JP5086884B2 - ゴルフクラブヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、内部に中空部を有するゴルフクラブヘッドに関し、詳しくはフェース部の重量を過度に増加させることなくスプリング効果を抑えることが可能なゴルフクラブヘッド及びその製造方法に関する。

近年、ゴルフ規則により、クラブヘッドは、ペンデュラムテストプロトコル(R&Aテスト内規)に定められている上限（２３９μｓ＋１８μｓの誤差）を超えるスプリング効果を持ってはならないと定められた。スプリング効果は、簡単に言えば、ボールを打撃したときに、フェース部がトランポリンのように変形してボールの打ち出しを強める作用のことである。

しかしながら、比強度の高い金属材料で大型の中空ゴルフクラブヘッドを形成した場合、ゴルフ規則を超えるスプリング効果を持つ傾向がある。従って、今後、ゴルフ規則を満足するゴルフクラブヘッドを製造するためには、これまでよりスプリング効果を低下させる工夫が重要となる。

クラブヘッドのスプリング効果は、フェース部の剛性を小さくするほど大きくなる。具体的には、フェース部の厚さが小さいほど又はフェース部を構成する金属材料のヤング率が小さいほどクラブヘッドのスプリング効果は大きくなる傾向がある。従って、これまでの材料の使用を前提とすると、クラブヘッドのスプリング効果を低下させるためには、フェース部の厚さを大きくし、ボール打撃時の撓みを小さくする必要がある。

一方、フェース部の厚さを大きくすると、フェース部の重量が相対的に増加して、ヘッド重心がフェース部側（前側）に寄り、重心深度を小さくする。重心深度が小さいクラブヘッドは、ミスショット時のヘッドのブレ量が大きくなり、ひいては打球の方向性が悪化するという欠点がある。

関連する文献としては、次のものがある。

特開２００７−３０７１４３号公報

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、フェース部材に、厚肉リブを設けた一方向圧延材を用いるとともに、その圧延方向や厚肉リブの長手方向を一定範囲に規制することを基本として、フェース部の重量を過度に増加させることなくスプリング効果をゴルフ規則内に容易に抑えることが可能なゴルフクラブヘッド及びその製造方法を提供することを主たる目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、前側に開口部を有するヘッド本体と、該ヘッド本体に固着されかつフェース部の少なくとも一部を構成するフェース部材とを含む中空構造のゴルフクラブヘッドであって、前記フェース部材は、α相を有するチタン合金からなりかつ一方向にのみ圧延された一方向圧延材から形成されるとともに、前記フェース部の裏面には、少なくとも１本の厚肉リブ、該厚肉リブのトウ側及びヒール側に、前記厚肉リブよりも厚さが小さいトウ側薄肉部及びヒール側薄肉部が形成され、しかも規定のライ角及びロフト角で水平面に載置された基準状態におけるフェース部の正面視において、前記一方向圧延材の圧延方向と水平線とのなす角度θ１が３０度以下であり、かつ、前記厚肉リブの長手方向と垂直線とのなす角度θ２が３０度以下であり、前記トウ側薄肉部及びヒール側薄肉部には、それぞれトウ・ヒール方向又は圧延方向と平行にのびる凹溝が設けられることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、前記圧延方向と前記厚肉リブの長手方向との交差角度θ３が７５〜１０５度である請求項１記載のゴルフクラブヘッドである。

また請求項３記載の発明は、前記厚肉リブは、その長手方向と直角な幅が２〜２５mm、最大厚さが２．８〜５．０mmである請求項１又は２記載のゴルフクラブヘッドである。

また請求項４記載の発明は、前記トウ側薄肉部及びヒール側薄肉部は、実質的に一定の厚さで形成され、かつフェース部の中で最も小さい厚さを有する請求項１乃至３のいずれかに記載のゴルフクラブヘッドである。また請求項５記載の発明は、前記フェース部の裏面には、前記厚肉リブに連なってトウ側にかつフェースの輪郭にほぼ沿った形状で張り出すトウ側の厚肉部と、前記厚肉リブに連なってヒール側にかつフェースの輪郭にほぼ沿った形状で張り出すヒール側の厚肉部とが設けられる請求項１乃至４のいずれかに記載のゴルフクラブヘッドである。また請求項６記載の発明は、請求項１に記載されたゴルフクラブヘッドを製造するための方法であって、前記チタン合金を一方向にのみ圧延して一方向圧延材を得る工程と、前記一方向圧延材から、前記フェース部材用の部品を切り出す工程と、前記部品に機械加工により前記厚肉リブを形成する工程とを有するフェース部材製造工程を含むことを特徴とする。

クラブヘッドのスプリング効果を抑えるためには、ボール打撃時におけるフェース部の撓みを小さくすることが重要である。そのためには、フェース部において、トウ・ヒール方向に比べてスパンの短いクラウン・ソール方向の剛性を高めることが有効である。本発明のゴルフクラブヘッドは、フェース部の裏面に、１本の厚肉リブを形成し、その長手方向を垂直線に対して３０度以下に規制する。これにより、大幅な重量増加なしにフェース部のクラウン・ソール方向の剛性を高めることができる。

さらに、本発明では、フェース部材を、α相を有するチタン合金からなる一方向圧延材から形成するとともに、その圧延方向と水平線とのなす角度θ１を３０度以下に設定する。一方向圧延材は、圧延方向と直交する向きである圧延法線方向の弾性率が、圧方向の弾性率に比べて大きいという異方性を有する。従って、剛性の大きい圧延法線方向をクラウン・ソール方向に沿わせることにより、重量増加なしにフェース部のクラウン・ソール方向の剛性を高めることができる。

このように、本発明のクラブヘッドは、大幅な重量増加なしにフェース部のクラウン・ソール方向の剛性を高め、クラブヘッドのスプリング効果を規則内に低下させることができる。

また、請求項４記載のゴルフクラブヘッドの製造方法では、フェース部材が、チタン合金を一方向にのみ圧延して一方向圧延材を得る工程と、一方向圧延材からフェース部材用の部品を切り出す工程と、フェース部材用の部品に機械加工により厚肉リブを形成する工程とを含んで製造される。圧延材をプレス加工して厚肉リブを形成すると、圧延時に生成された結晶構造が変化し、異方性が十分陰発現しないおそれがある。これに対して、請求項４の発明のように、圧延後、機械加工によって厚肉リブを形成するときには、上述の不具合が無く、異方性を維持したままフェース部材を製造できる。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は基準状態に置かれた本実施形態のゴルフクラブヘッド（以下、単に「ヘッド」又は「クラブヘッド」ということがある。）１の斜視図、図２はその正面図、図３はその一部を破断した平面図、図４は図３のＡ−Ａ端面図である。

前記クラブヘッド１は、ボールを打撃する面であるフェース２を有するフェース部３と、前記フェース２の上縁２ａに連なりヘッド上面をなすクラウン部４と、前記フェース２の下縁２ｂに連なりヘッド底面をなすソール部５と、前記クラウン部４とソール部５との間を前記フェース２のトウ側縁２ｃからバックフェース（フェース２と反対側を向く面）ＢＦを通りヒール側縁２ｄに至ってのびるサイド部６と、クラウン部４のヒール側に設けられかつシャフト（図示せず）が差し込まれるシャフト差込孔７ａを有するホーゼル部７とを具える。また、クラブヘッド１は、図３及び図４に示されるように、内部に中空部ｉが設けられた中空構造をなし、好ましくはドライバー（＃１）又はフェアウェイウッドといったウッド型として形成される。

また、前記クラブヘッド１の基準状態とは、図２ないし図４に示されるように、前記シャフト差込孔７ａの軸中心線ＣＬを任意の垂直面ＶＰ内に配しかつ水平面ＨＰに対してそのライ角βで傾けるとともに、フェース２を前記垂直面ＶＰと平行な垂直面ＶＰ１に対してそのロフト角（「リアルロフト角」であって、以下同じ。）αで傾けて水平面ＨＰに接地させた状態とする。そして、本明細書中で特に断りがない場合、ヘッド１は、この基準状態にあるものとして説明される。

前記クラブヘッド１は、好ましくは３８０cm³ 以上、より好ましくは４００cm³ 以上、さらに好ましくは４２０cm³ 以上の体積を有するものが望ましい。このような大きい体積は、ヘッド１の慣性モーメントやヘッド重心Ｇをより深くするのに役立つ。他方、クラブヘッド１の体積が大きすぎても、ヘッド重量の増加、スイングバランスの悪化及びゴルフ規則違反等の問題があるため、好ましくは５００cm³ 以下、より好ましくは４７０cm³以下、さらに好ましくは４６０cm³以下が望ましい。

また、クラブヘッド１の全重量は、好ましくは１８０ｇ以上、より好ましくは１８５ｇ以上が望ましく、また、好ましくは２２０ｇ以下、さらに好ましくは２１５ｇ以下が望ましい。クラブヘッド１の全重量が小さすぎると、スイング中にヘッドの重みが感じられ難くなるので、タイミングが取りづらく、また反発性能が低下する傾向がある。逆にクラブヘッドの全重量が大きくなりすぎると、クラブが振り切れなくなり、打球の飛距離や方向性が悪化する傾向がある。

また、図２に示されるように、クラブヘッド１のフェース２は、そのスイートスポットＳＳを通る水平方向の長さＦＷと、スイートスポットＳＳを通る垂直方向の長さＦＨとの比（ＦＷ／ＦＨ）は１．０よりも大、即ちトウ・ヒール方向に長い横長状に形成される。なお各長さＦＷ及びＦＨは、いずれもフェース２に沿って測定される。また、スイートスポットＳＳは、図３に示されるように、ヘッド重心Ｇからフェース２に引いた法線Ｎとフェース２との交点である。

また、フェース２は、その境界が明瞭な稜線（エッジ）によって囲まれる場合、該稜線で囲まれる領域として定められる。しかしながら、フェース２の境界が明瞭でないときは、図５（Ａ）に示されるように、前記法線Ｎを含む多数の平面Ｅ１、Ｅ２…でクラブヘッド１を切断し、同図（Ｂ）に示されるように、各断面において、フェース外面輪郭線Ｌｆの曲率半径ｒがフェースの中央側から初めて２００mmとなる位置Ｐｅが前記境界として定義される。そして、この位置Ｐｅが囲む領域をフェース２とする。なお前記フェース外面輪郭線Ｌｆは、フェースライン、パンチマークなどがあるときこれらを埋めて特定されるものとする。

好ましい態様として、前記比（ＦＷ／ＦＨ）は、１．６５以上、より好ましくは１．７０以上、さらに好ましくは１．８０以上が望ましい。前記比（ＦＷ／ＦＨ）が１．６５を下回ると、ヘッド重心Ｇが高くなって打球の打出角やバックスピン量の低下を招きやすく、ひいては飛距離が低下しやすい。他方、前記比（ＦＷ／ＦＨ）が大きすぎると、著しく反発性能が低下して飛距離を損ねる傾向がある。このような観点より、前記比（ＦＷ／ＦＨ）は、好ましくは２．１０以下、より好ましくは２．０５以下、さらに好ましくは２．００以下が望ましい。

なお、前記フェース２のトウ・ヒール方向の長さＦＷは、好ましくは９０．０mm以上、より好ましくは９２．０mm以上、さらに好ましくは９５．０mm以上が望ましく、また、上限に関しては、好ましくは１１０．０mm以下、より好ましくは１０７．０mm以下、さらに好ましくは１０５．０mm以下が望ましい。同様に、フェース２のクラウン・ソール方向長さＦＨは、好ましくは４８．０mm以上、より好ましくは５０．０mm以上、さらに好ましくは５２．０mm以上が望ましく、また、上限に関しては、好ましくは６０．０mm以下、より好ましくは５８．０mm以下、さらに好ましくは５６．０mm以下が望ましい。

また、本実施形態のクラブヘッド１は、図６に示されるように、前側に開口部Ｏを有するヘッド本体１Ａと、該ヘッド本体１Ａに固着されたフェース部材１Ｂとから構成されている。

この実施形態では、前記ヘッド本体１Ａは、前記クラウン部４、ソール部５、サイド部６及びホーゼル部７を含んで構成されている。該ヘッド本体１Ａは、例えば鋳造によって各部を予め一体に製造することが望ましい。ただし、鍛造、鋳造又はプレス等などで準備された２以上の部材を溶接等することによって形成されても良い。

ヘッド本体１Ａを形成する材料としては、例えばステンレス鋼、マレージング鋼、チタン、チタン合金、アルミ合金、マグネシウム合金又はアモルファス合金等の１種又は２種以上の金属材料が好適である。生産性の観点では、フェース部材１Ｂと溶接が可能な金属材料、即ち、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ、Ｔｉ−８Ａｌ−１Ｖ−１Ｍｏ又はＴｉ−８Ａｌ−２Ｖなどのチタン合金が望ましい。図示はされていないが、ヘッド本体１Ａの一部には、比重の小さい繊維強化樹脂のような非金属材料や、これとは逆に比重が大きい錘部材などが固着されても良い。これらによって、ヘッド重心が最適に調整される。

前記フェース部材１Ｂは、本実施形態ではフェース部３の実質的に全域を構成する略板状で形成され、開口部Ｏを閉じるように前記ヘッド本体１Ａに固着される。また、フェース部材１Ｂは、α相を有するチタン合金でかつ一方向にのみ圧延された一方向圧延材Ｍから形成される。

α相を有するチタン合金としては、α合金又はα−β合金が挙げられる。特に、α−β合金は、α合金よりも強度が高い。このため、α−β合金を用いるときには、クラブヘッド１のフェース部３の耐久性向上、フェース部材１Ｂの薄肉化による軽量化及び該薄肉化による重心設計自由度の向上などを効果的に図り得る点で望ましい。

前記α合金としては、例えばＴｉ−５Ａｌ−２．５Ｓｎが挙げられる。また、前記α−β合金としては、例えばＴｉ−４．５Ａｌ−３Ｖ−２Ｆｅ−２Ｍｏ、Ｔｉ−４．５Ａｌ−２Ｍｏ−１．６Ｖ−０．５Ｆｅ−０．３Ｓｉ−０．０３Ｃ、Ｔｉ−８Ａｌ−１Ｍｏ、Ｔｉ−１Ｆｅ−０．３５Ｏ−０．０１Ｎ、Ｔｉ−５．５Ａｌ−１Ｆｅ、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ、Ｔｉ−６Ａｌ−６Ｖ−２Ｓｎ、Ｔｉ−６Ａｌ−２Ｓｎ−４Ｚｒ−６Ｍｏ、Ｔｉ−６Ａｌ−２Ｓｎ−４Ｚｒ−２Ｍｏ又はＴｉ−８Ａｌ−１Ｍｏ−１Ｖなどが挙げられる。とりわけ、比強度が大きくかつ加工性に優れたＴｉ−４．５Ａｌ−３Ｖ−２Ｆｅ−２Ｍｏ、Ｔｉ−４．５Ａｌ−２Ｍｏ−１．６Ｖ−０．５Ｆｅ−０．３Ｓｉ−０．０３Ｃ又はＴｉ−１Ｆｅ−０．３５Ｏ−０．０１Ｎ等が望ましい。

また、圧延材は、図７に示されるように、回転する一対のロールＲ、Ｒ間に前記チタン合金材料を摩擦によって噛み込ませ、厚さないし断面積を減じる圧延加工により製造される。そして、一方向圧延材Ｍは、圧延方向ＲＤを変えずに同じ方向（一方向）で圧延を繰り返して得られる圧延材である。

チタン合金のα相の結晶構造は、図８に模式的に示されるように、変形し易い軸線ａと、それと実質的に直交する変形し難い軸線ｂとを有する稠密六方格子である。このような結晶構造を有するチタン合金が同一方向に繰り返し圧延されると、変形しやすい前記軸線ａが圧延方向ＲＤに沿って配向され、かつ、変形し難い軸線ｂが圧延方向ＲＤと同一平面内で直交する向き、即ち圧延法線方向ＮＤに沿って配向される。その結果、一方向圧延材Ｍは、その圧延方向ＲＤに沿った引張弾性率ＥL や引張強度σLが、それぞれ圧延法線方向ＮＤの引張弾性率ＥT や引張強度σTよりも小さくなるという直交異方性を示す。

本発明では、このような一方向圧延材Ｍの異方性を利用し、フェース部３の重量を増加させることなくその剛性を高めている。即ち、フェース部３は、前記基準状態における正面視において、一方向圧延材Ｍの圧延方向ＲＤと水平線Ｋ１とのなす角度θ１が３０度以下に設定される。換言すれば、フェース部３において、引張弾性率が相対的に大きい一方向圧延材Ｍの圧延法線方向ＮＤが、垂直線に対して３０度以下に設定される。

なお、上記正面視とは、図３に符号Ｆで示されるように、フェース２を前記垂直面ＶＰと直交するから方向から見たヘッド１の形状として特定される。

クラブヘッド１のフェース２は、上述のように横長状をなす。このため、スパンの小さいフェース部３のクラウン・ソール方向は、スパンが大きいトウ・ヒール方向に比べて、撓み率（＝撓み量／スパン長）が大きい。つまり、クラウン・ソール方向は、トウ・ヒール方向に比べて見かけ上の弾性率が小さい。従って、クラブヘッド１のクラウン・ソール方向の剛性を高めることにより、フェース部３の全体としての弾性率を効果的に高め、スプリング効果を低下させることができる。

なお、前記圧延方向ＲＤと水平線Ｋ１とのなす角度θ１が３０度を超えると、圧延法線方向ＮＤによる補強軸線がトウ・ヒール方向に近づき、十分にスプリング効果を低下させることができなくなる。特に好ましい態様として、前記角度θ１は５〜３０度が望ましく、とりわけ、圧延方向ＲＤは、図２に示されるように、ヒール側からトウ側に向かってクラウン部４側（上側）に傾く傾斜を有する態様が望ましい。

発明者らの種々の研究の結果、図９に黒丸で示されるように、アベレージゴルファーの打撃位置は、トウ側からヒール側に向かってソール部５側（下側）に傾く直線Ｊに沿って集中分布していることが判明した。この打撃分布内において、フェース中央で打撃した場合に比して、トウ側やヒール側で打撃した場合にはフェース部３が撓み難くなって反発が低くなり、結果として、スイートエリアが狭くなる。一方、本実施形態のように、打撃位置分布の方向である直線Ｊと、圧延方向ＲＤを同じ向きの傾斜とすると、圧延方向ＲＤの弾性率が小さいので、トウ側やヒール側で打撃した場合でもフェース部３が撓み易くなり、トウ側やヒール側で打撃した場合の反発を、中央打撃での反発に近づけることができ、ひいてはスイートスポットエリアを広げることができる点で望ましい。

前記圧延工程においては、材料を２００℃よりも高い温度に加熱して圧延を行う熱間圧延及び材料を２００℃以下の温度として圧延を行う冷間圧延の何れでもよい。好ましくは、弾性率の異方性を大きく発現させながら高い強度をも達成するために、材料を７００〜１１００℃、より好ましくは８００〜１０００℃に加熱して熱間圧延を２〜１０回、さらに好ましくは３〜８回の粗圧延を繰り返すのが望ましい。さらに、その後の仕上げ圧延では、材料を常温〜２００℃、より好ましくは常温から１５０℃に保った冷間圧延を２〜１０回、より好ましくは３〜７回繰り返して行うのが望ましい。このような圧延工程では、例えば鋳造により生じた材料内部の析出物や不均一であった結晶粒が破壊され、かつ、結晶組織が緻密化され、材料の高強度化及び高靭性化を図ることができる。

また、前記圧延の繰り返し総合計回数（上記の例では、粗圧延と仕上げ圧延の合計回数）としては、好ましくは７回以上、より好ましくは９回以上が望ましい。前記回数が７回未満の場合、材料中の結晶組織を十分に均一化できず上記の強度異方性が十分に発現しないおそれがある他、必要な板厚を得るために圧延工程一回当たりの圧下率が大きくなり、材料物性の均質性が得られないおそれがある。他方、前記総合計回数が多すぎても、非常に活性なチタン合金の特徴により、材料表面へ厚い酸化膜が形成されるおそれがあり好ましくない。このような観点より、前記合計回数は、１５回以下、より好ましくは１２回以下が望ましい。

また、前記一方向圧延材Ｍの圧下率は、好ましくは７０％以上、より好ましくは７５％以上が望ましく、また上限に関しては、好ましくは９５％以下、より好ましくは９０％以下が望ましい。ここで、圧下率は、圧延加工前の厚さｈ１、圧延加工後の厚さｈ２とすると、下式によって求められる。
圧下率［％］＝｛（ｈ１−ｈ２）／ｈ１｝×１００

前記圧下率が６０％未満の場合、材料内部の析出物や不均一組織である結晶粒が十分に破壊されず、かつ、稠密六方格子の圧延方向への配向が不十分となり上記強度異方性を十分に発現させるのが困難な傾向がある。逆に前記圧下率が９５％を超える場合、多くの圧延回数が必要になるので製造コストが上昇しやすく、また材料に亀裂等が発生するおそれがある。

また一方向圧延材Ｍは、複数回の圧延を経て製造されるが、このとき各々の工程での圧下率は同一でも良いし、また異ならせても良い。例えば、上記粗圧延での圧下率は、好ましくは６０％以上、より好ましくは７０％以上が望ましく、また、好ましくは９４％以下、より好ましくは９０％以下が望ましい。また、仕上げ圧延の圧下率は、好ましくは２％以上、より好ましくは３％以上が望ましく、また、好ましくは２０％以下、より好ましくは１５％以下が望ましい。

また、一方向圧延材Ｍの強度異方性の度合いを示すパラメータとして、一方向圧延材Ｍの圧延方向ＲＤの引張強度σL と圧延法線方向ＮＤの引張強度σT との比（σT ／σL ）や、圧延方向ＲＤの引張弾性率ＥL と圧延法線方向ＮＤの引張弾性率ＥT との比（ＥT ／ＥL ）などを挙げることができる。これらの比が小さすぎると、上述の強度異方性が十分に発現できないため、フェース部３の補強を図ることができず、逆に大きすぎると、一方向圧延材Ｍのトウ・ヒール方向の強度が不足し、やはり耐久性が悪化するおそれがある。

このような観点より、前記引張強度の比（σT ／σL ）は、好ましくは１．２０以上、より好ましくは１．２５以上、さらに好ましくは１．３０以上が望ましく、また上限に関して、好ましくは１．６０以下、より好ましくは１．５０以下、さらに好ましくは１．４５以下が望ましい。同様に、前記引張弾性率の比（ＥT ／ＥL ）は、好ましくは１．１０以上、より好ましくは１．１４以上、さらに好ましくは１．１８以上が望ましく、また上限に関しては、好ましくは１．６０以下、より好ましくは１．５５以下、さらに好ましくは１．５０以下が望ましい。

前記一方向圧延材Ｍの引張強度σL 及びσT の各値は、小さすぎるとフェース部３の絶対的な強度が不足しやすく、ひいては早期に疲労割れ等が生じるおそれがある。また、α相を有するチタン合金では、引張強度と引張弾性率との間には強い相関がある。従って、前記引張強度σL 及びσT が小さすぎると、その引張弾性率も小さくなってクラブヘッドのスプリング効果が過度に高められ、ひいてはゴルフ規則に不適合となるおそれもある。他方、一方向圧延材Ｍの引張強度σL 及びσT が大きすぎると、その引張弾性率も大きくなる傾向があるため、反発性能が著しく悪化して打球の飛距離を損ねるおそれがあったり、材料コストが過度に上昇するおそれがある。

以上のような観点より、前記一方向圧延材Ｍの圧延法線方向ＮＤの引張強度σT は、好ましくは１０００ＭＰａ以上、より好ましくは１１００ＭＰａ以上、さらに好ましくは１１５０ＭＰａ以上が望ましく、また上限に関しては、好ましくは１５００ＭＰａ以下、より好ましくは１４５０ＭＰａ以下、さらに好ましくは１４００ＭＰａ以下が望ましい。また、一方向圧延材Ｍの圧延方向ＲＤの引張強度σL は、好ましくは８００ＭＰａ以上、より好ましくは８５０ＭＰａ以上、さらに好ましくは９００ＭＰａ以上が望ましく、また上限に関しては、好ましくは１２００ＭＰａ以下、より好ましくは１１００ＭＰａ以下、さらに好ましくは１０５０ＭＰａ以下が望ましい。

同様の観点より、一方向圧延材Ｍの圧延法線方向ＮＤの引張弾性率ＥT は、好ましくは１１５ＧＰａ以上、より好ましくは１２０ＧＰａ以上、さらに好ましくは１２５ＧＰａ以上が望ましく、また上限に関しては、好ましくは１７０ＧＰａ以下、より好ましくは１６５ＧＰａ以下、さらに好ましくは１６０ＧＰａ以下が望ましい。また、一方向圧延材Ｍの圧延方向ＲＤの引張弾性率ＥL は、好ましくは９０ＧＰａ以上、より好ましくは９５ＧＰａ以上、さらに好ましくは１００ＧＰａ以上が望ましく、また上限に関しては、好ましくは１２５ＧＰａ以下、より好ましくは１２０ＧＰａ以下、さらに好ましくは１１８ＧＰａ以下が望ましい。

図２及びフェース部３の裏面図である図１０、及びそのＢ−Ｂ断面図である図１１に示されるように、フェース部３の裏面３ｂには、１本の厚肉リブ１０が形成される。基準状態の正面視において、厚肉リブ１０の長手方向Ｌ１と垂直線Ｋ２とのなす角度θ２は３０度以下に設定される。なお、前記厚肉リブ１０の長手方向は、図１０に示されるように、厚肉リブ１０の上端側でのリブ幅中心点Ｐ１と、下端側でのリブ幅中心点Ｐ２とを結ぶ直線（Ｌ１）により定められる。

厚肉リブ１０は、フェース部３の裏面３ｂにおいてある幅を持ってのびており、かつ、その厚さが他の部分に比べて大きく形成される。従って、厚肉リブ１０が設けられた部分は、その強度が高められる。そして、この厚肉リブ１０の長手方向Ｌ１を垂直線Ｋ２に対して３０度以下、すなわち実質的にクラウン・ソール方向に沿わせることにより、一方向圧延材Ｍの異方性の場合と同様、スパンが小さいフェース部３のクラウン・ソール方向の剛性を効果的に高めてクラブヘッド１のスプリング効果を低下させ得る。

このように、フェース部３のクラウン・ソール方向の剛性は、厚肉リブ１０と、一方向圧延材Ｍの異方性との相乗作用によって高められる。従って、厚肉リブ１０の幅や厚さを過度に大きくしなくとも、スプリング効果を十分に抑えることができる。つまり、本実施形態のクラブヘッド１では、重量増加を最小限に抑えつつスプリング効果を低下させ得る。

なお、前記厚肉リブ１０の角度θ２が３０度を超えると、該厚肉リブ１０による補強軸線がトウ・ヒール方向に近づき、スプリング効果が大きくなるおそれがある。特に好ましい態様として、厚肉リブ１０の前記角度θ２は５〜３０度が望ましい。とりわけ、厚肉リブ１０は、図９に示したように、アベレージゴルファの打撃位置の分布に沿った直線Ｊと直交する向き、即ちソール部５側からクラウン部４側に向かってヒール側に傾く傾斜でもうけられるのが望ましい。

また、図２、図１０に示されるように、前記圧延方向ＲＤと前記厚肉リブ１０の長手方向Ｌ１との交差角度θ３は、好ましくは７５〜１０５度、より好ましくは８５〜９５度が望ましい。つまり、圧延方向ＲＤと厚肉リブ１０の長手方向との交差角度θを９０度に近づけるのが良い。これにより、圧延法線方向ＮＤと厚肉リブ１０の長手方向とが実質的に平行となり、より一層、小さい厚肉リブ１０（より少ない重量）でスプリング効果を低下させることが可能になる。

また、厚肉リブ１０の位置は、特に限定されるものではないが、本実施形態のように、スイートスポットＳＳを含む位置に設けられるのが望ましい。これによって、フェース部３の剛性をより効果的に高めることができる。

また、厚肉リブ１０の本数も任意に定めることができる。本実施形態では、厚肉リブ１０が１本のみ設けられた態様を示すが、複数本でも良い。ただし、厚肉リブ１０の本数が増加すると、フェース部３の重量が増加するおそれがあるので、好ましくは５本以下、より好ましくは４本以下、さらに好ましくは３本以下が望ましい。

また、厚肉リブ１０は、本実施形態のように、クラウン部４の内面４ｉからソール部５の内面５ｉまで連続してのびるものが最も望ましい。これによって、フェース部３の剛性をより効果的に高めることができる。

また、図１０に示されるように、厚肉リブ１０の長手方向Ｌ１と直角な幅ＷＬは、好ましくは２mm以上、より好ましくは３mm以上、さらに好ましくは５mm以上が望ましい。厚肉リブ１０の幅ＷＬが２mm未満になると、フェース部３のクラウン・ソール方向の補強効果が小さくなり、ひいてはスプリング効果を抑えるのが困難な傾向がある。また、前記厚肉リブ１０の幅ＷＬは、好ましくは２５mm以下、より好ましくは２０mm以下、さらに好ましくは１５mm以下が望ましい。厚肉リブ１０の幅ＷＬが２５mmを超えると、スプリング効果を過度に抑えてしまう他、フェース部３の重量が増加するおそれがある。なお、本実施形態の厚肉リブ１０の幅ＷＬは実質的に一定であるが、変化させても良いのは言うまでもない。

また、図１１に示されるように、厚肉リブ１０の最大厚さＴｃは、好ましくは２．８mm以上、より好ましくは３．０mm以上、さらに好ましくは３．１mm以上が望ましい。厚肉リブ１０の最大厚さＴｃが２．８mm未満の場合、フェース部３のクラウン・ソール方向の補強効果が小さくなり、ひいてはスプリング効果を抑えるのが困難な傾向がある。また、厚肉リブ１０の厚さＴｃは、好ましくは５．０mm以下、より好ましくは４．０mm以下、さらに好ましくは３．８mm以下が望ましい。厚肉リブ１０の最大厚さが５．０mmを超えると、スプリング効果を過度に抑え、またフェース部３の重量を増加させるおそれがある。

本実施形態の厚肉リブ１０は、実質的に一定の厚さをなす主部１０ａと、該主部１０ａから厚肉リブ１０の側縁１０ｅに向かって厚さが漸減するテーパ部１０ｂとを含んで構成される。このようなテーパ部１０ｂは、フェース部３において急激な厚さの変化を無くし、応力集中などを防止して耐久性を向上するのに役立つ。

また、本実施形態のフェース部３は、厚肉リブ１０のトウ側及びヒール側に、厚肉リブ１０よりも厚さが小さいトウ側薄肉部１１及びヒール側薄肉部１２が形成される。

各薄肉部１１及び１２は、本実施形態では実質的に一定の厚さＴｔ、Ｔｈで形成され、かつフェース部３の中で最も小さい厚さを有する。これにより、フェース部３の重量が軽減される。また、フェース２のトウ側及びヒール側でボールを打撃するミスショット時でも、フェース部３を十分に撓ませ打球の飛距離の低下を防止できる。これは、スイートエリア（高反発領域）をトウ側及びヒール側に拡大するのに役立つ。このような観点より、前記各薄肉部１１及び１２の厚さＴｔ及びＴｈは、好ましくは３．０mm以下、より好ましくは２．８mm以下、さらに好ましくは２．５mm以下が望ましい。また、フェース部３の耐久性を損ねないように、各薄肉部１１及ぶ１２の厚さＴｔ、Ｔｈは、好ましくは１．５mm以上、より好ましくは１．８mm以上、さらに好ましくは１．９mm以上が望ましい。

また、各薄肉部１１、１２の厚さＴｔ、Ｔｈと、厚肉リブ１０の最大厚さＴｃとの差（Ｔｃ−Ｔｔ）及び（Ｔｃ−Ｔｈ）は、好ましくは０．５mm以上、より好ましくは０．７mm以上、さらに好ましくは０．９mm以上が望ましい。前記厚さの差が０．５mm未満では、フェース部３のクラウン・ソール方向の剛性を高める効果が得られ難い。逆に前記厚さの差が大きくなると、耐久性が悪化するおそれがあるので、好ましくは２．０mm以下、より好ましくは１．８mm以下、さらに好ましくは１．６mm以下が望ましい。

なお、図１２（ａ）に示されるように、厚肉リブ１０の両側に、トウ側の厚肉部１３及びヒール側の厚肉部１４が設けられても良い。トウ側の厚肉部１３は、厚肉リブ１０に連なってトウ側にかつフェースの輪郭にほぼ沿った形状で張り出している。同様に、ヒール側の厚肉部１４は、厚肉リブ１０に連なってヒール側にかつフェースの輪郭にほぼ沿った形状で張り出している。この実施形態では、各厚肉部１３及び１４は、厚肉リブ１０の主部１０ａと同じ厚さＴｃをなす厚肉本体部１３ａ、１４ａと、それらの縁に設けられて厚さが漸減するテーパ部１３ｂ、１４ｂとから構成されている。このような厚肉部１３、１４は、フェース部３の中央部の剛性を高め、その耐久性を向上させるのに役立つ。

なお、各厚肉部１３、１４の面積が大きすぎると、スプリング効果が過度に低下して打球の飛距離を損ねやすい他、フェース部３の重量が大きくなるおそれがある。このような観点より、厚肉部１３、１４の合計面積は、フェース部３の裏面の全面積の３０％以下、より好ましくは２５％以下、さらに好ましくは２３％以下が望ましい。

また、図１２（ｂ）に示されるように、トウ側の薄肉部１１及びヒール側の薄肉部１２に、それぞれトウ・ヒール方向又は圧延方向ＲＤと平行にのびる凹溝１１ｇ、１２ｇが設けられる。前記各凹溝１１ｇ、１２ｇは、各薄肉部１１及び１２の厚さをさらに減じる。これにより、トウ側及びヒール側でボールを打撃するミスショット時の反発性をより一層高め、スイートエリアを拡大するのに役立つ。なお、フェース部３の耐久性を維持するために、該凹溝１１ｇ、１２ｇの溝底での厚さは、好ましくは１．５mm以上が望ましい。

次に、略一定の厚さを有する一方向圧延材Ｍから、上述のように厚肉リブ１０を有するフェース部材１Ｂを製造する方法について述べる。例えば、図１３に示されるように、圧延により形成された一定厚さの一方向圧延材Ｍから、その圧延方向ＲＤがトウ・ヒール方向ＴＨに対して３０度以下になるようにフェース部材用の部品１５を切り出す工程が行われる。この切り出し工程は、プレス等による打ち抜き又はレーザカットなど種々の方法が用いられる。なお、前記トウ・ヒール方向ＴＨは、設計対象となるクラブヘッド１を基準状態としたときの水平方向と一致する。

次に、図１４に略示されるように、数値制御されたフライス盤等の切削具ＴＬを用いた機械加工により前記フェース部材用の部品１５に厚肉リブ１０を形成する工程が行われる。つまり、本実施形態では、厚肉リブ１０の形成には、プレス等の塑性変形加工ではなく機械加工が採用される。即ち、一方向圧延材Ｍにプレスによって厚肉リブ１０を形成することも考えられる。しかしながら、このような加工は、一方向圧延材Ｍにより得られた結晶構造が崩れ前述の強度及び弾性の異方性を損なわせ、ひいてはフェース部３を十分に補強できないおそれがある。これに対して、機械加工で厚肉リブ１０を形成した場合には、厚肉リブ１０を形成した後も異方性をそのまま維持させることができる。

また、フェース部材１Ｂにバルジ及び／又はロールを加工する場合、プレスによって前記フェース部材用部品１５を湾曲させる必要がある。このような湾曲加工は、機械加工の前工程、又は機械加工の後工程のいずれで行われてもよい。ただし、厚肉リブ１０を機械加工する際の生産性などを考慮すると、湾曲加工は、機械加工後に行われるのが望ましい。

そして、以上のような工程を経て形成されたフェース部材１Ｂとヘッド本体１Ａとを固着することによって、本実施形態のクラブヘッド１を製造することができる。両部材の固着には、例えば溶接（Ｔｉｇ溶接、プラズマ溶接又はレーザー溶接など）、ロウ付け又は圧入など、種々の方法が採用できる。好ましくは、周囲への熱影響が最も小さく、かつ、接合強度が高いレーザー溶接が好ましい。

上記実施形態では、ウッド型のクラブヘッドを例に挙げて説明したが、アイアン型のゴルフクラブヘッドでも良いのは言うまでもない。

図１５及び表１の仕様に基づいたフェース部材を用いたウッド型のクラブヘッド（リアルロフト角１０度、ライ角５７．５度、ヘッド体積４６０cm³ が試作され、フェース部材の重量、スプリング効果及び耐久性能がテストされた。図１５には、各フェース部の正面視を示し、着色部分は厚肉リブ又は厚肉部を、また矢印は圧延方向をそれぞれ示している。

ヘッド本体は、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖのチタン合金をロストワックス精密鋳造法により一体成型した鋳造品が用いられた。いずれも同じ仕様である。

また、フェース部材は、Ｔｉ−４．５Ａｌ−２Ｍｏ−１．６Ｖ−０．５Ｆｅ−０．３Ｓｉ−０．０３Ｃのα−βチタン合金を圧延して一方向圧延材を得、そこからフェース部材用部品を打ち抜き型により切り出し、ＮＣ機械加工により厚肉リブなどを形成した。

また圧延工程は、以下の要領で行われた。
粗圧延
材料温度：９４０℃
圧延回数：７回
圧下率：８２％
仕上げ圧延
材料温度：常温
圧延回数：５回
圧下率：９％
最終板厚：５．０mm
全体圧下率：８３％

また、フェース部材とヘッド本体とは、プラズマ溶接により接合された。
テスト方法は次の通りである。

＜反発性能＞
Ｒ＆Ａのペンデュラムテストに基づき、各テストヘッドの "Characteristic Time (CT)"（ＣＴ値とも呼ばれる）が測定された。このＣＴ値は、インパクト時の効率を示す数値（単位：μｓ）であって、大きいほどスプリング効果が高いことを示す。ゴルフ規則のＣＴ値の上限は２３９μｓ（＋１８μｓの誤差が許容される）である。製造時のバラツキなどを考慮すると、ＣＴ値は２５０μｓ以下が望ましい。

＜耐久性能＞
各供試ヘッドにＦＲＰ製の同一のシャフト（ＳＲＩスポーツ社製ＳＶ−３００３Ｊ：フレックスＸ）を装着し４５インチの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（（株）ミヤマエ製）に取り付け、ヘッドスピードが５４ｍ／ｓとなるように調節して上記ゴルフボールを各クラブで最大１００００発打撃する耐久テストが行われた。評価は、１００発打撃毎にフェース部が損傷する損傷打球数を調べ、比較例３の損傷打球数を１００とする指数で表示した。数値が大きいほど良好である。
テストの結果などを表１に示す。

テストの結果、実施例のクラブヘッドは、フェース部の重量増加や耐久性悪化なしに、ＣＴ値が２５０μｓ以下に抑えられていることが確認できた。

本発明の一実施形態を示すゴルフクラブヘッドの斜視図である。 その正面図である。 その平面図である。 図３のＡ−Ａ線端面図である。 （ａ）、（ｂ）はフェースの境界を説明する正面図及び部分断面図である。 本実施形態のゴルフクラブヘッドの分解斜視図である。 一方向圧延材を説明する概略斜視図である。 稠密六方格子を説明する模式図である。 アベレージゴルファの打撃位置の分布を示すクラブヘッドの正面図である。 フェース部材を裏面から見た裏面図である。 図１０のＢ−Ｂ断面図である。 （ａ）は、参考例のフェース部材の裏面図、（ｂ）は本実施形態のフェース部材の裏面図である。 一方向圧延材とフェース部材用部品との関係を示す平面図である。 フェース部材の機械加工を説明する斜視図である。 実施例及び比較例のフェース部材の裏面図である。

符号の説明

１ ゴルフクラブヘッド
２ フェース
３ フェース部
４ クラウン部
５ ソール部
６ サイド部
７ ホーゼル部
１０ 厚肉リブ
Ｌ１ 厚肉リブの長手方向
Ｍ 一方向圧延材
ＲＤ 圧延方向
ＮＤ 圧延法線方向

Claims (6)

1. 前側に開口部を有するヘッド本体と、該ヘッド本体に固着されかつフェース部の少なくとも一部を構成するフェース部材とを含む中空構造のゴルフクラブヘッドであって、
   前記フェース部材は、α相を有するチタン合金からなりかつ一方向にのみ圧延された一方向圧延材から形成されるとともに、
   前記フェース部の裏面には、少なくとも１本の厚肉リブ、該厚肉リブのトウ側及びヒール側に、前記厚肉リブよりも厚さが小さいトウ側薄肉部及びヒール側薄肉部が形成され、しかも
   規定のライ角及びロフト角で水平面に載置された基準状態におけるフェース部の正面視において、前記一方向圧延材の圧延方向と水平線とのなす角度θ１が３０度以下であり、
   かつ、前記厚肉リブの長手方向と垂直線とのなす角度θ２が３０度以下であり、
   前記トウ側薄肉部及びヒール側薄肉部には、それぞれトウ・ヒール方向又は圧延方向と平行にのびる凹溝が設けられることを特徴とするゴルフクラブヘッド。
2. 前記圧延方向と前記厚肉リブの長手方向との交差角度θ３が７５〜１０５度である請求項１記載のゴルフクラブヘッド。
3. 前記厚肉リブは、その長手方向と直角な幅が２〜２５mm、最大厚さが２．８〜５．０mmである請求項１又は２記載のゴルフクラブヘッド。
4. 前記トウ側薄肉部及びヒール側薄肉部は、実質的に一定の厚さで形成され、かつフェース部の中で最も小さい厚さを有する請求項１乃至３のいずれかに記載のゴルフクラブヘッド。
5. 前記フェース部の裏面には、前記厚肉リブに連なってトウ側にかつフェースの輪郭にほぼ沿った形状で張り出すトウ側の厚肉部と、前記厚肉リブに連なってヒール側にかつフェースの輪郭にほぼ沿った形状で張り出すヒール側の厚肉部とが設けられる請求項１乃至４のいずれかに記載のゴルフクラブヘッド。
6. 請求項１に記載されたゴルフクラブヘッドを製造するための方法であって、
   前記チタン合金を一方向にのみ圧延して一方向圧延材を得る工程と、
   前記一方向圧延材から、前記フェース部材用の部品を切り出す工程と、
   前記部品に機械加工により前記厚肉リブを形成する工程とを有するフェース部材製造工程を含むことを特徴とするゴルフクラブヘッドの製造方法。

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