JPH08280855A - ゴルフクラブヘッド - Google Patents
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Abstract
的な調節が行えてかつスイング感触の向上を図る。 【解決手段】 打撃表面に面する前衛部を備えるメイン
ボディ部材(5)と、ゴルフボールと接触させるための
打撃表面に取り付けられたインサート(9)とを有する
ゴルフクラブヘッドにおいて、インサートが金属により
形成されかつゴルフボールと接触させるための表面を形
成する第1層と、第1層に積層された繊維強化金属複合
材により形成される第2層とにより構成される。
Description
に関する。
組成に依存するウッドあるいはアイアンのいずれかに類
別されてきた。かかるウッドとアイアンの種類が続いて
きたとは言え、それらの材料はかなり変化してきた。プ
レーヤの活気ある戦いの場が、最初のデザインからかな
り離れたゴルフクラブのヘッドを作る技術を駆りたてて
きた。
るのに用いられ、用語上“メタルウッド”が使用される
ようになった。ウッドとアイアンは共に、それらがモノ
リシックな材料とは対照的に複合材料で形成され始めた
ことにつれて、ロングショートによって改良されてき
た。1つの形態あるいはもう1つの形態において、これ
らの変更は、ゴルフクラブヘッドのボール打撃面の寿命
を延ばすように、重心の位置が調整できるように、ゴル
フクラブヘッドの周辺部に選択的にウェートを付けてで
きるだけスイートスポットでの打撃が行えるように、ゴ
ルフクラブがボールに当たるとき好ましい音の特性が得
られるように、スイングの際のゴルフクラブヘッドの慣
性モーメントが増加するように、又は、クラブがスイン
グされてボールに衝突するときしっかりした衝撃とコン
トロールの感触が得られるように、設計された。典型的
に、これらの変更は、プレーヤがウッドあるいはアイア
ンのようなものをクラブと認識するように、ゴルフクラ
ブヘッドの基本的な外観を変えることなく行われた。そ
の改良の中で、ゴルフクラブヘッドのために提唱された
ことは、ナカニシ(Nakanishi, et al)等に 1990年5
月29日付で付与された米国特許第 4,928,972号に記載
されているように、クラブヘッドの打撃面から離れた領
域に位置付けられた繊維強化プラスチック挿入物(イン
サート)の使用である。かかる繊維強化合成樹脂インサ
ートは、ゴルフクラブヘッドの打撃面(クラブフェイ
ス)から離れた側に配置され、かつ露出せしめられてク
ラブヘッドの慣性モーメントを増加させる。また、重心
の調整がもっと容易に行われるようにするものでもあ
る。かかる重心の調整は、異なる角度のロフト(クラブ
フェースの傾斜)を備えたゴルフクラブを作製する際に
必要なことである。
度材料を利用して、クラブの音特性を改良し又ボール打
撃面の寿命を延ばす種々の粉末冶金処理が、シラ(Shir
a)に対して 1991年2月12日付で付与された米国特許
第 4,992,236号に開示されている。各々のケースにおい
て、その処理ではゴルフクラブの形状をした型(モール
ド)の使用を伴い、この型は金属粉末で満たされてい
る。1つの手法として、型(モールド)は、金属鋳物、
精練金属及び金属粉末の未焼結成形体の如き材料のイン
サートを含むように設計されてもよい。
りした衝撃(インパクト)、よりよいコントロール、及
びクラブの感触を得るべく、フェースプレート(ボール
打撃面)に対して提唱されてきた。アンダーソン(Ande
rson)に対して 1991年6月18日付で付与された米国
特許第 5,024,437号には、ステンレス鋼、ベリリウム、
銅、チタニウムあるいはアルミニウムの如き材料の鍛造
金属インサートが開示されている。その明細書に示され
るように、鍛造金属は、鋳造が難しく、又、ヘッド全体
を形成するのに用いるには好ましくない。しかしなが
ら、打撃面においての鍛造金属プレートのインサート
は、鋳造金属フェースプレートに比べて本質的に強度が
高く、又、打撃面の打撃領域全域において均一な硬さを
備えるが故に好ましいことが示されている。
が、アンダーソン(Anderson)に対して 1993年11月
16日付で付与された米国特許第 5,261,663号に開示さ
れている。この改良は、既知の利益をもたらすのは勿論
のこと、ゴルフクラブにウェート(重み)を付ける付加
されたヒールとトウ領域を与えるものである。鍛造金属
フェースプレートの重み付けは、プレートの周辺領域の
厚さを増加させることによって行われる。
良については、アンダーソンに対して 1993年11月1
6日付で付与された米国特許第 5,261,664号において、
ゴルフクラブヘッドのメインボディ部材が、前方開口
(フロントオープニング)を有し、かつその開口に向か
って前方へ面する棚部を備えるように鋳造することが開
示されている。そして、これらの棚部は、ゴルフクラブ
のメインボディ部材の前面に面するように鍛造金属打撃
面を接続するのに利用される(役立つ)ものである。同
様に、打撃面インサートは、ろう付けあるいは溶接ある
いは他の締結手法により、この打撃面インサートをメイ
ンボディ部材の棚部に取り付けるために適用される棚部
を有している。
なる改良については、アンダーソン等に対して1993年1
0月26日付で付与された米国特許第5,255,918号にお
いて、打撃面の後部において完全に囲まれたリセスと、
打撃面とメインボディ部材との間で台形の溶接輪郭を許
容する棚形状とを備えたゴルフクラブヘッド構造が開示
されている。さらに、打撃面は、鋼粉末の如き金属粉末
を固めた鍛造金属プレートであってもよい。鍛造金属プ
レートは、0.794mm(1/32インチ)ないし25.4mm(1イン
チ)の厚さを有するものが開示されている。打撃面イン
サートとして、鍛造金属プレートにチタニウムを用いた
ものが開示されている。
ころは、高強度及び高剛性を有し、重心の付加的な調節
が行えて、良好な感触が得られるゴルフクラブヘッドを
提供することにある。
ブヘッドは、メインボディ部材と、金属の打撃表面を有
する繊維強化金属複合材を含む打撃面(ストライクフェ
ース)と、打撃面をメインボディ部材に結合する結合手
段とを有し、ゴルフクラブヘッドが 160km/h(100マ
イル/h)を超える速度で(すなわち、最高 224km/h
(140マイル/h)まで)ボールを打撃する際の変形に
耐える点を特徴とするものである。好適な実施例におい
て、ゴルフクラブヘッドは打撃面インサートを含んでお
り、この打撃面インサートは、層内の繊維が、ボール打
撃表面での最大の強度と剛性をもたらす打撃面の中立軸
に関してある方向に方向付けられるように積層された、
少なくとも1つの繊維強化金属層と、少なくとも1つの
金属層との複合積層体である。
コンカーバイドあるいはボロン繊維の如き高い率で高強
度の繊維を用いて作られたチタニウム及び/又はアルミ
ニウム合金複合材である。このような複合材の構造は、
繊維による補強を行わない同じ材料からなる同等の打撃
面に比べて、剛性で最大20%の増加と打撃面の重量で
最大30%の減少をもたらす。これにより、周辺に付加
的にウェイトを付けることができ、重心を付加的にコン
トロール(調節)することができ、軽量のヘッドとする
ことができ、改善された感触が得られ、又、好ましい音
特性が得られる軽量の打撃面(ストライクフェース)が
もたらされる。
れた実施例はウッドタイプのドライバーである。メイン
ボディ部材1は、ステンレス鋼、アルミニウム、チタニ
ウム、銅、あるいは他のダクタイル(延性)材料、好適
な金属あるいは金属合金の如き材料から鋳込み(キャス
ティング)により形成され得る。打撃面インサート(ス
トライクフェースインサート)2は、ここに示されてい
るように、繊維強化金属複合材により作られて、メイン
ボディ部材の鋳物(キャスティング材)の前方表面に接
触せしめられ、そのキャスティング材に好ましくはろう
付けあるいは溶接によって、その接合部3に沿って結合
せしめられる。かかる接合部3は、打撃面インサートの
周辺及びメインボディ部材1の前側開口に沿って延在し
ており、それにより、打撃面インサート2をメインボデ
ィ部材1に統合する(一体化する)ことが可能となる。
メインボディ部材は、リセス部4を有しており、その中
に打撃面インサート2の周辺部が適合されて結合され
る。結合部3は、一般に長尺なトップ、ボトム、及び湾
曲した表面を備える台形形状又は楕円形状をなしてお
り、トップの湾曲表面は上側に向かって凸状となってお
り、ボトムの湾曲表面は下側に向かって凸状となってい
る。
フクラブヘッドのアイアンの実施例が示されている。図
3において、メインボディ部材5は、例えばステンレス
鋼、アルミニウム、鋳鉄、あるいは真鍮で作られ、その
断面形状が略三角形をなして、そのボール打撃面6が先
述したロフトアングル(傾斜角)を有している。図4に
示されるように、ソールフェース(底面)7は、ヘッド
のトップ8よりも厚くなっている。繊維強化金属複合材
を含む打撃面インサート9は、アイアンのボール打撃面
(ストライキングフェース)6上に挿着される。このイ
ンサート9は、ろう付け、溶接、あるいはその他の締結
手段によってボール打撃面に取り付けられて、打撃面イ
ンサート9の内側表面全体がアイアンの内側表面11に
固定される。
代表的な複合層の打撃面インサートの断面図である。金
属打撃表面13は、約 0.127mm(0.005インチ)ないし
1.016mm(0.04インチ)の厚さを有し、又、約0.127mm
(0.005インチ)ないし1.016mm(0.04インチ)の厚さを
有する繊維強化金属層15に積層されている。この繊維
強化金属層15は、約 0.127mm(0.005インチ)ないし1
0.16mm(0.40インチ)の厚さを有する金属層16に積層
されており、又、この金属層16は、第2の繊維強化金
属層15に積層されており、この第2の繊維強化金属層
は、約 0.127mm(0.005インチ)ないし1.016mm(0.004
インチ)の厚さを有する第3の金属層14に積層されて
いる。
ド繊維強化チタニウム複合積層体は、メタルウッドある
いはアイアンのゴルフクラブのクラブストライクフェー
スあるいは打撃表面として役に立つものである。チタニ
ウム複合積層インサートは、低密度材料にして強度及び
剛性の増加をもたらす。さらに、チタニウム複合積層イ
ンサートが高強度でかつ軽量であることから、選定され
た周辺位置及びソールプレート位置にそのクラブヘッド
のウェイトを再配分することができ、それによって、ク
ラブヘッドの重心位置を変えることができる。
好ましくは、シート、ホイルあるいは(一時的なバイン
ダーを備える)粉末テープ内のモノリシックな(一体的
な)チタニウムと、積層レイアップ(laminated layu
p)内の高強度で高単繊維率の二次元アレイとの組み合
わせからなる。ストライクフェース(打撃面)の表面に
は繊維が存在しないことから、打撃面に溝(グルーブ)
を機械加工することが可能である。繊維が連続して長い
ことは、これらの複合材にとっては好ましいことであ
る。好適な実施例において、繊維強化層は、できるだけ
インサートの打撃フェースの表面に近づけられ、又、で
きるだけインサート長手方向の中心線から遠ざけられ
る。メタルウッドインサートは、好ましくは、トウから
ヒールまで(バルジとして知られる)、及びトップから
ボトムまで(ロールとして知られる)の複合湾曲設計要
素を有している。
れあるいは知られた繊維/母材の前形成方法のいずれも
が、インサートの実用において技術的に実行可能なもの
である。コストを考慮するにあたって、チタニウム粉末
/シリコンカーバイド単繊維の予備的成形体は、好まし
くは、繊維の平行な配列を作り、そして、スラリー状の
チタニウムあるいはチタニウム合金粉末及び適当な一時
的バインダー組織を採り入れることによって、製造され
る。繊維/母材プレ形成品が製造されると、それは、熱
及び加圧脱ガス高密度化サイクルによって、一体的なチ
タニウム材料に固定(合体)される。かかる合体を達成
する好適な組み立て方法は、真空熱間(ホット)プレス
内でいくつかの大面積積層レイアップを積み重ねる工
程、及び 100%の複合材密度を達成すべく、適当な熱と
圧力(例えば、5分ないし10時間の間、 100ないし 1
0,000psiの圧力で、500ないし2,000℃の温度)を適用す
る工程を含む。
い複合材パネルから、ウォータジェットにより、打ち抜
き型により、あるいはカットにより、切り取られること
ができ、又、随意に、メタルウッドの実用性のために所
望の湾曲を達成すべく簡略な成形操作(例えば冷間ダイ
加圧)により成形された1つのフェース内に機械加工さ
れたあるいは打ち出し加工(エンボス加工)された溝
(グルーブ)を有する。シリコン繊維が用いられるとこ
ろでは、鍛造処理は、この処理で必要とされる高温で繊
維界面の崩壊が生ずるため、望ましくないものである。
ボトムのチタニウムシート間に配置された繊維/チタニ
ウムプレ成形体の2層ないし4層の積層体が含まれる。
チタニウムシート層は、シリコンカーバイド単繊維ある
いは繊維母材界面にダメージを及ぼすことなくインサー
トを成形するのに足りる最小の厚さを有している。イン
サートは、好ましくは、クラブヘッドのメインボディ部
材に形成された棚部分に、溶接、接着剤(エポキシ接
着)、あるいはろう付け(例えば、真空ろう付け)によ
り取り付けられるが、それは周知の如何なる手段により
取り付けられてもよい。
を用いることで特別に向上することは、クラブフェース
の剛性が10ないし15%増加し、又、打撃表面の重量
が20ないし30%減少することであり、この打撃表面
は慣性モーメントの中心を変えるように再配分され得
る。それ故に、鋳造あるいは鍛造の金属打撃フェース構
造に比べて、所望の打撃ゾーンが増加する(すなわち、
広いスイートスポットが得られる)。
しては、他の金属、金属化合物、及び他の高強度及び/
又は高い率の繊維(ハイモジュラスファイバー)があ
る。アルミニウム及びその合金、マグネシウム及びその
合金、ベリリウム及びその合金等の軽金属は好ましいも
のである。ボロン(ホウ素)、カーボン(炭素)、グラ
ファイト(黒鉛)の繊維及び少なくとも約30Mpsi(2
10.63kg/ mm2)の係数を有する種々のセラミックスが好
ましい。また、繊維化合物も用いられ得る。
表面は2層のチタニウムシートからなる。これらのシー
トは、アルミニウム/シリコンカーバイド繊維複合材プ
レ成形体各々の側面にアルミニウムシートが面せられた
内側構造に積層されている。この構造は、真空熱間プレ
スで一体的な複合材に固められる。個々のインサートを
成形するモールディングを含んだ複合材を作製する他の
方法が、用いられることができ、その作製方法は、繊維
強度あるいは複合材の完全性を損うことはない。
(薄片)(例えば、チタニウムシート及びプレ成形体用
のアルミニウムホイル(アルミ箔))は、複合材を作製
する際の接着を高めるべくプレ成形体(プレフォーム)
のレイアップ内に用いられ得る。打撃フェース部に最大
の強度及び剛性をもたらすべく適当な繊維の方向付けが
好まれ又その現場の人により選択され得る。ウッド用の
シリコンカーバイド繊維強化金属においては、打撃フェ
ースの長手方向(トウからヒールの方向)から90°の
向きへの方向付が最も好まれる。また、打撃フェースの
長手方向から45°ないし 135°の方向付けでも良い。
打撃フェースインサートの表面にできるだけ近接させて
位置付けられ、又、(インサートの長手方向に伸びる)
クラブヘッドの中心線(あるいは中立軸)からできるだ
け離して位置付けられる。かかる繊維の位置付けによ
り、打撃フェースの剛性(係数)が最大になり、又、ゴ
ルフクラブ性能が最適になる。繊維プレ成形体と金属の
複数の層が用いられ得る。コスト及び重量の観点から、
2層ないし4層からなる繊維プレ成形体/金属シートが
好まれるものの、強度及び剛性は、一般に積層される層
の数が増加するにつれて増加する。さらに、単層複合材
がインサートの背面(後面)に取り付けられてもよく、
インサートへの繊維複合材の接合には低温度接着あるい
はろう付け処理が利用される。
ーバイド繊維強化チタニウムとの積層複合材が、(a) 0.
889mm(0.035インチ)厚のチタニウムホイル(Ti-6-
4),(b)チタニウム粉末のプレ成形テープに1層の平行
に配列されたシリコンカーバイド繊維を有する厚さ 0.2
54mm(0.010インチ)のテープ成形体の4層、及び (c)厚
さ 0.889mm(0.035インチ)のチタニウム(Ti-6-4)を積
層するとによって用意された。
体)が、複合材を得るために真空熱間プレス内で固めら
れた。打撃フェースインサートが、ウォータジェットを
用いてその複合材パネルから機械加工され(切り取ら
れ)た。溝( 0.508mm(0.02インチ)、最大USGA打
撃フェースの溝深さ)がその表面に機械加工により削ら
れた。個々のインサートは、トウからヒールまで及びト
ップからボトムまで所望の湾曲が得られるべく、冷間ダ
イ及び加圧(コールドダイ及びプレッシャ)により湾曲
せしめられた。長手方向において約 63.5mm(2.5イン
チ)、トップからボトムまで約 38.1mm(1.5インチ)、
及び厚さ 2.794mm(0.110インチ)の寸法をなす打撃フェ
ースインサートに対して、表面変形の試験が行われた。
た試験用取り付け具の面に機械加工により形成された輪
郭に沿った棚部にねじにより取り付けられた。試験用取
り付け具は、ウッド(ドライバー)用のゴルフクラブヘ
ッドの一般的な形状に作られた。試験用取り付け具のヘ
ッドは、エアガンにより発射されたゴルフボールがコン
トロールされた速度でインサートに衝突するように位置
付けられたホルダに設けられたゴルフクラブシャフトに
取り付けられた。
イル/h)の速度でゴルフボールを衝突させる実験の前
後において、インサート上の6ヶ所の固定位置につき、
表面変形を測定した。比較試験は、 2.667mm(0.105イ
ンチ)のみの厚さを有する同じインサートについて行わ
れた。
フクラブヘッドに用いられるのに適当である。 224km/
h( 140マイル/h)の速度でのゴルフボールの衝突に
対する耐変形性は、繊維強化金属複合材を含む 2.794mm
(0.110インチ)厚のインサートが優れていた。同様の
耐変形性が、3.048mm(0.120インチ)と 2.921mm( 0.1
15インチ)の厚さを有する繊維強化インサートで得られ
た。これは、同様の性能を得るには厚さを厚くしかつ重
さを重くしなければならない非強化金属打撃インサート
を改善するものである。
に取り付けられたチタニウム/シリコンカーバイド繊維
打撃フェースインサートにおいては、 2.667mm(0.105
インチ)を超える厚さのものが好ましいことを証明して
いる。 (実施例2)種々のレイアップが用意されたことを除い
ては、打撃フェースインサートが表1に示された如く用
意され、そして、インサートがそれに湾曲が設けられる
ことなくアイアンクラブで試験された。
(0.120インチ)厚さのインサートをもたらすべく、各
々繊維強化チタニウムテープ鋳造成形体(キャストプリ
ホーム)とチタニウムホイル(Ti-6-4)との2層;(b)
インサートの厚さが 2.794mm(0.110インチ)であるこ
とを除いて(a)と同じもの;(c)インサートの厚さが2.54
mm(0.100インチ)であることを除いて(a)と同じもの、
を含んでいた。各々のインサートの中立軸は、繊維によ
る補強が行われず、チタニウムのみを含んでいた。
験されかつ非常に良いあるいは一体形のアイアンクラブ
よりも良い性能(特性)が得られた。 (実施例3)ドライバーゴルフクラブには、表1の如く
作製されたインサート(2.54mm(0.100インチ)の厚
さ)が組み付けられた。このインサートは、ドライバー
ヘッドの鋳込金属製メインボディ部材の表面に形成され
た 0.254ないし 0.127mm(0.101ないし 0.005インチ)
の深さの棚部に溶接された。インサートは、ドライバー
のメインボディ部材と打撃フェースインサートとの間に
連続的な結合をもたらすべく、棚部の形状に適合せしめ
られた。
24km/h( 140マイル/h)の速度で発射されたゴルフ
ボールが衝突した際に良好な性能が得られた。
て構成されたメタルウッドゴルフクラブヘッドを示す本
発明の実施例に係る側部拡大図である。
る。
トを示すアイアンゴルフクラブヘッドの正面図である。
る。
のに用いられる代表的な複合積層体の断面図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 打撃表面に面する前衛部を備えるメイン
ボディ部材と、ゴルフボールと接触させるための前記打
撃表面に取り付けられたインサートとを有するゴルフク
ラブヘッドであって、 前記インサートは、金属により形成されかつ前記ゴルフ
ボールと接触させるための表面を形成する第1層と、前
記第1層に積層された繊維強化金属複合材により形成さ
れる第2層とを有する、ことを特徴とするゴルフクラブ
ヘッド。 - 【請求項2】 前記第1層は、チタニウム及びその合
金、アルミニウム及びその合金、マグネシウム及びその
合金、ベリリウム及びその合金のグループから選択され
た金属により形成されている、ことを特徴とする請求項
1記載のゴルフクラブヘッド。 - 【請求項3】 前記インサートは、前記打撃表面との界
面に前記第2層に積層された金属からなる第3層を有す
る、ことを特徴とする請求項1記載のゴルフクラブヘッ
ド。 - 【請求項4】 前記第2層の前記繊維強化金属複合材
は、金属母材に平行に方向付けられた少なくとも1つの
繊維層を有する、ことを特徴とする請求項1記載のゴル
フクラブヘッド。 - 【請求項5】 前記繊維は、ホウ素、炭素、黒鉛、及び
少なくとも30Mpsiの係数を有するセラミック繊維か
ら成るグループから選択される、ことを特徴とする請求
項4記載のゴルフクラブヘッド。 - 【請求項6】 前記金属母材は、チタニウム及びその合
金、アルミニウム及びその合金、マグネシウム及びその
合金、ベリリウム及びその合金のグループから選択され
る金属から構成される、ことを特徴とする請求項4記載
のゴルフクラブヘッド。 - 【請求項7】 前記平行に配列された繊維は、前記ゴル
フクラブヘッドの長手方向を横切る方向に伸長してい
る、ことを特徴とする請求項4記載のゴルフクラブヘッ
ド。 - 【請求項8】 前記繊維層は、前記インサートの中立軸
から離されている、ことを特徴とする請求項4記載のゴ
ルフクラブヘッド。 - 【請求項9】 打撃表面に面する前衛部を備えるメイン
ボディ部材と、ゴルフボールと接触させるための前記打
撃表面に取り付けられたインサートとを有し、前記イン
サートは積層複合サンドイッチから成るゴルフクラブヘ
ッドであって、 前記積層複合サンドイッチは、 (a)金属により形成され、一方が前記ゴルフボールと接
触するための表面を形成し、他方が前記打撃表面との界
面を形成する一対の外側層と、 (b) 前記外側層の間において前記外側層に隣接して積層
された繊維強化金属複合材により形成される一対の内側
層と、 (c) 前記一対の内側層の間に積層された金属から成る中
央コア層と、を有することを特徴とするゴルフクラブヘ
ッド。 - 【請求項10】 前記中央コア層は、前記インサートの中
立軸から前記一対の内側層を離隔するように構成されて
いる、ことを特徴とする請求項9記載のゴルフクラブヘ
ッド。 - 【請求項11】 前記外側層はチタニウム又はチタニウム
合金により形成され、前記内側層はアルミニウム又はア
ルミニウム合金の母材にシリコンカーバイト繊維を含め
たものから形成され、かつ、前記コア層はアルミニウム
又はアルミニウム合金により形成されている、ことを特
徴とする請求項9記載のゴルフクラブヘッド。
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