CN100369644C - 高尔夫球棒头 - Google Patents
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Abstract
一种高尔夫球棒头(20),其有位置相当靠前,靠近前壁(30)或击打板(40)的重心,并且,关于穿过该高尔夫球棒头(20)的重心的Iyy轴线的惯量矩相对较大。该高尔夫球棒头(20)的体积最好在300立方厘米与500立方厘米之间。该高尔夫球棒头(20)的质量最好在105克与300克之间。该高尔夫球棒头(20)的重心位置和相对较大的关于穿过重心的惯量矩Iyy使得高尔夫球棒有更高的强度和更好的性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种高尔夫球棒头,它设计成带有靠前的重心和关于穿过该重心的Iyy轴线的相对较大的惯量矩。
背景技术
随着远距棒的高尔夫球棒头(driver golf club heads)的体积变得更大(大于300立方厘米),远距棒的惯量矩也变成比较大,这对于偏心击打(off-center hits)提供了更大的容忍度。将高尔夫球棒头扩大的传统方法是在所有三个正交的取向上使质量的空间分布达到最大。虽然这种方法在提高高尔夫球棒头的惯量矩方面有效,但是这也会导致高尔夫球棒头的重心的位置明显地已由该高尔夫球棒头的表面中心点向后移。
随着重心的位置由表面向后移,对于离开高尔夫球棒头的最佳点的偏心的击打造成了有害的效果。传动效应增大是造成效果变坏的主要原因。对于朝向跟部或朝前的偏心击打来说,传动效应的增大可能造成边侧旋的增大,这会增加分散,缩短距离、并降低强度。对于在最佳点上方的偏心击打来说,传动效应的增大会造成后旋的减小,这可能产生不希望的轨道,运行长度或飞行时间不够大,这进而可能造成距离缩短和强度降低。
此外,在最大的表面积方面这种传统的高尔夫球棒头设计受到限制,既有物理的限制又有实用上的限制。物理限制是由于高尔夫球棒头没有足够的质量既增加高尔夫球棒头的长度和宽度,又增大表面尺寸,同时不超过优选的高尔夫球棒头的总质量的上限。这样的质量分布取决于获得可接受的服役寿命所要求的最小厚度的数值。
实用上的限制在于随着表面尺寸的增大,围绕表面周边的某些区域中的击打位置将会产生不能令人满意的球的飞行,这是由于上面提到的由表面增加得较多的变坏效果造成的。随着离开表面中心的距离的增加,这些变坏的效果以非线性的方式加大,从而通过增加表面尺寸所获得的增加的表面积将会承受最坏的效果。这限制了球棒的实际长度,这是因为随着球棒长度增加,在表面上可能的击打分布会加宽。结果,较长的球棒将会使较大百分比的击打在表面的周边区域,在这些周边区域会出现变坏的效果。这抵消了另外随着球棒长度增加球棒头的速度增加所带来的有益效果,因为随着球棒长度增加球棒头的速度会增大,球棒长度一直增加到大约52英寸的长度,在这个尺寸,空气动力学效应和生物力学效应与长度效应相抵消。
还有,重心的位置由表面明显地向后移的传统球棒头设计会有明显的动力学冲高效应,而这是不希望的。动力学冲高效应随着球棒头的速度增加,使得用较大的球棒头速度击打高尔夫球的人比用较低挥动速度的人会有更强的动力学冲高效应。这与所希望的相反,因为较高的球棒头速度一般要求冲高较少,否则将会产生过大的后旋,它将负面地影响轨道和性能。
授予Kajita的题为Wood Club Head的美国专利号6344002叙述了一个发明,力图解决重心深度的问题。Kajita的发明公开了一种高尔夫球棒头,它的重心离开表面不超过30毫米(1.18英寸)。然而,Kajita的发明没有解决关于水平轴线的惯量矩大的问题。
授予Vincent等人的美国专利6146571公开了一种制造高尔夫球棒头的方法,其中通过在固定到可熔化的芯上的一个插入件上注入一种材料比如塑料获得壁。该芯的熔点比注入的塑料的熔点低,使得一旦将芯移开,仍然能够保持一个内部的体积,已形成内部的腔室。插入件可以包括一个抵抗件,用来增强当把芯移开时壳体的前壁的内部,在这种情况下,增强件由铝构成,它带有由钢构成的一个横向延伸的部分。
授予Peters等人的美国专利6149534公开了一种高尔夫球棒头,它有沿着单一的平面交界面形成的上和下金属接合表面,其中下表面的金属比上表面的金属更重,并且密度更高。
授予Rigal等人的美国专利5570886和5547427公开了一种模制的热塑性材料的高尔夫球棒头,它的击打表面由一个耐冲击的金属密封件构成。该密封件确定球棒头的击打表面的前壁,向上并沿着碰撞表面的侧面延伸,以形成一个用来把轴装到球棒头上的颈部。该密封件的厚度最好在2.5与5毫米之间。
授予Vincent等人的美国专利5425538公开了一种中空的高尔夫球棒头,它有一个钢的壳体和一个复合的击打表面,该击打表面由多层重叠的织造网构成。
授予Viollaz等人的美国专利5377986公开了一种高尔夫球棒头,它有一个由一系列金属板构成的本体和一个由塑料或复合材料构成的击打板,其中使击打板有向前中凸的形状。此外,授予Viollaz等人的美国专利5310185公开了一种中空的高尔夫球棒头,它有一个由一系列金属板构成的本体,将一块金属支承板设置在前击打表面上,将由塑料或复合材料构成的击打板装接到该支承板上。金属支承板有一块向前中凸的前板,此板与击打板的向前中凸的后板相关联,从而形成一个向前中凸的击打表面。
授予Desboilles等人的美国专利5106094公开了一种高尔夫球棒头,它有一块金属击打表面板,其中击打表面板是一个装接到高尔夫球棒头上的分开的单元,在球棒头的内部有一定量的填充材料。
授予Kurahashi的美国专利4568088公开了一种由木材-塑料复合材料的混合物增强的木制的高尔夫球棒头本体。使木材-塑料复合材料不均匀地分布,使得范围在5与15毫米之间的较高的密度邻近球棒头的前表面,并且基本上与该前表面平行地延伸。
授予Mader的美国专利4021047公开了一种高尔夫球棒,其中把底板,表面板,跟部,趾部,以及插球棒的管(hosel)的部分做成整体的铸造金属件,并且其中把一个木制的或复合材料的冠状件装到这个整体的件上,从而在球棒头中形成一个中空的腔室。
授予Lo等人的美国专利5624331公开了一种中空的金属高尔夫球棒头,其中,该球棒头的金属外壳包括至少两个开孔。该球棒头也包括设置在球棒头内的复合材料,其中将复合材料的一部分设置在高尔夫球棒头外壳的开孔中。
授予Deniel的美国专利1167387公开了一种中空的高尔夫球棒头,其中壳体由金属比如铝合金构成,而表面板由一种硬的木材比如山毛榉,柿木或者类似物构成。将表面板对准,使得木材的颗粒的端向在击打板上。
授予Glover的美国专利3692306公开了一种高尔夫球棒头,它有一个托架,带有在其上整体地形成的底板和击打板。这些板中的至少一块板有一根嵌入的细长管,用来固定一个可移开调节的配重装置。
授予Lo的美国专利5410798公开了一种采用金属壳体制造复合的高尔夫球棒头的方法,把一个层压件插进该金属壳体中。接着在层压件和金属壳体的开孔上层叠一个复合材料的薄片,以在层压件和金属壳体的顶部把开孔封闭起来。随后把一个可膨胀的袋插进中空的层压件中,包括亚硝酸钠,氯化铵和水,当把球棒头放进一个模具中并且加热时使得该件整体地装到金属壳体上。
授予Thompson的美国专利4877249公开了一种木制的高尔夫球棒头,它包括一个有一根龙骨的层压的上表面和金属的底表面。为了增强层压件的强度,并且当与一个不常遇到的硬物体碰撞时保持本体不会脱层,一个螺栓穿过球棒头的冠状件插入,在龙骨处把螺检连接到底板上,并且将它拧紧,以压紧层压件。
授予Belmont的美国专利3897066公开了一种木制的高尔夫球棒头,它有可移开地插入的重量调节件。该件与由球棒头的表面部段延伸到后部段的中心竖直轴线平行,并且与冠部到趾部的轴线垂直。可以通过使用由聚氨酯树脂充满的封壳把重量调节件保持在其位置,也可以使用这种树脂形成表面板。封壳在球棒头的后表面上有开孔,带有盖,以提供调节配重装置的入口。
授予Clark的美国专利2750194公开了一种木制的高尔夫球棒头,它带有重量调节装置。该高尔夫球棒头包括一个有侧面和底面的盘状件,用来固定重量调节件,此件最好与跟部板一起铸造成或者与跟部板整体地形成。把跟部板预先装接在其上的重量调节件一起通过一个开口插进高尔夫球棒头中。
授予Okumoto等人的美国专利5193811公开了一种主要由一种合成树脂构成的木材类型的球棒头本体和一块金属底板。该金属底板为了与球棒头本体粘接起来在它的表面有整体形成的件,这些件包括在根侧面上的一个插球棒的管,在趾部和后侧面上的配重件,以及连接配重件和插球棒的管的一根梁。此外,授予Okumoto等人的美国专利5516107公开了一种高尔夫球棒头,它有一个最好由合成树脂构成的外壳,以及设置在球棒头的内部的金属配重件。把一种可以发泡的材料注入球棒的中空的内部中,以形成芯。一旦已经注入可以发泡的材料、并且把底板装上之后,将球棒头加热,使得可以发泡的材料膨胀,从而通过把配重件推进外壳的内表面中将配重件固定在位于趾,根和/或背面区域中的凹入部中的位置。
授予Sun的美国专利4872685公开了一种木材类型的高尔夫球棒头,其中把一个内凹单元与一个外凸单元装配起来,以形成一个整体的高尔夫球棒头。内凹单元包括高尔夫球棒的上部,并且最好由塑料,合金或木材构成。外凸单元包括底板的结构部分,表面插入件由击打板和配重件组成。外凸单元有明显地比较大的重量,最好由一种轻的金属合金构成。通过粘接和/或机械手段把这两个单元装配或固定在一起。
授予Katayama的美国专利5398935公开了一种木制的高尔夫球棒头,它有一个击打表面,其中击打表面在高尔夫球棒头的趾部端的重量几乎等于或者大于击打表面在球棒头中心的重量。
授予Mattern的美国专利号1780625公开了一种球棒头,它的后部由一种轻的金属比如镁构成。授予Butchart的美国专利号1638916公开了一种高尔夫球棒,它有一个由柿木或类似的木材构成的平衡件,以及一个由铝构成的装到该平衡件上的壳状本体。
Anderson的美国专利号5024437,5094383,5255918,5261663和5261664公开了一种高尔夫球棒头,它的整个本体由一种浇铸金属材料构成,该球棒头还有一个由一种热锻造的金属材料构成的表面插入件。
Viste的美国专利号5282624公开了一种高尔夫球棒头,它有一个铸造金属本体和一个锻造钢的表面插入件,在该表面插入件的外表面和内表面上有凹槽,并且该表面插入件的厚度为3毫米。
Rogers的美国专利号3970236公开了一种铁的球棒头,它有一个熔化粘接到铸铁本体上的成形金属表面板插入件。
Aizawa的美国专利号5242168公开了一种高尔夫球棒头,它有一个用纤维增强的树脂本体,该本体有一层薄的金属薄膜层。
Yamada的美国专利号4535990公开了一种高尔夫球棒头,它有一个用纤维增强的树脂本体,该本体由聚碳酸酯或类似材料构成的表面插入件。
Aizawa等人的美国专利号5465968公开了一种高尔夫球棒头,它有一个用纤维增强的树脂本体,该本体有一层铍的表面板。
由美国高尔夫联合会(“USGA”)和Royal and Ancient GolfClub of(皇家和古老高尔夫俱乐部)Saint Andrews确定并且解释的高尔夫规则对于高尔夫球棒头提出了某些要求。在规则4和附录II中可以找到对高尔夫球棒头的要求。在USGA的网页www.usga.org上可以找到对高尔夫规则的完整描述。虽然高尔夫规则没有明确地说明高尔夫球棒表面的具体参数,但是,规则4-1e禁止表面在与高尔夫球撞击时有弹簧效应。在1998年,USGA采用了依据规则4-1e的检验步骤,该步骤测量球棒表面的COR。可以采用这个USGA的检验步骤以及与它类似的步骤测量球棒表面的COR。
发明内容
一般说来,本发明针对一种高尔夫球棒头,它的重心的位置相当靠近该高尔夫球棒头的击打板,并且它有关于该高尔夫球棒头的重心相对较大的Iyy惯量矩。
特别是,本发明提出一种高尔夫球棒头,它包括:冠部,底部以及击打板;其中,所述高尔夫球棒头的重心位于离开所述击打板的内表面的距离小于1.47英寸,并且,关于穿过所述高尔夫球棒头的重心的Iyy轴线的惯量矩大于2500g·cm2;其特征在于,其还包括带状部,以及设置在所述带状部中与所述击打板插入件相对的外凹入部内的后配重件。
本发明的高尔夫球棒头使得偏心击打有更远的距离和更高的平直度,更稳定的感觉,并且提高强度。重心的位置靠近前壁减小了传动(gear)效应,这会减少在更一致的高尔夫球的飞行中产生的侧旋,分散和飞行弯曲,改进了精度,并且增加了距离。
附图说明
图1是本发明的高尔夫球棒头的部件分解顶视透视图;
图2是本发明的高尔夫球棒头的前视图;
图3是图1的高尔夫球棒头的后视图;
图4是图1的高尔夫球棒头的趾部侧视图;
图5是图1的高尔夫球棒头的底视图;
图6是图1的高尔夫球棒头的顶视平面图;
图7是图1的高尔夫球棒头的跟部侧平面图;
图8是本发明的高尔夫球棒头的部件分解顶视图;
图9是本发明的高尔夫球棒的部件分解底视透视图;
图10是本发明的高尔夫球棒头的没有击打板插入件的本体的透视图;
图11是本发明的高尔夫球棒头的没有击打板插入件的本体的前视图;
图11A是沿着图11的A-A线取的剖面图;
图12是本发明的高尔夫球棒头的顶视平面图;
图13是本发明的高尔夫球棒头的前视图;
图14是本发明的高尔夫球棒的前视平面图,示出了Z轴和Y轴;
图15是本发明的高尔夫球棒的跟部侧平面图,示出了Z轴和Y轴;
图16是本发明的高尔夫球棒头的另一实施例的前视平面图;
图17是图16的高尔夫球棒头的趾部侧视图;
图18是图16的高尔夫球棒头的跟部侧视图;
图19是图16的高尔夫球棒头的顶视平面图;
图20是图16的高尔夫球棒头的底视平面图;
图21是沿着图19的21-21线的剖面图;
图22是图21的圆A的隔离开的放大图;
图23是本发明的高尔夫球棒头的另一实施例的前视平面图;
图24是图23的高尔夫球棒头的顶视平面图;
图25是图23的高尔夫球棒头的跟部侧视图;
图26是图23的高尔夫球棒头的趾部侧视图;
图27是图23的高尔夫球棒头的底视平面图;
图28是图23的高尔夫球棒头的后向透视图;
图29是本发明的高尔夫球棒头的顶视平面图,示出了CG区域;
图30是图29的高尔夫球棒头的跟部侧视图,示出了CG区域;
图31是本发明的高尔夫球棒头的顶视平面图,示出了CG区域的另一实施例;
图32是图31的高尔夫球棒头的跟部侧视图,示出了CG区域的另一实施例;以及
图33是Iyy与重心的深度的关系图。
具体实施方式
总体说来,本发明针对一种高尔夫球棒头,它的重心的位置相当靠近该高尔夫球棒头的击打板,并且它有关于该高尔夫球棒头的重心相对较大的Iyy惯量矩。在图1-15中示出了本发明的高尔夫球棒头的优选实施例。在图16-22中示出了本发明的一个替代的实施例。在图23-28中示出了本发明的高尔夫球棒头的第二替代实施例。虽然示出了三个实施例,但是本领域技术人员由这些公开内容将会认识到,本发明的高尔夫球棒头的其它实施例是可能的,都不偏离本发明的范围和精神。
本发明的高尔夫球棒头整体地用附图标记20表示。该高尔夫球棒头的本体22最好有一个冠部24,一个底部26,一个带状部28,前壁30和中空的内部34。高尔夫球棒头20有一个跟部端36,一个趾部端38和一个后部端37。
当高尔夫球棒头20设计成用作一个远距棒(driver)时,它的体积最好为由200立方厘米到600立方厘米,更可取地由300立方厘米到450立方厘米,并且最可取地为由350立方厘米到420立方厘米。高尔夫球棒头20的体积也将在场地木球棒级(fairwaywoods)之间(最好范围由3级棒到11级棒(3-woods to 11woods)改变,体积比远距棒小。
当高尔夫球棒头20设计成用作一个远距棒时,它的质量最好不大于215克,最可取地,质量为180到215克。当把高尔夫球棒头20设计成用作一个场地木球棒级时,该高尔夫球棒头的质量最好为135克到180克,最可取地,质量为140到165克。
如在图1-15中所示,高尔夫球棒头20的一个优选实施例有前壁30,它带有一个开口32,并且最好还带有一个凹进的部分33。最好把击打板40设置在该开口。带状部28有一个后凹入部52,它位于与击打板插入件40相对的位置,并且,最好将后配重件50设置在该后凹入部52内。在优选实施例中,本体22最好包括一种非金属材料,最好包括或由一种复合材料比如一种连续的经过预浸处理(pre-preg)的纤维材料(包括热固化材料或者用于树脂的热塑性材料)构成。用于本体22的其它材料包括其它的热固化材料或者热塑性材料比如可注入的塑料。而且,用于本体的其它材料包括镁合金,铝合金,镁,铝,或者其它低密度金属。最好通过球囊模制(bladder-molding),树脂转移模制,树脂浸渍,注制,加压模制,或者类似的过程制造出本体22。
在前壁30的开口32上把击打板插入件40装接到本体22上。最好把击打板插入件40定位在前壁30的凹进的部分33上且装接到其上。
击打板插入件40最好包括或由一种成形的金属材料构成。然而替代地,击打板插入件40也可以包括或由一种机械加工的金属材料,锻造的金属材料,铸造的金属材料或者类似物构成。击打板插入件40最好包括或由一种成形的钛材料或者钢材料构成。优选的材料是4340号钢,对它进行热处理,并且随后用氮化钛涂覆。用于击打板插入件40的钛材料包括纯钛和钛合金,比如6-4钛合金,SP-700钛合金(可以由Nippon Steel of Tokyo,Japan公司获得),可以由Diado Steel of Tokyo,Japan公司获得的DAT55G钛合金,可以由RTI International Metals of Ohio公司获得的Ti 10-2-3Beta-C钛合金,以及类似物。用于击打板插入件40的其它金属包括其它高强度钢合金材料和无定形的金属。这样的钢材料包括17-4PH,Custom450,455,465,和465+不锈钢,AERMET100和AERMET310合金钢,所有这些可以由Carpenter Specialty Alloys ofPennsylvania公司获得,以及可以由Allvac of North Carolina公司获得的C35马氏体时效钢。这样的无定形金属包括以铍为基础的合金,比如在美国专利号5288344中公开的合金,在这里将有关的部分结合进来作为参考,五元的金属玻璃合金,比如在美国专利号5735975中公开的合金,在这里将有关的部分结合进来作为参考,以及在Calculations of Amorphous-Forming Composition Range forTernary Alloy Systems and Analyses of Stabilization ofAmorphous Phase and Amorphous-Forming Ability,Takeuchi andInoue,Materials Transactions,Vol.42,No.7,p1435-1444(2001)中公开的三元合金,在这里将有关的部分结合进来作为参考。击打板插入件40的外表面40a典型地在其上有多条未示出的刻痕线(scorelines)。
在一个优选实施例中,击打板插入件40有均匀的厚度,其范围由0.040英寸到0.250英寸,更可取地厚度为由0.080英寸到0.120英寸,而最可取地,对于钛合金击打板插入件40来说,厚度为0.108英寸,对于不锈钢击打板插入件40来说,厚度为0.090英寸。
最好与本体22一起共同模制出击打板插入件40,或者在制造出本体22之后接着把它压配合进开口中。在另一种装接过程中,首先球囊模制出本体22,且随后使用一种粘接剂将击打板插入件40粘接到前壁30的凹进的部分33。把粘接剂涂布在凹进的部分33的外表面上。这样的粘接剂包括以一种液体介质或者薄膜介质的热固化粘接剂。优选的粘接剂是由3M of Minneapolis Minnesota公司以DP420NS和DP460NS商标销售的一种两部分的液体环氧树脂。其它替代的粘接剂包括改性的丙烯酸液体粘接剂,比如也是由3M公司销售的DP810NS。替代地,与本发明一起可以采用泡沫胶带,比如HysolSynspan。在又一种装接过程中,首先球囊模制出本体22,且随后以机械方式将击打板插入件40固定到本体22上。本领域技术人员将认识到,用来把击打板插入件40装接到本体22上的其它方法不偏离本发明的范围和精神。
如上面提到的那样,在一个优选实施例中,本体22包括或由多层聚脂胶片(pre-preg)构成,典型地由6或7层(最好,范围由3层到12层)构成,比如在题为Composite Golf Head and Method ofManufacturing的美国专利号6248025中所公开的那样,在这里将该专利的全文结合进来作为参考。在这样的实施例中,冠状件24,底部26和带状部28的厚度范围最好由0.010英寸到0.100英寸,更可取地由0.025英寸到0.070英寸,甚至更可取地由0.028英寸到0.040英寸,而最可取地厚度为0.033英寸。前壁30的厚度最好比冠状件24,底部26或带状部28的厚度厚。前壁的厚度范围最好由0.030英寸到0.150英寸,更可取地由0.050英寸到0.100英寸,甚至更可取地由0.070英寸到0.090英寸,而最可取地,前壁30的厚度为0.080英寸。
图11和11A最清楚地示出了球棒头20的中空的内部34。如在图11和11A中所示,前壁30的凹进的部分33包围着开口32,形成用来在其上设置和装接击打板插入件40的一个支承件。前壁30有一个肩部75,该肩部最好与击打板插入件40的周边77接合。击打板插入件40的内表面40b的一部分将与前壁30的凹进的部分33的外表面接合。前壁30的凹进的部分33的厚度最好比冠状件24,底部26或带状部28的厚度厚。
在图11A中也示出了插球棒的管57,该孔设置在中空内部34内,并且其位置靠近跟端部36。插球棒的管57最好包括或由铝材料构成,并且质量范围最好由3克到10克,更可取地由4克到8克,最可取地质量为6克。替代地,插球棒的管57也可以包括或由一种高强度的聚合物材料构成,比如氨脂材料或ABS材料。在一个优选实施例中,一根轴(未示出)设置在一个插球棒的管的未示出的插入件中,其穿过冠状件的孔55设置插球棒的管57内。在题为GolfClub with Hosel Liner的美国专利号6352482中描述了这样的插球棒的管的插入件,在这里将有关的部分结合进来作为参考。最好将插球棒的管57定位在一个插球棒的管的基座59上,并且该孔由底部26延伸到冠状件24。然而,本领域技术人员将认识到,插球棒的管可以延伸到本体22的外面,而不偏离本发明的范围和精神。
在图11和11A中也示出了后凹入部52的壁。该后凹入部52最好延伸到中空的内部34内,形成后凹入部的伸出部分52a。最好由上凹入壁54,主凹入壁56和下凹入壁58形成这个后凹入部52。将后配重件50定位在后凹入部52内,如在图3中最清楚地示出的那样。
后配重件50最好包括或由一种金属材料比如钢,钢合金,黄铜,钨合金,或者其它的高密度材料构成。最好与本体22一起共同模制出该后配重件50,或者在制造出本体22之后接着把它压配合到后凹入部50中。在另一种装接过程中,首先球囊模制出本体22,且随后使用一种粘接剂将后配重件50粘接在后凹入部52内。把粘接剂涂布在形成后凹入部52的壁54,56和58上。这样的粘接剂包括以一种液体介质或者薄膜介质的热固化粘接剂。优选的粘接剂是由3M ofMinneapolis Minnesota公司DP420NS和DP460NS商标销售的一种两部分的液体环氧树脂。其它替代的粘接剂包括改性的丙烯酸液体粘接剂,比如也是由3M公司销售的DP810NS。替代地,与本发明一起可以采用泡沫胶带,比如Hysol Synspan。在又一种装接过程中,首先球囊模制出本体22,且随后以机械方式将后配重件50固定在后凹入部52内。本领域技术人员将认识到,用来把后配重件50装接在后凹入部52内的其它方法不偏离本发明的范围和精神。
在图16-22中示出了本发明的高尔夫球棒头的一个替代的实施例。在这个实施例中,球棒头20总体包括或由两个部件即一个表面部件60和一个后本体61组成,在2002年11月26日递交的已经转让给本申请的受让人的题为Multiple Material Golf Club Head的美国专利申请号10/065871中更透彻地描述了这样的高尔夫球棒头20,在这里将该专利申请的全文结合进来作为参考。后本体61有一个冠状部分62和一个底部64。最好把球棒头20分成一个跟端部36,与该跟部部段36相对的趾端部38,以及与表面部件60相对的后端部37。最好在底部的一个底切部分(sole undercut portion)133a内设置一个底部配重件133。该底部配重件的质量范围为由0.5克到15克。
表面部件60总体由单一的金属件构成,并且最好包括或由一种锻造的金属材料构成。更可取地,该锻造金属材料是一种锻造的钛材料。这样的钛材料包括纯钛和钛合金,比如6-4钛合金,SP-700钛合金(可以由Nippon Steel of Tokyo,Japan公司获得),可以由Diado Steel of Tokyo,Japan公司获得的DAT 55G钛合金,可以由RTI International Metals of Ohio公司获得的Ti 10-2-3Beta-C钛合金,以及类似物。用于表面部件60的其它金属包括其它高强度钢合金材料和无定形的金属。替代地,可以通过铸造,成形,机械加工,粉末金属成形,金属注入模制,电化学研磨,以及类似方法制造出该表面部件60。
表面部件60总体包括一个击打板部分(在这里也把它称为表面板)72和在横向上由该击打板部分72的周边向内延伸的一个返回部分74。击打板部分72典型地在其上有多根刻痕线75。
在一个优选实施例中,该返回部分74总体包括一个上横向部段76,一个带有一个底部延长部分95的下横向部段78,一个根横向部段80和一个趾横向部段82。因此,该返回部分74最好以整个的360度包围该击打板部分72。然而,本领域技术人员将认识到,返回部分74可以仅只包围击打板部分72的部分部段,比如270度或者180度,并且也可以是不连续的。
上横向部段76向内朝向后本体61延伸一个预定的距离d,以与冠状件62接合。在一个优选实施例中,从击打板部分72的周边到上横向部段76的后边缘进行测量,此预定的距离的范围由0.2英寸到1.0英寸,更可取地由0.40英寸到0.75英寸,而最可取地为0.68英寸。在一个优选实施例中,上横向部段76由跟部段66到趾部段68具有一个通常的曲率。上横向部段76离开击打板段72的周边73一定距离,该距离最好是一个靠近击打板段72的中心最小的距离,且朝向趾部部段68和跟部段66逐渐增加。
击打板部分74的周边73被确定为表面部件60由基本上与击打板部分72平行的平面过渡到基本上与击打板部分72垂直的平面的过渡点。替代地,一个确定该过渡点的方法是取一个与击打板部分72平行的平面和一个与击打板部分垂直的平面,且随后取一个在相对于该平行平面和垂直平面成45度角的平面。此45度角的平面与表面部件接触的位置就是过渡点,从而确定击打板部分72的周边。
本发明最好使表面部件60沿着一个基本上水平的平面与冠状件62接合。冠状件62有一个冠状件底切部分62a,此部分位于返回部分74的下面。这一接合增强了击打板部分72的柔性,可以有更大的复原系数。把冠状件62与上横向部段76彼此装接起来,如下面将进一步解释的那样。
根横向部段80基本上与击打板部分72垂直,并且,根横向部段80在与一个可选的带状部段90和后本体61的底部64的底部段91接合之前覆盖着插球棒的管57。把根横向部段80装接到底部64上,同时装接到带状部90和底部段91上,如下面将更详细地解释的那样。根横向部段80由周边73向内延伸一定距离d”,该距离为由0.250英寸到1.50英寸,更可取地为由0.50英寸到1.0英寸,而最可取地为0.950英寸。根横向部段80在它的边缘最好有一个通常的曲率。
趾横向部段82在表面部件60的另一端。把趾横向部段82装接到底部64上,同时装接到带状部90和底部段91上,如下面将更详细地解释的那样。趾横向部段82由周边73向内延伸一定距离d”’,该距离为由0.250英寸到1.50英寸,更可取地为由0.75英寸到1.30英寸,而最可取地为1.20英寸。趾横向部段82在它的边缘最好有一个通常的曲率。
下横向部段78向内朝向后本体61延伸一定距离d’,以与底部64接合,而底部的延长部分95进一步向内延伸一定距离ds,最好起保护球棒头20的底部的作用。在一个优选实施例中,由击打板部分72的周边73到下横向部段78的后边缘进行测量,距离ds的范围由0.2英寸到1.25英寸,更可取地由0.50英寸到1.10英寸,而最可取地为0.9英寸。在一个优选实施例中,由下横向部段78的后边缘到底部延长部分95的顶点97进行测量,距离ds的范围由0.2英寸到3.0英寸,更可取地由0.50英寸到2.0英寸,而最可取地为1.50英寸。在一个优选实施例中,底部延长部分的形状为三角形,带有小顶点99。在一个未示出的替代实施例中,底部的延长部分95为月牙形。在另一个未示出的替代实施例中,底部的延长部分95为长方形,并且延伸到带状部90。本领域技术人员将认识到,底部的延长部分95可以有多种形状和尺寸,而不偏离本发明的范围和精神。
底部64有一个底部的底切部分64a,设置在返回部分74的下面。将底部的延长部分95设置在底部的底切部分的延长部分64aa内。将底部64与下横向部段78,以及根横向部段80与趾横向部段82彼此装接在一起,如下面将更详细地解释的那样。
后本体61最好包括或由一种非金属材料最好是一种复合材料比如一种连续的经过预浸处理的纤维材料(包括热固化材料或者用于树脂的热塑性材料)构成。用于后本体61的其它材料包括其它的热固化材料或者热塑性材料比如可注入的塑料。进而,用于后本体61的其它材料包括镁合金,铝合金,镁,铝,或者其它低密度金属。最好通过球囊模制,树脂转移模制,树脂浸渍,注制,加压模制,或者类似的过程制造出后本体61。在一种优选的过程中,在返回部分74的内表面上有粘接剂的条件下,把表面部件60与后本体61的一个预型件一起放置在一个模具中,进行球囊模制。把返回部分74放置并配装到底切部分62a和64a中。也可以将粘接剂涂布在底切部分62a和64a上。这样的粘接剂包括以一种液体介质或者薄膜介质的热固化粘接剂。优选的粘接剂是由3M of Minneapolis Minnesota公司DP420NS和DP460NS商标销售的一种两部分的液体环氧树脂。其它替代的粘接剂包括改性的丙烯酸液体粘接剂,比如也是由3M公司销售的DP810NS。替代地,与本发明一起可以采用泡沫胶带,比如Hysol Synspan。
把一个球囊放置在预型件和表面部件60的中空的内部中,并且在一个模具中对它加压,同时对模具加热。共模制过程把后本体61固定到表面部件60上。替代地,可以使用一种粘接剂把后本体61粘接到表面部件60上,或者用机械方式把它固定到返回部分74上。
如在图21-22中所示,返回部分74与底切部分62a和64a重叠一定距离L0,此距离的范围最好由0.25英寸到1.00英寸,更可取地由0.40英寸到0.70英寸,而最可取地为0.50英寸。在冠状部分62和底部64的边缘190与返回部分74的边缘195之间形成一个环形的间隙170。此环形的间隙170最好有距离Lg,该距离的范围最好为由0.020英寸到0.100英寸,更可取地由0.050英寸到0.070英寸,而最可取地为0.060英寸。由底切部分62a和64a的上表面出来的伸出部分175建立一个返回部分74的内表面与底切部分62a和64a的上表面之间的最小粘接厚度。此粘接厚度的范围最好为由0.002英寸到0.100英寸,更可取地由0.005英寸到0.040英寸,而最可取地为0.030英寸。液体粘接剂200最好把后本体61固定到表面部件60上。可以将底切部分62a和64a的前边缘180密封起来,以防止液体粘接剂进入中空的内部46。
后本体61的冠状部分62朝向底部64为大致中凸的,并且在与表面件60接合的位置的外面与底部64的带状部90接合。冠状件62的厚度范围最好为由0.010英寸到0.100英寸,更可取地由0.025英寸到0.070英寸,甚至更可取地由0.028英寸到0.040英寸,而最可取地厚度为0.033英寸。底部64包括底部段91和可选的基本上与底部段91垂直的带状部90,其厚度范围最好为由0.010英寸到0.100英寸,更可取地由0.025英寸到0.070英寸,甚至更可取地由0.028英寸到0.040英寸,而最可取地厚度为0.033英寸。底切部分62a,64a,64aa和133a到底部64和冠状部分62有类似的厚度。在一个优选实施例中,后本体61包括或由多层聚脂胶片构成,典型地由6或7层构成,比如在题为Composite Golf Head and Method ofManufacturing的美国专利号6248025中公开的结构,在这里将该专利的全文结合进来作为参考。底部段91朝向冠状部分62为大致中凸的。将可选的球囊口135设置在底部的底切部分64a中。
如在图21中所示,最好把一个配重件122设置在球棒头20的中空的内部中。该配重件122最好是载装有钨的薄膜,沉积有钨的聚合物,或者是类似的配重机构,比如在题为A Composite Golf Headwith an Integral Weight Strip在1999年12月29日递交的美国专利号6386990中公开的机构,在这里将该专利的全文结合进来作为参考。本领域技术人员将认识到,可以采用其它的高密度材料做为可选的配重件,而不偏离本发明的范围和精神。
在图23-28中示出了本发明的高尔夫球棒头的又一个实施例。在这个实施例中,高尔夫球棒头20具有最好包括或由一种金属材料构成,比如钛,钛合金,或者类似材料,并且更可取地包括或由一种铸造的钛合金材料构成的本体。用作远距棒的带有由铸造钛合金构成的本体22的高尔夫球棒头20最可取地有380立方厘米的体积。最好用一种方法比如众所周知的脱腊的铸造方法(the well-knownlost-wax casting method)由熔化的金属铸造出本体22。用于铸造的金属最好是钛或者一种钛合金,比如6-4钛合金,alpha-beta钛合金,或者用于锻造的beta钛合金,以及用于铸造的6-4钛合金。替代地,本体22包括或由17-4钢合金构成。制造本体22的其它方法包括由平的薄片金属制成本体22,由实体的金属块机械加工出本体22,由锻造的预成型件电化学研磨出本体,采用离心铸造法铸造出本体,采用悬浮铸造法铸造出本体,以及采用类似的制造方法。
这个实施例的高尔夫球棒头20可选地有一个前壁30,它有一个开口32,用来放置击打板插入件40,比如在2002年11月12日递交的题为A Golf Club Head with a Face Insert的美国专利申请号10/065712中公开的插入件。击打板插入件40最好包括或由一种成形的钛合金材料构成。这样的钛材料包括钛合金,比如6-22-22钛合金和Ti10-2-3合金,Beta-C钛合金,所有这些可以由RTIInternational Metals of Ohio公司获得,SP-700钛合金(可以由Nippon Steel of Tokyo,Japan公司获得),可以由Diado Steel ofTokyo,Japan公司获得的DAT55G钛合金,以及类似材料。对于击打板插入件40的优选材料是一种经过热处理的6-22-22钛合金,它是按重量包括或由钛,6%的铝,2%的锡,2%的钼,2%的锆和0.23%的硅组成的一种钛合金。这种钛合金将有超过40%的总体微结构是alpha相。
在一个优选实施例中,击打板插入件40有均匀的厚度,其范围为由0.040英寸到0.250英寸,更可取地由0.080英寸到0.120英寸,而对于钛合金击打板插入件40来说,最可取的厚度为0.108英寸。
本发明的高尔夫球棒头20的另一方面是针对一种高尔夫球棒头20,它有高的复原系数,为的是使得用本发明的高尔夫球棒头击打的高尔夫球有更远的距离。复原系数(在这里也被称为“COR”)由下式确定:
e=(v2-v1)/(U1-U2)
其中U1为在冲击之前球棒头的速度;U2为在冲击之前高尔夫球的速度,此速度为零;v1为高尔夫球刚刚与球棒头的表面分开之后球棒头的速度;v2为高尔夫球刚刚与球棒头的表面分开之后高尔夫球的速度;而e为高尔夫球与球棒表面之间的复原系数。
对于没有能量添加的系统,e的数值被限制在0与1.0之间。对于比如软的粘土或者腻子的材料,复原系数e可能接近为零,而对于完全弹性的材料,没有任何能量作为变形的结果被损失掉,e的数值可能为1.0。当在传统的检验条件下进行测量时,高尔夫球棒头20的复原系数最好在由0.80到0.94的范围内。
本发明的球棒头20在标准的用一种给定的球的USGA检验条件下的复原系数最好在由大约0.80到0.94的范围内,更可取地范围在由0.82到0.89,最可取地为0.86。
击打板插入件40的质量范围最好由40克到90克,更可取地范围由50克到80克,甚至更可取地范围由55克到75克,最可取地为65克。在图1-15的优选实施例中,本体22(不带配重)的质量范围由30克到100克,更可取地范围由40克到90克,甚至更可取地范围由60克到80克,最可取地为70克。后配重件50的质量范围最好由30克到90克,更可取地范围由40克到70克,最可取地为55克。插球棒的管57的质量的范围最好由3克到10克,更可取地范围由4克到8克,最可取地为6克。此外,可以将数量范围在由0.5克到5克的环氧树脂或者其它类似的可以流动的材料注入进高尔夫球棒头20的中空内部34中,用作它的选择性的配重。
如在图12和13中所示,球棒头20由前壁30到冠部24的后端37的深度“D”最好范围为由3.0英寸到4.5英寸,最可取地为3.74英寸。球棒头20当处于对号位置由底部26到冠部24测量的高度“H”最好范围为由2.0英寸到3.5英寸,最可取地为2.62英寸。球棒头20由趾部端38到跟部端36的宽度“W”最好范围为由4.0英寸到5.5英寸,最可取地为4.57英寸。击打板插入件40的高度“h”最好范围为由1.8英寸到2.5英寸,最可取地为2.08英寸。击打板的插入件由趾部端到跟部端的宽度“w”最好范围为由3.0英寸到5.0英寸,最可取地为3.52英寸。
图14和15示出了穿过高尔夫球棒头的重心的惯量轴线。这些惯量轴线用X,Y和Z表示。X轴线由击打板插入件40穿过重心CG延伸到高尔夫球棒头20的后面。Y轴线由击打板插入件40的趾部端38穿过重心CG延伸到高尔夫球棒头20的跟部端36。Z轴线由冠状件24穿过重心CG延伸到底部26。
如在Ralph Maltby的Golf Club Design,Fitting,Alteration&Repair的第4版中定义的那样,高尔夫球棒头的重心或质心是由当把球棒头悬挂起来时它取得平衡的两点或更多点的竖直相交线确定出的在球棒头内部的一个点。在Golf Club Design,Fitting,Alteration&Repair中提供了对于重心的这个定义的更详尽的解释。
最好使用一个检验框架(XT,YT,ZT)随后转移到一个头部框架(XH,YH,ZH)上测量高尔夫球棒头20的重心和惯量矩。可以使用在其上有两个称重天平的重心台获得高尔夫球棒头的重心,如在2001年2月27日递交的题为High Moment of Inertia CompositeGolf Club的共同未决的美国专利申请号09/796951中公开的那样,在这里将它的全文结合进来作为参考。如果存在一根轴,就将它移开,并且用一个插球棒的管立方体(hosel cube)替换它,该立方体有与高尔夫球棒头的轴线垂直的多个面。给定了高尔夫球棒头的重量之后,当把高尔夫球棒头同时放在两个天平上并且沿着一个特定的方向即X方向,Y方向,或者Z方向称重时,两个天平使得可以确定出高尔夫球棒头的重量分布。
一般说来,本发明的高尔夫球棒头20关于Z轴线的惯量矩Izz的范围将由2800g·cm2到5000g·cm2,最好由3000g·cm2到4500g·cm2,更可取地为由3200g·cm2到4000g·cm2,最可取地为3758g·cm2。本发明的高尔夫球棒头20关于Y轴线的惯量矩Iyy的范围将由1500g·cm2到4000g·cm2,最好由2500g·cm2到3400g·cm2,更可取地为由2900g·cm2到3100g·cm2,最可取地为3003g·cm2。
进而,本发明的高尔夫球棒头20最好有好的惯量品质,比如在美国专利号6425832中公开的那样,在这里将该专利的全文结合进来作为参考。
表1
示例 | 表面质量(克) | 对接质量(克) | 本体质量(克) | Iyy(g·cm<sup>2</sup>) | CG深度(英寸) |
1 | 65 | 55 | 71 | 3051 | 1.40 |
2 | 72 | 45 | 80 | 3013 | 1.25 |
3 | 73 | 29 | 97 | 2671 | 1.06 |
4 | 75 | 12 | 110 | 2147 | 0.89 |
表1公开了对于在图1-15中示出的第一实施例的高尔夫球棒头的测量结果。表1的表面质量测量指的是击打板40的质量。对接质量测量指的是后配重件50的质量。本体质量测量指的是本体22的质量。如上面公开的那样测量关于高尔夫球棒头的重心的惯量矩Iyy。由高尔夫球棒头20的击打板(或表面)40的内表面测量重心。如在图29-30中所示,把重心区100定义为一个由高尔夫球棒头20的整个击打板40(或前壁或表面)向后的区域。例如,位于离开击打板40的内表面1.40英寸以内的重心包括一个离开击打板40的内表面按照击打板40的凸出和滚动向后1.40英寸的距离的体积。因此,沿着CG区100的边缘的每一点P1-P4沿着一条线离开击打板40的内表面1.40英寸。该线与击打板40的内表面垂直。替代地,如在图31-32中所示,CG区在一个离开击打板40的内表面的专门范围内。倒如,在图31-32中,此范围为离开击打板40的内表面0.75英寸到1.40英寸。
表2公开了对于某些进行比较的高尔夫球棒头的质量,体积,重心位置,以及关于重心的惯量矩Iyy。
表2
制造商 | 型号 | 体积(cc) | 球棒头质量(克) | Iyy(g·cm<sup>2</sup>) | CG深度(英寸) |
TaylorMade | 360 | 360 | 190 | 2118 | 1.30 |
TaylorMade | 510 | 330 | 198 | 2083 | 1.19 |
TaylorMade | 540 | 350 | 197 | 2108 | 1.26 |
TaylorMade | 580 | 400 | 196 | 2417 | 1.45 |
TaylorMade | BurnerR420 | 405 | 200 | 2364 | 1.24 |
Cleveland | Launcher330 | 330 | 201 | 2008 | 1.15 |
Cleveland | Launcher330 | 400 | 200 | 2358 | 1.26 |
Cobra | SS350 | 350 | 204 | 2338 | 1.25 |
Cobra | SS427 | 425 | 197 | 2429 | 1.13 |
图33为关于高尔夫球棒头的重心的惯量矩Iyy与重心离开高尔夫球棒头的击打板的内表面的距离的关系图。线500表示函数Y=f(X)+b,此线将本发明的高尔夫球棒头与其它的高尔夫球棒头区分开。
本发明的一个方面是一种高尔夫球棒头20,它的重心位于离开击打板的内表面的距离小于1.20英寸,并且,关于穿过该高尔夫球棒头的重心的Iyy轴线的惯量矩大于2500g·cm2。
本发明的另一方面是一种高尔夫球棒头20,它的重心位于离开击打板的内表面的距离小于1.10英寸,并且,关于穿过该高尔夫球棒头的重心的Iyy轴线的惯量矩大于2100g·cm2。
本发明的另一方面是一种高尔夫球棒头20,它的重心位于离开击打板的内表面的距离小于1.47英寸,并且,关于穿过该高尔夫球棒头的重心的Iyy轴线的惯量矩大于2550g·cm2。
本发明的另一方面是一种高尔夫球棒头20,它的重心位于离开击打板的内表面的距离小于1.05英寸,并且,关于穿过该高尔夫球棒头的重心的Iyy轴线的惯量矩大于1600g·cm2。
本发明的另一方面是一种高尔夫球棒头20,它的重心位于离开击打板的内表面的距离的范围为由0.50英寸到1.05英寸,并且,关于穿过该高尔夫球棒头的重心的Iyy轴线的惯量矩的范围为由1600g·cm2到3000g·cm2。
本发明的另一方面是一种高尔夫球棒头20,它的重心位于离开击打板的内表面的距离的范围为由0.50英寸到1.47英寸,并且,关于穿过该高尔夫球棒头的重心的Iyy轴线的惯量矩的范围为由2550g·cm2到3200g·cm2。
本发明的另一方面是一种高尔夫球棒头20,它的重心位于离开击打板的内表面的距离的范围为由0.75英寸到1.10英寸,并且,关于穿过该高尔夫球棒头的重心的Iyy轴线的惯量矩的范围为由2100g·cm2到2800g·cm2。
Claims (9)
1.一种高尔夫球棒头,它包括:
冠部,底部以及击打板;
其中,所述高尔夫球棒头的重心位于离开所述击打板的内表面的距离小于1.47英寸,并且,关于穿过所述高尔夫球棒头的重心的Iyy轴线的惯量矩大于2500g·cm2;
其特征在于,其还包括带状部,以及设置在所述带状部中与所述击打板插入件相对的外凹入部内的后配重件。
2.按照权利要求1所述的高尔夫球棒头,其特征在于,所述冠部和底部包括经过预浸处理的材料的片层,而所述击打板插入件包括一种金属材料。
3.按照权利要求1所述的高尔夫球棒头,其特征在于,所述高尔夫球棒头的关于穿过所述高尔夫球棒头的重心的Iyy轴线的惯量矩的范围为由2550g·cm2到3000g·cm2。
4.按照权利要求1所述的高尔夫球棒头,其特征在于,所述高尔夫球棒头的关于穿过所述高尔夫球棒头的重心的Iyy轴线的惯量矩的范围为由2600g·cm2到3000g·cm2。
5.按照权利要求1所述的高尔夫球棒头,其特征在于,所述高尔夫球棒头的关于穿过所述高尔夫球棒头的重心的Iyy轴线的惯量矩的范围为由2800g·cm2到3200g·cm2。
6.按照权利要求1所述的高尔夫球棒头,其特征在于,所述高尔夫球棒头的重心离开所述击打板的内表面的距离为由1.45英寸到0.87英寸。
7.按照权利要求1所述的高尔夫球棒头,其特征在于,所述高尔夫球棒头的重心离开所述击打板的内表面的距离为由1.27英寸到0.90英寸。
8.按照权利要求1所述的高尔夫球棒头,其特征在于,所述高尔夫球棒头的重心离开所述击打板的内表面的距离为由1.20英寸到0.95英寸。
9.按照权利要求1所述的高尔夫球棒头,所述击打板插入件有均匀的厚度范围为由0.040英寸到0.250英寸,所述击打板插入件包括一种钢合金材料并且它的质量范围为由40克到80克;以及
所述配重件的质量范围为由30克到60克,并且它包括一种钨合金材料;
其中,所述高尔夫球棒头的恢复系数为0.82到0.89,所述高尔夫球棒头的体积范围为由360方厘米到450立方厘米,所述高尔夫球棒头的质量范围为由190克到225克,穿过重心的Izz轴线的惯量矩大于3000g·cm2。
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