JP2004358224A - ボールの飛行および軌道を制御するために曲げ剛性に変動をもたせたゴルフクラブヘッド - Google Patents

Abstract

この発明は打撃フェースを有するゴルフクラブヘッドに関する。打撃フェースは方向制部分を有し、この方向制御部分が少なくとも２つの曲げ剛性が異なるゾーンを有し、打撃フェースがゴルフボールを打ったときに２つのゾーンが異なって変形してゴルフボールの飛行方向を選択的に制御する。方向制御部分は上側ゾーンおよび下側ゾーンを含んでよく、上側ゾーンの曲げ剛性がより小さい。代わりに、下側ゾーンの曲げ剛性をより小さくしても良い。他方、方向制御部分は左ゾーンおよび右ゾーンを有してもよく、左または右のゾーンの一方の曲げ剛性をより小さくして、右、左の横方向の打ち出し角度を選択的に制御する。打撃フェースはさらに方向制御部分の内に配された中央ゾーンを有し、この中央ゾーンの曲げ剛性を方向制御部分の曲げ剛性の少なくとも約３倍より大きくする。
【選択図】 図１

Description

この発明は改良されたゴルフクラブヘッドに関する。より具体的には、この発明は、異なる曲げ剛性を持つ不連続な複数のゾーンを具備して精度を向上させ反発係数を増大させる改良された打撃フェースを有するゴルフクラブヘッドに関する。

ゴルフクラブの設計が複雑であることはよく知られている。クラブの各部品（すなわち、クラブヘッド、シャフト、ホーゼル、グリップ、それらの部品）の使用はクラブの性能に直結する。したがって、設計仕様を変更することにより、特別な性能特徴を実現するように仕上げることができる。

クラブヘッドの設計は長く研究されてきた。クラブヘッドの設計においてより重要な配慮には、ロフト、ライ、フェースアングル、水平フェースバルジ、垂直フェースロール、フェースプログレッション、フェースサイズ、ソール湾曲、重心、材料選定、ヘッドの全重量がある。この基本的な一組の基準が一般にゴルフクラブエンジニアリングの焦点であるが、他のいくつかの設計側面も検討されなければならない。クラブヘッドの内部設計、例えばホーゼルの収容部、シャフトとの結合手段、クラブヘッドのフェースまたは本体の周辺ウェート、および中空クラブヘッド内のフィラーは、アコースティック改善するために適合化できる。

ゴルフクラブヘッドはまたゴルフクラブとゴルフボールとの間の衝突の間に起こる衝撃の繰り返しに耐える強度を有しなければならない。この瞬間に起こる負荷により、ゴルフボールは重力の数オーダ倍の大きさの力をゴルフボールに与えることになる。このため、クラブフェースおよびボディは材料の破砕や降伏に起因する永久的な変形や決定的な損傷に抗するように設計されなければならない。チタン製の中空メタルウッドドライバのフェースの厚さは、典型的には、均一で、０．０１０インチより厚く、これにより、クラブヘッドの構造上の一体性を確実にしている。

プレーヤは、最大距離および着地位置の正確性を実現する、メタルウッドドライブおよびゴルフボールの組み合わせを通常求めている。打撃後のボール飛距離は、ボールの並進運動速度の大きさおよび方向と、ボールの回転速度すなわちスピンとにより支配される。気圧、湿度、温度および風速を含む環境条件がさらにボールの飛びに影響を与える。しかしながら、環境の効果はゴルフ用品メーカのコントロールを越えている。ゴルフボールの正確な着地も多くの要素により決定される。こららの要素のうちのいくつかは、クラブヘッド設計例えば重心やクラブヘッドの柔軟性に起因する。

合衆国ゴルフ協会（ＵＳＧＡ）すなわち合衆国におけるゴルフ規則の管理団体は、ゴルフボールの性能について仕様を持っている。これら性能仕様は、適合するゴルフボールのサイズおよび重量を規定する。１つのＵＳＧＡ規則は、所定の衝撃後のゴルフボールの初速度を２５０フィート／秒＋−２％（または２５５フィート／秒の最大初速度）に制限している。ゴルフボールの飛距離を大きくするために、この規則を満たしながら、衝撃後のボール速度およびボール・クラブ間衝撃の反発係数を最適化しなければならない。

一般に、環境による影響を無視すれば、ゴルフボールの飛距離はクラブヘッドによる衝撃の間にボールに加えられた全運動エネルギに左右される。衝突の際、運動エネルギはクラブから伝達されクラブヘッド中の弾性歪みエネルギとして、また、ボールの粘弾性歪みエネルギとして蓄積される。衝撃後、ボールおよびクラブに蓄積されたエネルギはボールおよびクラブの並進速度および回転速度の形で運動エネルギに変換されて戻される。衝突は完全には弾性的ではないので、エネルギの一部はクラブヘッドの振動やボールの粘弾性緩和に消費される。粘弾性緩和は、ゴルフボールに用いられるパリマー材料の材料特性である。

ボールの粘弾性緩和は寄生エネルギ源であり、これは変形率に依存する。この効果を最小化するために変形率を小さくする必要がある。これは、クラブフェースの衝突時の変形をより大きくすることにより実現できる。金属の変形は純粋に弾性的であろうから、クラブフェースに蓄えられた歪みエネルギは衝突の後にボールに戻り、この結果衝突後のボールの飛び出し速度を増加させる。

クラブフェースの許容変形を可変するために種々の手法を採用できる。これには、均一フェース肉薄化、剛性部材をリブとする薄肉フェース、可変厚さ、その他が含まれる。こられの設計は、十分な構造上の一体性を有して繰り返しの衝突にクラブフェースの永久的な変形を伴うことなく耐えるものでなくてはならない。一般に、慣用的なクラブヘッドでは、クラブのフェースの衝突位置に応じて反発係数（Ｃｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｒｅｓｔｉｔｕｔｉｏｎ。ＣＯＲ）が変化する。さらに慣用的なクラブの精度は衝突位置に著しく依存する。

したがって、ゴルフボールの着地精度を維持したままでゴルフボールの飛行距離を最大化させる打撃フェースを具備するゴルフクラブの要望がある。

この発明は、シャフトのアタッチメントに適合化されたゴルフクラブヘッドに関する。ヘッドはフェースおよびボディを有する。フェースは、中央部分と、隣接包囲中間部分とを含むような形状および寸法を有する。中央部分は比較的堅固であり、中間部分は比較的柔軟になっており、ボールの衝突時にフェースの中間部分が変形してボール速度を大きくし、他方で、中央部分が実質的に変形せずにボールが的に向かって飛んでいくようにする。そのため、ボール衝突時に、中間部分が変形して中央領域がユニットとしてクラブヘッドの内および外に移動する。この結果、ヘッドは０．８１より大きな反発係数を達成する。

以上の点は、中央部分に第１の曲げ剛性（ｆｌｅｘｕａｌ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）を与え、中間部分に第２の曲げ剛性を与えることにより実現できる。曲げ剛性は、ヤング率すなわち弾性率（Ｅ）に当該部分の厚さの３乗を掛けたもの、すなわち、Ｅｔ^３として定義される。第１の曲げ剛性は第１の曲げ剛性とかなり異なっている。この結果、ボール衝突時に、中間部分が実質的に変形して中央部分がヘッド中に移動し、また、中央部分の変形は最小となる。

１つの実施例では、第１の曲げ剛性は少なくとも第２の曲げ剛性の３倍である。他の実施例では、第１の曲げ剛性は第２の曲げ剛性の６倍から１２倍である。より好ましくは、第１の曲げ剛性は２５，０００ｌｂ・ｉｎより大きい。最も好ましくは、第１の曲げ剛性は５５，０００ｌｂ・ｉｎおり大きい。好ましくは、第２の曲げ剛性は１６，０００ｌｂ・ｉｎより小さい。より好ましくは、第２の曲げ剛性は１０，０００ｌｂ・ｉｎより小さい。

曲げ剛性は、材料の特性と厚さに左右されるので、第１曲げ剛性および第２間が剛性の実質的な相違を実現するためにつぎのような手法を採用できる。（１）各部に異なる材料を用いる。（２）各部に異なる厚さを用いる。（３）各部に異なる材料と異なる厚さを用いる。例えば、１つの実施例では、中央部分の厚さを中間部分の厚さより大きくし、双方の部分の材料を同じもの、例えば、チタンやスチールにする。

ゴルフクラブヘッドはさらに中間ゾーンとクラブの本体との間に周辺図を含んでも良い。１つの実施例においては、周辺ゾーンの曲げ剛性は、第２曲げ剛性の少なくとも２倍の大きさの第３曲げ剛性となる。周辺部の面積は、好ましくは、ゴルフクラブヘッドフェースの全面積に３０％より小さい。

代替的な実施例では、ゴルフクラブヘッドは内部キャビティを画定するシェルおよびフェースを含む。フェースはフェース領域を画定し、中央の第１部分とこれに隣接する第２部分とを有する。第１部分は第１の厚さを有し第１の面積を画定する。第２部分は第２の厚さを有する。第１の面積は、フェースの全面積の約１５％から約６０％の間であり、第１の厚さは第２の厚さより大きい。より好ましくは、第１の面積はフェース面積の約２０％から約５０％の間である。シェルはさらに頂部クラウン部分および分離されたソールプレート、ヒール部分および分離されたトウ部分、および、フェースから分離された背面を有する。

上述したクラブヘッドにおいては、第１、第２および第３部分が種々の形状、たとえｂあ、フェースの形状または楕円形上をとることができる。さらに、クラブヘッドの内部キャビティは、約２５０立方センチメートル、より好ましくは約２７５立方センチメートルの容積を持つことができる。クラブヘッドのフェースは約１３°より小さなロフトを持つことが好ましい。

さらに、中央、中間および周辺部分はそれぞれ種々の厚さをとることができる。

この発明の他の特徴は、クラブヘッドの重心を直交座標系に関連して配置する点である。直交座標系の原点は打撃フェースの幾何学中心に一致する。Ｘ座標は、打撃フェースの幾何学中心に接する位置の水平軸であり、クラブのヒール方向が正方向である。Ｙ軸はＸ軸と直交する他の水平軸であり、正方向はクラブの背面方向である。Ｚ軸は、Ｘ軸およびＹ軸と直交する垂直軸であり、正方向はクラブのクラウン方向である。重心は、好ましくは、フェースの幾何学中心より後ろ側でより低い位置にある。

１つの実施例においては、重心はＺ軸に沿って幾何学中心より少なくとも約０．１インチの第１の距離だけ離れている。より好ましくは、重心はＺ軸に沿って幾何学中心からソールプレートに向かって離れており、第１の距離は少なくとも約０．１５インチである。他の実施例においては、重心はＸ軸に沿って幾何学中心から第２の距離だけ離れており、第２の距離は約０．０２インチよりも小さい。さらに、重心はＹ軸に沿って幾何学中心より第３の距離だけ背面部分に向かって離れており、第３の距離は約１．２５インチよりも小さい。

この発明はまた打撃フェースと具備しシャフトのアタッチメントに適合されたゴルフクラブに向けられている。フェースは全フェース面積を有し、第１主共鳴周波数を有し、これは好ましくは約２９００Ｈｚより小さい。フェースは、さらに、フェースの幾何学中心を含む中央ゾーンと、中央ゾーンに隣接して配された中間ゾーンとを有する。中央ゾーンは第１の曲げ剛性および中央ゾーン面積を有し、これは少なくとも全フェース面積に１５％である。中間ゾーンは第２の曲げ剛性を有する。第１の曲げ剛性は少なくとも２５，０００ｌｂ・ｉｎであり、第２の曲げ剛性より大きい。

この発明の１つの実施例は、シャフトに取り付けるように適合化され、打撃フェースを有し、この打撃フェースが方向制御部分を有し、この方向制御部分が２つ以上の異なる曲げ剛性のゾーンを有し、打撃フェースがゴルフボールに衝突したときにこのゾーンが異なる程度で変形しゴルフボールの飛行方向を選択的に制御するゴルフクラブに向けられている。打撃フェースはさらに方向制御部分に中に中央部分を有し、これが打撃フェースの幾何学中心を含み、中央部分の曲げ剛性が、方向制御部分の曲げ剛性の、少なくとも約３倍、好ましくは少なくとも約６倍、より好ましくは少なくとも約１２倍より大きい。

ゴルフクラブヘッドはさらに方向制御部分の周囲に周辺部分を具備してもよく、この周辺部分の曲げ剛性は方向制御部分の曲げ剛性の少なくとも約２倍である。１つの側面によれば、上記２以上の方向制御ゾーンの第１ゾーンの曲げ剛性は約８，５００ｌｂ・ｉｎおよび約６０，０００ｌｂ・ｉｎの間である。上記２以上の方向制御ゾーンの第２ゾーンの曲げ剛性は第１ゾーンの曲げ剛性の約０．５倍から約２倍である。さらに、上記２以上の方向制御ゾーンの第３ゾーンの曲げ剛性は第１ゾーンの曲げ剛性の約０．７倍から約１．３倍であり、上記２以上の方向制御ゾーンの第４ゾーンの曲げ剛性は第１ゾーンの曲げ剛性の約０．７倍から約２倍である。

方向制御部分は、上側クラウンゾーンおよび下側ヒールゾーンを有してよく、また、側面ヒールゾーンおよび側面トウゾーンを有して良い。代替的には、方向制御部分はこららゾーンの４つすべてを具備して良い。好ましくは、これら４つのゾーンは、打撃フェースの垂直中心線および水平中心線により線引きされる。

図１−５を参照して、この発明のゴルフクラブヘッド１０の第１実施例が示される。クラブヘッド１０は、ボディ１４を具備するシェル１２、打撃フェース１６、トウ部分１８、ヒール部分２０、ソールプレート２２、ホーゼル２４、底部分２６、クラウン部分２８および背面部分２９を有している。ソールプレート２２はボディ１４の底部分２６中のリセス３０（図５に示される）にフィットする。シェル１２およびソールプレート２２は、内部キャビティ３１（図５に示される）を生成する。打撃面１６は外部表面３２および内部表面３４を具備する外部表面３２は付加的に溝３５を具備しても良い。

ゴルフボールシャフト（図示しない）はホーゼル２４に取り付けられ、シャフト軸ＳＨＡに沿って配置される。ホーゼルはクラブヘッドの底まで延びてもよく、ヘッドの頂部および底の間で止まってもよく、また、ホーゼルは頂部部分に平坦に終端してヘッドのキャビティ中に延びても良い。

クラブヘッド１０の内部キャビティ３１は空洞でもよく、また、発泡剤や他の低比重材料で充填されていも良い。内部キャビティ３１の容積が２５０立方センチメートルより大きく、より好ましくは、２７５立方センチメートルより大きいことが望まれる。好ましくは、この発明のクラブヘッドの質量は１５０グラムより大きいが、２２０グラムより小さい。

図３−３Ｂを参照すると、フェース１６が中央ゾーンすなわち部分３６、この中央ゾーン３６に隣接する中間ソーンすなわち包囲部分３８、および付加的な周辺ゾーンまたは外側部分４０を含む。中間ゾーン３８は好ましくは中央ゾーン３６を囲み、周辺ゾーン４０は好ましくは中間ゾーン３８を囲む。周辺ゾーン４０は中間ゾーン３８およびクラウン部分２８の間に配される。以下の説明および特許請求の範囲では、中央ゾーン３６は、打撃フェース１６の中央に配される連続したゾーンであり、打撃フェースの幾何学中心（「ＧＣ」）を含んでいる。

ゾーン３６、３８および４０は、以下に説明するようにその面積が小さい点を除けば、打撃ファース１６の形状と類似している。好ましくは、ソーン３６、３８および４０は、上記打撃フェース１６内において相互に実質的に同心的になっている。中央ゾーン３６は、第１の厚さｔ_１を有する。中間ゾーン３８は第２の厚さｔ_２を有する。第１の厚さｔ_１は第２の厚さｔ_２より大きい。典型的には、クラブヘッドを注型するときに、周辺ゾーン４０は中間ゾーン３８より厚くなる。しかしながら、この発明はこのような較正に限定されない。好ましくは、第１の厚さｔ_１は中間ゾーン３８の第２の厚さｔ_２の約１．５倍から約４倍に等しい。

ゾーン３６、３８および４０の間の厚さの関係は、それぞれのゾーンにより実現される曲げ剛性の間に予め定められた関係が達成されるように定められる。各ゾーンの曲げ剛性（ＦＳ）は簡略化された下記の式で定義される。
ＦＳ＝Ｅ×ｔ^３
ただし、Ｅ＝ゾーンの材料の弾性率すなわちヤング率
ｔ＝ゾーンの厚さ

中央ゾーン３６は第１の曲げ剛性ＦＳ_１を有する。中間ゾーン３８は第２の曲げ剛性ＦＳ_２を有する。周辺ゾーン４０は第３の曲げ剛性ＦＳ_３を有する。各ゾーンの間の予め定められた関係は、第１の曲げ剛性ＦＳ_１が第２の曲げ剛性ＦＳ_２より実質的に大きく、またオプションで、第３の曲げ剛性ＦＳ_３が第２の曲げ剛性ＦＳ_２より実質的に大きいというものである。好ましくは、第１の曲げ剛性ＦＳ_１は少なくとも第２の曲げ剛性ＦＳ_２の３倍より大きい。比としてつぎの関係が満たされる必要がある。
（ＦＳ_１／ＦＳ_２）＞＝３
この式は、中央ゾーンの曲げ剛性ＦＳ_１の中間ゾーンの曲げ剛性ＦＳ_２に対する比が３．０以上であることを意味する。以上の曲げ剛性の比が３未満の場合には、中央ゾーンが衝突時に過剰な変形を受けクラブの精度が減少する。より好ましくは、第１の曲げ剛性ＦＳ_１が少なくとも第２の曲げ剛性ＦＳ_２の６倍から１２倍より大きく、最も好ましくは、第１の曲げ剛性ＦＳ_１が少なくとも第２の曲げ剛性ＦＳ_２の約８倍より大きい。

好ましくは、第３の曲げ剛性ＦＳ_３は少なくとも第２の曲げ剛性ＦＳ_２の２倍より大きい。したがって、次の関係が満たされる必要がある。
（ＦＳ_３／ＦＳ_２）＞＝２
クラブヘッド１０（図３に示されるように）において、上述の曲げ剛性の関係は、具体的な弾性率の所定の材料を選定したうえでゾーンの厚さを変えることにより達成される。他の実施例において、曲げ剛性の関係は、ゾーンの材料を相互に変えてゾーンが異なる弾性率を持つようにして実現でき、相応して圧をを変化させる。それゆえ、各部分の厚さは、各部分の材料の弾性率に応じて同一にもでき、異なるようにもできる。また、構造リブ、強化プレートおよび厚さパラメータを通じて所望の曲げ剛性比を得ることも可能である。

量的には、第１の曲げ剛性ＦＳ_１は２０，０００ｌｂ・ｉｎより大きいことが好ましい。第１の曲げ剛性ＦＳ_１は２０，０００ｌｂ・ｉｎより小さいと、衝突時に中央領域が過剰に変形して精度が減少する。より好ましくは、第１の曲げ剛性ＦＳ_１は５５，０００ｌｂ・ｉｎより大きい。好ましくは、第２の曲げ剛性ＦＳ_２は１６，０００ｌｂ・ｉｎより小さい。第２の曲げ剛性ＦＳ_２は１６，０００ｌｂ・ｉｎより大きいとＣＯＲおよびその結果としてのボール速度が減少する。より好ましくは、第２の曲げ剛性ＦＳ_２は１０，０００ｌｂ・ｉｎより小さく、最も好ましくは７，０００ｌｂ・ｉｎより小さい。

図３を参照すると、中央部分３６は、外部表面領域３２すなわちフェース領域の約１５％から約６０％の間の第１の面積を有することが好ましい。フェース領域のパーセンテージは、外部表面３２の全フェース面積で各ゾーン３６、３８または４０の面積を割って計算される。外部表面３２の全フェース面積はゾーン３６、３８および４０の面積の合計と等価であることに留意されたい。好ましい実施例においては、中央ゾーン第１の面積は全フェース面積の約１５％より大きく、約６０％より小さい。中央ゾーン３６が全フェース面積の１５％より小さいと、精度が減少する。中央ゾーン３６がフェース面積３２の６０％より大きいときには、ＣＯＲが減少する。

再び図１を参照すると、クラブヘッド１０の重心が、原点が外部表面上に配置されフェース１６の幾何学中心ＧＣに一致する直交座標系と予め定められた関係となるように、クラブヘッド１０が製造されている。フェースは垂直中心線ＶＣＬおよびこれに直交する水平中心線ＨＣＬを含む。幾何学フェース中心ＧＣはこれら中心線ＶＣＬおよびＨＣＬの交点である。好ましくは、中央ゾーン３６の幾何学中心はクラブフェースの幾何学就寝ＧＣと一致する。

直交座標系は、クラブヘッドが平坦表面に載置されたときに（すなわち自然なロフトで）定義され、３つの軸を有し、これを図１に示す。直交座標系の原点は好ましくは打撃フェースの幾何学中心と一致する。Ｘ座標は、打撃フェースの幾何学中心に接する位置の水平軸であり、クラブのヒール方向が正方向である。Ｙ軸はＸ軸と直交する他の水平軸であり、正方向はクラブの背面方向である。Ｚ軸は、Ｘ軸およびＹ軸と直交する垂直軸であり、正方向はクラブのクラウン方向である。重心は、好ましくは、フェースの幾何学中心より後ろ側でより低い位置にある。

図１を参照すると、重心の位置は、Ｚ、Ｘ、およびＹ軸との関係でそれぞれ重心の座標ＣＧ_ｚ、ＣＧ_ｘ、およびＣＧ_ｙにより定義される。Ｚ軸に沿う垂直方向では、十品座標はＣＧ_ｚで表され、Ｚ軸に沿って幾何学フェース中心Ｇから第１の距離Ｄ１だけ離れている。第１の距離Ｄ１は少なくとも約−０．１インチであり、より好ましくは第１の距離Ｄ１は少なくとも約−０．１５インチであり、垂直方向の重心が幾何学中心ＧＣの下になるようにしている。

Ｘ軸に沿う水平方向では、重心座標はＣＧ_ｘで表され、幾何学フェース中心ＧＣから第２の距離Ｄ２だけ離れている。第２の距離Ｄ２は約０．０２インチより小さく約−０．０２インチより大きく、水平方向の重心が中心ＧＣから距離Ｄ２より離れないようにされる。
つの実施例においては、重心はＺ軸に沿って幾何学中心より少なくとも約０．１インチの第１の距離だけ離れている。より好ましくは、重心はＺ軸に沿って幾何学中心からソールプレートに向かって離れており、第１の距離は少なくとも約０．１５インチである。他の実施例においては、重心はＸ軸に沿って幾何学中心から第２の距離だけ離れており、第２の距離は約０．０２インチよりも小さい。さらに、重心はＹ軸に沿って幾何学中心より第３の距離だけ背面部分に向かって離れており、第３の距離は約１．２５インチよりも小さい。

図１を参照すると、Ｙ軸に沿って、重心座標がＣＧ_ｙ表され、幾何学フェース中心ＧＣから好ましくは背面部分２９に負荷って第３の距離Ｄ３だけ離れている。第３の方向の重心ＣＧ_ｙは、好ましくは約１．２５インチ以下であり、より好ましくは約１インチである。

［実験例］

この発明のこれらの側面および他の側面は、以下の、限定を意図しない例を参照してより十分に理解される。これらは単にこの発明のゴルフクラブの実施例の事例のためであり、この発明を限定するものとして理解されない。この発明の範囲は附属の特許請求の範囲により規定される。

比較例１−３は、ゾーンが所定の値を有するな材料を用いて上記のとおりの寸法で構成される。この結果、比較例については中央ゾーン曲げ剛性と隣接中間ゾーン曲げ剛性との比は１．０、２．２および０．９である。これらの比は、この発明の１側面に従う好ましい比すなわち（ＦＳ_１／ＦＳ_３＞＝３）から外れている。他方、この発明の例は、（ＦＳ_１／ＦＳ_３＝約８）となるような寸法および形状をとる。上記の例では、中間ゾーンは中央ソーンに隣接する第１中間ゾーンとこの第１中間ゾーンに隣接する第２通間ゾーンとにより画定される。周辺ゾーンは中間ゾーンに隣接する。

比較例１および３は１．０および１．８のＦＳ_３／ＦＳ_２の比をそれぞれ有する。これらの比も、この発明の他の側面に従う好ましい比すなわち（ＦＳ_３／ＦＳ_２＞＝２）から外れている。比較例２およびこの発明の例は、それぞれ３．４および４．１であり、そのような比を満たす。

この発明の例のクラブヘッドの重心は、クラブヘッドの形状、寸法に加え、３１．５グラムのウエートをソールプレートに加えて実現された。他の既知のウエート操作を採用して上気した重心位置を実現することができる。

その結果、図１を参照すると、この発明のクラブヘッド例において、重心は、Ｚ軸に沿って少なくとも０．１０インチだけ幾何学フェース中心ＧＣより下に位置し、Ｘ軸に沿って幾何学フェース中心ＧＣより０．０１インチ以内で離れ、ｙ軸に沿って幾何学フェース中心ＧＣより１．２５インチ以内で離れている。表２のパラメータ列は、重心の各位置すなわち座標について、重心が直交座標系との関連で個々の座標軸に沿ってフェース幾何学中心ＧＣから離れている距離を示している。比較例１−３の重心は、Ｚ軸およびＸ軸に沿っては、この発明の条件を適切に反映することなく配置されている。この発明の例の重心は、Ｚ、ＸおよびＹ軸におけるこの発明の条をに適切に反映して配置されている。

表３の数値によるテスト結果は、有限要素解析モデルを含む計算機技術を用いて生成された。コンピュータが例示のクラブをモデル化する場合、つぎのような仮定がなされた。すなわち、クラブヘッドのロフトが８．５°；クラブヘッドの質量が２０１グラム；およびクラブヘッド材料は６ＡＬ−４Ｖチタン合金であった。用いられたゴルフボールはツーピースのソリッドボールであった。有限要素戻るはボール打ち出し条件を予測するために用い、軌道モデルは距離および着地領域を予測するために用いた。全体距離および着地領域の予測またはテストに用いたスイングについての条件は、クラブヘッド速度が１０９．１ｍｐｓ、アタック角度が＋２度であり、フェースの垂直プレーンが速度ベクトルに対して８．５度の角度をなすようにクラブが方向づけられるクラブの反発係数（ＣＯＲ）テスト用に用いる衝撃条件は、ＵＳＧＡのゴルフ規則、得に、１９９９年２月８日付の規則４−１ｅ付録ＩＩ第２版に準拠した。

ＣＯＲすなわち反発係数は、ボールの反発力を計測する１つの手法である。ＣＯＲは接近時の速度に対する離反時の速度の比である。このモデルでは、したがって、ＣＯＲはつぎの式を用いて定義された。
（Ｖ_{ｃｌｕｂ−ｐｏｓｔ}−Ｖ_{ｂａｌｌ−ｐｏｓｔ}）／（Ｖ_{ｂａｌｌ−ｐｒｅ}−Ｖ_{ｃｌｕｂ−ｐｒｅ}）
ここで、
Ｖ_{ｃｌｕｂ−ｐｏｓｔ}は衝突後のクラブの速度を表す。
Ｖ_{ｂａｌｌ−ｐｏｓｔ}は衝突後のボールの速度を表す。
Ｖ_{ｃｌｕｂ−ｐｏｓｔ}は衝突前のクラブの速度を表す（ＵＳＧＡのＣＯＲ条件ではゼロの値）。
Ｖ_{ｂａｌｌ−ｐｒｅ}は衝突前のボールの速度を表す。

ＣＯＲは一般的に衝突物体の形状および特性に左右される。完全に弾性的な衝突ではＣＯＲは１になり、エネルギ損失はゼロである。非弾性的な、または完全に塑性的な（ｐｌａｓｔｉｃ）衝突ではＣＯＲはゼロとなり、衝突した物体は衝突後に離反せず、エネルギ損失が最大になる。この結果、大きなＣＯＲ値がより大きなボール速度と距離をもたらすことを意味する。より薄いフェースのクラブヘッドは、また、より大きなＣＯＲ値を達成し、これは、比較例３を比較例１と較べることによりわかる。しかしながら、予想外のことに、発明の例はより大きなＣＯＲを持つ。この発明のクラブヘッドにおいて、好ましいＣＯＲは約０．８１より大きく、より好ましくは、０．８３より大きい。

ＣＯＲが増加するとボールの飛距離が増大し最大トータル距離が増加すると期待される。この発明の例は最も大きなＣＯＲを持ち最も大きな最大トータル距離を実現する。

またＣＯＲが増大するときにショット精度が減少すると予想される。しかしながら、この発明の例は最も大きなＣＯＲを有し、着地領域のデータが示すように最も良い精度を有する。着地領域は、クラブの種々の位置で衝突して９個のボールの位置を包む領域である。９個の衝突位置は、クラブフェースの幾何学中心と同心の、１インチ幅、０．５インチ高さの矩形領域中で等しく離間された。この発明の例のクラブヘッドは、３４１平方ヤードの最も小さな着地領域を持つ。比較例３は、少なくとも０．８１の十分なＣＯＲを有する唯一の比較例であるが、着地領域は１０００平方ヤードであり、この発明のクラブの着地領域より著しく大きい。着地領域が小さくなればなるほどクラブの精度が大きくなる。

この発明のいくつかの代替的な実施例も実現可能である。この発明の特徴は、クラブヘッドの個別のゾーンの曲げ剛性を含み、また、部分間の曲げ剛性の比を含む。幅広く種々のリブ構造や代替材料を用いてフェース部分の曲げ剛性および曲げ剛性比の必須条件を満たすことができる。

図３−３Ｂにおいて、クラブヘッド１０の好ましい実施例が示される。クラブ１０はつぎのような構造のフェース１６を有する。中央ゾーン３６は約０．１５０インチの厚さｔ_１を有し、中間ゾーン３８は約０．０７５インチの厚さｔ_２を有し、周辺ゾーン４０は約０．１２０インチの厚さｔ_３を有する。さらに、中央ゾーン３６はトータルフェース表面領域の約２０％を含み、周辺ゾーン４０はトータルフェース表面領域の約２０％未満を含む。３つのゾーン３６、３８および４０の各々はゾーン内では均一の厚さを有し、単一の均一な材料、好ましくは、ヤング率（Ｅ）が約１６．５×１０^６ｌｂｓ／ｉｎ^２のチタン合金により構成される。

図３−３Ｂを参照すると、曲げ剛性ＦＳ_２はつぎの一般式により定義できる。

ここで、
Ａｉはゾーン内の要素の面積であり、
Ｅｉはゾーン内の要素のポンド・パー・平方インチで表したヤング率であり、

はゾーンのトータル面積を表し、
ｔｉはインチで表したゾーンの要素の平均厚さであり、
ｎはゾーン内の要素の数である。
この一般式は、各ゾーンが均一の厚さを有し、定数のヤング率を有すると、上述した、簡略式、ＦＳ_ｚ＝Ｅｔ^３に変形できる。

簡略式を用いて、中央および隣接ゾーンについて曲げ剛性を計算し、曲げ剛性比を計算できる。好ましい実施例のゴルフクラブヘッド１０の曲げ剛性比はつぎのように計算される。
ＦＳ_ｃ＝Ｅ_ｃｔ_ｃ ^３＝（１６．５×１０^６ｌｂ／ｉｎ^２）（０．１５ｉｎ）^３
＝５５，６８９ｌｂ・ｉｎ
ＦＳ_Ｉ＝Ｅ_Ｉｔ_Ｉ ^３＝（１６．５×１０^６ｌｂ／ｉｎ^２）（０．０７５ｉｎ）^３
＝６，９６１ｌｂ・ｉｎ
ここで、ＦＳ_ｃは中央領域３６の曲げ剛性であり（ＦＳ_１でも示される）、ＦＳ_Ｉは中間領域３８の曲げ剛性である（ＦＳ_２でも示される）。これらの値は上述の表１でも報告されている。したがって、ゴルフクラブヘッド１０の曲げ剛性の比は
（ＦＳ_ｃ／ＦＳ_Ｉ）＝８．０
である。

図６において、クラブヘッド１１０の代替的な実施例を示し、図３の実施例と類似の中央部分の隣接中間ゾーンに対する曲げ剛性比をもたらす、代替的な構造の打撃フェース１１６を説明する。このクラブヘッド１１０においては、フェース１１６が楕円形状の中央ゾーン１３６、隣接中間ゾーン１３８を有する。中央ゾーン１３６は、全フェース表面領域の約３０％を占める。

図７−７Ｂを参照すると、中央ゾーン１３６がリブ支持構造１３７ａ（破線で示す）を有し、これがフェースの内部表面から伸びる。アスタリスクの形状のリブ構造が複数のリブすなわち脚部を有し、中央ゾーンの剛性を強化する。中央ゾーンのリブ部分１３７ａの厚さｔ_１Ａは約０．２２５インチである。リブの幅ｗは約０．０８５インチである。中央ゾーンのリブの間の残りの部分１３８ｂの厚さｔ_１Ｂは約０．０７５インチである。リブ構造１３７ａは中央ゾーンの表面面積の約２５％を含むように画定される。中間ゾーン１３８は約０．０７５インチの均一な厚さｔ_２を有し、フェース１１６の境界まで伸び、周辺ゾーンは画定されていない。フェース１１６は、好ましくはヤング率（Ｅ）が約１６．５×１０^６ｌｂｓ／ｉｎ^２の均一なチタン合金で製造される。

図６−７Ｂを参照すると、中央領域１３６および隣接中間ゾーン１３８の間の曲げ剛性比が計算され、以下のようになる。

楕円中央領域１３６の面積はＡ_Ｃ＝π×ｂ×ａであり、「ｂ」は楕円の長軸の１／２であり、「ａ」は楕円の短軸の１／２である。長軸が２インチで短軸が１インチであるとき、中央領域の面積は１．５７ｉｎ^２である。

リブの面積は単純に幅（ＷＩ＝０．０８５インチ）にその長さ（ＬＩ＝４．６インチ）を掛けたもの、すなわち、ＷＩ×ＬＩ＝０．３９ｉｎ^２である。

それゆえ、非リブの面積Ａ_ＮＲ＝Ａ_ｃ−Ａ_ｒ＝（１．５７−０．３９）＝１．１８ｉｎ^２である。

したがって、上述した曲げ剛性の一般式はつぎのように変換される。
ＦＳ_ｃ＝（Ａ_ｒ／Ａ_ｃ）Ｅｔ_１Ａ ^３＋（Ａ_Ｒ／Ａ_Ｃ）Ｅｔ_１Ｂ ^３
ＦＳ_ｃ＝（０．３９／１．５７）（１６．５×１０^６ｌｂ／ｉｎ^２）（０．２２５ｉｎ）^３＋（１．８１／１．５７）（１６．５×１０^６ｌｂ／ｉｎ^２）（０．０９０ｉｎ）^３
ＦＳ_ｃ＝５６，００８ｌｂ・ｉｎ
ＦＳ_Ｉ＝Ｅ（ｔ_２）^３＝（１６．５×１０^６ｌｂ／ｉｎ^２）（０．０７５ｉｎ）^３
＝６，９６１ｌｂ・ｉｎ
したがって、
（ＦＳ_ｃ／ＦＳ_Ｉ）＝８．０５
である。

ゾーン中のリブ、ウェルト、ピンプルまたは他の不連続な厚さの変化は、具体的なゾーンにあの非連続な要素として扱え、曲げ剛性を支配する上述の一般式に従って計算される。

図６において、クラブヘッド２１０の代替的な実施例を示し、図３の実施例と類似の中央部分の隣接中間ゾーンに対する曲げ剛性比をもたらす、代替的な構造の打撃フェース２１６を説明する。このクラブヘッド２１０においては、フェース２１６が楕円形状の中央ゾーン２３６、隣接中間ゾーン２３８を有する。中央ゾーン２３６は、全フェース表面領域の約３０％を占める。クラブヘッド２１０は周辺ゾーンを画定していない。

図９−９Ｂを参照すると、中央ゾーン２３６が約０．１４０インチの均一の厚さｔ_１を有する。中間ゾーン２３８は、フェース周辺から中央ゾーン２３６へ向かって連続的なテーパが付された厚さを有する。中間ゾーン２３８の厚さは連続的に変化すると規定される。

中間ゾーン２３８は、中央ゾーン２３６および中間ゾーン２３８の境界位置で約０．０７インチの内側厚さｔ_２Ａを有する。中間ゾーン２３８は、約０．１０インチの外側内部厚さｔ_２Ｂを有する。外側厚さはフェース周囲位置のものである。ゾーン内において、主に連続的なテーパゾーンとの関係で厚さが均一でない例において、平均厚さはそのゾーンの曲げ剛性を計算するのに用いられる。この近似は計算を簡略化し、また物理的には弾性シェル理論（Ｅｌａｓｔｉｃ Ｓｈｅｌｌ Ｔｈｅｏｒｙ）に基づく。

この実施例では、２つの均一な材料を用いる。中央ゾーン２３６は好ましくは３０．０×１０^６ｌｂ／ｉｎ^２のヤング率のステンレス鋼から製造し、隣接中間ゾーン２３８は１６．５×１０^６ｌｂ／ｉｎ^２のヤング率のチタン合金から製造する。

図８−９Ａを参照すると、中央および隣接ゾーンの曲げ剛性が計算される。
ＦＳ_ｃ＝Ｅ_ｃｔ_ｃ ^３
＝（３０×１０^６ｌｂ／ｉｎ^２）（０．１４０ｉｎ）^３
＝８２，３２０ｌｂ・ｉｎ
ＦＳ_Ｉ＝Ｅ_Ｉ（ｔ_２Ａ＋ｔ_２Ｂ／２）^３
＝（１６．５×１０^６ｌｂ／ｉｎ^２）（（ｏ．１＋０．０７）ｉｎ／２）^３
＝１０，１３３ｌｂ・ｉｎ
したがって、
（ＦＳ_ｃ／ＦＳ_Ｉ）＝８．１２
である。

図１０において、クラブヘッド３１０の代替的な実施例を示し、図３の実施例と類似の中央部分の隣接中間ゾーンに対する曲げ剛性比をもたらす、代替的な構造の打撃フェース３１６を説明する。このクラブヘッド３１０においては、フェース３１６が楕円形状の中央ゾーン３３６、隣接中間ゾーン３３８を有する。中央ゾーン３３６は、２つの材料３３７ａ（破線で示す）および３３７ｂ（破線で示す）を用いて製造される。

中央ゾーン３３６は約０．１４０インチの均一な厚さｔ_１を有する。第１の材料３３７ａは１６．５×１０^６ｌｂ／ｉｎ^２のヤング率のチタン合金である。第２の材料３３７ｂは３０×１０^６ｌｂ／ｉｎ^２のヤング率のステンレス鋼である。中央ゾーン３３６は約６０％のステンレス鋼を含む。

さらに、中央ゾーン３３６は楕円形状をしており、約２５％の全フェース表面面積を有する。中間ゾーン３３８は周辺ゾーン３４０を伴い、全フェース表面面積に２０％以下を含む。中間ゾーンは約０．０８インチの厚さｔ_２を有し、中央ゾーン３３６と同一のチタン合金により構築される。

図１０−１１ＡＢを参照すると、中央領域３３６および隣接中間ゾーン３３８の間の曲げ剛性比が計算され、以下のようになる。

楕円の面積を決定する上述の式を用いて、長軸が約１．８インチ、短軸が約０．９インチとすると、中央領域３３６の面積はＡ_Ｃ＝１．２７２ｉｎ^２である。上述したとおり、ステンレス鋼の面積（Ａ_Ｓ）は６０％であり、チタンすなわち非スチールの面積（Ａ_ＮＳ）が４０％である。
ＦＳ_ｃ＝（Ａ_Ｓ／Ａ_Ｃ）Ｅ_Ｓ（ｔ_１）^３＋（Ａ_ＮＳ／Ａ_Ｃ）Ｅ_ｔ（ｔ_１）^３
ＦＳ_ｃ＝（０．６０）（３０×１０^６ｌｂ／ｉｎ^２）（０．１４ｉｎ）^３＋（０．４０）（１６．５×１０^６ｌｂ／ｉｎ^２）（０．１４ｉｎ）^３
ＦＳ_ｃ＝６７，５０２ｌｂ・ｉｎ
ＦＳ_Ｉ＝Ｅ_ｔ（ｔ_２）^３＝（１６．５×１０^６ｌｂ／ｉｎ^２）（０．０８０ｉｎ）^３
＝８，４４８ｌｂ・ｉｎ
したがって、
（ＦＳ_ｃ／ＦＳ_Ｉ）＝８．０
である。

図１−１１Ａで検討してゴルフクラブヘッド実施例１０、１１０、２１０および３１０は４つのユニークなフェース構造を示し、これらは類似の曲げ剛性非をもたらし、ここで、中央ゾーンの隣接ゾーンに対する比が３以上、より好ましくは約８を越える。フェース構造が、製造誤差または方法、または他の想定される理由により不確実な場合には、所定のフェース構造に対して非破壊テスト法を適用して曲げ剛性非を決定しても良い。

図１２を参照すると、典型的なクラブ４１０が示されており、フェースの厚さのプロフィールは未知である。好ましくは、フェースの構造材料に関する所定の事項が知られており、または当業者に既知のテスト方法により実験的に決定されている。図１２において、フェース４１６上のランダムな分布の点が示される。この分布をここでは「ポイント雲」または予め定められたポイント分布と呼ぶ。Ｃとラベル付けされたポイントは中央ゾーン４３６内の位置を示す。Ｉとラベル付けされたポイントは中間ゾーン４３８内の位置を示す。Ｐとラベル付けされたポイントは周辺ゾーン４４０内の位置を示す。文字「Ｃ」、「Ｉ」、または「Ｐ」に続く数字は相対フェース位置を示す。

規定されたポイント雲を用いて、超音波装置４５０（図１３に示す）を用いてフェース４１６の厚さプロフィールをマップすることができる。ポイント雲手法はフェース厚さの非連続な変動例えばリブや不連続な厚さの変化の存在を捕捉できるという利点がある。１つの好ましい超音波測定装置には、Ｐａｎａｍｅｔｒｉｃ ｍｏｄｅｌ ２５ＤＬ超音波厚さ装置４５５およびＰａｎａｍｅｔｒｉｃ ｍｏｄｅｌ Ｍ２０８プローブ４６０がある。センサすなわち装置４５５およびプローブすなわち変換器４６０がＰａｎａｍｅｔｒｉｃ，Ｉｎｃ．Ｗａｌｔｈａｍ、ＭＡから商業的に入手できる。

図１２を参照すると、超音波装置から取得されたフェース厚さデータは、材料弾性率情報とともに用いられ、中央、中間および妥当な場合には周辺ゾーンを画定する。中央ゾーン４３６は、全フェース表面面積の特定のパーセンテージを含み幾何学中心を内包する領域を構築して画定される。画定されたゾーン内のポイント雲厚さデータが平均化されまたはゾーン内の個別の要素へと分けられる。後者が必要な場合には、ゾーン内の要素に対する面積パーセンテージが計算される。先に概説してＦＳの計算がつぎに実行された中央および隣接ゾーン４３６および４３８の曲げ剛性非が決定される。

つぎの例はこの手法を説明する。表４において、ランダムフェース厚さ測定がチタン合金クラブ４１０（図１２に示す）に対して、フェース厚さプロフィールが未知として、行なわれる。上述の手法が用いられる。

図１２は、測定データポイントおよび予測された中央、中間および周辺ゾーン４３６、４３８および４４０を示す。予想されたこれら領域に基づいて、各ゾーンのパーセンテージが他の手法例えばフェーススキャニングによりより正確に評価すなわち計算される。このデータは３つのゾーンを画定する。すなわち、平均厚さが０．１３１インチの実際の中央ゾーン；平均厚さが０．０９９インチの実際の中間ゾーン；平均厚さが０．１１４インチの実際の周辺ゾーンである。さらに、中央ゾーンの面積は全フェース表面面積の約２３パーセントを有すると評価され、周辺ゾーンの面積は全フェース表面面積の約３５パーセントを有すると評価される。この情報に基づいて以下に示すように曲げ剛性非を計算できる。

フェース曲げ剛性および曲げ剛性非の計算に関連して、上述の実施例およびポイント雲は、すべて、打撃フェースを、等方的な材料特性およびフェース構造の中央表面に対する対称性を有すると想定する。材料の等方性は、しかしながら、この発明の必須の条件ではない。またこの発明は異方性のある材料のヘッドを含んでもよい。曲げ剛性または曲げ剛性比は異方性構造との関連でも用いることができる。これらの計算は依然適用可能であるが、以下に検討するように、より一般的な形をとる。

フェースの中央表面に関連する対称の表記により曲げ剛性の計算は簡略化される。中央表面に関連して非対称のシェルに対する曲げ剛性の計算は、積層シェル理論（Ｌａｍｉｎａｔｅ Ｓｈｅｌｌ Ｔｈｅｏｒｙ）が適用可能な複合構造体において一般的である。ここではキルヒホッフシェル仮定が適用できる。図１４を参照すると、非対称等方性積層体５００が示されており、Ｎ枚の薄板すなわち層５０２がある。さらに、積層体は記述のように厚さｔを有し、ｘ_ｉは図１４による有向距離また座標である。定義上、正方向は下方であり、積層体は、底のｋ番目の積層層への有向距離ｘ_ｉをポイントする。例えば、Ｎ層からなる厚さｔの積層体については、ｘ_０＝−ｔ／２およびｘ_Ｎ＝＋ｔ／２である。

薄板が複数の材料Ｍから構築されると、さら複雑になる。この場合、面積パーセンテージＡｉが曲げ剛性の計算に、前のように、薄板に渡って個別の合計中に含まれる。このケースの曲げ剛性を計算する最も一般的な形は上述のとおり、

である。

中央表面の周りの薄板の幾何学構造に起因して、非対称性が生じる。すなわち、積層体は積層体の中央層の周りの材料対称性を欠く。しかしながら、この非対称性によって曲げ剛性の計算値がかわることはなく、これによって、印可負荷の下、積層体中の力やモーメントが生じる。このタイプの構成の例は、均一の厚さで第１弾性率Ｅ_ｔのチタン合金フェースで、中央ゾーンにチタン部分の厚さの半分の幅の第２弾性率Ｅ_ｓのスチール部材で裏打ちしたものであろう。この例では、曲げ剛性は簡略化式で近似され以下のようになる。

ここで、ｘ_０＝−ｔ／２，ｘ_１＝ｔ／２−ＷＩ，ｘ_２＝ｔ／２であり、置換すると、

となる。ｔ＝０．１２５であると、ＷＩ＝０。０８３であり、ゾーンのＦＳは３，７４５ｌｂ・ｉｎである。ただし、スチール層の厚さはチタン層の厚さの約１／２である。

図１５を参照すると、イナータンス（ｉｎｅｒｔａｎｃｅ。慣性抵抗）を測定するテスト装置６５０が模式的に示されている。一般に、イナータンスは周波数応答である。より具体的には、イナータンスは、種々の振動周波数における、構造体の、この例ではクラブフェースの剛性の測度である。イナータンスの単位は、力の単位にわたる加速度の単位である。この発明のフェースの好ましい第１共鳴周波数はイナータンスを最大にする点でに位置する。

テスト装置６５０はクラブヘッド６５２、剛性質量体（ｒｉｇｉｄ ｍａｓｓ）６５４、加速度計６５６および衝撃ハンマ６５８を有する。質量体６５４は、好ましくは、１インチの直径の円柱形スチール棒である。図１５および１５Ａを参照すると、質量体６５４は好ましくは一端に円柱形キャビティ６５９を具備して加速度計６５６およびケーブル６６２保持用のスロット６６０を受容する。加速度計６５６はクラブヘッド６２のフェースの幾何学中心に、高弾性率接着剤、例えば、シアノアクリレート接着剤、Ｌａｃｔｉｔｅ Ｃｏｒｐ． Ｎｅｗｉｎｇｔｏｎ、ＣＴから入手できるＬａｃｔｉｔｅにより結合される。質量体６５４は、その後、加速度計６５６上に配置され、また、シアノアクリレート接着剤によりクラブフェースに固着される。質量体６５４および加速度計６５６の合計質量は、ゴルフボールの質量すなわち１．６２オンスと等しくすべきである。衝撃マンマ６５８は積分力変換器６５８ａを有し、矢印Ｉで示すように、剛性質量体の自由端６５４ａに対して往復動可能であり、クラブヘッドのその幾何学中心で結合されている質量体６５４に衝突する。衝突力すなわち励振力は、クラブヘッドの鉛直であり、衝突時に、質量体６５４を介して打撃フェースに伝達される。

テスト装置はさらに接続ボックスおよびＩＣＰ電源６６０、および、加速度計６５６および衝撃ハンマ変換器６５８ａを接続するケーブル６６２を有する。接続ボックスおよびＩＣＰ電源６６０はさらにデジタル信号処理ボード６６４に接続され、これは、信号処理ソフトウェア６６７を具備するコンピュータ６６５内に配置される。デジタル信号処理ボード６６４、コンピュータ６６５およびソフトウェア６６７を用いて周波数信号を調整し周波数応答関数を計算する。加速度計６５６、変換器６５８ａ、接続ボックスおよびＩＣＰ電源６６０、ケーブル６６２、デジタル信号処理ボード６６４、コンピュータ６６５およびソフトウェア６６７は商業的に入手でき、当業者はこれらのコンポーネントを用いて容易にイナータンス値を特定して取得できる。典型的には、２０回の衝突からのデータが平均化され、雑音を減少させ、測定精度を改善させる。次の表５は、図１３に示す振動装置についての具体的なモデル番号を表にしている。

図１６を参照すると、従来のクラブヘッドのイナータンス対周波数のグラフが示される。従来のゴルフヘッドは８°のロフトのＣａｌｌａｗａｙ Ｇｒｅａｔ Ｂｉｇ Ｂｅｒｔｈａ Ｗａｒ Ｂｉｒｄである。図示のイナータンスＩは図１５の装置６５０を用いたテスト結果である。３３３０Ｈｚの周波数のポイントＩ_１は第１主共鳴周波数であり、イナータンス関数Ｉの第１の主最大イナータンスが起こる点である。１つの最大値は、フェースの主共鳴自然周波数を表すものではないが、また図１６において２５７２Ｈｚの周波数で、ポイントＩ_２として表される。この第２の最大値Ｉ_２は、１０デシベル未満のおお記載のイナータンス遷移により特徴づけられる。この第２の最大値は、クラウン、ソールまたはスカートの、クラブフェースの面と直角に動作しない振動に起因するのであろう。第２最大値は、この振動応答が数値上も小さく、また、ボール応答と合致しないので、ＣＯＲおよびボール測度と相関がない。テストされた通常のクラブヘッドのＣＯＲは、ＵＳＧＡ、Ｒｕｌｅ４−１ｅ Ａｐｐｅｎｄｉｘ ＩＩ 第２版、１９９９年２月８日、に従って計測され、０．７８５であることがわかった。振動の好ましい第１主共鳴周波数はつぎの関係により定義される。
１／（２×接触期間）＜Ｉ_１＜３／（２×接触期間）
接触期間はボールがクラブフェースに接触している時間間隔である。典型的なドライバの衝突では接触期間は５００マイクロ秒（５００×１０^−６秒）である。したがって、クラブヘッドの振動の好ましい主共鳴周波数は、約１０００および３０００Ｈｚの間である。接触時間が下限に近づけば近づくほどＣＯＲが大きくなり、その結果リバウンドボール速度が大きくなる。より好ましくは、第１種共鳴周波数は２９００Ｈｚより小さい。

図１７はこの発明のクラブヘッドのイナータンス関数を示している。第１主共鳴周波数は２６３２Ｈｚであり、この発明のクラブのＣＯＲは０．８２４と測定された。この発明のクラブのＣＯＲは図１６の従来のクラブより大きく、より大きなボールリバインド速度を実現する。

商業的に入手可能な２つのチタン合金６ＡＬ−４ＶおよびＳＰ７００を用いていくつかのクラブヘッド例を作成した。クラブは種々の均一なフェース厚さで製造された。図１８は、所与の治安合金についてフェース厚さを減少させるとＣＯＲが線形に増加すること示す。ただし、若干弾性率が相違する異なったチタン合金がまったく異なる傾向線を伴い、厚さ単独ではＣＯＲを予測することが困難である。図１９は、図１８と同一のクラブヘッドのセットについてＣＯＲ対第１主共鳴周波数をプロットしたものを示す。図１８は、第１主共鳴周波数がチタン合金と無関係にＣＯＲを予測することを占め敷いている。クラブヘッドの第１主共鳴周波数を品質制御要素として用いてＵＳＧＡＣＯＲ規則に準拠するようにできる。

この発明の他の実施例によれば、図２０−２３に示されるように、打撃フェース１６は２以上の非同心円状の異なる曲げ剛性を有する領域に分割される。クラブヘッド５１０は、トウ１８、ヒール２０、ソールプレート２２、ホーゼル２４、クラウン２８およ後方部分を有し、上述のこの発明の他のクラブヘッドと類似である。クラブヘッド５１０はさらに打撃フェース５１６を有し、これは上側すなわちクラウンフェース部分５２０および下側すなわちソールベース部分５２２を有する。クラブヘッド５１０はまたオプションで周辺部分５４０を有しても良い。好ましくは、クラウンフェース部分５２０の曲げ剛性はソールフェース部分５２２の曲げ剛性と異なっている。

１つの側面によれば、クラウンフェース部分５２０の曲げ剛性は、好ましくは、ソールフェース部分５２２の曲げ剛性の約１／２である。換言すると、打撃フェース５１６の曲げ剛性は変化し、より具体的には、クラウン２８からソール２２に向かって増加する。ゴルフボールが丁度中心または中心近くにゴルフボールが当たる際には、打撃フェースが変形するとき、クラウンフェース部分５２０がソールフェース部分５２２よりその低曲げ剛性のために大きく変形する。このような変形のシフトにより、ゴルフボールの打ち出し角度が、クラウンからソールへの曲げ剛性の変化を除き類似のゴルフクラブを類似のクラブロフト角で用いた場合に較べて、その分大きくなる。

クラウンからソールへの曲げ剛性の変化により実現されるゴルフクラブの打ち出し角度の増大は、打撃フェースの衝突位置および衝突位置の曲げ剛性を含む多くの要素に依存する。逆に、クラウンからソールへの逆の曲げ剛性の変化により、すなわち、クラウンフェース部分５２０の曲げ剛性をソールフェース部分５２２の曲げ剛性より大きくすることにより、ゴルフボールの打ち出し角度を小さくさせることができる。この実施例では、ソールフェース部分がクラウンフェース部分より多く変形するため打ち出し角度が小さくなる。

好ましくは打撃フェース５１６のクラウンフェース部分５２０の曲げ剛性（Ｅｔ^３）が約８，５００ｌｂ・ｉｎと６０，０００ｌｂ・ｉｎの間であり、ソールフェース部分５２２の曲げ剛性はクラウンフェース部分５２０の曲げ剛性の約２倍（２００％）、または、これ未満であり、これによりゴルフボールの打ち出し角度が増加する。他方、ソールフェース部分５２２の曲げ剛性はクラウンフェース部分５２０の曲げ剛性の約１／２（５０％）、または、これより多く、これによりゴルフボールの打ち出し角度が減少する。各部の間の曲げ剛性の適切な比は、４：１、１：４、２：３、３：２を含む。

この発明の他の側面によれば、図２１に示すように、クラブヘッド５１０の打撃フェース５１６がヒールフェース部分５２４およびトウフェース部分５２６を有し、打撃フェース５１６の曲げ剛性がヒールからトウへの方向に変化する。図２０に示した実施例と同様に、打撃フェースは選択的にかつ部分的に変形してゴルフボールの角度を所望の横方向に方向づける。より具体的には、丁度中心または中心近くの衝突に対して、ヒールフェース部分５２４の曲げ剛性がトウフェース部分５２６の曲げ剛性より小さいときには、ヒールフェース部分５２４がより多く変形してゴルフボールを、右利きのゴルファーの体の左側に方向づけ、ボールを右側にスライスまたはフックさせる傾向を補償する。他方、トウフェース部分５２６の曲げ剛性がヒールフェース部分５２４の曲げ剛性より小さいときには、トウフェース部分５２６がより多く変形してゴルフボールを、右利きのゴルファーの体の右側に方向づけ、ボールを左側にスライスまたはフックさせる傾向を補償する。

好ましくは打撃フェース５１６のヒールフェース部分５２４の曲げ剛性（Ｅｔ^３）が約８，５００ｌｂ・ｉｎと６０，０００ｌｂ・ｉｎの間であり、トウフェース部分５２６の曲げ剛性はヒールフェース部分５２４の曲げ剛性の約２倍（２００％）、または、これ未満であり、これによりゴルフボールが左側に方向づけられる。他方、トウフェース部分の曲げ剛性はヒールフェース部分の曲げ剛性の約１／２（５０％）、または、これより多く、これによりゴルフボールが右側に方向づけられる。各部の間の曲げ剛性の適切な比は、４：１、１：４、２：３、３：２を含む。

この発明の他の側面によれば、図２０および図２１に示した打撃フェースの利点は、図２２に示すように、単一の打撃フェースで実現できる。ここでは、打撃フェース５１６は４つの部分：クラウン−ヒール部分５２８、クラウン−トウ部分５３０、ソール−トウ部分５３２およびソール−ヒール部分５３４である。打撃フェース５１６の曲げ剛性はクラウンからソールへの方向、およびヒールからトウへの方向の双方で変化する。いずれの方向においても曲げ剛性は増加してもよいし減少しても良い。したがって、ゴルフボールの垂直方向の打ち出し角度および飛行の横方向を偏向するという利点を単一のゴルフクラブヘッドで実現できる。

好ましくはクラウン−ヒール部分５２８の曲げ剛性（Ｅｔ^３）が約８，５００ｌｂ・ｉｎと６０，０００ｌｂ・ｉｎの間である。クラウン−トウ部分５３０の曲げ剛性は、好ましくは、クラウン−ヒール部分５２８の曲げ剛性の約７０％から約１３０％である。ソール−トウ部分５３２の曲げ剛性は、好ましくは、クラウン−ヒール部分５２８の曲げ剛性の約５０％から約１３０％である。ソール−ヒール部分５３４の曲げ剛性は、好ましくは、クラウン−ヒール部分５２８の曲げ剛性の約７０％から約２００％である。

代替的には、打撃フェース５１６は、図２３に示される実施例のような、通常の形状または通常でない形状を構成する２つまたそれ以上の非同心部分を含んでもよい。さらに、非同心領域の間の境界は実質的に垂直であったり実質的に水平であったりする必要はない。

この実施例の明らかな利点は、ゴルフ蔵具の製造コストを削減することである。この発明に従って打撃フェースの曲げ剛性を変えることにより固定のロフト角度の所定のヘッドクラブデザインで複数のロフトの硬化を実現できる。単一の成型の設備を、種々のフェースキャビティインサートとともに用いて、同一の外部ロフトアングルでありながら、実効的にロフトアングルと異ならせたクラブヘッドファミリを製造できる。

この発明の他の実施例によれば、図１−１９に示した実施例の利点、すなわち、堅固な中央部分３６、１３６、２３６、３３６または４３６と比較的柔軟性のある中央部分３８、１３８、２３８、３３８または４３８とを具備して衝撃時に中間部分が変形して高初期速度を実現する一方中央部分が実質的に変形せずにボールがターゲットから外れずに飛んでいく（ＦＳ_ｃ／ＦＳ_１＞＝３）こと等を、図２０−２３に示した実施例の利点、すなわち、ボールの飛行の垂直または水平制御と組み合わせることができる。図２４−２５に示されるように、ゴルフクラブヘッド６１０は打撃フェース６１６を有し、これが中央部分３６、１３６、２３６、３３６または４３６を有し、これをクラウン中間部分６２０およびソール中間部分６２２を含む中間部分で囲ぶ。フェース６１６はオプションで周辺領域（図示しない）を含んでも良い。好ましくは、中央領域と中間領域の任意に部分の間の曲げ剛性比は約３．０より大きいか等しく、より好ましくは、約６．０および約１２．０の間である。換言すると、中央領域とクラウン中間部分６２０の間および中央領域とソール中間部分６２２の間の比は、約３．０より大きいが等しく、より好ましくは、約６．０および約１２．０の間である。

この実施例においては、好ましくは、２つの中間部分６２０および６２２の曲げ剛性は異なっている。クラウン中間部分６２０はソール中間部分６２２よりも小さな曲げ剛性を有してよく、またその逆でも良く、これはボールの所望の打ち上げ角度による。１つの限定を意図しない例においては、中央部分とクラウン中間部分６２０の間の曲げ剛性の比は約９．０であり、他方、中央部分とソール中間部分６２２の間の当該比は約６．０であり、ゴルフボールの打ち上げ角度を制御する。

他方、（ＦＳ_ｃ／ＦＳ_１＞＝３）の曲げ剛性比で高初期速度を維持したままで、ゴルフボールの横方向の打ち出し角度を制御するために、図２６に示すように、打撃フェース６１６は、中央部分３６、１３６、２３６、３３６または４３６と、ヒール中間部分６２４およびトウ中間部分６２６とを有しても良い。好ましくは、中央領域と中間領域の任意に部分の間の曲げ剛性比は約３．０より大きいか等しく、より好ましくは、約６．０および約１２．０の間である。換言すると、中央領域とヒール中間部分６２４の間および中央領域とトウ中間部分６２６の間の比は、約３．０より大きいが等しく、より好ましくは、約６．０および約１２．０の間または約１２．０より大きい。

この実施例においては、好ましくは、２つの中間部分６２４および６２６の曲げ剛性は異なっている。ヒール中間部分６２０はトウ中間部分６２２よりも小さな曲げ剛性を有してよく、またその逆でも良く、これはボールの所望の横方向の打ち出し角度による。１つの限定を意図しない例においては、中央部分とヒール中間部分６２０の間の曲げ剛性の比は約９．０であり、他方、中央部分とトウ中間部分の間の当該比は約６．０であり、ゴルフボールの横方向の打ち出し角度を制御する。

この発明の他の側面によれば、図２２で示した実施例と同様に、打撃フェース６１６は、中央領域と、上述したように、４つの部分：クラウン−ヒール部分５２８、クラウン−トウ部分５３０、ソール−トウ部分５３２およびソール−ヒール部分５３４からなる中間領域とを含んでも良い。各中間部分は好ましくは異なる曲げ剛性を有してゴルフボールの打ち上げおよび横方向の角度を制御する。さらに、中央領域と各中間部分の間の曲げ剛性比は約３．０より大きいか等しく、より好ましくは、約６．０および約１２．０の間である。

好ましくはクラウン−ヒール部分５２８の曲げ剛性（Ｅｔ^３）が約８，５００ｌｂ・ｉｎと６０，０００ｌｂ・ｉｎの間である。クラウン−トウ部分５３０の曲げ剛性は、好ましくは、クラウン−ヒール部分５２８の曲げ剛性の約７０％から約１３０％である。ソール−トウ部分５３２の曲げ剛性は、好ましくは、クラウン−ヒール部分５２８の曲げ剛性の約５０％から約１３０％である。ソール−ヒール部分５３４の曲げ剛性は、好ましくは、クラウン−ヒール部分５２８の曲げ剛性の約７０％から約２００％である。

以上この発明について種々説明したきたが、各実施例の種々の特徴は単独で用いても良いし組み合わせて用いても良いことを理解すべきである。したがって、この発明は、ここで説明した具体的な好ましい実施例に限定されない。さらに、この発明の趣旨および範囲において、この発明の属する分野の当業者により変形や修正を行なえることを理解すべきである。例えば、フェースおよび／または個々の部分の厚さの変化はステップ上でも良いし連続的でも良い。他の修正は、隣接中間部分より大きなまたは小さな厚さを有する周辺部分を含む。さらに、中央、中間および周辺部分の形状はここに開示されたものに限定されない。したがって、この発明の範囲および趣旨に基づくものとして個々に開示された内容から、この分野に精通した者により行なえる、すべての適宜な変更は、この発明のさらなる実施例として含まれる。この発明の範囲はしたがって実施例に規定され、また示される。

この発明のゴルフクラブヘッドの第１実施例のトウ側の正面斜視図である。 図１のゴルフクラブヘッドのヒール側の背面斜視図である。 図１のゴルフクラブヘッドの正面図である。 図３のゴルフクラブヘッドのフェースの線３Ａ−３Ａに沿う断面図である。 図３のゴルフクラブヘッドのフェースの線３Ｂ−３Ｂに沿う断面図である。 図１のゴルフクラブヘッドの平面図である。 図１のゴルフクラブヘッドの底面斜視図である。 この発明のゴルフクラブヘッドの第２実施例のトウ側の正面斜視図である。 図６のゴルフクラブヘッドの正面図である。 図７のゴルフクラブヘッドのフェースの線７Ａ−７Ａに沿う断面図である。 図７のゴルフクラブヘッドのフェースの線７Ｂ−７Ｂに沿う断面図である。 この発明のゴルフクラブヘッドの第３実施例のトウ側の正面斜視図である。 図８のゴルフクラブヘッドの正面図である。 図９のゴルフクラブヘッドのフェースの線９Ａ−９Ａに沿う断面図である。 この発明のゴルフクラブヘッドの第４実施例のトウ側の正面斜視図である。 図１０のゴルフクラブヘッドの正面図である。 図１１のゴルフクラブヘッドのフェースの１１Ａ−１１Ａに沿う断面図である。 超音波厚さ計測位置を示すゴルフクラブヘッドの拡大正面図である。 クラブヘッドのフェース上で超音波厚さ測定を行なう装置の模式図である。 この発明の積層ゴルフクラブヘッドのフェースの一部の拡大立面図である。 クラブヘッドから周波数応答データを取得するテスト装置の模式図である。 図１５のテスト装置に取り付けてともに用いられる質量体の斜視図である。 従来のクラブヘッドのイナータンス対周波数のグラフである。 この発明のクラブヘッドのイナータンス対周波数のグラフである。 ２つの代替的なチタン合金のＣＯＲ対厚さのグラフである。 ２つの代替的なチタン合金のＣＯＲ対第１共鳴周波数のグラフである。 この発明の他の実施例の正面図である。 この発明の他の実施例の正面図である。 この発明の他の実施例の正面図である。 この発明の他の実施例の正面図である。 この発明の他の実施例の斜視図である。 この発明の他の実施例の正面図である。 この発明の他の実施例の正面図である。

Claims (25)

1. シャフトに取り付けられるように適合化され打撃フェースを有するゴルフクラブヘッドであって、上記打撃フェースは方向制御部分を有し、上記方向制御部分は、異なる曲げ剛性を有する２以上のゾーンを有し、打撃フェースがゴルフボールを打ったときに上記ゾーンが異なる程度に変形してボールの飛行方向を選択的に制御することを特徴とするゴルフクラブヘッド。
2. 上記打撃フェースは、上記方向制御部分の内に配される中央部分をさらに有し、上記中央部分は上記打撃フェースの幾何学中心を含み、上記中央部分の曲げ剛性が上記方向制御部分の曲げ剛性の少なくとも約３倍より大きい請求項１記載のゴルフクラブヘッド。
3. 上記中央部分の曲げ剛性が上記方向制御部分の曲げ剛性の少なくとも約６倍より大きい請求項２記載のゴルフクラブヘッド。
4. 上記中央部分の曲げ剛性が上記方向制御部分の曲げ剛性の少なくとも約１２倍より大きい請求項３記載のゴルフクラブヘッド。
5. 上記方向制御部分の周りに配された周辺部分をさらに有し、上記周辺部分の曲げ剛性が上記方向制御部分の曲げ剛性の少なくとも約２倍より大きい請求項２記載のゴルフクラブヘッド。
6. 上記方向制御部分の周りに配された周辺部分をさらに有し、上記周辺部分の曲げ剛性が上記方向制御部分の曲げ剛性の少なくとも約２倍より大きい請求項１記載のゴルフクラブヘッド。
7. 上記２以上のゾーンのうちの第１ゾーンの曲げ剛性が約８，５０００ｌｂ・ｉｎから約６０，０００ｌｂ・ｉｎの間である請求項１記載のゴルフクラブヘッド。
8. 上記２以上のゾーンのうちの第２ゾーンの曲げ剛性が上記第１ゾーンの曲げ剛性の約０．５倍から約２倍である請求項７記載のゴルフクラブヘッド。
9. 上記２以上のゾーンのうちの第３ゾーンの曲げ剛性が上記第１ゾーンの曲げ剛性の約０．７倍から約１．３倍である請求項７記載のゴルフクラブヘッド。
10. 上記２以上のゾーンのうちの第４ゾーンの曲げ剛性が上記第１ゾーンの曲げ剛性の約０．７倍から約２倍である請求項７記載のゴルフクラブヘッド。
11. 上記方向制御部分は上側クラウンゾーンおよび下側ヒールゾーンを有する請求項１記載のゴルフクラブヘッド。
12. 上記方向制御部分は側部ヒールゾーンおよび側部トウゾーンを有する請求項１記載のゴルフクラブヘッド。
13. 上記方向制御部分は４つのゾーンを含み、上記ゾーンは、上記打撃フェースの垂直中心線および水平中心線により区分けされる請求項１記載のゴルフクラブヘッド。
14. 上記打撃フェースは積層材料を含む請求項１記載のゴルフクラブヘッド。
15. 上記打撃フェースは積層材料を含む請求項２記載のゴルフクラブヘッド。
16. シャフトに取り付けられるように適合化され打撃フェースを有するゴルフクラブヘッドであって、上記打撃フェースは、中央部分および上記中央部分を囲む中間部分を有し、上記中央部分は上記打撃フェースの幾何学中心を含み、上記中央部分および上記中間部分は異なる曲げ剛性を有し、ゴルフボールの衝突後に上記中央部分が実質的に変形しないようにしたことを特徴とするゴルフクラブヘッド。
17. 上記ゴルフボールの衝突後に上記中間部分が変形する請求項１６記載のゴルフクラブヘッド。
18. 上記中央部分の曲げ剛性が上記中間部分の曲げ剛性の少なくとも約３倍より大きい請求項１６記載のゴルフクラブヘッド。
19. 上記中央部分の曲げ剛性が上記中間部分の曲げ剛性の少なくとも約６倍より大きい請求項１８記載のゴルフクラブヘッド。
20. 上記中央部分の曲げ剛性が上記中間部分の曲げ剛性の少なくとも約１２倍より大きい請求項１９記載のゴルフクラブヘッド。
21. シャフトに取り付けられるように適合化され打撃フェースを有するゴルフクラブヘッドであって、上記打撃フェースは、中央部分および中間部分を有し、上記中央部分は上記打撃フェースの幾何学中心を含み、上記中央部分および上記中間部分は異なる曲げ剛性を有し、ゴルフボールの衝突後に上記中央部分が上記打撃フェースの外側表面の内側および外側に移動できるようにしたことを特徴とするゴルフクラブヘッド。
22. 上記ゴルフボールの衝突後に上記中間部分が変形する請求項２１記載のゴルフクラブヘッド。
23. 上記中央部分の曲げ剛性が上記中間部分の曲げ剛性の少なくとも約３倍より大きい請求項２１記載のゴルフクラブヘッド。
24. 上記中央部分の曲げ剛性が上記中間部分の曲げ剛性の少なくとも約６倍より大きい請求項２３記載のゴルフクラブヘッド。
25. 上記中央部分の曲げ剛性が上記中間部分の曲げ剛性の少なくとも約１２倍より大きい請求項２４記載のゴルフクラブヘッド。

Images