JP2004167127A - 金属製ゴルフクラブヘッドおよびゴルフクラブ - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ溶接の際の熱影響によるヘッド本体部の局所変形を効果的に低減可能な金属製ゴルフクラブヘッドおよび該ヘッドを備えたゴルフクラブを提供する。
【解決手段】ゴルフクラブは、金属製ゴルフクラブヘッド、シャフトおよびグリップを備える。ゴルフクラブヘッド１は、クラウン部３に設けたクラウン開口部８を閉じるようにクラウン部３に接合されるクラウンパーツ６と、フェース部２に設けたフェース開口部７を閉じるようにレーザ溶接によってフェース部２に接合されるフェースパーツ９と、ソール部４およびサイド部５とを備える。そして、クラウン部３とフェース部２間のトップエッジからクラウン開口部８までの最短距離を１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下とする。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属製ゴルフクラブヘッドおよびゴルフクラブに関し、特に、クラウン部にクラウンパーツを接合し、かつフェース部にフェースパーツを溶接した金属製ゴルフクラブヘッドおよび該ヘッドを備えたゴルフクラブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の金属製ゴルフクラブヘッドでは、フェース部を含むヘッド本体部を構成する各パーツを溶接によって互いに固着する場合、ＴＩＧ（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ−Ｉｎｅｒｔ Ｇａｓ）溶接を使用するのが一般的であった。
【０００３】
しかし、ＴＩＧ溶接により金属製ゴルフクラブヘッドの各パーツを接合した場合、接合部周辺の広い範囲に亘って多くの熱が加わり、熱影響を受けた部分の変形が大きくなるという問題があった。
【０００４】
このため、ＴＩＧ溶接による熱変形を避けるため、レーザ溶接を採用することが提案されている。レーザ溶接には、ＣＯ_２を用いた気体レーザ溶接や、固体レーザを利用したＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ−Ａｌｕｍｉｎｕｍ−Ｇａｒｎｅｔ）レーザ溶接がある。
【０００５】
ＹＡＧレーザ溶接は、気体レーザ溶接と比較してレーザの波長が約１／１０と小さいため、小出力、微細溶接に適している。また、レーザ溶接は、レーザ光を集光し、レーザ光の幅を調整しながら溶接部にレーザ光を照射するため、ごく微小な幅でしか熱影響がでない。したがって、レーザ溶接による熱変形は非常に小さい。
【０００６】
また、ＴＩＧ溶接のようなアーク溶接は、溶加材を利用するので、溶接部のビードによる形状のばらつきや重量のばらつきが大きくなるという問題がある。それに対し、レーザ溶接は母材に直接レーザ光を照射し、溶加材を利用しないので、このような問題は解消される。
【０００７】
たとえば特開２００１−３４６９１８号公報では、複数の金属製部分同士を溶接してなる金属製ゴルフクラブヘッドであって、溶接部の外観が良く、また重量のばらつきが少ない上、溶接部付近が硬くしかも脆くなったり、溶接部付近にひけや歪みが生じたりすることを抑制するために、ゴルフクラブヘッドの金属製部分同士をレーザ溶接により固着する発明が記載されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−３４６９１８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の特開２００１−３４６９１８号公報に記載の発明のように金属製部分同士の接合にレーザ溶接を使用したとしても、溶接される各パーツの熱容量が小さい場合には、溶接後に各パーツが熱変形することが懸念される。
【００１０】
特に、ゴルフクラブヘッドが大型化され、各パーツの厚みが薄くなった場合には、レーザ溶接を用いた場合でも、熱の影響によるゴルフクラブヘッドの局所変形が生じ得る。
【００１１】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたものである。本発明の目的は、レーザ溶接の際の熱影響による局所変形を効果的に低減可能な金属製ゴルフクラブヘッドおよび該ヘッドを備えたゴルフクラブを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る金属製ゴルフクラブヘッドは、クラウン部に設けたクラウン開口部を閉じるようにクラウン部に接合されるクラウンパーツと、フェース部に設けたフェース開口部を閉じるようにレーザ溶接によってフェース部に接合されるフェースパーツと、ソール部およびサイド部とを備える。そして、クラウン部とフェース部間のトップエッジからクラウン開口部までの最短距離が１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下である。
【００１３】
本願発明者は、ヘッド本体部に設けたクラウン開口部を閉じるようにクラウンパーツを接合するタイプのゴルフクラブヘッドにおいて、フェース部をレーザ溶接した際のクラウン開口部の周囲のヘッド本体部（典型的にはクラウン部）の変形量が、クラウンパーツの接合に影響を及ぼす可能性があることに着目した。そこで、様々な検討を行った結果、ゴルフクラブヘッドのトップエッジからクラウン開口部までの距離によっては当該ヘッド本体部の変形量が大きくなり、クラウンパーツの接合に支障をきたす可能性が高くなること判明した。また、当該ヘッド本体部の変形量をクラウンパーツの接合に際し問題がないと考えられる値以下とするには、トップエッジからクラウン開口部までの最短距離を１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下とすればよいことを知得した。したがって、当該最短距離を１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下とすることにより、上記ヘッド本体部の変形量を所定値以下とすることができ、クラウンパーツをクラウン部に強固に接合することができる。
【００１４】
上記クラウンパーツはクラウン部に接着することが好ましい。それにより、簡易にクラウンパーツをクラウン部に接合できる。また、ヘッドのトップエッジからクラウン開口部までの最短距離を上記の範囲とすることにより、上記ヘッド本体部の変形量を、クラウン部にクラウンパーツを接着可能な範囲のものとすることができる。
【００１５】
上記クラウン部は、クラウンパーツを取付けるための段差部を有し、フェース部とクラウン部間の境界部の肉厚を、フェース部およびクラウン部の肉厚よりも厚くし、該境界部から段差部までのヘッド本体部の肉厚を徐々に薄くすることが好ましい。また、上記段差部の周囲に位置するヘッド本体部の肉厚は、０．７ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１６】
本発明に係るゴルフクラブは、上述のゴルフクラブヘッドを備える。したがって、フェースパーツをフェース部にレーザ溶接した際の上記ヘッド本体部の変形量が少ないことから、クラウンパーツが強固にクラウン部に接合された、高性能かつ信頼性の高いゴルフクラブとなり得る。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の１つの実施の形態におけるゴルフクラブヘッドおよびゴルフクラブについて説明する。本発明は、ウッド型ゴルフクラブヘッドおよびウッド型ゴルフクラブに有用である。
【００１８】
本実施の形態におけるゴルフクラブは、後述するゴルフクラブヘッド、シャフトおよびグリップを備える。ゴルフクラブヘッドは、中空の金属製ゴルフクラブヘッドであって、ヘッド本体部と、クラウンパーツと、フェースパーツとを備える。シャフトおよびグリップとしては周知のものを採用する。
【００１９】
ヘッド本体部は、純チタン、チタン合金、ジュラルミン、ステンレス等で形成することができ、クラウン部、ソール部、フェース部およびサイド部を含む。該ヘッド本体部の成形方法としては、金属板をプレス加工によって形成した部品を溶接して一体化する方法や、ロストワックス精密鋳造によって一体成形する方法を採用することができる。
【００２０】
本実施の形態では、クラウン部に開口部を設ける。また、このクラウン開口部の周囲に、クラウンパーツを取付けるための段差部を設ける。クラウン開口部の位置は、任意に選択可能である。たとえばクラウン部における、中央部、トウ部近傍、ヒール部近傍あるいはバックサイド近傍の少なくとも１箇所にクラウン開口部を形成することが考えられる。クラウン開口部の形状としては、典型的にはクラウン部の外形に沿った形状を挙げることができるが、円形、矩形等任意形状を採用することができる。
【００２１】
上記のクラウン開口部を閉じるように上記の段差部にクラウン部にクラウンパーツを接合する。クラウンパーツの接合方法としては任意の手法を採用することができるが、典型的には接着剤を用いてクラウンパーツをクラウン部と接合する。このように接着剤を使用することにより、容易にクラウンパーツをクラウン部と接合することができる。
【００２２】
クラウンパーツは、クラウン部と同じ材料で構成されてもよいが、典型的には異なる材料で構成される。クラウンパーツの材料としては、たとえば金属とプラスチックの少なくとも一方を含むものを挙げることができる。具体的には、マグネシウム、マグネシウム合金、繊維強化プラスチック等を使用可能である。クラウンパーツとして低比重のマグネシウム合金や繊維強化プラスチックを使用することにより、ヘッドの重心位置を低くすることもできる。
【００２３】
本実施の形態ではフェース部にも開口部を設ける。このフェース開口部は、本実施の形態ではフェース部の中央部に設けることが好ましいが、フェース部全体に亘るフェース開口部を設けてもよい。たとえば、フェース部におけるスイートスポットおよびその周囲の領域を包含する位置にフェース開口部を設けることが考えられる。
【００２４】
上記のフェース開口部を閉じるように、レーザ溶接によりフェースパーツを接合する。フェースパーツは、チタン合金、ジュラルミン、ステンレス等の高強度な材質で構成することができる。フェースパーツの成形方法としては、金属板のプレス加工、丸棒の鍛造等を挙げることができる。
【００２５】
本願発明者は、まずフェースパーツをＴＩＧ溶接した場合とレーザ溶接した場合とでクラウン開口部の周囲のヘッド本体部の変形量がどの程度になるについて実験を行ったので、その実験結果について図３を用いて説明する。
【００２６】
図３に示すように、フェース部２の中央部にフェース開口部７を設け、クラウン部３の中央部にクラウン開口部８を設けたゴルフクラブヘッド１を準備し、フェース開口部７にフェースパーツをＴＩＧ溶接あるいはレーザ溶接した場合のクラウン開口部の周囲のヘッド本体部の変形量を測定した。より詳しくは、次のような比較例１，２および本実施の形態例を準備し、第１〜第３測定箇所１０，２０，３０における溶接前と溶接後の変形量を測定した。
【００２７】
比較例１は、チタン合金製で、フェース開口部７の周囲のヘッド本体部の肉厚が２．５ｍｍ、クラウン部３の段差部の周囲に位置するヘッド本体部の肉厚が０．６ｍｍのゴルフクラブヘッド１のフェース部２にフェースパーツをＴＩＧ溶接したものである。比較例２は、チタン合金製で、フェース開口部７の周囲のヘッド本体部の肉厚が２．５ｍｍ、クラウン部３の段差部の周囲に位置するヘッド本体部の肉厚が０．６ｍｍのゴルフクラブヘッド１のフェース部２にフェースパーツをレーザ溶接したものである。本実施の形態例は、チタン合金製で、フェース開口部７の周囲のヘッド本体部の肉厚が２．５ｍｍ、クラウン部３の段差部の周囲に位置するヘッド本体部の肉厚が１．３ｍｍのゴルフクラブヘッド１のフェース部２にフェースパーツをレーザ溶接したものである。
【００２８】
下記の表１に測定結果を示す。なお、ゴルフクラブヘッドのトップエッジからクラウン開口部８までの最短距離Ｌは、２５ｍｍとした。また、下記の表１中の数値は、１０個のサンプルの平均値である。
【００２９】
【表１】

【００３０】
表１からわかるように、フェース部２にフェースパーツを固着するためにレーザ溶接を用いた場合の方が、ＴＩＧ溶接を用いた場合よりもクラウン開口部８の周囲のヘッド本体部の変形量が小さいことがわかる。また、レーザ溶接を行った場合でも、クラウン部３が薄くなると、クラウン開口部８の周囲のヘッド本体部の変形量が大きくなることがわかる。さらに、第２測定位置におけるヘッド本体部の変形量が最も大きくなっていることがわかる。
【００３１】
接着剤を用いてクラウンパーツをクラウン部３に接着するためには、下地となるヘッド本体部の変形量が少ないことが好ましい。具体的には、クラウン開口部８の周囲のヘッド本体部の最大変形量が１．０ｍｍ未満であることが好ましい。
これを考慮すると、クラウンパーツをクラウン部３に接着するためには、クラウン部３の段差部の周囲に位置するヘッド本体部の肉厚が０．６ｍｍよりも大きいことが好ましい。
【００３２】
他方、ゴルフクラブヘッド１を大型化するためにはクラウン部３の厚みをなるべく薄くすることが望まれる。したがって、クラウン部３の段差部の周囲に位置するヘッド本体部の肉厚は、０．７ｍｍ以上２．０ｍｍ以下程度が好ましいといえる。
【００３３】
次に、本願発明者は、クラウン部とフェース部間のトップエッジからクラウン開口部までの最短距離Ｌと、クラウン開口部８の周囲のヘッド本体部の変形量との関係について検討したのでその結果について説明する。
【００３４】
比較例３および本実施の形態例としては、チタン合金製で、フェース開口部７の周囲のヘッド本体部の肉厚が２．５ｍｍ、クラウン部３の段差部の周囲に位置するヘッド本体部の肉厚が１．０ｍｍのゴルフクラブヘッド１を使用し、図３における第２測定箇所２０における溶接前と溶接後のヘッド本体部の変形量を測定した。下記の表２に測定結果を示す。
【００３５】
なお、比較例３では、フェースパーツをＴＩＧ溶接にて固着しており、本実施の形態例は、フェースパーツをレーザ溶接にて固着している。また表２中の数値は１０個のサンプルの平均値である。
【００３６】
【表２】

【００３７】
表２の結果より、トップエッジからクラウン開口部８までの距離を長くすればクラウン開口部８の周囲のヘッド本体部の剛性が上昇し、クラウン開口部８の周囲のヘッド本体部にかかる溶接時の熱影響は低減されることがわかる。
【００３８】
また、トップエッジからクラウン開口部８までの最短距離Ｌが１０ｍｍ以上の場合に、ヘッド本体部の変形量が１．０ｍｍ以下となっており、上記距離Ｌが４０ｍｍ以上では熱影響がほとんどなくなっているのがわかる。ところが、距離Ｌをあまりに大きくすると、クラウンパーツをクラウン部３に接合することによる効果があまり得られなくなることから、本実施の形態では、トップエッジからクラウン開口部８までの最短距離が１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下となるようにクラウン開口部８を設けることとする。
【００３９】
それにより、クラウン開口部８の周囲に位置するヘッド本体部の変形量を、クラウンパーツの接合に際し問題がないと考えられる１．０ｍｍ以下とすることができ、かつクラウンパーツをクラウン部３に接合することによる効果、たとえばゴルフクラブヘッドの重心位置を低くすることができるという効果も得られる。
【００４０】
次に、フェース開口部７の周囲のヘッド本体部の肉厚と、クラウン部３の段差部の周囲に位置するヘッド本体部の肉厚との関係について検討したので、その結果について表３を用いて説明する。
【００４１】
本実験では、フェース開口部７の周囲のヘッド本体部の肉厚を２．０ｍｍ、２．５ｍｍ、３．０ｍｍ程度と変化させ、クラウン部３の段差部の周囲に位置するヘッド本体部の肉厚を０．５ｍｍ、０．７ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍ、２．５ｍｍ程度と変化させたヘッドサンプルを準備し、レーザ溶接によりフェースパーツをフェース部２に固着した場合の第２測定箇所２０における溶接前と溶接後のヘッド本体部の変形量を測定した。
【００４２】
なお、全てのサンプルにおいて、トップエッジからクラウン開口部８までの最短距離Ｌを２５ｍｍとした。また、下記の表３中の値は３個のサンプルの平均値である。
【００４３】
【表３】

【００４４】
表３の結果より、フェース開口部７の周囲のヘッド本体部が厚く、かつクラウン部３の段差部の周囲に位置するヘッド本体部の肉厚が厚くなれば、溶接に起因するクラウン開口部８の周囲のヘッド本体部の変形量を抑制することができることがわかる。具体的には、フェース開口部７の周囲のヘッド本体部の肉厚ｔ１（図４参照）が２．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であって、クラウン部３の段差部の周囲に位置するヘッド本体部の肉厚ｔ２（図４参照）が０．７ｍｍ以上２．５ｍｍ以下（好ましくは、０．７ｍｍ以上２．０ｍｍ以下）の場合に、上記変形量を１．０ｍｍ以下に抑えることができることが判明した。
【００４５】
なお、図４に示すように、フェース部２とクラウン部３間の境界部１１の肉厚を、フェース部２およびクラウン部３の肉厚よりも厚くし、該境界部１１からクラウン部３の段差部までのヘッド本体部の肉厚を徐々に薄くすることが好ましい。このようにヘッド本体部の肉厚を徐々に変化させることにより、打球時の衝撃に対するヘッド本体部の耐久性をも確保しながら、溶接に起因するクラウン開口部８の周囲のヘッド本体部の変形量ΔＤを小さくすることができる。
【００４６】
【実施例】
以下、本発明の１つの実施例について図１および図２を用いて説明する。図１は本実施例におけるウッド型ゴルフクラブヘッド１の斜視図であり、図２は本実施例におけるウッド型ゴルフクラブヘッド１の断面図である。
【００４７】
本実施例におけるウッド型ゴルフクラブは、図１に示すゴルフクラブヘッド１と、シャフトおよびグリップとを備える。シャフトおよびグリップとしては周知のものを採用できるので、その図示および説明は省略する。
【００４８】
図１および図２に示すように、本実施例におけるゴルフクラブヘッド１は、ヘッド本体部を構成するフェース部２、クラウン部３、ソール部４およびサイド部５と、クラウンパーツ６およびフェースパーツ９とを備える。フェースパーツ９、フェース部２、クラウン部３、サイド部５およびソール部４はチタン合金製であり、クラウンパーツ６はマグネシウム合金製である。
【００４９】
ヘッド本体部は、図２に示すように、フェース開口部７とクラウン開口部８とを有し、フェース開口部７はフェースパーツ９で閉塞され、クラウン開口部８はクラウンパーツ６で閉塞される。また、トップエッジからクラウン開口部８までの最短距離は２５ｍｍ程度である。
【００５０】
クラウン開口部８の周囲に位置するヘッド本体部の厚みは、１．０ｍｍ程度である。クラウンパーツ６の厚みは１．０ｍｍ程度であり、接着剤を用いてクラウン部３（ヘッド本体部）と接合される。
【００５１】
他方、フェース開口部７の周囲に位置するヘッド本体部の厚みは、２．５ｍｍ程度である。そして、フェース部２とクラウン部３間の境界部１１の肉厚を、フェース部２およびクラウン部３の肉厚よりも厚くし、該境界部１１からクラウン部３の段差部までのヘッド本体部の肉厚を徐々に薄くする。
【００５２】
フェースパーツ９の最大厚みは２．８ｍｍ程度である。該フェースパーツ９は、レーザ溶接によりフェース部２（ヘッド本体部）と接合される。なお、サイド部５の厚みは１．０ｍｍ程度であり、ソール部４の厚みは１．４ｍｍ程度である。
【００５３】
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、今回開示した実施の形態および実施例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、ゴルフクラブヘッドのトップエッジからクラウン開口部までの最短距離を適切に調節することで、レーザ溶接の際の熱影響によるクラウン開口部の周囲に位置するヘッド本体部の局所変形を効果的に低減することができる。それにより、クラウンパーツを強固にヘッド本体部に固着することができ、高性能かつ信頼性の高いゴルフクラブヘッドおよびゴルフクラブが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施例におけるゴルフクラブヘッドの斜視図である。
【図２】図１のゴルフクラブヘッドの断面図である。
【図３】本発明の実施例において使用可能なヘッド本体部の構造例を示す斜視図である。
【図４】図３に示すヘッド本体部の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１ ゴルフクラブヘッド、２ フェース部、３ クラウン部、４ ソール部、５ サイド部、６ クラウンパーツ、７ フェース開口部、８ クラウン開口部、９ フェースパーツ、１０，２０，３０ 第１〜第３測定箇所、１１ 境界部。

Claims (5)

1. クラウン部（３）に設けたクラウン開口部（８）を閉じるように前記クラウン部（３）に接合されるクラウンパーツ（６）と、
   フェース部（２）に設けたフェース開口部（７）を閉じるようにレーザ溶接によって前記フェース部（２）に接合されるフェースパーツ（９）と、
   ソール部（４）およびサイド部（５）とを備え、
   前記クラウン部（３）と前記フェース部間のトップエッジから前記クラウン開口部（８）までの最短距離が１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下である、金属製ゴルフクラブヘッド。
2. 前記クラウンパーツ（６）を前記クラウン部（３）に接着した、請求項１に記載の金属製ゴルフクラブヘッド。
3. 前記クラウン部（３）は、前記クラウンパーツ（６）を取付けるための段差部を有し、
   前記フェース部（２）と前記クラウン部（３）間の境界部の肉厚を、前記フェース部（２）および前記クラウン部（３）の肉厚よりも厚くし、
   前記境界部から前記段差部までのヘッド本体部の肉厚を徐々に薄くした、請求項１または請求項２に記載の金属製ゴルフクラブヘッド。
4. 前記段差部の周囲に位置するヘッド本体部の肉厚は、０．７ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である、請求項１から請求項３のいずれかに記載の金属製ゴルフクラブヘッド。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の金属製ゴルフクラブヘッドを備えたゴルフクラブ。

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