JP4837983B2 - ゴルフクラブヘッド - Google Patents

Description

本発明はゴルフクラブヘッドに関し、特に、粘弾性体の装着によるゴルフクラブヘッドの制振技術に関する。

インパクト時の打感の向上や打音の調整のため、粘弾性体を取り付けたゴルフクラブヘッドが提案されている。粘弾性体を取り付けることでインパクト時の振動が粘弾性体により吸収され、打感が向上されると共にプレイヤーに耳障りとなる打音を低減することができる。特許文献１には比重と弾性が異なる複数種類の弾性錘を装着したゴルフクラブヘッドが開示されている。また、特許文献２には硬度が異なる複数種類の弾性体を装着したゴルフクラブヘッドが開示されている。

実用新案登録第３１１２０３８号公報 特開２００４−３１３７７７号公報

ここで、本発明の発明者がゴルフクラブヘッド単体での共振周波数について検証したところ、概ね４０００Ｈｚ〜１００００Ｈｚの範囲の複数の周波数において共振周波数が確認された。従って、ゴルフクラブヘッドの振動をより効果的に低減するためには、広範な周波数の範囲について振動を低減できる粘弾性体をゴルフクラブヘッドに装着することが望ましい。しかし、一般に粘弾性材料が振動低減に効果的な周波数の範囲にはその材料に応じて限界がある。また、本発明の発明者がゴルフクラブ全体での共振周波数について検証したところ、概ね２０００Ｈｚ以下の範囲の複数の周波数において共振周波数が確認された。従って、ゴルフクラブ全体としてその振動を低減しようとする場合には更に広範な周波数の範囲について振動を低減する必要がある。

従って、本発明の目的は、粘弾性体の装着によりゴルフクラブヘッドの振動を低減するにあたり、より広範囲な周波数の振動を低減することにある。

本発明によれば、第１の粘弾性材料からなる第１粘弾性体と、前記第１の粘弾性材料とは損失係数の温度依存性が異なる第２の粘弾性材料からなる第２粘弾性体と、が装着されたゴルフクラブヘッドであって、ヘッド本体と、前記ヘッド本体の正面側に取り付けられる前記フェースプレートと、を備え、前記ヘッド本体は、前記フェースプレート側に開口し、前記ヘッド本体のバック部側で閉じた空洞部を有し、前記第１及び第２粘弾性体が、前記空洞部と前記フェースプレートとにより形成される空間内に圧縮状態で装填され、前記第１粘弾性体が、前記ゴルフクラブヘッドのフェース面を構成するフェースプレートの背面に密着し、前記第２弾性体が前記第１粘弾性体の背部側に配設され、前記第１の粘弾性材料の損失係数のピーク値温度が前記第２の粘弾性材料の損失係数のピーク値温度よりも低く、前記第２弾性体の背部と前記空洞部の前記バック側の周壁との間に空隙を有することを特徴とするゴルフクラブヘッドが提供される。

粘弾性材料の損失係数（ｔａｎδ）の温度依存性は、各温度に対するその粘弾性材料の振動減衰効果の程度を示すものであるが、各周波数に対するその粘弾性材料の振動減衰効果の程度に関係する。つまり、相対的に、低温度において損失係数が高い粘弾性材料は高周波数帯に対する振動減衰効果が高い一方、高温度において損失係数が高い粘弾性材料は低周波数帯に対する振動減衰効果が高い。

従って、損失係数の温度依存性が異なる複数種類の粘弾性材料を併用することで、より広範囲な周波数の振動を低減することができる。

以上述べた通り、本発明によれば、粘弾性体の装着によりゴルフクラブヘッドの振動を低減するにあたり、より広範囲な周波数の振動を低減することができる。特に、フェースプレートにおいて生じる高周波数の振動をより効果的に低減する一方、フェースプレートから離れた部位において生じる低周波数の振動をより効果的に低減することができる。

図１は本発明の一実施形態に係るゴルフクラブヘッドＡの分解斜視図、図２（Ａ）はゴルフクラブヘッドＡが分解状態での図１の線Ｘ−Ｘに沿う断面図、図２（ｂ）はゴルフクラブヘッドＡを組み立てた状態での図１の線Ｘ−Ｘに沿う断面図、図３は図２（Ａ）の線Ｙ−Ｙに沿う断面図である。

ゴルフクラブヘッドＡはアイアン型のゴルフクラブヘッドであり、ヘッド本体１０と、ヘッド本体１０の正面側に取り付けられ、フェース面２０ａを構成するフェースプレート２０とを備える。本実施形態ではアイアン型のゴルフクラブヘッドを例示するが、他の形式のゴルフクラブヘッドに対しても本発明は適用可能である。

ヘッド本体１０はシャフトに連結されるホゼル部１０ａと、ソール部１０ｂと、バック部１０ｃと、が一体に形成されており、例えば、ステンレス鋼や軟鉄から構成される。ヘッド本体１０の上部はその正面側から背面側に貫通する開口部１０ｄが形成され、ヘッド本体１０の軽量化及び低重心化が図られている。また、ヘッド本体１０の正面にはフェースプレート２０の装着空間を画定するリブ１０ｅが形成されていると共にフェースプレート２０の背面が当接する当接部１０ｆが形成されている。

フェースプレート２０は、その正面にフェース面２０ａが、その周縁に段部２０ｂが形成されており、その背面は平坦な面をなしている。フェースプレート２０は例えばステンレス鋼、マルエージング鋼、真鍮、銅合金（例えば、ベリリウム銅、青銅）、チタン、チタン合金、ジュラルミン、アモルファス金属、ＦＲＭ等から構成される。

ヘッド本体１０にはフェースプレート２０側に開口し、バック部１０ｃ側で閉じた空洞部１１が形成されている。空洞部１１はヘッド本体１０に一体的に形成された周壁１２乃至１４により画定されている。周壁１２乃至１４のフェースプレート２０側の端面のうち、空洞部１１の上部の周壁１２の端面は当接部１０ｆと面一でフェースプレート２０の背面に当接する当接部１２ａと、当接部１２ａの内側においてフェースプレート２０の背面から離間する離間部１２ｂと、を有する。また、空洞部１１の底部の周壁１４の端面は当接部１０ｆと面一でフェースプレート２０の背面に当接する当接部１４ａのみから構成されている。更に、空洞部１１の両側部の周壁１３の端面はフェースプレート２０の背面から離間し、離間部１２ｂと面一の離間部１３ａを有する。離間部１３ａは離間部１２ｂと異なり、周壁１３の厚み方向全域に渡って形成されている。

空洞部１１の両側には第２の空洞部１５がそれぞれ形成されている。空洞部１５はヘッド本体１０を軽量化するために設けられている。本実施形態では空洞部１５を空洞部１１の両側に設けているが片側にだけ設けることもできる。また、本実施形態では空洞部１５は空洞のままとするが、ここにゴルフクラブヘッドＡの重心位置を調整するための錘等を装填することも可能である。

空洞部１１とフェースプレート２０とにより形成される空間内には第１粘弾性体３０と第２粘弾性体４０とが圧縮状態で装填されている。第１粘弾性体３０はその正面３０ａがフェースプレート２０の背面に密着している。第２粘弾性体４０は第１粘弾性体３０の背部側に配置され、その正面４０ａが第１粘弾性体３０の背面３０ｂに密着している。

第１粘弾性体３０と第２粘弾性体４０とは損失係数（ｔａｎδ）の温度依存性が異なる粘弾性材料から構成される。粘弾性材料の損失係数の温度依存性は、各温度に対するその粘弾性材料の振動減衰効果の程度を示すものであるが、各周波数に対するその粘弾性材料の振動減衰効果の程度に関係する。つまり、相対的に、低温度において損失係数が高い粘弾性材料は高周波数帯に対する振動減衰効果が高い一方、高温度において損失係数が高い粘弾性材料は低周波数帯に対する振動減衰効果が高い。本実施形態では、互いに損失係数の温度依存性が異なる粘弾性材料からなる第１粘弾性体３０と第２粘弾性体４０とを併用することで、より広範囲な周波数の振動を低減することができる。

第１粘弾性体３０及び第２粘弾性体４０を構成する粘弾性材料としては、例えば、ＩＩＲ（臭化ブチル組成物）、ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）、天然ゴム、シリコンゴム、スチレン系ゴム等が挙げられる。第１粘弾性体３０及び第２粘弾性体４０は、上記粘弾性材料に例えば金属粉末等を混入して形成し、その比重を調整することもできる。

ここで、第１粘弾性体３０及び第２粘弾性体４０は、互いに損失係数のピーク値温度が異なる粘弾性材料から構成されることが望ましい。一般に粘弾性材料の損失係数はピーク値温度を境にして各温度に対する損失係数が徐々に下がる。従って、損失係数のピーク値温度が異なる粘弾性材料を併用することにより、より広範囲な周波数の振動を低減できる。

また、第１粘弾性体３０及び第２粘弾性体４０は、損失係数のピーク値がいずれも０．３以上の粘弾性材料から構成されることが望ましい。損失係数が０．３以上であると、より高い振動減衰効果が得られる。

また、第１粘弾性体３０を構成する粘弾性材料と第２粘弾性体４０を構成する粘弾性材料とは、その損失係数のピーク値温度が、一方が摂氏−３０度未満で、他方が摂氏−３０度以上であることが望ましい。損失係数のピーク値温度が摂氏−３０度未満の粘弾性材料は相対的に高周波数帯に対する振動減衰効果が高く、摂氏−３０度以上の粘弾性材料は相対的に低周波数帯に対する振動減衰効果が高い。従って、より広範囲な周波数の振動を低減できる。

また、第１粘弾性体３０を構成する粘弾性材料の損失係数のピーク値温度は第２粘弾性体４０の粘弾性材料の損失係数のピーク値温度よりも低いことが望ましい。インパクト時のゴルフクラブヘッドＡの振動は、フェースプレート２０において最も振動の周波数が高くなり、フェースプレート２０から離れるに従って振動の周波数が低くなると考えられる。そこで、フェースプレート２０に密着している第１粘弾性体３０を構成する粘弾性材料として、損失係数のピーク値温度が相対的に低い粘弾性材料を用いることで、フェースプレート２０において生じる高周波数の振動をより効果的に低減する一方、フェースプレート２０から離れている第２粘弾性体４０を構成する粘弾性材料として、損失係数のピーク値温度が相対的に高い粘弾性材料を用いることで、フェースプレート２０から離れた部位において生じる低周波数の振動をより効果的に低減することができる。

係る構成からなるゴルフクラブヘッドＡでは、その組立に際し、まず、ヘッド本体１０の空洞部１１に第１粘弾性体３０と第２粘弾性体４０とが挿入される。次に、図２（Ｂ）に示すように、フェースプレート２０の背面がヘッド本体１０の当接部１０ｆにぴったりと当接するようにフェースプレート２０がリブ１０ｅに画定されるヘッド本体１０の装着空間内に挿入される。その後、リブ１０ｅがフェースプレート２０の段部２０ｂへカシメられ、フェースプレート２０がヘッド本体１０に固定される。第１粘弾性体３０と第２粘弾性体４０とは空洞部１１内部にてこれらが圧縮されるようにその大きさが設計される。

しかして、本実施形態のゴルフクラブヘッドＡでは互いに損失係数の温度依存性が異なる粘弾性材料からなる第１粘弾性体３０と第２粘弾性体４０とを併用することで、より広範囲な周波数の振動を低減することができる。第１粘弾性体３０と第２粘弾性体４０とはゴルフクラブヘッドＡの内部に配設されているので外部に露出せず、本体部１０及びフェースプレート２０により保護されるので、その損傷の発生を防止できる。また、第１粘弾性体３０と第２粘弾性体４０とは圧縮状態で空洞部１１及びフェースプレート２０により画定される空間内に装填されているので、第１粘弾性体３０及び第２粘弾性体４０がゴルフクラブヘッドＡに密着し、振動低減効果を高めることができる。

また、空洞部１１を画定する周壁１２及び１３の端面に離間部１２ｂ及び１３ａを設けることで、周壁１２及び１３の端面に空洞部１１と連通した空隙が形成される。このため、圧縮状態の粘弾性体３０の一部が当該空隙内へはみ出すことが許容される。

図２（Ｂ）は第１粘弾性体３０の一部が離間部１２ｂとフェースプレート２０との間の空隙にはみ出している状態を示している。従って、第１粘弾性体３０及び第２粘弾性体４０の圧縮代を大きくしても、ヘッド本体１０にフェースプレート２０を取り付ける際に、ヘッド本体１０とフェースプレート２０とが第１粘弾性体３０を噛んでしまう場合を防止することができる。特に、本実施形態の場合、離間部１３ａにより形成される空隙は空洞部１１のみならず、空洞部１５とも連通しているので、第１粘弾性体３０がはみ出すことが許容される量が多くなり、一層ヘッド本体１０とフェースプレート２０とが第１粘弾性体３０を噛んでしまう場合を防止することができる。また、第１粘弾性体３０の一部が離間部１２ｂ及び１３ａとフェースプレート２０との間の空隙にはみ出すことにより、第１粘弾性体３０とフェースプレート２０との密着面積もより大きくなる。

また、本実施形態では第１粘弾性体３０の正面３０ａと背面３０ｂとが平行に形成されて板状をなしており、周縁を除いてその厚みが均一に形成されている。第２粘弾性体４０はその正面４０ａが第１粘弾性体３０の背面に当接する平坦面を構成している。第１粘弾性体３０と第２粘弾性体４０とは、正面３０ａ、背面３０ｂ並びに正面４０ａがフェースプレート２０の背面と平行になるように、それらの形状並びに空洞部１１の形状が設計される。この構成により、第１粘弾性体３０の正面３０ａが略均一な圧力でフェースプレート２０の背面に密着し、密着性を向上できる。

また、本実施形態では、空洞部１１はヘッド本体１０の下部側に形成されており、空洞部１１に装填される粘弾性体３０はヘッド本体１０の下部側に位置している。この構成により、ゴルフクラブヘッドＡの重心位置を下げることができ、低重心化を図ることができる。また、アイアン型のゴルフクラブではゴルフボールの打点位置がフェース面２０ａの下部寄りとなるので、ゴルフボールの打点位置の略背後に第１粘弾性体３０及び第２粘弾性体４０が位置することになり、第１粘弾性体３０及び第２粘弾性体４０による制振効果を向上できる。

また、本実施形態では第１粘弾性体３０はフェースプレート２０に沿う方向の幅（図１のｄ）が、その上部から下方へ向かうに従い幅広となっており、空洞部１１もこれに対応した形状となっている。このため、第１粘弾性体３０の重心位置は下部寄りになっており、これによりゴルフクラブヘッドＡの重心位置を下げることができ、更に低重心化を図ることができる。

なお、本実施形態では粘弾性体をフェースプレート２０の背後の位置に配設しているが、粘弾性体の配設位置はこれに限られず、種々の部位に装着することができる。また、第１粘弾性体３０と第２弾性体４０とは接している必要はなく、分離して配設されていてもよい。

次に、本実施形態ではゴルフクラブヘッドに装着する粘弾性体を２つとしたが、これに限られず、３以上の粘弾性体をゴルフクラブヘッドに装着してもよい。この場合、各粘弾性体を構成する各々の粘弾性材料は相互に損失係数の温度依存性が異なるものであることが望ましい。図４（Ａ）乃至（Ｄ）はその例を示す図である。ゴルフクラブヘッドの振動はゴルフボールの打点位置によりその共振周波数が異なるものとなる。図４（Ａ）乃至（Ｄ）の例はゴルフボールの打点位置に応じて粘弾性体を配設することで、各種の共振周波数の振動の低減に効果を発揮し、広範囲な周波数の振動に対応する。

図４（Ａ）の例は第１粘弾性体３０に代わる粘弾性体３００を左右に分割した構成とし、損失係数の温度依存性が異なる粘弾性材料からなる粘弾性体３００ａと粘弾性体３００ｂとから構成したものである。従って、本例では３つの粘弾性体がゴルフクラブヘッドに装着され、かつ、それぞれ損失係数の温度依存性が異なる例である。この構成は、ゴルフボールの打点位置がヒール寄りの場合とトウ寄りの場合とで、ゴルフクラブヘッドが異なる周波数の振動を発生する場合に対応するものである。

図４（Ｂ）の例は第１粘弾性体３０に代わる粘弾性体３０１を上下に分割した構成とし、損失係数の温度依存性が異なる粘弾性材料からなる粘弾性体３０１ａと粘弾性体３０１ｂとから構成したものである。従って、本例も３つの粘弾性体がゴルフクラブヘッドに装着され、かつ、それぞれ損失係数の温度依存性が異なる例である。この構成は、ゴルフボールの打点位置が上側の場合と下側の場合とで、ゴルフクラブヘッドが異なる周波数の振動を発生する場合に対応するものである。

図４（Ｃ）の例は第１粘弾性体３０に代わる粘弾性体３０２を左右に３分割した構成とし、粘弾性体３０２ａと粘弾性体３０２ｂと粘弾性体３０２ｃとから構成したものである。従って、本例は４つの粘弾性体がゴルフクラブヘッドに装着され、かつ、それぞれ損失係数の温度依存性が異なる例である。この構成は、ゴルフボールの打点位置が、いわゆるスイートスポット近傍の場合とヒール寄りの場合とトウ寄りの場合とで、ゴルフクラブヘッドが異なる周波数の振動を発生する場合に対応するものである。

図４（Ｄ）の例は第１粘弾性体３０に代わる粘弾性体３０３をその厚み方向に分割した構成とし、粘弾性体３０３ｂが粘弾性体３０３ａの周縁及び背部を覆うように構成したものである。従って、本例も３つの粘弾性体がゴルフクラブヘッドに装着され、かつ、それぞれ損失係数の温度依存性が異なる例である。この構成は、ゴルフボールの打点位置が、いわゆるスイートスポット近傍の場合と、その他の場合とで、ゴルフクラブヘッドが異なる周波数の振動を発生する場合に対応するものである。

図４（Ｅ）の例は２つの粘弾性体をゴルフクラブヘッドに装着した例であるが、図４（Ｄ）の例について粘弾性体３０３ｂと第２粘弾性体４０とを一体化した粘弾性体４０'としたものである。

図１に示したゴルフクラブヘッドＡについて比較試験を行なった。本発明の実施例と比較例とにおいて使用した第１粘弾性体３０及び第２粘弾性体４０の粘弾性材料は以下の通りである。
・実施例：
臭化ブチル組成物（第１粘弾性体３０及び第２粘弾性体４０とで損失係数の温度依存性が異なる。）
・比較例１：
スチレン系熱可塑性エラストマ（第１粘弾性体３０及び第２粘弾性体４０とで損失係数の温度依存性は同じ。）
・比較例２：
アクリロニトリルブタジエンゴム（第１粘弾性体３０及び第２粘弾性体４０とで損失係数の温度依存性は同じ。）
・比較例３：
第１粘弾性体３０及び第２粘弾性体４０を装填しない。

図５（Ａ）は実験に用いた各粘弾性材料の損失係数の温度依存性を示す図であり、１Ｈｚの振動に対する温度依存性を示す図である。同図において、線ａは実施例の第１粘弾性体３０に用いた粘弾性材料（臭化ブチル組成物）の損失係数の温度依存性、線ｂは実施例の第２粘弾性体４０に用いた粘弾性材料（臭化ブチル組成物）の損失係数の温度依存性、線ｃは比較例１の第１粘弾性体３０及び第２粘弾性体４０に用いた粘弾性材料（スチレン系熱可塑性エラストマ）の損失係数の温度依存性、線ｄは比較例２の第１粘弾性体３０及び第２粘弾性体４０に用いた粘弾性材料（アクリロニトリルブタジエンゴム）の損失係数の温度依存性を示す。

なお、実施例の第１粘弾性体３０、第２粘弾性体４０に用いた各粘弾性材料は、その損失係数のピーク値温度が異なっている。また、その損失係数のピーク値はいずれも０．３以上である。また、第１粘弾性体３０の粘弾性材料の損失係数のピーク値温度は摂氏−３０度未満である。第２粘弾性体４０の粘弾性材料の損失係数のピーク値温度は摂氏−３０度以上である。

図５（Ｂ）は実施例及び比較例１乃至３の各ゴルフクラブヘッドに対する振動計測実験の結果を示す図であり、モーダル解析により減衰比を算出したものである。図中のプロットは各ゴルフクラブヘッドの共振周波数における減衰比を示しており、四角のプロットは実施例、黒丸のプロットは比較例１、白丸のプロットは比較例２、三角のプロットは比較例３を示す。実施例では広範囲の周波数において高い減衰比が得られていることが分かる。

本発明の一実施形態に係るゴルフクラブヘッドＡの分解斜視図である。 （Ａ）はゴルフクラブヘッドＡが分解状態での図１の線Ｘ−Ｘに沿う断面図、（Ｂ）はゴルフクラブヘッドＡを組み立てた状態での図１の線Ｘ−Ｘに沿う断面図である。 図２（Ａ）の線Ｙ−Ｙに沿う断面図である。 （Ａ）乃至（Ｅ）はゴルフクラブヘッドＡに装填される粘弾性体の例を示す図である。 （Ａ）は比較実験に用いた各粘弾性材料の損失係数の温度依存性を示す図、（Ｂ）は実施例及び比較例１乃至３の各ゴルフクラブヘッドに対する振動計測実験の結果を示す図である。

符号の説明

Ａ ゴルフクラブヘッド
１０ 本体部
１１ 空洞部
１２〜１４ 周壁
１０ｆ、１２ａ、１４ａ 当接部
１２ｂ、１３ａ 離間部
１５ 空洞部
２０ フェースプレート
３０ 第１粘弾性体
４０ 第２粘弾性体

Claims (2)

1. 第１の粘弾性材料からなる第１粘弾性体と、前記第１の粘弾性材料とは損失係数の温度依存性が異なる第２の粘弾性材料からなる第２粘弾性体と、が装着されたゴルフクラブヘッドであって、
   ヘッド本体と、
   前記ヘッド本体の正面側に取り付けられる前記フェースプレートと、を備え、
   前記ヘッド本体は、前記フェースプレート側に開口し、前記ヘッド本体のバック部側で閉じた空洞部を有し、
   前記第１及び第２粘弾性体が、前記空洞部と前記フェースプレートとにより形成される空間内に圧縮状態で装填され、
   前記第１粘弾性体が、前記ゴルフクラブヘッドのフェース面を構成するフェースプレートの背面に密着し、
   前記第２弾性体が前記第１粘弾性体の背部側に配設され、
   前記第１の粘弾性材料の損失係数のピーク値温度が前記第２の粘弾性材料の損失係数のピーク値温度よりも低く、
   前記第２弾性体の背部と前記空洞部の前記バック側の周壁との間に空隙を有することを特徴とするゴルフクラブヘッド。
2. 前記ゴルフクラブヘッドは、アイアン型のゴルフクラブヘッドであることを特徴とする請求項１に記載のゴルフクラブヘッド。

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