JP3244262B2 - ゴルフクラブフェース - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はゴルフクラブ、特に
打撃面の裏側に隆起面を有するゴルフクラブフェースに
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ゴルフクラブはシャフト、ヘッ
ド、及びグリップからなっている。ヘッドの打撃面はフ
ェースと称される。例えば、Ｒ．Ma1tby著「Golf C1ub
Design Fitting A1teration ＆ Repair」（１９
９５年第４版）参照。一般に、フェースはヘッドのクラ
ウン（すなわち上部）とソール（すなわち底部）に接
し、又は隣接している。

【０００３】中空メタルウッドタイプのクラブヘッドと
キャビティアイアンタイプのクラブヘッドにおいては、
フェースは薄いほうが好ましい。フェースは一般に、打
撃面（すなわち前面）と該打撃面の裏側の裏面との2つ
の面からなっている。

【０００４】ゴルフクラブのフェースがゴルフボールを
打撃すると、大きな衝撃力（例えば２０００ポンド＝９
０７．２ｋｇ）が生じる。この大きな衝撃力はフェース
に作用する。この衝撃カは、中空メタルウッドタイプの
クラブヘッドとキャビティアイアンタイプのクラブヘッ
ドの比較的薄いフェースにおいては、大きな内部曲げ応
力を生じる。この内部曲げ応力は不運にも材料にクラッ
クを起こし、これによりクラブヘッドが使用できなくな
る。

【０００５】中空メタルウッドタイプのクラブヘッドと
キャビティアイアンタイプのクラブヘッドについての最
近のコンピュータ及び実験的研究によると、前記材料の
クラックは、フェースの次の３個所で生じることが分か
った。 （１）圧縮曲げ応力が大きい領域であるボール打撃中心
におけるフェースの打撃面、特にスコアラインの領域 （２）引張り曲げ応力が大きい領域であるボール打撃中
心におけるフェースの裏面 （３）（ａ）曲げ応力の垂直成分が大きい領域であるボ
ール打撃中心の真上にあるフェースとクラウンの交差し
た部分、及び／又は（ｂ）曲げ応力の垂直成分が大きい
領域であるボール打撃中心の真下にあるフェースとソー
ルの交差した部分 打撃中心の上方のフェース／クラウン交差部と、打撃中
心の下方のフェース／ソール交差部との間の領域は、ボ
ールストライクゾーンと称される。

【０００６】また、ボールストライクゾーンを通るフェ
ースの裏面の垂直応力分布は、フェース／ソール交差領
域における大きな圧縮応力（すなわち負の応力）を有し
ている。この圧縮応力は、ボール打撃中心領域に向って
ゼロに増加し、ボール打撃中心領域の背後で最大引張り
応力値（すなわち正の応力値）に達し、フェース／クラ
ウン交差領域に向ってゼロを通って最大圧縮応力値（す
なわち負の応力値）に減少する。フェースの前側（すな
わち打撃面）のボールストライクゾーンを通る垂直応力
分布は、逆ではあるがほぼ同じ成分を有する（すなわ
ち、フェース／ソール交差部における大きな引張り曲げ
応力であり、これは、ボール打撃中心で大きな圧縮応力
に減少し、そしてフェース／クラウン交差部で大きな引
張り曲げ応力に増加する。)。

【０００７】ゴルフクラブヘッドの設計では、ボールの
衝撃による力のような大きな繰り返し力に耐えるように
構造的に適するようにしなければならない。このような
構造的適合性は、曲げ応力レベルがフェースに使用され
る材料の危険応力レベル以下になるように、フェースの
剛性を増加することによって達成することができる。典
型的には、メタルクラブヘッドでは、フェースはその厚
さを均一に増加することによって、及び／又はフェース
の裏面に１又は複数のリブ（別個に取り付けられた柱
（posts）又は金属線（meta1 1ine））を付加すること
によって強化される。

【０００８】フェースの厚さを均一に増加するには、衝
撃及び／又は疲労クラックを防止するのに十分な応力を
適切に減少させるために、大量の材料を付加する必要が
ある。しかしながら、このようなクラブフェースヘの大
量の材料の付加は、そのようなフェースを組み入れたク
ラブの特性に不利な影響を及ぼす。クラブの特性は、フ
ェースに近すぎる質量中心(すなわち重心)を有する過度
に重いクラブヘッドによって不利な影響を受ける。さら
に、このようなフェースを組み入れたクラブの感触や音
は、クラブを通して伝えられる振動とクラブの音響応答
によって影響を受ける。

【０００９】フェースを強化するために該フェースの裏
面にリブを追加することは、フェースに過大な重量を付
加することなく補強することができる利点を有するが、
フェースの打撃面に不規則な強度分布が生じるという不
利な結果を有する。従来のメタルゴルフクラブヘッドの
設計に使用されてきたリブの例としては、例えば、垂直
リブ、水平リブ、湾曲リブ、樹枝状リブ、傾斜リブ（す
なわちＶ又はＸ形）、円形リブ又はこれらの組み合わせ
を含む。このようなリブは、フェースの剛性を局部的に
増加し、重量の増加を最小限にするために、一般に、狭
い幅、望ましい長さ、十分な深さ又は厚さを有するよう
に幾何学的に特徴づけられている。

【００１０】さらに、このようなリブは、典型的には、
リブと該リブが取り付けられるフェースの裏面との間に
鋭い角（又は小さな半径で湾曲した角）が形成されるよ
うになっている。このような角はクラックの潜在性があ
る。また、フェースの裏面に沿って垂直に走るように配
置されたリブの使用は、大きな曲げ応力（前述）を引き
起こし、フェース／ソール交差部とフェース／クラウン
交差部に向って移動し、そこでクラックを増大させる。

【００１１】フェースの裏面でのリブの使用で経験され
た付加的な問題は、そのようなフェースの製造にある。
典型的なフェースは鋳造法で形成される。リブ構造を含
むフェースを鋳造することは、冷却中に生じる不均一な
材料の収縮のためにさらに困難である。このような不均
一な冷却は、鋳造材料中に特にリブが配設されている場
所に沿って含有物、内部空隙、及び／又は表面クラック
が生じる傾向にある。また、不均一な冷却は、リブが配
設された領域の裏側の打撃面に表面の窪みや凹みが生じ
る傾向にある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】以上により、クラブの
特性、外観、感触、音に不利な影響を与えることなく、
増加した構造的一体性を有する（クラックや材料の欠陥
のない）新しいクラブフェース構造に対する要求があ
る。

【００１３】本願発明の主な目的は、与えられた大きさ
のクラブフェースに対して減少された重量と材料を備
え、増加された強度と一体性を与える新しいゴルフクラ
ブを提供することにある。

【００１４】本願発明の他の目的は、変化する厚さを有
するように隆起されたゴルフクラブフェースを提供する
ことにある。

【００１５】本願発明の他の目的は、フェースの垂直及
び水平軸に沿った厚い領域と、フェース／クラウン交差
部とフェース／ソール交差部に隣接する領域に沿った薄
い領域と、最も薄い領域とを与えるように隆起されたゴ
ルフクラブフェースを提供することにある。

【００１６】本発明の他の目的は、スウィートスポット
又はスウィートスポット状の挙動又は特性を与える領域
の中心に調整された質量中心を与える低重量のゴルフク
ラブフェースを提供することにある。

【００１７】本発明の他の目的は、クラブに作用する主
要な力の方向（すなわち、ポール衝撃カ方向及びクラブ
遠心力方向）にフェースの主慣性軸を与えるゴルフクラ
ブフェースを提供することを目的とする。

【００１８】本発明の他の目的は、ゴルフクラブフェー
スを組み込んだゴルフクラブヘッドの音響特性を調整す
ることができる特徴を有するゴルフクラブフェースを提
供することを目的とする。

【００１９】本発明の他の目的は、衝撃変形に抵抗力の
ある構造的に剛性のあるクラブフェースを提供すること
にある。

【００２０】本発明の他の目的は、全体的に低い衝撃誘
導応力を備え、初期及び長期間の故障（fai1ure）にさ
らに抵抗力のあるゴルフクラブフェースを提供すること
を目的とする。

【００２１】本発明の他の目的及び特徴は添付図面を参
照してなされる以下の説明から明らかとなる。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述した問題
を解決した隆起したフェースを有するゴルフクラブであ
る。本発明のゴルフクラブの隆起したフェースは、与え
られたサイズと重量のゴルフクラブに対して増加した構
造的一体性を与える。本発明のゴルフクラブの隆起した
フェースは、他のゴルフクラブがクラック及び／又は材
料欠陥を生じたテストに耐えている。本発明のゴルフク
ラブの隆起したフェースは、要求されたサイズと強度を
有するフェースに少量の材料を与える能力と、所望の音
響効果を与える能力とを、ゴルフクラブ特性、外観、感
触、及び／又は音に不利な影響を与えることなく、それ
らを向上する。実際には、本発明のゴルフクラブの隆起
したフェースは、打撃面のある好ましい点でボールが打
たれた時にある音響効果を与えるように、またその好ま
しい点以外の点でポールが打たれた時に異なる音響効果
を与える。

【００２３】本発明のゴルフクラブは、平坦な打撃面
と、該打撃面の裏側の隆起した裏面とを有するフェース
を有する。この隆起した裏面は、丘と谷の外観を有する
増加し減少した肉厚の表面として説明することができ
る。本発明のゴルフクラブは、スウィートスポットに質
量中心を与えるとともに、第1クラブ力（primary c1ub
force)の方向に主慣性軸（principal inertia axes）
を与える低重量のフェースを提供する。

【００２４】このましくは、隆起した裏面は、垂直強化
領域と水平強化領域からなり、これらはフェースの裏面
に４つの象限（又は隆起領域）を形成する。垂直強化領
域は裏面の垂直中心軸に沿って配設され、ある好ましい
厚さを有する。水平強化領域は裏面の水平中心軸に沿っ
て配設され、ある好ましい厚さを有する。この厚さは、
軸の末端に向ってテーパが付けられて（すなわち薄くな
って）いる。垂直領域と水平領域で形成された４つの象
限はほぼ同一の形状であり、各象限の周辺縁に向かって
徐々に厚くなる領域に囲まれた（次第にその領域に融合
してゆく）薄い領域を与える。これにより、全ての象限
をクラブフェースとして一緒に見ると、一番厚い領域は
垂直及び水平中心軸に沿っており、次に厚い厚さを有す
る領域はクラブフェースの周辺縁に沿っており、一番薄
い領域はそれより厚い領域に囲まれて徐々に一番厚い領
域に融合し、最も厚い領域は隆起した面を与えている。

【００２５】クラブフェースをさらに見ると、クラブフ
ェースの周辺縁に沿って追加的な厚い領域が与えられて
いる。これにより、このフェースがクラブヘッドに組み
入れられたときに、フェース／ソール交差部とフェース
／クラウン交差部に厚い部分が与えられる。

【００２６】このような隆起したフェースの利点は、与
えられたサイズのクラブフェースに対して、その剛性と
構造的一体性が増加する一方、その重量が減少する。ま
た、そのようなフェースを組み入れたゴルフクラブヘッ
ドは、隆起した領域のサイズに依存するある音響特性を
有する。さらに、この音響特性は、隆起した領域のサイ
ズ、形状、及び／又は深さを調整することによって変え
ることができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】図１−３に示すように、本発明の
ゴルフクラブフェース１０は、スコアライン（不図示）
を有するほぼ平坦な前打撃面１２（図２Ａ,Ｂのみ参
照）と、隆起した裏面１４とからなる。隆起した裏面１
４は好ましくは垂直強化領域１６と水平強化領域１８と
からなり、これらは共にフェースの裏面１４に４つの象
限（又は隆起領域）２０ａ−ｄを形成する。

【００２８】図１に示すように、垂直強化領域１６は、
裏面１４の垂直中心軸２２にほぼ沿って配置され、ある
好ましい厚さＴ（図２Ａ,Ｂに示すように）を有してい
る。水平強化領域１８は、裏面１４（図１）の水平中心
軸２４にほぼ沿って配置され、ある好ましい厚さＴ（図
２Ａ,Ｂに示すように）を有し、その厚さは（図２Ａに
示すように）軸２４の端に向って厚さｔまで徐々に減少
している。

【００２９】図１に示すように、垂直強化領域１６と水
平強化領域１８によって形成された４つの象限２０ａ−
ｄは、ほぼ類似した形状であり、最も薄い領域２６が厚
い領域２８,３０,３２,３４,３６に包囲され、徐々にそ
の厚い領域に融合し、これにより厚い領域３２,３４.３
６が各象限の周辺縁に向かうように形成された隆起を有
している。以下に詳細に説明するように、４つの最も薄
い領域２６の各々は、他とは区別される音響応答を与え
る。全ての象限をクラブフェースとして一緒に見ると、
最も厚い領域３６はクラブフェースの垂直及び水平中心
軸２２,２４に沿って（すなわち、垂直及び水平強化領
域１６,１８に沿って）おり、第２と第３の厚さを有す
る領域３２,３４はクラブフェースの周辺縁に沿ってお
り、最も薄い領域２６は徐々に厚い領域２８,３０に包
囲され、その厚い領域２８,３０は次に厚い領域３２,３
４,３６に融合している。ここに示され説明されている
実施例は徐々に厚くなる領域を有するが、この厚さが増
加する領域の数は任意である。ここで注意すべきこと
は、隆起部を多大な数の徐々に厚くなる領域で示す能力
には限界があることである。さらに、図１に示す好まし
い実施例は徐々に厚くなる領域を不連続な分離した部分
として示されているが、これらの領域は徐々に融合して
いることに注意すべきである。このため、完成したクラ
ブフェースは階段状の面ではなく図２Ｂに示すように滑
らかな隆起面を有している。

【００３０】クラブフェースをさらに見ると、厚い領域
３２,３４,３６は、図１に示すようにフェース／ソール
交差部３８とフェース／クラウン交差部４０に位置する
ように、クラブフェースの裏面１４の周辺縁に沿って設
けられている。

【００３１】チタン合金Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ（通常６−
４チタニウムと称される。）で作られたクラブフェース
の各領域の代表的な厚さは次の通りである。（１）領域
２６は約０．１２０インチ、（２）領域２８は約０．１
２０から約０．１２５インチに増加し、（３）領域３０
は約０．１２５から約０．１３０インチに増加し、
（４）領域３２は約０．１３０から約０．１３５インチ
に増加し、（５）領域３４は約０．１３５から約０．１
４０インチに増加し、（６）領域３６は約０．１４０か
ら約０．１５０インチに増加している。また、このクラ
ブフェースの代表的な幅と高さは、図１に示す水平軸２
４に沿って計った幅が約３．２５インチで、図１に示す
垂直軸２２に沿って計った高さが約１．７５インチであ
る。しかしながら、当業者には理解されることである
が、クラブフェースに類似の構造的一体性と特性を与え
るためのクラブフェースの厚さと寸法は、使用される金
属又は合金とその物理的特性に依存する代表的な値、及
び望まれるクラブフェースのサイズと形状とは異なる。

【００３２】本発明の代表的な実施例は、図２ＡとＢの
断面図に示すゴルフクラブフェース１０からなる。この
ゴルフクラブフェースは、平坦な打撃面１２（スコアラ
インを有していてもよい）と、該打撃面１２と反対側の
隆起した裏面１４とからなっている。本発明の好ましい
クラブフェース１０は、与えられたフェースサイズに対
して増加した強度と減少した重量を有する構造的に「有
効な」メタルゴルフクラブを与える。

【００３３】本発明のクラブフェースは、前述した均一
な厚さを有する強いクラブフェースよりも著しく軽い重
量を有し、これにより、（ターゲットスウィングウェイ
トを達成することによって）より良いプレー能力とより
明瞭な音響特性を有するクラブが得られる。また、本発
明のクラブフェースデザインは、前述したようなフェー
スの裏面にリブを組み入れたクラブフェースよりも均一
なフェース補強分布を有する。

【００３４】さらに、本発明のクラブフェースデザイン
は、従来のデザインよりも構造的に有効であり、これに
より例えば鋳造、溶接、及び／又は収縮のような製造に
関連した構造的欠陥や割れ目を排除できる。さらに、本
発明の設計によるゴルフクラブフェースは、与えられた
ボール衝撃に対して構造的弾性が増加する。これによ
り、設計の結果、（１）ボールの打撃中心におけるフェ
ースの打撃面、特にスコアラインの領域、（２）ボール
打撃中心におけるフェースの裏面、及び（３）ボール打
撃中心の真上及び真下にあるフェース／クラウン交差部
とフェース／ソール交差部において、応力が小さくな
る。さらに、本発明のクラブフェースデザインは、広大
な領域にわたってより均一なフェース剛性を与える。こ
れにより、ボールのヒットオフ中心（hit off−cente
r）がより均一に剛なフェース面を感じることが保証さ
れ、まるでヒットオン中心（hit on−center：すなわ
ち、大きなスウィートスポット、スウィートスポット領
域、又は最適なボール飛距離と弾道を与える領域）であ
るかのように反応し、クラブフェースに構造的に低下し
た影響を与えない。

【００３５】さらに、本発明のクラブフェースデザイン
は、ボールがフェースの最適領域で打たれると第１の音
を与え、ボールがフェースの最適領域以外の領域で打た
れると異なる第２の音を与える音響特性を与え、これに
よりクラブの使用者に瞬間的なフィードバックとスウィ
ングを調整する能力を与える。このような本発明のクラ
ブフェースの異なる音響応答により、このフェースを、
クラブフェースの最適領域（すなわちスウィートスポッ
ト又はスウィートスポット領域）にボールを確実にイン
パクトさせるように教育し及び／又は学習するための教
育ツールとして使用することができる。

【００３６】本発明の隆起面の設計は、模擬実験された
一連の異なるホールインパクトに対するヘッドの幾何学
形状の詳細なコンピュータ構造解析を行ない、次のこと
を決定することで得られた。 （１）スウィートスポット（又はスウィートスポット領
域）の打撃に対しては、曲げ応力は、スウィートスポッ
ト領域、フェース／ソール交差領域とフェース／クラウ
ン交差領域において最大であり、これによりトウとヒー
ルにおける応力がほぼゼロになる。 （２）ミス打撃（すなわちスウィートスポット又はスウ
ィートスポット領域のヒットオフ）に対しては、曲げ応
力はボールの打撃中心、及びフェース／クラウン交差領
域とフェース／ソール交差領域におけるボール打撃中心
の真上又は真下で最大となる。 （３）有効フェースのフレキシビリティは、フェース幅
の減少のために、オフセンターを著しく減少させる（す
なわち、スウィートスポット又はスウィートスポット領
域を外すと、フレキシビリティの大きな変化があ
る。）。 （４）ほとんど全ての打撃に対しては、曲げ応力が小さ
い領域と、このためにフェースの構造的一体性に不利な
影響を与えることなく材料（及び重量）を除去すること
ができる領域とがある。これらの研究の結果は、中空メ
タルウッドタイプのクラブヘッドと、キャビティアイア
ンタイプのクラブヘッドの両方に等しく適用可能であ
る。

【００３７】これらの結果に基づき、前述したように、
本発明のヘッドフェースは、垂直軸２２に沿ったスウィ
ートスポット又はスウィートスポット領域の上方及び下
方に、フェース／クラウン交差領域４０とフェース／ソ
ール交差領域３８に増加した幅を有する厚い垂直強化領
域１６（図１に示す）を有するように設計され、曲げ応
力がヘッドのソールとクラウン領域に安全に分散するこ
とを保証している。垂直強化領域１６の厚さＴ（図２Ａ
及びＢに示す）は、これらの領域で経験された応力が材
料が耐えうる最大応力以下になるように調整された。

【００３８】また、前述したように、本発明のヘッドフ
ェースは、トウとヒール領域にフェースのフレキシビリ
ティを増加して、スウィートスポット又はスウィートス
ポット領域のサイズを増加するために、水平軸２４の端
に向って減少する（すなわち薄くなる）ようなある好ま
しい厚さを有する水平軸２４に沿う水平強化領域１８
（図１に示す）を有するように設計されている。

【００３９】前述したように、垂直及び水平強化領域１
６,１８は４つの象限領域２０ａ−ｄを形成し、前述の
研究の結果により決定されたように、低応力の領域であ
る。このデザインでは、４つの象限領域２０ａ−ｄは
（垂直及び水平領域１６,１８に比べて）薄くされ、重
量が減少されている。これらの薄い領域２０ａ−ｄは、
楽しい音響音を発する低周波信号モードを生み出すとい
う付加的な利点を有する。この付加的な利点により、フ
ェースは、ボールがスウィートスポット又はスウィート
スポット領域をヒットすると４つの全ての象限２０ａ−
ｄが均一に励起され、人聞の可聴範囲内で振動して純粋
で清潔な音響音を発する設計とすることができる。さら
に、フェースは、各象限を調整して別個の音響応答を与
えるように設計することができる。そして、これによ
り、ボールがスウィートスポット又はスウィートスポッ
ト領域以外の領域をヒットすると、少なくとも１つの象
限２０ａ−ｄは打撃するボールによって覆われ、４つの
象限が全て均一に励起されなくなり、スウィートスポッ
ト又はスウィートスポット領域から生じる音とは異なる
音響音を発する。

【００４０】本発明のゴルフクラブフェースでボールを
打撃したときの音響フィードバックの付加的な利点によ
り、該フェースを組み入れたクラブは、クラブフェース
の最適領域に一致してボールを衝撃することを指示し及
び／又は学習することを補助するための教育ツールとし
て使用することができる。

【００４１】以上で本発明の実施例を説明したが、本発
明の範囲から逸脱することなく種々の変形が可能であ
り、そのような変形例とその均等物は本発明に含まれ
る。［例えば、好ましい強化領域は、クラブフェースの
水平及び垂直軸に対応するように示されている。しか
し、均等なデザインでは、その強化領域は、軸に対応し
たパターン以外のパターン（例えば、補強領域が水平及
び垂直軸からオフセットしたパターン、補強領域が垂直
でないパターン、２または３以上の主補強領域があるパ
ターン）をべ一スにすることができる。］さらなる実施
例では、均等な方法は、隆起部がここに好ましいものと
して説明したものと異なっていても、与えられた応力荷
重に基づいて隆起したクラブフェースを設計することで
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のゴルフクラブフェースの裏面の平面
図。

【図２】Ａは図１のＡ−Ａ線における本発明のゴルフク
ラブフェースの断面図、Ｂは図１のＢ−Ｂ線における本
発明のゴルフクラブフェースの断面図。

【図３】垂直及び水平補強領域の概略を示す本発明のゴ
ルフクラブフェースの裏面の平面図。

【符号の説明】

１０…ゴルフクラブフェース、１２…ボール打撃面、１
４…裏面、１６…垂直強化領域、１８…水平強化領域、
２０ａ−ｄ…象限、２２…垂直中心軸、２４…水平中心
軸、２６…薄い領域、２８,３２,３４,３６…厚い領
域、３８…フェース／ソール交差領域、４０…フェース
／クラウン交差領域。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空メタルウッドゴルフクラブのゴルフ
   クラブフェースにおいて、 ボール打撃面と、 該ボール打撃面の反対側の裏面からなり、 該裏面はフェースに複数の厚さを与えるように隆起し、フェースの裏面は相対的に厚い厚さを有する強化領域を
   有し、 前記強化領域は、フェースの垂直中心軸に沿い、かつフ
   ェース／クラウン交差縁及びフェース／ソール交差縁に
   至る垂直強化領域と、 フェースの垂直中心軸近傍で、かつ、前記垂直中心軸に
   沿った前記垂直強化領域より延出する水平中心軸に少な
   くとも部分的に沿った水平強化領域とフェースの垂直中
   心軸近傍で、かつ、フェース／クラウン交差縁に少なく
   とも部分的に沿った強化領域と、フェースの垂直中心軸
   の近傍で、かつ、フェース／ソール交差縁に少なくとも
   部分的に沿った強化領域とを備え、 前記強化領域は、強化領域以外の厚さの小さい部分へ融
   合して滑らかなに隆起した裏面を与えてなる ゴルフクラ
   ブフェース。
2. 【請求項２】 請求項１に記載されたゴルフクラブフェ
   ースを有するゴルフクラブヘッド。
3. 【請求項３】 請求項2に記載されたゴルフクラブヘッ
   ドを有するゴルフクラブ。