KR100744452B1

KR100744452B1 - 폴리우레탄 커버 상에 공기역학적 표면을 갖는 골프공

Info

Publication number: KR100744452B1
Application number: KR1020017009110A
Authority: KR
Inventors: 스티븐에스. 오그
Original assignee: 캘러웨이 골프 컴파니
Priority date: 1999-09-16
Filing date: 2000-09-14
Publication date: 2007-08-01
Also published as: JP3676732B2; CN1216662C; AU1188301A; JP2003509140A; WO2001019464A1; CN1346294A; JP2003290393A; KR20020039643A; CA2359466A1; WO2001019464A9; EP1233820A1

Abstract

본 발명은 열경화성 폴리우레탄 커버의 골프공에 대한 딤플 패턴에 관한 것이다. 딤플패턴은 다중 딤플세트이고, 딤플세트의 각 딤플은 다른 직경을 갖는다. 바람직한 딤플세트는 7종 딤플이다. 그 딤플들은 골프공 표면의 80% 정도까지 차지할 수 있다. 독특한 딤플패턴은 열경화성 폴리우레탄 커버의 골프공이 급한 엔트리각의 얕은 딤플들을 구비할 수 있도록 한다. 또한 그 독특한 딤플패턴은 열경화성 폴리우레탄 커버의 골프공이 보다 저하된 고속 항력과 더불어 보다 증가된 저속 양력을 갖도록 한다.

엔트리각, 엔트리반경, 엣지반경

Description

폴리우레탄 커버 상에 공기역학적 표면을 갖는 골프공{A GOLF BALL WITH AERODYNAMIC SURFACE ON A POLYURETHANE COVER}

본 발명은 열경화성 폴리우레탄 커버(thermoset polyurethane cover)를 갖는 골프공에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 열경화성 폴리우레탄 커버를 갖는 골프공을 위한, 다른 크기의 딤플들로 이루어진 딤플패턴에 관한 것이다.

아마 1800년대에는 이미 골퍼들은 올록볼록한(indented) 표면의 골프공이 매끈한 표면의 골프공보다 더 잘 날아간다는 것을 알았다. 적어도 1860년대 까지는 수공으로 두드려 제작된 구타 페르카(gutta-percha) 골프공을 구입할 수 있었고, 1800년대 후반부터 1908년까지는 브렘블(bramble)(오목홈보다는 돌기)를 갖는 골프공이 유행하였다. 1908년에는 영국인 윌리암 테일러(Willian Taylor)가 브렘블의 골프공보다 더 잘 그리고 더 정확하게 날아가는 오목홈(딤플)을 갖는 골프공에 대한 특허를 받았다. 에이쥐 스팔딩앤브로스(A.G Spalding & Bros.)는 그 특허의 미국 권리를 양수하여 그 테일러 딤플을 특징으로 하는 글로리(GLORY) 공을 내놨다. 1970년대까지는 그 글로리 골프공과 다른 대부분의 딤플 골프공들은 동일한 패턴과 동일한 크기의 336개 딤플을 갖는 ATTI 패턴이었다. 골프공 주형(mold)의 주 제작자 이름을 딴 이 ATTI 패턴은 8개의 동심 직선열로 분할된 8면체(octahedron) 패턴이었다.

이 60년이라는 기간 동안에 있었던 골프공의 표면과 관련하여 유일한 개선은 알버트 펜폴드(Albert Penfold)에 의해 발명된 던롭(Dunlop)을 위한 망사 패턴 (mesh-pattern) 골프공이었다. 이 패턴은 1912년에 발명되어 1930년대까지 적용되었다.

1970년대 들어 딤플패턴에 대한 개선이 주요 골프공 제조사들에 의해 이루어졌다. 타이틀리스트(Titleist)는 1973년에 20면체(icosahedron) 패턴을 도입하였는데 이는 골프공을 20개의 삼각형 영역으로 나눈 것이었다. 이러한 20면체 패턴은 존 버논 푸우(John Vernon Pugh)의 영국특허 제377,354호에 제시되었다. 그러나 이 패턴은 전형적으로 골프공 용 주형의 형분할선이 골프공의 적도상에 놓인 딤플들을 갖고 있었다. 그럼에도 불구하고 이 20면체 패턴은 오늘날의 골프공에 가장 영향을 끼쳐왔다.

1970년대 후반과 1980년대에 들어서는 주요 골프공 제조사의 수학자들이 골프공의 딤플화된 표면적(딤플에의해 덮힌)의 증대에 그들의 초점을 맞추었다. ATTI 패턴 골프공의 딤플화된 표면적은 대략 50%였다. 1970년대에는 딤플화된 표면적이 골프공 표면의 60% 이상까지 증가되었다. 더 나아가서는 딤플화된 표면적이 70% 이상까지 급격히 증가하였다. 윌리엄 고부시(William Gobush)의 미국특허 제4,949,976호는 422개에 이르는 딤플로 그 커버율이 78%에 달하는 골프공에 대해 밝히고 있다. 1990년대 들어서는 딤플 표면적이 80%의 커버율을 넘어서게 되었다.

골프공 표면에 형성된 다른 딤플들의 수 또한 딤플 표면적 커버율의 증가와 함께 증가하여 왔다. ATTI 패턴은 오로지 한 크기의 딤플 패턴이었다. 3가지 다른 형태의 딤플이 바람직한 수의 이종(異種)형 딤플이 되면서 이종형 딤플의 수는 증가하였다. 오카(Oka) 등의 미국특허 제4,463호는 비딤플(non-dimpled) 표면이 추가적인 딤플을 포함할 수 없는 4가지 다른 형태의 딤플을 갖는 딤플패턴을 제시하고 있다. 스티븐 아오야마의 영국특허출원 제2157959호는 5가지의 다른 직경의 딤플들을 보여주고 있다. 더 나아가서는 윌리암 고부시는 11가지 다른 직경의 딤플들을 갖는 입방팔면체(cuboctahedron) 패턴을 발명하였다. (참조 : 골프공의 500년(500 Year of golf balls), 고대 교역 서적(Antique Trade Books), 189 쪽) 그러나, 다중 딤플을 갖는 골프공용 딤플 패턴의 발명은 그러한 골프공이 상품화되고 또한 경기를 할 전형적인 골퍼들에게 유용할 때에 비로소 그 가치가 있는 것이다.

덧붙여서, 딤플 패턴들은 8면체, 12면체(dodecahedron) 그리고 20면체 패턴과 같이 그 분할 형상에 바탕을 두어왔다. 미국특허 제5,201,522호는 동 수의 딤플을 갖는 오각 구조의 골프공 딤플패턴에 대해 제시하고 있다. 미국특허 제4,880,241호는 소(小)삼각 구역들이 적도를 따라 배열되어 무딤플(dimple-free) 적도를 제공하는 변형된 20면체 패턴을 갖는 골프공 딤플패턴을 보여주고 있다.

골프공 딤플 패턴과 관련하여 발표된 수많은 패턴이 있지만, 현재의 딤플 패턴에 대한 개선 필요는 여전히 상존하고 있으며, 특히 열경화성 폴리우레탄 커버를 갖는 골프공이 그러하다. 맥스프리(Maxfli)의 레볼루션(REVOLUTION), 맥스프리의 에이취티(HT), 타이틀리스트의 프로페셔날, 타이틀리스트의 투어 프레스티지(TOUR PRESTIGE), 그리고 슬레진져(Slazenger)의 램 420(RAM 420)과 같은 열경화성 폴리 우레탄 커버의 골프공들은 모두, 증가되는 스핀, 높은 항력 레벨 그리고 제작상의 어려움과 같이 폴리우레탄 재질 자체의 고유 특성을 보상해줄 필요가 있다. 열경화성 폴리우레탄 커버를 갖는 골프공의 공기역학을 최적화하도록 설계된 딤플패턴이 여전히 필요한 것이다.

본 발명은 저속 양력을 증가시키면서도 골프공에 대한 고속 항력을 감소시키므로써 더 먼 거리를 이동하는 골프공을 제공하는 새로운 딤플패턴을 제공한다. 본 발명은 골프공 표면의 86% 정도를 차지하는 패턴에 배열된 다중 세트(set)의 딤플들을 제공하므로써 이를 달성할 수 있다.

본 발명의 일 양태는 표면이 적어도 베이스 코팅(base coat)이 된 열경화물 커버를 갖는 골프공 상에 형성된 딤플패턴이다. 바람직한 열경화물은 폴리우레탄이지만, 당업자들은 본 발명의 실시에 있어 다른 열경화성 재료들이 적용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 본 발명의 골프공은 그 표면에 배열된 다수의 이종 세트의 딤플들을 포함한다. 이종 딤플세트 각각은 어떤 다른 딤플세트와는 서로 다른 직경을 갖는다. 다수의 이종 딤플세트의 딤플들 각각의 깊이는 각 딤플의 현(Chord)으로부터 0.0060인치로 제한된다. 다수의 이종 딤플세트의 딤플들 각각의 깊이는 현으로부터 0.0045 내지 0.0060인치일 수 있다. 다수의 이종 세트의 딤플들 각각은 엔트리각(entry angle)을 갖는데, 각 딤플의 엔트리각은 14 내지 16도(degree)일 수 있다. 다수의 이종 세트의 딤플들은 각각 엣지반경(edge radius)를 가지며, 각 딤플의 엣지반경은 0.020 내지 0.050인치일 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태는 증대된 저속 양력과 저하된 고속 항력을 제공하는, 열경화성 폴리우레탄 커버를 갖는 골프공 상의 딤플패턴이다. 본 발명의 골프공은 코팅된 열경화성 폴리우레탄 커버의 표면에 배열된 다수의 이종 딤플세트를 포함한다. 다수의 이종 딤플세트들의 각각은 어떤 다른 딤플세트와 다른 딤플 직경을 갖는다. 다수의 이종 딤플세트들은 적어도 골프공 표면의 83%를 차지한다. 본 발명의 골프공은 70,000의 레이놀즈(Reynolds)수와 2000 rpm일 때 0.20 보다 큰 양력계수를 갖고, 180,000의 레이놀즈수와 3000 rpm 일 때 0.232 보다 작은 항력계수를 갖는다.

도1a은 본 발명에 의한 골프공의 바람직한 실시예를 적도 방향에서 본 도면.

도1b는 도1a에 딤플의 열들을 나타낸 도면.

도1c는 도1ab에 딤플들의 전이영역(transition region of dimple)을 나타낸 도면.

도2a는 도1a의 골프공을 극 방향에서 본 도면.

도2b는 도2a 케스캐이드(cascade)형의 딤플 오각형들을 나타낸 도면.

도2c는 도2a에 외곽의 딤플 오각형을 나타낸 도면.

도3은 도1a의 골프공을 극 방향에서 본 것으로써 별 형상을 나타낸 도면.

도4a는 본 발명에 의한 골프공의 제1 딤플세트 딤플의 확대 단면도.

도4b는 엔트리 반경의 정의를 나타내기 위해 도시한 부분 단면도.

도5는 본 발명에 의한 골프공의 제2 딤플세트 딤플의 확대 단면도.

도6은 본 발명에 의한 골프공의 제3 딤플세트 딤플의 확대 단면도.

도7은 본 발명에 의한 골프공의 제4 딤플세트 딤플의 확대 단면도.

도8은 본 발명에 의한 골프공의 제5 딤플세트 딤플의 확대 단면도.

도9는 본 발명에 의한 골프공의 제6 딤플세트 딤플의 확대 단면도.

도10은 본 발명에 의한 골프공의 제7 딤플세트 딤플의 확대 단면도.

도11은 본 발명에 의한 골프공의 다른 실시예를 극 방향에서 본 도면.

도12은 본 발명에 의한 골프공의 또 다른 실시예를 적도 방향에서 본 도면.

도13은 레이놀즈수 대비 양력계수의 그래프.

도14는 레이놀즈수 대비 항력계수의 그래프.

도1a-3에 보이는 바와 같이, 골프공을 전체적으로 (20)으로 표시한다. 골프공은 원-피스(one-piece), 투-피스(two-piece), 쓰리-피스(three piece) 등의 골프공일 수 있다. 더욱이 쓰리-피스 골프공은 상해층(wound layer), 또는 고형경계층(solid boundary layer)을 가질 수 있다. 골프공(20)의 커버는 적절한 재료이면 된다. 바람직한 커버는 열경화성 폴리우레탄 재로 이루어진 것이다. 그러나, 당업자는 본 발명의 범위와 사상을 벗어나지 않는다면 다른 커버 재료도 적용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 골프공(20)은 베이스 코팅(base coat) 그리고/또는 탑 코팅(top coat)의 끝마무리를 한 것일 수도 있다.

골프공(20)은 표면(22)을 구비한다. 또한 골프공(20)은 골프공(20)을 제1반구(26)과 제2반구(28)로 나누는 적도(24)를 갖는다. 제1극(30)은 적도(24)로부터 경도호(longitudinal arc)를 따라 90도 되는 지점의 제1반구(26)에 위치한다. 제2극(32)은 적도(24)로부터 경도호를 따라 90도 되는 지점의 제2반구(28)에 위치한다.

양 반구(26, 28)의 표면(22) 상에는 7가지의 이종 딤플세트로 분할된 382개의 딤플들이 있다. 바람직한 실시예에서는 220개의 딤플들로 이루어진 제1딤플세트(34)가 가장 많은 수의 딤플들이다. 그 다음으로 100개의 딤플들로 이루어진 제2딤플세트(36)이다. 바람직한 실시예에서 그 다음으로 많은 수는 각각 20개의 딤플들로 이루어진 제3딤플세트(38)와 제4딤플세트(40)이다. 바람직한 실시예에서 그 다음으로 많은 수는 각각 10개의 딤플들로 이루어진 제5딤플세트(42)와 제6딤플세트(44)이다. 제7딤플세트(46)은 단 두 개의 딤플들로 이루어진다. 바람직한 실시예에서, 382개의 딤플들은 골프공 표면(22)의 86%에 달한다.

제7딤플세트의 2개의 딤플(46)은 각자의 극(30, 32)에 배열된다. 제5딤플세트(42)의 각 딤플은 제7딤플세트(46) 중의 하나에 인접한다. 제1반구(26) 내에 배열된 제5딤플세트(42)의 5개 딤플들은 적도(24)와 제1극(3)으로부터 각각 같은 거리에 있다. 제2반구(28) 내에 배열된 제5딤플세트(42)의 5개의 딤플들은 적도(24)와 제2극(32)으로부터 각각 같은 거리에 있다. 이 극 딤플들(42, 46)은 대략 골프공(20) 표면(22)의 2%에 해당한다.

도8은 제5딤플세트(42)의 딤플에 대한 단면을 보여주고 있다. 딤플(42)의 반경 R₅는 약 0.0720인치이고, 현깊이 C₅는 약 0.0054인치이며, 엔트리각 θ₅는 약 15.7도이며, 그리고 엣지반경(edge radius) ER₅은 약 0.0336인치이다. 도10은 제7딤플세트(46)의 딤플 단면을 보여준다. 딤플(46)의 반경 R₇은 약 0.0510인치이고, 현깊이 C₇은 약 0.0049인치이며, 엔트리각 θ₇은 약 13.4도이며, 그리고 엣지반경 ER ₇은 약 0.0336인치이다.

제6딤플세트(44)의 10개의 딤플들은 약 골프공(20) 표면(22)의 3%에 해당한다. 제1반구(26) 내에 배열된 제6딤플세트(44)의 5개의 딤플들은 적도(24)와 제1극(30)으로부터 각각 같은 거리에 있다. 제2반구(28) 내에 배열된 제6딤플세트(44)의 5개의 딤플들은 적도(24)와 제2극(32)로부터 각각 같은 거리에 있다. 또한, 제6딤플세트(44)의 각각은 3가지의 다른 딤플세트(34, 36, 40)에 인접한다.

도9는 제6딤플세트(44)의 딤플 단면을 보여주고 있다. 딤플(44)의 반경 R₆은 약 0.0930인치이고, 현깊이 C₆은 약 0.0051인치이며, 엔트리각 θ₆은 약 15.2도이며, 그리고 엣지반경 ER₆은 약 0.0333인치이다. 유별나게 큰 직경의 제6딤플세트(44) 딤플은 본 발명의 딤플패턴이 뛰어난 표면 커버율을 갖도록 한다. 이것은 딤플의 직경이 작을수록 더 큰 표면 커버율을 제공한다고 가르치는 전통적 사고와 상반되는 것이다.

제4딤플세트(40)의 전부는 적어도 제6딤플세트(44) 중의 어느 하나와 인접한다. 제4딤플세트(40)의 20개 딤플들은 골프공(20) 표면(22)의 약 2.7%를 차지한다. 제1반구(26)에 배열된 제4딤플세트의 10개의 딤플은 적도(24)와 제1극(30)으로부터 각각 같은 거리에 있다. 제2반구(28)에 배열된 제4딤플세트의 10개의 딤플은 적도(24)와 제2극(32)으로부터 각각 같은 거리에 있다. 또한, 제4딤플세트(40)의 각 딤플은 3가지의 다른 딤플세트(36, 38, 44)와 인접한다.

도7은 제4딤플세트(40)의 딤플의 단면을 보여준다. 딤플(40)의 반경 R₄은 약 0.062인치이고, 현깊이 C₄은 약 0.0052인치이며, 엔트리각 θ₄은 약 15.2도이며, 그리고 엣지반경 ER₄은 약 0.0358인치이다.

제3딤플세트(38)의 전부는 적어도 제6딤플세트(44) 중의 어느 하나와 인접한다. 제3딤플세트(38)의 20개 딤플들은 골프공(20) 표면(22)의 약 3.8%를 덮는다. 제1반구(26)에 배열된 제3딤플세트의 10개 딤플은 적도(24)와 제1극(30)으로부터 각각 같은 거리에 있다. 제2반구(28)에 배열된 제3딤플세트의 10개 딤플은 적도(24)와 제2극(32)으로부터 각각 같은 거리에 있다. 또한, 제3딤플세트(38)의 각 딤플은 3가지의 다른 딤플세트(34, 36, 40)와 인접한다.

도6은 제3딤플세트(38)의 딤플 단면을 보여준다. 딤플(38)의 반경 R₃은 약 0.074인치이고, 현깊이 C₃은 약 0.0053인치이며, 엔트리각 θ₃은 약 15.3도이며, 그리고 엣지반경 ER₃은 약 0.0344인치이다.

제1딤플세트(34)의 220개 딤플들은 그들은 수, 크기 그리고 배치로 인해 골프공(20) 표면(22)에서 이종 딤플세트들(34-46)중에 가장 영향력이 있다. 220개 딤 플의 제1딤플세트(34)는 골프공(20) 표면(22)의 약 53%를 차지한다. 제1반구(26) 내에 배열된 제1딤플세트의 110개 딤플은 적도(24) 위의 제1열(80)과 제2열(82)에 배열되거나, 제1극(30) 주변에 의사별(pseudo-star)형상(84)으로 배열되는데 이는 도3에 가장 잘 도시되어 있다. 마찬가지로, 제2반구(28) 내에 배열된 제1딤플세트의 110개 딤플은 적도(24) 아래의 제1열(90)과 제2열(92)에 배열되거나, 제2극(32) 주변(도시하지 않음)에 의사별(pseudo-star)형상(94, 도시하지 않음)로 배열된다.

도4a는 제1딤플세트의 딤플 단면을 보여준다. 딤플(34)의 반경 R₁은 약 0.0834인치이고, 현깊이 C₁은 약 0.0053인치이며, 엔트리각 θ₁은 약 15.3도이며, 그리고 엣지반경 ER₁은 약 0.0344인치이다. "엔트리반경(entry radius)" 또는 "엣지반경(edge radius)"이라는 용어에 대해 종래 기술에서의 사용과는 달리, 여기에서 정의된 엣지반경은 딤플 등고선(contour)의 오목 및 볼록 마디(segment)를 규정하는 엔트리각과 결부하여 사용된 값이다. 두 개의 바이자르(Bezier) 커브(curve)의 제1 및 제2 도함수는, 도4b에 보인 바와 같이, 엣지반경과 엔트리각에 의해 정해진 이 점에서 같아지게 된다. 제2딤플세트(36)의 100개의 딤플들은 그들은 수, 크기 그리고 배치로 인해 이종 세트들(34-46) 중 골프공(20) 표면(22)에 대해 그 다음으로 영향력이 있다. 100개 딤플의 제2딤플세트(36)는 골프공(20) 표면(22)의 약 22%를 차지한다. 그러므로, 제1딤플세트(34)와 더불어 제2딤플세트(36)는 골프공(20) 표면(22)의 약 75%에 달한다. 제1반구(26) 내에 배열된 제2딤플세트의 50개 딤플들은 적도(24) 위 제3열(86)과 제1극(30) 주변의 제2오각형(102)에 배열되거나, 전이위도영역(70)을 따라 배열된다. 마찬가지로, 제2반구(28) 내에 배열된 제2딤플세트의 50개 딤플들은 적도(24) 아래 제3열(96)과 제2극(32) 제2오각형(102a)(보이지 않음)에 배열되거나, 전이위도영역(72)을 따라 배열된다. 도5는 제2딤플세트(36)의 딤플 단면을 보인다. 딤플(36)의 반경 R₂는 약 0.079인치이고, 현깊이 C₂는 약 0.0053인치이며, 엔트리각 θ₂는 약 15.1도이며, 엣지반경 ER₂는 약 0.0315인치이다.

도1b에서 가장 잘 나타난 바와 같이, 각 반구(26, 28)는 적도부터의 3개의 열으로 시작된다. 제1반구(26)의 제1,2열(80, 82)과, 제2반구(28)의 제1,2열(90, 92)는 제1딤플세트(34)로 이루어진다. 제1반구(26)의 제3열(86)과 제2반구(28)의 제3열(96)은 제2딤플세트(36)으로 이루어진다. 이러한 열 패턴은 골프공(20)에 있어 딤플의 표면 커버율 증대를 구현하기 위해 이용된 것이다. 그러나, 전술한 바와 같이, 기존의 지식은 보다 증대된 표면영역 커버율을 얻기 위해서는, 보다 작은 직경의 딤플 이 추가되는 열에 이용되어야 한다고 지적하고 있다. 그러나, 본 발명의 딤플패턴은 동일한 딤플의 열으로부터 오각형영역(98)으로 변형된다. 오각형영역(98)은 도2b에서 가장 잘 보여진다. 마찬가지로 오각형영역(98a)은(보이지 않음) 제2극(32) 주변에 배열된다. 오각형영역(98)은 제1극(30)으로부터 전개된 5개의 오각형(100, 102, 104, 106, 108)을 갖는다. 같은 형태의 오각형(100a, 102a, 104a, 106a, 108a)이 제2극(32)에서부터 전개된다. 제1오각형(100)은 제5딤플세트(42)로 이루어진다. 제2오각형(104)은 제2딤플세트(36)으로 이루어진다. 제3오각형(104)는 제1딤플세트(34)으로 이루어진다. 제4오각형(106) 또한 제1딤플세트(34)으로 이루어진다. 제5오각형(108)은 제1딤플세트(34)와 제6딤플세트(44)으로 이루어진다. 그러나, 대(大)제5오각형(108')는 제5오각형(108)과, 제3열(86)과 제5각형(108) 사이에 배열된 모든 딤플들을 포함한다. 오각형영역(98)은 본 발명의 딤플패턴의 표면 면적이 증대되도록 한다.

도2c는 오각형영역(98)을 구성하는 5개의 삼각형(130, 132, 134, 136, 138)을 나타내고 있다. 띄선(dashed line)(140)은 전이위도영역(70)과 중복되는 대오각형영역(98')을 나타낸다.

도1c에 가장 잘 나타낸 바와 같이, 제3딤플세트(38), 제4딤플세트(40) 그리고 제6딤플세트(44)는 전부 전이위도영역(70, 72) 내에 배열된다. 전이위도영역(70, 72)은 본 발명의 딤플패턴을 열(80, 82, 86, 90, 92, 96)에서 오각형영역(98, 98a)으로 변형시킨다. 각 전이위도영역(70, 72)는 각각 반구(26, 28)에서 적도(24)로부터 경도 40 에서 60도 사이의 원주 범위를 차지한다. 제1전이위도영역(70)은 적도(24)로부터 약 경도 60도에 극경계부(120)를, 그리고 적도(24)로부터 약 경도 40도에 적도경계부(122)를 갖는다. 마찬가지로, 제2전이위도영역(72)은 적도(24)로부터 약 경도 60도에 극경계부(120a)를, 그리고 적도(24)로부터 약 경도 40도에 적도경계부(122a)를 갖는다.

본 발명의 딤플패턴의 다른 실시예가 도11과 12에 도시된다. 도11의 골프공(20a)에 형성된 딤플패턴은 5가지 이종 딤플세트(34, 36, 40, 42, 44) 만을 갖는다. 도12의 골프공(20b)에 형성된 딤플패턴은 6가지 이종 딤플세트(34, 36, 38, 40, 42, 44) 만을 갖는다. 골프공(20a, 20b)의 딤플패턴은 극(30, 32)에 배열되었던 제7딤플세트 딤플(46)을 둘 다 제거하고, 그리고 골프공(20a)의 딤플패턴에는 제3딤플세트(38)을 제5딤플세트(42)로 대체한 것이다.

비행중인 골프공에 작용하는 힘은 다음의 탄도 방정식에 의해 계산된다:

F = F _L + F _D + G (A)

여기에서 F는 골프공에 작용하는 힘; F_L은 양력; F_D는 항력; 그리고 G는 중력이다.

F _L = 0.5C _L Aρν ² (B)

F _D = 0.5C _D Aρν ² (C)

여기에서 C_L은 양력계수; C_D는 항력계수; A는 골프공의 최대단면적; ρ는 공기밀도; 그리고 ν는 골프공의 대기속도(airspeed)이다.

항력게수 C_D, 그리고 양력계수 C_L은 다음의 방정식으로 계산된다.

C _D = 2 ^F D/Aρν ² (D)

C _L = 2 ^F L/Aρν ² (E)

레이놀즈수 R은 유체에 작용하는 관성력 대 점성력의 비를 구한 무차원의 수이다. R이 40000 이상일 때 딤플골프공 대한 난류가 발생한다. 만약 R이 40000 이 하라면, 층류가 발생할 것이다. 비행 중인 딤플골프공에 대한 대기 난류는 딤플골프공을 매끄러운 골프공 보다 더 멀리 이동할 수 있게 한다.

레이놀즈수 R은 다음 방정식으로 계산된다.

R = νDρ/μ (F)

여기에서 ν는 골프공의 평균 속도; D는 골프공의 직경(통상 1.68인치); ρ는 공기의 밀도(표준 대기 상태일 때 0.00238slugs/ft³); 그리고 μ는 공기의 절대 점성률(표준 대기 상태일 때 3.74 × 10^-7Ib^*sec/ft²)이다. 표준 대기 상태이고 USGA 승인 치인 직경 1.68의 골프공에 대해서, 레이놀즈수(R) 180,000은 티(tee)에서 가격된 골프공의 속도, 약 200ft/s 또는 136mph에 해당하는데, 이는 비행 중 골프공이 얻을 수 있는 최고 속도이다. 표준 대기 상태이고 USGA 승인 치인 직경 1.68의 골프공에 대해서, 레이놀즈수(R) 70,000은 비행 중 정점에 도달한 골프공의 속도, 약 78ft/s 또는 53mph에 해당하는데, 이는 이동 중 골프공의 최저 속도이다. 중력은 골프공이 최고 정점에 도달한 후에 골프공의 속도를 증가시킬 것이다.

도13은 본 발명의 딤플패턴을 갖는 골프공(20)의 양력계수를 타이틀리스트의 프로페셔날, 타이틀리스트의 투어 프레스티지, 맥스프리의 레볼루션 그리고 맥스프리의 에이취티 우레탄과 비교 도시한다. 도14는 본 발명의 딤플패턴을 갖는 골프공(20)의 항력계수를 타이틀리스트의 프로페셔날, 타이틀리스트의 투어 프레스티지, 맥스프리의 레볼루션 그리고 맥스프리의 에이취티 우레탄과 비교 도시한다.

본 발명의 딤플패턴을 갖는 골프공(20)을 포함하여 비교 테스트한 모든 골프공은 열경화성 폴리우레탄 커버를 갖는다. 본 발명의 딤플패턴을 갖는 골프공(20)은 1999년 7월 27일에 제출된 미국특허 제6,117,024호의 폴리우레탄 커버의 골프공(a Golf Ball With A Polyurethane Cover)에서 출발해서 구성되었고, 이에 의해 관련부분이 참조로 통합된다. 본 발명의 딤플패턴의 공기역학은 저하된 항력과 더불어 증대된 양력을 제공하므로 유사 구조의 골프공보다 더 멀리 이동하는 골프공(20)으로 바꾼다.

다른 폴리우레탄 커버의 골프공과 비교하여, 본 발명의 골프공(20)은 유일하게 고속영역에서 저하된 항력과 저속영역에서 증가된 양력을 겸비한다. 특히, 도13 및 14에 보인 바와 같이, 다른 어떤 골프공도 레이놀즈수가 70,000일 때 0.18보다 큰 양력계수 C_L와, 레이놀즈수가 180,000일 때 0.23 보다 작은 항력계수를 갖지 못한다. 예를들어, 타이틀리스트의 프로페셔날은 레이놀즈수가 70,000일 때 0.18보다 큰 C_L을 갖고, 레이놀즈수가 180,000일 때 0.23보다 큰 C_D를 갖는다. 또한 맥스프리의 레볼루션은 레이놀즈수가 180,000일 때 항력계수 C_D가 0.23보다 큰 반면, C_L은 레이놀즈수가 70,000일 때 0.18 보다 작다.

이점에 있어서는, 미국골프연합회(USGA)과 세인트 앤드류(Saint Andrews)의 "Royal and Ancient Golf Club"에 의해 승인된 골프규칙(Rule of Golf)은 골프공의 초기 속도를 초당 250 피트(76.2m)로 제한하고(2%의 최대허용오차는 초당 255피트까지 용인한다), 총 이동거리를 280야드(yard)(256m)와 6%(4%까지 낮아질 수 있다) 의 최대허용오차를 더한 296.8야드로 제한하고 있다. 골프규칙의 모든 내용은 미국골프연합회의 웹페이지 www.usga.org에서 알 수 있다. 이와 같이, 골프규칙을 준수하기 위해서는 골프공의 초기 속도와 총이동거리가 이 제한을 초과해서는 안된다. 그러므로 본 발명의 골프공(20)은 이러한 제한을 아직은 초과하지 않고, 만족시킬 수 있는 딤플패턴을 갖는다.

Claims

표면을 구비한 열경화성 폴리우레탄 커버를 갖는 골프공으로서,

상기 표면에 배열되며, 서로 다른 직경을 갖는 다수의 이종 딤플세트의 딤플들을 포함하고, 상기 다수의 이종 딤플세트들의 각각의 현깊이는 0.0045 내지 0.0060인치이이며, 상기 현깊이는 딤플의 곡면의 변곡점으로부터 연장시킨 가상의 수평면으로부터 딤플 바닥까지이고, 상기 다수의 이종 딤플세트들의 각각은 엔트리각을 가지며, 상기 각 엔트리각은 14 내지 16도이고, 상기 엔트리각은 딤플 곡면의 제1변곡점에서의 접선과 엣지반경의 시작점인 제2변곡점에서의 접선을 각기 외부로 연장 교차시켜 정해지는 골프공.
제1항에 있어서, 상기 열경화성 폴리우레탄 커버의 두께가 0.030 내지 0.038인치인 골프공.
표면을 구비한 골프공으로서,

상기 표면에 배열되며, 각각이 0.124인치의 제1직경을 갖는 제1다수의 딤플들;

상기 표면에 배열되며, 각각이 상기 제1직경 보다 큰 제2직경을 갖는 제2다수의 딤플들;

상기 표면에 배열되며, 각각이 상기 제2직경 보다 큰 제3직경을 갖는 제3다수의 딤플들;

상기 표면에 배열되며, 각각이 상기 제3직경 보다 큰 제4직경을 갖는 제4다수의 딤플들;

상기 표면에 배열되며, 각각이 상기 제4직경 보다 큰 제5직경을 갖는 제5의 다수의 딤플들; 및

상기 표면에 배열되고, 각각이 상기 제5직경 보다 큰 0.186인치의 제6직경을 갖는 제6의 다수의 딤플들을 포함하고,

상기 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 및 제6의 다수의 딤플들이 상기 골프공 표면의 적어도 83%를 차지하는 골프공.
표면을 구비한 열경화성 폴리우레탄 커버를 갖는 골프공으로서,

상기 표면에 배열되며 서로 다른 직경을 갖는 다수의 이종 딤플세트들을 포함하고, 상기 다수의 이종 딤플세트의 딤플들 각각의 현깊이가 0.0045 내지 0.0060인치이며, 상기 현깊이는 딤플 곡면의 변곡점으로부터 연장시킨 가상의 수평면으로부터 딤플 바닥까지이고, 상기 다수의 이종 딤플세트의 딤플들 각각은 엣지반경을 가지며, 상기 각 딤플의 엣지반경은 0.020 내지 0.050인치인 골프공.
표면을 구비하며 382개의 딤플들을 포함하는 골프공으로서,

상기 382개의 딤플들은 7종의 이종 딤플세트로 분배되며, 상기 7종의 이종 딤플세트들의 각각은 서로 다른 직경을 갖고, 상기 382개의 딤플들이 상기 골프공 표면의 적어도 86%를 차지하는 골프공.
표면을 구비한 열경화성 커버를 갖는 골프공으로서,

상기 열경화성 커버의 표면에 배열되며, 각각 서로 다른 직경을 갖고, 적어도 상기 골프공 표면의 적어도 83%를 차지하는 다수의 이종 딤플세트를 포함하고,

70.000의 레이놀즈수와 2000rpm일 때 0.18 보다 큰 양력계수를 갖고, 180.000의 레이놀즈수와 3000rpm일 때 0.228 보다 작은 항력계수를 갖는 골프공.
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제6항에 있어서, 상기 열경화성 커버는 열경화성 폴리우레탄 커버이며 두께가 0.030 내지 0.038인치인 골프공.
표면을 구비한 골프공으로서,

상기 표면에 배열되며, 각각 0.124인치의 제1직경을 갖는 다수의 제1딤플;

상기 표면에 배열되며, 각각 상기 제1직경 보다 큰 제2직경을 갖는 다수의 제2딤플;

상기 표면에 배열되며, 각각 상기 제2직경 보다 큰 제3직경을 갖는 다수의 제3딤플;

상기 표면에 배열되며, 각각 상기 제3직경 보다 큰 제4직경을 갖는 다수의 제4딤플;

상기 표면에 배열되며, 각각 상기 제4직경 보다 큰 제5직경을 갖는 다수의 제5딤플; 및

상기 표면에 배열되고, 각각 상기 제5직경 보다 큰 0.186인치의 제6직경을 갖는 다수의 제6딤플을 포함하고,

상기 다수의 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 및 제6딤플들이 상기 골프공 표면의 적어도 83%를 차지하고, 골프공의 제1반구에 배열되는 다수의 제6딤플은 각각 제1극으로부터 같은 거리에 위치하고, 골프공의 제2반구에 배열되는 다수의 제6딤플은 각각 제2극으로부터 같은 거리에 위치하는 골프공.
제 10항에 있어서,

상기 표면에 배열되고, 각각 상기 제1직경 보다 작은 제7직경을 갖는 다수의 제7딤플을 더 포함하고, 상기 다수의 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6 및 제7딤플들이 상기 골프공 표면의 적어도 86%를 차지하는 골프공.
제 10항에 있어서,

상기 다수의 제6딤플은 골프공 표면의 적어도 3%를 차지하는 10개의 딤플로 구성되는 골프공.
표면을 구비한 골프공으로서,

상기 표면에 배열되며, 각각 0.124인치의 제1직경을 갖는 다수의 제1딤플;

상기 표면에 배열되며, 각각 상기 제1직경 보다 큰 제2직경을 갖는 다수의 제2딤플;

상기 표면에 배열되며, 각각 상기 제2직경 보다 큰 제3직경을 갖는 다수의 제3딤플;

상기 표면에 배열되며, 각각 상기 제3직경 보다 큰 제4직경을 갖는 다수의 제4딤플;

상기 표면에 배열되며, 각각 상기 제4직경 보다 큰 제5직경을 갖는 다수의 제5딤플; 및

상기 표면에 배열되고, 각각 상기 제5직경 보다 큰 0.186인치의 제6직경을 갖는 다수의 제6딤플을 포함하고,

상기 다수의 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 및 제6딤플들이 상기 골프공 표면의 적어도 83%를 차지하고, 골프공의 제1반구에 배열되는 다수의 제3딤플, 제4딤플 및 제6딤플은 각각 제1극으로부터 같은 거리에 위치하고, 골프공의 제2반구에 배열되는 다수의 제3딤플, 제4딤플 및 제6딤플은 각각 제2극으로부터 같은 거리에 위치하는 골프공.
표면을 구비한 골프공으로서,

상기 표면에 배열되며, 각각 0.124인치의 제1직경을 갖는 다수의 제1딤플;

상기 표면에 배열되며, 각각 상기 제1직경 보다 큰 제2직경을 갖는 다수의 제2딤플;

상기 표면에 배열되며, 각각 상기 제2직경 보다 큰 제3직경을 갖는 다수의 제3딤플;

상기 표면에 배열되며, 각각 상기 제3직경 보다 큰 제4직경을 갖는 다수의 제4딤플;

상기 표면에 배열되며, 각각 상기 제4직경 보다 큰 제5직경을 갖는 다수의 제5딤플; 및

상기 표면에 배열되고, 각각 상기 제5직경 보다 큰 0.186인치의 제6직경을 갖는 다수의 제6딤플을 포함하고,

상기 다수의 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 및 제6딤플들이 상기 골프공 표면의 적어도 83%를 차지하고, 골프공의 제1반구에 배열되는 다수의 제3딤플, 제4딤플, 제5딤플 및 제6딤플은 각각 제1극으로부터 같은 거리에 위치하고, 골프공의 제2반구에 배열되는 다수의 제3딤플, 제4딤플, 제5딤플 및 제6딤플은 각각 제2극으로부터 같은 거리에 위치하는 골프공.
제 11항에 있어서,

골프공의 제1반구에 배열되는 상기 각각 다수의 제3, 제4, 제5, 제6 및 제7딤플은 제1극으로부터 같은 거리에 위치하고, 골프공의 제2반구에 배열되는 상기 각각 다수의 제3, 제4, 제5, 제6 및 제7딤플은 제2극으로부터 같은 거리에 위치하는 골프공.
표면을 구비한 골프공으로서,

상기 표면에 배열되며, 각각 0.124인치의 제1직경을 갖는 다수의 제1딤플;

상기 표면에 배열되며, 각각 상기 제1직경 보다 큰 제2직경을 갖는 다수의 제2딤플;

상기 표면에 배열되며, 각각 상기 제2직경 보다 큰 제3직경을 갖는 다수의 제3딤플;

상기 표면에 배열되며, 각각 상기 제3직경 보다 큰 제4직경을 갖는 다수의 제4딤플;

상기 표면에 배열되며, 각각 상기 제4직경 보다 큰 제5직경을 갖는 다수의 제5딤플; 및

상기 표면에 배열되고, 각각 상기 제5직경 보다 큰 0.186인치의 제6직경을 갖는 다수의 제6딤플을 포함하고,

상기 다수의 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 및 제6딤플들이 상기 골프공 표면의 적어도 83%를 차지하고, 골프공의 적도의 각 측의 제1열의 딤플들은 다수의 제1딤플로 이루어지고, 골프공의 적도의 각 측의 제2열의 딤플들은 다수의 제1딤플로 이루어지며, 골프공의 적도의 각 측의 제3열의 딤플들은 다수의 제2딤플로 이루어지는 골프공.
제 10항에 있어서,

골프공 제1반구의 다수의 제3, 제4 및 제6딤플은 모두 골프공 적도 상부의 위도방향 40° 내지 60°의 영역 내에 위치하고, 골프공 제2반구의 다수의 제3, 제4 및 제6딤플은 모두 골프공 적도 하부의 위도방향 40° 내지 60°의 영역 내에 위치하는 골프공.
제 10항에 있어서,

상기 다수의 제6딤플은 각각 적어도 서로 다른 3종류의 다수의 딤플과 인접하는 골프공.
표면을 구비한 골프공으로서,

상기 표면에 배열되며, 각각 0.124인치의 제1직경을 갖는 다수의 제1딤플;

상기 표면에 배열되며, 각각 상기 제1직경 보다 큰 제2직경을 갖는 다수의 제2딤플;

상기 표면에 배열되며, 각각 상기 제2직경 보다 큰 제3직경을 갖는 다수의 제3딤플;

상기 표면에 배열되며, 각각 상기 제3직경 보다 큰 제4직경을 갖는 다수의 제4딤플;

상기 표면에 배열되며, 각각 상기 제4직경 보다 큰 제5직경을 갖는 다수의 제5딤플; 및

상기 표면에 배열되고, 각각 상기 제5직경 보다 큰 0.186인치의 제6직경을 갖는 다수의 제6딤플을 포함하고,

상기 다수의 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 및 제6딤플들이 상기 골프공 표면의 적어도 83%를 차지하고, 상기 다수의 제3, 제4, 및 제6딤플은 각각 적어도 서로 다른 3종류의 다수의 딤플과 인접하는 골프공.
표면에 배열되는 다수의 서로 다른 7종 세트의 딤플을 포함하고, 상기 7종 세트는 각각 어떤 다른 세트의 딤플과도 다른 직경을 가지며, 다수의 서로 다른 7종 세트의 딤플 중 하나의 세트는 0.18인치 보다 큰 직경을 가지고 골프공의 표면의 3%를 차지하며, 골프공의 제1반구에 배열되며 0.18인치 보다 큰 직경을 갖는 상기 하나의 세트의 딤플은 각각 제1극으로부터 동일한 거리에 위치하고, 골프공의 제2반구에 배열되며 0.18인치 보다 큰 직경을 갖는 상기 하나의 세트의 딤플은 각각 제2극으로부터 동일한 거리에 위치하는 골프공.
제 20항에 있어서,

0.18인치 보다 큰 직경의 상기 하나의 세트의 각 딤플은 적어도 서로 다른 3종의 딤플 세트의 딤플들과 인접하는 골프공.
제 20항에 있어서,

다수의 서로 다른 7종 세트의 딤플은 골프공 표면의 적어도 86%를 자치하는 골프공.
표면을 구비하고, 다수 세트의 딤플을 포함하는 골프공으로서,

70,000의 레이놀즈수와 2000rpm에서 0.18 보다 큰 양력계수, 및

180,000의 레이놀즈수와 3000rpm에서 0.232 보다 작은 항력계수를 갖는 골프공.