JP4477793B2

JP4477793B2 - ゴルフクラブヘッド及びその製造方法

Info

Publication number: JP4477793B2
Application number: JP2001174602A
Authority: JP
Inventors: 広人瀬戸川
Original assignee: Ｓｒｉスポーツ株式会社
Priority date: 2001-06-08
Filing date: 2001-06-08
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2021-06-08
Also published as: JP2002360747A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フェース部材に圧下率が異なる圧延材を用いたゴルフクラブヘッド及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
打球の飛距離を増大させるため、ゴルフクラブヘッドのフェース部には反発性、耐久性に優れた金属材料からなるフェース部材が用いられる。特に近年では反発性に優れた金属材料として、例えばＴｉ−１５Ｍｏ−３Ｃｒ−３Ｓｎ−３Ａｌといったβ型のチタン合金が注目されつつある。
【０００３】
この種のチタン合金は、冷間での塑性加工性に優れるため、例えば図１２に示す如く、回転する一対のロールＲ、Ｒ間に、実質的に均一の厚さで準備された板状の母材ｍを摩擦によって噛み込ませて冷間圧延し、小厚さの圧延材１０として成形されるとともに、この圧延材１０を所定の形状にプレス、打ち抜き加工してフェース部材に用いられる。また前記圧延材１０は、通常、全体に亘り一定の圧下率（圧延による厚さの減少の度合い）で圧延されていたため、その表面硬さ、機械的性質などはフェース部材の各部において実質的に一定となっている。
【０００４】
本発明者らは、このような実状に鑑み鋭意研究を重ねたところ、この種の圧延材は圧下率が大きいほど表面硬さが増すとともにその弾性限応力が向上するとの知見を得た。本発明は、かかる知見に基づき、フェース部材を圧下率が大きい高圧延部と、この高圧延部よりも圧下率が小さい低圧延部とを含んで構成することを基本として、耐久性、反発性などをバランス良く向上しう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目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち請求項１記載の発明は、ボールを打球するフェース部に、圧延加工された圧延材からなるフェース部材を具えるとともに、該フェース部材は、下式（１）で表される圧下率が大きい高圧延部と、この高圧延部よりも圧下率が小さい低圧延部とを含み、前記フェース部材の高圧延部及び低圧延部は、厚さが大の厚肉部とこの厚肉部よりも厚さが小の薄肉部とを有する不均一厚さの母材を実質的に一定の厚さで圧延することにより形成されたことを特徴とするゴルフクラブヘッドである。
圧下率＝｛（ｈ１−ｈ２）／ｈ１｝×１００［％］ …（１）
ただし、ｈ１は圧延加工前の厚さ、ｈ２は圧延加工後の厚さである。
【０００６】
また請求項２記載の発明は、前記高圧延部の圧下率が６５〜９５％、前記低圧延部の圧下率が１０〜７０％である請求項１記載のゴルフクラブヘッドである。
【０００７】
また請求項３記載の発明は、前記フェース部材は、前記高圧延部をスイートスポットを含む領域に形成するとともに、前記低圧延部をこの高圧延部の外側に形成したことを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載のゴルフクラブヘッドである。
【０００８】
また請求項４記載の発明は、前記フェース部材は、下記の組成式で表されるチタン合金からなることを特徴とする請求項１乃至３に記載のゴルフクラブヘッドである。
Ｔｉ100-x-y Ｍ１x Ｍ２y （数値はすべて原子％）
ただし、Ｍ１は、Ｚｒ、Ｈｆから選ばれる１種又は２種以上の元素、
Ｍ２は、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗから選ばれる１種又は２種以上の元素、かつ
ｘ＋ｙ≦５０（０＜ｘ＜５０、０＜ｙ＜５０）である。
【０００９】
また請求項５記載の発明は、前記フェース部材は、前記高圧延部をスイートスポットを含む領域に形成するとともに、前記低圧延部をこの高圧延部の外側に形成したことを特徴とする請求項１記載のゴルフクラブヘッドである。
【００１０】
また請求項６記載の発明は、厚さが大の厚肉部とこの厚肉部よりも厚さが小の薄肉部とを有する不均一厚さの母材を実質的に一定の厚さに圧延することにより、下式（１）で表される圧下率が大きい高圧延部とこの高圧延部よりも圧下率が小さい低圧延部とを有する圧延材を得る工程と、この圧延材から前記高圧延部及び低圧延部を含むフェース部材を切り出す工程と、このフェース部材をヘッド本体部の打球面側に固着する工程と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である。
圧下率＝｛（ｈ１−ｈ２）／ｈ１｝×１００［％］ …（１）
ただし、ｈ１は圧延加工前の厚さ、ｈ２は圧延加工後の厚さである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１は本実施形態のゴルフクラブヘッド（以下、単に「ヘッド」ということがある。）１の正面図、図２はそのＹ−Ｙ線端面図をそれぞれ示しており、いずれもヘッド１を規定のライ角α、ロフト角βで水平面ＨＰに載置した基準状態を示している。
【００１２】
図において、本実施形態のヘッド１は、ボールを打撃するフェース部２と、このフェース部２の上縁２ａに連なりヘッド上面をなすクラウン部３と、前記フェース部２の下縁２ｂに連なりヘッド底面をなすソール部４と、前記クラウン部３とソール部４との間を前記フェース部２のトウ２ｔからバックフェースを通りヒール２ｈまでのびるサイド部５と、図示しないシャフトが装着されるシャフト取付部６とを具える。また本実施形態のヘッド１は、金属材料からなりかつ内部を中空形状としたウッド型のものが例示されている。
【００１３】
前記ヘッド１は、前記フェース部２の少なくとも一部、本例では主要部をなす圧延材からなる板状のフェース部材７と、このフェース部材７を打球面側に配する開口を有したヘッド本体部９とを例えば溶接により一体に固着して形成されたものを例示する。なお図１には、前記フェース部材７の境界が鎖線で示されており、フェース部２の全表面積Ｓ１とフェース部材７の表面積Ｓ２との比（Ｓ２／Ｓ１）は、例えば０．７以上、より好ましくは０．９以上に設定するのが望ましい。
【００１４】
前記ヘッド本体部９は、一つの部材から又は２以上の部材を適宜溶接することにより形成され、好適にはチタン合金が用いられる。本例ではこのヘッド本体部９をα＋β型チタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）をロストワックス精密鋳造により一体に成形したものを例示する。また前記シャフト取付部６は、本例では上部に突出形成されたパイプ状をなしており、その内部にはシャフト（図示省略）を挿入し接着剤等にて固着しうるシャフト取付孔６ａが形成されている。このシャフト取付孔６ａの孔中心線ＣＬは、後に取り付けられるシャフトの軸中心線と実質的に一致するため、本明細書ではこの孔中心線ＣＬを基準にライ角αを定める。
【００１５】
前記フェース部材７は、本例ではβ型チタン合金から形成されたものを例示している。β型チタン合金は、室温でβ型結晶が準安定状態で存在する。β型のチタン合金は、多数のすべりを有する体心立方構造（ｂｃｃ）からなるため、すべりの少ない最密立方構造からなるα型チタン合金などに比べて変形に要する抵抗が小さく冷間ないし温間での塑性加工性に優れ、圧延材として好適となる。
【００１６】
β型チタン合金としては、例えばＴｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ａｌ−３Ｓｎ、Ｔｉ−２２Ｖ−４Ａｌ、Ｔｉ−１５Ｍｏ−５Ｚｒ−３Ａｌ、Ｔｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌ、Ｔｉ−１３Ｖ−１１Ｃｒ−３Ａｌ、Ｔｉ−８Ｍｏ−８Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌ、Ｔｉ−３Ａｌ−８Ｖ−６Ｃｕ−４Ｍｏ−４Ｚｒ、Ｔｉ−１１．５Ｍｏ−６Ｚｒ−４．５Ｓｎ、又はＴｉ−１５Ｍｏ−５Ｚｒ等が挙げられる。
【００１７】
特に好ましくは、下記の組成式（１）で表されるβ型チタン合金が望ましい。
Ｔｉ100-x-y Ｍ１x Ｍ２y （数値はすべて原子％）…（１）
ただし、Ｍ１は、Ｚｒ、Ｈｆから選ばれる１種又は２種以上の元素、
Ｍ２は、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗから選ばれる１種又は２種以上の元素、かつ
ｘ＋ｙ≦５０（０＜ｘ＜５０、０＜ｙ＜５０）である。
【００１８】
本発明者らの実験の結果、上記式（１）で表されるチタン合金は、引張強度や硬さを大としつつも、ヤング率が著しく低く、また大きな弾性伸び、塑性伸びを示すため高反発のフェース部材に好適であることを見い出した。このようなチタン合金の高い強度と硬さは、主として大きな原子半径差、例えば上述の組み合わせから１０％以上の原子半径差を有する元素を固溶していることによる固溶体強化に、また低ヤング率は主として構成元素が互いに引力相互作用を持たないために低応力で原子が可逆的に移動できることに、さらに、大きな弾性伸び限界などは相互作用を持たない多種類の元素による可逆的移動サイトの多様性のために可逆的原子移動が高いひずみ域まで起きることができるともに変形応力の上昇も起こりづらくなることに夫々起因するものと考えられる。
【００１９】
とりわけ前記の如く原子半径の差が大きい少なくとも２つの元素を含む構成元素を固溶することにより、原子の再配列が起こり難くなって拡散能が低下するため、例えば溶湯を急冷することなく、徐冷した場合においてもｂｃｃ固溶体単相ないしｂｃｃ固溶体を主体的に含む冷間加工性に優れたβ型チタン合金を得ることができる。そして、このような固溶体は、冷間圧延加工を施して加工硬化を生じさせることによって、より効果的に高い強度が付与され得る。
【００２０】
なお上記式（１）において、チタンの含有量が５０原子％を下回る場合、上記した合金の優れた機械的特性を発現させることはできるが、比重が大きくなる傾向があるためヘッドに適用するに際して重量増大化やコスト高、さらには高融点化を招く傾向がある。またＺｒ又はＨｆの元素が含まれていないと、原子半径差の大きい金属元素を多量に固溶するのが困難な傾向があり、固溶強化できない傾向がある。逆に、Ｚｒ、Ｈｆの元素のトータル含有量が５０原子％を上回ると、比重が大きくなったり、また高融点化を招くなどの不具合がある。
【００２１】
さらに、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗから選ばれる１種または２種の元素が含まれていない場合、強度の低下や耐食性の低下招き易い。またこれらの元素のトータル含有量が５０原子％を上回ると、合金の比重が大となったり、高融点化を招いたり、コストの上昇をもたらしやすいためである。特に好ましくは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ及びＴａの組み合わせである。即ち、Ｍ１をＺｒとし、Ｍ２はＮｂ、Ｔａとする。またＺｒは、より好ましくは１０〜４０原子％、さらに好ましくは１５〜３０原子％とすることが望ましく、残部をＮｂ及びＴａで構成するのが良い。
【００２２】
前記フェース部材７の厚さｔ（図２に示す）は、特に限定されるものではないが、例えば１．０〜４．０mm、より好ましくは２．０〜３．０mm、さらに好ましくは２．２〜２．７mmの厚さｔとすることが望ましい。前記厚さｔが１．０mm未満であると実用的な強度が不足し耐久性が低下する傾向にあり、逆に４．０mmを超えるとフェース部２の剛性が過度に高められ、反発性能が低下して打球の飛距離が低下しやすい傾向がある。本実施形態では、フェース部材７は、実質的に均一の厚さで形成されたものを示す。
【００２３】
またフェース部材７は、圧延材から形成される。圧延材は、圧延工程を経て製造される。従来の圧延材を用いたフェース部材は、実質的に圧下率が各部位で一定であるが、本発明で用いるフェース部材７は、圧下率が大きい高圧延部７ａと、この高圧延部７ａよりも圧下率が小さい低圧延部７ｂとを含むことを特徴事項の一つとする。
【００２４】
表１には、β型チタン合金を圧下率を種々変化させて圧延し、そのときの各圧延材の機械的特性を示している。機械的特性は、弾性限応力（曲げ試験から得られる応力−歪曲線の弾性限界時の応力）、ビッカース硬さ（ＪＩＳＺ２２４４「ビッカース硬さ試験方法」に準じて測定され、試験荷重は４９０（Ｎ）とした。）、及びヤング率を示す。また圧延は室温で行われる冷間圧延とし、圧下率は、圧延加工前の厚さをｈ１、圧延加工後の厚さをｈ２とするとき、
圧下率＝｛（ｈ１−ｈ２）／ｈ１｝×１００［％］
により求めている。
【００２５】
【表１】

【００２６】
表１から明らかなように、この種の圧延材は、圧下率が大きいほどその表面硬さが増すとともにその弾性応力限度が向上することが判る。圧延材料、とりわけβ型チタン合金は、冷間で圧延することにより、材料中に多数の転位などの格子欠陥が導入されるため、このように機械的強度が向上する。なお熱間圧延とするとき、再結晶化などが進行して転移が消失し優れた機械的特性が失われやすくなるため好ましくない。他方、ヤング率については、圧下率が変化しても実質的に一定となっている。
【００２７】
本発明では、ゴルフクラブヘッドのフェース部材にこのような圧延材の性質を利用する。即ち、例えばフェース部材７において、ゴルフボールと直接衝突する機会の多い例えばスイートスポットＳを含む中央領域Ａｃを、圧下率が大の高圧延部７ａとしたときには、大きな衝撃力が作用する該中央領域Ａｃにおいて、高い曲げ強度と表面硬さを発揮できヘッド１の耐久性を向上するのに役立つ。前記「スイートスポット」Ｓは、図２に示すように、ヘッド１の重心Ｇからフェース面Ｆに垂直に引いた法線Ｎが該フェース面Ｆと交わる点とする。また、フェース部材７の中央領域Ａｃの外側の領域Ａｐを、圧下率の小さい前記低圧延部７ｂとするときには、打球時においてフェース部材７の周辺領域を中央領域Ａｃに比して大きく撓ませることが可能となるため、打球感の向上（柔らかい打球感）と反発性能の向上とが期待できる。
【００２８】
また上記とは逆に、フェース部２の中央領域Ａｃを低圧延部７ｂとし、その外側の領域７ａを高圧延部７ａとしたときには、打球時にボールと直接接触する中央領域Ａｃをより撓みやすくすることができ、打球感を重視して向上させることもできる。またこの態様の場合、フェース部２の周辺を硬くしうるため、打球時にその部分の変形を抑えることができる。従って、例えばヘッド本体部９とフェース部材７との接合部（溶接部）に大きな応力集中が生じるのを防止しうる。このように、本発明のゴルフクラブヘッド１は、ヘッドの耐久性、反発性、打球感などをバランス良く向上しうる。
【００２９】
前記高圧延部７ａは、特に限定はされないが、好ましくは６５〜９５％、より好ましくは７０〜９０％程度の圧下率で圧延することが望ましい。前記高圧延部７ａの圧下率が６５％未満であると、圧延材１０の機械的特性の向上効果がやや不足する傾向があり、逆に９５％を超えると、機械的特性の向上には効果的ではあるが圧下率が大きくなる分、初期厚さが大の母材を必要とし材料ないし製造コストを増大させる傾向があるため好ましくない。また、このように圧下率が規制された高圧延部７ａが占める表面積が少なすぎると、耐久性の向上効果が得られ難くなるため、高圧延部７ａが占める全表面積Ｓ３と、フェース部２の全表面積Ｓ１との比（Ｓ３／Ｓ１）を０．５〜０．９、より好ましくは０．６〜０．７程度に設定することが特に望ましい。
【００３０】
また低圧延部７ｂも特に限定はされないが、好ましくは８０％以下、より好ましくは１０〜７０％、さらに好ましくは５０〜７０％程度の圧下率で圧延することが望ましい。低圧延部７ａの圧下率が８０％を超えるとフェース部材７の表面硬さが実質的に全域で向上してしまい、打球感や反発性能を悪化させる傾向があり、逆に１０％未満であると圧下率が小さすぎるため、母材の強度向上効果が期待できない傾向がある。さらに、低圧延部７ｂを前記外側の領域Ａｐに設ける場合、中央領域Ａｃの周囲に環状に連続的に形成することが望ましいが、途切れて形成されていても良い。
【００３１】
なお一例として、フェース部材７において、最大圧下率と最小圧下率との差が１５〜５０％程度、より好ましくは２０〜４０％程度であるのが好ましい。これによって、耐久性、反発性能のバランスを良好とする。またフェース部材７は、図３に略示するように、圧下率がフェース部材７の中央領域の高圧延部７ａからその周縁側に向かって徐々に小さくなる低圧延部７ｂ１、７ｂ２…となるように（例えば年輪状に）滑らかに変化するものが望ましい。これにより、フェース部材７において、硬さ、弾性限応力の急激な変化部を無くしさらに耐久性の向上などに役立つ。
【００３２】
本発明で用いるフェース部材７は、例えば図４（ａ）〜（ｃ）のような工程を含んで製造することができる。先ず、図４（ａ）、図５（ａ）、及びそのＡ−Ａ断面である図５（ｂ）に示すように、不均一厚さの母材ｍを準備する。本例の母材ｍは、平面視が円形状をなすともに、下面が平坦かつ上面がその中央部を最も隆起させたドーム状の曲面で形成されたものを示す。これにより、母材ｍは、厚さが最も大の厚肉部Ｍａと、この厚肉部Ｍａよりも厚さが小の薄肉部Ｍｂとを有する。
【００３３】
このような母材ｍは、例えば合金をアーク溶解炉で熔解する熔解工程において同形状のキャビティを有する金型で成形される。不均一厚さの母材ｍは、この例以外にも、例えば図６（ａ）、（ｂ）のように厚さが段階状に変化する部分を有するもの、図７、図８に示すように、厚さが滑らかに変化する部分を有するものなど種々の形状が採用できる。図４〜８では、平面視が円形状のものを例示したが、それに限定されるものではなく、平面視で楕円形状、長方形等であってもよく、フェース部材に加工しうる形状で有れば、いかなる形状でも良い。また、図４〜８では、下面が平坦かつ上面が曲面や段階的変化部分にて隆起するものを例示したが、これとは逆に上面が平坦かつ下面が曲面や段階的変化部分にて隆起するものや、上面と下面が共に曲面や段階的変化部分にて隆起するもの、さらには上面と下面の隆起の程度や隆起面形態が異なっているものでも良い。さらに、簿材の上面や下面の隆起が、曲面と段階的変化の部分の組み合わせからなる面による隆起であっても良いなど種々の形状の母材を用いうる。
【００３４】
次に母材ｍは、本例では図４（ｂ）に示したように一対のロールＲ、Ｒを用いて冷間圧延される。母材ｍは、圧延方向Ｋで圧延され、同図（ｃ）に示すように実質的に均一の厚さｔ’の圧延材１１として成形される。このように、不均一厚さの母材ｍを実質的に均一厚さに圧延することにより、母材ｍの厚肉部ｍａの圧下率は大きく、かつ薄肉部Ｍｂの圧下率は小さくなり、圧下率が異なる圧延材１１を容易に成形することができる。図９（Ａ）には、図４（ｃ）の圧延材１１のＸ−Ｘ断面を、同図（Ｂ）には、その各位置と圧下率との関係を示している。このように、圧延材１１の圧下率は、その端部で小さく、中央部で大きくなる。
【００３５】
前記冷間圧延加工は、本例では、１回の圧延工程での圧下量（厚さの減少量）を例えば０．１〜０．５mm程度とし、これを複数回繰り返すことにより所望の一定の厚さの圧延材１１を形成するものを示している。母材ｍは、その圧延方向Ｋに沿って伸ばされるが、冷間圧延の場合には、その圧延方向Ｋと直角な方向にはあまり大きな伸びは生じない。従って、図４に示した母材の場合、図３に示したように、その中央部分で圧下率が大となる高圧延部７ａとなり、他方その周囲が圧下率が徐々に小さくなる低圧延部７ｂ１、７ｂ２、…が形成できる。また圧延方向Ｋは単一の方向としても良いが、好ましくは互いに交差する２種以上の方向で圧延することが好ましい。圧延方向と、この圧延方向と直角な方向とでは、曲げに対する強度が異なり易いため、このように圧延方向を交差する２種以上とすることにより、材料の機械的強度などの異方性を極力減じる。また前記圧延方向の交差角度は４０〜９０゜とすることが望ましい。
【００３６】
冷間圧延加工は、特に材料を意図的に加熱せずに常温で圧延加工が行われる。冷間圧延加工としては、雰囲気温度と圧延加工の際に生じる材料の発熱を加味し、−２０〜１００℃、より好ましくは０〜１００℃、さらに好ましくは１５〜１００℃で加工することが望ましい。なおこの温度は、加工中に発熱する材料の温度を意味している。圧延加工時の温度が１００℃を超えると、材料の結晶中の転移の再配列や再結晶化が生じ、加工硬化が十分に期待し得ず、ひいては前記機械的強度の向上が充分に望めず、逆に−２０℃を下回ると圧延された圧延材の圧延方向と直角な側縁にひび割れ等が生じやすく材料の歩留まりが悪化しやすい傾向にある。
【００３７】
次に成形された圧延材１１は、本実施形態ではプレス加工され、所定の曲面（ロール、バルジ）に形成された後、図４（ｃ）の如くフェース部材７の形状Ｌに切り抜かれ、研磨加工などが施された後、前記ヘッド本体部９の開口に溶接される。なおプレス工程においても、圧延工程と同様に冷間で行うのが望ましい。またプレスと打ち抜きを行う順序を逆にしても良い。これにより本発明のヘッド１を製造することができる。
【００３８】
なお圧延材１１は、一定の厚さｔ′で圧延される場合の他、各部位で厚さが異なる非一定の厚さで形成することもできる。この場合、例えば溝状の凹みを有するロールなどを用いて圧延することができる。この場合においても、母材の形状により、圧下率を変化させることが可能になる。特に母材ｍの厚肉部を最も大きな圧下率で圧延することにより、容易に高圧延部７ａを形成できる。また、高圧延部７ａの外側に低圧延部７ｂが形成されるとき、上記実施形態のように環状に形成される場合の他、フェース部材の外側であれば、例えばフェース部材の上下（クラウンーソール）の領域や、フェース部材の左右（トウーヒール）の領域にのみに形成するものなど種々の態様で実施しうる。
【００３９】
以上本発明の実施形態についてウッド型のゴルフクラブヘッドを例に取り説明したが、本発明は、ウッド型のゴルフクラブヘッドに限定されるものではなく、アイアン型やパター型、ユーティリティ型の各ヘッドなどにおいても好適に適用しうるのは言うまでもない。またフェース部材は、本例では板状をなすものを示したが、その一部がクラウン部３、ソール部４又はサイド部５の一部を構成するようにもプレスで成形しうる。
【００４０】
【実施例】
次に本発明をより具現化した実施例について説明する。
（実施例１）
フェース部材を、前記式（１）を満たすチタン合金「Ｔｉ50Ｚｒ30Ｎｂ10Ｔａ10」（数字は原子％、原子半径差は最小−最大で約１１．７％）を用いて以下の手順で試作した。
図１０には、この材料を含む各種材料の引張応力−伸び曲線を、図１１には同引張強度とヤング率との関係を夫々示す。図１０、図１１から明らかなように、上記式（１）で表されるチタン合金は、純チタンないしチタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）よりも高い引張強度（弾性限応力）を有しているにも拘わらず、ヤング率Ｅがそれらのほぼ半分以下と非常に低いものである。従って、このような高強度かつ低ヤング率という特徴を有するβ型チタン合金をヘッドのフェース部材に用いるだけでも、フェース部の耐久性を十分に確保しつつヘッドの反発係数が向上しうる。次に真空引きされかつアルゴン置換された雰囲気中のアーク溶解炉にて前記構成元素を溶解して図５に示すドーム状の母材（外径６０mm×最大厚さ３０mm×最小厚さ６mm）を成形した。そして、この母材を室温２０℃で圧延する冷間圧延を行い３mmの均一厚さの圧延材を成形した。この圧延材の圧下率は、中央部で約９０％、そこから周縁に向かって徐々に小さくなり周縁で約５０％に設定されている。
【００４１】
次に、この圧延材からトウ、ヒール方向のフェース巾１００mm、クラウン−ソール方向のフェース高さ５０mmでフェース部材の形状に打ち抜くとともに、これを室温２０℃で冷間プレス加工を施すことにより、９インチのフェースロール、フェースバルジを有するフェース部材を成形した。なおプレスは曲げ加工が主体であり、実質的な厚さの変化は生じていない。しかる後、フェース部材をヘッド本体部に溶接するとともに、フェース面を研磨してフェース部材の打球部の厚さを約２．７mmとしたウッド型ゴルフクラブヘッドを試作した。ヘッドの共通仕様は次の通りである。
ヘッド体積：３００cm³
ロフト角：１０゜
ヘッド本体：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製造
【００４２】
（実施例２〜５）
母材の寸法を変えることで圧下率を違えたものである。フェース部材の材料や製造工程は実施例１と同じである。
【００４３】
（従来例）
厚さを６mmで一定とした同一のチタン合金からなる母材を準備し、圧下率が５０％で一定となるように圧延した圧延材から同形状のフェース部材を試作した。
【００４４】
次に、上記各試作ヘッドに同一のシャフト（４６インチ、フレックスＳ）を装着してウッド型のゴルフクラブとし、これをツルーテンパー社製のスイングロボットに取り付けてヘッドスピード５４ｍ／ｓでゴルフボールをフェ０ス面の中央で試打する耐久テストを行った。評価は、５０００発未満でフェース部が破損したものを「×」、５０００発で破損がなかったものを「○」とした。
【００４５】
またヘッドの反発性能のテストは、Ｕ．Ｓ．Ｇ．Ａ．の Procedure for Measureing the Velocity Ratio of a Club Head for Conformance to Rule 4-1e, Revision 2 (February 8, 1999) に基づき行った。ボール初速は１６０フィート±０．５フィート（４８．７６８±０．１５２４ｍ／ｓ）に設定した。
テストの結果などを表２に示す。
【００４６】
【表２】

【００４７】
テストの結果、従来例では圧下率が比較的小さくかつ全域で一定であるため、機械的強度が充分でなく、耐久性にも劣る。他方、実施例のものは、耐久性を維持しつつ、反発性能、打球感に優れることが確認できた。
【００４８】
【発明の効果】
上述したように、請求項１記載の発明では、ボールを打球するフェース部に、圧延加工された圧延材からなるフェース部材を具えるとともに、該フェース部材は、圧下率が大きい高圧延部と、この高圧延部よりも圧下率が小さい低圧延部とを含む。従って、高圧延部で強度を増しフェース部の耐久性を向上しうるとともに、低圧延部によって反発性能、打球感などの悪化が防止できる。
【００４９】
また請求項２ないし３記載の発明では、厚さが大の厚肉部とこの厚肉部よりも厚さが小の薄肉部とを有する不均一厚さの母材を実質的に一定の厚さ或いは厚肉部を、最も大きな圧下率でそれぞれ圧延することにより、簡単な工程でフェース部材に高圧延部、低圧延部を製造することができる。従って、生産性の向上に役立つ。
【００５０】
また請求項４記載の発明のように、フェース部材は、高圧延部をスイートスポットを含む領域に形成するとともに、低圧延部をこの高圧延部の外側に形成したときには、ゴルフボールと直接衝突する機会の多い中央領域において、高い曲げ強度と表面硬さを発揮できヘッドの耐久性を向上する他、打球時に外側の領域を大きく撓ませることが可能となるため、打球感の向上と反発性能の向上とが期待できる。
【００５１】
また請求項５記載の発明のように、フェース部材に組成を限定したβ型チタン合金を用いたときには、より高圧延部では高強度にでき、しかも低いヤング率を維持することができるため、特に耐久性と反発性能とをバランス良く向上することができる。
【００５２】
また請求項６記載の発明のように、厚さが大の厚肉部とこの厚肉部よりも厚さが小の薄肉部とを有する不均一厚さの母材を圧延することにより、圧下率が大きい高圧延部とこの高圧延部よりも圧下率が小さい低圧延部とを含む圧延材を得る工程と、この圧延材からフェース部材を切り出す工程と、このフェース部材をヘッド本体部の打球面側に配して固着する工程とを含むことによって、各部位で圧下率が異なる圧延材を容易に成形しうるとともに、耐久性と反発性能とをバランス良く向上しうるゴルフクラブヘッドを生産性を損ねることなく製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のゴルフクラブヘッドの基準状態における正面図である。
【図２】そのＹ−Ｙ線端面図である。
【図３】フェース部材の正面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）はフェース部材の製造工程を示す略図である。
【図５】（ａ）は母材の平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
【図６】（ａ）は母材の平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
【図７】（ａ）は母材の平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
【図８】（ａ）は母材の平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
【図９】（Ａ）は図４（ｃ）のＸ−Ｘ断面図、（Ｂ）はその圧下率を示すグラフである。
【図１０】本実施例のチタン合金の引張応力−伸びの関係を示すグラフである。
【図１１】本実施例のチタン合金の引張応力−ヤング率の関係を示すグラフである。
【図１２】圧延工程を示す略図である。
【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シャフト取付部
７フェース部材
７ａ高圧延部
７ｂ低圧延部
Ｓスイートスポット
ｍ母材

Claims

ボールを打球するフェース部に、圧延加工された圧延材からなるフェース部材を具えるとともに、
該フェース部材は、下式（１）で表される圧下率が大きい高圧延部と、この高圧延部よりも圧下率が小さい低圧延部とを含み、
前記フェース部材の高圧延部及び低圧延部は、厚さが大の厚肉部とこの厚肉部よりも厚さが小の薄肉部とを有する不均一厚さの母材を実質的に一定の厚さで圧延することにより形成されたことを特徴とするゴルフクラブヘッド。
圧下率＝｛（ｈ１−ｈ２）／ｈ１｝×１００［％］ …（１）
ただし、ｈ１は圧延加工前の厚さ、ｈ２は圧延加工後の厚さである。
前記高圧延部の圧下率が６５〜９５％、前記低圧延部の圧下率が１０〜７０％である請求項１記載のゴルフクラブヘッド。
前記フェース部材は、前記高圧延部をスイートスポットを含む領域に形成するとともに、前記低圧延部をこの高圧延部の外側に形成したことを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載のゴルフクラブヘッド。
前記フェース部材は、下記の組成式で表されるチタン合金からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のゴルフクラブヘッド。
Ｔｉ100-x-y Ｍ１x Ｍ２y （数値はすべて原子％）
ただし、Ｍ１は、Ｚｒ、Ｈｆから選ばれる１種又は２種以上の元素、
Ｍ２は、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗから選ばれる１種又は２種以上の元素、かつ
ｘ＋ｙ≦５０（０＜ｘ＜５０、０＜ｙ＜５０）である。
前記フェース部材は、前記高圧延部をスイートスポットを含む領域に形成するとともに、前記低圧延部をこの高圧延部の外側に形成したことを特徴とする請求項１記載のゴルフクラブヘッド。
厚さが大の厚肉部とこの厚肉部よりも厚さが小の薄肉部とを有する不均一厚さの母材を実質的に一定の厚さに圧延することにより、下式（１）で表される圧下率が大きい高圧延部とこの高圧延部よりも圧下率が小さい低圧延部とを有する圧延材を得る工程と、
この圧延材から前記高圧延部及び低圧延部を含むフェース部材を切り出す工程と、
このフェース部材をヘッド本体部の打球面側に固着する工程と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。
圧下率＝｛（ｈ１−ｈ２）／ｈ１｝×１００［％］ …（１）
ただし、ｈ１は圧延加工前の厚さ、ｈ２は圧延加工後の厚さである。