側およびヒール側で略等しくなるように設置することをいう。ソール部のラウンド面が不明瞭な場合、フェース面に形成されているスコアラインと基準面とが平行になるように設置してもよい。また、ゴルフクラブにおいて、ソール部のラウンド面が不明瞭であり、かつスコアラインが直線状でない等により基準面との平行か否かの判別が困難な場合は、ライ角度は、ライ角度（度）＝（１００−クラブ長さ（インチ））にて設定される。例えば、４４インチのクラブ長さであれば、ライ角度は１００−４４＝５６度になる。
ここで、クラブ長さは、社団法人日本ゴルフ用品協会が定める測定法により測定される。測定器としては、株式会社鴨下精衡所製のクラブ・メジャーＩＩが挙げられる。
【００２２】
また、上記弾性率は、ゴルフクラブヘッドを水平な基準面上に通常のアドレスポジションに設置したとき、以下のように定義される。
すなわち、弾性率は、ゴルフクラブヘッドを前記基準面に通常のアドレスポジションに設置したときに定まるフェース面の向く方向に沿い、しかも前記基準面に対して垂直であり、かつフェース部のフェース面に垂直な平面でクラウン部を切断した時のクラウン部の切断線に沿った方向における値である。
【００２３】
このように本実施形態では、上記比率を０．５として、打撃面にてゴルフボールを打撃した時のゴルフボールのバックスピン量を減らし、打ち出し角度を大きくしている。しかしながら、本発明においては、クラウン換算剛性のソール換算剛性に対する比率は０．７５以下でもよい。
【００２４】
第２図ＡおよびＢは、ゴルフクラブ１０でゴルフボールを打撃した時の様子をわかり易く説明した説明図である。
第２図Ａに示すようにゴルフボールを打撃した時、フェース部材２４の打撃面にゴルフボールのインパクト力が加わり、このインパクト力はクラウン部およびソール部に伝わるが、インパクト力によって生じるクラウン部およびソール部の変形について考えると、クラウン換算剛性がソール換算剛性の半分となっているので、クラウン部の変形はソール部の変形に比べて大きくなる。このため、第２図Ｂに示すようにフェース部２４の打撃面は僅かにロフト角度が大きくなる方向に変形する。このゴルフボールＢのインパクト時の打撃面の変形は、ゴルフボールＢのバックスピン量および打出し角度に影響を与える。
【００２５】
第３図Ａ〜Ｃは、ソール換算剛性を一定（１１３（ＧＰａ・ｍｍ））にしてクラウン換算剛性を変化させた場合のバックスピン量の変化を、ヘッドスピード３４ｍ／秒，４０ｍ／秒および４６ｍ／秒別に示している。第３図Ａ〜Ｃに示すように、ヘッドスピードによって変化の程度は変わるが、いずれの場合もクラウン換算剛性が低下することで、バックスピン量が低下することがわかる。
【００２６】
一方、第４図Ａ〜Ｃは、ソール換算剛性を一定（１１３（ＧＰａ・ｍｍ））にしてクラウン換算剛性を変化させた場合の打出し角度の変化を、ヘッドスピード３４ｍ／秒、４０ｍ／秒および４６ｍ／秒毎に示している。第４図Ａ〜Ｃに示すように、ヘッドスピードによって変化の程度が変わるが、いずれの場合もクラウン換算剛性が低下することで、打出し角度が大きくなることがわかる。
【００２７】
また、第５図Ａ〜Ｃは、ソール換算剛性を一定（１１３（ＧＰａ・ｍｍ）にしてクラウン換算剛性を変化させた場合のゴルフボールの初速度の変化を、ヘッドスピード３４ｍ／秒、４０ｍ／秒および４６ｍ／秒毎に示している。第５図Ａ〜Ｃに示すように、いずれの場合もゴルフボールの初速度が最大となるクラウン換算剛性が存在することがわかる。
【００２８】
このようなクラウン換算剛性を有する部材として、繊維強化プラスチック材料を用いた複合材料が好適に用いられる。例えば、フェース部の打撃面に垂直な平面でクラウン部を切断した時のクラウン部の切断線に沿った方向を基準方向として配向角を±４５度交互に傾斜させて積層した４層の炭素繊維強化プラスチック材料の上に配向角が９０度の炭素繊維強化プラスチック材料を最上層に積層した５層の複合材料における換算剛性を基準値とすると、下記表１に示すように、７層の複合材料や３層の複合材料を作製することができ、基準値に対して０．３７倍から５．６３倍の間の倍率で換算剛性を変化させることができる。
【００２９】
第６図は、フェース面の向く方向Ｄに対して、クラウン部材における補強繊維の配向角を示している。配向角が＋４５度とは図中Ｄ_１で示す方向をいい、配向角が−４５度とは図中Ｄ_２で示す方向をいう。
なお、本発明においては、繊維強化プラスチック層における補強繊維が異なった方向、例えば配向角−４５度および＋４５度、に補強繊維を配向した織布状のクロスプリプレグ状のものを用いて構成することもできる。この場合に構成される層は２層構成として扱う。
ここで、表１中、例えば、３層の積層数で、配向角が０°，９０°の部材は、最下層から最上層に向かって９０°，０°，９０°の配向角で構成されたものであり、７層の積層数で、配向角が±６０°，９０°の部材は、最下層から最上層に向かって＋６０°，−６０°，＋６０°，−６０°，＋６０°，−６０°，９０°の配向角で構成されたものである。
【００３０】
このような複合材料をクラウン部材１８に用いてゴルフクラブヘッド１０を作製し、ゴルフボールの試打を行ってゴルフボールの初期弾道特性を計測することによって、第３図Ａ〜Ｃ、第４図Ａ〜Ｃおよび第５図Ａ〜Ｃに示すグラフを得ることができる。
【００３１】
【表１】

【００３２】
なお、下記表２には各種合金材料における換算剛性の上記基準値に対する倍率を表している。合金材料の換算剛性は、上記炭素繊維強化プラスチック材料を用いて積層した複合材料の換算剛性に比べて概して高い。
【００３３】
【表２】

【００３４】
ここで、６−４Ｔｉ合金はＡｌが６重量％およびＶが４重量％で、残部がＴｉで組成されたチタン合金であり、ＳＵＳはＣが０．０６重量％、Ｓｉが０．４重量％、Ｍｎが０．６重量％、Ｎｉが７．０重量％、Ｃｒが１７．０重量％およびＡｌが１．２重量％で、残部がＦｅで組成された析出硬化型ステンレス鋼（ステンレス合金）である。
Ａｌ合金（アルミニウム合金）はＺｎが５．６重量％、Ｍｇが２．５重量％およびＣｕが１．６重量％で、残部がＡｌで組成された合金であり、Ｍｇ合金（マグネシウム合金）は、Ｚｎが３．５重量％およびＺｒが０．６重量％で、残部がＭｇで構成された合金である。
この結果より、第２図Ｂに示すような変形を生じさせるために、ソール部材２２に合金材料を用い、クラウン部材１８に炭素繊維強化プラスチック材料を積層した複合材料を用いるのが好ましい。
【００３５】
このような構成においては、クラウン部材１８は、フェース部と接続したクラウン部の接続端に沿った、この接続端から５０ｍｍ以内のクラウン部の領域内にあり、かつ、クラウン部の総表面積の５％以上の表面積を占める第１の領域を有するとともに、ソール部材２２は、フェース部と接続したソール部の接続端に沿った、この接続端から５０ｍｍ以内のソール部の領域内にあり、かつ、ソール部の総表面積の５％以上の表面積を占める第２の領域（以降、第２の領域という）を有することにより、第２図Ｂに示すフェース部２４の打撃面の変形を効果的に達成することができる。
ここで、クラウン部材１８の第１の領域について、第７図Ａに示すゴルフクラブヘッドの例を用いて詳しく説明する。なお、ソール部材２２の第２の領域についても同様である。
【００３６】
第７図Ａに示すゴルフクラブヘッドは、クラウン部材が複合材料を用いた１つの部材で構成されたものである。
第７図Ａに示すゴルフクラブヘッドの場合、フェース部と接続したクラウン部の接続端１９に沿った、この接続端１９から５０ｍｍ以内のクラウン部の領域とは、図中の斜線で示される領域Ｒ1であり、この領域Ｒ1においてクラウン部の総表面積の５％以上の表面積を占める領域（第１の領域）に用いられる部材が、本発明におけるクラウン部材１８の第１の領域となる。
【００３７】
上述の実施形態では、クラウン部材は合金または複合材料等の単一の部材で構成されているが、本発明はこれに限定されず、種類の異なる２以上の部材で構成されてもよい。
第７図Ｂに示すゴルフクラブヘッドの例を用いて、種類の異なる２つの部材で構成されるクラウン部材の第１の領域について説明する。第７図Ｂに示すゴルフクラブヘッドは、クラウン部材１８が合金や複合材料など種類の異なる２つの部材で構成されたものである。
領域Ｒ₂に異なる２つの部材が層状に構成され（例えば下層にチタン合金からなる層、上層に５層の繊維強化プラスチック材から成る層で構成され）、一方、領域Ｒ3は１つの部材によって構成されている(例えば５層の繊維強化プラスチック材からなる層で構成されている)。この場合、領域Ｒ₂とクラウン部の接続端１９に沿った、この接続端から５０ｍｍ以内のクラウン部の領域（第７図Ａ中の領域Ｒ₁参照）の重なる部分の表面積がクラウン部の総表面積の５％以上である場合、この部分に用いられる部材が本発明におけるクラウン部材１８の第１の領域となる。また、同様に、領域Ｒ3と領域Ｒ1の重なる部分の表面積がクラウン部の総表面積の５％以上である場合、この部分に用いられる部材が本発明におけるクラウン部材１８の第１の領域となる。
したがって、第７図Ｂに示すようなゴルフクラブヘッドの場合、クラウン部材１８の第１の領域が複数定められる場合がある。なお、クラウン換算剛性のソール換算剛性に対する比率は、複数の第１の領域のうち、いずれか一つが０．７５以下であればよい。また、同様にソール部材２２の第２の領域についても複数定められる場合がある。
【００３８】
このようにして、本発明におけるゴルフクラブのゴルフクラブヘッドは、第２図Ｂに示すフェース部材２４の打撃面の変形を効果的に達成するものであり、クラウン換算剛性のソール換算剛性に対する比率が０．７５以下、好ましくは０．５以下となる第１の領域および第２の領域がクラウン部およびソール部に対応してあり、かつ、このクラウン部にある第１の領域は、クラウン部の総表面積の５％以上の表面積を占めてクラウン部のフェース部との接続端から５０ｍｍ以内の領域内に存在し、さらに、ソール部にある第２の領域は、ソール部の総表面積の５％以上の表面積を占めてソール部のフェース部との接続端から５０ｍｍ以内の領域内に存在することを特徴とする。これら第１の領域および第２の領域は、フェース部との接続端に沿った、この接続端から５０ｍｍ以内の領域内に存在すれば、存在する位置は特に制限されないが、フェース部との接続端から４０ｍｍ以内の領域内に存在するのが好ましく、また、これら第１の領域および第２の領域は、それぞれの総表面積の１０％以上を占めるのが好ましい。その際、これら第１の領域および第２の領域は、単一の合金材料で構成した外殻部材で形成されてもよいし、積層した複合材料で構成した外殻部材で形成されてもよい。もちろん、第１の領域および第２の領域における比率が０．７５以下、好ましくは０．５以下となる限りにおいて、これらの領域における外殻部材の厚さは制限されない。
【００３９】
ここで、クラウン部の総表面積はサイド部との接続端、フェース部との接続端、およびネック部材１６の接続端によって囲まれる部分の総表面積であり、この接続端はクラウン部の輪郭における曲率半径の変化によって知ることができる。同様に、ソール部の表面積はサイド部およびフェース部との接続端によって囲まれる部分の表面積である。ゴルフクラブヘッドは、外表面に塗装が施されてクラウン部の領域が明確でない場合、ゴルフクラブヘッドを切断し、内面の接合部分を調べることで、サイド部、クラウン部およびソール部の縁を知ることもできる。
さらに、このようなクラウン部が明確でない場合、打撃面をゴルフクラブヘッドのロフト角度に合わせて平面上にゴルフクラブを置き、このゴルフクラブヘッドを平面に対して垂直上方から見下ろした時の打撃面を除く投影面積を用いてもよい。
【００４０】
また、クラウン部材１８あるいはソール部材２２は場合によっては、厚さが分布を持って変化しているものもあるが、この場合における厚さとは平均厚さをいう。本発明におけるゴルフクラブのゴルフクラブヘッドは、上述したように、クラウン換算剛性のソール換算剛性に対する比率が０．７５以下、好ましくは０．５以下となる第１の領域および第２の領域がクラウン部およびソール部の、フェース部との接続端から５０ｍｍ以内の領域内に、それぞれの総表面積の５％以上を占めて存在するが、これら第１の領域および第２の領域における外殻部材の厚さも、厚さが分布を持って変化している場合平均厚さをいう。
このように、ゴルフクラブ１０では、上述したように、ゴルフクラブヘッド１４のクラウン換算剛性がソール換算剛性の０．７５以下となっているので、インパクト時において、第２図Ｂに示すような打撃面の変形が生じ、ゴルフボールのバックスピン量を減少させ、打出し角度を増大させることができる。
【００４１】
なお、上記実施形態では、クラウン換算剛性のソール換算剛性に対する比率が０．７５以下となるように構成しているが、本発明では、ソール換算剛性のクラウン換算剛性に対する比率が０．７５以下、好ましく０．５以下となるように構成してもよい。すなわち、クラウン換算剛性のソール換算剛性に対する比率が４／３以上、好ましくは２以上となるように構成してもよい。
【００４２】
この構成により、バックスピン量を上げ、打出し角度を低くさせるようにゴルフボールの初期弾道特性をゴルフクラブヘッドによって調整することもできる。すなわち、ソール部材２２として、炭素繊維強化プラスチック材料を複数層積層した複合材料を用い、クラウン部材１８として、チタン合金、アルミニウム合金やステンレス合金等の各種合金材料等を用いてもよい。この場合、ソール部材２２は、接着剤等でサイド部材２０およびフェース部材２４に設けられた接着面と接合されて一体化される。このようなゴルフクラブヘッドは、低弾道のゴルフボールを容易に実現し風の強い日のゴルフプレイに最適なものとなる。
【００４３】
また、クラウン部材１８およびソール部材２２の双方に同時に繊維強化プラスチック材料を複数層積層した複合材料を用いてもよい。少なくとも、クラウン換算剛性およびソール換算剛性のうち、大きい方の換算剛性に対する小さい方の換算剛性の比率が０．７５以下となるように設定されていればよい。
したがって、従来、ゴルフクラブヘッドのロフト角度を変えた場合、バックスピン量と打出し角度がともに大きくなる、あるいは小さくなる調整しかできなかったが、本発明によりバックスピン量と打出し角度を別々に調整することができる。
【００４４】
第８図を参照して上記ゴルフクラブの設計方法を説明する。第８図は、ゴルフボールの初期弾道特性として、バックスピン量と打出し角度によってゴルフボールの飛距離がどのように変化するかを表したチャートであり、このチャートは、ヘッドスピードが一定（ヘッドスピード４０ｍ／秒）のときにゴルフボールの飛距離が同等となるバックスピン量と打出し角度との関係をコンターマップとして表したものである。例えば、ヘッドスピードが４０ｍ／秒のゴルファーが、バックスピン量が２８００、打出し角度が１２度の初期弾道特性でゴルフボールを打ち出す場合のゴルフボールの飛距離は略２３６ヤードである。
【００４５】
この場合、ゴルファーが効果的に飛距離を向上させるためには、第８図に示すＢ方向ではなくＡ方向にバックスピン量および打出し角度をシフトさせなければならない。つまり、打出し角度を上げバックスピン量を低減させる方向である。このようなＡ方向へのシフトは、従来の打出し角度とバックスピン量とを同じように増減させるロフト角度の調整で実現することはできず、上述したように、クラウン換算剛性がソール換算剛性の０．７５以下、好ましくは０．５以下となるように構成することでＡ方向へのシフトを実現することができる。
したがって、ゴルファーの初期弾道特性（ゴルフボールの初速度、バックスピン量、打出し角度）を知ることで、第８図に示すチャートからゴルフボールの飛距離を向上させる方向を見い出すことができ、この方向にシフトするように、バックスピン量の方向と打出し角度の方向を設定し、この方向に適合するように、すなわち、クラウン換算剛性のソール換算値に対する比率が０．７５以下となるように、クラウン部材１８およびソール部材２２の材料種（合金の種類、繊維強化プラスチック材料の種類）および部材構成（積層材における配向角等）を設定するとよい。
【００４６】
すなわち、フェース部と接続したクラウン部の接続端に沿った、この接続端から５０ｍｍ以内のクラウン部の領域にあり、かつ、クラウン部の総表面積の５％以上の表面積を占めるクラウン部材１８で形成される第１の領域におけるクラウン換算剛性、および、フェース部と接続したソール部の接続端に沿った、この接続端から５０ｍｍ以内のソール部の領域にあり、かつ、ソール部の総表面積の５％以上の表面積を占めるソール部材２２で形成される第２の領域におけるソール換算剛性の少なくとも一方をパラメータとしてゴルフボールの初期弾道特性を表した、第３図Ａ〜Ｃ、第４図Ａ〜Ｃあるいは第５図Ａ〜Ｃに示すような特性データを予め保持しておき、ゴルファーのゴルフボールの初期弾道特性から第８図に示すＡ方向のような飛距離の増加のための望ましいシフト方向を定め、この方向にシフトするように保持している特性データを用いてクラウン換算剛性およびソール換算剛性の間の比率を設定し、設定された比率に適合した部材を、上記クラウン部の総表面積の５％以上の面積を占める外殻部材および上記ソール部の総表面積の５％以上の表面積を占める外殻部材として、フェース部との接続端に沿った、この接続端から５０ｍｍ以内の領域内に設けることにより、ゴルフクラブヘッドを設計することができる。
【００４７】
なお、上記実施形態では、第８図において、打ち出し角度を上げバックスピン量を低減させる方向（Ａ方向）に、ゴルフボールの初期弾道特性を調整するために、クラウン換算剛性のソール換算剛性に対する比率を０．７５以下、好ましくは０．５以下となるように構成した。
しかしながら、バックスピン量を上げ、打出し角度を低くさせるようにゴルフボールの初期弾道特性を調整することもできる。このような場合には、ソール換算剛性のクラウン換算剛性に対する比率が０．７５以下、好ましく０．５以下となるように構成すればよい。
したがって、クラウン換算剛性とソール換算剛性とのうち、大きい方の換算剛性に対する小さい方の換算剛性の比率が０．７５以下となるように設定することによって、バックスピン量と打ち出し角度を独立して変えたゴルフクラブヘッドを設計することができる。
このような設計方法は、コンピュータによって実行することができる。
【００４８】
この場合、特性データは、第３図Ａ〜Ｃ、第４図Ａ〜Ｃあるいは第５図Ａ〜Ｃに示すように、ヘッドスピードによって特性データが異なるため、クラウン換算剛性およびソール換算剛性の間の比率を定量的に定めて飛距離の増加を確実なものとするには、ヘッドスピード別に、クラウン換算剛性およびソール換算剛性の間の比率を設定するのが好ましい。
さらに、このような中空ゴルフクラブヘッドを有するゴルフクラブを、クラウン部材やソール部材に用いる繊維強化プラスチック材料などの複合材料の配向角をヘッドスピード別に変えて設定し、シリーズ化されたゴルフクラブとして、市場に提供することができる。例えば、ヘッドスピード別の分類としては、各ゴルファーのヘッドスピードに応じて予め４３ｍ／秒、４０ｍ／秒、３７ｍ／秒の３種類に分類し、４３ｍ／秒用ゴルフクラブはゴルフクラブヘッドの複合材料の配向角を±３０°とし、４０ｍ／秒用ゴルフクラブはゴルフクラブヘッドの複合材料の配向角を±４５°とし、３７ｍ／秒用ゴルフクラブはゴルフクラブヘッドの複合材料の配向角を±６０°とする。なお、この場合には、ゴルフクラブヘッドの複合材料の剛性は、配向角±３０°、配向角±４５°、配向角±６０°の順番に減少する。
【００４９】
このようにして、各ゴルファーのヘッドスピードに応じて、ヘッドスピード別に分類されてシリーズ化されたゴルフクラブを市場に提供することができる。ここでゴルフクラブがシリーズ化されているとは、同一のブランド名、モデル名、商品名、型式名、機種名などにおいて、特長的構造や性能などに基づいて設計された一連のゴルフクラブ群をいう。シリーズ化は前記特徴的構造や性能がゴルフクラブ群自体で達成されている場合の他、ゴルフクラブメーカー又は販売会社等が発行もしくは作成するゴルフクラブの説明書、カタログ、店頭にて表示するポスター、パネル等、ＴＶのコマーシャル、販売促進用のビデオ、電気通信回線等に例示されるような広告宣伝媒体により、特徴的構造や性能などに基づいて設計された旨が表示されている場合も前記特徴的構造や性能が達成されていると考えられ、本発明に包含される。
【００５０】
また、このような中空ゴルフクラブヘッドの設計方法を用いて、ゴルファー一人一人のゴルフボールの初期弾道特性に応じて、クラウン換算剛性およびソール換算剛性の間の比率を設定することで、オーダーメイドのゴルフクラブヘッドを提供することができるほか、予め想定されるゴルファーの初期弾道特性に応じてクラウン換算剛性およびソール換算剛性の間の比率を設定して設計されたゴルフクラブを市場に提供することもできる。
【００５１】
第９図は、本発明のロフト角度を変えてシリーズ化されたゴルフクラブの一例を示す模式図であり、ロフト角度を異ならせてシリーズ化した３本のゴルフクラブを示す。
それぞれのゴルフクラブは、ゴルフクラブシャフト１２の一端にグリップ部１３を有し、他端に上述したゴルフクラブヘッド１４を備える。ゴルフクラブヘッド１４は、ヒール側で上方に向けられ突設されたホーゼルのソケットを介してゴルフクラブシャフト１２に連結されている。各ゴルフクラブのゴルフクラブヘッド１４ａ〜１４ｃの換算剛性の比率は、強化繊維プラスチックで積層される複合材料の配向角を変えて設定されている。
【００５２】
ここで、換算剛性の比率とは、クラウン換算剛性とソール換算剛性のうち大きい方に対する小さい方の換算剛性の比率であり、この比率は、クラウン換算剛性およびソール換算剛性のうち少なくとも一方を調整して得られる。
上記表１に示すように、換算剛性は、複合材料の配向角を±６０°，９０°、±４５°，９０°、±３０°，９０°、０°，９０°とするに連れて大きくなっている。したがって、換算剛性の比率は、複合材料の配向角を調整することによって、所望の比率に設定される。
【００５３】
このようなゴルフクラブの設計方法について説明する。ゴルファーの初期弾道特性（ゴルフボールの初速度、バックスピン量、打出し角度）を知ることで、第８図に示すチャートからゴルフボールの飛距離を向上させるバックスピン量や打出し角度とを定め、設定を満みたすように、バックスピン量と打出し角度とを独立して設定し、適合するように、クラウン部材およびソール部材の材料種（繊維強化プラスチック材料の種類）および部材構成（積層材における配向角）を設定する。
例えば、クラウン換算剛性、およびソール換算剛性の少なくとも一方をパラメータとしてゴルフボールの初期弾道特性を表した特性データ（例えば、クラウン換算剛性あるいはソール換算剛性の変化に対する、ゴルフボールのバックスピン量または打出し角度の変化を示すデータ）をロフト角度別に予め保持する。
【００５４】
ゴルファーのゴルフボールの初期弾道特性から第８図に示すチャートから望ましいバックスピン量と打出し角度とを定め、この方向にシフトするようにロフト角度別に保持している特性データを用いてクラウン換算剛性およびソール換算剛性の間の比率を設定し、設定された比率に適合した配向角をからなる部材を、上記クラウン部の総表面積の５％以上の面積を占める外殻部材および上記ソール部の総表面積の５％以上の表面積を占める外殻部材として、フェース部との接続端に沿った、この接続端から５０ｍｍ以内の領域内に設けることにより、ゴルフクラブヘッドを設計する。
このような設計方法は、コンピュータによって実行することができる。
【００５５】
ここで、ロフト角度によって特性データが異なるため、クラウン換算剛性およびソール換算剛性の間の比率を定量的に定めて飛距離の増加を確実なものとするには、設計値として定められるロフト角度別に、クラウン換算剛性およびソール換算剛性の間の比率を設定する。
特に、上記換算剛性の比率を変えるとともにロフト角度を変えることにより、バックスピン量と打出し角度を設定することができるため、バックスピン量と打出し角度をより自由にダイナミックに設定することができる。
【００５６】
ところで、表１から積層数の増加に伴ってクラウン換算剛性が増加することが分かる。このことより、積層数を調整することによって、複合材料からなる部材の換算剛性を調整することができる。したがって、複合材料の配向角を調整して比率を設定する以外に、積層数を調整して比率を設定することができる。
【００５７】
このような中空ゴルフクラブヘッドを有するゴルフクラブを、クラウン部材やソール部材に用いる繊維強化プラスチック材料などの複合材料の配向角をロフト角度別に変えて設定し、シリーズ化されたゴルフクラブとして、市場に提供することができる。
例えば、シリーズ化されたゴルフクラブとして、ブランド名、モデル名、商品名、型式名、機種名などが広告宣伝媒体に表示され、購入しょうとするゴルファーが商品名や型式から、特定のロフト角度のゴルフクラブヘッドを有するゴルフクラブを選択することにより、所望の初期弾道特性を得ることができる。
【００５８】
［実施例Ａ］
本発明のゴルフクラブを用いてゴルフボールの飛距離を測定し、ソール換算剛性に対するクラウン換算剛性の比率に関する効果を調べた。
本発明の中空ゴルフクラブとして、下記表３に示すようにクラウン換算剛性を種々変えることでソール換算剛性に対するクラウン換算剛性の比率が異なる第１図に示す中空ゴルフクラブヘッドを用いてゴルフクラブを種々作製した（実施例１〜５、比較例１，２）。
なお、クラウン部材１８として、エポキシ樹脂をマトリクスとし、弾性率が２４×１０³（ｋｇ重／ｍｍ²）の炭素繊維を強化繊維とした炭素繊維強化プラスチック材料であって、炭素繊維の配向角を各層毎に交互に変えて積層して構成した複合材料を用いた。サイド部材２０、ソール部材２２およびフェース部材２４として上記表２に示す６−４チタン合金を用いた。
【００５９】
【表３】

【００６０】
飛距離の測定は、５人のゴルファーをテスタとし、作製したゴルフクラブを５回試打してゴルフボールの飛距離の平均を求めた。平均飛距離は、比較例２の平均飛距離を基準（指数１００）として飛距離が伸びるほど指数が大きくなるようにまとめた。
上記表３には平均飛距離の指数を測定結果として表している。測定結果によると、ソール換算剛性に対するクラウン換算剛性の比率を０．７５以下とした場合平均飛距離が大幅に向上し（比較例１と実施例５との比較）、上記比率を０．５以下とすることで平均飛距離が一層向上することがわかった（実施例３と実施例４の比較）。
【００６１】
［実施例Ｂ］
さらに、本発明のゴルフクラブを用いてゴルフボールの飛距離を測定し、ソール換算剛性に対するクラウン換算剛性の比率が０．５以下（０．４）となるクラウン部の第１領域の、クラウン部の総表面積に対する表面積の割合（％）に関する効果を調べた。具体的には、ソール換算剛性に対するクラウン換算剛性の比率が０．４となるクラウン部の第１の領域の面積を種々変えて上記表面積の割合を変化させて調べた。この第１の領域は、フェース部との接続端から５０ｍｍ以内のクラウン部の領域内に設けたものである。
【００６２】
クラウン部の第１の領域には、エポキシ樹脂をマトリクスとし、弾性率が２４×１０³（ｋｇ重／ｍｍ²）の炭素繊維を強化繊維とした炭素繊維強化プラスチック材料を用いクラウン換算剛性を４５．２（ＧＰａ・ｍｍ）とした部材を用いた。この第１の領域以外のクラウン部、ソール部、フェース部およびサイド部の部材には、上記表２に示す６−４チタン合金を用いた。この時のソール換算剛性は１１３（ＧＰａ・ｍｍ）であった。
【００６３】
下記表４に示すように、第１の領域の表面積の、クラウン部の総表面積に対する割合を３〜７０％で変化させて（実施例６〜１０、比較例３および４）、飛距離の変化を調べた。
【００６４】
【表４】

【００６５】
飛距離の測定は、５人のゴルファーをテスタとし、作製したゴルフクラブを５回試打してゴルフボールの飛距離の平均を求めた。平均飛距離は、比較例４の平均飛距離を基準（指数１００）として飛距離が伸びるほど指数が大きくなるようにまとめた。
上記表４には平均飛距離の指数を測定結果として表している。測定結果より、表面積の割合が４％以下（比較例３および４）の場合、平均飛距離の向上は小さいが、表面積の割合が５％を境として５％以上の場合、平均飛距離は大幅に向上することがわかった。特に、表面積の割合が１０％以上の場合、平均飛距離はより一層向上することがわかった。
以上実施例ＡおよびＢより、本発明の効果は明らかである。
【００６６】
以上、本発明のゴルフクラブおよび中空ゴルフクラブヘッドの設計方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明のゴルフクラブの一例であるゴルフクラブの概略分解斜視図である（第１図）。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、ゴルフクラブでゴルフボールを打撃した時の変形をわかり易く説明した説明図である（第２図ＡおよびＢ）。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、クラウン換算剛性の変化に対するゴルフボールのバックスピン量の変化を示した図である（第３図Ａ〜Ｃ）。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、クラウン換算剛性の変化に対するゴルフボールの打出し角度の変化を示した図である（第４図Ａ〜Ｃ）。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、クラウン換算剛性の変化に対するゴルフボールの初速度の変化を示した図である（第５図Ａ〜Ｃ）。
【図６】本発明におけるゴルフクラブヘッドの配向角を説明するための説明図である（第６図）。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、本発明におけるゴルフクラブヘッドのクラウン部を説明するための説明図である（第７図ＡおよびＢ）。
【図８】ゴルフボールの初期弾道特性であるバックスピン量と打出し角度によるゴルフボールの飛距離の変化を表した図である（第８図）。
【図９】ロフト角度を変えてシリーズ化されたゴルフクラブの一例を示す模式図である（第９図）。
【符号の説明】
【００６８】
１０ ゴルフクラブ
１２ ゴルフクラブシャフト
１４ 中空ゴルフクラブヘッド
１６ ネック部材
１８ クラウン部材
２０ サイド部材
２２ ソール部材
２４ フェース部材
２６，２８ 延長部

Claims (3)

1. ゴルフボールを打撃するフェース部、このフェース部と接続したクラウン部およびこのフェース部と接続したソール部を備えた中空ゴルフクラブヘッドの設計方法であって、
   前記フェース部と接続する前記クラウン部の接続端に沿った、この接続端から５０ｍｍ以内の前記クラウン部の領域において、前記クラウン部の総表面積の５％以上の表面積を占める第１の領域を形成する外殻部材を第１の外殻部材とし、前記フェース部と接続する前記ソール部の接続端に沿った、この接続端から５０ｍｍ以内の前記ソール部の領域において、前記ソール部の総表面積の５％以上の表面積を占める第２の領域を形成する外殻部材を第２の外殻部材とし、さらに、前記第１の外殻部材におけるフェース面の向く方向の弾性率と前記第１の領域における前記第１の外殻部材の厚さとの積を第１の換算剛性とし、前記第２の外殻部材におけるフェース面の向く方向の弾性率と前記第２の領域における前記第２の外殻部材の厚さとの積を第２の換算剛性としたとき、
   前記中空ゴルフクラブヘッドにおいて、前記第１の換算剛性および前記第２の換算剛性のうち、一方の換算剛性を変化させ他方の換算剛性を一定としたときの前記一方の換算剛性の変化に対するゴルフボールの初期弾道特性の変化の関係を表した特性データを、ゴルファーのヘッドスピード別に、ゴルファーによる試打の前に予め保持しておき、
   ゴルファーによる試打によって得られたゴルファーのゴルフボールの初期弾道特性から前記特性データを参照して前記第１の換算剛性および前記第２の換算剛性の間の比率を設定する第１の工程と、
   設定された比率に適合する２つの部材を、前記第１の外殻部材および前記第２の外殻部材として用いる第２の工程とを有し、
   前記ゴルフボールの初期弾道特性は、打出されたゴルフボールのバックスピン量および打出し角度であり、
   前記第１の工程は、前記バックスピン量および前記打出し角度に対するゴルフボールの飛距離の関係を前記ゴルファーのヘッドスピード別に表わしたチャートを用いて、前記ゴルファーの試打結果からゴルフボールの飛距離を向上させるためのバックスピン量および打出し角度を求め、求めたバックスピン量および打出し角度と前記特性データとを用いて前記比率を設定することを特徴とする中空ゴルフクラブヘッドの設計方法。
2. 前記特性データは、ロフト角度別のデータであり、
   前記比率は、ロフト角度別に設定される請求項１に記載の中空ゴルフクラブヘッドの設計方法。
3. 前記第１の外殻部材に繊維強化プラスチック材料を積層した複合材料を、前記第２の外殻部材に合金材料を用い、
   前記比率は、複合材料の配向角を調整することによって、設定される請求項１または２に記載の中空ゴルフヘッドの設計方法。

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