JP5530824B2 - 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する。

ゴルフクラブヘッドに用いられる材料に関して、様々な提案がなされている。特開２００２−３５１８０号公報は、ポーラス金属を用いたゴルフクラブヘッドが開示されている。特開２００２−１２６１３８号公報は、打音や打感の向上のために、金属製外殻よりなるヘッド本体内に多孔質金属が配置されたヘッドを開示する。日本金属学会秋期（第１３５回）大会講演概要（２００４）の第４６６頁には、チタン合金の多孔質金属での、気孔率と弾性率との関係を示す図が記載されている。

特開２００２−３５１８０号公報 特開２００２−１２６１３８号公報

日本金属学会秋期大会講演概要（２００４）の第４６６頁

多孔質金属が、新たな作用効果をもたらしうることが判明した。

本発明の目的は、打球音が高くされうるゴルフクラブヘッドの提供にある。

本発明に係るゴルフクラブヘッドは、多孔質金属を含んで一体成形されているポーラス部と非ポーラス部とを有している。このポーラス部は、ソールの少なくとも一部を構成している。このポーラス部が、上記ソールの厚みの全体を占める全厚み部を有している。

好ましくは、上記ポーラス部が、２層のスキン層と、これらスキン層の内側に位置するコア層とを有しており、上記スキン層の気孔率が、上記コア層の気孔率よりも小さい。

好ましくは、ソール面積のうち、上記全厚み部の占める面積の割合Ｒａが、１５％以上である。

好ましくは、上記ポーラス部と上記非ポーラス部とが溶接されている。

好ましくは、上記ポーラス部に隣接する上記非ポーラス部と同じ材質で上記ポーラス部を置換した置換ヘッドにおいて、一次モードの固有振動数がＦｐ１であるとき、一次モードの固有振動数Ｆ１が、上記置換ヘッドの上記固有振動数Ｆｐ１よりも大きい。ただし、上記置換ヘッドにおける置換部分は、置換された上記ポーラス部と同じ重量であり、その外面が上記ポーラス部の外面と共通であり、且つ、均一の厚みを有する。

好ましくは、上記置換ヘッドにおいて、一次モードの最大振幅点がＰｅ１であるとき、この最大振幅点Ｐｅ１が、上記全厚み部に位置している。

好ましくは、上記置換ヘッドにおいて、一次モードの振動の最大振幅がＭａ１とされ、この最大振幅Ｍａ１に対する振幅比がＲｈ（％）とされ、この振幅比Ｒｈが６０％以上である領域が高振幅比領域とされるとき、この高振幅比領域の全体に亘って、上記全厚み部が配置されている。

中空のゴルフクラブヘッドにおいて、高い打球音が得られうる。

図１は、本発明の一実施形態に係るヘッドをクラウン側から見た図である。 図２は、図１のヘッドをソール側から見た図である。 図３は、図１のIII−III線に沿った断面図である。 図４は、図１のIV−IV線に沿った断面図である。 図５は、図１のヘッドに対応する置換ヘッドをソール側から見た図である。 図６は、図５のVI−VI線に沿った断面図である。 図７は、他の実施形態に係るヘッドの断面図である。 図８は、図７のヘッドの他の断面図である。 図９は、図７のヘッドの製造工程を説明するための断面図である。 図１０は、他の実施形態に係るヘッドの断面図である。 図１１は、実施例に係る置換ヘッドＨｒのシミュレーション画像である。 図１２は、実施例のそれぞれにおけるポーラス部Ｐｓの位置を示す図である。 図１３は、実施例（ヘッドＣ１、Ｃ２、Ｃ３及びＣ４）のシミュレーション画像である。 図１４は、気孔率と弾性率比との関係を示すグラフである。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１は、本発明の一実施形態に係るゴルフクラブヘッド２をクラウン側から見た図である。図２は、ヘッド２をソール側から見た図である。図３は、図１のIII−III線に沿った断面図である。図４は、図１のIV−IV線に沿った断面図である。

ヘッド２は、フェース４、クラウン６、ソール８、サイド１０及びホーゼル１２を有する。クラウン６は、フェース４の上縁からヘッド後方に向かって延びている。ソール８は、フェース４の下縁からヘッド後方に向かって延びている。サイド１０は、クラウン６とソール８との間に延びている。図３及び図４が示すように、ヘッド２の内部は中空である。ヘッド２は、中空ヘッドである。ヘッド２は、いわゆるウッド型のゴルフクラブヘッドである。

図３及び図４が示すように、ヘッド２の内面には、サイド１０とクラウン６との境界ｋ１が存在する。

なお、サイド１０は、存在していなくてもよい。即ち、クラウン６とソール８とが隣接していてもよい。ソール８からクラウン６まで滑らかに連続している場合、サイド１０は存在しないとみなされる。

ヘッド２は、ポーラス部材を含む複数の部材が接合されてなる。具体的には、ヘッド２は、ヘッド本体１６と、フェース部材１８と、ポーラス部材２０とが接合されてなる（図４参照）。接合方法は、溶接である。ポーラス部材２０と、それに隣接する部材（ヘッド本体１６）とは、溶接可能である。ヘッド本体１６、フェース部材１８及びポーラス部材２０は、いずれも、チタン合金よりなる。図２等には、ポーラス部材２０とヘッド本体１６との境界ｋ２が示されている。図４には、ヘッド本体１６とフェース部材１８との境界ｋｆが示されている。

ポーラス部材２０と隣接する部材（ヘッド本体１６）とが溶接されていることで、ポーラス部材２０は、ヘッド本体１６と一体化する。溶接されたポーラス部材２０は、ヘッド２の構造体として機能する。溶接は、ポーラス部材２０による打球音の改善効果を高めうる。

フェース部材１８は、フェース４の全体を構成する。更にフェース部材１８は、クラウン６の一部、ソール８の一部及びサイド１０の一部を構成する。フェース部材１８は、略皿状（カップ状）である。フェース部材１８は、カップフェースと称されることがある。

ヘッド本体１６は、クラウン６の一部、ソール８の一部、サイド１０の一部及びホーゼル１２の全体を構成している。本体１６には、ポーラス部材２０の形状に対応した形状の貫通孔が開けられている。この貫通孔は、ソール８に位置する。この貫通孔に、ポーラス部材２０が配置されている。

ポーラス部材２０は、多孔質金属を含む。ポーラス部材２０は、その全体が一体成形されている。ポーラス部材２０の全体が、多孔質金属であってもよい。

図１が示すように、ホーゼル１２は、シャフトを装着するための孔２２を有する。図示されないシャフトは、孔２２に挿入される。

なお、本発明では、ヘッドの構造及びヘッドの製法は限定されない。

本願では、ポーラス部Ｐｓが定義される。ポーラス部Ｐｓは、多孔質金属を含む。ポーラス部Ｐｓは、その全体が一体成形されている。本実施形態では、ポーラス部材２０によって形成された部分が、ポーラス部Ｐｓである。ポーラス部Ｐｓの全体が多孔質金属であってもよい。

本願では、非ポーラス部ＮＰｓが定義される。非ポーラス部ＮＰｓは、ポーラス部Ｐｓ以外の部分である。本実施形態では、ヘッド本体１６及びフェース部材１８が、非ポーラス部ＮＰｓである。

ポーラス部Ｐｓは、ソール８に位置している。ポーラス部Ｐｓの全体がソール８に位置している。ソール８以外に、ポーラス部Ｐｓは存在しない。本実施形態では、ポーラス部Ｐｓの全体が、ソール８に位置している。

本実施形態では、ソール８の一部が、ポーラス部Ｐｓである。ソール８の全体がポーラス部Ｐｓであってもよい。

図３及び図４が示すように、ポーラス部Ｐｓは、ソール８の厚みの全体を占めている。本願では、ソール８の厚みの全体を占めるポーラス部Ｐｓが、全厚み部Ｐｔとも称される。本実施形態では、ポーラス部Ｐｓの全体が、全厚み部Ｐｔである。ポーラス部Ｐｓの一部が全厚み部Ｐｔであってもよく、この一例は後述される。

全厚み部Ｐｔの外面は、ヘッド２の外部に露出している。全厚み部Ｐｔの内面は、ヘッド２の中空部に露出している。

全厚み部Ｐｔの外面は、ソール面の一部を構成している。ソール面とは、ソール８の外面である。全厚み部Ｐｔの外面と、非ポーラス部ＮＰｓの外面とは、滑らかに連続している。

全厚み部Ｐｔの内面は、滑らかに連続する曲面である。

図３及び図４が示すように、全厚み部Ｐｔの厚みは、それに隣接する非ポーラス部ＮＰｓの厚みよりも大きい。

ポーラス部Ｐｓと非ポーラス部ＮＰｓとは、溶接されている。具体的には、ポーラス部Ｐｓとヘッド本体１６とが溶接されている。この溶接により、ポーラス部Ｐｓと非ポーラス部ＮＰｓとは一体化している。溶接されたポーラス部Ｐｓは、ヘッド２の構造体として機能する。この溶接は、ポーラス部Ｐｓによる打球音の改善効果を高めうる。

［置換ヘッド］
図５及び図６は、ヘッド２に対応する置換ヘッドＲｐ２を示す。この置換ヘッドＲｐ２を解析することは、ヘッド２におけるポーラス部Ｐｓの配置を決定するのに有用である。置換ヘッドは、実際のヘッドとして作成されてもよいし、シミュレーション用の三次元データとして作成されてもよい。

置換ヘッドＲｐ２の仕様は、次の通りである。

［置換ヘッドＲｐ２における置換部分の材質］
ヘッド２のポーラス部Ｐｓを、非ポーラス部ＮＰｓと同じ材質で置換する。非ポーラス部ＮＰｓと同じ材質とは、ポーラス部Ｐｓに隣接する非ポーラス部ＮＰｓの材質を意味する。本実施形態では、ヘッド本体１６が、ポーラス部Ｐｓに隣接している。よって、ポーラス部Ｐｓが、ヘッド本体１６の材質によって置換される。なお、ポーラス部Ｐｓに複数の部材が隣接している場合、ポーラス部Ｐｓとの境界面が最も広い隣接部材の材質が採用される。

［置換ヘッドＲｐ２における置換部分Ｅ１の外面］
この置換部分Ｅ１の外面ｆｒは、ポーラス部Ｐｓの外面ｆｐと共通とされる。

［置換ヘッドＲｐ２における置換部分Ｅ１の厚みＴｘ］
この置換部分Ｅ１の厚みＴｘは、均一とされる（図６参照）。なお、この厚みＴｘは、全厚み部Ｐｔの平均厚みよりも大きいのが好ましい。

［置換ヘッドＲｐ２における置換部分Ｅ１の重量Ｗｘ］
この置換部分Ｅ１の重量Ｗｘは、ポーラス部Ｐｓの重量Ｗｐと同じとされる。

このように設定された置換ヘッドＲｐ２は、ヘッド２の設計に重要な情報を提供しうる。この置換ヘッドＲｐ２の振動解析の結果に基づいて、ポーラス部Ｐｓの配置が決定されうる。

好ましい振動解析として、モード解析が例示される。好ましくは、この置換ヘッドＲｐ２のモード解析の結果に基づいて、ポーラス部Ｐｓの配置が決定される。

モード解析では、置換ヘッドＲｐ２の固有モードが得られる。固有モードとは、物体に固有の振動形態である。好ましくは、置換ヘッドＲｐ２全体の固有モードが考慮される。

振動解析（モード解析）は、ヘッド２の解析にも利用できる。例えば、置換ヘッドＲｐ２の解析結果とヘッド２の解析結果とを比較することにより、ポーラス部Ｐｓを設けたことに起因する効果が検証されうる。

固有モードを得る方法は限定されず、モード試験（実験モード解析とも称される）又はモード解析が用いられ得る。モード試験では、加振実験を行い、この実験の結果に基づいて、固有モードを求める。モード解析では、シミュレーションにより、固有モードを求める。このシミュレーションでは、例えば、有限要素法が用いられ得る。モード試験及びモード解析の方法は、公知である。

好ましくは、モード試験又はモード解析は、自由支持条件で行われる。即ち、拘束条件がフリーとされる。モード解析では、例えば、市販の固有値解析ソフトウェアが用いられる。このソフトウェアとして、商品名「ＡＢＡＱＵＳ」（ＡＢＡＱＵＳ ＩＮＣ．製）、ＭＡＲＣ（ＭＳＣ ＳＯＦＴ社製）及び商品名「ＩＤＥＡＳ」（ＥＤＳ ＰＬＭ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ社製）が例示される。

後述される実施例では、固有値解析ソフトウェアを用いたモード解析がなされている。実測によるモード試験では、例えば、ヘッドのいずれかの部位（例えばネック端面）に糸を取り付け、ヘッドを糸につるした状態で、ヘッド各部をインパクトハンマーで叩き、フェース中心の加速度応答との伝達関数を計測することで、モードが求められる。

モード解析では、固有振動数が得られる。本願にいう「固有振動数」とは、ヘッドの固有振動数である。置換ヘッドＲｐ２の固有振動数と、ヘッド２の固有振動数とを比較することにより、ポーラス部Ｐｓによる効果を確認することができる。

本願にいう「Ｎ次モードでの固有振動数」（Ｎ次固有振動数ともいう）とは、「ヘッド全体における固有振動数のうち、小さい方から数えてＮ番目の固有振動数」である。ただし、Ｎは１以上の整数である。ヘッドが変形しない剛体モードは、次数に数えない。例えば、「一次固有振動数」とは、「ヘッド全体における一次の固有振動数」である。例えば、「二次固有振動数」とは、「ヘッド全体における二次の固有振動数」である。本願において、単に「Ｎ次固有振動数」という場合、ヘッド全体におけるＮ次の固有振動数を意味する。本願において、「ヘッドのＮ次固有振動数」という場合も、ヘッド全体におけるＮ次の固有振動数を意味する。

「一次モードの固有振動数」は、ヘッドの固有振動数のうち、最も小さい固有振動数である。「二次モードでの固有振動数」は、小さいほうから２番目の固有振動数である。「三次モードでの固有振動数」は、小さい方から３番目の固有振動数である。「Ｎ次モードでの固有振動数」とは、小さい方からＮ番目の固有振動数である。打球音を高くするには、一次モードの固有振動数を高くするのが最も有効であると考えられる。

本願にいう「Ｎ次モード」とは、「ヘッド全体におけるＮ次の固有モード」である。ただし、Ｎは１以上の整数である。例えば、「一次モード」とは、「ヘッド全体における一次の固有モード」である。例えば、「二次モード」とは、「ヘッド全体における二次の固有モード」である。本願において、単に「Ｎ次モード」という場合、ヘッド全体におけるＮ次の固有モードを意味する。本願において、「ヘッドのＮ次モード」という場合も、ヘッド全体におけるＮ次の固有モードを意味する。

［最大振幅点、最大振幅］
Ｎ次の固有モードにおいて、最も振幅が大きい点が、最大振幅点である。例えば、一次モードの最大振幅点は、一次モードにおいて、最も振幅の大きな点である。

［振幅比Ｒｈ］
一次モードの振動において、最大振幅Ｍａ１に対する振幅比率が、振幅比Ｒｈ（％）と定義される。この振幅比Ｒｈは、置換ヘッドＲｐ２での一次モードの振動において決定される。

［高振幅比領域］
「高振幅比領域」とは、上記振幅比Ｒｈ（％）が６０％以上である領域を意味する。典型的には、高振幅比領域は、ソール８に位置する。高振幅比領域の数は、単数又は複数である。例えば、ヘッド体積が４００ｃｃ以上の大型ヘッドでは、高振幅比領域の数が複数となりやすい。本発明の効果を顕在化させる観点から、ヘッド２において、上記高振幅比領域の全てがソールに位置しているのが好ましい。

置換ヘッドＲｐ２の一次モードの固有振動数がＦｐ１とされ、ヘッド２の一次モードの固有振動数がＦ１とされる。このとき、好ましくは、固有振動数Ｆ１が、固有振動数Ｆｐ１よりも大きい。固有振動数Ｆ１が固有振動数Ｆｐ１よりも大きいことは、重量の増加を伴わずに高い打球音が得られうることを示す。

図５には、一次モードの最大振幅点Ｐｅ１が示されている。更に図５には、高振幅比領域Ｒ６０が２点鎖線のハッチングで示されている。後述される実施例で示されるように、高振幅比領域Ｒ６０は、上記シミュレーションソフトを用いて容易に表示されうる。図５の実施形態では、高振幅比領域Ｒ６０は、３箇所に存在している。

図５に示すように、一次モードの最大振幅点Ｐｅ１は、置換ヘッドＲｐ２において決定される。図２では、置換ヘッドＲｐ２において決定された一次モードの最大振幅点Ｐｅ１が、ヘッド２に転写されている。図２に示すように、ヘッド２において、最大振幅点Ｐｅ１は、全厚み部Ｐｔに位置している。この場合、一次モードの固有振動数Ｆ１が高くなりやすい。高い固有振動数Ｆ１は、高い打球音に寄与する。

図５に示すように、高振幅比領域Ｒ６０は、置換ヘッドＲｐ２において決定される。図２では、置換ヘッドＲｐ２において決定された高振幅比領域Ｒ６０が、ヘッド２に転写されている。図２に示すように、ヘッド２では、高振幅比領域Ｒ６０の全体に亘って、上記全厚み部Ｐｔが配置されている。この場合、一次モードの固有振動数Ｆ１が高くなりやすい。高い固有振動数Ｆ１は、高い打球音に寄与する。

図７及び図８は、他の実施形態に係るヘッド３０の断面図である。このヘッド３０は、ポーラス部Ｐｓをヘッドの内側から支持するバックアップ部ｂ１を有する（図８の拡大部参照）。バックアップ部ｂ１は、ポーラス部Ｐｓの周囲に設けられている。このバックアップ部ｂ１の存在を除き、ヘッド３０は、ヘッド２と同じである。

バックアップ部ｂ１は、ポーラス部Ｐｓの接合強度を向上させうる。バックアップ部ｂ１は、ポーラス部Ｐｓの接合工程を効率化しうる。

前述したヘッド２と異なり、ヘッド３０では、全厚み部Ｐｔとポーラス部Ｐｓとが相違する。ポーラス部Ｐｓのうち、バックアップ部ｂ１が存在しない部分が、全厚み部Ｐｔである（図８参照）。

図９は、このヘッド３０の製造方法の一工程を説明するための断面図である。この工程では、ポーラス部材３２と、このポーラス部材３２に隣接する隣接部材３４とが用意される。ポーラス部材３２は、均一の厚みを有している。隣接部材３４は、基部３６と立設部３８とを有する。この工程では、先ず、ポーラス部材３２の端面３２ａと立設部３８とを当接させる。次に、プレス工程を行う。このプレス工程では、立設部３８をポーラス部材３２の側に倒すと同時に、この立設部３８に押圧されてポーラス部材３２が圧縮変形する（矢印ｙａ参照）。より好ましくは、上記プレス工程において、ポーラス部材３２及び基部３６が曲げられる（矢印ｙｂ参照）。この曲げにより、ソール面の最終形状が形成されうる。ポーラス部材３２は気孔を含むので、立設部３８の押圧によって変形しやすい。この変形により、ポーラス部材３２（ポーラス部Ｐｓ）の縁部がバックアップ部ｂ１に沿った形状となる。よって、ポーラス部材３２（ポーラス部Ｐｓ）の縁部とバックアップ部ｂ１とが確実に当接する。この構造は、ポーラス部Ｐｓの接合強度を向上させる。この工程は、立設部３８の変形とポーラス部材３２の変形とが同時になされるので、生産性に優れる。好ましくは、このプレス工程の後に、ポーラス部材３２と隣接部材３４とが溶接される。

図１０は、他の実施形態に係るヘッド４０の断面図である。このヘッド４０では、ポーラス部Ｐｓ（全厚み部Ｐｔ）が、三層構造である。図１０の拡大部が示すように、ポーラス部Ｐｓ（全厚み部Ｐｔ）は、２層のスキン層Ｌｓとコア層Ｌｃとを有する。２層のスキン層Ｌｓの内側にコア層Ｌｃが位置する。第一のスキン層Ｌｓと第二のスキン層Ｌｓとの間にコア層Ｌｃが位置する。

スキン層Ｌｓの気孔率は、コア層Ｌｃの気孔率よりも小さい。気孔率の小さなスキン層Ｌｓは、ポーラス部Ｐｓの剛性を向上させる。気孔率の大きなコア層Ｌｃは、ポーラス部Ｐｓの重量（比重）の低減に寄与する。また気孔率の大きなコア層Ｌｃは、ポーラス部Ｐｓの重量を抑制しつつ、ポーラス部Ｐｓの厚みを増加させうる。この厚みの増加は、ポーラス部Ｐｓの剛性を高めうる。スキン層Ｌｓとコア層Ｌｃとが併用されたポーラス部Ｐｓでは、高い剛性と軽量性とが達成されうる。この構造のポーラス部Ｐｓは、固有振動数を高くするのに寄与する。この構造のポーラス部Ｐｓは、打球音を高くするのに寄与する。

ヘッド外面を形成するスキン層Ｌｓは、気孔率が少ないので、気孔が目立たない。よって、ヘッドの外観性が向上しうる。また、ヘッド外面を形成するスキン層Ｌｓは、打球時にソール面に付着しうる土や芝などが気孔に入り込むのを抑制する。

スキン層Ｌｓの気孔率は限定されない。ポーラス部Ｐｓの剛性を高める観点から、スキン層Ｌｓの気孔率は、５％（０．０５）以下が好ましく、１％（０．０１）以下がより好ましく、０．５％以下が更に好ましい。スキン層Ｌｓの気孔率は、０％（０．００％）であってもよい。本願における気孔率は、体積％である。

コア層Ｌｃの気孔率は限定されない。ポーラス部Ｐｓの比重を下げることで、重量を抑制しつつポーラス部Ｐｓの厚みを増やすことができる。ポーラス部Ｐｓの厚みの増加は、ポーラス部Ｐｓの剛性を高める。この高い剛性は、固有振動数を高めるのに役立つ。これらの観点から、コア層Ｌｃの気孔率は、２５％（０．２５）以上が好ましく、３０％（０．３０）以上がより好ましい。剛性及び強度の観点から、コア層Ｌｃの気孔率は、８０％（０．８０）以下が好ましく、７０％（０．７０）以下がより好ましく、６０％（０．６０）以下が更に好ましく、５０％（０．５０）以下が特に好ましい。

スキン層Ｌｓとコア層Ｌｃとを有するポーラス部材の製造方法は限定されない。この製造方法として、スキン層Ｌｓ用の材料とスキン層Ｌｓ用の材料とをそれぞれ別々に成形した後、それらを一体化させてポーラス部材を得る方法が例示される。

スキン層Ｌｓの厚みＴｓは限定されない。換言すれば、第一のスキン層Ｌｓの厚みＴｓ１及び第二のスキン層Ｌｓの厚みＴｓ２は限定されない。ポーラス部Ｐｓの比重を小さくする観点から、スキン層Ｌｓの厚みＴｓは、コア層Ｌｃの厚みＴｃよりも薄いのが好ましい。ポーラス部Ｐｓの比重を小さくする観点から、厚みＴｓは、０．５ｍｍ以下が好ましく、０．４ｍｍ以下がより好ましく、０．３ｍｍ以下が更に好ましい。ポーラス部Ｐｓの剛性を高める観点から、厚みＴｓは、０．０５ｍｍ以上が好ましく、０．１ｍｍ以上がより好ましい。

コア層Ｌｃの厚みＴｃは限定されない。ポーラス部Ｐｓの比重を小さくしつつポーラス部Ｐｓの剛性を高める観点から、厚みＴｃは、０．２ｍｍ以上が好ましく、０．３ｍｍ以上がより好ましく、０．４ｍｍ以上が更に好ましい。厚みＴｃの上限値は、ポーラス部Ｐｓの設定重量によって適宜設定されるが、例えば１．０ｍｍ以下、更には０．８ｍｍ以下、更には０．６ｍｍ以下とされうる。

ポーラス部Ｐｓの全厚み中におけるスキン層Ｌｓの厚みの比率（本願において、スキン層比率とも称される）は限定されない。スキン層比率（％）は、次の式によって算出される。
スキン層比率（％）＝［（Ｔｓ１＋Ｔｓ２）／（Ｔｓ１＋Ｔｓ２＋Ｔｃ）］×１００

ポーラス部Ｐｓの表層の剛性を大きくして打球音を高める観点からは、スキン層比率は、８％以上が好ましく、１０％以上がより好ましく、２０％以上が更に好ましく、３０％以上が更に好ましい。ポーラス部Ｐｓの厚みを大きくしてポーラス部Ｐｓの剛性を上げる観点からは、スキン層比率は、８０％以下が好ましく、７０％以下がより好ましく、６０％以下が更に好ましく、５０％以下が更に好ましい。

前述したように、ソールに配置されたポーラス部Ｐｓは、一次固有振動数を高めうる。高い打球音の観点から、ソール面積Ａｓのうち、上記全厚み部の占める面積Ａｐの割合Ｒａは、１５％以上が好ましく、２０％以上がより好ましく、３０％以上がより好ましく、４０％以上が更に好ましい。この割合Ｒａは、１００％であってもよい。

ヘッド体積は限定されない。大型ヘッドは、打球音が低くなりやすい。よって、大型ヘッドにおいて、打球音を高くする効果が顕在化しやすい。この観点から、ヘッド体積は、４００ｃｃ以上が好ましく、４２０ｃｃ以上がより好ましく、４４０ｃｃ以上がより好ましい。ゴルフクラブに関する規則を遵守する観点から、ヘッド体積は４７０ｃｃ以下が好ましく、１０ｃｃの測定誤差を考慮すると、４６０ｃｃ±１０ｃｃが特に好ましい。

一次モードの固有振動数Ｆ１が高い場合、実際の打撃における打球音も高くなりやすい。この観点から、この固有振動数Ｆ１は、２０００Ｈｚ以上が好ましく、２５００Ｈｚがより好ましく、２７００Ｈｚ以上がより好ましい。なお、固有振動数Ｆ１が過度に高い場合、反発性能が低下する場合があり、また、ヘッド設計上の制限もある。これらの観点から、固有振動数Ｆ１は、５０００Ｈｚ以下、更には４０００Ｈｚ以下とすることもできる。

ソールが薄いヘッドの場合、ポーラス部Ｐｓに起因する効果が顕在化しやすい。この観点から、ポーラス部Ｐｓ以外の部分におけるソールの平均厚さは、１ｍｍ以下が好ましく、０．８ｍｍ以下がより好ましく、０．７ｍｍ以下がより好ましい。ヘッドの強度の観点から、ポーラス部Ｐｓ以外の部分におけるソールの平均厚さは、０．５ｍｍ以上が好ましい。

非ポーラス部ＮＰｓの材質は限定されない。非ポーラス部ＮＰｓの材質として、金属、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）等が例示される。非ポーラス部ＮＰｓに用いられる上記金属として、純チタン、チタン合金、ステンレス鋼、マレージング鋼、アルミニウム合金、マグネシウム合金及びタングステン−ニッケル合金から選ばれる一種以上の金属が例示される。ステンレス鋼として、ＳＵＳ６３０及びＳＵＳ３０４が例示される。チタン合金として、６−４チタン（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）、Ｔｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ｓｎ−３Ａｌ等が例示される。前述の通り、本発明は、打球音が大きなヘッドにおいて特に効果的である。この観点から、非ポーラス部ＮＰｓの材質は、チタン合金が好ましい。この観点から、ソールの材質は、チタン合金が好ましい。非ポーラス部ＮＰｓがチタン合金である場合、ポーラス部Ｐｓもチタン合金とされるのが、溶接強度の点で好ましい。

ヘッドの製造方法は限定されない。通常、中空のヘッドは、２以上の部材が接合されることにより製造される。好ましいヘッドは、上記ポーラス部材を含む２以上の部材が接合されることにより製造される。各部材の製造方法は限定されず、鋳造、鍛造及びプレスフォーミングが例示される。

ポーラス部材の製造方法は限定されず、公知の方法が採用されうる。この製造方法として、金属粉末射出成形法（Metal Powder Injection Molding：ＭＩＭ）、金属粉末を圧縮成形する方法、金属粉末を焼結成形する方法、溶融金属中にガスを注入する方法、等が例示される。

金属粉末射出成形法は、樹脂及び／又はワックスを含むバインダと金属粉末とを混合させて混合体を得る工程と、この混合体を金型内に射出成形する工程と、上記バインダを抜く脱脂工程と、この脱脂工程後に焼結する工程とを含む。

これらの製造方法によって成形されうる多孔質金属は、多数の小さい気孔（気孔）を有する金属である。気孔の大きさは、通常、１０ｎｍ以上１ｍｍ以下程度である。剛性及び強度の観点から、気孔の大きさは、１００μｍ以下が好ましい。多孔質金属全体の体積に対する気孔の体積の割合が、気孔率である。

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

以下の評価Ａでは、ヘッドの固有振動数を確認した。また、以下の評価Ｂでは、スキン層の厚み及びコア層の気孔率が剛性に及ぼす影響を確認した。

［評価Ａ：ヘッドの固有振動数］

［ヘッドＨｒ（置換ヘッド）］
ソールの厚みが一定とされた他は上記置換ヘッドＲｐ２と同じにして、ヘッドＨｒの三次元データが作成された。このヘッドＨｒは、後述するヘッドＣ１からＣ４の置換ヘッドである。このヘッドのクラウンの厚さは０．５（ｍｍ）とされ、ソールの厚さは０．７ｍｍとされ、ヘッド体積は４６０ｃｃとされた。ヘッドの材質として、チタン合金が選択された。このチタン合金の物性値は、弾性率が１２６ＧＰａとされ、密度が４４２０ｋｇ／ｍ^３とされ、ポアソン比が０．３５とされた。このチタン合金は、等方性弾性体として定義された。ヘッド重量は１９０．６ｇとされた。

市販のプリプロセッサ（ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ等）を用いて、ヘッドＨｒを有限の要素にメッシュ分割し、計算モデルを得た。次に、市販の固有値解析ソフトウェアを用いて固有値解析を行い、固有振動数及びモード形状を計算した。メッシュ分割の分割線は、図１１に示される。

図１１は、メッシュ分割されたヘッドＨｒのシミュレーション結果を示す画像である。図１１は、ソール側から見た画像であり、ソールの振動形態が示されている。図１１の濃淡は、一次モードの固有振動の形態を示す。濃い部分ほど、振幅が大きい。

［ヘッドＣ１からＣ４］
上記ヘッドＨｒを置換ヘッドとする４種類のヘッドが検討された。図１２は、これら４種類のヘッドＣ１、Ｃ２、Ｃ３及びＣ４におけるポーラス部Ｐｓの位置を示している。

図１２におけるラインＬ１は、ヘッドＣ１のポーラス部Ｐｓの輪郭線を示す。このラインＬ１の内側の全領域ＲＣ１がポーラス部Ｐｓとされた他は上記ヘッド２と同じにして、ヘッドＣ１の三次元データが作成された。ヘッドＣ１の置換ヘッドが上記ヘッドＨｒとなるように、ヘッドＣ１の三次元データが作成された。

ヘッドＣ１におけるポーラス部Ｐｓの領域ＲＣ１は、３箇所である。これらの３箇所は、ヘッドＨｒの一次モードの振動における腹の位置に対応している。ヘッドＣ１におけるポーラス部Ｐｓの領域ＲＣ１は、上記高振幅比領域（振幅比Ｒｈが６０％以上の領域）に略等しい。ポーラス部Ｐｓの上記面積割合Ｒａは、１５％であった。

図１２におけるラインＬ２は、ヘッドＣ２のポーラス部Ｐｓの輪郭線を示す。このラインＬ２の内側の全領域ＲＣ２がポーラス部Ｐｓとされた他は上記ヘッド２と同じにして、ヘッドＣ２の三次元データが作成された。ヘッドＣ２の置換ヘッドが上記ヘッドＨｒとなるように、ヘッドＣ２の三次元データが作成された。ヘッドＣ２におけるポーラス部Ｐｓの領域ＲＣ２は、ヘッドＣ１におけるポーラス部Ｐｓの領域ＲＣ１よりも広い。ヘッドＣ２におけるポーラス部Ｐｓの領域ＲＣ２は、ヘッドＣ１におけるポーラス部Ｐｓの領域ＲＣ１の全てを含む。ポーラス部Ｐｓの上記面積割合Ｒａは、３２％であった。

図１２におけるラインＬ３は、ヘッドＣ３のポーラス部Ｐｓの輪郭線を示す。ラインＬ３は、図１２において最も薄い部分の外側の輪郭線である。このラインＬ３の内側の全領域ＲＣ３がポーラス部Ｐｓとされた他は上記ヘッド２と同じにして、ヘッドＣ３の三次元データが作成された。ヘッドＣ３の置換ヘッドが上記ヘッドＨｒとなるように、ヘッドＣ３の三次元データが作成された。ヘッドＣ３におけるポーラス部Ｐｓの領域ＲＣ３は、ヘッドＣ２におけるポーラス部Ｐｓの領域ＲＣ２よりも広い。ヘッドＣ３におけるポーラス部Ｐｓの領域ＲＣ３は、ヘッドＣ２におけるポーラス部Ｐｓの領域ＲＣ２の全てを含む。ポーラス部Ｐｓの上記面積割合Ｒａは、６４％であった。

図１２におけるラインＬ４は、ヘッドＣ４のポーラス部Ｐｓの輪郭線を示す。ラインＬ４は、図１２において最も濃い部分の外側の輪郭線である。このラインＬ４の内側の全領域ＲＣ４がポーラス部Ｐｓとされた他は上記ヘッド２と同じにして、ヘッドＣ４の三次元データが作成された。ヘッドＣ４の置換ヘッドが上記ヘッドＨｒとなるように、ヘッドＣ４の三次元データが作成された。ヘッドＣ４におけるポーラス部Ｐｓの領域ＲＣ４は、ヘッドＣ３におけるポーラス部Ｐｓの領域ＲＣ３よりも広い。ヘッドＣ４におけるポーラス部Ｐｓの領域ＲＣ４は、ヘッドＣ３におけるポーラス部Ｐｓの領域ＲＣ３の全てを含む。ヘッドＣ４では、ソールの全てがポーラス部Ｐｓとされた。ポーラス部Ｐｓの上記面積割合Ｒａは、１００％であった。

ヘッドＣ１からＣ４に用いられたポーラス部Ｐｓは、図１０に示す３層構造とされた。スキン層Ｌｓの気孔率は、０．００％とされた。スキン層Ｌｓの物性は、上記チタン合金と同じとされた。コア層Ｌｃの気孔率として、３５％程度を想定した。この想定の下で、コア層Ｌｃの物性を決定した。コア層Ｌｃの物性は、弾性率が３７．８ＧＰａとされ、密度が２８７３ｋｇ／ｍ^３とされ、ポアソン比が０．３５とされた。このコア層Ｌｃの物性は、日本金属学会秋期（第１３５回）大会講演概要（２００４）の第４６６頁に記載の図「多孔質合金における弾性率と気孔率の関係」を参考として決定した。上記ヘッドＨｒ（ソール厚み０．７ｍｍ）が置換ヘッドとなるようにした結果、スキン層Ｌｓの厚みＴｓは０．２０ｍｍとなり、コア層Ｌｃの厚みＴｃは０．４６ｍｍとなった。

図１３は、上記ヘッドＣ１、ヘッドＣ２、ヘッドＣ３及びヘッドＣ４のシミュレーション結果を示す。図１３は、ソール側から見た画像であり、ソールの振動形態が示されている。図１３の濃淡は、一次モードの固有振動の形態を示す。濃い部分ほど、振幅が大きい。

シミュレーションの結果、一次モードの固有振動数は次の通りであった。ヘッドＨｒの固有振動数がＦｐ１は、２７４３Ｈｚであった。ヘッドＣ１の固有振動数がＦ１は、２７６２Ｈｚであった。ヘッドＣ２の固有振動数がＦ１は、２７４６Ｈｚであった。ヘッドＣ３の固有振動数がＦ１は、２７９２Ｈｚであった。ヘッドＣ４の固有振動数がＦ１は、２８４１Ｈｚであった。ヘッドＣ１からＣ４の全てにおいて、一次モードの固有振動数Ｆ１は、置換ヘッドＨｒの固有振動数Ｆｐ１よりも大きかった。

［評価Ｂ：スキン層の厚み及びコア層の気孔率が剛性に与える影響］
重量が一定であるという条件の下で、スキン層の厚みＴｓ及びコア層の気孔率がポーラス部の剛性に与える影響を確認した。

このシミュレーションでは、先ず、ベース体Ａが考慮された。このベース体Ａは、気孔を有さない。ベース体Ａの厚みはＴであり、密度はρであり、弾性率はＥである。このベース体Ａでは、気孔が無いので、コア層とスキン層という区別は存在しない。即ちこのベース体Ａでは、スキン層の厚みＴｓが０ｍｍである。上記厚みＴは、０．７ｍｍに設定された。密度ρは、４４２０ｋｇ／ｍ^３に設定された。Ｅは１２６ＧＰａに設定された。

次に、多数のテスト体Ｂが考察された。このテスト体Ｂの重量及び材質は、上記ベース体Ａと同じとされた。テスト体Ｂは、上記コア層及び上記スキン層を有する。コア層は、気孔を有する。スキン層は、気孔を有さない。スキン層の密度及び弾性率は、上記ベース体Ａのそれらと同じである。上記テスト体Ｂの曲げ剛性と上記ベース体Ａの曲げ剛性とが比較された。

テスト体Ｂの厚みｈは、次の式で表される。
ｈ＝Ｔｓ＋Ｔｓ＋Ｔｃ

テスト体Ｂの重量が上記ベース体Ａの重量と同一であることから、テスト体Ｂのコア層の厚みＴｃは、次の式で表される。
Ｔｃ＝ρ／ρｐ（Ｔ−２×Ｔｓ）
ただしρｐは、コア層の密度である。

長方形断面における断面二次モーメントを考慮すると、テスト体Ｂの曲げ剛性ＥＩｂは、次の式で表される。
ＥＩｂ＝Ｗ×｛（Ｅｐ−Ｅ）×Ｔｃ^３＋Ｅ×ｈ^３｝／１２
ただし、Ｗは長方形断面の幅であり、Ｅｐはコア層の弾性率である。

上記弾性率Ｅと上記弾性率Ｅｐとの関係は、次の式で表される。
Ｅｐ＝Ｅ×（ρｐ／ρ）^α

前述した日本金属学会秋期大会講演概要（２００４）の第４６６頁に記載の図を参考とし、上記αを２．７９とした。気孔率が０．３５の場合に弾性率比［（Ｅｐ／Ｅ）×１００］が３０％となるように、上記αが決定された。

以上の条件に基づく場合、気孔率と弾性率比（Ｅｐ／Ｅ）との関係は、図１４に示すグラフの通りとなる。

テスト体Ｂにおいて、スキン層の厚みＴｓ及びコア層の気孔率を変化させて、剛性比［ＥＩｂ／ＥＩａ］及びスキン層比率が算出された。上記テスト体Ｂの曲げ剛性ＥＩｂを、上記ベース体Ａの曲げ剛性ＥＩａで除することにより、剛性比［ＥＩｂ／ＥＩａ］が算出された。この剛性比の算出結果が下記の表１に示される。スキン層比率の算出結果が、下記の表２に示される。

表１の結果が示すように、スキン層の厚みＴｓ及び気孔率に関わらず、全ての上記テスト体Ｂにおいて、剛性比は１．００よりも大きい。即ち、表１に示される全てのバリエーションのテスト体Ｂは、ベース体Ａよりも高い曲げ剛性を示した。また、気孔率が高いほど、剛性が向上することが判った。スキン層が無い場合、即ちＴｓが０の場合であっても、ベース体Ａと比較して剛性が向上することが判った。この結果が示すように、ポーラス部は、重量を増加させることなく、曲げ剛性を高める効果を有する。この効果は、打球音の振動数を高くするのに寄与する。

表１の結果は、スキン層厚みＴｓに好適な数値範囲が存在することを示している。表１は、スキン層厚みＴｓが０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の場合に好ましい剛性が得られうることを示している。表１が示すように、この範囲では、１．３以上の剛性比が得られやすい。更に、スキン層厚みＴｓが０．１５ｍｍの場合、剛性比が極大値を示した。

表１と表２との対比により、本実施例での好ましいスキン層比率（％）が理解されうる。即ち、高い剛性比を実現しうるスキン層比率が好ましい。この観点から、スキン層比率（％）は、８％以上が好ましく、８０％以下が好ましい。コア層の気孔率が０．２以上０．５以下であり且つスキン層比率（％）が８％以上８０％以下の場合、剛性比（表１）が１．２１以上と良好である。

これらの結果が示すように、本発明の優位性は明らかである。

以上説明されたヘッドは、あらゆる中空のゴルフクラブヘッドに適用されうる。

２・・・ヘッド
４・・・フェース
６・・・クラウン
８・・・ソール
２０・・・ポーラス部材
３０・・・ヘッド
４０・・・ヘッド
Ｐｓ・・・ポーラス部
Ｐｔ・・・全厚み部
Ｒｐ２・・・置換ヘッド
Ｐｅ１・・・一次モードの最大振幅点
Ｌｓ・・・スキン層
Ｌｃ・・・コア層
Ｃ１・・・ヘッド
Ｃ２・・・ヘッド
Ｃ３・・・ヘッド
Ｃ４・・・ヘッド
Ｈｒ・・・置換ヘッド

Claims (6)

1. 多孔質金属を含んで一体成形されているポーラス部と非ポーラス部とを有しており、
   このポーラス部が、ソールの少なくとも一部を構成しており、
   このポーラス部が、上記ソールの厚みの全体を占める全厚み部を有しており、
   上記ポーラス部が、２層のスキン層と、これらスキン層の内側に位置するコア層とを有しており、
   上記スキン層の気孔率が、上記コア層の気孔率よりも小さいゴルフクラブヘッド。
2. 多孔質金属を含んで一体成形されているポーラス部と非ポーラス部とを有しており、
   このポーラス部が、ソールの少なくとも一部を構成しており、
   このポーラス部が、上記ソールの厚みの全体を占める全厚み部を有しており、
   上記ポーラス部に隣接する上記非ポーラス部と同じ材質で上記ポーラス部を置換した置換ヘッドにおいて、一次モードの固有振動数がＦｐ１であるとき、
   一次モードの固有振動数Ｆ１が、上記置換ヘッドの上記固有振動数Ｆｐ１よりも大きいゴルフクラブヘッド。
   ただし、上記置換ヘッドにおける置換部分は、置換された上記ポーラス部と同じ重量であり、その外面が上記ポーラス部の外面と共通であり、且つ、均一の厚みを有する。
3. 上記置換ヘッドにおいて、一次モードの最大振幅点がＰｅ１であるとき、
   この最大振幅点Ｐｅ１が、上記全厚み部に位置している請求項２に記載のゴルフクラブヘッド。
4. 上記置換ヘッドにおいて、一次モードの振動の最大振幅がＭａ１とされ、この最大振幅Ｍａ１に対する振幅比がＲｈ（％）とされ、この振幅比Ｒｈが６０％以上である領域が高振幅比領域とされるとき、
   この高振幅比領域の全体に亘って、上記全厚み部が配置されている請求項２又は３に記載のゴルフクラブヘッド。
5. ソール面積のうち、上記全厚み部の占める面積の割合Ｒａが、１５％以上である請求項１から４のいずれかに記載のゴルフクラブヘッド。
6. 上記ポーラス部と上記非ポーラス部とが溶接されている請求項１から５のいずれかに記載のゴルフクラブヘッド。