打撃フェースが改良されたメタルウッドクラブ
【課題】 曲げ剛性特性が改善されたゴルフクラブヘッドの打撃フェースを提供する。
【解決手段】 一例では、打撃フェースを多数の材料から製造する。打撃フェースの主な部分は、第１の密度の第１の材料からなる板状フェースである。第１の密度より大きな第２の密度の第２の材料から成る高密度インサートが、板状インサートの幾何学中心位置またはその近傍で板状フェースに直接または間接的に結合される。高密度インサートは打撃フェースの中央ゾーンの曲げ剛性を増大させ初期ボール速度が実質的に均一な大領域を形成する。他の例では、打撃フェースが、主板部材と当該主板部材から伸びる少なくとも１つのウィングとを具備するフェースインサートを有する。インサートは打撃フェースの他の部分から外れないようにゴルフクラブヘッドに溶接される。フェースインサートにより軸方向の曲げ剛性を調整する。
【解決手段】 一例では、打撃フェースを多数の材料から製造する。打撃フェースの主な部分は、第１の密度の第１の材料からなる板状フェースである。第１の密度より大きな第２の密度の第２の材料から成る高密度インサートが、板状インサートの幾何学中心位置またはその近傍で板状フェースに直接または間接的に結合される。高密度インサートは打撃フェースの中央ゾーンの曲げ剛性を増大させ初期ボール速度が実質的に均一な大領域を形成する。他の例では、打撃フェースが、主板部材と当該主板部材から伸びる少なくとも１つのウィングとを具備するフェースインサートを有する。インサートは打撃フェースの他の部分から外れないようにゴルフクラブヘッドに溶接される。フェースインサートにより軸方向の曲げ剛性を調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は改良したゴルフクラブヘッドに関する。より具体的には、この発明はボール初速度が大きなゾーンが比較的大きな改良された打撃フェースを具備するゴルフクラブヘッドに関する。
【０００２】
この発明は特許文献１および特許文献２に開示されたゴルフクラブヘッドに関連するものであり、その開示内容を適宜参照されたい。
【背景技術】
【０００３】
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。
【０００４】
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、重心、慣性、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、クラブヘッドの周辺ウェート、および中空クラブヘッド内のフィラーは、具体的な特徴を実現するために適合化できる。
【０００５】
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、ピークが２０００ポンドを越える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、均一で２．５ｍｍ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。
【０００６】
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。これ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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。また、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、衝突後のボール初速度が変化する。したがって、大きな実質的に均一なボール初速度を実現する「スイートゾーン」が大きなクラブヘッドを提供することが当技術分野において望まれている。
【特許文献１】米国特許第６６０５００７号明細書
【特許文献２】特開２００４−３５８２２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この発明は、以上の事情を考慮してなされたものであり、「スイートゾーン」が大きなクラブヘッドを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明はシャフトに取り付けるように適合化されたゴルフクラブに関する。この発明の１実施例は複数の材料から形成された打撃フェースを具備するゴルフクラブである。第１の材料が打撃フェースの中央ゾーンを形成する。中央ゾーンは第１の曲げ剛性（Ｆｌｅｘｕｒａｌ Ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）を有する。第２の材料は、中央ゾーンと同心の中間ゾーンを形成する。中間ゾーンは第２の曲げ剛性を有する。
【００１３】
この発明の他の実施例は、ゴルフクラブヘッドの上面をなすクラウン、同ゴルフクラブヘッドの下面をなすソール、および上記クラウンとソールとの間に配された打撃フェースを具備するゴルフクラブヘッドである。打撃フェースは、フェースインサートを有し、このフェースインサートの周囲がゴルフクラブヘッドに溶接される。フェースインサートは、主板部と、主板部から伸びる少なくとも１つのウィングとを有する。
【００１４】
この発明の上述の側面および他の側面は特許請求の範囲に記載され以下実施例を用いて詳述される。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、「スイートゾーン」が大きなクラブヘッドを実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
米国特許第６６０５００７号は、実質的に均一な高初速度すなわち高反発係数（ＣＯＲ。Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｏｆ Ｒｅｓｔｉｔｕｔｉｏｎ）のゾーン、すなわち、「スイートゾーン」もかなり大きくする改良されたゴルフクラブを開示している。
【００１７】
ＣＯＲすなわち反発係数は、衝突効率の尺度である。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。
（Ｖｃｌｕｂ−ｐｏｓｔ−Ｖｂａｌｌ−ｐｏｓｔ）／（Ｖｃｌｕｂ−ｐｒｅ−Ｖｂａｌｌ−ｐｒｅ）
ここで、
Ｖｃｌｕｂ−ｐｏｓｔは衝突後のクラブの速度を表す。
Ｖｂａｌｌ−ｐｏｓｔは衝突後のボールの速度を表す。
Ｖｃｌｕｂ−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）。
Ｖｂａｌｌ−ｐｒｅは衝突前のボールの速度を表す。
【００１８】
ＣＯＲは一般的に衝突物体の形状および材料特性に左右される。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。
【００１９】
図１、図１ａおよび図１ｂに示されるように、クラブの精度や、均一な高初速度の大ゾーンは打撃フェース２により実現される。打撃フェース２は、中央ゾーン４、これを囲む中間ゾーン６およびオプションの周囲ゾーン８を具備している。好ましくは、中央ゾーン
４の面積は、打撃フェース２の総面積の約１５％から約６０％であり、より好ましくは、約２０％から約５０％である。
【００２０】
中央ゾーン４は比較的堅固であり、中間ゾーン６は相対的に柔らかい。この結果、ボール衝突時に、フェース２の中間ゾーン６が変形して高ボール速度を実現する。他方、中央ゾーンは実質的に変形せず、ボールが目標に向かって飛んでいく。そして、ボール衝突時に、中間ゾーン６の変形により、中央ゾーン４がクラブヘッド１０の中に移動した後外に押し出される。中間ゾーン６は中央ゾーン４に隣接して位置してもよく、オプションの周囲ゾーン８は中間ゾーン６に隣接して位置しても良い。この結果、ヘッドは０．８１を越える反発係数を生じる。
【００２１】
そのような反発係数は、中央ゾーン４に第１曲げ剛性を付与し、中間ゾーン６に第２曲げ剛性を付与することにより達成される。曲げ剛性（ＦＳ）は、各部の平均弾性係数（Ｅ）に各部の平均厚さ（ｔ）の３乗を掛けたものとして定義される（ＦＳ＝Ｅｔ３）。弾性係数および厚さの平均をどのように計算するかについては上述の米国特許第６６０５００７号に詳細に記載されており、これを参照されたい。厚さが変化する場合や材料が非均一な場合にＦＳをどのように求めるかについても当該米国特許に記載されており、これを参照されたい。
【００２２】
曲げ剛性は材料および厚さに応じて変化するので、中央ゾーン４および中間ゾーン６の曲げ剛性に実質的な差異を形成するためにつぎの手法を採用できる。すなわち、（１）各部に異なる材料を用いる。（２）各部を異なる厚さとする。または（３）各部の材料および厚さを異ならせる。例えば、好ましい実施例では、中央ゾーンの厚さを中間ゾーンの厚さより大きくし、材料は共通にする。
【００２３】
クラブヘッド１０においては、上述の曲げ剛性関係を達成するために、所定の弾性係数の材料を選択し、各ゾーンの厚さを変化させる。他の実施例では、上述の曲げ剛性関係を達成するために、各部の材料を変化させて異なる弾性係数を有するようにし、それに応じて厚さを変化させる。したがって、各ゾーンの厚さは、各ゾーンの材料の弾性係数に応じて同じ場合もあるし、異なる場合もある。また、曲げ剛性を所望のものにするために、構造リブ、強化プレート、厚さ助材（パラメータ）を用いても良い。中央ゾーン４および中間ゾーン６の曲げ剛性の好ましい比率については上述の米国特許第６６０５００７号等に詳細に記載されており、これを参照されたい。
【００２４】
さらに上述の米国特許第６６０５００７号で検討したように、２またはそれ以上の異なる均一材料を用いて打撃フェース２を製造してもよい。例えば、中央ゾーン４を全般的に均一な厚さとし、ヤング率が３０．０×１０６ｌｂｓ／ｉｎ２のステンレス鋼から構成する。隣接する中間ゾーン６は、平坦な周辺部から中央ゾーン４へ連続してテーパ状に変化する。中間ゾーンの厚さは線形に変化する。中間ゾーン６は、ヤング率が１６．５×１０６ｌｂｓ／ｉｎ２のチタン合金から構成する。代替的には、図１ｃ（米国特許第６６０５００７号の図１０に対応する）に示すように、中央ゾーン４は、ヤング率が３０．０×１０６ｌｂｓ／ｉｎ２のステンレス鋼のリブ４ａを具備してもよい。間隙４ｂはヤング率が１６．５×１０６ｌｂｓ／ｉｎ２のチタン合金である。中間ゾーン６は、同様のチタン合金からなる。中央ゾーン４および中間ゾーン６の曲げ剛性の比率は米国特許第６６０５００７号に示されるように計算される。
【００２５】
オプションの周囲ゾーン８は好ましくは中間ゾーン６より厚くして曲げ剛性を大きくする。代替的に、オプションの周囲ゾーン８を中間ゾーン６と異なる材料で構成して中間ゾーン６より周囲ゾーン８の曲げ剛性が大きくなるようにしても良い。例えば、周囲ゾーン８を中央ゾーン４と同じ材料で構成する。周囲ゾーン８を中央ゾーン４や中間ゾーン６とまったく異なる材料で構成しても良い。その場合、周囲ゾーン８は、溶接等により中間ゾーンに結合される。
【００２６】
図２（米国特許第６６０５００７号の図８）において、打撃フェース２はフェースインサート４２を具備しても良い。フェースインサート４２はフェースに画定されたキャビティに溶接される。打撃フェース２はフェースインサート４２およびフェースサポート３０を具備しても良い。この実施例では、打撃フェース２は、クラウン１４、トウ１８、ソール２２およびヒール３２から型割り線４６によって分けられる。中央ゾーン４は、好ましくは、フェースインサート４２の内側のキャビティ方向の面に配置され、また、図示のとおり、楕円形状をしている。この詳細は特開２００４−３５８２２５号公報に記載されている。中央ゾーン４は好ましくは低トウから高ヒールの方向に整合され、高ＣＯＲゾーンが高トウから低ヒールの方向に確立されるようになっている。この高ＣＯＲゾーンは好ましいことにゴルファーの典型的な打撃パターンと一致する。
【００２７】
上述の特開２００４−３５８２２５号公報にも説明されるように、「楕円」または「楕円的」は識別可能な長軸（Ｍａｊｏｒ Ａｘｉｓ）および短軸（Ｍｉｎｏｒ Ａｘｉｓ）を有する非円形な形状を指し、これに限定されないが、任意の四辺形、幾何学楕円、角を丸められた四辺形、非対照的な楕円形を含む。「長軸」は、２回（すなわち開始点と終了点）を超えて周囲と接することなく非円形形状内に引かれた最も長い線と合致する軸をいう。「短軸」はその中央付近で長軸と直交するものである。また、ここでは、「同心」とは他の形状を実質的に包囲する形状をいう。
【００２８】
中間ゾーン６は、６１および６２として示され、一部、フェースインサート４２状に配置でき、また一部、フェースサポート３０上に配置できる。移行ゾーン７は、種々の厚さを有し、中央ゾーン４および中間ゾーン６の間に配置される。好ましくは、中央ゾーン４の厚さは、移行ゾーン７において、中間ゾーン６の厚さより薄くなっている。これにより、急激な厚さの変化に起因して、ゴルフボールとの衝突時に生じる局所的な応力歪みを抑制できる。フェースサポート３０は穴４８を規定し、リム４９がその境界をなす。フェースインサート４２はリム４９の位置またはその周囲で溶接によりフェースサポートに結合させることができる。
【００２９】
好ましくは、フェースインサート４２はミリングまたはスタンプおよびフォーミングにより形成される。製造プロセスにおいて、打撃フェースに利用可能な展性金属、例えばチタン、チタン合金、炭素鋼、ステンレス鋼、ベリリウム銅、および他の鍛造可能な金属が加熱され、フェースカップの所望形状に鍛造される。適切な金属の例としては、これに限定されないが、チタン６−４合金、チタン１５−３−３−３合金、チタン２０−４−１合金、およびＤＡＴ５５、ＤＡＴ５５Ｇ（ダイドースチールから入手できる）が含まれる。
【００３０】
好ましい鍛造プロセスは、ダイまたはビレット鍛造であり、鍛造可能な金属の予め測定したロッドを加熱してダイおよびハンマの間に配置する。ダイはフェースインサート４２の所望形状を有する。加熱された金属はハンマ処理により所望の形状に加工される。フェースインサート４２を鍛造により製造すると、フェースの厚さをその周囲において約０．０６０インチ（約１．５ｍｍ）にすることができる。
【００３１】
図３〜図８において、打撃フェースインサート４２のいくつかの代替的な実施例が示される。これら実施例のフェースインサートにおいて、中央ゾーン４の曲げ剛性は、フェースインサート４２の他の部分を形成する材料より密度が大きい材料で形成された高密度インサート５２に起因して、中間ゾーン６の剛性より大きい。この発明の好ましい実施例の断面は図３ａに示すとおりであり、この図において、フェースインサート４２は板状フェース５０およびインサート５２を具備している。
【００３２】
板状フェース５０は、若干曲がった楕円の形状をしているが、任意の形状を採用できる。例えば、多角形、円形、ふぞろいの形状であってよい。
【００３３】
板状フェース５０のサイズは、ゴルフクラブヘッド１０の全体のサイズに依存する。ただし、好ましい実施例では、板状フェース５０の楕円長軸の長さは８０ｍｍおよび１００ｍｍの間であり、短軸の長さは３５ｍｍおよび６０ｍｍの間である。より好ましくは、板状フェース５０の楕円長軸の長さは９０ｍｍであり、短軸の長さは５０ｍｍである。板状フェース５０の厚さ５３は均一でも良いし、不均一でもよい。１つの実施例では、厚さ５３は２〜５ｍｍの範囲である。好ましくは、厚さ５３は、２．７ｍｍであり、最大厚さ４．５ｍｍへ徐々にテーパ状になっている。
【００３４】
板状フェース５０は、図３ｂに分解して示すように、ゴルフクラブヘッド１０の内部キャビティ対向面５５に形成されたキャビティ５１を有する。さらに、板状フェース５０の厚さが、好ましくは、キャビティ５１の周囲で厚くなり、これにより、上述した肉厚の中央ゾーンの効果と高密度インサート５２の高密度材料の効果とを結びつける。この実施例では、キャビティ５１の形状は円形であるが、その形状は、好ましくは、高密度インサート５２の断面形状に応じて選択される。キャビティ５１の大きさは、高密度インサート５２を収容できれば任意に選択できるが、１実施例では、キャビティ５１の内部の幅や約１４ｍｍであり、深さは約２ｍｍである。
【００３５】
上述のとおり、板状フェース５０は好ましくは鍛造により形成されるが、スタンピングやキャスティング手法を用いても良い。板状フェース５０は、打撃フェース２を形成するのに適した、ここで検討された任意の材料で製造してよく、例えばチタン、チタン合金、炭素鋼、ステンレス鋼、ベリリウム銅を用いることができる。もっとも好ましい金属は、上述したチタン６−４合金である。
【００３６】
高密度インサート５２は、図示のように円錐台であり、板状フェース５０と較べてその断面積が小さい。高密度インサート５２は製造に適した任意の形状であってよく、例えば、円筒や、円、楕円、または四辺形ディスクでよい。高密度インサート５２は板状フェース５０の材料より密度が大きい材料で製造され、好ましくは、タングステンやステンレス鋼で製造されるが、板状フェース５０より密度が大きな任意の材料がこの発明に適切に使用でき、この材料には、銅、ニッケル、青銅が含まれる。高密度インサート５２は、シート金属からミリングやスタピング処理され、鍛造、ダイカットや任意の位置の手法で製造される。
【００３７】
高密度インサート５２のサイズは好ましくは板状フェース５０に較べて小さい。好ましい実施例では、高密度インサート５２の直径は最大幅部分で約１０ｍｍであり、高さは約７ｍｍである。そして、高密度インサート５２の高さがキャビティ５１の深さよりも大きいので、高密度インサート５２が板状フェース５０の内部キャビティ対向表面５５から突出している。高密度インサート５２のサイズは、中央ゾーン４の実効サイズを加減するために変化させることができる。
【００３８】
高密度インサート５２は板状フェース５０に直接または間接的に固定されて良い。好ましい実施例では、高密度インサート５２は、板状フェース５０を製造したのと同一の材料の材料で形成されたキャップ５６内に収容される。キャップ５６は同一材料故に板状フェース５０に簡単に溶接できる。高密度インサート５２は、キャップ５６の内部表面に付着されてもよく、少なくとも内部表面で接着されてもよく、また単にキャップ５６内に配置されるだけでも良い。図示のように、キャップ５６は、円錐台であり、当該キャップ５６内に高密度インサート５２をかたくフィットさせるような内部キャビティ形状を有している。キャップ５６は既知の手法で製造されてよく、例えば、キャスティング、スタンピングまたは鍛造を採用できる。
【００３９】
また、高密度インサート５２は板状フェース５０に間接的に固定されるが、当該高密度インサート５２を、溶接ビード５８により板状フェース５０に連結されるキャップ５６に収容するので、ゴルフボールと繰り返し衝突する際に、高密度インサート５２がその位置から飛び出すことがない。代替的に、高密度インサート５２およびキャップ５６の組立体の少なくとも一部を接着剤を用いてキャビティ５１内に固着しても良い。接着は、例えば、溶融接着剤、エポキシ接着剤、ポリウレタン接着剤、シーラント、熱硬化性接着剤、ＵＶ硬化接着剤、アクリル接着剤およびシアノアクリル接着剤である。
【００４０】
図４において、高密度インサート５２を有するフェースインサート４２の代替的な実施例が示される。この実施例では、高密度インサート５２は円形ディスクであり、板状フェース５０の内部キャビティ対向面５５に直接に接着されている。代替的には、高密度インサート５２を板状フェース５０の面に溶接しても良い。
【００４１】
図５において、高密度インサート５２を有するフェースインサート４２の他の代替的な実施例が示される。この実施例では、板状フェース５０がキャビティ５１を有し、円形ディスクの形状の高密度インサート５２がその中に挿入される。高密度インサート５２はキャビティ５１に例えば接着剤により付着されていても良いし、付着されていなくても良い。フランジ部５４は、高密度インサート５２に被るように伸び、ゴルフボールと繰り返し衝突する際に、高密度インサート５２がキャビティ５１内に保持され、すなわちキャビティ５１から飛び出すことがない。フランジ部５４は板状フェース５０に溶接された金属片でもよい。代替的には、フランジ部５４を板状フェース５０を製造する際に形成しても良い。フェースインサート４２は好ましくはミリングやスタンピングにより処理される。製造段階で、板状フェース５０の厚肉の中央ゾーンにキャビティ５１が形成される。キャビティ５１は、高密度インサート５２より若干高く形成される。高密度インサート５２はキャビティ５１内に配置され、好ましくは、キャビティ５１の内面に接着される。板状フェース５０の表面を強く叩きキャビティ５１の一部が高密度インサート５２状に突出するように変形させ、これによりフランジ部５４を形成する。
【００４２】
図６において、多材料フェースインサート４２の他の代替的な実施例が示される。この実施例は上述した実施例の板状フェースと類似した板状フェース５０を含む。ただし、この実施例では、板状フェースは、薄膜壁カップ状突起６０を具備し、この突起６０が板状フェース５０の内部キャビティ対向面５５から外側に伸びている。カップ状突起６０は、図示の例では、台形状であるが、任意の形状を採用できる。例えば、空洞の円筒、三次元ポリゴン、またはふぞろいな形状である。
【００４３】
高密度インサート５２は、上述のものと類似しており、カップ状突起６０内に固くフィットするような形状・大きさとなっている。高密度インサート５２はカップ状突起６０の内部に例えば接着剤を用いて付着されてもよい。ただし、高密度インサート５２はフランジ部５４によりカップ状突起６０内に保持される。この点は、上述のフランジ部と同様である。ただし、この実施例では、フランジ部５４をスタンピングにより形成する場合には、カップ状突起６０をおり高くして余剰部分を構成する。
【００４４】
図７において、この発明のフェースインサート４２の他の代替的な実施例の断面が示される。この実施例の板状フェース５０は、板状フェース５０は上述の実施例において説明した板状フェースと類似している。ただし、この実施例では、キャップ５６が空洞の円筒である。円筒の外側直径はキャビティ５１の直径より小さい。高密度インサート５２は、キャップ５６にかたくフィットする円形プラグである。このプラグは好ましくはキャップ５６に付着される。
【００４５】
キャップ５６は縁部６４を具備し、この縁部６４は、キャビティ５１に丁度フィットするような形状寸法とされる。キャップ５６の外側直径とキャビティ５１のエッジとの間には若干の隙間がある。溶接ビード５８がキャビティ５１のエッジおよび縁部６４のエッジの周囲に形成され、キャップ５６を板状フェース５０に結合させる。キャップ５６のこのような構成により、溶接ビード５８の付着面積が大きくなり、結合の強度を大きくする。結合強度が大きくなるので、破損により、高密度インサート５２がゴルフクラブヘッド１０の内部キャビティに飛び出してしまうことが少なくなり、この結果、打撃フェース２の寿命が長くなる。
【００４６】
図８および図８ａにおいて、この発明のさらに他の代替的な実施例のフェースインサート４２が示される。この実施例では、フェースインサート４２は、板状フェース５０および高密度インサート５２を含む。ただし、空隙６１が、板状フェース５０の中央付近にその厚さを完全に貫通するように形成される。高密度インサート５２は、好ましくは、その一部が空隙６１にフィットする一方で縁部６３が空隙６１のリップ状の棚部６６に載置または付着されるような構成にする。フランジ部５４は、上述のフランジ部と類似なものであり、高密度インサート５２を固く取り付ける。このような構成のため、高密度インサート５２は板状フェース５０の外部対向面６５から見えるようになっている。高密度インサート５２の外面は板状フェース５０の外部対向面６５と実質的に同一面となるように示されているが、そのようにする必要はなく、空隙６１のエッジにおいてギャップがあるようにしてもよい。ただし高密度インサート５２は依然外部から見えるようになっている。
【００４７】
［例］
【００４８】
この発明のクラブＷは、全体的には、図７に示す実施例に従って製造される空洞メタルウッドクラブヘッドである。クラブＷは、チタン合金の板から製造されたフェースインサートを有し、このフェースインサートはその内部キャビティ対向面に当該板の幾何学中心またはその近くにタングステンのインサートを溶接したものである。この構成で、クラブＷの厚さは、フェースインサートの中央ゾーンがその周辺より厚くなるように変化する。クラブＷのＣＯＲの測定結果は０．８１２であった。
【００４９】
標準的なＫｉｎｇ Ｃｏｂｒａ（商標）ＳＺ４４０クラブヘッドも空洞メタルウッドクラブヘッドである。ＳＺ４４０クラブヘッドは可変厚さの打撃フェースを有する。クラブＷと同様に、ＳＺ４４０クラブヘッドの厚さは、打撃フェースの幾何学中心近くでより厚くなり、周辺ほど薄くなっている。ただし、ＳＺ４４０クラブヘッドの打撃フェースの厚さ変化は、打撃フェースの製造と一体に実現される。すなわち、打撃フェースは単一の板材料を含み、材料の一部が当該板の周囲付近で削り取られている。ＳＺ４４０クラブヘッドのＣＯＲは０．８１４であり、クラブＷのＣＯＲとほぼ等しい。
【００５０】
両クラブは振り子試験（ｐｅｎｄｕｌｕｍ ｔｅｓｔ）でテストされた。この試験は、ＵＳＧＡルールおよび国際ルールの下でクラブフェースの柔軟性またはトランポリン効果の標準的なテストである。この試験では、小さな鋼の振り子を用いて複数回特定のスポットでゴルフクラブヘッドに衝撃を与える。クラブヘッドおよび振り子の間の特性時間がマイクロセカンド（μｓ）で記録され、その点のゴルフクラブヘッドの柔軟性が決定される。ＵＳＧＡルールによれば、ゴルフクラブヘッド上の９点がそのようにテストされる。一般的に、特性時間が長いほど、ゴルフクラブヘッドの柔軟性が大きい。
【００５１】
表１に示すように、クラブＷに関する振り子の特性時間は、すべてのテスト位置でＳＺ４４０に関する特性時間より長い。したがって、両クラブヘッドのＣＯＲがほぼ同一であっても、クラブＷの柔軟性はＳＺ４４０クラブよりも大きい。
【表１】
この発明の他の側面によれば、打撃フェース２上の中間ゾーン６および周囲ゾーン８を、溶接線をクラブヘッドの打撃フェースからクラウンおよびソールへ移動させることにより、薄い構成で製造できる。打撃フェース２の性能を改善する代替的な手法は、フェースインサート４２の溶接線およびジョイントをクラブヘッド１０の他の面へ移動することである。周知のように、溶接線またはジョイントは不連続な領域であり、同一の材料の１つの部品を結合したとしても、両部品の構造的な特性はその連結部周辺で変化する。クラブヘッドのクラウンまたはソールへの溶接線を除去すると、打撃フェースの厚さを正確に制御でき、打撃フェース全体を薄くできる。ジョイントは打撃フェースの特性を変化させるためにも用いることができる。この発明のこの側面によれば、フェースインサートは１または複数の側壁を具備し、この側壁がクラウンの一部やソールの一部を形成する。
【００５２】
図９（特開２００４−３５８２２５号公報の図９）において、フェースインサート４２は中央ゾーン４、移行ゾーン７、中間ゾーン６の部分、クラウン１４の部分およびソール部分１５６を含む。クラブヘッド１０はこのようにしてフェースインサート４２を収容する大きさ・形状のキャビティ１５８を画定する。フェースインサート４２は好ましくはクラブヘッド１０に溶接される。フェースインサート４２はフェースサポート３０とともに打撃フェース２を構成する。図２の実施例と同様に、中間ゾーン６は６１、６２で示され、部分的にフェースインサート４２と接し部分的にフェースサポート３０と接する。
【００５３】
図１０において、この発明の他の実施例が示される。この実施例では、打撃フェース２の中央ゾーン４がフェースインサート４２により形成される。フェースインサート４２は好ましくはクラブヘッド１０と溶接線２０に沿って溶接される。フェースインサート４２は多角形または楕円の主板部３４および側壁すなわちウィング（上部ウィング）７０を含み、ウィング７０はクラウン１４方向に伸びてクラウン１４の一部を形成する。このような構成で、溶接線２０の上方部分（上部溶接線）７１はクラウン１４へと移動させられる。溶接線２０により生じる歪みを打撃フェース２から除去することにより、ゴルフボールから繰り返し衝撃を受ける際に上部溶接線７１に沿って損傷が発生するのを抑制できる。
【００５４】
フェースインサート４２は好ましくはクラブヘッド１０の他の部分と同じ材料で製造される。例えば、チタン、チタン合金、スチール、またはクラブヘッドに使用して好適な他の任意の材料である。フェースインサート４２はクラブヘッド１０の他の部分と同じ厚さにすることが好ましいが、曲げ剛性を変化させるためにフェースインサート４２を厚くしてもよいし、薄くしても良い。
【００５５】
フェースインサート４２の形状・寸法は種々である。上述のとおり、フェースインサート４２は修正された長円形ＵカップまたはＬカップであるが、他の形状でも良い。例えば、矩形、楕円または円形である。フェースインサート４２は好ましくは打撃フェースの全表面を保護形成する。ただし、フェースインサート４２は打撃フェースのうちのより少なく部分を形成するものでも良い。また、ウィング７０がソール２２に伸びてソールの一部を形成しても良い。これは図１１に示される。単にフェースインサート４２の形状を変更すれば良い。この場合、影響を受ける溶接線は下部溶接線７３である。
【００５６】
フェースインサート４２の材料特性は、フェースインサート４２を製造するために選択された手法により影響を受ける。例えば、シート金属をコールドロールまたはコールドワークして金属の結晶グレインを揃えた後に、当該シート金属からスタンピングによりフェースインサート４２を製造することが好ましい。このような金属をスタンピングすると打撃フェースは他の手法のものより強くなる。さらに、フェースインサート４２を、そのグレインのフローパターンがソールからクラウンの方向に揃うように、打撃フェース２内に配置する。代替的には、フェースインサート４２のグレインフローパターンをヒールからトウの方向すなわち対角方向に揃うようにしてもよい。他の周知の手法をフェースインサート４２を製造するために用いることができる。例えば、鍛造やキャスティングである。
【００５７】
図１２ａおよび図１２ｂは、図１０の実施例と類似するクラブヘッド１０の他の実施例を示すものである。この実施例では、フェースインサート４２は、主板部３４と、クラウン１４方向に伸びてクラウン１４の一部を形成する上部側壁すなわち上部ウィング７０と、ソール２２方向に伸びてソール２２の一部を形成する下部側壁すなわち下部ウィング７２とを有する。このように構成され、上部溶接線７１および下部溶接線７３はクラウン１４およびソール２２にそれぞれ移動させられ、フェースインサート４２の損傷の可能性を少なくする。このフェースインサート４２の他の特徴については図１０を参照してすでに説明した。
【００５８】
図１３ａおよび図１３ｂは、図１０の実施例と類似するクラブヘッド１０のさらに他の実施例を示すものである。この実施例では、フェースインサート４２は、主板部３４と、クラウン１４方向に伸びてクラウン１４の一部を形成する上部側壁すなわち上部ウィング７０と、ソール２２方向に伸びてソール２２の一部、ヒール拡張部、トウ拡張部を形成する下部側壁すなわち下部ウィング７２とを有する。上部ウィング７０および下部ウィング７２は図１０、図１２ａおよび図１２ｂを参照して説明したものと同じである。ヒール拡張部７４およびトウ拡張部７５は、垂直軸７８のほぼ中央に位置で水平軸７６に沿って伸びるフェースインサート４２の主板部の拡張部である。このようにフェースインサートの幾何形状を変更することにより、フェースインサート４２の水平軸７６に沿う撓み性能を増加でき、他方、垂直軸７８では、より小さな異なった撓み特性となる。
【００５９】
フェースインサート４２の形状や寸法は、全般的に、図１０、図１２ａおよび図１２ｂの実施例で説明したような物であることが好ましい。すなわち、多角形または楕円の主板部であり、これが打撃フェース２の多くの部分を形成する。上部ウィング７０および下部ウィング７２は好ましくは全体として楕円または多角形であるが、この発明で予定される他の形状を採用できる。同様に、ヒール拡張部７４およびトウ拡張部７５は楕円に準ずる形状であることが好ましいが、この発明で予定される他の形状例えば円形に準じる形状を採用しても良い。このように、フェースインサート４２の好ましい幾何形状は、打撃フェース２の水平軸７６に沿う長軸を有する長円の中央部と、打撃フェース２の垂直軸７８に沿って伸びる全体として矩形の拡張部（複数）とを有するものである。さらに、ヒール拡張部７４およびトウ拡張部７５の１つを省略しても良い。また、上部ウィング７０および下部ウィング７２の一方または双方を省略しても良い。さらに、図３〜図８に示す任意の実施例に示されるようにフェースインサート４２を高密度インサートと一体にして、性能の改善を図るようにしても良い。フェースインサート４２は、中央ゾーン４および中間ゾーン６を含んでよく、この場合、中央ゾーン４の曲げ剛性は中間ゾーン６の曲げ剛性より大きくする。これについては米国特許第６６０５００７号および特開２００４−３５８２２５号公報に記載されるとおりである。さらに、中央ゾーン４は上述のとおり高密度インサート５２を含んでも良い。
【００６０】
打撃フェース２は好ましくはミリングまたはスタンピングおよびミリングにより製造される。クラブヘッド１０の本体は好ましくはキャスティングにより製造される。クラブヘッド１０の内部キャビティは空洞でもよく、あるいは、発泡体または他の低比重材料が充填されていても良い。内部キャビティの容積は２５０立方センチメートルより大きいことが好ましい。より好ましくは２７５立方センチメートルより大きく、最も好ましくは３５０立方センチメートルより大きい。好ましくは、この発明のクラブヘッドの重量は１５０グラムより大きく、２２０グラムより小さい。この発明のクラブヘッドの部品、製造手法の詳細およびＣＯＲ値の付加的なテスト結果は、特開２００４−３５８２２５号公報で検討されたとおりである。
【００６１】
構造の剛性に影響する他のパラメータはイナータンス（慣性抵抗）である。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、構造、この例ではクラブフェースの剛性に種々の振動周波数で影響を与える。イナータンスの単位は、力の単位に対する加速度の単位である。ここで説明したこの発明のクラブフェースの好ましい第１の共鳴周波数は、イナータンスを最大にするように配置される。イナータンスを決定するためのテスト手法および装置は米国特許第６６０５００７号に記載されるとおりである。
【００６２】
図１４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。３３３０Ｈｚの周波数のポイントＩ１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１４において２５７２Ｈｚの周波数で、ポイントＩ２として表される。この第２の最大値Ｉ２は、１０デシベル未満の大きさ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。テストされた従来のクラブヘッドの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）＜Ｉ１＜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主共鳴周波数は２９００Ｈｚより小さい。 図１５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おり、その詳細は米国特許第６６０５００７号に記載されている。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。米国特許第６６０５００７号の発明のクラブのＣＯＲは図１４の従来のクラブより大きく、より大きなボールリバウンド速度を実現する。
【００６３】
クラブヘッドの全体の曲げ剛性、および、クラブヘッドのフェースにわたる曲げ剛性の分布はクラブヘッドの共鳴周波数に影響する。さらに、スイング速度は、クラブおよび／またはゴルフボールが衝突時に共鳴周波数で振動するかどうかを決定する。そのため、クラブヘッドの構造設計や特性を変更することによって、クラブ設計者は、個々のゴルフボールの共鳴周波数と調和するようにクラブヘッドの共鳴周波数を変更して、所定のスイング速度で打ち出されたボールの飛距離が長くなるようにできる。また、クラブを個々のゴルファー用に設定するならば、当該ゴルファーの平均スイング速度で特定のゴルフボールを打ち出す場合に共鳴するようにクラブを設計できる。例えば、クラブおよびボールが類似の周波数で共鳴するならば、すなわち、クラブ尾よりボールが衝突して共鳴するならば、クラブおよびボールの振動がボールをクラブフェースからより速く押し出すように作用する。好ましくは、クラブの共鳴周波数はボールの共鳴周波数より０〜２０％大きい。より好ましくは、クラブの共鳴周波数はボールの共鳴周波数より０〜１０％大きい。
【００６４】
今までこの発明の種々に説明してきたが、各実施例の種々の特徴は単独でも組み合わせても利用できることは明らかである。したがって、この発明は、ここで説明された具体的な好ましい実施例のみに限定されるべきでないことは明らかである。さらに、この発明の趣旨や範囲内においてこの発明が属する分野で習熟した知識を有する者が変形や変更を行なえることは明らかである。例えばフェースや個々のゾーンにおいてステップ状にまたは連続的に厚さが変化しても良い。他の変更例では、隣接する中間ゾーンよりも厚いまたは薄い周囲ゾーンを用いても良い。さらに、中央、中間および周囲ゾーンの形状は上述した形状に限定されない。したがって、この発明の趣旨及び範囲を逸脱することのなくここに示された開示内容に従って当技術分野に通じた者が容易に臨機応変になすことができるすべての変更はこの発明の他の実施例として含まれる。この発明の範囲は特許請求の範囲により規定される。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】米国特許第６６０５００７号のゴルフクラブヘッドの打撃フェースの正面図である。
【図１ａ】図１のゴルフクラブヘッドの打撃フェースの１Ａ−１Ａ線に沿う断面図である。
【図１ｂ】図１のゴルフクラブヘッドの打撃フェースの１Ｂ−１Ｂ線に沿う断面図である。
【図１ｃ】図１のゴルフクラブヘッドの代替例である。
【図２】図１のゴルフクラブヘッドの分解正面図である。
【図３】この発明の１実施例の打撃フェースの正面図である。
【図３ａ】図３の３Ａ−３Ａ線に沿う打撃フェースの断面図である。
【図３ｂ】図３の打撃フェースの分解断面図である。
【図４】この発明の他の実施例の打撃フェースの断面図である。
【図５】この発明のさらに他の実施例の打撃フェースの断面図である。
【図６】この発明のさらに他の実施例の打撃フェースの断面図である。
【図７】この発明のさらに他の実施例の打撃フェースの断面図である。
【図８】この発明のさらに他の実施例の打撃フェースの断面図である。
【図８ａ】図８の打撃フェースの分解断面図である。
【図９】この発明のクラブヘッドの他の実施例の分解正面図である。
【図１０】この発明のクラブヘッドのさらに他の実施例の斜視図である。
【図１１】この発明のクラブヘッドのさらに他の実施例の斜視図である。
【図１２ａ】この発明のクラブヘッドのさらに他の実施例の上方斜視図である。
【図１２ｂ】図１２ｂのクラブヘッドの下方斜視図である。
【図１３ａ】この発明のクラブヘッドのさらに他の実施例の上方斜視図である。
【図１３ｂ】図１３ｂのクラブヘッドの下方斜視図である。
【図１４】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。
【図１５】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。
【符号の説明】
【００６６】
２ 打撃フェース
４ａ リブ
４ｂ 間隙
４ 中央ゾーン
６ 中間ゾーン
７ 移行ゾーン
８ 周囲ゾーン
１０ ゴルフクラブヘッド
１４ クラウン
１８ トウ
２０ 溶接線
２２ ソール
３０ フェースサポート
３２ ヒール
３４ 主板部
４２ 打撃フェースインサート
４６ 型割り線
４８ 穴
４９ リム
５０ 板状フェース
５１ キャビティ
５２ 高密度インサート
５４ フランジ部
５５ 内部キャビティ対向面
５６ キャップ
５８ 溶接ビード
６０ カップ状突起
６１ 空隙
６３ 縁部
６４ 縁部
６５ 外部対向面
６６ 棚部
７０ ウィング（上部ウィング）
７１ 上部溶接線
７２ 下部ウィング
７３ 下部溶接線
７４ ヒール拡張部
７５ トウ拡張部
７６ 水平軸
７８ 垂直軸
１５６ ソール部分
１５８ キャビティ
【技術分野】
【０００１】
この発明は改良したゴルフクラブヘッドに関する。より具体的には、この発明はボール初速度が大きなゾーンが比較的大きな改良された打撃フェースを具備するゴルフクラブヘッドに関する。
【０００２】
この発明は特許文献１および特許文献２に開示されたゴルフクラブヘッドに関連するものであり、その開示内容を適宜参照されたい。
【背景技術】
【０００３】
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。
【０００４】
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、重心、慣性、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、クラブヘッドの周辺ウェート、および中空クラブヘッド内のフィラーは、具体的な特徴を実現するために適合化できる。
【０００５】
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、ピークが２０００ポンドを越える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、均一で２．５ｍｍ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。
【０００６】
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。これ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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。また、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、衝突後のボール初速度が変化する。したがって、大きな実質的に均一なボール初速度を実現する「スイートゾーン」が大きなクラブヘッドを提供することが当技術分野において望まれている。
【特許文献１】米国特許第６６０５００７号明細書
【特許文献２】特開２００４−３５８２２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この発明は、以上の事情を考慮してなされたものであり、「スイートゾーン」が大きなクラブヘッドを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明はシャフトに取り付けるように適合化されたゴルフクラブに関する。この発明の１実施例は複数の材料から形成された打撃フェースを具備するゴルフクラブである。第１の材料が打撃フェースの中央ゾーンを形成する。中央ゾーンは第１の曲げ剛性（Ｆｌｅｘｕｒａｌ Ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）を有する。第２の材料は、中央ゾーンと同心の中間ゾーンを形成する。中間ゾーンは第２の曲げ剛性を有する。
【００１３】
この発明の他の実施例は、ゴルフクラブヘッドの上面をなすクラウン、同ゴルフクラブヘッドの下面をなすソール、および上記クラウンとソールとの間に配された打撃フェースを具備するゴルフクラブヘッドである。打撃フェースは、フェースインサートを有し、このフェースインサートの周囲がゴルフクラブヘッドに溶接される。フェースインサートは、主板部と、主板部から伸びる少なくとも１つのウィングとを有する。
【００１４】
この発明の上述の側面および他の側面は特許請求の範囲に記載され以下実施例を用いて詳述される。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、「スイートゾーン」が大きなクラブヘッドを実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
米国特許第６６０５００７号は、実質的に均一な高初速度すなわち高反発係数（ＣＯＲ。Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｏｆ Ｒｅｓｔｉｔｕｔｉｏｎ）のゾーン、すなわち、「スイートゾーン」もかなり大きくする改良されたゴルフクラブを開示している。
【００１７】
ＣＯＲすなわち反発係数は、衝突効率の尺度である。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。
（Ｖｃｌｕｂ−ｐｏｓｔ−Ｖｂａｌｌ−ｐｏｓｔ）／（Ｖｃｌｕｂ−ｐｒｅ−Ｖｂａｌｌ−ｐｒｅ）
ここで、
Ｖｃｌｕｂ−ｐｏｓｔは衝突後のクラブの速度を表す。
Ｖｂａｌｌ−ｐｏｓｔは衝突後のボールの速度を表す。
Ｖｃｌｕｂ−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）。
Ｖｂａｌｌ−ｐｒｅは衝突前のボールの速度を表す。
【００１８】
ＣＯＲは一般的に衝突物体の形状および材料特性に左右される。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。
【００１９】
図１、図１ａおよび図１ｂに示されるように、クラブの精度や、均一な高初速度の大ゾーンは打撃フェース２により実現される。打撃フェース２は、中央ゾーン４、これを囲む中間ゾーン６およびオプションの周囲ゾーン８を具備している。好ましくは、中央ゾーン
４の面積は、打撃フェース２の総面積の約１５％から約６０％であり、より好ましくは、約２０％から約５０％である。
【００２０】
中央ゾーン４は比較的堅固であり、中間ゾーン６は相対的に柔らかい。この結果、ボール衝突時に、フェース２の中間ゾーン６が変形して高ボール速度を実現する。他方、中央ゾーンは実質的に変形せず、ボールが目標に向かって飛んでいく。そして、ボール衝突時に、中間ゾーン６の変形により、中央ゾーン４がクラブヘッド１０の中に移動した後外に押し出される。中間ゾーン６は中央ゾーン４に隣接して位置してもよく、オプションの周囲ゾーン８は中間ゾーン６に隣接して位置しても良い。この結果、ヘッドは０．８１を越える反発係数を生じる。
【００２１】
そのような反発係数は、中央ゾーン４に第１曲げ剛性を付与し、中間ゾーン６に第２曲げ剛性を付与することにより達成される。曲げ剛性（ＦＳ）は、各部の平均弾性係数（Ｅ）に各部の平均厚さ（ｔ）の３乗を掛けたものとして定義される（ＦＳ＝Ｅｔ３）。弾性係数および厚さの平均をどのように計算するかについては上述の米国特許第６６０５００７号に詳細に記載されており、これを参照されたい。厚さが変化する場合や材料が非均一な場合にＦＳをどのように求めるかについても当該米国特許に記載されており、これを参照されたい。
【００２２】
曲げ剛性は材料および厚さに応じて変化するので、中央ゾーン４および中間ゾーン６の曲げ剛性に実質的な差異を形成するためにつぎの手法を採用できる。すなわち、（１）各部に異なる材料を用いる。（２）各部を異なる厚さとする。または（３）各部の材料および厚さを異ならせる。例えば、好ましい実施例では、中央ゾーンの厚さを中間ゾーンの厚さより大きくし、材料は共通にする。
【００２３】
クラブヘッド１０においては、上述の曲げ剛性関係を達成するために、所定の弾性係数の材料を選択し、各ゾーンの厚さを変化させる。他の実施例では、上述の曲げ剛性関係を達成するために、各部の材料を変化させて異なる弾性係数を有するようにし、それに応じて厚さを変化させる。したがって、各ゾーンの厚さは、各ゾーンの材料の弾性係数に応じて同じ場合もあるし、異なる場合もある。また、曲げ剛性を所望のものにするために、構造リブ、強化プレート、厚さ助材（パラメータ）を用いても良い。中央ゾーン４および中間ゾーン６の曲げ剛性の好ましい比率については上述の米国特許第６６０５００７号等に詳細に記載されており、これを参照されたい。
【００２４】
さらに上述の米国特許第６６０５００７号で検討したように、２またはそれ以上の異なる均一材料を用いて打撃フェース２を製造してもよい。例えば、中央ゾーン４を全般的に均一な厚さとし、ヤング率が３０．０×１０６ｌｂｓ／ｉｎ２のステンレス鋼から構成する。隣接する中間ゾーン６は、平坦な周辺部から中央ゾーン４へ連続してテーパ状に変化する。中間ゾーンの厚さは線形に変化する。中間ゾーン６は、ヤング率が１６．５×１０６ｌｂｓ／ｉｎ２のチタン合金から構成する。代替的には、図１ｃ（米国特許第６６０５００７号の図１０に対応する）に示すように、中央ゾーン４は、ヤング率が３０．０×１０６ｌｂｓ／ｉｎ２のステンレス鋼のリブ４ａを具備してもよい。間隙４ｂはヤング率が１６．５×１０６ｌｂｓ／ｉｎ２のチタン合金である。中間ゾーン６は、同様のチタン合金からなる。中央ゾーン４および中間ゾーン６の曲げ剛性の比率は米国特許第６６０５００７号に示されるように計算される。
【００２５】
オプションの周囲ゾーン８は好ましくは中間ゾーン６より厚くして曲げ剛性を大きくする。代替的に、オプションの周囲ゾーン８を中間ゾーン６と異なる材料で構成して中間ゾーン６より周囲ゾーン８の曲げ剛性が大きくなるようにしても良い。例えば、周囲ゾーン８を中央ゾーン４と同じ材料で構成する。周囲ゾーン８を中央ゾーン４や中間ゾーン６とまったく異なる材料で構成しても良い。その場合、周囲ゾーン８は、溶接等により中間ゾーンに結合される。
【００２６】
図２（米国特許第６６０５００７号の図８）において、打撃フェース２はフェースインサート４２を具備しても良い。フェースインサート４２はフェースに画定されたキャビティに溶接される。打撃フェース２はフェースインサート４２およびフェースサポート３０を具備しても良い。この実施例では、打撃フェース２は、クラウン１４、トウ１８、ソール２２およびヒール３２から型割り線４６によって分けられる。中央ゾーン４は、好ましくは、フェースインサート４２の内側のキャビティ方向の面に配置され、また、図示のとおり、楕円形状をしている。この詳細は特開２００４−３５８２２５号公報に記載されている。中央ゾーン４は好ましくは低トウから高ヒールの方向に整合され、高ＣＯＲゾーンが高トウから低ヒールの方向に確立されるようになっている。この高ＣＯＲゾーンは好ましいことにゴルファーの典型的な打撃パターンと一致する。
【００２７】
上述の特開２００４−３５８２２５号公報にも説明されるように、「楕円」または「楕円的」は識別可能な長軸（Ｍａｊｏｒ Ａｘｉｓ）および短軸（Ｍｉｎｏｒ Ａｘｉｓ）を有する非円形な形状を指し、これに限定されないが、任意の四辺形、幾何学楕円、角を丸められた四辺形、非対照的な楕円形を含む。「長軸」は、２回（すなわち開始点と終了点）を超えて周囲と接することなく非円形形状内に引かれた最も長い線と合致する軸をいう。「短軸」はその中央付近で長軸と直交するものである。また、ここでは、「同心」とは他の形状を実質的に包囲する形状をいう。
【００２８】
中間ゾーン６は、６１および６２として示され、一部、フェースインサート４２状に配置でき、また一部、フェースサポート３０上に配置できる。移行ゾーン７は、種々の厚さを有し、中央ゾーン４および中間ゾーン６の間に配置される。好ましくは、中央ゾーン４の厚さは、移行ゾーン７において、中間ゾーン６の厚さより薄くなっている。これにより、急激な厚さの変化に起因して、ゴルフボールとの衝突時に生じる局所的な応力歪みを抑制できる。フェースサポート３０は穴４８を規定し、リム４９がその境界をなす。フェースインサート４２はリム４９の位置またはその周囲で溶接によりフェースサポートに結合させることができる。
【００２９】
好ましくは、フェースインサート４２はミリングまたはスタンプおよびフォーミングにより形成される。製造プロセスにおいて、打撃フェースに利用可能な展性金属、例えばチタン、チタン合金、炭素鋼、ステンレス鋼、ベリリウム銅、および他の鍛造可能な金属が加熱され、フェースカップの所望形状に鍛造される。適切な金属の例としては、これに限定されないが、チタン６−４合金、チタン１５−３−３−３合金、チタン２０−４−１合金、およびＤＡＴ５５、ＤＡＴ５５Ｇ（ダイドースチールから入手できる）が含まれる。
【００３０】
好ましい鍛造プロセスは、ダイまたはビレット鍛造であり、鍛造可能な金属の予め測定したロッドを加熱してダイおよびハンマの間に配置する。ダイはフェースインサート４２の所望形状を有する。加熱された金属はハンマ処理により所望の形状に加工される。フェースインサート４２を鍛造により製造すると、フェースの厚さをその周囲において約０．０６０インチ（約１．５ｍｍ）にすることができる。
【００３１】
図３〜図８において、打撃フェースインサート４２のいくつかの代替的な実施例が示される。これら実施例のフェースインサートにおいて、中央ゾーン４の曲げ剛性は、フェースインサート４２の他の部分を形成する材料より密度が大きい材料で形成された高密度インサート５２に起因して、中間ゾーン６の剛性より大きい。この発明の好ましい実施例の断面は図３ａに示すとおりであり、この図において、フェースインサート４２は板状フェース５０およびインサート５２を具備している。
【００３２】
板状フェース５０は、若干曲がった楕円の形状をしているが、任意の形状を採用できる。例えば、多角形、円形、ふぞろいの形状であってよい。
【００３３】
板状フェース５０のサイズは、ゴルフクラブヘッド１０の全体のサイズに依存する。ただし、好ましい実施例では、板状フェース５０の楕円長軸の長さは８０ｍｍおよび１００ｍｍの間であり、短軸の長さは３５ｍｍおよび６０ｍｍの間である。より好ましくは、板状フェース５０の楕円長軸の長さは９０ｍｍであり、短軸の長さは５０ｍｍである。板状フェース５０の厚さ５３は均一でも良いし、不均一でもよい。１つの実施例では、厚さ５３は２〜５ｍｍの範囲である。好ましくは、厚さ５３は、２．７ｍｍであり、最大厚さ４．５ｍｍへ徐々にテーパ状になっている。
【００３４】
板状フェース５０は、図３ｂに分解して示すように、ゴルフクラブヘッド１０の内部キャビティ対向面５５に形成されたキャビティ５１を有する。さらに、板状フェース５０の厚さが、好ましくは、キャビティ５１の周囲で厚くなり、これにより、上述した肉厚の中央ゾーンの効果と高密度インサート５２の高密度材料の効果とを結びつける。この実施例では、キャビティ５１の形状は円形であるが、その形状は、好ましくは、高密度インサート５２の断面形状に応じて選択される。キャビティ５１の大きさは、高密度インサート５２を収容できれば任意に選択できるが、１実施例では、キャビティ５１の内部の幅や約１４ｍｍであり、深さは約２ｍｍである。
【００３５】
上述のとおり、板状フェース５０は好ましくは鍛造により形成されるが、スタンピングやキャスティング手法を用いても良い。板状フェース５０は、打撃フェース２を形成するのに適した、ここで検討された任意の材料で製造してよく、例えばチタン、チタン合金、炭素鋼、ステンレス鋼、ベリリウム銅を用いることができる。もっとも好ましい金属は、上述したチタン６−４合金である。
【００３６】
高密度インサート５２は、図示のように円錐台であり、板状フェース５０と較べてその断面積が小さい。高密度インサート５２は製造に適した任意の形状であってよく、例えば、円筒や、円、楕円、または四辺形ディスクでよい。高密度インサート５２は板状フェース５０の材料より密度が大きい材料で製造され、好ましくは、タングステンやステンレス鋼で製造されるが、板状フェース５０より密度が大きな任意の材料がこの発明に適切に使用でき、この材料には、銅、ニッケル、青銅が含まれる。高密度インサート５２は、シート金属からミリングやスタピング処理され、鍛造、ダイカットや任意の位置の手法で製造される。
【００３７】
高密度インサート５２のサイズは好ましくは板状フェース５０に較べて小さい。好ましい実施例では、高密度インサート５２の直径は最大幅部分で約１０ｍｍであり、高さは約７ｍｍである。そして、高密度インサート５２の高さがキャビティ５１の深さよりも大きいので、高密度インサート５２が板状フェース５０の内部キャビティ対向表面５５から突出している。高密度インサート５２のサイズは、中央ゾーン４の実効サイズを加減するために変化させることができる。
【００３８】
高密度インサート５２は板状フェース５０に直接または間接的に固定されて良い。好ましい実施例では、高密度インサート５２は、板状フェース５０を製造したのと同一の材料の材料で形成されたキャップ５６内に収容される。キャップ５６は同一材料故に板状フェース５０に簡単に溶接できる。高密度インサート５２は、キャップ５６の内部表面に付着されてもよく、少なくとも内部表面で接着されてもよく、また単にキャップ５６内に配置されるだけでも良い。図示のように、キャップ５６は、円錐台であり、当該キャップ５６内に高密度インサート５２をかたくフィットさせるような内部キャビティ形状を有している。キャップ５６は既知の手法で製造されてよく、例えば、キャスティング、スタンピングまたは鍛造を採用できる。
【００３９】
また、高密度インサート５２は板状フェース５０に間接的に固定されるが、当該高密度インサート５２を、溶接ビード５８により板状フェース５０に連結されるキャップ５６に収容するので、ゴルフボールと繰り返し衝突する際に、高密度インサート５２がその位置から飛び出すことがない。代替的に、高密度インサート５２およびキャップ５６の組立体の少なくとも一部を接着剤を用いてキャビティ５１内に固着しても良い。接着は、例えば、溶融接着剤、エポキシ接着剤、ポリウレタン接着剤、シーラント、熱硬化性接着剤、ＵＶ硬化接着剤、アクリル接着剤およびシアノアクリル接着剤である。
【００４０】
図４において、高密度インサート５２を有するフェースインサート４２の代替的な実施例が示される。この実施例では、高密度インサート５２は円形ディスクであり、板状フェース５０の内部キャビティ対向面５５に直接に接着されている。代替的には、高密度インサート５２を板状フェース５０の面に溶接しても良い。
【００４１】
図５において、高密度インサート５２を有するフェースインサート４２の他の代替的な実施例が示される。この実施例では、板状フェース５０がキャビティ５１を有し、円形ディスクの形状の高密度インサート５２がその中に挿入される。高密度インサート５２はキャビティ５１に例えば接着剤により付着されていても良いし、付着されていなくても良い。フランジ部５４は、高密度インサート５２に被るように伸び、ゴルフボールと繰り返し衝突する際に、高密度インサート５２がキャビティ５１内に保持され、すなわちキャビティ５１から飛び出すことがない。フランジ部５４は板状フェース５０に溶接された金属片でもよい。代替的には、フランジ部５４を板状フェース５０を製造する際に形成しても良い。フェースインサート４２は好ましくはミリングやスタンピングにより処理される。製造段階で、板状フェース５０の厚肉の中央ゾーンにキャビティ５１が形成される。キャビティ５１は、高密度インサート５２より若干高く形成される。高密度インサート５２はキャビティ５１内に配置され、好ましくは、キャビティ５１の内面に接着される。板状フェース５０の表面を強く叩きキャビティ５１の一部が高密度インサート５２状に突出するように変形させ、これによりフランジ部５４を形成する。
【００４２】
図６において、多材料フェースインサート４２の他の代替的な実施例が示される。この実施例は上述した実施例の板状フェースと類似した板状フェース５０を含む。ただし、この実施例では、板状フェースは、薄膜壁カップ状突起６０を具備し、この突起６０が板状フェース５０の内部キャビティ対向面５５から外側に伸びている。カップ状突起６０は、図示の例では、台形状であるが、任意の形状を採用できる。例えば、空洞の円筒、三次元ポリゴン、またはふぞろいな形状である。
【００４３】
高密度インサート５２は、上述のものと類似しており、カップ状突起６０内に固くフィットするような形状・大きさとなっている。高密度インサート５２はカップ状突起６０の内部に例えば接着剤を用いて付着されてもよい。ただし、高密度インサート５２はフランジ部５４によりカップ状突起６０内に保持される。この点は、上述のフランジ部と同様である。ただし、この実施例では、フランジ部５４をスタンピングにより形成する場合には、カップ状突起６０をおり高くして余剰部分を構成する。
【００４４】
図７において、この発明のフェースインサート４２の他の代替的な実施例の断面が示される。この実施例の板状フェース５０は、板状フェース５０は上述の実施例において説明した板状フェースと類似している。ただし、この実施例では、キャップ５６が空洞の円筒である。円筒の外側直径はキャビティ５１の直径より小さい。高密度インサート５２は、キャップ５６にかたくフィットする円形プラグである。このプラグは好ましくはキャップ５６に付着される。
【００４５】
キャップ５６は縁部６４を具備し、この縁部６４は、キャビティ５１に丁度フィットするような形状寸法とされる。キャップ５６の外側直径とキャビティ５１のエッジとの間には若干の隙間がある。溶接ビード５８がキャビティ５１のエッジおよび縁部６４のエッジの周囲に形成され、キャップ５６を板状フェース５０に結合させる。キャップ５６のこのような構成により、溶接ビード５８の付着面積が大きくなり、結合の強度を大きくする。結合強度が大きくなるので、破損により、高密度インサート５２がゴルフクラブヘッド１０の内部キャビティに飛び出してしまうことが少なくなり、この結果、打撃フェース２の寿命が長くなる。
【００４６】
図８および図８ａにおいて、この発明のさらに他の代替的な実施例のフェースインサート４２が示される。この実施例では、フェースインサート４２は、板状フェース５０および高密度インサート５２を含む。ただし、空隙６１が、板状フェース５０の中央付近にその厚さを完全に貫通するように形成される。高密度インサート５２は、好ましくは、その一部が空隙６１にフィットする一方で縁部６３が空隙６１のリップ状の棚部６６に載置または付着されるような構成にする。フランジ部５４は、上述のフランジ部と類似なものであり、高密度インサート５２を固く取り付ける。このような構成のため、高密度インサート５２は板状フェース５０の外部対向面６５から見えるようになっている。高密度インサート５２の外面は板状フェース５０の外部対向面６５と実質的に同一面となるように示されているが、そのようにする必要はなく、空隙６１のエッジにおいてギャップがあるようにしてもよい。ただし高密度インサート５２は依然外部から見えるようになっている。
【００４７】
［例］
【００４８】
この発明のクラブＷは、全体的には、図７に示す実施例に従って製造される空洞メタルウッドクラブヘッドである。クラブＷは、チタン合金の板から製造されたフェースインサートを有し、このフェースインサートはその内部キャビティ対向面に当該板の幾何学中心またはその近くにタングステンのインサートを溶接したものである。この構成で、クラブＷの厚さは、フェースインサートの中央ゾーンがその周辺より厚くなるように変化する。クラブＷのＣＯＲの測定結果は０．８１２であった。
【００４９】
標準的なＫｉｎｇ Ｃｏｂｒａ（商標）ＳＺ４４０クラブヘッドも空洞メタルウッドクラブヘッドである。ＳＺ４４０クラブヘッドは可変厚さの打撃フェースを有する。クラブＷと同様に、ＳＺ４４０クラブヘッドの厚さは、打撃フェースの幾何学中心近くでより厚くなり、周辺ほど薄くなっている。ただし、ＳＺ４４０クラブヘッドの打撃フェースの厚さ変化は、打撃フェースの製造と一体に実現される。すなわち、打撃フェースは単一の板材料を含み、材料の一部が当該板の周囲付近で削り取られている。ＳＺ４４０クラブヘッドのＣＯＲは０．８１４であり、クラブＷのＣＯＲとほぼ等しい。
【００５０】
両クラブは振り子試験（ｐｅｎｄｕｌｕｍ ｔｅｓｔ）でテストされた。この試験は、ＵＳＧＡルールおよび国際ルールの下でクラブフェースの柔軟性またはトランポリン効果の標準的なテストである。この試験では、小さな鋼の振り子を用いて複数回特定のスポットでゴルフクラブヘッドに衝撃を与える。クラブヘッドおよび振り子の間の特性時間がマイクロセカンド（μｓ）で記録され、その点のゴルフクラブヘッドの柔軟性が決定される。ＵＳＧＡルールによれば、ゴルフクラブヘッド上の９点がそのようにテストされる。一般的に、特性時間が長いほど、ゴルフクラブヘッドの柔軟性が大きい。
【００５１】
表１に示すように、クラブＷに関する振り子の特性時間は、すべてのテスト位置でＳＺ４４０に関する特性時間より長い。したがって、両クラブヘッドのＣＯＲがほぼ同一であっても、クラブＷの柔軟性はＳＺ４４０クラブよりも大きい。
【表１】
この発明の他の側面によれば、打撃フェース２上の中間ゾーン６および周囲ゾーン８を、溶接線をクラブヘッドの打撃フェースからクラウンおよびソールへ移動させることにより、薄い構成で製造できる。打撃フェース２の性能を改善する代替的な手法は、フェースインサート４２の溶接線およびジョイントをクラブヘッド１０の他の面へ移動することである。周知のように、溶接線またはジョイントは不連続な領域であり、同一の材料の１つの部品を結合したとしても、両部品の構造的な特性はその連結部周辺で変化する。クラブヘッドのクラウンまたはソールへの溶接線を除去すると、打撃フェースの厚さを正確に制御でき、打撃フェース全体を薄くできる。ジョイントは打撃フェースの特性を変化させるためにも用いることができる。この発明のこの側面によれば、フェースインサートは１または複数の側壁を具備し、この側壁がクラウンの一部やソールの一部を形成する。
【００５２】
図９（特開２００４−３５８２２５号公報の図９）において、フェースインサート４２は中央ゾーン４、移行ゾーン７、中間ゾーン６の部分、クラウン１４の部分およびソール部分１５６を含む。クラブヘッド１０はこのようにしてフェースインサート４２を収容する大きさ・形状のキャビティ１５８を画定する。フェースインサート４２は好ましくはクラブヘッド１０に溶接される。フェースインサート４２はフェースサポート３０とともに打撃フェース２を構成する。図２の実施例と同様に、中間ゾーン６は６１、６２で示され、部分的にフェースインサート４２と接し部分的にフェースサポート３０と接する。
【００５３】
図１０において、この発明の他の実施例が示される。この実施例では、打撃フェース２の中央ゾーン４がフェースインサート４２により形成される。フェースインサート４２は好ましくはクラブヘッド１０と溶接線２０に沿って溶接される。フェースインサート４２は多角形または楕円の主板部３４および側壁すなわちウィング（上部ウィング）７０を含み、ウィング７０はクラウン１４方向に伸びてクラウン１４の一部を形成する。このような構成で、溶接線２０の上方部分（上部溶接線）７１はクラウン１４へと移動させられる。溶接線２０により生じる歪みを打撃フェース２から除去することにより、ゴルフボールから繰り返し衝撃を受ける際に上部溶接線７１に沿って損傷が発生するのを抑制できる。
【００５４】
フェースインサート４２は好ましくはクラブヘッド１０の他の部分と同じ材料で製造される。例えば、チタン、チタン合金、スチール、またはクラブヘッドに使用して好適な他の任意の材料である。フェースインサート４２はクラブヘッド１０の他の部分と同じ厚さにすることが好ましいが、曲げ剛性を変化させるためにフェースインサート４２を厚くしてもよいし、薄くしても良い。
【００５５】
フェースインサート４２の形状・寸法は種々である。上述のとおり、フェースインサート４２は修正された長円形ＵカップまたはＬカップであるが、他の形状でも良い。例えば、矩形、楕円または円形である。フェースインサート４２は好ましくは打撃フェースの全表面を保護形成する。ただし、フェースインサート４２は打撃フェースのうちのより少なく部分を形成するものでも良い。また、ウィング７０がソール２２に伸びてソールの一部を形成しても良い。これは図１１に示される。単にフェースインサート４２の形状を変更すれば良い。この場合、影響を受ける溶接線は下部溶接線７３である。
【００５６】
フェースインサート４２の材料特性は、フェースインサート４２を製造するために選択された手法により影響を受ける。例えば、シート金属をコールドロールまたはコールドワークして金属の結晶グレインを揃えた後に、当該シート金属からスタンピングによりフェースインサート４２を製造することが好ましい。このような金属をスタンピングすると打撃フェースは他の手法のものより強くなる。さらに、フェースインサート４２を、そのグレインのフローパターンがソールからクラウンの方向に揃うように、打撃フェース２内に配置する。代替的には、フェースインサート４２のグレインフローパターンをヒールからトウの方向すなわち対角方向に揃うようにしてもよい。他の周知の手法をフェースインサート４２を製造するために用いることができる。例えば、鍛造やキャスティングである。
【００５７】
図１２ａおよび図１２ｂは、図１０の実施例と類似するクラブヘッド１０の他の実施例を示すものである。この実施例では、フェースインサート４２は、主板部３４と、クラウン１４方向に伸びてクラウン１４の一部を形成する上部側壁すなわち上部ウィング７０と、ソール２２方向に伸びてソール２２の一部を形成する下部側壁すなわち下部ウィング７２とを有する。このように構成され、上部溶接線７１および下部溶接線７３はクラウン１４およびソール２２にそれぞれ移動させられ、フェースインサート４２の損傷の可能性を少なくする。このフェースインサート４２の他の特徴については図１０を参照してすでに説明した。
【００５８】
図１３ａおよび図１３ｂは、図１０の実施例と類似するクラブヘッド１０のさらに他の実施例を示すものである。この実施例では、フェースインサート４２は、主板部３４と、クラウン１４方向に伸びてクラウン１４の一部を形成する上部側壁すなわち上部ウィング７０と、ソール２２方向に伸びてソール２２の一部、ヒール拡張部、トウ拡張部を形成する下部側壁すなわち下部ウィング７２とを有する。上部ウィング７０および下部ウィング７２は図１０、図１２ａおよび図１２ｂを参照して説明したものと同じである。ヒール拡張部７４およびトウ拡張部７５は、垂直軸７８のほぼ中央に位置で水平軸７６に沿って伸びるフェースインサート４２の主板部の拡張部である。このようにフェースインサートの幾何形状を変更することにより、フェースインサート４２の水平軸７６に沿う撓み性能を増加でき、他方、垂直軸７８では、より小さな異なった撓み特性となる。
【００５９】
フェースインサート４２の形状や寸法は、全般的に、図１０、図１２ａおよび図１２ｂの実施例で説明したような物であることが好ましい。すなわち、多角形または楕円の主板部であり、これが打撃フェース２の多くの部分を形成する。上部ウィング７０および下部ウィング７２は好ましくは全体として楕円または多角形であるが、この発明で予定される他の形状を採用できる。同様に、ヒール拡張部７４およびトウ拡張部７５は楕円に準ずる形状であることが好ましいが、この発明で予定される他の形状例えば円形に準じる形状を採用しても良い。このように、フェースインサート４２の好ましい幾何形状は、打撃フェース２の水平軸７６に沿う長軸を有する長円の中央部と、打撃フェース２の垂直軸７８に沿って伸びる全体として矩形の拡張部（複数）とを有するものである。さらに、ヒール拡張部７４およびトウ拡張部７５の１つを省略しても良い。また、上部ウィング７０および下部ウィング７２の一方または双方を省略しても良い。さらに、図３〜図８に示す任意の実施例に示されるようにフェースインサート４２を高密度インサートと一体にして、性能の改善を図るようにしても良い。フェースインサート４２は、中央ゾーン４および中間ゾーン６を含んでよく、この場合、中央ゾーン４の曲げ剛性は中間ゾーン６の曲げ剛性より大きくする。これについては米国特許第６６０５００７号および特開２００４−３５８２２５号公報に記載されるとおりである。さらに、中央ゾーン４は上述のとおり高密度インサート５２を含んでも良い。
【００６０】
打撃フェース２は好ましくはミリングまたはスタンピングおよびミリングにより製造される。クラブヘッド１０の本体は好ましくはキャスティングにより製造される。クラブヘッド１０の内部キャビティは空洞でもよく、あるいは、発泡体または他の低比重材料が充填されていても良い。内部キャビティの容積は２５０立方センチメートルより大きいことが好ましい。より好ましくは２７５立方センチメートルより大きく、最も好ましくは３５０立方センチメートルより大きい。好ましくは、この発明のクラブヘッドの重量は１５０グラムより大きく、２２０グラムより小さい。この発明のクラブヘッドの部品、製造手法の詳細およびＣＯＲ値の付加的なテスト結果は、特開２００４−３５８２２５号公報で検討されたとおりである。
【００６１】
構造の剛性に影響する他のパラメータはイナータンス（慣性抵抗）である。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、構造、この例ではクラブフェースの剛性に種々の振動周波数で影響を与える。イナータンスの単位は、力の単位に対する加速度の単位である。ここで説明したこの発明のクラブフェースの好ましい第１の共鳴周波数は、イナータンスを最大にするように配置される。イナータンスを決定するためのテスト手法および装置は米国特許第６６０５００７号に記載されるとおりである。
【００６２】
図１４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。３３３０Ｈｚの周波数のポイントＩ１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１４において２５７２Ｈｚの周波数で、ポイントＩ２として表される。この第２の最大値Ｉ２は、１０デシベル未満の大きさ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。テストされた従来のクラブヘッドの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）＜Ｉ１＜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主共鳴周波数は２９００Ｈｚより小さい。 図１５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おり、その詳細は米国特許第６６０５００７号に記載されている。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。米国特許第６６０５００７号の発明のクラブのＣＯＲは図１４の従来のクラブより大きく、より大きなボールリバウンド速度を実現する。
【００６３】
クラブヘッドの全体の曲げ剛性、および、クラブヘッドのフェースにわたる曲げ剛性の分布はクラブヘッドの共鳴周波数に影響する。さらに、スイング速度は、クラブおよび／またはゴルフボールが衝突時に共鳴周波数で振動するかどうかを決定する。そのため、クラブヘッドの構造設計や特性を変更することによって、クラブ設計者は、個々のゴルフボールの共鳴周波数と調和するようにクラブヘッドの共鳴周波数を変更して、所定のスイング速度で打ち出されたボールの飛距離が長くなるようにできる。また、クラブを個々のゴルファー用に設定するならば、当該ゴルファーの平均スイング速度で特定のゴルフボールを打ち出す場合に共鳴するようにクラブを設計できる。例えば、クラブおよびボールが類似の周波数で共鳴するならば、すなわち、クラブ尾よりボールが衝突して共鳴するならば、クラブおよびボールの振動がボールをクラブフェースからより速く押し出すように作用する。好ましくは、クラブの共鳴周波数はボールの共鳴周波数より０〜２０％大きい。より好ましくは、クラブの共鳴周波数はボールの共鳴周波数より０〜１０％大きい。
【００６４】
今までこの発明の種々に説明してきたが、各実施例の種々の特徴は単独でも組み合わせても利用できることは明らかである。したがって、この発明は、ここで説明された具体的な好ましい実施例のみに限定されるべきでないことは明らかである。さらに、この発明の趣旨や範囲内においてこの発明が属する分野で習熟した知識を有する者が変形や変更を行なえることは明らかである。例えばフェースや個々のゾーンにおいてステップ状にまたは連続的に厚さが変化しても良い。他の変更例では、隣接する中間ゾーンよりも厚いまたは薄い周囲ゾーンを用いても良い。さらに、中央、中間および周囲ゾーンの形状は上述した形状に限定されない。したがって、この発明の趣旨及び範囲を逸脱することのなくここに示された開示内容に従って当技術分野に通じた者が容易に臨機応変になすことができるすべての変更はこの発明の他の実施例として含まれる。この発明の範囲は特許請求の範囲により規定される。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】米国特許第６６０５００７号のゴルフクラブヘッドの打撃フェースの正面図である。
【図１ａ】図１のゴルフクラブヘッドの打撃フェースの１Ａ−１Ａ線に沿う断面図である。
【図１ｂ】図１のゴルフクラブヘッドの打撃フェースの１Ｂ−１Ｂ線に沿う断面図である。
【図１ｃ】図１のゴルフクラブヘッドの代替例である。
【図２】図１のゴルフクラブヘッドの分解正面図である。
【図３】この発明の１実施例の打撃フェースの正面図である。
【図３ａ】図３の３Ａ−３Ａ線に沿う打撃フェースの断面図である。
【図３ｂ】図３の打撃フェースの分解断面図である。
【図４】この発明の他の実施例の打撃フェースの断面図である。
【図５】この発明のさらに他の実施例の打撃フェースの断面図である。
【図６】この発明のさらに他の実施例の打撃フェースの断面図である。
【図７】この発明のさらに他の実施例の打撃フェースの断面図である。
【図８】この発明のさらに他の実施例の打撃フェースの断面図である。
【図８ａ】図８の打撃フェースの分解断面図である。
【図９】この発明のクラブヘッドの他の実施例の分解正面図である。
【図１０】この発明のクラブヘッドのさらに他の実施例の斜視図である。
【図１１】この発明のクラブヘッドのさらに他の実施例の斜視図である。
【図１２ａ】この発明のクラブヘッドのさらに他の実施例の上方斜視図である。
【図１２ｂ】図１２ｂのクラブヘッドの下方斜視図である。
【図１３ａ】この発明のクラブヘッドのさらに他の実施例の上方斜視図である。
【図１３ｂ】図１３ｂのクラブヘッドの下方斜視図である。
【図１４】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。
【図１５】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。
【符号の説明】
【００６６】
２ 打撃フェース
４ａ リブ
４ｂ 間隙
４ 中央ゾーン
６ 中間ゾーン
７ 移行ゾーン
８ 周囲ゾーン
１０ ゴルフクラブヘッド
１４ クラウン
１８ トウ
２０ 溶接線
２２ ソール
３０ フェースサポート
３２ ヒール
３４ 主板部
４２ 打撃フェースインサート
４６ 型割り線
４８ 穴
４９ リム
５０ 板状フェース
５１ キャビティ
５２ 高密度インサート
５４ フランジ部
５５ 内部キャビティ対向面
５６ キャップ
５８ 溶接ビード
６０ カップ状突起
６１ 空隙
６３ 縁部
６４ 縁部
６５ 外部対向面
６６ 棚部
７０ ウィング（上部ウィング）
７１ 上部溶接線
７２ 下部ウィング
７３ 下部溶接線
７４ ヒール拡張部
７５ トウ拡張部
７６ 水平軸
７８ 垂直軸
１５６ ソール部分
１５８ キャビティ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴルフクラブヘッドの上部表面を形成するクラウンと、
ゴルフクラブの下部表面を形成するソールと、
上記クラウンおよび上記ソールの間に配された打撃フェースとを有し、
上記打撃フェースは、その周囲でゴルフクラブヘッドに溶接されたフェースインサートを有し、
上記フェースインサートは、
主板部と、
上記主板部から伸びる少なくとも１つのウィングとを有することを特徴とするゴルフクラブヘッド。
【請求項２】
上記ウィングは上記クラウンまたはソールの方向に伸びて上記クラウンまたはソールの一部を形成する請求項１記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項３】
上記主板部材は上記打撃フェースの水平方向に伸びる拡張部を有する請求項１記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項４】
上記拡張部は上記トウ領域の方向にのみまたはヒール領域の方向にのみ伸びる請求項３記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項５】
上記ウィングの１つが上記クラウンへと伸びて上記クラウンの一部をを形成し上記ウィングの他の１つが上記ソールへと伸びて上記ソールの一部を形成する請求項３記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項６】
上記主板部材は上記打撃フェースの水平方向に伸びる少なくとも１つの拡張部を有する請求項５記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項７】
上記フェースインサートは、
部分的に第１の材料で形成され、第１の曲げ剛性を有する中央ゾーンと、
上記中央ゾーンの周囲に同心的に配され、上記第１の材料と異なる第２の材料で形成され、第１の曲げ剛性より小さな第２の曲げ剛性を有する中間ゾーンとを有する請求項１記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項８】
上記第１の材料は第１の密度を有し、上記第２の材料は第２の密度を有し、上記第１の密度は第２の密度より大きい請求項７記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項１】
ゴルフクラブヘッドの上部表面を形成するクラウンと、
ゴルフクラブの下部表面を形成するソールと、
上記クラウンおよび上記ソールの間に配された打撃フェースとを有し、
上記打撃フェースは、その周囲でゴルフクラブヘッドに溶接されたフェースインサートを有し、
上記フェースインサートは、
主板部と、
上記主板部から伸びる少なくとも１つのウィングとを有することを特徴とするゴルフクラブヘッド。
【請求項２】
上記ウィングは上記クラウンまたはソールの方向に伸びて上記クラウンまたはソールの一部を形成する請求項１記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項３】
上記主板部材は上記打撃フェースの水平方向に伸びる拡張部を有する請求項１記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項４】
上記拡張部は上記トウ領域の方向にのみまたはヒール領域の方向にのみ伸びる請求項３記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項５】
上記ウィングの１つが上記クラウンへと伸びて上記クラウンの一部をを形成し上記ウィングの他の１つが上記ソールへと伸びて上記ソールの一部を形成する請求項３記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項６】
上記主板部材は上記打撃フェースの水平方向に伸びる少なくとも１つの拡張部を有する請求項５記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項７】
上記フェースインサートは、
部分的に第１の材料で形成され、第１の曲げ剛性を有する中央ゾーンと、
上記中央ゾーンの周囲に同心的に配され、上記第１の材料と異なる第２の材料で形成され、第１の曲げ剛性より小さな第２の曲げ剛性を有する中間ゾーンとを有する請求項１記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項８】
上記第１の材料は第１の密度を有し、上記第２の材料は第２の密度を有し、上記第１の密度は第２の密度より大きい請求項７記載のゴルフクラブヘッド。
【図１】
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図１ｃ】
【図２】
【図３】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図８ａ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２ａ】
【図１２ｂ】
【図１３ａ】
【図１３ｂ】
【図１４】
【図１５】
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図１ｃ】
【図２】
【図３】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図８ａ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２ａ】
【図１２ｂ】
【図１３ａ】
【図１３ｂ】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００６−４３４６１（Ｐ２００６−４３４６１Ａ）
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２２３７４８（Ｐ２００５−２２３７４８）
【出願日】平成１７年８月２日（２００５．８．２）
【出願人】（３９００２３５９３）アクシュネット カンパニー (155)
【氏名又は名称原語表記】ＡＣＵＳＨＮＥＴ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月２日（２００５．８．２）
【出願人】（３９００２３５９３）アクシュネット カンパニー (155)
【氏名又は名称原語表記】ＡＣＵＳＨＮＥＴ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
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