JP5893340B2 - ゴルフボール - Google Patents

Description

本発明は、ゴルフボールに関する。詳細には、本発明は、ゴルフボールの密度分布の改良に関する。

ゴルフクラブで打撃されたゴルフボールは、水平方向に対して上向きの打ち出し角度で飛び出していく。この打ち出し角度は、ゴルフクラブのヘッドがロフト角を備えていることに起因する。飛び出し時には、ゴルフボールは、いわゆるバックスピンを伴う。このバックスピンは、ロフト角を備えたヘッドにゴルフボールが衝突する際に生じるせん断力に起因する。

せん断力は、ゴルフボールの表面にかかる。ゴルフボールは弾性体なので、せん断力が表面にかかっても、中心は、慣性モーメントによって静止しようとする。従って、このせん断力によってゴルフボールの表面の回転がスタートする時刻に対し、ゴルフボールの中心の回転がスタートする時刻が若干遅れる。この遅れにより、ゴルフボールの内部にはねじれの歪みが生じる。このねじれの歪みが解消されるとき、ゴルフボールには負のせん断力が働く。負のせん断力の方向は、ゴルフボールにオーバースピンをかける方向である。インパクトの時、ゴルフボールには、正のせん断力と負のせん断力とがかかる。正しく打撃されたゴルフボールでは、正のせん断力は、負のせん断力に比べて大きい。負のせん断力が正のせん断力を上回ることはない。従って、正しく打撃されたゴルフボールには、オーバースピンではなく、バックスピンがかかる。

打ち出し後のゴルフボールの弾道は、打ち出し角度とバックスピン速度とに大きく影響される。打ち出し角度が大きなゴルフボールは、高弾道となる傾向がある。逆に、打ち出し角度が小さなゴルフボールは、低弾道となる傾向がある。バックスピンによって、ゴルフボールには揚力が生じる。このバックスピンが大きなゴルフボールは、高弾道となる傾向がある。バックスピンが小さなゴルフボールは、低弾道となる傾向がある。

ゴルフボールに対するゴルファーの最大の要求は、飛距離である。ゴルファーは、特にドライバー及びロングアイアンでのショットにおける飛距離を重視する。大きな飛距離が達成されるには、適度な弾道高さが必要である。

大きなスピン速度によって高い弾道を達成するゴルフボールでは、飛距離が不十分である。スピン速度が大きいほど大きな抗力が発生することが、その理由の１つであると推測される。揚力は飛行方向に対して垂直にかかるので、弾道最高点まではゴルフボールを後方に引き戻す力が揚力によって生じることが、他の理由であると推測される。

一方、大きな打ち出し角度によって高い弾道を達成するゴルフボールでは、大きな飛距離が得られる。ドライバー又はロングアイアンで打撃されたときの、バックスピン速度が小さくかつ打ち出し角度が大きなゴルフボールが、望まれている。

ゴルファーは、ゴルフボールのスピン性能も重視する。バックスピンの速度が大きいと、ランが小さい。ゴルファーにとって、バックスピンのかかりやすいゴルフボールは、目標地点に静止させやすい。サイドスピンの速度が大きいと、ゴルフボールは曲がりやすい。ゴルファーにとって、サイドスピンのかかりやすいゴルフボールは、意図的に曲げやすい。スピンがかかりやすいゴルフボールは、コントロール性能に優れている。上級ゴルファーは、特にショートアイアンでのショットにおけるコントロール性能を重視する。

ゴルフボールの密度分布に関し、種々の提案がなされている。特開２００２−３３１０４７公報には、高比重であるコアと、このコアの外側に位置しており低比重であるマントル層と、このマントル層の外側に位置しており低比重であるカバーとを備えたゴルフボール、及び低比重であるコアと、このコアの外側に位置しており高比重であるマントル層とこのマントル層の外側に位置するカバーとを備えたゴルフボールが開示されている。同様のゴルフボールが、特開２００２−３２５８６３公報、特開２００５−１１１２４６公報及び特開２００８−６３０２公報にも開示されている。これらの何れの公報にも、ゴルフボールの慣性モーメントを調整する技術が開示されている。例えば、特開２００２−３２５８６３の段落［０００７］に、「具体的には、該ボールの密度を、その中心に向かってシフトさせ、あるいは分布させた場合、その慣性モーメントは減少し、また該ボールがゴルフクラブを離れた際の初期スピン速度は、該ボールの慣性モーメントに起因する低抵抗性のために、増大する。逆に、該密度を、該外部カバーに向けてシフトさせ、あるいは分布させた場合、このボールの慣性モーメントは増大し、また該ボールがゴルフクラブを離れた際の初期スピン速度は、該ボールの慣性モーメントに起因する高い抵抗性ために、減少するであろう。」との記載がある。この公報には、ボールの密度をボールの中心に向かってシフトさせると、慣性モーメントが小さくなって、初期スピンが多くなることが記載されている。特開２００２−３３１０４７の段落［０００８］にも、同様の記載があるが、スピンの増減について誤記がある。

特開２０１１−１７２９２９公報には、コア、中間層、カバー及び高比重部材を備えたゴルフボールが開示されている。この高比重部材は、ゴルフボールの慣性モーメントの調整に寄与する。同様のゴルフボールが、特開２０１１−１７２９３０公報にも開示されている。

特開平１１−８９９６９号公報には、質量の大きな粒又はリングを含むゴルフボールが開示されている。この粒及びリングは、ゴルフボールの慣性モーメントの調整に寄与する。

特開２００９−１６００１８公報には、ゴルフボールの設計方法が開示されている。この方法では、弾性率の分布が適正化されたゴルフボールが得られる。

ゴルフボールの硬度分布についても、種々の提案がなされている。外剛内柔構造を有するゴルフボールが、市販されている。このゴルフボールでは、負のせん断力が大きい。このゴルフボールが打撃されると、大きな打ち出し角度と、小さなスピン速度とを伴って飛行する。このゴルフボールがロングアイアンで打撃されたとき、大きな飛距離が得られる。

特開２００２−３３１０４７公報 特開２００２−３２５８６３公報 特開２００５−１１１２４６公報 特開２００８−６３０２公報 特開２０１１−１７２９２９公報 特開２０１１−１７２９３０公報 特開平１１−８９９６９号公報 特開２００９−１６００１８公報

前述の通り、外剛内柔構造を有するゴルフボールは、飛行性能に優れる。しかしゴルファーは、さらなる飛距離の向上を望んでいる。極端な硬度勾配は、ゴルフボールの耐久性を損なう。外剛内柔構造のみで飛距離に対するゴルファーの要求を満たすことは、不可能である。

外剛内柔構造を有するゴルフボールがショートアイアンで打撃されたとき、外剛であるがゆえに、ゴルフクラブのフェイスに対してゴルフボールが大幅にスリップする。このスリップにより、スピンが抑制される。このゴルフボールは、ショートアイアンでのショットにおけるコントロール性能に劣る。

本発明の目的は、ロングアイアンで打撃されたときの飛行性能に優れ、かつショートアイアンで打撃されたときのコントロール性能にも優れたゴルフボールの提供にある。

本発明者は、ゴルフボールの密度を中心に向かってシフトさせると、初期スピンが少なくなる場合があることを見出し、本発明を完成させた。初期スピンが少なくなる理由は、衝突時にゴルフボールの内部にはねじれの歪みが生じることに起因していると考えられる。

本発明に係るゴルフボールの密度は、不均一である。このゴルフボールでは、局所的な密度が最も大きい箇所と中心点との距離の、ゴルフボールの半径に対する比率は、８５％以下である。好ましくは、この比率は、２５％以上７５％以下である。

ゴルフボールが、互いの体積が同一でありかつ互いに同心であるｍ（ｍは２以上の偶数）の層に分割されたとき、最も質量の大きい層は、中心から第一番目の層から、中心から（ｍ／２＋１）番目の層までの層の内の１又は２以上の層である。好ましくは、最も質量の大きい層は、中心から第一番目の層から、中心から（ｍ／２＋１）番目の層までの層の内のいずれか１の層である。より好ましくは、最も質量の大きい層は、中心から第一番目の層から、中心から（ｍ／２）番目の層までの内のいずれか１の層である。

ゴルフボールが、互いの体積が同一でありかつ互いに同心であるｎ（ｎは３以上の奇数）の層に分割されたとき、最も質量の大きい層は、中心から第一番目の層から、中心から（ｎ／２＋０．５）番目の層までの層の内の１又は２以上の層である。好ましくは、最も質量の大きい層は、中心から第一番目の層から、中心から（ｎ／２＋０．５）番目の層までの層の内のいずれか１の層である。より好ましくは、最も質量の大きい層は、中心から第一番目の層から、中心から（ｎ／２−０．５）番目の層までの内のいずれか１の層である。

好ましくは、最も質量の大きい層は、中心から第一番目の層又は中心から第二番目の層である。

本発明に係るゴルフボールでは、質量が中心寄りに偏っている。このゴルフボールがロングアイアンで打撃されたときのスピン速度は、小さい。このゴルフボールがロングアイアンで打撃されたとき、大きな飛距離が得られる。このゴルフボールがショートアイアンで打撃されたときのスピン速度は、大きい。このゴルフボールがショートアイアンで打撃されたとき、優れたコントロール性能が達成される。

図１は、本発明の一実施形態に係るゴルフボールが示された正面図である。 図２は、図１のゴルフボールのシミュレーションに用いられるモデルの作成方法が説明されるための図である。 図３は、図１のゴルフボールのモデルが、ゴルフクラブのヘッドモデルと共に示された図である。 図４は、シミュレーションの結果が示されたグラフである。 図５は、シミュレーションの結果が示されたグラフである。 図６は、シミュレーションの結果が示されたグラフである。 図７は、シミュレーションの結果が示されたグラフである。 図８は、図１のゴルフボールにおける密度が最も大きい箇所を決定する方法が説明されるための図である。

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に示されたゴルフボール２は、表面に多数のディンプル４を備えている。このゴルフボール２の直径は、４０ｍｍから４５ｍｍである。米国ゴルフ協会（ＵＳＧＡ）の規格が満たされるとの観点から、直径は４２．６７ｍｍ以上が好ましい。空気抵抗抑制の観点から、直径は４４ｍｍ以下が好ましく、４２．８０ｍｍ以下が特に好ましい。このゴルフボール２の質量は、４０ｇ以上５０ｇ以下である。大きな慣性が得られるとの観点から、質量は４４ｇ以上が好ましく、４５．００ｇ以上が特に好ましい。ＵＳＧＡの規格が満たされるとの観点から、質量は４５．９３ｇ以下が好ましい。

このゴルフボール２には、種々の構造が採用されうる。ゴルフボール２に、コアとカバーとからなる２層構造が採用されてもよい。ゴルフボール２に、コアと中間層とカバーとからなる３層構造が採用されてもよい。ゴルフボール２に、コアと包囲層と中間層とカバーとからなる４層構造が採用されてもよい。ゴルフボール２が、５以上の層を備えてもよい。

本発明者が得た知見によれば、ゴルフボール２の硬度分布のみならず、密度分布も、スピン性能に影響を与える。この知見は、ゴルフボール２のモデルが用いられたシミュレーションによって得られた。用いられたシミュレーション方法は、有限要素法である。

以下、図２に基づき、このモデル６を得る方法が説明される。図２には、モデル６の中心Ｏを通る面で切断された断面の半分が示されている。この方法では、第一球８、第二球１０、第三球１２、第四球１４、第五球１６、第六球１８、第七球２０、第八球２２、第九球２４及び第十球２６が想定される。第一球８、第二球１０、第三球１２、第四球１４、第五球１６、第六球１８、第七球２０、第八球２２、第九球２４及び第十球２６は、同心である。

第一球８の半径は、９．９１ｍｍである。第二球１０の半径は、１２．４９ｍｍである。第三球１２の半径は、１４．２９ｍｍである。第四球１４の半径は、１５．７３ｍｍである。第五球１６の半径は、１６．９５ｍｍである。第六球１８の半径は、１８．０１ｍｍである。第七球２０の半径は、１８．９６ｍｍである。第八球２２の半径は、１９．８２ｍｍである。第九球２４の半径は、２０．６１ｍｍである。第十球２６の半径は、２１．３５ｍｍである。第十球２６の半径は、ゴルフボール２の半径に等しい。

第一球８は、第一層２８でもある。第二球１０から第一球８が除かれた部分は、第二層３０である。第三球１２から第二球１０が除かれた部分は、第三層３２である。第四球１４から第三球１２が除かれた部分は、第四層３４である。第五球１６から第四球１４が除かれた部分は、第五層３６である。第六球１８から第五球１６が除かれた部分は、第六層３８である。第七球２０から第六球１８が除かれた部分は、第七層４０である。第八球２２から第七球２０が除かれた部分は、第八層４２である。第九球２４から第八球２２が除かれた部分は、第九層４４である。第十球２６から第九球２４が除かれた部分は、第十層４６である。

第二層３０、第三層３２、第四層３４、第五層３６、第六層３８、第七層４０、第八層４２、第九層４４及び第十層４６は、それぞれシェル状である。第一層２８、第二層３０、第三層３２、第四層３４、第五層３６、第六層３８、第七層４０、第八層４２、第九層４４及び第十層４６の体積は、それぞれ、４０７６．５ｍｍ^３である。

図２に示された各層が、メッシュにより、多数の要素に分割される。分割されて得られたモデル６が、図３に示されている。このモデル６は、６面体である要素４８を有している。各層において、半径方向に沿って、２以上の要素４８が並ぶように、分割がなされる。

シミュレーションでは、層毎に、密度が設定される。本実施形態では、いずれか１つの層の密度が１．６７３ｇ／ｃｍ^３とされ、他の９の層の密度が１．０５３ｇ／ｃｍ^３とされる。換言すれば、いずれか１つの層の質量が６．８２０ｇとされ、他の９の層の質量が４．２９３ｇ／ｃｍ^３とされる。このモデル６の質量は、４５．４５ｇである。

シミュレーションでは、密度以外に、硬度分布等の、モデル６の条件の設定が必要である。本実施形態では、コアとカバーとからなる２ピースゴルフボールが想定される。第九球２４がコアと想定され、第十層４６がカバーと想定される。コアの弾性率は、６０ＭＰａと想定される。コアのポアソン比は、０．４６３と想定される。カバーの弾性率は、４６２ＭＰａと想定される。カバーのポアソン比は、０．３００と想定される。コアの硬度分布は、平坦と想定される。これらの条件を有する種々の材料が、用いられうる。

図３には、ゴルフクラブのヘッドモデル５０も示されている。このヘッドモデル５０は、板状である。このヘッドモデル５０のサイズは、４４ｍｍ×４４ｍｍ×４ｍｍである。このヘッドモデル５０は、剛体と想定される。このヘッドモデル５０の質量は、２５５．５ｇと想定される。このヘッドモデル５０も、多数の要素５２を有している。それぞれの要素５２は、六面体である。

ゴルフボール２のモデル６とヘッドモデル５０とを衝突させて、ゴルフボール２のモデル６の挙動をシミュレーションした。静止したゴルフボール２のモデル６に、４０ｍ／ｓの速度で、ヘッドモデル５０を衝突させた。ヘッドモデル５０のスイートスポットに、モデル６を衝突させた。ゴルフボール２とゴルフクラブヘッドとの摩擦係数は、０．３０とされた。静止摩擦係数と動摩擦係数とは、同一とした。シミュレーションには、「ＬＳ−ＤＹＮＡ」が用いられた。

ヘッドモデル５０のロフト角θが２０°であると想定されたときの、ゴルフボール２のモデル６のスピン速度が、算出された。このロフト角θは、ロングアイアンのロフト角に相当する。ヘッドモデル５０のロフト角θが５６°であると想定されたときの、ゴルフボール２のモデル６のスピン速度が、算出された。このロフト角θは、ショートアイアンのロフト角に相当する。この結果が、下記の表１及び２並びに図４及び５に示されている。

表１の実施例１−６では、第一層２８から第六層３８までの６つの層のうちのいずれかが、質量の大きい層である。表２の比較例１−４では、第七層４０から第十層４６までの４つの層のうちのいずれかが、質量の大きい層である。

表２の比較例５では、第一層２８から第九層４４までの９の層が、質量の大きい層である。表２の比較例６では、第一層２８から第十層４６までの密度が均一と想定された。図４及び５において、比較例６の計算結果が、点線で示されている。

表１及び２並びに図４及び５から明らかなように、各実施例のゴルフボール２では、ロフト角が２０°のときのスピン速度が小さい。各実施例のゴルフボール２がロングアイアンで打撃されたとき、優れた飛行性能が達成される。各実施例のゴルフボール２では、ロフト角が５６°のときのスピン速度が大きい。各実施例のゴルフボール２がショートアイアンで打撃されたとき、優れたコントロール性能が達成される。

この評価結果より、第一層２８から第六層３８までの６つの層のいずれかが最も質量の大きい層であることが好ましいことが、分かる。質量の最も大きい層が、第二層３０、第三層３２又は第四層３４であることが特に好ましい。

第一層２８から第十層４６までの１０の層のうち、連続する２つの層が、最も質量の大きい層である複数のモデルが想定された。これらモデルに基づいてなされたシミュレーションの結果が、下記の表３及び４並びに図６及び７に示されている。

この評価結果より、第一層２８から第六層３８までの６つの層のいずれかが最も質量の大きい層であることが好ましいことが、分かる。

図８は、図１のゴルフボール２における密度が最も大きい箇所を決定する方法が説明されるための図である。この方法では、ゴルフボール２から、多数の立体が切り出される。まず、その中心がゴルフボール２の中心Ｏと一致する立方体５４ａが切り出される。この立方体５４ａの辺の長さは、１ｍｍである。この立方体５４ａの半径方向外側に位置しており、この立方体５４ａと１つの面を共有しており、かつ辺の長さが１ｍｍである他の立方体５４ｂが切り出される。以下、順次、半径方向に沿って、辺の長さが１ｍｍである立方体５４が切り出される。それぞれの立方体５４の体積と質量とが測定されることで、この立方体５４の密度が算出されうる。最も外側に想定される立方体５４ｃは、空間を含む。この空間を除いた立体の体積と質量とが測定されて、密度が算出される。

１つの立方体５４が、２以上の層にまたがって存在しうる。例えば、コアと中間層とにまたがって、立方体５４が存在しうる。また、中間層とカバーとにまたがって、立方体５４が存在しうる。この場合、層の境界面によって、立方体５４が複数の立体に分割される。分割によって得られたそれぞれの立体の、体積と質量とが測定されて、密度が算出される。

密度が最も大きい立体の半径方向中心とゴルフボール２の中心点との距離Ｘの、ゴルフボール２の半径に対する比率Ｐｘは、８５％以下が好ましい。この比率Ｐｘが８５％以下であるゴルフボール２がロングアイアンで打撃されると、スピンが抑制されて大きな飛距離が得られる。この比率Ｐｘが８５％以下であるゴルフボール２がショートアイアンで打撃されると、大きなスピン速度によってコントロール性能が達成される。これらの観点から、この比率Ｐｘは８０％以下がよりに好ましい。比率Ｐｘは、２５％以上７５％以下が特に好ましい。

密度が最も大きい立体が２以上存在する場合は、それぞれの距離Ｘが計算されて平均値が求められる。この平均値に基づいて、比率Ｐｘが算出される。

本発明に係るゴルフボールは、ゴルフ場でのプレーや、ドライビングレンジにおけるプラクティスに用いられうる。

２・・・ゴルフボール
４・・・ディンプル
６・・・モデル
８・・・第一球
１０・・・第二球
１２・・・第三球
１４・・・第四球
１６・・・第五球
１８・・・第六球
２０・・・第七球
２２・・・第八球
２４・・・第九球
２６・・・第十球
２８・・・第一層
３０・・・第二層
３２・・・第三層
３４・・・第四層
３６・・・第五層
３８・・・第六層
４０・・・第七層
４２・・・第八層
４４・・・第九層
４６・・・第十層
４８、５２・・・要素
５０・・・ヘッドモデル
５４、５４ａ、５４ｂ、５４ｃ・・・立方体

Claims (6)

1. 密度が不均一であるゴルフボールであって、
   局所的な密度が最も大きい箇所と中心点との距離の、ゴルフボールの半径に対する比率が、２５％以上７５％以下であり、
   局所的な密度が最も大きい層の厚みが２．２８ｍｍ以上であるゴルフボール。
2. 密度が不均一であるゴルフボールであって、
   このゴルフボールが、互いの体積が同一でありかつ互いに同心である１０の層に分割されたとき、最も質量の大きい層が、中心から第二番目の層から第六番目の層までの内の１又は２以上の層であるゴルフボール。
3. 上記最も質量の大きい層が、中心から第二番目の層から第四番目の層の内の１又は２以上の層である請求項２に記載のゴルフボール。
4. 上記最も質量の大きい層が、中心から第二番目の層から第四番目の層の内のいずれか１の層である請求項３に記載のゴルフボール。
5. 上記最も質量の大きい層が、中心から第二番目の層から第四番目の層の内の連続する２の層である請求項３に記載のゴルフボール。
6. 上記最も質量の大きい層の厚みが２．２８ｍｍ以上である請求項２から５のいずれかに記載のゴルフボール。

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