JP4184749B2

JP4184749B2 - ゴルフクラブヘッド

Info

Publication number: JP4184749B2
Application number: JP2002304834A
Authority: JP
Inventors: 喜則佐野
Original assignee: Ｓｒｉスポーツ株式会社
Priority date: 2002-10-18
Filing date: 2002-10-18
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2022-10-18
Also published as: US20040082405A1; JP2004135963A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反発性を高め飛距離を増大するのに役立つゴルフクラブヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、金属製のゴルフクラブヘッドは、反発性能の向上や耐久性能の向上について様々な取り組みがなされている。反発性能については、フェース部材に、β型チタン合金を熱間鍛造した鍛造品を用いること等が提案されている。このようなβ型チタン合金は、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖといったα＋β型チタン合金に比べるとヤング率が小さいため反発性能に優れている。
【０００３】
ところで、β型チタン合金は、通常、溶体化温度以上の温度（溶体化温度＋２０〜５０℃程度）で熱間鍛造され、その後、時効処理が行われる。このような工程を経たβ型チタン合金の結晶組織の変化を図５（Ａ）〜（Ｃ）に示す。図５（Ａ）はβチタン合金の鍛造前の状態であって、筋状のβ結晶で構成されている。しかし、溶体化温度以上で鍛造されると、同図（Ｂ）のように、板状のβ結晶へと変化する。そして、時効処理によって、同図（Ｃ）のように、板状のβ結晶の中に微細なα結晶が析出する。このようなβ型チタン合金は、強度と硬度とを向上できる。しかしながら、伸びが低下して割れやすくなるという欠点がある。材料の伸びの低下を補うために、フェース部材の厚さを大きくすれば耐久性には問題はないが、この場合には、フェース部材の剛性が高められ、ひいては反発性の向上が十分に期待できない。
【０００４】
本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、塊状の素材を溶体化温度よりも低い温度でなされる熱間鍛造のみである圧縮塑性変形させ、かつ溶体化することなく時効処理を施してフェース部材を形成することを基本として、耐久性と反発性能とをより高い次元でバランス良く高めうるゴルフクラブヘッドを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち請求項１記載の発明は、ヘッド本体にフェース部材を固着したゴルフクラブヘッドであって、
前記フェース部材は、β型チタン合金よりなる塊状の素材を圧縮塑性変形し、
前記圧縮塑性変形が、その再結晶温度以上かつ溶体化温度よりも低い温度でなされる熱間鍛造のみであり、
かつ溶体化することなく時効処理を施して形成されている。
【０００６】
さらに請求項１記載の発明は、前記熱間鍛造時の温度が、前記β型チタン合金の溶体化温度をＴｃ（℃）とするとき、（Ｔｃ−５０）（℃）以上かつ（Ｔｃ−２０）（℃）以下であることを特徴としている。
【０００７】
また請求項２記載の発明は、前記フェース部材が、前記ヘッド本体に固着された後に前記時効処理が施されてなることを特徴とする。
【０００８】
また請求項３記載の発明は、前記固着が溶接であることを特徴としている。
【０００９】
また請求項４記載の発明は、前記フェース部材が、フェース面をなす基部と、この基部の周縁部で折れ曲がりバックフェース部側にのびる延長部とを一体に具えるとともに、
前記ヘッド本体は、シャフトが取り付けられるシャフト取付部を含む鋳造品からなることを特徴とする前記熱間鍛造は型鍛造であることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１は本実施形態のゴルフクラブヘッド（以下、単に「ヘッド」ということがある。）１の正面図、図２はそのＸ−Ｘ線断面図をそれぞれ示す。また図１ではヘッド１を規定のライ角α、ロフト角βで水平面ＨＰに載置した基準状態を示している。
【００１１】
図において、本実施形態のヘッド１は、ボールを打撃するフェース面Ｆを有するフェース部２と、前記フェース面Ｆの上縁２ａに連なりヘッド上面をなすクラウン部３と、前記フェース面Ｆの下縁２ｂに連なりヘッド底面をなすソール部４と、前記クラウン部３とソール部４との間を前記フェース部２のトウ側縁２ｔからバックフェース部を通りヒール側縁２ｈまでのびるサイド部５と、図示しないシャフトが装着されるシャフト取付部６とを具え、本例では金属材料からなりかつ内部に中空部ｉを有するウッド型のものが例示されている。
【００１２】
前記シャフト取付部６には、シャフト（図示省略）が挿入されかつ接着剤等にて固着されるシャフト取付孔６ａが設けられる。このシャフト取付孔６ａの孔中心線ＣＬは、後に取り付けられる図示しないシャフトの軸中心線と実質的に一致する。このため、本明細書ではこの孔中心線ＣＬを基準にヘッド１のライ角αを定めている。
【００１３】
ヘッド１は、特に限定はされないが、例えばヘッド体積を３００cm³以上とするのが好ましく、より好ましくは３００〜５００cm³、さらに好ましくは３１０〜４５０cm³程度が望ましい。そして、このようなヘッド体積の大型化とともにフェース面Ｆのフェース高さＡを、例えば４５〜７０mm程度に設定するのが良い。このように、ヘッド体積やフェース高さなどを大としたときには、フェース面Ｆの面積を拡大でき、その結果、打球時に撓み得る撓み領域を増大させる。これは、ヘッド１の反発性能を高め、打球の飛距離を向上するのに役立つ。
【００１４】
なおフェース高さＡが４５mm未満の場合、フェース面Ｆの面積を十分に大きく確保し得ず、反発性能の向上が期待できない場合があり、逆に７０mmを超えると、フェース部２の撓みが大きくなりすぎて耐久性能の向上が困難となりやすい。特に好ましくは、フェース高さＡを４８mm以上、さらに好ましくは５０mm以上とするのが望ましい。なおフェース高さＡは、図１に示すように、フェース面Ｆの最高点と最低点との間の上下方向の距離を、図２に示すように、フェース面Ｆのロフト角がなす面に沿って測定した長さとする。
【００１５】
また、特に限定されるものではないが、フェース面Ｆの水平方向の最大長さであるフェース幅Ｂは、例えば９０〜１３０mm、より好ましくは９５〜１１５mmとするのが望ましい。該フェース幅Ｂが９０mm未満では、フェース部２の撓みが十分に得られないため、反発性能の向上が期待できない場合があり、逆に１３０mmを超えると、フェース部２の撓みが大きくなりすぎて耐久性能の向上が困難となりやすい。特に好ましくはフェース高さＡとフェース幅Ｂとの比（Ａ／Ｂ）を、例えば０．３４６〜０．６６７程度とするのが望ましい。前記比（Ａ／Ｂ）が０．３４６未満であると、フェース高さＡが相対的に小となって大きな撓みが得られ難い傾向があり、逆に０．６６７よりも大であると、フェース部２の撓みが大きくなりすぎて耐久性の低下を招く傾向がある。
【００１６】
また本例のフェース部２は、図２に示すように、厚さｔ１の中央厚肉部２Ａと、この中央厚肉部２Ａ囲む環状の周辺薄肉部２Ｂとを含んで構成されたものを例示している。中央厚肉部２Ａは、スイートスポットを少なくとも含む領域としている。このようなフェース部２は、ボールと頻繁に接触するフェース面Ｆの中央部ＦＣの強度を高める一方、周辺薄肉部２Ｂによって撓み易くすることで、構造面にて耐久性と反発性能とをバランス良く向上させるのに役立つ。このような観点より、中央厚肉部２Ａの厚さｔ１は好ましくは１．８〜２．９mm、さらに好ましくは２．１〜２．９mmとするのが望ましく、また周辺薄肉部２Ｂの厚さｔ２は、好ましくは１．０〜２．８mm、さらに好ましくは１．３〜２．８mmとするのが望ましい。とりわけ、厚さの差（ｔ１−ｔ２）は０．１〜１．９mm、より好ましくは０．２〜１．５mmとするのが望ましい。
【００１７】
また、前記ヘッド１は、図３に分解して示すように、フェース面Ｆを形成するフェース部材７と、このフェース部材７を前面に配するヘッド本体９とを溶接により一体固着して形成される。
【００１８】
前記フェース部材７は、本実施形態では前記フェース面Ｆの実質的な全域を形成する基部７Ａと、この基部７Ａの周縁部で折れ曲がりバックフェース部側に小長さＳでのびる延長部７Ｂとを含むものが例示される。該延長部７Ｂは、本例ではクラウン部３の一部をなすクラウン部側の延長部７Ｂ１と、ソール部４の一部をなすソール部側の延長部７Ｂ２とを含むことにより、該フェース部材７が縦断面において、略コ字状に形成されたものが例示されている。但し、このような態様に限定されるものではない。
【００１９】
またヘッド本体９は、各延長部７Ｂ１、７Ｂ２に合わせてクラウン部３及びソール部４の前縁を後方に控えて形成するとともに、フェース部材７を除く他の部分を具えている。具体的には、クラウン部３、ソール部４、サイド部５、シャフト取付部６を一体に具える。本例のヘッド本体９は、ロストワックス精密鋳造によって一体に成形された鋳造品からなる。このため、シャフト取付部６などを精度良く成形でき、寸法精度に優れたヘッドを製造するのに役立つ。
【００２０】
このようなヘッド１は、フェース部材７とヘッド本体９との溶接を、前記延長部７Ｂの領域ではフェース面Ｆの周縁からバックフェース部側に離れた位置で行うことができる。これは溶接作業性の向上に役立つ。また、フェース面Ｆの周縁部に、溶接ビードによって剛性が大となる溶接部が形成されるのを減じるため、ヘッドの反発性能の低下が防止できる。このような観点より延長部のヘッド後方への小長さＳは、例えば５〜２０mm、さらに好ましくは５〜１５mm程度で形成するのが望ましい。
【００２１】
またフェース部材７は、β型チタン合金をその溶体化温度よりも低い温度で熱間鍛造され、かつ溶体化することなく時効処理を施して形成される。β型チタン合金は、β型結晶構造を安定して保有するチタン合金であって、多数のすべりを有する体心立方構造からなる。このため、変形に要する抵抗が小さく、溶体化温度よりも低い温度でも加工性を損ねることなく鍛造できる。β型チタン合金としては、特に限定はされないが、例えば、Ｔｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ａｌ−３Ｓｎ、Ｔｉ−１５Ｍｏ−５Ｚｒ−３Ａｌ、Ｔｉ−１３Ｖ−１１Ｃｒ−３Ａｌ、Ｔｉ−８Ｍｏ−８Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌ、Ｔｉ−２２Ｖ−４Ａｌ、Ｔｉ−１５Ｍｏ−５Ｚｒ等が好ましい。
【００２２】
β型チタン合金は、その溶体化温度よりも低い温度で熱間鍛造される。ここで、βチタン合金の溶体化温度とは、当該温度を保持した場合にβ型チタン合金の結晶層に板状のβ結晶が析出する最も低い温度とし、該温度は、材料組成によって一義的に定まる。
【００２３】
従来のようにβ型チタン合金を溶体化温度以上の温度で熱間鍛造すると、図５（Ｂ）に示したように、応力が除去され、結晶粒が成長して板状のβ結晶の単相となり、また後の時効処理によってα相が析出される。これは、強度を高める上では好ましいが、材料自体の伸びを低下させる。一方、本発明のヘッド１のように、鍛造時の温度を溶体化温度よりも低く設定すると、鍛造時の応力が作用し、鍛造後においても図４（Ｂ）の如く、筋状のβ結晶をもつ。そして、その後、溶体化することなく時効させると、図４（Ｂ）の如く、筋状のβ結晶の中に微細なα結晶を析出させることができる。これにより、強度の向上は従来に劣るものの向上できかつ伸びの低下を大幅に抑制することができる。
【００２４】
前記熱間鍛造時の温度は、β型チタン合金の再結晶温度以上かつ溶体化温度よりも低い温度であるが、より好ましくは、β型チタン合金の溶体化温度をＴｃ（℃）とするとき、（Ｔｃ−１００）℃以上かつ溶体化温度よりも小、さらに好ましくは（Ｔｃ−５０）℃以上かつ（Ｔｃ−２０）℃以下としている。熱間鍛造時の温度が、（Ｔｃ−１００）℃未満であると、材料の組成流動が起こりにくく、加工性が悪くなるため高出力の鍛造装置が必要となるほか、加工の際に亀裂や割れが生じやすくなる傾向がある。また熱間鍛造時の温度を（Ｔｃ−２０）℃以下とすることにより、より確実にβ型チタン合金の溶体化を防止できる。
【００２５】
熱間鍛造は、塊状の素材（ビレット）を前記温度範囲に加熱して打撃または加圧し所定の形状に成形する成形法であり、本明細書でいう「鍛造」には一対のロールに素材材料を噛み込ませて延伸するいわゆる圧延を含まないものとする。また鍛造における成形法は、例えば自由鍛造、型鍛造（開放型、密閉型、或いは半密閉型を含む）、高速鍛造又は等温鍛造など各種のものを含み、素材に圧縮塑性変形を生じさせるものであれば適宜のものが採用できる。好ましくは、鍛造によって得られた素形材の表面に酸化膜（スケール）が生じにくい密閉型型鍛造法などを用いるのが望ましい。
【００２６】
また熱間鍛造では、荒打ち、仕上げ打ちなど加工具を替えて複数段の鍛造を行うことができるが、生産性の観点より２ないし３段程度とするのが良い。また熱間鍛造後、フェース部材７の表面に、酸化膜等が形成されているときには、表面を研磨することによってこれを除去する。
【００２７】
鍛造されたフェース部材７は、溶接により前記ヘッド本体９に固着され、溶体化することなくヘッド全体に対して時効処理が施される。本例の時効処理は、前記固着されたヘッドを、例えば温度５５０〜６５０℃程度（これは、溶体化温度Ｔｃ−２２０〜１３０℃）で４〜２０時間保持した後、室温にて放置して空冷することが望ましい。水冷等の急冷を行うと、鍛造時に生じた内部応力ないし内部歪が解放されないため、強度が低下しやすくなるためである。このような時効処理は、フェース部材７の伸びが低下するのを防止できる。また溶接部の歪、応力が解放され、溶接部の耐久性を高めるのにも役立つ。また時効後に溶接すると、溶接部が板状のβ結晶単相となり強度の低下を招き易くなる。
【００２８】
また本実施形態のヘッドでは、ライ角、フック角などのフェースアングルの基準となるシャフト取付部６が、前述の如くヘッド本体９側に設けられている。もし、シャフト取付部６が鍛造されるフェース部材７側に設けられていると、鍛造時に生じた歪が時効処理に伴い解放され、フェース部材７が歪み、シャフト取付部６の加工精度が低下する場合がある。このため、ライ角などが所望の値にならず、手直し等が必要となる。本実施形態では、このような不具合を防止できる。
【００２９】
【実施例】
フェース部材とヘッド本体とを溶着してウッド型のゴルフクラブヘッドを表１の仕様にて試作するとともに、反発性能と耐久性能とをテストした。また併せて、フェース部材の材料を用いて引張強度、破断時の伸び等についても測定を行った。なおいずれの実施例もヘッド本体には、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖの鋳造品（同一形状）を用いた。テスト方法等は、次の通りである。
【００３０】
＜反発性能＞
ヘッドの反発特性は、Ｕ．Ｓ．Ｇ．Ａ．の Procedure for Measureing the Velocity Ratio of a Club Head for Conformance to Rule 4-1e, Revision 2 (February 8, 1999) に基づき反発係数ｅを算定した。数値が大きいほど反発性が高く良好である。
【００３１】
＜耐久性能＞
耐久性能は、各ヘッドに同一のシャフトを装着してゴルフクラブとし、これをツルーテンパー社製のスイングロボットに取り付けてヘッドスピード５０ｍ／ｓでゴルフボールを連続して打撃し、フェース部が割れるまでの打球数を計測した。５０００発を損傷することなく打撃できれば合格である。
【００３２】
＜フェース部材の材料の引張強度、破断時伸び＞
各例の熱間鍛造時の温度にて同一形状の丸棒を鍛造し、厚さ３mmのテストピースを試作して引張試験を行った。
【００３３】
＜鍛造工程の生産性＞
フェース部材をそれぞれ１０個鍛造後、寸法精度のバラツキを評価した。評価は、次の要領で行った。
○：１０個とも設計通りの寸法
△：４〜９個が設計通りの寸法（１〜６個は機械加工による手直しが必要）
×：３個以下が設計通りの寸法（７〜１０個は機械加工による手直しが必要）
【００３４】
テストの結果を表１、表２に示すが、実施例のものは、いずれも反発性能と耐久性能とをバランス良く向上していることが確認できた。
【００３５】
【表１】

【００３６】
【表２】

【００３７】
【発明の効果】
上述したように、本発明のゴルフクラブヘッドでは、耐久性と反発性能とをバランス良く向上しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すヘッドの正面図である。
【図２】そのＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】図１の分解斜視図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）はβ型チタン合金の結晶組織を略示する図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）はβ型チタン合金の結晶組織を略示する図である。
【符号の説明】
１ゴルフクラブヘッド
２フェース部
３クラウン部
４ソール部
５サイド部
６シャフト取付部
７フェース部材
９ヘッド本体
Ｆフェース面

Claims

ヘッド本体にフェース部材を固着したゴルフクラブヘッドであって、
前記フェース部材は、β型チタン合金よりなる塊状の素材を圧縮塑性変形し、
前記圧縮塑性変形が、その再結晶温度以上かつ溶体化温度よりも低い温度でなされる熱間鍛造のみであり、
かつ溶体化することなく時効処理を施して形成されているとともに、
前記熱間鍛造時の温度は、前記β型チタン合金の溶体化温度をＴｃ（℃）とするとき、（Ｔｃ−５０）（℃）以上かつ（Ｔｃ−２０）（℃）以下であることを特徴とするゴルフクラブヘッド。
前記フェース部材は、前記ヘッド本体に固着された後に前記時効処理が施されてなる請求項１記載のゴルフクラブヘッド。
前記固着が溶接である請求項２記載のゴルフクラブヘッド。
前記フェース部材は、フェース面をなす基部と、この基部の周縁部で折れ曲がりバックフェース部側にのびる延長部とを一体に具えるとともに、
前記ヘッド本体は、シャフトが取り付けられるシャフト取付部を含む鋳造品からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のゴルフクラブヘッド。