金属製のゴルフクラブヘッド及びその熱処理方法

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【発明の名称】	金属製のゴルフクラブヘッド及びその熱処理方法
【発明者】	【氏名】双田武夫【氏名】川瀬春男【氏名】佐々木靖
【要約】	【課題】打球面を構成するフェース部の薄肉化と、その耐力の向上を達成し、しかもロフト角又はライ角調整のためのネック曲げを容易に行うことのできるゴルフクラブヘッドを提案する。【解決手段】フェース部２のみを時効処理してその耐力を高めると共に、時効処理を施されないネック部６の耐力を小さく留め、そのネック曲げを容易に行えるようにする。

【特許請求の範囲】
【請求項１】フェース部の一部のみ又はフェース部の全体のみを時効処理したことを特徴とする金属製のゴルフクラブヘッド。
【請求項２】析出硬化元素として、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｂのうち１または２以上を含み、Ｆｅを主成分とする材料で構成された請求項１に記載の金属製のゴルフクラブヘッド。
【請求項３】時効処理前の耐力が７００ＭＰａ以下である材料により構成された請求項１又は２に記載の金属製のゴルフクラブヘッド。
【請求項４】時効処理されたフェース部の耐力が１４００ＭＰａ以上である材料により構成された請求項３に記載の金属製のゴルフクラブヘッド。
【請求項５】Ｃｒを１３％、Ｎｉを６．５％含む析出硬化型ステンレス鋼、又はマルエージング鋼により構成された請求項４に記載の金属製のゴルフクラブヘッド。
【請求項６】時効処理前にヘッドの全体を固溶化処理した請求項１乃至５のいずれかに記載の金属製のゴルフクラブヘッド。
【請求項７】加熱面にフェース部を当接させ、かつネック部は加熱面に接しないようにヘッドをセットし、前記加熱面の熱によりフェース部を加熱して該フェース部を時効処理することを特徴とする金属製のゴルフクラブヘッドの熱処理方法。
【請求項８】高周波加熱装置により、フェース部の一部だけ又はフェース部の全体だけを加熱して時効処理することを特徴とする金属製のゴルフクラブヘッドの熱処理方法。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属製のゴルフクラブヘッド及びその熱処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】打撃後のボールの方向性を高め、その飛距離を伸ばすことができるように、ゴルフクラブヘッドの反発性を向上させ、しかもその慣性モーメントを増大させることがゴルフクラブヘッドに課せられた重要な課題の１つである。このような要求を満たすため、フェース部を薄肉化して軽量化し、フェース部以外のヘッド部分への重量配分を高めることによって、ヘッド全体の慣性モーメントを増大させ、しかもフェース部の反発性を高めることが従来より行われている。その際、ボールの打撃時に大きな荷重が加えられたフェース部が塑性変形しないように、ゴルフクラブヘッドを耐力の高い材料により構成する必要がある。
【０００３】一方、ゴルフクラブヘッド、特にアイアンタイプのゴルフクラブヘッドにおいては、従来よりネック部及びその周辺部を曲げて塑性変形させ、そのロフト角やライ角を調整することが行われている。このような曲げ加工は、一般に「ネック曲げ」と称せられており、かかるネック曲げにより、各種大きさのロフト角やライ角を備えたゴルフクラブヘッドを製造することができる。
【０００４】ところが、前述のようにゴルフクラブヘッドを耐力の高い材料により構成すると、これを塑性変形させ難くなるので、ネック曲げが困難となる。フェース部の薄肉化を達成するには、ゴルフクラブヘッドを耐力の高い材料で構成する必要があるが、このようにするとネック曲げが困難となり、逆にネック曲げを容易に行えるように、耐力の低い材料でゴルフクラブヘッドを構成すれば、ボールの打撃時にフェース部が塑性変形するおそれがあり、その薄肉化を達成することが困難となるのである。
【０００５】フェース部の打球面にのみ浸炭焼き入れを施し、その表面に薄い高硬度層を形成したゴルフクラブヘッドが提案されている。かかるゴルフクラブヘッドによれば、その打球面の表面の硬度を高めることはできるが、耐力の低い材料でゴルフクラブヘッドを構成した場合、フェース部の表面に極く薄い高硬度層を形成するだけでは、フェース部の耐力を充分に高めることは困難である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した新規な認識に基づきなされたものであり、その目的とするところは、容易にネック曲げを行うことができ、しかも薄肉化したフェース部の耐力を高めることのできる金属製のゴルフクラブヘッドと、その熱処理方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達成するため、フェース部の一部のみ又はフェース部の全体のみを時効処理したことを特徴とするゴルフクラブヘッドを提案する（請求項１）。
【０００８】その際、かかる金属製のゴルフクラブヘッドを、析出硬化元素として、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｂのうち１または２以上を含み、Ｆｅを主成分とする材料で構成すると有利である（請求項２）。
【０００９】また、上記請求項１又は２に記載の金属製のゴルフクラブヘッドを、時効処理前の耐力が７００ＭＰａ以下である材料により構成すると有利である（請求項３）。
【００１０】さらに、上記請求項３に記載の金属製のゴルフクラブヘッドを、時効処理されたフェース部の耐力が１４００ＭＰａ以上である材料により構成すると効果的である（請求項４）。
【００１１】また、上記請求項４に記載の金属製のゴルフクラブヘッドを、Ｃｒを１３％、Ｎｉを６．５％含む析出硬化型ステンレス鋼、又はマルエージング鋼により構成すると特に有利である（請求項５）。
【００１２】さらに、上記請求項１乃至５のいずれかに記載の金属製のゴルフクラブヘッドにおいて、時効処理前にヘッドの全体を固溶化処理すると有利である（請求項６）。
【００１３】また、本発明は、上記目的を達成するため、加熱面にフェース部を当接させ、かつネック部は加熱面に接しないようにヘッドをセットし、前記加熱面の熱によりフェース部を加熱して該フェース部を時効処理することを特徴とする金属製のゴルフクラブヘッドの熱処理方法を提案する（請求項７）。
【００１４】同じく、本発明は、上記目的を達成するため、高周波加熱装置により、フェース部の一部だけ又はフェース部の全体だけを加熱して時効処理することを特徴とする金属製のゴルフクラブヘッドの熱処理方法を提案する（請求項８）。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例を図面に従って詳細に説明する。
【００１６】図１は金属製のゴルフクラブヘッドの一例であるアイアンタイプのゴルフクラブヘッド１を示す正面図であり、図２は図１のII－II線断面図である。ここに示したゴルフクラブヘッド１は、それ自体公知のように、打球面を構成するフェース部２と、その下部のソール部３と、上部のトップ部４と、ヒール部５と、図示していないシャフトが固定されるネック部６とを有し、フェース部２の背面側にはキャビティ７が形成されている。フェース部２は、その反発性を向上させ、かつヘッド全体の慣性モーメントを増大させるために、薄く形成され、その板厚Ｔは例えば３ｍｍ以下に設定されている。
【００１７】ここで、本例のゴルフクラブヘッドの特徴とするところは、そのヘッド全体のうちのフェース部２だけに時効処理が施され、フェース部２の耐力がヘッドの他の部分、特にネック部６とその周辺部よりも高められている点にある。この例では、鋳造又は鍛造によって金属製のゴルフクラブヘッドの全体が一体に成形され、そのフェース部２のみが加熱されて時効処理が施され、当該フェース部２の耐力が高められている。時効処理時の温度や時間は、使用する材料によって適宜選択される。
【００１８】上述の如く構成されたゴルフクラブヘッド１は、その時効処理後に、ネック部６とその周辺部が曲げられロフト角やライ角が調整されたものとなっている。かかるネック曲げが行われるとき、ゴルフクラブヘッド１のフェース部２の耐力は高いが、時効処理の施されていないネック部６とその周辺部の耐力は低く保たれているので、容易にネック曲げを行うことができる。
【００１９】一方、上述のようにして構成されたゴルフクラブヘッド１を使用し、そのフェース部２によってボールを打撃した際、衝撃力が加えられたフェース部２は、時効処理によりその耐力が高められているので、その板厚Ｔは薄いが、当該フェース部２が塑性変形することはない。
【００２０】図示した例では、フェース部２の全体に時効処理を施したが、フェース部２の一部にだけ時効処理を施し、他のヘッド部分にはかかる時効処理を施さずにゴルフクラブヘッド１を構成することもできる。このようにしても、時効処理の施されたフェース部２の一部の耐力を高め、その厚さを薄くすることが可能となる。要は、金属製のゴルフクラブヘッド１におけるフェース部２の一部のみ又はフェース部２の全体のみを時効処理するのである。その際、図示した例のように、フェース部２の全体に時効処理を施し、その全体の耐力を高めることが、フェース部２の薄肉化を進める上で効果的である。
【００２１】ゴルフクラブヘッド１を構成する金属材料として、析出硬化型ステンレス鋼などの時効処理が可能な材料を用いることは最低条件であるが、そのほか、時効処理により耐力の向上する材料を選択することが重要である。このような材料としては、Ｆｅを主成分とし、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｂなどの析出硬化元素を１又は２以上含む材料を挙げることができる。このように、析出元素として、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｂのうち１または２以上を含み、Ｆｅを主成分とする材料でゴルフクラブヘッドを構成し、そのフェース部２の一部のみ、又は当該フェース部２の全体のみを時効処理すると共に、フェース部２とその他のヘッド部分の板厚を適宜設定することにより、ボールの打撃時にフェース部２が塑性変形することを阻止し、かつネック曲げを可能とすることができる。
【００２２】また、ゴルフクラブヘッド１を構成する金属材料として、時効処理前の耐力と、その時効処理後の耐力の差ができるだけ大きくなる材料を用いることが特に好ましい。かかる材料を用いれば、時効処理の施されたフェース部２の耐力を大きく高めることができる一方、時効処理の施されていない他のヘッド部分、特にネック部６とその周辺部の耐力を効果的に下げることができ、フェース部２の薄肉化と、ネック曲げの容易性の２つの要求を同時に満足させることが可能となる。
【００２３】上述した知見に基づき本発明者は、表１に示す各材料により、表２に試作ヘッド１乃至６として示したアイアンタイプのゴルフクラブヘッドをそれぞれ試作した。いずれの試作ヘッドもそのフェース部の板厚は通常より薄い２．２ｍｍであった。表１に記載された耐力は、それぞれの材料でテストピースを作製して計測した時効処理前及び時効処理後の曲げ耐力である。
【００２４】
【表１】

【００２５】
【表２】

【００２６】表１及び表２における材料の名称中、Ａｌｍａｒ３６２は、Ａllegheny Ｌudlum Ｓteel Ｃorp.社開発の商品名であり、ＤＳＰ１Ｈ及びＭＡＳ１Ｃは、いずれも大同特殊鋼製の材料名である。ＰＨ１５－７Ｍｏは鋼種を示す俗称である。
【００２７】いずれの試作ヘッドに対しても、時効処理を行う前にネック曲げを試し、その後、ゴルフクラブヘッド全体を時効処理し、再びネック曲げを試みた。また、時効処理後、実際にボールを打撃し、フェース部に塑性変形が生じるか否かを調べた。表２はこれらの結果を示している。
【００２８】表２の「材料」とは、その各試作ヘッドに使用した材料を示す。ネック曲げの可否における「○」は、実際にネック曲げを試みた結果、確実に曲げられたことを示し、「×」は曲げることが困難であったことを示す。「時効処理前」及び「時効処理後」は、時効処理する前にネック曲げを試みた結果と、ヘッド全体を時効処理した後にネック曲げを試みた結果をそれぞれ示し、「フェースの変形」とは、ゴルフクラブヘッド全体の時効処理後に実際にボールを打撃したときのフェース部に生じる塑性変形状態を示し、「○」は塑性変形を生じなかったこと、「×」は塑性変形を生じたことを示す。「△」は同一材料でゴルフクラブヘッドを複数個試作し、そのそれぞれでボールを打撃した結果、フェース部に塑性変形を生じる場合のあったことを示す。
【００２９】表２から判るとおり、ゴルフクラブヘッド全体を時効処理した後では、どの材料を選択しても、ネック曲げが不可能であることが確認された。しかし、試作ヘッド４乃至６の場合には、時効処理前であればネック曲げが可能であった。即ち、強度が必要とされるフェース部の一部のみ又はそのフェース部の全体のみを時効処理し、ネック部に時効処理の効果が及ばないようにすれば、フェース部の板厚を薄くしても当該フェース部の高強度と、ネック曲げの容易性及び確実性を両立できることが確認された。
【００３０】表１と表２を対比すると、時効処理前であってもネック曲げが困難であった試作ヘッド１乃至３は耐力が７００ＭＰａを越えており、ネック曲げが確実にできた試作ヘッド４乃至６は耐力が７００ＭＰａ以下であったことが判る。このことより、時効処理前の耐力が７００ＭＰａ以下の材料を使用すれば、確実にネック曲げが可能であることを理解できる。
【００３１】かかる観点から、図１に示したゴルフクラブヘッド１を、前述の各材料のうちで、時効処理前の耐力が７００ＭＰａ以下の材料によって構成することが好ましい。ゴルフクラブヘッド１のネック部６とその周辺部は時効処理されないので、上述の耐力を有する材料によりゴルフクラブヘッド１を構成することによって、確実にネック曲げが可能となる。
【００３２】さらに、表１と表２を対比すると、時効処理後の耐力が１４００ＭＰａより小さい試作ヘッド１乃至４では、打撃によりフェース部に塑性変形が生じる場合があることが判る。このことより、時効処理後の耐力が１４００ＭＰａ以上の材料を使用すれば、フェース部の強度を確実に確保できる。
【００３３】かかる観点から、ゴルフクラブヘッド１を、前述の各材料のうちで、時効処理されたフェース部２の耐力が１４００ＭＰａ以上である材料によって構成することが特に好ましい。これにより、フェース部２を薄肉化しても、打球時にそのフェース部２が塑性変形することを確実に阻止することができる。
【００３４】ネック曲げの確実性、フェース部の強度とも良好な結果が得られた試作ヘッド５は、Ｃｒを１３％、Ｎｉを６．５％含む析出硬化型ステンレス鋼であり、同じく良好な結果が得られた試作ヘッド６はマルエージング鋼、より具体的にはＮｉ系マルエージング鋼であり、これらの材料が本願発明の実施にあたり、極めて適切な材料であることが判る。
【００３５】なお、ネック曲げをより確実にするには、引張荷重作用時の伸びの大きい材料を選択するとより一層有利である。
【００３６】また、Ｃｒを１３％、Ｎｉを６．５％含む析出硬化型ステンレス鋼は、時効処理時間が５分程度でも、その耐力を大きく向上させることができ、極めて短時間の加熱で時効処理を行うことができる。このように、この材料は、処理時間の短縮と長時間加熱によるネック部への影響を避けることができるので、ゴルフクラブヘッドを構成する最も好ましい材料の１つである。
【００３７】またゴルフクラブヘッド１の時効処理前にそのヘッドの全体を固溶化処理すると、ネック部６が安定して低耐力化し、引張荷重作用時の伸びも大きくなるため、ネック曲げの確実性を高めることができると共に、時効処理によるフェース部２の耐力をより確実に向上させることができる。
【００３８】一般に、ゴルフクラブヘッドの熱処理は、そのヘッド全体を炉に入れて行われるが、この方法によると、フェース部２のみを時効処理することはできない。
【００３９】そこで、図３に示すようにセラミックスヒータなどの加熱装置８の上に、上面が平坦な台状の加熱板ないしは加熱ブロック９をセットし、加熱装置８によってその加熱ブロック９を加熱する熱処理装置を用いると、簡単にフェース部２のみを時効処理することができる。すなわち、加熱ブロック９の上面の平坦な加熱面９Ａにゴルフクラブヘッド１のフェース部２を載せ、加熱しないネック部６を加熱面９Ａから離した状態でゴルフクラブヘッド１をセットし、加熱面９Ａの熱によってフェース部２を時効処理するのである。アイアンヘッドのフェース面は平面状となっていて、加熱したくないネック部６はフェース部２から突出していることを利用し、そのフェース部２を平面状の加熱面９Ａに載置することによって容易にそのフェース部のみを時効処理することができる。
【００４０】上述のように、加熱面にフェース部を当接させ、かつネック部は加熱面に接しないようにヘッドをセットし、その加熱面の熱によりフェース部を加熱してフェース部を時効処理するゴルフクラブヘッドの熱処理方法を採用すれば、一部を加熱するための特殊な治具や装置を必要とせず、加熱面９Ａに極めて容易にゴルフクラブヘッドをセットして時効処理を行うことができる。この方法は、フェース面が平坦なアイアンヘッドの熱処理に特に有効であるが、ウッドタイプのゴルフクラブヘッドのフェース部のみを時効処理するときも採用することができる。
【００４１】また、高周波電流を流したコイル中に対象物を置き、その対象物に誘導電流を発生させて当該対象物を加熱させる高周波加熱装置により、フェース部２の一部だけ又はフェース部の全体だけを加熱して時効処理することもできる。すなわち、この装置のコイル中に、時効処理したいフェース部の部分をセットし、時効処理したくないネック部６は、コイル外に出しておき、上述のようにコイルに高周波電流を流すことにより、フェース部２の全体又はその一部を正確に時効処理することができる。
【００４２】上述した各時効処理時の温度は、ゴルフクラブヘッドの材料によって異なるが、例えば４８０℃乃至６００℃程度である。
【００４３】ゴルフクラブヘッドを複数の部材から構成し、これらを一体化したゴルフクラブヘッドにも本発明を適用できるが、かかる形式のゴルフクラブヘッドをネック曲げしたとき、その各部材の接合部の強度が低下したり、溶接痕がゴルフクラブヘッド全体の美感を損ねるおそれがあるため、ゴルフクラブヘッドの全体を鋳造又は鍛造などによって一体に成形することが好ましい。
【００４４】また、本発明はアイアンタイプのゴルフクラブヘッドに限らず、例えばウッドタイプのゴルフクラブヘッドにも適用できるものである。
【００４５】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、フェース部の一部又はフェース部の全体の耐力を高めることができるため、これを薄肉化でき、しかもフェース部の一部又はその全体以外のヘッド部分の耐力を低く抑えることができるので、容易にネック曲げを行うことが可能となる。
【００４６】請求項２乃至６に係る発明によれば、上記効果をより一層確実なものにすることができる。
【００４７】請求項７及び８に係る発明によれば、フェース部の全体のみ、又はその一部のみを、簡単かつ確実に時効処理することができる。

【出願人】	【識別番号】０００１１３９２０【氏名又は名称】マルマンゴルフ株式会社
【出願日】	平成１２年１月１９日（２０００．１．１９）
【代理人】	【識別番号】１０００８０４６９【弁理士】【氏名又は名称】星野則夫
【公開番号】	特開２００１－１９８２４７（Ｐ２００１－１９８２４７Ａ）
【公開日】	平成１３年７月２４日（２００１．７．２４）
【出願番号】	特願２０００－１１００７（Ｐ２０００－１１００７）