Hollow golf club with composite material core

この発明は、複合材コアを具備する中空ゴルフクラブおよびその製造方法に関する。

当技術分野において周知のとおり、ゴルフクラブアイアンの周囲において重み付けを行なうことが好ましい。 このような要望は、アイアンの質量がその周囲に配分されたときには、ゴルフクラブフェースすなわち打撃面のスイートスポットから外れた、中心からずれた打撃であっても、打撃ボールの軌跡がより正確になるという事実に基づく。 したがって、最近のゴルフクラブアイアンには、背面キャビティが設けられ、この背面キャビティがアイアンのフェース表面から背面側に延びている。 背面キャビティを生成することにより削減される重量はゴルフクラブヘッドの周囲に再配分される。 キャビティの体積が大きければ大きいほど、ゴルフクラブヘッドの周囲に再配分される量が増大する。

慣用的にはゴルフクラブヘッドは１つの材料で製造され、いくつかのメタルウッドやアイアンタイプクラブ用には通常はステンレス鋼で製造され、また、最近ではメタルウッド用にチタンを使用する傾向が著しくなっている。 カーボン繊維複合材料はゴルフクラブヘッドの重量を軽減するために導入されてきたが、結果としてクラブヘッドの体積を増大させた。 複合西行はクラブフェースを増強するために幅広く使用されているが、「フィール」を招来し、ある場合には振動の減衰をもたらす。

典型的には、所定のアイアンクラブヘッドにおいて、複合材インサートを用いてフロントフェースの背面表面をサポートできる。 これらは一般に複合材のシートを接着剤で結合したものである。 軽量複合材を用いれば、フェースを薄くしてこの結果フェースを大きくし、スイートスポットを大きくできる。

慣性モーメント（ＭＯＩ）を最適化し、またフェースの大きな領域に渡ってボール速度を正規化するゴルフクラブが望まれる。 したがって、ボールが大きな領域にわたって同様な速度で打ち出され、より大きなスイートゾーンを生成する。

この発明は、メタル複合材本体を含むゴルフクラブに向けられている。 本体は中空であり、フロントフェース、トウセクション、ヒールセクション、ソール、トップおよびホーゼルを含む。 本体のメタル部分は、少なくとも、フロントフェースを含み、好ましくはトウセクション、ヒールセクション、ソールおよびホーゼルを含む。 複合材料は本体の残りの部分を形成し、少なくともフロントフェースに並んで配置された部分を含む。 好ましくは、複合材はフロントフェースに直接に接して成型されその構造上のサポートを構成する。

この発明の１実施例では、複合材コアおよび金属製本体が結合されて中空ゴルフクラブヘッドを形成する。 複合材は薄いフロントフェースを構造上サポートするために用いられ、反発係数（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｒｅｓｔｉｔｕｔｉｏｎ。ＣＯＲ）を増大させる。 好ましくは、フロントフェースは複合材より密度がより大きく、ヤング率（Ｙｏｕｎｇ'Ｍｏｄｕｌｕｓ）がより低い。

この発明の１実施例では、フロントフェースが重心位置（フェースの中心近く）で第１の剛性を有し、重心から離れるにしたがって徐々に柔軟性が増大する。 好ましくは、クラブは、種々の位置で当たってもボール速度が均一になるように、すなわち、大きなスイートゾーンを実現するように設計される。 フロントフェースにわたるＣＯＲは約０．８から約０．９の間を変化する。 フェースにわたる柔軟性の変化はフロントフェースの構造のみに起因するか、フロントフェースの構造および複合材コアの構造の組み合わせ、またはフロントフェース材料および複合材料の組み合わせに起因するであろう。 ゴルフクラブアイアンヘッドの内部容量は約３５ｃｃから５０ｃｃである。

この発明の１実施例は、注型、鍛造、圧縮成型、または金属射出成型により製造された金属本体部材を有する。 本体部材は金型内に配置され、複合材コアは金属本体に対して膨張して拡張するようにバイアスされブラダー法（ｂｌａｄｄｅｒ ｍｅｔｈｏｄ）により金型成型される。 好ましくは、複合材は、複合材量がメタル本体部分および金型部分に並ぶように配置される。 金型を用いてクラブヘッドの特定領域の境界とし、金属本体が開口を有しクラブヘッドの外側が部分的に金属で部分的に複合材であるようにする。 この発明の実施例は中空アイアンとしてもメタルウッドとしても適用できる。

この発明のアイアンゴルフクラブヘッド１０の実施例を図１から図５に示す。 ゴルフクラブヘッド１０の本体１２は金属部分を有し、この金属部分は、ゴルフボールを打ち出すフロントフェース１６をなすフェースセクション１４、トップセクション１５、開口ポート１９を具備するソールセクション１７、ホーゼル２１、ソール１７の薄いフロント領域２３、および背面開口２５を有する。 ソール栓２６は、後述のとおり、ポート１９に挿入される。 本体１２はキャビティ２２を有し、キャビティ２２はフェースセクション１４の背面に画定される。 軽量複合材コア２０はキャビティ２２内で偏って配置され、本体１２の背面表面１８に対して並べられ、内部的に本体１２を強化し、またフロントフェース１６をサポートする。 金属本体１２は注型、鍛造、圧縮成型または金属射出成型により製造される。 軽量複合材コア２０により本体１２を強化することにより、本体１２を選択した領域で薄くすることができる。 薄くした領域により、クラブヘッド１０の重量の配分を最適化し（重心および慣性モーメント）、また、薄型構造のゆえに比較的柔らかいフロントフェース１６を硬くすることができる。

フロントフェース１６は複合材コア２０の補強により比較的薄くできる。 フロントフェース１６の厚さ（ｔ１）は好ましくは約０．０４インチから０．１２インチの間であり、より好ましくは０．０６インチから０．１インチの間であるが、複合材コア２０の厚さ（ｔ２）は好ましくは約０．０２インチから０．１インチの間である。 複合材補強フェースは、約０．８から約０．９の最大反発係数（ＣＯＲ）値を実現するフェース柔軟特性をもたらすように設計できる。 クラブヘッド１０のＣＯＲはフロントフェース１６に渡って変化してボール速度を正規化し、許容範囲をなすスイートゾーンを拡大する。 ここで、この発明のクラブ１０のＣＯＲはフェース中心で約０．８であり、フェース中心から外れたところでは０．８より大きい。 一般に、フロントフェース１６の剛性はフェース中心で一番大きくなり、フェース中心から離れるに従って徐々に柔らかくなる。 反発係数は、実験条件、例えばＵＳＧＡにより規定された実験条件で求められた。 反発係数を測定するための標準のＵＳＧＡ条件はＵＳＧＡ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ｒａｔｉｏ ｏｆ ａ Ｃｌｕｂ Ｈｅａｄ ｆｏｒ Ｃｏｎｆｏｒｍａｎｃｅ ｔｏ Ｒｕｌｅ ４−１ｅ、Ａｐｐｅｎｄｉｘ ＩＩに開示されており、これはＵＳＧＡから入手できる。

クラブヘッド１０は、選択領域とくにフェース側セクション１４の壁が薄い中空型クラブ１０を形成する。 薄い領域は軽量複合材コア２０により構造的に補強される。 複合材コア２０はプラスチック、カーボングラファイト、または、密度が４．５ｇｍ／ｃｃより小さい他の軽量材料から製造でき、種々の手法で中空ゴルフクラブ１０中に挿入できる。 複合材コア２０を挿入する手法は種々であるが、この発明の一例では、周知のブラダー法が用いられる。 この手法では、複合材コア２０をキャビティ２２に挿入し、つぎに、好ましくはラテックス、シリコーン、または類似の材料からなるブラダー（空気袋。図示しない）を複合材コア２０およびキャビティ２２中にポート１９（図１に示される）を介して導入する。 好ましくは、複合材コア２０は当該複合材が金属本体２０および金型の部分に並列するように配置する。 組立体は金属ゴルフクラブ本体１２、複合材コア２０およびブラダーを含む。 組立体は、図示しない金型中に配置され、金型がクラブヘッド１０の特別な領域の境界として用いられる。 この境界で金属本体１２が開口、例えば背面開口２５を有する。 この結果、できあがったクラブヘッド１０の外部は部分的に金属製であり、部分的に複合材製である。 圧縮ガス、通常は空気のソース（図示しない）はポート１９を介して案内され、ブラダーを膨張させて大きくし、これにより、複合材コア２０のパイルがゴルフクラブ１０の内部壁部および金型の内部壁部に対して偏って拡大する。 ツールの内部壁部がゴルフクラブ１０の外部に露出して複合材またはプラスチックの領域のための境界として用いられる。 選択された時間、すなわち、複合材が硬化するのに適した十分な時間、熱を所定の温度で供給しても良い。 減圧した後、ブラダーはポート１９を介して取り出され、ゴルフクラブヘッド１０が金型から取り出される。 できあがったクラブヘッド１０の外部は部分的に金属本体１２であり、部分的に複合材コア材料２０であり、その内部容積は約３５ｃｃから５０ｃｃの間である。

栓２６をポート１９に差し込んでクラブヘッド１０の重心を下げることができる。 栓２６の重さを変えることによりクラブのスイングウェートをゴルファーの特徴に適合させることができる。 この発明の１実施例は、タングステン製の栓を用いた。

この発明の実施例はアイアンに絞ったものであるが、図７および図８は、この手法により製造される典型的なメタルウッド５０を示し、これらの図において、複合材コア材料５４は、クラウンセクション５２を透き通す。 メタルウッド５０の中空キャビティは約３００ｃｃから４００ｃｃの内部容積をなす。 このメタルウッド５０のフェアーウェイウッド版は、約１５０ｃｃから２２５ｃｃの内部容積をなす。

この発明の他の実施例においては、図６に示されるように、アイアン型クラブヘッド４０が、開口セクション４３を具備する注型成型本体４１と、別々に生成されたサブ複合材コア組立体４２とから生成される。 組立体４２はまず形成され、つぎクラブヘッド４０のキャビティ２２に挿入され固着される。 組立体４２をキャビティ２２に挿入するために射出または圧縮ツールが必要であろう。 好ましくは、複合コア組立体４２を実質的に形成して硬化したのち、これを摘んでピボット状に開口セクション４３に挿入し、その後これが内部壁部４６と接着する。 開口４３はつぎにコア組立体３２の構造により閉鎖する。 コア組立体４２はフロントフェース４７の実効的な部分をサポートし、接着層４５により内部壁部４６に固着される。 複合コア組立体４２は、クラブヘッド本体１２に対してスナップフィットで配置される構造手段４９を具備しても良い。 位置決めしたのち、コア組立体４２の周りの開口４８がエポキシにより封止される。

図５に示されるように、フロントフェース１６の構造は、フロントフェース１６の厚さが変化する、この発明の一例を示す。 フロントフェース１６は好ましくは長円形の領域に分割され、それぞれが徐々に小さくなる剛性を有する。 したがって、フェース中心から外れるに従って、フロントフェースの剛性が減少して柔軟性が増大し、このため、この領域でＣＯＲが増大する。 このデザインでは大きな領域に渡りボール速度が正規化され、この結果、ゴルフクラブの「許容度」または大きなスイートスポットを改善する。 フロントフェース１６を、フェース中心（重心ＣＧの位置の近傍）が全体的にフェース中心の周りの領域より剛性が大きいように製造しても良い。 フロントフェース１４上で直接に中央にヒットしないことにより起こるエネルギロスと組み合わせると、ＣＯＲの増加が丁度バランスし、これにより、中心に丁度整合してあたるショットについて同一のボール速度を実現する。 フェースの柔軟性を可変にするためにフロントフェース１６の厚さを調整することが知られているが、この発明の一例は複合材の剛性を変化させることにより（幾何学形状や材料の変化を通じて）柔軟性を変化させる。

関連分野の当業者はこの発明の改善された発明的概念を理解できる。 かかる当業者は、この発明が、好ましい実施例と関連して説明され、また他の実施例が添付の図面に示されたが、種々の変更や修正や置換による均等物がこの発明の趣旨および範囲を離れることなく実現できることを容易に理解するであろう。

この発明の１実施例の背面図であり、露出した複合コアを示す。

図１のＡ−Ａ線に沿うこの発明のダインメンズであり、ブラダー成型された複合コアを示す。

複合コアなしの図１の背面図である。

線の位置を示すソールの絵図面である。

図１の正面図である。

この発明の１実施例の断面図であり、クラブヘッドの開口にピボット状に挿入される複合コア組立体を示す。

メタルウッドの平面図であり、クラウン領域から露出した複合コアを示す。

図７のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。