JP4299844B2 - ゴルフクラブヘッド - Google Patents

Description

本発明は、フェース部の耐久性を向上しうるゴルフクラブヘッドに関する。

フェース部に、チタン合金の圧延材が用いられたゴルフクラブヘッドが種々提案されている（下記特許文献１参照）。下記特許文献１では、互いに交差する２方向で圧延された圧延材がフェース部に用いられている。

特開２００２−１６５９０６号公報

発明者らは、種々の実験の結果、α相（稠密六方格子）を有するチタン合金を一方向にのみ圧延した場合、その圧延方向の引張強度σL と、圧延方向と直角な圧延法線方向の引張強度σT とは、次の関係を示すことを知見した。
σL ＜σT

さらに、前記圧延材において、圧延の方向の引張弾性率ＥL と、圧延法線方向の引張弾性率ＥT とは、次の関係をも示すことも知見した。
ＥL ＜ＥT

このような異方性は、α相の結晶構造、すなわち稠密六方格子に起因している。即ち、図１２に模式的に示されるように、稠密六方格子は、変形し易い軸線ａと、それと実質的に直交する変形し難い軸線ｂとを有する。そして、このような稠密六方格子を有する合金が一方向に圧延されると、前記変形しやすい軸線ａが圧延方向に沿って配向されるとともに、変形し難い軸線ｂが圧延法線方向に沿うため、前記異方性が強く発現すると考えられる。

一方、クラブヘッドのフェース部は、トウ・ヒール方向に比べて、クラウン・ソール方向の長さが小さい横長形状である。このため、フェース部は、打球時の撓みに対してスパンが小さくなる前記クラウン・ソール方向の強度余力が小さくなる。従って、フェース部の耐久性を向上させるためには、トウ・ヒール方向（水平方向）に比べて、クラウン−ソール方向（上下方向）の強度余力を向上させる必要がある。

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、フェース部の少なくとも一部を、α相を有するチタン合金製の一方向圧延材で形成するとともに、その圧延方向を実質的にトウ・ヒール方向に沿わせることを基本として、フェース部のクラウン・ソール方向の強度を高め、全体として耐久性を向上しうるゴルフクラブヘッドを提供することを主たる目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、ボールを打球するフェースを有するフェース部を具えたゴルフクラブヘッドであって、
前記フェース部の少なくとも一部が、α相を有するチタン合金からなりかつ一方向にのみ圧延された一方向圧延材から形成されるとともに、
前記一方向圧延材の圧延方向は実質的にトウ・ヒール方向に沿い、
かつ前記一方向圧延材は、前記圧延方向の引張強度σL と、前記圧延方向と直角な圧延法線方向の引張強度σT との比（σT ／σL）を１．２０〜１．６０とするとともに、
前記一方向圧延材の圧延法線方向の引張強度σT は１０００ＭＰａ以上、１４００ＭＰａ以下、
一方向圧延材の圧延方向の引張強度σL は、８００ＭＰａ以上、１１００ＭＰａ以下としたことを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、ボールを打球するフェースを有するフェース部を具えたゴルフクラブヘッドであって、
前記フェース部の少なくとも一部が、α相を有するチタン合金からなりかつ一方向にのみ圧延された一方向圧延材から形成されるとともに、
前記一方向圧延材の圧延方向は実質的にトウ・ヒール方向に沿い、
かつ前記一方向圧延材は、前記圧延方向の引張弾性率ＥL と、前記圧延方向と直角な圧延法線方向の引張弾性率ＥT との比（ＥT ／ＥL）が１．１０〜１．３５であるとともに、
前記一方向圧延材Ｍの圧延法線方向ＮＤの引張弾性率ＥT は、１１５ＧＰａ以上、１４５ＧＰａ以下、一方向圧延材Ｍの圧延方向ＲＤの引張弾性率ＥL は、９５ＧＰａ以上、１２５ＧＰａ以下としたことを特徴としている。

また請求項３記載の発明は、前記フェースを有するフェース部と、ヘッド上面をなすクラウン部と、ヘッド底面をなすソール部と、前記クラウン部とソール部との間をヒール側縁に至ってのびるサイド部と、シャフト差込孔を有するホーゼル部とを具える中空構造をなし、しかも前記フェース部の少なくとも一部をなしかつα相を有するチタン合金のみからなる板状のフェース部材と、このフェース部材が配される開口部をフェース部側に有するヘッド本体とを固着することにより形成されることを特徴とする請求項１又は２記載のゴルフクラブヘッドである。さらに、請求項４記載の発明は、前記フェース部は、一定の厚さで形成された平板からなる一方向圧延材Ｍから、その圧延方向ＲＤがトウ・ヒール方向ＴＨに沿うように、切り出されたフェース部材の一次品を、切削加工することにより厚さが異なる部分を具えることを特徴とする請求項１又は２記載のゴルフクラブヘッドである。また、請求項５記載の発明は、前記フェースは、そのスイートスポットＳＳを通るトウ・ヒール方向の長さＦＷと、スイートスポットＳＳを通るクラウン・ソール方向の長さＦＨとの比（ＦＷ／ＦＨ）は１．０よりも大であることを特徴とする請求項１又は２記載のゴルフクラブヘッドである。さらに、請求項６記載の発明は、前記圧延は、材料を７００〜１０００℃に加熱して熱間圧延を２〜７回繰り返す粗圧延工程と、該粗圧延工程後の、材料を常温〜２００℃に保った冷間圧延を５〜７回繰り返して行う仕上げ圧延工程を含むことを特徴とする請求項１又は２記載のゴルフクラブヘッドである。また、請求項７記載の発明は、前粗圧延と仕上げ圧延の合計回数である圧延の繰り返し総合計回数は、７回〜１５回であることを特徴とする請求項１又は２記載のゴルフクラブヘッドである。さらに、請求項８記載の発明は、前記一方向圧延材Ｍは、圧延加工前の厚さｈ１、最終圧延加工後の厚さｈ２とすると、下式によって求められる圧下率が、２０％以上、かつ５０％以下であることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載のゴルフクラブヘッドである。
圧下率［％］＝｛（ｈ１−ｈ２）／ｈ１｝×１００
また、請求項９記載の発明は、前記一方向圧延材は、前記圧延方向の引張弾性率ＥL と、前記圧延方向と直角な圧延法線方向の引張弾性率ＥT との比（ＥT ／ＥL ）が１．１０〜１．３５であるとともに、前記一方向圧延材の圧延法線方向の引張弾性率ＥT は、１１５ＧＰａ以上、１４５ＧＰａ以下、一方向圧延材の圧延方向の引張弾性率ＥL は、９５ＧＰａ以上、１２５ＧＰａ以下としたことを特徴とする請求項１記載のゴルフクラブヘッドである。

本発明のゴルフクラブヘッドは、ボールを打球するフェース部の少なくとも一部が、α相を有するチタン合金からなる一方向圧延材から形成される。そして、その圧延方向は、実質的にトウ・ヒール方向に沿っている。このようなクラブヘッドは、一方向圧延材において引張強度等が大きくなる圧延法線方向が、強度余力の小さいフェース部のクラウン・ソール方向に沿う。従って、フェース部の耐久性が向上される。

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は基準状態に置かれた本実施形態のゴルフクラブヘッド（以下、単に「ヘッド」又は「クラブヘッド」ということがある。）１の斜視図、図２はその正面図、図３はその一部を破断した平面図、図４は図３のＡ−Ａ端面図である。

前記クラブヘッド１は、ボールを打球する面であるフェース２を有するフェース部３と、前記フェース２の上縁２ａに連なりヘッド上面をなすクラウン部４と、前記フェース２の下縁２ｂに連なりヘッド底面をなすソール部５と、前記クラウン部４とソール部５との間を前記フェース２のトウ側縁２ｃからバックフェース（フェース２と反対側を向く面）ＢＦを通りヒール側縁２ｄに至ってのびるサイド部６と、クラウン部４のヒール側に設けられかつシャフト（図示せず）が差し込まれるシャフト差込孔７ａを有するホーゼル部７とを具える。また、クラブヘッド１は、図４に示されるように、内部に中空部ｉが設けられた中空構造をなし、好ましくはドライバー（＃１）又はフェアウェイウッドといったウッド型として形成される。

また、前記クラブヘッド１の基準状態とは、図２ないし４に示されるように、前記シャフト差込孔７ａの軸中心線ＣＬを任意の垂直面ＶＰ内に配しかつ水平面ＨＰに対してそのライ角βで傾けるとともに、フェース２を前記垂直面ＶＰに対してそのロフト角（「リアルロフト角」であって、以下同じ。）αで傾けてヘッド１を水平面ＨＰに接地させた状態とする。そして、本明細書中で特に断りがない場合、ヘッド１は、この基準状態にあるものとして説明される。

前記クラブヘッド１は、好ましくは４００cm³ 以上、より好ましくは４１０cm³ 以上、さらに好ましくは４２５cm³ の体積を有するものが望ましい。このような大きい体積は、ヘッド１の慣性モーメントやヘッド重心Ｇをより深くするのに役立つ。他方、クラブヘッド１の体積が大きすぎても、ヘッド重量の増加、スイングバランスの悪化及びゴルフ規則違反等の問題があるため、好ましくは４６０cm³ 以下が望ましい。

また、クラブヘッド１の全重量は、好ましくは１８０ｇ以上かつ２１０ｇ以下が望ましい。クラブヘッド１の全重量が小さすぎると、スイング中にヘッドの重みが感じられ難くなるので、タイミングが取りづらく、また反発性能が低下する傾向がある。逆にクラブヘッドの全重量が大きくなりすぎると、クラブが振り切れなくなり、打球の飛距離や方向性が悪化する傾向がある。

また、図２に示されるように、クラブヘッド１のフェース２は、そのスイートスポットＳＳを通るトウ・ヒール方向の長さＦＷと、スイートスポットＳＳを通るクラウン・ソール方向の長さＦＨとの比（ＦＷ／ＦＨ）は１．０よりも大、即ちトウ・ヒール方向に長い横長状に形成される。なお各長さＦＷ及びＦＨは、いずれもフェース２に沿って測定される。

ここで、フェース２は、その境界が明瞭な稜線（エッジ）によって囲まれる場合、該稜線で囲まれる領域として定められる。しかしながら、フェース２の境界が明瞭でないときは、図１１（Ａ）に示されるように、法線Ｎを含む多数の平面Ｅ１、Ｅ２…でヘッド１を切断し、同図（Ｂ）に示されるように、各断面において、フェース外面輪郭線Ｌｆの曲率半径ｒがフェースの中央側から初めて２００mmとなる位置Ｐｅが前記境界として定義される。そして、この位置Ｐｅが囲む領域をフェース２とする。なお前記フェース外面輪郭線は、フェースライン、パンチマークなどがあるときこれを埋めて定められる。

また、前記スイートスポットＳＳは、図３に示されるように、ヘッド重心Ｇからフェース２に引いた法線Ｎとフェース２との交点である。また、フェース２（又はフェース部３）のトウ・ヒール方向とは、図１及び図２に示されるように、前記基準状態において、フェース２と、これを横切る水平面との交線ＴＨの方向とする。同様に、フェース２（又はフェース部３）のクラウン・ソール方向とは、フェース２と、これを横切る垂直面との交線ＣＳの方向とする。

好ましい態様として、前記比（ＦＷ／ＦＨ）は、１．６５以上、より好ましくは１．７０以上、さらに好ましくは１．８０以上が望ましい。前記比（ＦＷ／ＦＨ）が１．６５を下回ると、ヘッド重心Ｇが高くなって打球の打出角やバックスピン量の低下を招きやすく、ひいては飛距離が低下しやすい。他方、前記比（ＦＷ／ＦＨ）が大きすぎると、著しく反発性能が低下して飛距離を損ねる傾向がある。このような観点より、前記比（ＦＷ／ＦＨ）は、好ましくは２．１０以下、より好ましくは２．０５以下、さらに好ましくは２．００以下が望ましい。

なお、前記フェース２のトウ・ヒール方向の長さＦＷは、好ましくは９０．０mm以上、より好ましくは９２．０mm以上、さらに好ましくは９５．０mm以上が望ましく、また、上限に関しては、好ましくは１１０．０mm以下、より好ましくは１０７．０mm以下、さらに好ましくは１０５．０mm以下が望ましい。同様に、フェース２のクラウン・ソール方向長さＦＨは、好ましくは４８．０mm以上、より好ましくは５０．０mm以上、さらに好ましくは５２．０mm以上が望ましく、また、上限に関しては、好ましくは６０．０mm以下、より好ましくは５８．０mm以下、さらに好ましくは５６．０mm以下が望ましい。

本実施形態のクラブヘッド１は、図４に示されるように、前記フェース部３の少なくとも一部をなしかつα相を有するチタン合金からなる板状のフェース部材１Ａと、このフェース部材１Ａが配される開口部Ｏをフェース部３側に有するヘッド本体１Ｂとを固着することにより形成される。

この実施形態では、前記ヘッド本体１Ｂは、前記クラウン部４、ソール部５、サイド部６及びホーゼル部７を含むとともに、フェース部３の中で前記開口部Ｏの周りを構成するフェース周縁部３ａを含んだ殻状で構成されている。このようなヘッド本体１Ｂは、例えば鋳造によって一つの部材から作られても良いし、鍛造、鋳造又はプレス等などで準備された２以上の部材を溶接等することによって形成されても良い。

ヘッド本体１Ｂを形成する材料としては、例えばステンレス鋼、マレージング鋼、チタン、チタン合金、アルミ合金、マグネシウム合金又はアモルファス合金等の１種又は２種以上の金属材料が好適である。生産性の観点では、フェース部材１Ａと溶接が可能な金属材料が望ましい。図示はされていないが、ヘッド本体１Ａの一部には、比重の小さい繊維強化樹脂のような非金属材料や、これとは逆に比重が大きい錘部材などが固着されても良い。これらによって、ヘッド重心が最適に調整される。

前記フェース部材７は、前記α相を有するチタン合金でかつ一方向にのみ圧延された一方向圧延材Ｍから形成され、その圧延方向ＲＤが実質的にフェース部３のトウ・ヒール方向に沿って配されている。

図５に示されるように、一方向圧延材Ｍは、回転する一対のロールＲ、Ｒ間に前記チタン合金材料を摩擦によって噛み込ませ、厚さないし断面積を減じる圧延加工により製造されるが、このときの圧延方向ＲＤを変えずに同じ方向（一方向）で繰り返し圧延が行われる。これによって、材料中の稠密六方格子の変形しやすい軸線ａが圧延方向ＲＤの軸線と実質的に平行に配向されるとともに、稠密六方格子の変形し難い軸線ｂが圧延方向ＲＤと直交する方向である圧延法線方向ＮＤの軸線と実質的に平行に配向され、顕著な強度異方性を生じさせ得る。

このような一方向にのみ圧延されたα相を有するチタン合金は、βチタン合金などに比べると、より大きな強度異方性を発現しうる。本発明では、この強度異方性を利用して、一方向圧延材Ｍの圧延方向ＲＤをフェース部３のトウ・ヒール方向ＴＨに沿って配している。これにより、引張強度及び引張弾性率が相対的に大きい一方向圧延材Ｍの圧延法線方向ＮＤが、強度余力の小さいフェース部３のクラウン・ソール方向に沿うので、クラブヘッド１のフェース部３の耐久性が向上される。

また、このようなクラブヘッド１は、フェース部３の強度余力が高められるため、フェース部３を薄く形成することが可能になる。これにより、フェース部３を軽量化し、例えば重量マージンを増加させ得る。これは、重量配分設計の自由度を高め、例えば低重心化による打球の打出角の増大化や、重心深度を大きくすることによる打球の方向性向上等を可能とする。

また、このようなクラブヘッド１は、フェース部材１Ａの引張弾性率の大きい方向が、フェース部３のクラウン・ソール方向に沿う。従って、フェース部３を薄く形成した場合でも、クラブヘッド１の反発係数の過度の上昇を抑えることができる。特に近年では、クラブヘッドの反発係数を０．８３０未満に規制するゴルフ規則が定められているが、このような規則に適合させることが容易になる。即ち、このようなクラブヘッド１は、引張弾性率が相対的に大きい一方向圧延材Ｍの圧延法線方向ＮＤが、フェース部３のクラウン・ソール方向に沿うので、フェース部全体としての弾性率が高くなり、それにより反発係数を抑えることができる。前述のように、フェース部３の厚さを薄くすれば、フェース部３の軽量化や重量マージンの増加をなしうる反面、フェース部３の厚さを薄くすることにより反発係数が高まってしまい、ゴルフ規則に定められる０．８３０未満の反発係数を達成することが難しくなる。本発明のクラブヘッド１では、フェース全体としての弾性率を高くできるので、フェース部３の厚さを薄くしても、反発係数を抑えることができ、その分だけフェース厚さを薄くしてもゴルフ規則に定められる反発係数の規定を充足できる。よって、ゴルフ規則に適合しながら、軽量化と重量マージン増加を達成しうる。

また、一方向圧延材Ｍの圧延方向ＲＤが「実質的に」トウ・ヒール方向に沿って配されているとは、圧延方向ＲＤと圧延方向ＲＤとが完全に一致する場合のみならず、本発明の効果を十分に奏し得る範囲で多少の角度差があっても良い。具体的には、前記圧延方向ＲＤとトウ・ヒール方向ＴＨとの角度差θが、好ましくは１５゜以下、より好ましくは１０゜以下であれば、十分に本発明の効果を期待できる。

前記α相を有するチタン合金としては、α合金又はα−β合金が挙げられる。特に、α−β合金は、α合金よりも強度が高いので、クラブヘッド１のフェース部３の耐久性向上、フェース部材１Ａの薄肉化による軽量化及び該薄肉化による重心設計自由度の向上などを図り得る点でαチタン合金よりも望ましい。

前記α合金としては、例えばＴｉ−５Ａｌ−２．５Ｓｎが挙げられる。また、前記α−β合金としては、例えばＴｉ−４．５Ａｌ−３Ｖ−２Ｆｅ−２Ｍｏ、Ｔｉ−４．５Ａｌ−２Ｍｏ−１．６Ｖ−０．５Ｆｅ−０．３Ｓｉ−０．０３Ｃ、Ｔｉ−８Ａｌ−１Ｍｏ、Ｔｉ−１Ｆｅ−０．３５Ｏ−０．０１Ｎ、Ｔｉ−５．５Ａｌ−１Ｆｅ、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ、Ｔｉ−６Ａｌ−６Ｖ−２Ｓｎ、Ｔｉ−６Ａｌ−２Ｓｎ−４Ｚｒ−６Ｍｏ、Ｔｉ−６Ａｌ−２Ｓｎ−４Ｚｒ−２Ｍｏ又はＴｉ−８Ａｌ−１Ｍｏ−１Ｖなどが挙げられる。とりわけ、比強度が大きくかつ加工性に優れたＴｉ−４．５Ａｌ−３Ｖ−２Ｆｅ−２Ｍｏ、Ｔｉ−４．５Ａｌ−２Ｍｏ−１．６Ｖ−０．５Ｆｅ−０．３Ｓｉ−０．０３Ｃ又はＴｉ−１Ｆｅ−０．３５Ｏ−０．０１Ｎ等が挙げられる。

前記圧延工程においては、材料を２００℃よりも高い温度に加熱して圧延を行う熱間圧延及び材料を２００℃以下の温度として圧延を行う冷間圧延の何れでもよい。好ましくは、初期の粗圧延では、材料を７００〜１０００℃に加熱して熱間圧延を２〜７回繰り返すのが望ましい。さらに、仕上げ圧延では、材料を常温〜２００℃に保った冷間圧延を５〜７回繰り返して行うのが望ましい。このような圧延工程では、例えば鋳造により生じた材料内部の析出物や不均一であった結晶粒が破壊され、かつ、結晶組織が緻密化され、材料の高強度化及び高靭性化を図ることができる。

また、前記圧延の繰り返し総合計回数（上記の例では、粗圧延と仕上げ圧延の合計回数）としては、好ましくは７回以上、より好ましくは９回以上が望ましい。前記回数が７回未満の場合、材料中の結晶組織を十分に均一化できず上記の強度異方性が十分に発現しないおそれがある他、必要な板厚を得るために圧延工程一回当たりの圧下率が大きくなり、材料物性の均質性が得られないおそれがある。他方、前記総合計回数が多すぎても、非常に活性なチタン合金の特徴により、材料表面へ厚い酸化膜が形成されるおそれがあり好ましくない。このような観点より、前記合計回数は、１５回以下、より好ましくは１２回以下が望ましい。

また、前記一方向圧延材Ｍの圧下率は、好ましくは２０％以上、より好ましくは２５％以上、さらに好ましくは３０％以上が望ましく、また上限に関しては、好ましくは５０％以下、より好ましくは４５％以下、さらに好ましくは４０％以下が望ましい。ここで、圧下率は、圧延加工前の厚さｈ１、最終圧延加工後の厚さｈ２とすると、下式によって求められる。
圧下率［％］＝｛（ｈ１−ｈ２）／ｈ１｝×１００

前記圧下率が２０％未満の場合、材料内部の析出物や不均一組織である結晶粒が十分に破壊されず、かつ、稠密六方格子の圧延方向への配向が不十分となり上記強度異方性を十分に発現させるのが困難な傾向がある。逆に前記圧下率が５０％を超える場合、多くの圧延回数が必要になるので製造コストが上昇しやすく、また材料に亀裂等が発生するおそれがある。なお、一方向圧延材Ｍは、複数回の圧延を経て製造されるが、このとき各々の工程での圧下率は同一でも良いし、また異ならせても良い。

なお、一方向圧延材Ｍは、上述の圧延工程に提供する材料を作るために、圧延に先立ち、鋳造、鍛造、熱処理及び／又は機械加工等が行われていても良い。また圧延工程の後工程では、前記一方向圧延によって得られた材料の強度異方性が損なわれない範囲で、プレス、打ち抜き、機械加工及び／又は熱処理等が行われても良い。

また、一方向圧延材Ｍの強度異方性の度合いを示すパラメータとして、圧延方向ＲＤの引張強度σL と圧延法線方向ＮＤの引張強度σT との比（σT ／σL ）や、圧延方向ＲＤの引張弾性率ＥL と圧延法線方向の引張弾性率ＥT との比（ＥT ／ＥL ）などを挙げることができる。これらの比が小さすぎると、上述の強度異方性が十分に発現できないため、フェース部３の耐久性の向上を図ることができず、逆に大きすぎると、一方向圧延材Ｍのトウ・ヒール方向の強度が不足し、やはり耐久性が悪化するおそれがある。

このような観点より、前記引張強度の比（σT ／σL ）は、１．２０以上、かつ１．６０以下である。より好ましくは１．２５以上、さらに好ましくは１．３０以上が望ましく、また上限に関して、より好ましくは１．５０以下、さらに好ましくは１．４５以下が望ましい。同様に、前記引張弾性率の比（ＥT ／ＥL ）は、１．１０以上、かつ１．３５以下、より好ましくは１．１４以上、さらに好ましくは１．１８以上が望ましく、また上限に関しては、より好ましくは１．３０、さらに好ましくは１．２５以下が望ましい。

前記一方向圧延材Ｍの引張強度σL 及びσT の各値は、小さすぎるとフェース部３の絶対的な強度が不足しやすく、ひいては早期に疲労割れ等が生じるおそれがある。また、α相を有するチタン合金では、引張強度と引張弾性率との間には強い相関がある。従って、前記引張強度σL 及びσT が小さすぎると、その引張弾性率も小さくなってクラブヘッドの反発性能が過度に高められ、ひいてはゴルフ規則に不適合となるおそれもある。他方、一方向圧延材Ｍの引張強度σL 及びσT が大きすぎると、その引張弾性率も大きくなる傾向があるため、反発性能が著しく悪化して打球の飛距離を損ねるおそれがあったり、材料コストが過度に上昇するおそれがある。

以上のような観点より、前記一方向圧延材Ｍの圧延法線方向ＮＤの引張強度σT は、１０００ＭＰａ以上、１４００ＭＰａ以下、より好ましくは１１００ＭＰａ以上、さらに好ましくは１１５０ＭＰａ以上が望ましく、また上限に関しては、前記のように１４００ＭＰａ以下、より好ましくは１３５０ＭＰａ以下、さらに好ましくは１３００ＭＰａ以下が望ましい。また、一方向圧延材Ｍの圧延方向ＲＤの引張強度σL は、８００ＭＰａ以上、１１００ＭＰａ以下、より好ましくは８５０ＭＰａ以上、さらに好ましくは９００ＭＰａ以上が望ましく、また上限に関しては、前記１１００ＭＰａ以下、さらに好ましくは１０５０ＭＰａ以下が望ましい。

同様の観点より、一方向圧延材Ｍの圧延法線方向ＮＤの引張弾性率ＥT は、好ましくは１１５ＧＰａ以上、より好ましくは１２０ＧＰａ以上、さらに好ましくは１２５ＧＰａ以上が望ましく、また上限に関しては、好ましくは１４５ＧＰａ以下、より好ましくは１４０ＧＰａ以下、さらに好ましくは１３５ＧＰａ以下が望ましい。また、一方向圧延材Ｍの圧延方向ＲＤの引張弾性率ＥL は１００ＧＰａ以上、１２５ＧＰａ以下、さらに好ましくは１０５ＧＰａ以上が望ましく、また上限に関しては、前記のように、１２５ＧＰａ以下、より好ましくは１２０ＧＰａ以下、さらに好ましくは１１８ＧＰａ以下が望ましい。

図６には、フェース部材１Ａを裏面側から見た斜視図が示される。本実施形態のフェース部材１Ａは、フェース２の輪郭とほぼ相似形状の輪郭を有し、トウ・ヒール方向ＴＨに長い横長状で形成される。また、フェース部材１Ａは、フェース部３の中央部分を形成する中央厚肉部１０と、該中央厚肉部１０を囲んで環状にのびしかも中央厚肉部１０よりも厚さが小さい周辺薄肉部１１と、該周辺薄肉部１１と厚肉部１０との間を継ぎかつ厚さが滑らかに変化する環状の厚さ移行部１２とから構成される。

前記中央厚肉部１０は、少なくともスイートスポットＳＳを含み、本実施形態では実質的に一定の厚さｔ１で形成されている。また、中央厚肉部１０は、フェース部材１Ａと同様、トウ・ヒール方向に長い横長形状で形成される。該中央厚肉部１０は、打球時に頻繁にボールと衝突する部分であるため、その厚さｔ１が小さすぎると耐久性が低下しやすい。このような観点より、中央厚肉部１０の厚さｔ１は、好ましくは２．８０mm以上、より好ましくは２．９０mm以上、さらに好ましくは２．９５mm以上が望ましい。他方、中央厚肉部１０の厚さｔ１が大きすぎると、フェース部３の著しい重量増加や反発性能の悪化を招くおそれがある。このような観点より、前記厚さｔ１は、好ましくは３．３０mm以下、より好ましくは３．２０mm以下、さらに好ましくは３．１５mm以下が望ましい。

また、周辺薄肉部１１は、本実施形態では実質的に一定の厚さｔ２で形成される。また、周辺薄肉部１１は、打球時にボールとの接触機会が少ないため、その厚さを小さくすることによって、フェース部３の重量を軽減しうる。また、フェース部３の周辺部分の剛性を低下させ、打球時にフェース部３を適度に撓ませることにより、ゴルフ規則の範囲内で反発性能を向上させることができる。このような観点より、該周辺薄肉部１１の厚さｔ２は、好ましくは２．６０mm以下、より好ましくは２．５０mm以下、さらに好ましくは２．４５mm以下が望ましい。また、耐久性を損ねることがないように、周辺薄肉部１１の厚さｔ２は、好ましくは２．１０mm以上、より好ましくは２．２０mm以上、さらに好ましくは２．２５mm以上が望ましい。

なお、厚さ移行部１２は、中央厚肉部１０の厚さｔ１から周辺薄肉部１１の厚さｔ２まで、外側に向かって厚さが漸減するように形成されている。このような厚さ移行部１２は、中央厚肉部１０と周辺薄肉部１１との間の剛性段差を緩和し、応力集中を防いでフェース部３の耐久性を向上させるのに役立つ。

以上のように形成されたフェース部材１Ａの平均厚さｔａは、好ましくは２．３５mm以上、より好ましくは２．４０mm以上、さらに好ましくは２．４５mm以上が望ましく、また、上限に関しては、好ましくは２．７５mm以下、より好ましくは２．７０mm以下、さらに好ましくは２．６５mm以下が望ましい。前記平均厚さｔａが、２．３５mm未満になると、フェース部材１Ａの基本的な強度が不足して耐久性の悪化や反発係数の過度の上昇を招くおそれがある。逆に、平均厚さｔａが２．７５mmを超えると、フェース部３の重量が大きくなって、慣性モーメントが小さくなったり、反発係数が過度に小さくなるおそれがある。なお、フェース部材１Ａの平均厚さｔａは、各部１０ないし１２の厚さが有する面積を考慮して、該面積で重み付けして得るものとする。すなわち、下式で計算される。
ｔａ＝Σ（ｔｉ・Ｓｉ）／ΣＳｉ （ｉ＝１，２…）
ここで、ｔｉはフェース部材の任意の微小領域ｉの実厚さ、Ｓｉは、前記実厚さｔｉが占める領域ｉの面積とする。

一定の厚さを有する一方向圧延材Ｍから、上述のように厚さが異なるフェース部材１Ａを製造する方法として、例えば切削加工を挙げることができる。例えば、図７に示されるように、一方向圧延材Ｍ（これは、一定の厚さで形成された平板として示される。）から、その圧延方向ＲＤがトウ・ヒール方向ＴＨに沿うように、フェース部材の一次品１４が先ず切り出しされる。この切り出し工程は、プレス等による打ち抜き又はレーザカットなど種々の方法が用いられる。次に、この一次品１４に、周辺薄肉部１１と厚さ移行部１２などをＮＣ旋盤等を用いて精密に切削加工が行われる。これにより、フェース部材１Ａを容易に形成することができる。

なお、フェース部材１Ａにバルジ及び／又はロールを加工する必要がある場合には、前記切削加工の前又は後の工程で、該フェース部材１Ａを例えば上型及び下型からなるプレス機で押圧し湾曲させる曲げ工程を行なうことにより、所定の曲率を与えることができる。生産性の観点より、このような曲げ工程は、切削工程の前段階で行われるのが望ましい。

また、他の方法として、例えばプレス機を用いて前記一次品１４を塑性変形させる塑性変形加工を挙げることができる。このような塑性変形加工は、例えば、図８（ａ）に示されるように、下型Ｄ１と、該下型Ｄ１と接離可能な上型Ｄ２とからなる一対の上下型を用いて行われる。

前記下型Ｄ１には、例えば、前記フェース部材の一次品１４を移動不能に支持しうる第１の成型面１８が設けられる。該第１の成型面１８は、フェース２側を形成する底面１８ａを有する。本実施形態の底面１８ａは、実質的に水平でかつ例えば一定の深さでのびている。

前記上型Ｄ２には、フェース部材１Ａの前記中央厚肉部１０を成型する中央成型面２０と、前記周辺薄肉部１１を成型する周辺成型面２１と、前記厚さ移行部１２を成型する移行部成型面２２とを有する第２の成型面１９が、下型Ｄ１の第１の成型面１８と対向して設けられている。そして、下型Ｄ１と上型Ｄ２とを閉じることにより、前記第１の成型面１８と第２の成型面１９との間に、フェース部材１Ａを成型しうるキャビティが形成される。

従って、下型Ｄ１の第１の成型面１８に一定厚さＴを有するフェース部材の一次品１４がセットされた後、例えば前記下型Ｄ１と上型Ｄ２とを閉じることにより、一次品１８が該上型Ｄ２と下型Ｄ１との間で圧縮される。特に、周辺成型面２１及び移行部成型面２２は、一次品１４をその厚さ方向により大きく圧縮し、これらの部分の厚さを減じうる。これにより、フェース部材１Ａが製造される。なお、このような圧縮により、一次品１４の一部の余剰材料は、第１の成型面１８から外部へとはみ出すバリ２４となる。

また、この方法で作られたフェース部材１Ａは、周辺薄肉部１１や厚さ移行部１２が、中央厚肉部１０よりも大きな圧縮塑性変形をなすため、圧下率がさらに相対的に大きくなる。このような変形は、周辺薄肉部１１により大きな異方性を発現させる。これは、厚さが小さい周辺薄肉部１１の強度をさらに高めるのに役立ち、ひいてはフェース部３の強度がより一層向上する点で好ましい。また、この圧縮塑性変形により、フェース部３の弾性率が高くなり、それにより反発係数を抑えることができる。前述のように、フェース部３の厚さを薄くすれば、フェース部の軽量化や重量マージンの増加をなしうる反面、反発係数が高まってしまい、ゴルフ規則に定められる反発係数を達成することが難しくなる。この圧縮塑性変形により、フェース部全体としての弾性率を高くできるので、フェース部３の厚さを薄くしても、反発係数を抑えることができ、ゴルフ規則に定められる反発係数の規定を充足できる。よって、この実施形態においても、ゴルフ規則に適合しながら、軽量化と重量マージン増加を達成しうる。

なお、この製造方法の場合において、フェース部材１Ａにバルジ及び／又はロールを付与する場合、圧縮塑性加工の前工程又は後工程で行うことができるが、好ましくは圧縮塑性加工と同時に行うことが生産性の観点より望ましい。

そして、以上のように形成されたフェース部材１Ａとヘッド本体１Ｂとを固着することによって、本実施形態のクラブヘッド１が得られる。両部材の固着方法には、例えば溶接（Ｔｉｇ溶接、プラズマ溶接又はレーザー溶接など）、ロウ付け又は圧入など、種々の方法が採用できる。好ましくは、周囲への熱影響が最も小さく、かつ、接合強度が高いレーザー溶接が好ましい。

また、フェース部材１Ａは、フェース部２の一部を形成していれば良いが、前記異方性を有効に機能させてフェース部３の耐久性を向上させるために、好ましくはフェース２の５０％以上、より好ましくは６０％以上、さらに好ましくは７０％の面積を形成することが望ましい。

また、前記実施形態では、板状のフェース部材１Ａを例示したが、例えば図１０に示されるように、一方向圧延材Ｍをプレスにて深絞り加工等することにより、フェース２の周縁からヘッド後方にのび、少なくともクラウン部４又はソール部５の前側部分を形成するクラウン側の延長部３ａ又はソール側の延長部３０ｂを含む後方延長部３０を有するカップ状で形成されても良い。このような実施形態では、後方延長部３０において、その引張強度及び弾性率の大きい圧延法線方向ＲＤが、ヘッド前後方向Ｙに沿って配されるため、クラウン部４又はソール部５の強度余力を向上でき、ヘッド１の耐久性をさらに向上させることができる。なお、ヘッド前後方向は、図３に示されるように、平面視において、前記法線Ｎと平行な方向である。

上記実施形態では、ウッド型のクラブヘッドを例に挙げて説明したが、アイアン型のゴルフクラブヘッドでも良いのは言うまでもない。

図４及び表１の仕様に基づいて、ウッド型のクラブヘッド（リアルロフト角１１度、ライ角５７．５度、ヘッド体積４５０cm³ が試作され、反発性能及び耐久性能がテストされた。

ヘッド本体は、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖのチタン合金をロストワックス精密鋳造法により一体成型した鋳造品が用いられた。いずれも同じ仕様である。

また、フェース部材は、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖのα−βチタン合金を圧延して一方向圧延材を得、そこからフェース部材の一次品を打ち抜き型により切り出し、実施例１〜５及び比較例１〜２については、これらをＮＣにて切削加工することにより製造された。また、実施例６については、図８に示したように、上型及び下型を用いて塑性変形させることによりフェース部材が形成された。

また圧延工程は、以下の要領で行われた。
粗圧延
材料温度：８４０℃
圧延回数：５回
仕上げ圧延
材料温度：１５０℃
圧延回数：６回
最終板厚：３．５mm
圧下率：５０％

さらに、実施例のフェース部材は、図９（ａ）に示されるように、圧延方向ＲＤがトゥーヒール方向ＴＨに沿ったもの、図９（ｂ）の角度差θが１０度及び１５度のもが用いられた。また、比較例として、図９（ｂ）の角度差θが４５度及び図９（ｃ）のθが９０度をなすものがテストされた。

また、フェース部材とヘッド本体とは、プラズマ溶接により接合された。
テスト方法は次の通りである。

＜反発性能＞
Ｕ．Ｓ．Ｇ．Ａ．の Procedure for Measuring the Velocity Ratio of a Club Head for Conformance to Rule 4-1e, Revision 2 (February 8, 1999)に準拠して反発係数を求めた。数値が大きいほど良好である。

＜耐久性能＞
各供試ヘッドにＦＲＰ製の同一のシャフト（ＳＲＩスポーツ社製Ｖ−２５：フレックスＸ）を装着し４５インチのウッド型ゴルフクラブを試作するとともに、該クラブをスイングロボット（（株）ミヤマエ製）に取り付け、ヘッドスピードが５４ｍ／ｓとなるように調節して上記ゴルフボールを各クラブで最大１００００発打撃する耐久テストが行われた。
テストの結果などを表１に示す。

テストの結果、実施例のクラブヘッドは、フェース部の耐久性を有意に向上していることが確認できた。また、フェース部材の厚さを薄く形成しても、強度を損ねることが無く、かつ、反発係数もゴルフ規則内に定めることが確認できた。

本発明の一実施形態を示すゴルフクラブヘッドの斜視図である。 その正面図である。 その平面図である。 図３のＡ−Ａ線端面図である。 一方向圧延材を説明する概略斜視図である。 フェース部材を裏面から見た斜視図である。 一方向圧延材とフェース部材の一次品との関係を示す平面図である。 （ａ）、（ｂ）はフェース部材の製造方法を説明する断面図である。 （ａ）〜（ｃ）はフェース部材の正面図である。 本発明の他の実施形態を示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）はフェースの領域を説明する正面図及び部分断面図である。 稠密六方格子を説明する模式図である。

符号の説明

１ ゴルフクラブヘッド
２ フェース
３ フェース部
４ クラウン部
５ ソール部
６ サイド部
７ ホーゼル部
Ｍ 一方向圧延材
ＴＨ トウ・ヒール方向
ＣＳ クラウン・ソール方向
ＲＤ 圧延方向
ＮＤ 圧延法線方向

Claims (9)

1. ボールを打球するフェースを有するフェース部を具えたゴルフクラブヘッドであって、
   前記フェース部の少なくとも一部が、α相を有するチタン合金からなりかつ一方向にのみ圧延された一方向圧延材から形成されるとともに、
   前記一方向圧延材の圧延方向は実質的にトウ・ヒール方向に沿い、
   かつ前記一方向圧延材は、前記圧延方向の引張強度σL と、前記圧延方向と直角な圧延法線方向の引張強度σT との比（σT ／σL）を１．２０〜１．６０とするとともに、
   前記一方向圧延材の圧延法線方向の引張強度σT は１０００ＭＰａ以上、１４００ＭＰａ以下、
   一方向圧延材の圧延方向の引張強度σL は、８００ＭＰａ以上、１１００ＭＰａ以下としたことを特徴とするゴルフクラブヘッド。
2. ボールを打球するフェースを有するフェース部を具えたゴルフクラブヘッドであって、
   前記フェース部の少なくとも一部が、α相を有するチタン合金からなりかつ一方向にのみ圧延された一方向圧延材から形成されるとともに、
   前記一方向圧延材の圧延方向は実質的にトウ・ヒール方向に沿い、
   かつ前記一方向圧延材は、前記圧延方向の引張弾性率ＥL と、前記圧延方向と直角な圧延法線方向の引張弾性率ＥT との比（ＥT ／ＥL）が１．１０〜１．３５であるとともに、
   前記一方向圧延材Ｍの圧延法線方向ＮＤの引張弾性率ＥT は、１１５ＧＰａ以上、１４５ＧＰａ以下、一方向圧延材Ｍの圧延方向ＲＤの引張弾性率ＥL は、９５ＧＰａ以上、１２５ＧＰａ以下としたことを特徴とするゴルフクラブヘッド
3. 前記フェースを有するフェース部と、ヘッド上面をなすクラウン部と、ヘッド底面をなすソール部と、前記クラウン部とソール部との間をヒール側縁に至ってのびるサイド部と、シャフト差込孔を有するホーゼル部とを具える中空構造をなし、
   しかも前記フェース部の少なくとも一部をなしかつα相を有するチタン合金のみからなる板状のフェース部材と、このフェース部材が配される開口部をフェース部側に有するヘッド本体とを固着することにより形成されることを特徴とする請求項１又は２記載のゴルフクラブヘッド。
4. 前記フェース部は、一定の厚さで形成された平板からなる一方向圧延材Ｍから、その圧延方向ＲＤがトウ・ヒール方向ＴＨに沿うように、切り出されたフェース部材の一次品を、切削加工することにより厚さが異なる部分を具えることを特徴とする請求項１又は２記載のゴルフクラブヘッド。
5. 前記フェースは、そのスイートスポットＳＳを通るトウ・ヒール方向の長さＦＷと、スイートスポットＳＳを通るクラウン・ソール方向の長さＦＨとの比（ＦＷ／ＦＨ）は１．０よりも大であることを特徴とする請求項１又は２記載のゴルフクラブヘッド。
6. 前記圧延は、材料を７００〜１０００℃に加熱して熱間圧延を２〜７回繰り返す粗圧延工程と、該粗圧延工程後の、材料を常温〜２００℃に保った冷間圧延を５〜７回繰り返して行う仕上げ圧延工程を含むことを特徴とする請求項１又は２記載のゴルフクラブヘッド。
7. 前粗圧延と仕上げ圧延の合計回数である圧延の繰り返し総合計回数は、７回〜１５回であることを特徴とする請求項１又は２記載のゴルフクラブヘッド。
8. 前記一方向圧延材Ｍは、圧延加工前の厚さｈ１、最終圧延加工後の厚さｈ２とすると、下式によって求められる圧下率が、２０％以上、かつ５０％以下であることを特徴とする請求項１又は２記載のゴルフクラブヘッド。
   圧下率［％］＝｛（ｈ１−ｈ２）／ｈ１｝×１００
9. 前記一方向圧延材は、前記圧延方向の引張弾性率ＥL と、前記圧延方向と直角な圧延法線方向の引張弾性率ＥT との比（ＥT ／ＥL ）が１．１０〜１．３５であるとともに、
   前記一方向圧延材の圧延法線方向の引張弾性率ＥT は、１１５ＧＰａ以上、１４５ＧＰａ以下、一方向圧延材の圧延方向の引張弾性率ＥL は、９５ＧＰａ以上、１２５ＧＰａ以下としたことを特徴とする請求項１記載のゴルフクラブヘッド。

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