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【発明の名称】 ウッド型ゴルフクラブヘッド
【発明者】 【氏名】佐野 喜則
【住所又は居所】兵庫県神戸市中央区脇浜町３丁目６番９号 住友ゴム工業株式会社内
【要約】 【課題】打球時のフィーリング、反発性能、強度をバランス良く向上する。

【解決手段】ボールを打球するフェース面Ｆを有するフェース部材１２と、このフェース部材１２を固着するヘッド本体１３とからなり、ヘッド体積を３００cm3 以上としたウッド型ゴルフクラブヘッド１である。フェース部材１２は、α＋β型チタン合金からなりかつβ変態点未満でかつ該β変態点との差が１００℃以下の温度で熱間鍛造された後、室温にて冷却されることにより形成される。このフェース部材１２とヘッド本体１３との接合部ｊの少なくとも一部が、フェース面Ｆの周縁Ｅからヘッド後方に少なくとも５mm以上の距離を隔てる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】ボールを打球するフェース面を有するフェース部材と、このフェース部材を固着するヘッド本体とからなり、かつヘッド体積を３００cm3 以上としたウッド型ゴルフクラブヘッドであって、前記フェース部材は、α＋β型チタン合金からなりかつβ変態点未満でかつ該β変態点との差が１００℃以下の温度で熱間鍛造された後、室温にて冷却されることにより形成され、しかもこのフェース部材と前記ヘッド本体との接合部の少なくとも一部が、フェース面の周縁からヘッド後方に少なくとも５mm以上隔てることを特徴とするウッド型ゴルフクラブヘッド。
【請求項２】前記フェース部材は、フェース面のビッカース硬さが３００〜３８０Ｈｖであることを特徴とする請求項１記載のウッド型ゴルフクラブヘッド。
【請求項３】前記接合部は、前記フェース面の周縁からヘッド後方に５mm以上隔てる部分の合計長さが、該接合部の全周長さの４０％以上であることを特徴とする請求項１又は２記載のウッド型ゴルフクラブヘッド。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、打球フィーリング、反発性能、強度をバランス良く向上しうるウッド型ゴルフクラブヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年ではウッド型ゴルフクラブヘッドの大型化が進み、ヘッド体積が３００cm3 以上のものが主流となりつつある。ヘッド体積を大型化するためには、高い強度を有する金属材料を用いてヘッド各部を薄肉化することが行われているが、やはり強度の低下が生じやすい。とりわけ、フェース部材とヘッド本体部とを溶接により接合したものでは、該接合部の強度低下が懸念される。
【０００３】このような強度不足を補うために、ヘッド各部の肉厚を大とすると、ヘッドの反発性能が低下したり、打球時にゴルファの手にフィードバックされる感触（以下、単に「打球感」という）が硬く感じられる傾向がある。またヘッド体積の大型化は、打球音を低くする傾向があり、ウッド型ゴルフクラブヘッドにおいてはフィーリング的にもさらなる高音化が望まれている。
【０００４】本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、フェース部材を、α＋β型チタン合金からなりかつβ変態点未満でかつ該β変態点との差が１００℃以下の温度で熱間鍛造された後、室温冷却により形成し、しかもこのフェース部材と前記ヘッド本体との接合部の少なくとも一部を、フェース面の周縁からヘッド後方に少なくとも５mm以上隔てることを基本として、打球フィーリング、反発性能、強度をバランス良く向上しうるウッド型ゴルフクラブヘッドを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のうち請求項１記載の発明は、ボールを打球するフェース面を有するフェース部材と、このフェース部材を固着するヘッド本体とからなり、かつヘッド体積を３００cm3 以上としたウッド型ゴルフクラブヘッドであって、前記フェース部材は、α＋β型チタン合金からなりかつβ変態点未満でかつ該β変態点との差が１００℃以下の温度で熱間鍛造された後、室温にて冷却されることにより形成され、しかもこのフェース部材と前記ヘッド本体との接合部の少なくとも一部が、フェース面の周縁からヘッド後方に少なくとも５mm以上隔てることを特徴としている。
【０００６】また請求項２記載の発明は、前記フェース部材は、フェース面のビッカース硬さが３００〜３８０Ｈｖであることを特徴とする請求項１記載のウッド型ゴルフクラブヘッドである。また請求項３記載の発明は、前記接合部は、前記フェース面の周縁からヘッド後方に５mm以上隔てる部分の合計長さが、該接合部の全周長さの４０％以上であることを特徴とする請求項１又は２記載のウッド型ゴルフクラブヘッドである。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。図１は本発明の実施形態に係るウッド型ゴルフクラブヘッドの斜視図、図２はその分解斜視図、図３はヘッドの断面図をそれぞれ例示している。図において、ウッド型ゴルフクラブヘッド（以下、単に「ヘッド」ということがある。）１は、ボールを打撃するフェース面Ｆを表面とするフェース部２と、ヘッド上面をなすクラウン部３と、ヘッド底面をなすソール部４（図３に示す）と、前記クラウン部３とソール部４との間をトウ側からバックフェースを通りヒール側までのびてヘッド側面を形成するサイド部５と、図示しないシャフトが装着されるネック部６とを具えたものが例示される。また本例のヘッド１は、金属材料からなりかつ内部を中空としたものが示される。
【０００８】ヘッド１は、ヘッド体積が３００cm3 以上に設定される。３００cm3 未満であると、構えた際の安心感に欠け、かつヘッドの慣性モーメントの増大を期待できない。好ましくは、ヘッド体積を３００〜４００cm3 、さらに好ましくは３０５〜３７０cm3 とするのが望ましい。なおヘッド体積は、前記ネック部６を含んだ外表面にて囲まれる全体の体積とする。
【０００９】図２に示すように、ヘッド１は、フェース面Ｆを有するフェース部材１２と、このフェース部材１２を前面に配しかつ本例では溶接により固着されて該ヘッド１を形成するヘッド本体１３とからなる。このように、本実施形態のヘッド１は、２つのパーツを接合することにより構成される所謂２ピース構造のものを例示している。２ピース構造は、ヘッド１を製造するに際して溶接箇所を減じ生産性を向上し得るほか、各部の寸法や角度のバラツキなどを抑制し精度の高いヘッドを仕上げるのに役立つ。
【００１０】ヘッド本体１３は、クラウン部３の主要部をなすクラウン基体部１４と、ソール部４の主要部をなすソール基体部１５と、前記クラウン基体部１４とソール基体部１５との間を継ぎかつサイド部５の主要部をなすサイド基体部１６と、前記ネック部６とを一体に具えるとともに、前面にフェース部材１２を配する開口部Ｏを具えている。この開口部Ｏには、例えばフェース部材１２と係合して該フェース部材１２を仮保持しうる爪片１７などを適宜設け、フェース部材１２を溶接する際の作業性を向上できる。また前記ネック部６は、円形のシャフト差込孔６ａが内部に形成されており、ヘッド１を規定のライ角に傾ける際にはこのシャフト差込孔６ａの軸中心線ＣＬ（図４に示す）を基準としうる。
【００１１】ヘッド本体１３は、例えばアルミニウム合金、チタン、チタン合金、ステンレスなどの各種の金属材料により形成しうる。本例ではα＋β型チタン合金であるＴｉ−６Ａｌ−４Ｖが採用され、ロストワックス精密鋳造法によって前記各部が一体成形されたものを例示している。このため、ソール基体部１５に対してネック部６を精度良く一体成形することができ、ライ角などのバラツキを減じるのに効果がある。ただし、ヘッド本体３は、このような態様に限定されるものではなく、他の種々の材料を用いることや、また２以上のパーツを溶接等により接合して形成されるものなど種々の態様を含む。
【００１２】フェース部材１２は、フェース面Ｆを形成する基部７と、フェース面Ｆの周縁Ｅの少なくとも一部からヘッド後方にのびる延長部９とを一体に具えて構成される。前記基部７は、本例では前記フェース部２の実質的に全域を形成する板状のものが例示されるが、必ずしもフェース部４の全域を形成する必要はなく主要部を構成するものでも良い。前記延長部９は、本実施形態では、フェース面Ｆの上の周縁Ｅａからヘッド後方にのびかつクラウン部３の表面であるクラウン面３ａの一部を形成するクラウン部側の延長部９ａと、フェース面Ｆの下の周縁Ｅｂからヘッド後方にのびかつソール部４の表面であるソール面４ａの一部を形成するソール部側の延長部９ｂと、サイド部５の表面であるサイド面５ａのトウ側部分を形成するサイド部側の延長部９ｃとを含み、図３に示す如く本例では断面略コ字状、全体として略お椀状に形成されたものを示す。また基部７と延長部９とは、溶接等により接合されているのではなく後述の熱間鍛造によって一体に構成されている。
【００１３】またフェース部材１２は、α＋β型チタン合金からなりかつβ変態点未満でかつ該β変態点との差が１００℃以下の温度で前記形状に熱間鍛造された後、室温にて冷却されることにより形成される。このような成形法を採用することにより、フェース部材１２の表面硬さを最適化でき、打球感を向上する他、割れ難くしかつ形状安定性の向上にも役立つ。好ましくは、フェース部材１２は、熱間鍛造時の温度などを種々設定すること等により、そのフェース面Ｆのビッカース硬さを３００〜３８０Ｈｖ、より好ましくは３１０〜３６０Ｈｖ、さらに好ましくは３１５〜３５０Ｈｖとするのが望ましい。フェース面Ｆのビッカース硬さが３８０Ｈｖを超えると、打球感が硬くなり過ぎてフィーリングが悪くなる傾向があり、逆に３００Ｈｖ未満になっても打球感が柔らかすぎて同様にフィーリングの悪化を招きやすい他、耐外傷性が低下する。なおビッカース硬さは試験荷重５０ｇｆの値である。
【００１４】α＋β型チタン合金を採用したのは、この材料が本発明の目的に最も合致するためである。即ち、α型チタン、例えば、純チタンを採用した場合には、引張強度が小さく打球時の衝撃力に耐えるフェース部材１２を形成するのが困難となる。またβ型チタンを採用した場合、延長部９を一体に有する複雑な形状のフェース部材１２を鍛造成形する場合、比較的高い温度で加工しなければならない場合があり、この場合、結晶粒の粗大化、針状化が生じて強度やじん性が低下しやすくなるという不具合がある。α＋β型チタン合金としては、例えばＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ（６−４チタン）、Ｔｉ−４．５Ａｌ−３Ｖ−２Ｆｅ−２Ｍｏ（ＳＰ７００）、Ｔｉ−３Ａｌ−２．５Ｖ等が挙げられ、とりわけ前二者が好ましい。
【００１５】また、前記熱間鍛造の温度は、鍛造時の材料自体の温度を意味する。この温度をβ変態点未満でかつ該β変態点との差が１００℃以下の温度に限定する。β変態点以上の温度で加工した場合、結晶組織は全てβ相に変態する。その後、冷却されると、β結晶内に針状のα結晶が析出する。β結晶は初析α結晶の５０倍以上の大きさであるため、亀裂が伝播し易くなる他、疲労特性が悪化したり、材料の硬さが過度に上昇し、脆くかつ割れやすくなるなどフェース部材１２の強度不足を招き易い。また逆にβ変態点との差が１００℃よりも大の温度で加工した場合、加工温度が低くなるため、材料の塑性加工性が低下し金型等の疲労が大きく生産性が悪化しやすい。特に好ましくは、熱間鍛造の温度を、β変態点未満でかつ該β変態点との差が９０℃以下、さらに好ましくは８０℃以下に限定するのが望ましい。
【００１６】また熱間鍛造は、例えば板材、丸棒などの塊状のα＋β型チタン合金材料を前記温度に加熱しかつハンマーやプレス型で打撃ないし加圧してフェース部材１２を得る。このように鍛造により加工されたフェース部材１２は、鋳造に比して緻密な結晶構造が得られ、材料の強度を向上させうる点で好ましく、かつ金属材料に大きな塑性変形を伴わせることができるため、かかる大きな塑性変形を利用して略お椀状のフェース部材を容易に成形することが可能になる。特にチタン合金を前記温度に加熱して加工する熱間鍛造の場合には、材料の延性がより向上しさらに加工性を高めるのに役立つ。また鍛造における成形法は、例えば自由鍛、型鍛造（開放型、密閉型、或いは半密閉型を含む）、高速鍛造又は等温鍛造など各種のものを含み、素材に圧縮塑性変形を生じさせるものであれば適宜のものが採用できる。好ましくは、鍛造によって得られた素形材の表面に酸化膜（スケール）が生じにくい密閉型型鍛造法を用いるのが望ましい。
【００１７】またフェース部材１２は、上記熱間鍛造により成形された後、室温にて冷却する必要がある。室温とは、０〜１００℃の温度範囲、より好ましくは１０〜５０℃を意味し、熱間鍛造後、フェース部材１２を処理炉から取り出し、前記温度雰囲気中で空冷（自然放置）する。なお熱間鍛造は、高温の処理炉内で行われ、従来では炉内に放置し徐冷していたが、この方法では材料が高温で保持されている時間が大となるため、時効効果が大きく材料硬さが大となって打球フィーリングを悪化させやすいなど好ましくない。また、水冷などの急冷も考えられるが、この方法では熱間鍛造時の残留応力が大きくなり、溶接時に歪が生じやすく形状が安定しないという不具合がある。
【００１８】また本発明では、前記延長部９のヘッド後方への長さを規制することにより、フェース部材１２とヘッド本体１３との接合部ｊの少なくとも一部が、フェース面Ｆの周縁Ｅからヘッド後方に少なくとも５mm以上の距離Ｄを隔てることを特徴事項の一つとしている。これにより、前記接合部ｊをフェース面Ｆの周縁Ｅからヘッド後方により遠ざけることができ、ヘッド１の強度、反発性能の低下を抑制する。
【００１９】即ち、発明者らの種々の解析の結果、打球時にボールの反発に影響を与えるヘッドの振動は、主にフェース面Ｆを主体とする振動であり、効果的な反発をボールに与えるためには、フェース面Ｆの周縁Ｅ付近の剛性を低く設定するのが良いことが判った。一方、前記フェース部材１２とヘッド本体１３との溶接による接合部ｊは、ヘッド内部に残存する溶接ビード（図示省略）によって厚さが増し、その部分の剛性を高めヘッドの反発性能を低下させる。また、前記接合部ｊは、溶接時の熱の影響を受けることにより、結晶粒の粗大化や針状化が生じ硬度が大となる。このため、このような接合部ｊがフェース面Ｆの周縁Ｅに存在していると反発性能、強度が低下する。とりわけ、ヘッド体積が３００cm3 以上のヘッドでは打球音が悪くなることも判明している。
【００２０】本実施形態では、上記の観点より、前記距離Ｄを５mm以上、さらに好ましくは８mm以上、特に好ましくは１５mm以上とするのが望ましい。前記距離Ｄが５mm未満では、反発性能、強度、フィーリングをバランス良く高めるのが困難となる。また接合部ｊをヘッド後方へと離隔しうることにより、フェース面Ｆに生じた打球時の衝撃力は延長部９を伝達する際に減衰されて接合部ｊに作用するため、該接合部ｊを起点とする損傷の防止にも役立ち、さらに強度を高めるのに役立つ。
【００２１】他方、前記距離Ｄが大きすぎると、熱間鍛造によってフェース部材１２を成形するのが困難となり、量産性を低下させるおそれがある。かかる観点より、距離Ｄは、前記いずれかの下限値との組み合わせにおいて５０mm以下、特に好ましくは３０mm以下とするのが望ましい。
【００２２】前記距離Ｄは、図３〜図５に示すように、ネック部６の軸中心線ＣＬを垂直面ＶＰ１内に配しかつ規定のライ角βで傾けるとともに、フェース面Ｆを該ヘッド１のフェース角に傾けて水平面ＨＰに載置したヘッド測定状態において、前記垂直面ＶＰ１と直角方向かつ水平に測定する。本例ではクラウン部側の延長部９ａ、ソール部側の延長部９ｂは、図５に示すように、フェース面の中心点Ｆｃ近傍で前記距離Ｄを最大とし、トウ及びヒール側の端部で徐々に距離Ｄが減少するものを例示する。そして、各延長部９ａ、９ｂは、ヒール側の端部分を除いた実質的な全域で５mm以上に設定されている。
【００２３】前記「フェース面の中心点Ｆｃ」は、図４に示すように、ヘッド測定状態において、フェース面の高さｈの中間点を通る水平面Ｐ１と、フェース面の幅ｗの中間点を通る垂直面Ｐ２とが交わる交線がフェース面Ｆと交差する点として定める。また前記フェース部の周縁Ｅは、稜線によって定めうる場合は当該稜線とするが、それが不明のときには、図６（Ａ）に示す如く、スイートスポット点ＳＳを通るフェース面Ｆに対する接線（図６（Ａ）では、ＡないしＤの４本のみを例示）Ｒを引くとともに、同図（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、この各接線Ｒに対して４５゜の角度でヘッド後方へと広がる傾斜線Ｕを引き、この傾斜線Ｕとヘッド表面との接点を連続して求めて特定しうる。なお符号Ｇはヘッド重心、同Ｋは該ヘッド重心Ｇからフェース面Ｆに引いた法線であり、この法線Ｋとフェース面Ｆとの交点をスイートスポット点ＳＳとする。
【００２４】また前記距離Ｄは、前記接合部ｊの全周において５mm以上をなすことが望ましいが、本例のようにヘッド本体１３側にネック部６を設けたときにはそれが困難となる。このような場合、好ましくは前記距離Ｄが５mm以上をなす部分の合計長さ（接合部ｊに沿って測定する）が、接合部ｊの全周長さの４０％以上、より好ましくは５０％以上、さらに好ましくは６０％以上の部分を占めることが望ましい。これにより、前記強度、反発性能、フィーリングをさらに確実に高めることができる。
【００２５】また本例においては、図３に示すように、延長部９の厚さｔｂを前記基部７の厚さよりも小に形成したものを示す。これにより、ボールと直接衝突する基部７の強度を確保しつつ延長部９について不必要に剛性を高めることが防止できる。従って、ヘッドの強度を損ねることなく反発性能をさらに効率良く向上しうる。なお前記厚さの比（ｔａ／ｔｂ）は、１．０〜４．０程度とするのが望ましい。また基部９の厚さは例えば１．５〜３．０mm程度とするのが良い。
【００２６】以上本発明の実施形態について説明したが、延長部９は、上記の実施形態に限定されるものではなく、例えば基部７のヒール側にも設けることもできる。またクラウン部側の延長部９ａのみとすること、またソール部側の延長部９ｂのみとすることもできる。またクラウン部側の延長部９ａとソール部側の延長部９ｂとで長さを違えることもできる。
【００２７】
【実施例】本発明の効果を確認するために表１の仕様によりゴルフクラブヘッドを試作し、各種のテストを行った。フェース部材には、前記ＳＰ７００（日本鋼管（株）社製のα＋β型チタン合金でβ変態点８９０℃）、及びＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ（β変態点９９０℃）を用いた。ＳＰ７００は８４０℃で、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖについては９３０℃でそれぞれ熱間鍛造を行いフェース部材を成形した。またヘッド本体はＴｉ−６Ａｌ−４に統一し、これにＴＩＧ溶接にてフェース部材を溶接した。テスト方法は、次の通りである。
【００２８】＜ビッカース硬さテスト＞ＪＩＳ Ｚ２２４４「ビッカース硬さ試験方法」に準じてフェース面の表面硬さを測定した。本実施例では、島津製作所（株）製の島津微小硬度計「ＨＭＶ−２０００」を用い荷重５０ｇｆ、保持時間１０秒で測定した値である。また測定位置は、フェース面の中心点を中心とする半径５mmの円内で５カ所測定しその平均を用いた。
【００２９】＜打球フィーリング（打球感・打球音）テスト＞各供試ヘッドにＦＲＰ製の同一のシャフトを装着しウッド型ゴルフクラブを試作するとともに、該クラブをトップレベルのアマチュア１０人に試打してもらい、その打球感、打球音の総合的なフィーリングを確認した。評価は次の通りとした。
７人のゴルファが「良い」と判断したもの：「○」
４〜６人のゴルファが「良い」と判断したもの：「△」
上記以外のもの：「×」
【００３０】＜強度テスト＞各供試ヘッドにＦＲＰ製の同一のシャフトを装着しウッド型ゴルフクラブを試作するとともに、該クラブをスイングロボットに取り付け、ヘッドスピードが５０ｍ／ｓとなるように調節して２ピースゴルフボールを各クラブ毎に５０００球づつ打撃し、以下の要領で評価した。
３０００発未満でフェース部に割れが生じたもの：「×」
３０００発以上５０００発未満でフェース部に割れが生じたもの：「△」
５０００発終了後フェース部に割れが生じていないもの：「○」
【００３１】＜反発性能テスト＞ヘッドの反発特性は、Ｕ．Ｓ．Ｇ．Ａ．の Procedure for Measureing the Velocity Ratio of a Club Head for Conformance to Rule 4-1e, Revision 2 (February 8, 1999) に基づき行った。具体的にはゴルフボールをボール発射装置を用いて発射し、台座上に固着することなく載置されたヘッドのフェース部のスイートスポットに衝突させ、ゴルフボールの衝突直前の入射速度Ｖｉと跳ね返り速度Ｖｏとを測定する。そして、ゴルフボールの入射速度をＶｉ、跳ね返り速度をＶｏ、ヘッド質量をＭ、ゴルフボールの平均質量をｍとした場合に、次式により反発係数ｅを算定した。
（Ｖｏ／Ｖｉ）＝（ｅＭ−ｍ）／（Ｍ＋ｍ）
なおゴルフボールの発射口からフェース部までの距離は５５インチとし、ボールがヘッドのスイートスポットの位置から５mm以上離れない位置でかつフェース面に対して直角に衝突させた。またゴルフボールはタイトリスト社製のピナクルゴールドを使用し、ボール初速は１６０フィート±０．５フィート（４８．７６８±０．１５２４ｍ／ｓ）に設定した。テストの結果などを表１に示す。
【００３２】
【表１】

【００３３】テストの結果、実施例のものは比較例に比べると、強度、反発性能、フィーリングとも良好な結果を示していることが確認できた。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発明では、ヘッド体積を３００cm3 以上と大型とし、しかもフェース部材とヘッド本体との接合部の少なくとも一部が、フェース面の周縁からヘッド後方に少なくとも５mm以上の距離を隔てることによって、該接合部をフェース面の周縁からヘッド後方へと遠ざけることができる。これにより、ヘッドの反発性能の悪化が抑制される。またフェース部材をα＋β型チタン合金からなりかつβ変態点未満でかつ該β変態点との差が１００℃以下の温度で熱間鍛造された後、室温にて冷却されることにより、前記構成との相乗作用により打球フィーリング、強度、反発性能をバランス良く向上しうる。
【００３５】また請求項２記載の発明のように、フェース面のビッカース硬さが３００〜３６０Ｈｖとしたときには、さらに打球感を向上しうる。さらに請求項３記載の発明のように、接合部において、フェース面の周縁からの距離が５mm以上の部分を該接合部の全周長さの４０％以上とすることにより前記効果をより確実に向上しうる。
【出願人】 【識別番号】０００１８３２３３
【氏名又は名称】住友ゴム工業株式会社
【住所又は居所】兵庫県神戸市中央区脇浜町３丁目６番９号
【出願日】 平成１３年９月１０日（２００１．９．１０）
【代理人】 【識別番号】１０００８２９６８
【弁理士】
【氏名又は名称】苗村 正 （外１名）
【公開番号】 特開２００３−７９７６９（Ｐ２００３−７９７６９Ａ）
【公開日】 平成１５年３月１８日（２００３．３．１８）
【出願番号】 特願２００１−２７３９１８（Ｐ２００１−２７３９１８）