JPH09215796A

JPH09215796A - ゴルフクラブ

Info

Publication number: JPH09215796A
Application number: JP8056659A
Authority: JP
Inventors: 晃 ▲徳▼島; Akira Tokushima
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-02-06
Filing date: 1996-02-06
Publication date: 1997-08-19

Abstract

(57)【要約】【目的】金属塊などの剛体からなるアイアンクラブお
よびパタークラブの持つ、プレーどきに狙いどうりの距
離と、方向に打つこと、かつグリーンに乗せること、グ
リーン上のピンにからめる、カップに入れるなどの特徴
に、合わせてゴルフボールの飛距離をのばすことができ
るという特性を有するゴルフクラブを得る。【構成】金属塊などの剛体から成るゴルフクラブヘッ
ドの質量の中心より前方に、圧電現象を有する物質の分
極方向をゴルフボールの打撃方向と同一方向になるよう
固着して、打撃面を形成したゴルフクラブ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、概して圧電セラミック
スを用いたゴルフクラブヘッドに関し、より詳しくは金
属塊からなるアイアンクラブおよびパタークラブの持
つ、プレーどきに狙いどうりの距離と、方向に打つこ
と、かつグリーンに乗せること、グリーン上のピンにか
らめる、カップに入るなどの特徴に、合わせてゴルフボ
ールの飛距離をのばすことができるという特性を有する
ゴルフクラブに関するものである。

【０００２】

【従来技術】ゴルフボールの飛距離のながいウッドゴル
フクラブ、あるいはドライバーと呼ばれる１番クラブ
は、主に柿の木などの比較的硬い樹木をヘッド材料とし
て用いて作られてきたが、天然木のため使用材の密度が
低く、機械的品質（損失）係数のＱ値が小さいという欠
点があった。

【０００３】さらに近年、メタルウッドが開発されて、
チタン材料やステンレス材料、あるいはをカーボン材料
を用いた中空状のドライバーが使用されてきたが、これ
らのドライバーは飛距離はのびるが、狙いどうりの距離
と、方向に打つことは、至難の技となっていた。

【０００４】かつ、このヘッド部全体が金属性の、内部
が空洞の中空構造のウッドアイアンゴルフクラブの、打
撃時の反発力を大きくするためには、打撃面（インパク
ト・フェース）の厚みを薄くして、剛性を減らす必要が
生じて、反発力を大きくすると剛性が下がるという二律
背反の設計的な欠点を有していた。

【０００５】またウッド型ゴルフクラブヘッドの打撃面
（インパクト・フェース）は、アイアン型ゴルフクラブ
ヘッドの打撃面のように平面で形成されておらず凸状で
ある。この凸面の有する曲率は打撃の際、目的としては
ゴルフボールがヘッドの打撃面の中心に正確に位置しな
い場合でも、目標地点に向かって真っ直ぐに飛ぶように
設けられたものであったが、ボールを真芯で打撃できな
いときなどは、この曲率のためにボールに回転が生じた
り、斜め方向に飛んだりすることが否めなかった。

【０００６】これらの欠点を改良するために、例えば特
開平６−１５０１７公報では、ゴルフクラブヘッドの打
撃面にゴム材料を挿着して、打撃時のボールの変形に同
調してヘッドの打撃面を変形させることにより、初速度
を高めて飛距離を伸ばす目的の考案が成されているが、
この従来発明ではヘッドの打撃時の変形にゴム材料を用
いているために、圧縮変形時にゴム材料が周囲方向に変
形して復元時の進行方向への反発力が小さく、またロス
材として働くなどの欠点を生じた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述した、従来から開
発されてきたゴルフヘッドは、ゴルフボールとゴルフク
ラブヘッドの双方の反発力を大きくするという課題と、
この効果として打撃時のボールの初速度を高めて、飛距
離をのばす目的で作られたものであるが、従来から、こ
のためにはゴルフクラブヘッドの打撃面にゴム材料のよ
うな、柔らかい変形しやすい弾性材料を用いるしかな
く、打撃時に打撃面をボールの変形に同調させて変形さ
せることにより、高い反発力を実現しようとしたが、ゴ
ムの圧縮変形は全方向に向かって行われるために、発生
する反発力の位相が異なり、このベクトルの総和は僅か
な前方方向への推進力を得る程度にとどまっていた。さ
らに、ゴム材料の機械的品質（損失）係数のＱ値は、金
属材料などと比べて極めて低くロス材として働くという
欠点を有し、実用の商品レベルに至らなかった。

【０００８】また従来の発明では、打撃後のゴルフボー
ルが、空気中を飛行するときの姿態の変化や、変化する
ゴルフボールに当たった空気の流線の変化の影響から生
じる飛行方向の変化や、ボールの飛行速度へのロスとし
ての影響を考慮した、ゴルフクラブヘッドを考案するこ
とはなかった。

【０００９】従って本発明では、電気−機械エネルギー
変換素子の圧電セラミックスを、ゴルフクラブヘッドの
打撃面（インパクト・フェース）に用いて、機械的品質
（損失）係数のＱ値が２４０００ないし５００００程度
のチタン合金あるいはアルミ合金などの金属や、インバ
ーあるいはアンバーと呼ばれる固体の線膨脹率の極めて
小さい鉄とニッケルの合金を、剛体構成として２層構造
あるいは多層構造の圧電振動子構成にすることにより、
ゴム等の柔らかい弾性材料と比べて、打撃時に発生する
ロスが数百分の１ないし数千分の１程度と極めて小さ
い、反発力の大きい、打球時の初速度の高い、ゴルフク
ラブヘッドを得ることを課題とする。

【００１０】さらに本発明では、ゴルフクラブヘッドの
打撃面（インパクト・フェース）に、圧電セラミックス
を用いることにより、ゴルフボールとゴルフクラブヘッ
ドの打球による、衝突時のゴルフボールの変形を軽度と
することにより、飛行するゴルフボールの姿態変化を小
さく保ち、飛行中のボールに当たる空気の流線を均一化
して、空気抵抗をより少なくする事により、ボールの直
進性と飛距離のアップを得ることを課題とする。

【００１１】また本発明では、金属塊からなるアイアン
クラブおよびパタークラブの持つ、プレーどきに狙いど
うりの距離と、方向に打つこと、かつグリーンに乗せる
こと、グリーン上のピンにからめる、カップに入れるな
どの特徴に、合わせてゴルフボールの飛距離をのばすこ
とができるという特性を有するゴルフクラブヘッドを得
ることを課題とする。

【００１２】

【発明が解決しようとするための手段および作用】本発
明によるゴルフクラブは，従来のウッドゴルフクラブあ
るいはドライバーと呼ばれる１番クラブと異なり、主に
金属塊からなる打撃面が平面のアイアンゴルフクラブや
パターゴルフクラブの剛体ヘッドに、電気−機械エネル
ギー変換器の水晶結晶や圧電セラミックスを固着して、
圧電現象を利用して飛距離をのばそうとするものであ
る。以下に、主に圧電セラミックスを用いて詳細な説明
をするが、水晶結晶も同様の圧電効果を有するので水晶
結晶についての説明は省略する。

【００１３】ここでいう剛体とは、どんなに力を加えて
も形が変わらない物体で、本考案では主に、金属の塊か
ら作成されたゴルフクラブのアイアンクラブとパターク
ラブをいう。このアイアンクラブやパタークラブは、軟
鉄やステンレスやチタン、最近ではベリリウムカッパー
などの新素材が用いられている。また本発明では鉄とニ
ッケルの合金も用いている。

【００１４】通常アイアンクラブは主に１番から９番ま
でが用いられており、１番から３番までをロングアイア
ン、４番から６番までをミドルアイアン、７番から９番
までがショートアイアンと呼ばれる。これらのアイアン
クラブ及びパタークラブは主に金属を、中空状でないむ
くの金属塊から成る剛体として作成されている。アイア
ンクラブの使用目的は、飛距離もさる事ながら狙いどう
りの距離と、方向に打つこと、かつグリーンに乗せるこ
と、さらにはグリーン上のピンにからめることが目的と
なるため、ロングホールやミドルホールの第一打に使わ
れる、最も飛距離の出るウッドクラブあるいはドライバ
ーと呼ばれる１番クラブのようには、ゴルフボールの飛
距離がのびないという欠点を有していた。

【００１５】前記ウッドクラブあるいはドライバーと呼
ばれる１番クラブは、パーシモンなどの木材を用いる
か、チタン材料やステンレス材料あるいはカーボン材料
を用いてヘッドを中空状に構成することにより、木材の
弾力性あるいは、前記の金属などを用いた中空構成ヘッ
ドの変形（撓み）の弾性力などを利用して飛距離をのば
していた。

【００１６】本考案は金属塊からなる剛体のアイアンク
ラブ及びパタークラブの持つ特徴に、さらに飛距離をア
ップしようとするもので、前記の金属塊の両クラブのヘ
ッドは剛体として作用するので、前記ヘッドの質量の中
心より前方に、水晶結晶や圧電セラミックスを固着した
ヘッドでは、ゴルフボールの衝突時には、衝突により発
生する機械エネルギーを、例えば圧電セラミックス部で
電気エネルギーに変換した後、前記圧電振動子の振動エ
ネルギーとして作用し、圧電セラミックスは、ゴルフヘ
ッドの質量の中心（重心）を中心として前後方向に収縮
されて輪郭方向にのびる運動を行い、この外力による強
制的な変形の極大で位相反転して、前後両方向へののび
が瞬時に同時に生じるが、後方にはヘッド剛体があるた
め、前方方向へみかけ上２倍の力と変位が重畳作用して
働き、反発力を増大させて、ボールの初速度を高めた。

【００１７】またヘッドの打撃面は圧電振動子として作
用するときに、打球により当接したゴルフボールの頂点
をほぼ振動変位の最大点として、電荷密度が最大となる
機械力を電荷エネルギーに変換するエネルギー変換機と
して働き、前記打撃面が電荷量のおわん形の粗密体とし
て後方に収縮方向に変形するので、この変形の極大で位
相反転した後、電気量に変換して数ワット程度のエネル
ギーで前方方向に膨脹作用する。反発力の全ベクトルが
質量の中心よりでて中心軸上に向かうので、ゴルフヘッ
ドの略中央部付近に位置したゴルフボールは、ななめ方
向に飛ぶことなく、前方へ真っ直ぐに直進飛行する。こ
のためゴルフボールは従来の打撃時のように、ボールが
激しく縦方向に潰れて前方へ飛び出し、次に球状とな
り、さらにそのあと激しく横方向に潰れて、膨脹と収縮
を繰り返しながら飛行する姿態の変化に比べて、ほぼ球
状の形を保ち得て飛行するので、ボールの直進性が良
く、かつ空気抵抗が小さくなることから、飛距離を大き
くのばすことができた。

【００１８】

【実施例】図１および図２に本発明のゴルフヘッドの一
実施例を示す。本発明によって成るゴルフヘッドは、ヘ
ッド部全体が軟鉄やステンレスやチタン、あるいはベリ
リウムカッパーや鉄とニッケルの合金などの金属か、カ
ーボンファイバーなどを用いて制作する、主に金属塊あ
るいはカーボンファイバー塊の剛体として完成される。
ヘッドはヒール部３の横にあるネック部１を介してシャ
フト（図示せず）に接続される。ゴルフクラブヘッドの
打撃面２には水晶結晶５が固着されている。

【００１９】図２に、本発明によって成る打撃部の構成
の詳細を示した。軟鉄やステンレスやチタン、あるいは
ベリリウムカッパーや鉄とニッケルの合金などの金属
か、或いはカーボンファイバーなど、金属塊６あるいは
カーボンファイバー塊６などの質量の中心（重心）４の
前方に、水晶結晶５を固着した。インバー或いはアンバ
ーと呼ばれる鉄とニッケルの合金は水晶結晶や圧電セラ
ミックスと線膨脹率がほぼ同様の値を示す材料であるの
で、エポキシ樹脂やハンダ付け、あるいは圧電性がなく
なるキューリ温度（２００度から３００度の間）以上の
温度の、ゴルフクラブヘッドと水晶結晶及び圧電セラミ
ックスの固着においても、熱歪みが発生すること無く理
想的な固着が行われた。

【００２０】しかし鉄とニッケルの合金以外の金属や物
質と、水晶結晶や圧電セラミックスを固着すると、物質
固有の線膨脹率の違いから高温度で固着すると、常温時
に大きな熱歪みを生じて、期待した特性が得られないば
かりか、機械的ストレスや電気的ストレスがかかると破
壊を生じたりする。

【００２１】硝子などの線膨脹率はセラミックスに近
く、金や銀の線膨脹率はゴルフヘッドに用いる諸金属材
料に近いので、金粉と硝子粉、あるいは銀粉と硝子粉を
有機結合材料をバインダーとして、２０％〜８０％程度
の間で配合してやると、例えば金属とセラミックスの中
間の値を示す線膨脹率を実現することが可能であるの
で、この前記配合材料をヘッドの金属と圧電セラミック
スや水晶結晶の間に介在させて、３００℃〜８００℃の
温度で焼成すると、線膨脹率の傾斜材料として作用し、
熱歪みが緩和されて、常温時に熱歪みの少ないほぼ理想
的といえる固着が完成する。

【００２２】図３に、ヘッド部に圧電セラミックスを用
いたときの本発明によって成る打撃部の構成の詳細を示
した。軟鉄やステンレスやチタン、あるいはベリリウム
カッパーや鉄とニッケルの合金などの金属か、或いはカ
ーボンファイバーなど、金属塊６あるいはカーボンファ
イバー塊６などの質量の中心（重心）４の前方に、前記
圧電セラミックス９を固着した。インバーあるいはアン
ばーと呼ばれる鉄とニッケルの合金は、水晶結晶や圧電
セラミックスと線膨脹率がほぼ同様の値の材料であるの
で、エポキシ樹脂やハンダ付け、あるいは金属材料を用
いた圧電性がなくなるキューリィ温度（２００度から３
００度の間）以上の温度の固着においても、熱歪みが発
生すること無く理想的な固着が行われる。またエポキシ
樹脂やハンダ付けなどの、圧電セラミックスのキューリ
ィ温度以下の低温度における固着では、圧電性が失われ
ることがないので、ゴルフクラブヘッドの打撃面に、分
極処理の行われたセラミックを直接固着することができ
た。

【００２３】さらにキューリィ温度以下の低温度におけ
る固着では、剛体から成るゴルフクラブヘッドの打撃面
に、直接水晶結晶や圧電セラミックスなどの電気−機械
エネルギー変換子を用いることができる。また低温度の
固着では、圧電性が失われることがないので、剛体から
成るアイアンヘッド及びパターヘッドの打撃面に、分極
処理が行われた圧電セラミックスを固着して用いること
ができた。

【００２４】図２および図３に示した水晶結晶と圧電セ
ラミックスの各々の両表面には、金材料あるいは銀材料
による電極７、８が固着されている。前記の金材料及び
銀材料に硝子材料や有機バインダーを配合したことはす
でに述べたので説明は省略する。両電極のヘッド側に接
する一方の電極は線膨脹率の傾斜材料として機能して、
他の一方の電極は、ゴルフボールなどの打撃時の衝撃か
ら、水晶結晶および圧電セラミックスを保護するという
機能を有している。

【００２５】前記圧電セラミックス９は、ゴルフボール
を打球する方向と同一方向の、厚み方向に分極されてい
る。金属塊６あるいはカーボンファイバー塊６と圧電セ
ラミックス９をキューリィ温度より高い温度で固着した
ときは、固着後に圧電セラミックスに圧電性を付与する
分極を行う。

【００２６】

【発明の効果】本発明では、ゴルフクラブヘッドの打撃
面に、電気−機械エネルギー変換素子の水晶結晶や圧電
セラミックスを用いることにより、打撃面を圧電振動子
として機能させ、機械的品質（損失）係数が１／１００
０ないし１／１００００という、従来ヘッドに比べて１
００倍ないし１０００倍程度小さい損失をしめすゴルフ
ヘッドを実現した。この効果として、ゴルフボール打球
時の初速度を高めて、ボールの飛距離を大きくのばすこ
とができた。

【００２７】さらに打撃時のボールが、正確に打撃面の
中心に位置しない場合でも、打撃面は、ほぼボールの頂
点を極大とした発生電荷量の粗密体として後方へ、瞬時
に収縮変形するので、機械的変形の極大で位相反転した
のち、電気量換算で数ワット程度のエネルギーで全反発
力が中心軸上に向かって働き、ボールを前方へ真っ直ぐ
に直進飛行させるという効果もある。

【００２８】また圧電振動子の応答速度は、１０万分の
１秒程度に応答し、インパルス的速度にも充分追随し
て、後方に瞬時に収縮変形するので、打球時にもボール
は縦方向に激しく潰れずに、ほぼ球状に近い形で変形し
て、強い反発力で前方に飛び出す。このように従来ヘッ
ドの打撃時におきる、激しいゴルフボールの膨脹・収縮
が、軽度に行われることから、本発明によるゴルフクラ
ブヘッドでは、飛行中のボールの膨脹・収縮による空気
の流線の変化の影響が小さく、また空気抵抗が極めて小
さくなるので、飛距離が大きくのびる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるゴルフクラブヘッドの一実施例を
示す斜視図である。

【図２】本発明によるゴルフクラブヘッドの一実施例を
示す断面図である。

【図３】本発明によるゴルフクラブヘッドの他の一実施
例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ネック部２打撃面（インパクト・フェース）３ヒール部４質量の中心５水晶結晶６金属塊７電極８電極９圧電セラミックス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ゴルフクラブヘッドの打撃面に、水晶結
晶を用いたことを特徴とするゴルフクラブ。
【請求項２】ゴルフクラブヘッドの質量の中心より前
方に、水晶結晶及び圧電セラミックスを固着したことを
特長とするゴルフクラブ。
【請求項３】ゴルフクラブヘッドの打撃面に、分極処
理が行われた圧電セラミックスを固着したことを特徴と
するゴルフクラブ。
【請求項４】剛体から成るゴルフクラブヘッドの打撃
面に、電気−機械エネルギー換素子を用いたこと特徴と
するゴルフクラブ。
【請求項５】剛体から成るアイアンヘッド及びパター
ヘッドの打撃面に、分極処理が行われた圧電セラミック
スを固着したことを特徴とするゴルフクラブ。
【請求項６】ゴルフクラブヘッドの線膨脹率と圧電セ
ラミックスの線膨脹率がほぼ同様の材料を用いてゴルフ
クラブヘッドを構成したことを特徴とするゴルフクラ
ブ。
【請求項７】鉄とニッケルの合金を用いたことを特徴
とする請求項６記載のゴルフクラブ。
【請求項８】ゴルフクラブヘッドの打撃面に、傾斜材
料を用いて、ゴルフクラブヘッドと圧電セラミックスを
固着したことを特徴とするゴルフクラブ。
【請求項９】傾斜材料に金粉や銀粉と、硝子粉を混ぜ
合わせた金ペーストや銀ペースと等を用いたことを特徴
とする、請求項８記載のゴルフクラブ。
【請求項１０】ゴルフクラブヘッドの打撃面に、圧電
セラミックスを固着したゴルフクラブにおいて、固着温
度を前記圧電セラミックスのキューリィ温度より高温度
で固着した事を特徴とするゴルフクラブ。
【請求項１１】ゴルフクラブヘッドの打撃面に、圧電
セラミックスを固着したゴルフクラブにおいて、固着後
に圧電セラミックスに圧電性を付与する分極を行うこと
を特徴とするゴルフクラブ。
【請求項１２】ゴルフクラブヘッドの打撃面に、圧電
セラミックスを固着したゴルフクラブにおいて、前記圧
電セラミックスの分極がゴルフボールの打球方向の、厚
み方向に分極されたことを特徴とするゴルフクラブ。
【請求項１３】ゴルフクラブヘッドの打撃面に、圧電
セラミックスを固着したゴルフクラブにおいて、前記圧
電セラミックスの両表面に金材料及び銀材料を固着した
ことを特徴とするゴルフクラブ。
【請求項１４】金粉材料及び銀粉材料に硝子粉材料な
どを混ぜ合わせ、高温で焼結したことを特長とする請求
項１３記載のゴルフクラブ。