JP5188040B2 - 複合材コアを具備する中空ゴルフクラブ - Google Patents

Description

この発明は、ユーティリティ・アイアン型の中空ゴルフクラブヘッドに関する。より具体的には、この発明は複合材コア、ならびにトウプラグおよびホーゼルスリーブの重りを具備するゴルフクラブヘッドに関する。

当技術分野において周知のとおり、ゴルフクラブアイアンの周囲において重み付けを行なうことが好ましい。このような要望は、アイアンの質量がその周囲に配分されたときには、ゴルフクラブフェースすなわち打撃面のスイートスポットから外れた、中心からずれた打撃であっても、打撃ボールの軌跡がより正確になるという事実に基づく。したがって、最近のゴルフクラブアイアンには、背面キャビティが設けられ、この背面キャビティがアイアンのフェース表面から背面側に延びている。背面キャビティを生成することにより削減される重量はゴルフクラブヘッドの周囲に再配分される。キャビティの体積が大きければ大きいほど、ゴルフクラブヘッドの周囲に再配分される量が増大する。キャビティボリュームを取り入れて、メタルウッドおよびアイアン型クラブを折衷させたクラブを作成することが、しばしば望まれる。このようなクラブはハイブリッドまたはユーティリティクラブというような種々の名前が付されている。

慣用的にはゴルフクラブヘッドは１つの材料で製造され、いくつかのメタルウッドやアイアンタイプクラブ用には通常はステンレス鋼で製造され、また、最近ではメタルウッド用にチタンを使用する傾向が著しくなっている。カーボン繊維複合材料はゴルフクラブヘッドの重量を軽減するために導入されてきたが、結果としてクラブヘッドの体積を増大させた。複合材料はクラブフェースを増強するために幅広く使用されているが、「フィール」を招来し、ある場合には振動の減衰をもたらす。

典型的には、所定のアイアンクラブヘッドにおいて、複合材インサートを用いてフロントフェースの背面表面をサポートできる。これらは一般に複合材のシートを接着剤で結合したものである。軽量複合材を用いれば、フェースを薄くしてこの結果フェースを大きくし、スイートスポットを大きくできる。

複合材および周辺重み付けを採用して重量をクラブヘッドのより好ましい領域に移動させることがしばしば要望される。ゴルフクラブ設計者の１つの関心事は、クラブヘッドのゴルフスイング時のねじれ耐性を大きくすることである。慣性モーメント（ＭＯＩ）を最適化してねじれを小さくし、また、ボール速度が大きな領域に渡って同様であり大きなスイートゾーンを形成するゴルフクラブが望まれる。この発明は、クラブヘッドの重量をトウ領域および上方のホーゼル領域へ、またはこれらの領域から移動させることにより、クラブヘッドのＭＯＩの最適化を改善させたものである。

この発明は、メタル複合材連携本体を含むゴルフクラブに向けられている。本体は中空であり、衝撃フェースインサートを内包するフロントフェース、受け口に固着される（好ましくはネジ付き受け口にネジこまれる）トウプラグを具備するトウ部分、シャフトを取り付けるためにそこから伸びるホーゼルを具備するヒール部分を有し、ホーゼルはそれに連結されるスリーブ重りを具備する。本体のメタル部分は、少なくとも、フロントフェースを含み、好ましくはトウ部分、ヒールおよびソール部分、ならびにホーゼルを含む。本体は、衝撃フェースインサートを取り付ける手段を具備する。複合材料は本体の内側の部分を形成し、好ましくはフロントフェースに並んで配置された部分を含み薄いフロントフェースを保持する構造を実現するようになっている。複合材コアのセクションは、クラブヘッドの背面から見える。

この発明の１実施例では、複合材コアおよび金属製本体が結合されて中空ゴルフクラブヘッドを形成する。複合材は薄いフロントフェースを構造上サポートするために用いられ、反発係数（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆ Ｒｅｓｔｉｔｕｔｉｏｎ。ＣＯＲ）を増大させる。好ましくは、フロントフェースは複合材より密度がより大きく、ヤング率（Ｙｏｕｎｇ Ｍｏｄｕｌｕｓ）がより低い。

この発明の１実施例は、注型、鍛造、圧縮成型、または金属射出成型により製造された金属本体部材を有する。本体部材は金型内に配置され、複合材コアは金属本体に対して膨張して拡張するようにバイアスされ、好ましくは、ブラダー法（ｂｌａｄｄｅｒ ｍｅｔｈｏｄ）により金型成型される。好ましくは、複合材は、複合材料がメタル本体部分および金型部分に並ぶように配置される。金型を用いてクラブヘッドの特定領域の境界とし、金属本体が開口を有しクラブヘッドの外側が部分的に金属で部分的に複合材であるようにする。この発明の実施例は中空アイアンとしてもメタルウッドとしても適用できる。

この発明の１実施例は、フロントフェースを構造的に強化する野ではなく、クラブヘッドの可視の背面部分を形成する複合材を提供する。これは複合膜を用いて実現される。

この発明は、４番、３番、および２番アイアンのようなロングアイアンに対して代替可能で、よりヒットが容易な置換物をゴルファーに提供するように設計されたユーティリティアイアンを実現する。この発明の創造性に富む設計および構造は、フェアウェイメタルウッドに対してより制御可能な軌道を実現する。この発明のクラブヘッドは、ロングアイアンと較べたときにより競技性に優れた軌道を提供する。

この発明のアイアンゴルフクラブ１０の実施例は図１〜図７に示される。ゴルフクラブ１０の本体１２は：実質的に中空のメタル構造；前面開口３０を具備するフロントフェース３４；ソール部分１７；トウ部分１９；ヒール部分１３；ホーゼル１４；および背面開口３２を有する。トウプラグ１８は、好ましくはタングステンから製造され、後に検討されるように、開口ポート３１に挿入される。所定の寸法および構造のホーゼルスリーブ重り１６は、後に検討するように、ホーゼル１４中の開口２４に挿入され、所定の寸法および形状の衝撃プレート３６がフロントフェース３４の前面開口に挿入される。本体１２は、その内部にキャビティ２７を有する。

軽量複合材コア２０はキャビティ２７にバイアスされて配置され、本体１２の内側表面２９に対抗して併置され、内部において本体１２を強化し、同時に衝撃プレート３６を保持する。複合材コア２０は図１および図５に示すようにクラブヘッド１０の背面から見ることができる。本体１２は、好ましくは４３１ステンレス鋼から製造され、注型、鍛造、圧縮成型、または金属射出成型により製造できる。本体１２を軽量複合材コア２０により強化することにより、本体１２の選択部分を薄くすることができる。薄くした部分により、クラブヘッド１０の重量分布最適化（重心および慣性モーメント）が可能となり、薄型化により比較的柔らかくなった衝撃プレート３６を堅固にできる。複合材コア２０が構造を支持できるときには、衝撃プレートインサート３６はチタンから製造されることが好ましい。衝撃プレート３６は注型、鍛造、または圧縮成型により製造でき、代替的な材料は超薄型のステンレス鋼であってよい。

本体１２は、複合材コア２０による支持があるので、衝撃プレート３６と同様に、比較的薄くできる。衝撃プレートの厚さ（ｔ１）は好ましくは約０．０４インチ〜０．１２インチの間であり、より好ましくは約０．０６インチ〜約０．１インチの間である。フロントフェース３４は複合材コア２０により強化され、約０．８〜約０．９の最大反発係数（ＣＯＲ）を実現するフェース可撓性特性を提供する。クラブヘッド１０のＣＯＲはフロントフェース３４を横切って変化してボールスピードを標準化して付加的な許容範囲をなす大きなスイートゾーンを形成する。この発明のクラブヘッド１０のＣＯＲは、フェース中央（図６のＣ）で約０．８であってよいが、フェース中央から外れると０．８より大きい。一般に、フロントフェース３４の剛性はフェース中央Ｃで最大であり、フェース中央Ｃから外れるに従って徐々に柔らかくなる。組立を容易にするために、前面開口３０の周囲に衝撃プレート３６と整合する複数のタブが設けられている。ＵＳＧＡにより規定されているような試験条件下で、反発係数が求められる。反発係数を測定するための標準ＵＳＧＡ条件は、ＵＳＧＡから入手できる規則４−１ｅ、付属ＩＩに適合する、クラブヘッドの速度非を測定するためのＵＳＧＡ手順に示されている。

上述のように、クラブヘッド１０は、選択領域、とくに、衝撃プレート３６に薄い壁を具備する中空スタイルのクラブヘッドである。薄い領域は、本体１２およびプレート３６の双方の内側表面に並置された軽量複合材コア２０により構造的に強化される。複合材コア２０は、プラスチック、カーボン繊維のような材料、または、密度が４．５ｇｍ／ｃｃ未満、好ましくは１．６ｇｍ／ｃｃ未満の任意の軽量材料から製造できる。複合材コア２０は種々の手法によりゴルフクラブ１０に挿入できる。そのような１つの手法は周知のブラダープロセスである。このプロセスでは、複合材コア２０をキャビティ２７に挿入し、好ましくはラテックス、シリコーンまたは類似の材料により製造されたブラダー（図示しない）を開口ポート３１を介して導入する。組立体は、金属ゴルフクラブ本体１２、複合材コア２０およびブラダーを有する。ブラダーは金型（図示しない）中に配置され、これがクラブヘッド１０の特定の領域の境界として用いられ、ここで、複合材コア２０は背面２２の背面開口３２中において見ることができる。したがって、クラブヘッド１０の外観は一部金属で、一部複合材である。圧縮ガス、通常、圧縮空気の供給源（図示しない）はポート３１を介して導入されて、ブラダーを膨張させて拡大させ、これによって、複合材コア２０の層がゴルフクラブ１０の内側壁部および金型の内壁に抗して拡大する。ツールの内壁は、ゴルフクラブ１０の外側から見える複合材またはプラスチックの領域として用いられる。選定された時間の間、すなわち、複合材を適宜硬化するのに十分な時間の間、予め定められた温度で熱を供給してもよい。脱圧後、ブラダーをポート３１を介して取り外すことができ、ゴルフクラブ１０を金型から取り外すことができる。このようにして製造したクラブヘッド１０の外観は一部で金属本体１２であり一部で複合材２０であり、内部容積は約２０ｃｃから５０ｃｃである。

トウプラグ１８は、開口ポート３１に固着され（図１、４、および６に最もよく示されるように）、開口ポート３１は受け口２８を有し、好ましくは、トウプラグ１８は、受け口２８に固着され、これは好ましくはネジ切りされている。トウプラグ１８の頂部２３はトウ表面の輪郭と合うように被覆される。トウプラグ１８の密度は立方センチメートル当たり約１４ｇであり、その重量は、好ましくはその長さを可変することにより、種々のスイング重りをなすように可変できる。トウプラグ１８の重量はスイング重りに依存し、好ましくは約１０グラムから３０グラムの範囲である。好ましくは、トウプラグ１８はタングステン材料から製造される。

ホーゼルスリーブ重り１６は、好ましくはタングステンから製造され、ホーゼル１４に挿入され、１６グラムから３４グラムの範囲の重量にでき、外側直径（ｏ．ｄ．）は約０．５４インチであり、内側直径（ｉ．ｄ．）は約０．３７インチである。タングステンを採用し、ホーゼルスリーブ重り１６の長さを加減して、ホーゼル中の重量増加を、約０．５７５インチの長さで、７から１１グラム、１インチの長さで、１２〜１９グラムの範囲で加減できる。高いホーゼル領域での重量増加を、低部のトウ部分の重量増加に組み合わせて、クラブヘッドの慣性モーメント（ＭＯＩ）を十分に変化させることができる。ゴルファーにとって最も理解が容易なＭＯＩの解説は、ＭＯＩが直接にトルクに関係し、トルクが大きくなれば、スイング中のねじれに抗するクラブヘッドの能力が大きくなるというものである。図６および７は、ＭＯＩを計算する際に関連する種々の軸を模式的に示している。３つの最も重要な軸はｘ、ｙおよびｚ軸である。この発明のゴルフクラブヘッドでは、ｘ軸周りのＭＯＩが５５から６５ｋｇ−ｍｍの範囲で変化する。これは、この発明が取って代わろうとしている通常のロングアイアンに対して著しい改良となっている。この発明では、ｙ軸回りのＭＯＩは約２２０から約３００ｋｇ−ｍｍであり、ｚ軸回りのＭＯＩは約２６０から約３４０ｋｇ−ｍｍである。通常のロングアイアンのＭＯＩは、典型的には、ｘ軸回りで、約３５から約５０であり；ｙ軸回りで、約２２５から約２６０であり；ｚ軸回りで、約２４０から約２７０である。ＭＯＩの増加は、クラブヘッドがねじれに対してより大きな耐性を有し、ボールの飛行がよりまっすぐになることを意味する。

図６に最も良く示されるように、ホーゼルスリーブ重り１６の重心とクラブのフロントフェース３４の中心線（Ｃ／Ｌ）との間の距離Ｄ１は少なくとも２．４インチであり、トウプラグ１８の重心と中心線との間の距離Ｄ２は少なくとも１．４５インチである。トウプラグ１８を等の下方部分の開口ポート３１に導入すると、クラブヘッドの重心が低くなるだけでなく、ホーゼル１４の上側にスリーブ重り１６を配置することと相まって、上述のとおり、ｘ、ｙおよびｚ軸回りのＭＯＩの値が改善されたクラブヘッド１０が形成される。さらに、トウプラグ１８の重量および長さやスリーブ重り１６の長さを調整してクラブのスイング重量を調整して個々のコルファーに適合化させることができる。

この発明の他の実施例を、ホーゼルスリーブ重り１６およびトウプラグ１８を組み合わせるという基本的な考え方を利用して製造できる。この発明の１実施例では、スリーブ重り１６のタングステンをアルミニウムに代え、トウプラグ１８のタングステンをチタンに代える。このような置換に伴う重量の差分は、ソール部分１７のソール重り（図示しない）に配置し、重心が極めて低いクラブヘッドを製造できる。簡便に重心を低くするには、スリーブ重りをタングステン（７−１０ｇ／ｃｃ）のような低密度の材料で代替し、トウプラグ１８中のタングステンに代えてチタン材料（７−１０ｇ／ｃｃ）を用いれば良い。クラブヘッド１０の背面は若干突出した形状で示されているが、この形状は平坦でも、窪んだものでもよいことを理解されたい。

この発明の実施例はアイアンに的を絞ったものであるが、メタルウッドもこの考え方を採用して製造できる。メタルウッドの中空キャビティは約３００ｃｃから４３０ｃｃの内部容積を提供する。メタルウッドのフェアウェイウッド版は、約１５０ｃｃから２２５ｃｃの間の内部容積を有する。

当業者はこの発明の改良された斬新な改良点を理解するであろう。また、当業者は、この発明は、添付の実施例で示された、好ましい実施例や他の実施例との関係で説明されているが、種々の変更、修正、均等物との置換をこの発明の趣旨を逸脱しないで行えることを容易に理解できるであろう。

トウプラグ、ホーゼルスリーブ重り、露出している複合材コアの位置を示すトウの背面絵図である。 トウプラグの受け口を示すこの発明の背面絵図である。 本体の前面および背面の開口、衝撃プレートを載置する受け部および突起部を示す背面図である。 本体、ホーゼルスリーブ重り、トウプラグ、複合材コアおよび衝撃プレートインサートを示すこの発明の分解図である。 ブラダー成型された複合材コアを示すトウの断面図である。 ｘ、ｙおよびｚ軸に対する中心線の定義およびクラブヘッドの中心線に対するホーゼルスリーブ重りおよびトウプラグの位置を説明するフロントフェースの模式図である。 ｘおよびｚ軸に対する中心線の位置を説明する頂部の模式図である。

符号の説明

１０ クラブヘッド
１２ 本体
１３ ヒール部分
１４ ホーゼル
１７ ソール部分
１８ トウプラグ
１９ トウ部分
２０ 複合材コア
２２ 背面
２３ 頂部
２４ 開口
２７ キャビティ
２８ 受け口
２９ 内側表面
３０ 前面開口
３１ 開口ポート
３２ 背面開口
３４ フロントフェース
３６ 衝撃プレート

Claims (5)

1. フロントフェース、ソール部分、ヒール部分、トウ部分およびホーゼルを具備する実質的に中空の本体と、
   上記フロントフェースに設けられた前面開口に装着される衝撃プレートと、
   上記トウ部分の中の下方領域に設けられ、受け口を具備する開口ポートとを有し、
   上記本体は、第１の材料と、当該本体に上記開口ポートを通じて挿入される、上記第１の材料より密度が小さく、柔らかい第２の材料の複合材コアとから製造され、
   上記複合材コアが圧縮空気により膨張・拡大させられ、上記複合材コアの少なくとも一部が上記本体の内側表面に対してバイアス状態で並置されて内部容積が２０ｃｃから５０ｃｃの上記第２材料から成る中空部を形成し、上記複合材コアは上記ポートを完全には被覆せず、
   上記第１材料の上記本体は、上記膨張させられた複合材コアの露出部分によりシールされた上記本体の背面開口を有し、
   さらに、上記ホーゼルに装着されるホーゼルスリーブ重りと、
   上記トウ部分の上記開口ポートの上記受け口に固着されるトウプラグとを有し、
   上記ホーゼルスリーブ重りおよび上記トウプラグの配置によりクラブヘッド自体の慣性モーメントを増大させることを特徴とするゴルフクラブヘッド。
2. フロントフェース、ソール部分、ヒール部分、トウ部分およびホーゼルを具備する実質的に中空の本体と、
   上記フロントフェースに設けられた前面開口に装着される衝撃プレートと、
   上記トウ部分の中の下方領域に設けられ、受け口を具備する開口ポートとを有し、
   上記本体は、第１の材料と、上記本体に上記開口ポートを通じて挿入される、上記第１の材料より密度が小さく、柔らかい第２の材料の複合材コアとから製造され、
   上記複合材コアが圧縮空気により膨張・拡大させられ、上記複合材コアの少なくとも一部が上記フロントフェースの内側表面に対してバイアス状態で並置されて内部容積が２０ｃｃから５０ｃｃの上記第２の材料から成る中空部を形成し、上記複合材コアは上記ポートを完全には被覆せず、さらに、
   上記膨張させられた複合材コアの露出部分によりシールされた上記第１の材料の上記本体に設けられた背面開口と、
   上記ホーゼルに連結されるホーゼルスリーブ重りと、
   上記トウ部分の上記開口ポートの上記受け口に固着されるトウプラグとを有し、
   上記ホーゼルスリーブ重りおよび上記トウプラグの配置によりクラブヘッド自体の慣性モーメントを増大させることを特徴とするゴルフクラブヘッド。
3. 上記トウプラグの重心が上記フェースセクションの中心線から少なくとも１．００インチ（２．５４ｃｍ）離間し、上記ホーゼルスリーブ重りの重心が上記中心線から少なくとも２．００インチ（５．０８ｃｍ）離間している請求項１または２記載のゴルフクラブヘッド。
4. 上記トウプラグの重量は１０グラムから３０グラムの間である請求項１または２記載のゴルフクラブヘッド。
5. 上記ホーゼルスリーブ重りの重量は１６グラムから３４グラムの間である請求項１または２記載のゴルフクラブヘッド。

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