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JP2006326270A - ゴルフクラブヘッド - Google Patents

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Harunobu Kusumoto
晴信 楠本
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Globeride Inc
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Daiwa Seiko Co Ltd
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Abstract

【課題】 重心を深く、しかも低くして打撃を安定化させると共に、強度の安定化を図ったゴルフクラブヘッドを提供する。
【解決手段】 少なくともスィートエリアを含むフェース部領域10Fと、所定のライ角で水平面上に載置した状態での最高位置Pを含むクラウン部領域10Cとが一体的に連続した状態の繊維強化樹脂製部品18を、金属製ヘッド本体20と接合するよう構成する。
【選択図】 図2

Description

本発明は、所謂、アイアンヘッドではなく、従来、ウッドと呼ばれていたタイプの内部が中空のゴルフクラブヘッドに関する。
最近、フェース部の反発性を所定以下に規制するルールが策定されてきている。そうしたルールの下では、従来の高反発性の金属製フェース板をヘッド本体に接合させる形態は必ずしも功を奏しない。それならば、フェース部を繊維強化樹脂製にして軽量化し、その軽量化分をヘッド後部に移動させ、即ち、重心を深めにすることによって球を高く上がり易くしたり、ヘッドの慣性モーメントを大きくして打球方向を安定化させたりできる。一方、クラウン部を繊維強化樹脂製にして軽量化させ、その軽量化分をヘッド下部に移動させ、即ち、低重心化することによってスィートスポット位置を下げてバックスピン量を低減させて飛距離を大きくし、打撃を安定化させることも行われている。また、下記文献1では、クラウン部をソール部に対して低剛性な繊維強化樹脂で形成して飛距離を伸ばすゴルフクラブヘッドを開示している。
特開平4−89071号公報
然しながら、従来の金属製フェース板のみを単独で繊維強化樹脂製部品に置き換えたのでは、残りのヘッド本体部との接合境界が打撃力を受けるフェース面に位置し、ヘッドの強度安定性の観点から好ましくない。また、クラウン部も繊維強化樹脂で形成する場合は、フェ−ス部、クラウン部を夫々単独で繊維強化樹脂製とするのは製造上や組立上非効率でもある。
依って解決しようとする課題は、重心を深く、しかも低くして打撃を安定化させると共に、強度の安定化を図ったゴルフクラブヘッドの提供である。
第1の発明では、少なくともスィートエリアを含むフェース部領域と、所定のライ角で水平面上に載置した状態での最高位置を含むクラウン部領域とが一体的に連続した状態の繊維強化樹脂製部品を、金属製ヘッド本体と接合したことを特徴とするゴルフクラブヘッドを提供する。なお、ここで言う最高位置は、ホーゼル部を除くヘッドの最高位置のことである。
第2の発明では、第1の発明の繊維強化樹脂製部品によるフェース部領域のソール側端部と前記ヘッド本体との接合境界の外部端は、リーディングエッジよりもソール側に位置するよう構成する。
第3の発明では、第1や第2の発明の繊維強化樹脂製部品は、該部品との接合部である金属製ヘッド本体の支持部を挟み込んだ状態で一体に成形されているよう構成する。
第4の発明では、第3の発明において、外側面か内側面の何れかに凹部又は段差部を設けた支持部を具備するよう構成する。
第5の発明では、第4の発明の支持部がソール部に対してフランジ状に延設された支持部であるよう構成する。
第6の発明では、第1〜第5の発明において、複数のプリプレグ層からなる繊維強化樹脂製部品のフェース部領域の面撓みに対する中立軸が、フェース部の肉厚中央位置よりもフェース面寄りに位置するように、少なくとも各層の強化繊維の指向方向を選定配設しているよう構成する。
第1の発明では、フェース部領域もクラウン部領域も繊維強化樹脂製とするため、ヘッド重心をより深く、低くでき、打撃を安定化できると共に、フェース部領域とクラウン部領域とが一体的連続の繊維強化樹脂製部品を使用しているので、フェース面領域上方部において、フェース部を他部から完全に分離させるような接合境界は無く、その分、ヘッドの強度が安定する。
第2の発明では、フェース部領域のソール側端部とヘッド本体との境界の外部端が、リーディングエッジよりもソール側に位置するため、フェース面領域下方部においても部品同士の接合境界が無く、その分、ヘッドの強度が安定する。
第3の発明では、金属製ヘッド本体の支持部を挟み込む状態で一体成形するには、繊維強化樹脂製部品はその外側からのみではなく、内側からも加圧する必要がある。即ち、内部加圧手段を用いて成形する。こうして支持部を挟持した形態で繊維強化樹脂製部品を一体成形すると、繊維強化樹脂製部品の加熱硬化成形と、金属製ヘッド本体との接合を一緒に行うことができ、製造プロセスが簡便になって低コスト化に寄与すると共に、一体化接合の安定化と併せ、支持部両面と接合させるため、接合強度が向上する。
第4の発明では、支持部の面に凹部又は段差部を設けているため、一体成形時に繊維強化樹脂がこの凹部等に嵌まり込んだり引っ掛かったりし、支持部と繊維強化樹脂製部品との接合面方向の境界剥離が防止できる。
第5の発明では、ソール部から立ち上がった支持部は繊維強化樹脂製部品のフェース部との接合領域である。従って、打撃時の影響を強く受ける接合部であるが、ここの面に凹部が設けられているため、この支持部と繊維強化樹脂製部品との接合境界における剪断ずれに強く、結局、打撃に対して強い接合となる。
第6の発明では、打撃した際にフェース部は後方にへこむ撓み変形になり、フェース面側(表側)には圧縮力が作用する。しかし、フェース部の中立軸位置がフェース面寄りであるため、圧縮歪が小さくなり、強化繊維の弱点である圧縮歪(圧縮力)を低減でき、延いてはゴルフクラブヘッドの強度が安定する。
以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明に係るゴルフクラブヘッドの正面図、図2は図1の矢視線B−Bによる横断面図である。ゴルフクラブヘッド10は、フェース部10Fとクラウン部10Cとを一体に構成している繊維強化樹脂製部品18と、フェース部やクラウン部の支持部を有し、ヘッドのその他のヒール部10H、トウ部10T、ソール部10Sを構成する金属製ヘッド本体20とを接合して構成している。クラウン部所定位置にはシャフトSが装着されている。ヘッド本体はステンレス等の鉄系合金やチタン合金で形成する。鉄系合金の例としては、SUS630(17−4ph)、SUS431、カーペンター450(カーペンター社の商品名)等の鋳造品、チタン合金の例としては、Ti−6AL−4Vの鋳造品がある。
なお、ゴルフクラブヘッド10をライ角通りに載置した場合のクラウン部の最高位置をPで示しており、部品18はこの位置Pを含んでいると共に、好適打撃エリアであるフェース部のスィートエリアをも含んでいることは勿論である。部品18のフェース部の下端部(ソール側端部)とヘッド本体20との接合は、部品18の裏面を、ヘッド本体のフランジ状支持部F2の外側面と接着して接合境界SBを形成している。ゴルフクラブヘッドのリーディングエッジLEは、部品18のフェース部下端面10FEの外側縁(前側縁)によって形成しており、前記接合境界SBの外部端(下端)はリーディングエッジLEよりもソール側に位置している。従って、打撃の際、ボールが直接、下端面10FEに当たって前記接合境界SBの下端に当たる確率は低く、仮に当たっても、下端面が傾斜状故擦るようになりつつ力が逃げるため、境界剥離を生じ難い。
また、前記フェース部下端面10FEは図1に斜線で示す部分であるが、面取り状に形成しており、この面取り範囲において、下端に向かって漸次剛性が低下する。従って、接合境界面のせん断力が漸次小さくなって剥離が効果的に防止される。しかし、余り大きく面取りすると接合境界の強度が低下するので好ましくない。従って、下端面10FEとフェース部裏面との成す角度θは90度以下が好ましいが、特に30度〜60度が好ましい。このことは、部品18とヘッド本体20との接合部の何処においても同様である。
図3はヘッド本体20のみの正面図、図4は図3の上面図である。部品18のフェース側トップエッジTEの付近を支持するため、ヘッド本体には、横断面がヘの字状のブリッジ状支持部F1が形成されている。ヘの字の一側面FSがフェース部10Fを支持し、他側面CSがクラウン部10Cを支持する。なお、横断面がへの字状のブリッジ状支持部F1の一側面FSの幅(フェース上下方向の幅)と、他の側面CSの幅(フェース部からバック部に向かう方向の幅)との関係は、前者よりも後者を大きくするのが良い。これは打球時のフェース部の変形への影響を小さくしながら充分な補強効果を得るためである。
更には、一側面FSの幅(フェース上下方向の幅)よりも、フランジ状支持部F2の接着接合面の幅(フェース上下方向の幅)を大きくすると強度バランス的に好ましい。フランジ状支持部F2への接着強度の安定化を優先するからである。また、ヘッド本体のバック側には、フランジ状支持部F3が形成されており、部品18のクラウン部10Cの周辺部を支持している。孔Hはシャフト装着用の孔である。記号FKはフェース部開口を示し、CKはクラウン部開口を示す。
以上の各支持部F1,F2,F3の先端部は、打撃時の部品18に対する応力集中防止の観点から、部品18の裏面側に位置する角部を丸めたり、薄肉にしておくと良い。
図5は部品18のみの上面図である。エポキシ樹脂等の合成樹脂をマトリックスとし、炭素繊維等の強化繊維で強化した繊維強化樹脂製の部品18であり、フェース側トップエッジTEを跨ってフェース部10Fとクラウン部10Cとが連続化されている。孔H’は前記孔Hに対応する位置の孔である。図6は部品18の構成例を示す。フェース側トップエッジTEに交差する炭素繊維(強化繊維)KSを有するように強化繊維を配向させる(a)。少なくともフェース側トップエッジTE付近では、この交差方向の強化繊維KSが量的に主体となるように配設する。強化繊維KSの指向方向は、フェース側トップエッジTEに略直交する方向(90度)が好ましいが、90度〜45度の範囲の傾斜でもよい。
このように、部品18は、フェース部とクラウン部の全層を、フェース側トップエッジTEに跨る強化繊維KSを有して一体形成しても良いが、(b)に示すように、フェース部用のプリプレグシートPS3と、クラウン部用のプリプレグシートPS2を別々に準備し、これらを、(a)に示すような強化繊維KSがフェース側トップエッジTEを跨るベースのプリプレグシートPS1に重合させて形成してもよい。フェース部用プリプレグシートPS3は、強化繊維の主たる指向方向を左右方向にしており、クラウン部用プリプレグシートPS2は、強化繊維が左右対称な各傾斜方向に指向したバイアスプリプレグシートとしている。
図7は、図3に代わる変形形態例のヘッド本体20’を示し、異なるのは、フェース部開口FKの周囲に溝Mを設けていることのみである。このヘッド本体20’と部品18を接着接合した場合に、図2に対応する横断面の要部拡大図を図8に示す。このように溝Mは部品18のフェース部10Fとヘッド本体20’との接着接合時の接着溜りの役目を果たし、接合を強力にできる。また、図9はヘッド本体の他の形態例であり、ヒール部とトップ部とを結ぶ左右方向の中間位置において、フェース部補強用のブリッジ状支持部F4と、クラウン部補強用のブリッジ状支持部F5とを設けている。このようなブリッジ状支持部F4,F5は、補強効果以外にも、繊維強化樹脂製部品を使用することによる打球音の悪さを改善する効果が得られる。記号FK’はフェース部の開口を示す。
図10は、フェース側トップエッジTEに沿ったブリッジ状支持部F1の無い形態のヘッド本体20”を使用したゴルフクラブヘッドの上面図である。この例での繊維強化樹脂製部品18’のクラウン部10C’はクラウン部全体に亘ってはいないが、クラウン部の最高位置点Pには至っている。この例のように、フェース側トップエッジTEに沿ったブリッジ状支持部を無くした重量分を、2点鎖線W1,W2で示す位置に重量配分したゴルフクラブヘッドとすれば、その配分による慣性モーメント増加によって、トウ・ヒール方向に打点がずれた場合にも、ヘッドの振れを防止できる。記号KKは、部品18’のフェース部10F’とクラウン部10C’の両領域に亘るヘッド本体20”の開口を示す。
図11は他の形態のゴルフクラブヘッドの上面図であり、図12は矢視線L−Lによる横断面図である。図13は素材の積層構造例の図、図14は部品18の素材図である。図1や図2に示すゴルフクラブヘッドと異なるところを主に説明する。クラウン部10Cとフェース部10Fは一定肉厚ではなく、クラウン部のフェース部寄りの領域10C1は、バック部寄りの領域10C2よりも厚肉化している。また、フェース部もその中央領域(スィートエリア近傍)10F1をその他の領域10F2,10F3よりも厚肉化している。領域10C1の厚肉化は、外側に対して突出させている。これは繊維強化樹脂製部品18と金属製ヘッド本体20の支持部F1,F3との接合に対して、これらの接合面との接着接合性を担保するために、部品18の内側面の段差を可及的に無くす設計思想である。
なお、上記領域10C1から領域10C2へ移行する境界領域10C3は、この部位の応力集中防止の観点から幅ΔLを採って傾斜状に形成する。その幅寸法は2〜15mmが好ましい。2mm未満では応力集中防止が効果的でなく、15mmを超えると必要以上に肉厚部が幅広になり、クラウン部の軽量化に不利となる。更には、厚肉領域10C1の幅B1は支持部F1の図11に示す幅B2よりも大きくする。これはヘッド本体20のクラウン部開口CKの縁である支持部F1のバック部側の端における部品18への応力集中を防止するためである。更には図11において、境界領域10C3はトウ・ヒール方向中央部に比べてトウ側とヒール側がバック部側に近づくように湾曲している。これで、打撃時のクラウン部の撓み変形の剛性において、相対的にトウ側とヒール側のクラウン部の剛性が高いので、該トウ側部とヒール側部がこれらの間の領域に比べて撓み難く、その結果、打撃の方向性を安定させつつフェース部の反発性を向上できる。即ち、境界領域10C3が直線状や逆側に湾曲している場合よりもフェース部の反発性が向上する。
図13と図14を参照すると、プリプレグシートタイプ18Aを4シート、プリプレグシートタイプ18Bを3シート、プリプレグシートタイプ18Cを3シート、プリプレグシートタイプ18Dを3シート使用して部品18を形成しているが、各シートの数等は任意である。素材であるプリプレグシートの各タイプ18A,18B,18C,18Dは、図14において順次(a)(b)(c)(d)に示す。各タイプのシートは2枚の一方向引き揃えプリプレグを貼り合わせて構成している。
シートタイプ18Aは、フェース部10F全体の領域と、クラウン部10C全体領域とを有する大きさであり、強化繊維である炭素繊維がフェース側トップエッジに略直交する方向である90度方向(上下方向)に引き揃えられて指向した一側のシート18A1と、その裏側のシート18A2とを積層させている。シート18A2の強化繊維指向方向は0度、45度、−45度の何れかから選択する。図では45度を図示しているが、0度又は−45度を選択するシート18A2もある。
更には、フェース部領域とクラウン部領域との境界部に切り込み18Kを設けているが、これはこの境界部で折り曲げて部品18を成形する際、折り曲げたシートに皺が寄ることを防止するためである。従って、(a)に実線で示す切り込みの他、2点鎖線で示す切り込み18K’もあり、積層される各シート18Aにおいて交互に切り込み位置を交代させることが好ましい。
シートタイプ18Bはクラウン部についてはその一部だけ有しているシートであり、90度方向に指向した一側のシート18B1と、その裏側のシート18B2とを積層させている。このシート18B2の強化繊維の指向方向については、上記シート18A2と同様であり、また、以下のシート18C2,18D2についても同様である。シートタイプ18Cはフェース部の全体領域だけを有しており、90度方向に指向した一側のシート18C1と、その裏側のシート18C2とを積層させている。シートタイプ18Dはフェース部の中央領域だけを有しており、90度方向に指向した一側のシート18D1と、その裏側のシート18D2とを積層させており、スィートエリア付近を厚肉化させる。このタイプのシート18Dは最外層と最内層とを避けて内部に配設する。剥離防止のためである。
図13に図示するように、シートタイプ18Bの各シートのクラウン部側端部は、ゴルフクラブヘッドの内側程バック部側に位置させ、境界領域10C3が自然に傾斜するように構成するとよい。一方、フェース部側の下端部は、図2と同じような傾斜状の下端面10FEを形成する場合は、この面傾斜に沿うように位置をずらせて形成してもよく、また、ずらせないで部品成形し、その後に研削成形してもよい。
なお、外観向上やクラック防止の観点から、最外層のシート18Aを織布にするとよい。また、フェース部の強度向上の観点から、最も強度的に厳しい90度方向に指向した強化繊維の圧縮歪を低減させるべく、各タイプのシート18A,18B,18C,18Dの中の90度方向指向ではない方のシートの強化繊維の指向方向の選択と、各タイプシートの積層順とを考えて、0度方向指向の層がフェース部の裏面寄りに多くなるようにすると、フェース部の中立軸がフェース面寄り(外側寄り)に位置することになるため、中立軸とフェース面との間領域に発生する圧縮歪を可級的に小さくできる。
以上の各例では、繊維強化樹脂製部品18,18’を製造した後でヘッド本体と接着接合することを主な組み付け製法と考えてきたが、以下では、部品の成形と接合とを一緒に行う製法とその製品を説明する。図15を参照すると、金型である上型30と下型32には所定形状の型穴が形成してあり、それに沿う金属製ヘッド本体20の支持部F1,F2,F3の内側面に沿わせて、プリプレグ素材による内側部18Bを配設し、一方、外側面に沿わせて、素材プリプレグによる外側部18Aを配設する。即ち、支持部を内側と外側から挟むように素材プリプレグを配設するのである。
更には、ここではバック部に対応する位置であって、下型32に設けた空気注入口34の内方部にはエアバッグ36が配設されており、このエアバッグに圧縮空気を注入し、ゴルフクラブヘッド素材に内圧を付与し、上下型による外圧と併せつつ加熱成形する。これにより、部品18の加圧成形に伴って、支持部との接合が一緒に行える。従って、接着組み付け工程が不要となってコスト低減につながる他、各支持部の両面を接合に使用するため接合強度が向上する他、部品成形時の一体接合のため、接合強度の安定化が図れる。バック部の孔は後で適宜塞ぐ。
こうして成形されたゴルフクラブヘッドにシャフトを取り付けた状態の断面図を図16に示す。図17は図16の支持部F2の付近の拡大図である。打撃時の衝撃でヘッド本体20の支持部と部品18との接合境界が剪断ずれを起こすのを防止するために、支持部F2の外側面に凹部KBを設けている。図15で示した加圧加熱成形時に、部品素材の一部がこの凹部に嵌まり込むことで、剪断ずれに対する抵抗となる。更には、凹部の上壁面KBSの傾斜方向は、フェース部10Fのフェース面に対して直交するラインに対する図の角度θが正の値であることが好ましく、特に、45度以上(90度未満)が好ましい。より強く引っ掛かるからである。また、凹部の深さは0.2mm〜1mmが好ましい。
こうして部品18とヘッド本体20のソール部側支持部F2との接合領域の強度が向上するため、クラウン部側支持部F2を無くしても、ゴルフクラブヘッドの強度低下は小さくてすむ。その例を図18に示す。この支持部F1を無くすことで更に低重心化と、バック部方向への深い重心化が可能となる。しかし、残った支持部F2と部品18との接合強度を更に向上させるべく、部分拡大図である図19に示すように、支持部F2の一面(裏面)側に凹部KBS1を設ける他、他面(表面)側に段差部KBS2を設けている。
また、この例では、フェース部の表面に薄い金属板38を接合させている。この薄板金属38も、図15で示す成形時に一緒に接合させることができる。この金属の例としては、チタン合金(Ti−15V−3Cr−3Sn−3Al、Ti−4.5Al−3V−2Fe−2Mo、Ti−6Al−4V、Ti−13V−11Cr−3Al等)、マグネシウム合金、アルミニウム合金等があり、板厚例としては0.03mm〜0.5mmである。この金属板38の存在によって打球時のフェース面の磨耗を防止する。磨耗防止の範囲内で、薄く、比重の小さな金属板とし、重量を増加させないのがよい。この金属板と繊維強化樹脂部品との接合は、成形時の流動マトリックス樹脂(エポキシ樹脂等)だけによることもできるが、所定材の接着フィルムを介在させ、これによって強固に接合することが好ましい。
1例として、図18に示す各部位の肉厚を示しておく。肉厚t1,t2,t3,t4,t5,t6,t7の順で、4,3,3,4,0.8,1〜3,0.9〜3mmである。また、支持部F3の幅寸法(フランジ幅寸法)は6〜12mmであり、他の支持部F2も同じ程度である。
本発明は、中空ゴルフクラブヘッドに利用できる。
図1は本発明に係るゴルフクラブヘッドの正面図である。 図2は図1の矢視線B−Bによる横断面図である。 図3は図1のヘッド本体のみの正面図である。 図4は図3の上面図である。 図5は図1の繊維強化樹脂製部品の上面図である。 図6は図5の部品の構成例の上面図である。 図7はヘッド本体変形形態例の正面図である。 図8は図7のヘッド本体を使用した場合のゴルフクラブヘッドの要部拡大断面図である。 図9はヘッド本体の他の形態例の正面図である。 図10は他の形態例のゴルフクラブヘッドの上面図である。 図11は他の形態例のゴルフクラブヘッドの上面図である。 図12は図11の矢視線L−Lによる横断面図である。 図13は素材の積層例の図である。 図14は繊維強化樹脂製部品の素材タイプ図である。 図15はゴルフクラブヘッドの製造方法の例示図である。 図16は図15の内圧製法によって製造されたゴルフクラブヘッドの断面図である。 図17は図16の要部拡大図である。 図18は内圧製法による他の形態例のゴルフクラブヘッドの断面図である。 図19は図18の要部拡大図である。
符号の説明
18 繊維強化樹脂製部品
20 金属製ヘッド本体
LE リーディングエッジ
TE フェース側トップエッジ

Claims (6)

  1. 少なくともスィートエリアを含むフェース部領域と、所定のライ角で水平面上に載置した状態での最高位置を含むクラウン部領域とが一体的に連続した状態の繊維強化樹脂製部品を、金属製ヘッド本体と接合したことを特徴とするゴルフクラブヘッド。
  2. 前記繊維強化樹脂製部品によるフェース部領域のソール側端部と前記ヘッド本体との接合境界の外部端は、リーディングエッジよりもソール側に位置している請求項1記載のゴルフクラブヘッド。
  3. 前記繊維強化樹脂製部品は、該部品との接合部である金属製ヘッド本体の支持部を挟み込んだ状態で一体に成形されている請求項1又は2記載のゴルフクラブヘッド。
  4. 外側面か内側面の何れかに凹部又は段差部を設けた支持部を具備する請求項3記載のゴルフクラブヘッド。
  5. 前記支持部がソール部に対してフランジ状に延設された支持部である請求項4記載のゴルフクラブヘッド。
  6. 複数のプリプレグ層からなる繊維強化樹脂製部品のフェース部領域の面撓みに対する中立軸が、フェース部の肉厚中央位置よりもフェース面寄りに位置するように、少なくとも各層の強化繊維の指向方向を選定配設している請求項1〜5の何れか1記載のゴルフクラブヘッド。
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