CN104606858A - 具有多材料面的高尔夫球杆头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有多材料面的高尔夫球杆。更具体的，本发明的高尔夫球杆头具有击打面，其形成了口袋，其中该口袋填充有第二材料，其具有较低的密度来改进该高尔夫球杆头的性能。本发明所公开的多材料面通常的特性时间斜率可以大于大约5而小于大约50，其中该特性时间斜率是基于根据美国高尔夫协会(USGA)的特性时间(CT)测试所采集的不同的数据点来测定的。

Description

具有多材料面的高尔夫球杆头

相关申请

本申请是2011年12月15日提交的美国专利申请No.13/326967的部分继续(CIP)申请，其是2010年7月8日提交的美国专利申请No.12/832461，现在的美国专利No.8221261的部分继续申请，其公开内容在此以它们全部引入作为参考。

技术领域

本发明通常涉及一种具有多材料面的高尔夫球杆头。更具体的，本发明涉及一种具有击打面的高尔夫球杆头，该击打面具有处于该击打面前沿部分处的口袋。该击打面的前沿部分处的口袋可以填充这样的材料，该材料的密度不同于用于形成击打面的其余部分的材料。本发明的多材料击打面可以使用具有第二密度的较轻的第二材料来填充由击打面产生的口袋，同时该击打面的其余部分使用具有第一密度的较重的第一材料。通过这种多材料击打面所产生的高尔夫球杆头的特性时间(CT)斜率可以大于大约5而小于大约50，其是根据美国高尔夫协会(USGA)的特性时间(CT)测试来测量的。

背景技术

为了改进高尔夫球杆的性能，高尔夫球杆设计者一直在努力寻求不同的方式，来将高尔夫球击打得更远和更直。设计高尔夫球杆(其将高尔夫球击打得更远)通常会需要改进高尔夫球杆头的能力，来有效的将高尔夫球手所产生的能量经由高尔夫球杆转移到高尔夫球上。另一方面，将高尔夫球击打得更直通常将需要改进高尔夫球杆将高尔夫球保持在相对直的路径上的能力，即使该高尔夫球被偏心击打也是如此；因为高尔夫球(其在高尔夫球杆头的中心处被击打)通常将保持相对直的飞行路径。

有效的将高尔夫球手所产生的能量转移到高尔夫球上来击打高尔夫球进一步会主要涉及到高尔夫球杆和高尔夫球之间的回弹系数(COR)。高尔夫球杆和高尔夫球之间的COR通常会涉及到这样的分数值，其代表了物体在它们彼此冲击之前和之后的速度之比。De Shiell等人的美国专利No.7281994提供了一个好的例子，其通过讨论使用更薄的击打面的高尔夫球杆头在冲击高尔夫球时如何偏斜得更大来产生更高的COR，而解释了这个COR概念；其导致了更大的行程。

能够相对直的击打高尔夫球(甚至当球杆在偏离击打面中心的位置上击打高尔夫球时也是如此)通常会包括高尔夫球杆耐旋转扭曲的能力；一种现象，其在偏心击打过程中自然发生。Lgarashi的美国专利No.5058895通过讨论产生具有更高的惯性矩(MOI)的高尔夫球杆的优点而更详细的讨论这个概念，其是一种当在偏离高尔夫球杆头几何中心的位置上击打高尔夫球时，量化高尔夫球杆耐旋转扭曲能力的方式。更具体的，Igarashi的美国专利No.5058895在高尔夫球杆头的后趾部、后中心和后跟部使用重量，作为增加高尔夫球杆头的MOI的一种方式，其进而允许高尔夫球杆更直的击打高尔夫球。应当注意的是，虽然在高尔夫球杆头后周处周围另外的重量能够增加高尔夫球杆的MOI，但是这些重量不能无限制的加入，而不考虑高尔夫球杆头的整体重量。因为增加高尔夫球杆头的整体重量是不令人期望的，增加高尔夫球杆头后部的重量通常将需要从该高尔夫球杆头的其他区域中消去同样量的重量。

基于上面两个例子，可以看到从高尔夫球杆头的击打面上除去重量不仅使得高尔夫球杆头具有更薄的面且更高的COR，而且所除去的重量可以置于更佳的位置上，来增加高尔夫球杆头的MOI。早期的尝试之一是从高尔夫球杆击打面除去不必需的重量，这可以在Schmidt等人的美国专利No.5163682中看到。其中高尔夫球杆头的击打面通过将不受直接冲击的击打面部分制造得更薄而具有可变的厚度。

Vincent等人的美国专利No.5425538显示了一种可选择的方式，通过使用纤维基复合材料来从高尔夫球杆击打面上除去不必需的重量。因为纤维基复合材料通常的密度会小于传统的金属例如钢或钛的密度，这种纤维基复合材料单独的简单替代将产生明显量的自由选择重量，其可以用于改进高尔夫球杆的MOI。纤维基复合材料由于它们相对轻的重量特性而倾向于令人期望的从高尔夫球杆头的不同部分除去重量。但是，因为这样的轻量的纤维基复合材料的耐久性会劣于金属类型的材料，因此用轻量纤维基复合材料完全代替高尔夫球杆的击打面将牺牲高尔夫球杆头的耐久性。

Chao等人的美国专利No.7628712公开了一种方式，使用金属帽来包裹用于构造高尔夫球杆头击打板的纤维基复合材料，来改进由纤维基复合材料制成的击打面的耐久性。该金属帽帮助阻止击打面的磨损(该磨损是由于高尔夫球的反复冲击引起的)，而该金属环侧边周围的缘边进一步保护了该复合材料防止剥离和分层。使用金属帽虽然有助于改进高尔夫球杆头击打面的耐久性，但是不会是一种可行的解决方案，因为严重的冲击将会把纤维基复合材料从所述帽中逐出。

除了关注纤维树脂基质本身的耐久性之外，利用复合材料来形成高尔夫球杆的击打面提出了另外的挑战。更具体的，当设计者试图将纤维基复合材料结合到金属材料上时，特别是在这样的位置结合时，即，该位置将经历在高尔夫球杆击打高尔夫球时通常所产生的高应力水平时，出现了主要的设计障碍之一。最后，使用复合材料类型的材料来形成高尔夫球杆头的击打面部分也会是不令人期望的，因为它改变了高尔夫球杆的声音和感觉，其不同于高尔夫球手所习惯的那样，这阻止了高尔夫球手接受这样的产品。

最后，虽然存在着通过用可选择的面材料进行试验来改进高尔夫球杆头性能的全部尝试，但是现有技术缺乏一种方式来产生击打面，其节约了重量，改进COR，并且是足够耐久的，而不牺牲高尔夫球杆头的声音和感觉。因此，如上可见，本领域需要具有纤维基复合材料击打面的高尔夫球杆头，其可以节约重量，改进高尔夫球杆头的COR，并且可以耐受高尔夫球冲击所产生的高应力水平，全部都不牺牲该高尔夫球杆头的声音和感觉。

发明内容

本发明的一方面是一种高尔夫球杆头，其包含击打面和本体部分。该击打面位于接近高尔夫球杆头前部处，同时该本体部分连接到击打面的尾部。该击打面进一步包含击打面边界周围的、由具有第一密度的第一材料制成的周边部分和接近于击打面中心、被该周边部分包围的中心部分；其中该中心部分限定了击打面中心的口袋。该本体部分进一步包含冠部、底面和裙部。在击打面中心部分处形成的口袋填充有杆面嵌入件，其由具有第二密度的第二材料制成；其中该第二密度小于第一密度。最后，上面公开的击打面的特性时间斜率大于大约5而小于大约50。

在本发明的另一方面，提供了一种高尔夫球杆头，其包含由具有第一密度的第一材料制成的本体，其具有限定了其中的口袋的前部，和位于所述口袋内的，由具有第二密度的第二材料制成的杆面嵌入件；其中该第二密度小于第一密度。该击打面的特性时间斜率大于大约5而小于大约50，和该高尔夫球杆头的第一峰频率与体积之比大于大约7.0赫兹/，该第一峰频率与体积之比定义为高尔夫球杆头在它冲击高尔夫球时的声音的信号功率图的第一峰频率除以该高尔夫球杆头的体积。

在本发明的另一方面，提供了一种高尔夫球杆头，其包含由具有第一密度的第一材料制成的击打面，位于接近高尔夫球杆头的前部处，所述击打面限定了击打面中心处的口袋，和位于所述口袋中的由具有第二密度的第二材料制成的杆面嵌入件；其中该第二密度小于该第一密度。这里公开的击打面还包含口袋周边周围的底切。

本发明的这些和其他的特征、方面和优点将通过参考下面的附图、说明书和权利要求书而变得更好理解。

附图说明

本发明前述的和其他特征和优点将从本发明下面的如附图所示的说明中而变得显而易见。附图，其在此引入和形成说明书的一部分，进一步用于解释本发明的原理和使得本领域技术人员能够制造和使用本发明。

图1显示了根据本发明一种示例性实施方案的高尔夫球杆头的透视图；

图2显示了根据本发明一种示例性实施方案，一种高尔夫球杆头的放大透视图，具有与该高尔夫球杆头内它的口袋分离的杆面嵌入件；

图3显示了根据本发明一种示例性实施方案的高尔夫球杆头的主视图；

图4显示了根据本发明一种示例性实施方案的高尔夫球杆头的横截面图，其是沿着图3所示的横截面线A-A’来截取的；

图5显示了根据本发明一种示例性实施方案的高尔夫球杆头的放大的横截面图，聚焦于该高尔夫球杆头的击打面部分上；

图6显示了根据本发明另一种示例性实施方案的高尔夫球杆头的放大的横截面图，聚焦于该高尔夫球杆头的击打面部分上；

图6A显示了根据本发明另一种示例性实施方案的高尔夫球杆头的另一放大的横截面图，聚焦于口袋的周边；

图6B显示了根据本发明另一种示例性实施方案的高尔夫球杆头的另一放大的横截面图，聚焦于口袋周边；

图6C显示了根据本发明另一种示例性实施方案的高尔夫球杆头的另一放大的横截面图，聚焦于口袋周边；

图6D显示了根据本发明另一种示例性实施方案的高尔夫球杆头的另一放大的横截面图，聚焦于口袋周边；

图7显示了现有技术高尔夫球杆头的一种信号功率图，其量化了现有技术高尔夫球杆头的声音；

图8显示了不同的现有技术高尔夫球杆头的一种信号功率图，其量化该不同的现有技术高尔夫球杆头的声音；

图9显示了本发明的一种示例性实施方案的信号功率图，其量化了本发明的该示例性高尔夫球杆头的声音；

图10显示了不同的数据的特性时间绘图，该数据采集自根据USGA CT测试的示例性本发明的高尔夫球杆头；

图11显示了根据本发明另一种可选择的示例性实施方案的高尔夫球杆头的放大的横截面图，聚焦于该高尔夫球杆头的击打面部分；

图12显示了根据本发明另一种可选择的示例性实施方案的高尔夫球杆头的放大的横截面图，聚焦于该高尔夫球杆头的击打面部分；

图13显示了根据本发明另一种可选择的示例性实施方案的高尔夫球杆头的放大的横截面图，聚焦于该高尔夫球杆头的击打面部分；

图14显示了根据本发明另一种可选择的示例性实施方案的高尔夫球杆头的放大的横截面图，聚焦于该高尔夫球杆头的击打面部分；

图15显示了根据本发明另一种可选择的示例性实施方案的高尔夫球杆头的放大的横截面图，聚焦于该高尔夫球杆头的击打面部分；

图16显示了根据本发明另一种可选择的示例性实施方案的高尔夫球杆头的放大的横截面图，聚焦于该高尔夫球杆头的击打面部分；

图17显示了根据本发明另一种可选择的示例性实施方案的高尔夫球杆头的放大的横截面图，聚焦于该高尔夫球杆头的击打面部分；

图18显示了根据本发明另一种可选择的示例性实施方案的高尔夫球杆头的放大的横截面图，聚焦于该高尔夫球杆头的击打面部分；

图19显示了根据本发明另一种可选择的示例性实施方案的高尔夫球杆头的放大的横截面图，聚焦于该高尔夫球杆头的击打面部分；

图20显示了根据本发明一种示例性实施方案的用于制造杆面嵌入件的复合材料内的纤维的应力和应变图；

图21显示了根据本发明一种示例性实施方案的用于构造杆面嵌入件的具体类型的纤维定向的分解的透视图；

图22显示了根据本发明一种不同的示例性实施方案的用于构造杆面嵌入件的不同类型的纤维定向的分解的透视图；

图23显示了根据本发明一种不同的示例性实施方案的用于构造杆面嵌入件的不同类型的纤维定向的分解的透视图；

图24显示了根据本发明另一可选择的实施方案的高尔夫球杆头的分解的横截面图；

图25显示了根据本发明另一可选择的实施方案的高尔夫球杆头的分解的横截面图；

图26显示了根据本发明另一可选择的实施方案的高尔夫球杆头的分解的横截面图；

图27显示了根据本发明另一种可选择的示例性实施方案的高尔夫球杆头的放大的横截面图，聚焦于该高尔夫球杆头的击打面部分；

图28显示了根据本发明另一种可选择的示例性实施方案的高尔夫球杆头的放大的横截面图，聚焦于该高尔夫球杆头的击打面部分；

图29显示了根据本发明另一种可选择的示例性实施方案的高尔夫球杆头的放大的横截面图，聚焦于该高尔夫球杆头的击打面部分；

图30显示了根据本发明另一种可选择的示例性实施方案的高尔夫球杆头的放大的横截面图，聚焦于该高尔夫球杆头的击打面部分；

图31显示了根据本发明一种可选择的实施方案的高尔夫球杆头的横截面图；

图32显示了根据本发明另一可选择的实施方案的高尔夫球杆头的横截面图；和

图33显示了根据图32所示的本发明可选择的实施方案的高尔夫球杆头的击打面部分的放大的横截面图。

图34显示了根据本发明甚至另一可选择的实施方案的高尔夫球杆头的击打面部分的放大的横截面图；和

图35显示了根据图34所示的本发明的可选择的实施方案的高尔夫球杆头的顶视图。

具体实施方式

下面的详细说明描述了进行本发明的目前所预期的最佳模式。本说明书不采用限制性含义，而仅仅是用于说明本发明的一般原理的目的，因为本发明是的范围是通过附加的权利要求书来最佳定义的。

不同的本发明的特征在下面描述，并且每个可以彼此独立的使用或者与其他特征组合使用。但是，任何单个的本发明的特征不能解决上述的任何或全部的问题或者仅仅会解决上述问题之一。此外，上述一个或多个问题不能通过下述任何一个特征来完全解决。

附图的图1显示了根据本发明一种示例性实施方案的高尔夫球杆头100的透视图。更具体的，图1显示了高尔夫球杆头100，其具有位于高尔夫球杆头100的前部处的击打面102，具有连接到击打面102后部上的本体部分。该高尔夫球杆头100的后部本体部分在这个目前的示例性实施方案中通常可以包含冠状部104、底面106和裙部108。本发明的这个目前的示例性实施方案中所述击打面102通常可以具有在击打面102外边界周围的周边部分110和在击打面102的中心区域处的中心部分112。击打面102的周边部分110和中心部分112之间的这种区别在本发明的这个目前示例性实施方案中是重要的，因为与用于高尔夫球杆头100的其余部分(包括周边部分110)不同的材料可以用于构造击打面102的中心部分112。尽管有上面所述的，但是周边部分110也可以由与高尔夫球杆头100以及击打面102其余部分不同的材料来构造，来进一步改进高尔夫球杆头100的性能，而不脱离本发明的范围和内容。

在本发明的一种示例性实施方案中，击打面102的周边部分110通常可以由第一材料构成，其通常可以是具有相对高的第一密度的金属；例如钛或钢。虽然典型的足够强来经受高尔夫球杆头100和高尔夫球之间的冲击力，但是这些材料仍然倾向于偏重。更具体的，钢是上述两种材料中较重的，通常其密度可以是大约5.0g/cm³至8.00g/cm³。另一方面，钛通常密度会低于钢，其密度是大约4.00g/cm³至大约5.00g/cm³。

在处于这样的额外的高尔夫球杆内自由选择的重量时，任何量的重量(其可以从高尔夫球杆头100的任何部分中节约)会有助于改进该高尔夫球杆头100的重心(CG)位置和惯性矩(MOI)。因此，在尝试从高尔夫球杆头100的击打面102节约重量时，图1所示的本发明目前的示例性实施方案可以利用具有相对低的第二密度的第二材料来构造击打面102的中心部分112。更具体的，击打面102的中心部分112可以使用下面的材料来构造：密度是大约2.7g/cm³的铝材，密度是大约1.738g/cm³的镁材，密度是大约1.70g/cm³的复合材料类型材料或者具有比第一材料密度更低的密度的任何其他材料，全部都不脱离本发明。归因于用于构造中心部分112的第二材料较轻的第二密度，整个击打面112的总重量可以显著降低，和处于大约15至大约25g的范围；特别是当与完全由密度更大的材料例如钛构造的击打面102相比时更是如此。这种重量节约通常可以基于大约60mm至80mm宽，大约25mm至50mm高和大约2.0mm至3.5mm厚的击打面112来计算。需要指出的是使用具有较低的第二密度的第二材料来构造击打面102的中心部分112会遇到某些设计挑战，因为具有较低密度的材料不够强来经受高尔夫球杆头100和高尔夫球之间的冲击力。

本发明为了解决上面的耐久性问题，可以使用双层的中心部分112，其包含两种不同的材料，其能够提供第二材料的轻量益处与第一材料的强度和耐久性益处二者的组合。附图的图2显示了一种放大的透视图的高尔夫球杆头200，其给出了根据本发明一种示例性实施方案的双层的中心部分212更好的示意。更具体的，该高尔夫球杆头200放大图能够显示杆面嵌入件220和口袋222。因为在本发明该目前示例性实施方案中所示的口袋222没有设计成完全穿透了击打面210的中心部的整个厚度，因此它留下了一层金属第一材料来充当用于杆面嵌入件220的轻量的第二材料的衬背。杆面嵌入件220如上所述是由轻量的第二材料制成的，其通常可以独立于高尔夫球杆头200的其余部分来构造，并且在高尔夫球杆头完成后插入到它在口袋222内的放置位置上。最后，需要指出的是杆面嵌入件220的几何形状通常可以模拟口袋222的几何形状，这使得两个部件能够彼此无缝组装。

杆面嵌入件220虽然如上所述能够包含许多类型的轻密度材料，但是在本发明的一种示例性实施方案中其通常可以包含复合材料类型材料。复合材料类型材料，如这种目前本发明所示，通常应用于由两种或更多种组成材料所制成的工程化材料，其具有明显不同的在宏观水平上保持独立和不同的物理或化学性能。更具体的，复合材料类型材料可以指的是碳纤维的织造网，其用热塑性或者可热硬化的树脂材料进行了浸渍；更通常的被称作树脂浸渍的碳纤维。

附图的图3显示了根据本发明一种示例性实施方案的高尔夫球杆头300的主视图。该高尔夫球杆头300的主视图显示了与周边部分310以及击打面302相比，中心部分312的相对尺寸、距离和百分比。更具体的，在本发明的这种示例性实施方案中，击打面302通常会具有大于大约3600mm²而小于大约4000mm²，更优选大于大约3300mm²而小于大约3900mm²，和最优选大约3800mm²的前沿表面积。另一方面，中心部分312通常可以具有大于大约2500mm²而小于大约2900mm²，更优选大于大约2600mm²而小于大约2800mm²，和最优选大约2700mm²的前沿表面积。最后，周边部分310的前沿表面积通常可以通过用击打面302减去中心部分312的面积来推出，这产生了大于大约900mm²而小于大约1300mm²，更优选大于大约1000mm²而小于大约1200mm²，和最优选大约1100mm²的范围。应当注意的是该目前示例性实施方案中所示的中心部分312可以模拟击打面302的外部几何形状，来改进中心区域的覆盖，而不脱离本发明的范围和内容。

为了在中心部分312(其包含轻量第二材料)处具有足够大的口袋，该中心部分312必须构造击打面302的主要部分。换言之，中心部分与击打面之比需要大于大约0.65，更优选大于大约0.70和最优选大于大约0.75。中心部分与击打面之比定义为中心部分312的前沿表面积除以击打面302的前沿表面积，如下面的等式(1)所示：

  等式(1)

最后，击打面302可以分为中心部分312和周边部分313，其中中心部分312定义为口袋，其可以填充有上述第二材料。

图3所示的高尔夫球杆头300的主视图还显示了中心部分312与击打面302周边的偏离量处于偏距d1，其定义为击打面302周边和中心部分312周边之间的距离。偏距d1，如这个目前示例性实施方案所示，通常可以帮助定义中心部分312内的口袋的尺寸，其决定了可以用于填充所述口袋来改变高尔夫球杆头300的性能的第二材料的量。在本发明的一种示例性实施方案中，偏距d1通常可以小于大约0.5英寸，更优选小于大约0.33英寸，和最优选大于大约0.25英寸，全部都不脱离本发明的范围和内容。虽然图3所示的高尔夫球杆头300显示了沿着击打面302的整个周边恒定的偏距d1，但是偏距d1可以变化来获得重量去除和耐久性之间正确的平衡，而不脱离本发明的范围和内容。

附图的图4显示了根据本发明一种示例性实施方案的沿着图3所示的横截面线A-A’的高尔夫球杆头400的横截面图。该高尔夫球杆头400的横截面图允许更清楚的观察高尔夫球杆头400的中心部分412的口袋422以及衬背部分423。因为通过口袋422内的轻量第二材料能够实现的重量节约需要与衬背部分423内的金属材料的强度和耐久性取得平衡，因此口袋422和衬背部分423的相对厚度对目前的本发明来说重要的。在本发明的一种示例性实施方案中，口袋的深度d2可以恒定保持在大于大约0.2mm而小于大约2.0mm，更优选大于大约0.5mm而小于大约1.5mm，和最优选大约1.0mm。为了平衡在口袋422内使用更轻的第二材料所牺牲的耐久性，衬背部分423通常会需要保持厚度d3，其允许高尔夫球杆头400经受与高尔夫球的冲击力。因此，衬背部分423的厚度d3通常可以具有恒定的厚度，其大于大约1.5mm而小于大约3.0mm，更优选大于大约1.75mm而小于大约2.75mm，最优选大约2.25mm。

尽管有上面铰接的厚度，但是应当注意的是在这里更重要的数字是d2和d3之间相对厚度之比；其量化了口袋422的深度d2以及衬背部分423的厚度d3的相对厚度。这个比率，在本申请的上下文中称作“击打厚度比”，间接量化了高尔夫球杆头400降低击打面402的不必需的重量，同时保持击打面402的耐久性的能力。击打厚度比，如这个目前申请中所述，可以更具体的定义为口袋422的深度d2除以衬背部分423的厚度d3，如下面的等式(2)所示：

  等式(2)

如上面的这个示例性实施方案中所述，击打厚度比通常会小于大约1.0，更优选小于大约0.8和最优选小于大约0.7。

附图的图5显示了图4所示的圆形区域B的放大的横截面图。更具体的，图5所示的高尔夫球杆头400的击打面402的放大图允许更清楚的分别观察衬背部分423和口袋422的相对厚度d3和深度d2。除了上面的之外，图5还显示了杆面嵌入件520，其由具有第二密度的第二材料构造，其从口袋522内它的放置位置除去。关于图5的认识的首要的事情之一是杆面嵌入件520的相对尺寸和形状要适度地类似于口袋522的尺寸和形状。换言之，杆面嵌入件520通常可以设计为这样的尺寸和形状，其使得它适配于口袋522内，而不脱离本发明的范围和内容。更具体的，如图5中可见，杆面嵌入件的厚度d2通常可以基本上类似于口袋522的深度d2，表现出类似性。

虽然从图5中最小程度的可见，但是通常已知的是现代高尔夫球杆头的击打面502部分通常可以具有微小的曲率，来帮助校正由于偏心击打所形成的不利效应。现代高尔夫球杆头的击打面502部分的这种微小的曲率会更普遍的被称作高尔夫球杆头的凸出和滚动，其取决于参考点是从水平方向还是从垂直方向来选取。这里需要指出的是击打面502和/或口袋522的厚度d2通常可以由击打面502的前沿表面来决定，这意味着口袋522将具有与击打面520的前面相同的凸起和滚动曲率。保持口袋522内的该凸起和滚动曲率半径对于高尔夫球杆头的击打面502的耐久性是有利的，因为凸起形状的表面将能够比平坦或者甚至凹入形口袋522更好的吸收冲击力。但是，应当注意的是在处于本发明范围和内容中的全部实施方案中，口袋522不必须具有凸起表面，口袋522的内部表面可以是平坦的或者甚至凹入的形状，特别是在这样的情形中，这里击打面502已经足够耐久来吸收冲击力。

杆面嵌入件520和口袋522相对类似的尺寸和形状通常将帮助增强杆面嵌入件520在口袋522内的结合。但是，除了这种预先存在的利用了部件的几何形状的机械结合之外，杆面嵌入件520和口袋522之间的结合通常可以使用粘结剂类型物质来增强。粘结剂类型物质，如本申请中所述，通常可以是合成类型粘结剂；但是，粘结剂类型物质也可以是天然粘结剂，接触粘结剂，牢固型(trying)粘结剂，热熔粘结剂，UV光固化粘结剂，压敏粘结剂或者能够产生化学键合(其将杆面嵌入件520保持在口袋522内)的任何类型的粘结剂，全部都不脱离本发明的范围和内容。

附图的图6，6A，6B，6C和6D显示了本发明另一可选择的实施方案，其中口袋622可以包含在口袋622内的杆面嵌入件620之间的周边结合部分C周围的底切628，其进一步增强了两个上述部件之间的结合。更具体的，图6A，6B，6C和6D显示了不同的不同类型底切628的放大图，其能够用于增强杆面嵌入件620在口袋622内的结合，全部都不脱离本发明的范围和内容。在更详细的讨论不同的口袋622的几何形状之前，简要的讨论将杆面嵌入件620插入具有这样的底切628的口袋622中的方法将有助于解释本发明的独创性。观察图6，6A，6B，6C和6D，可以看到将具有超过底切628的较大直径的杆面嵌入件620置于口袋622中在物理上是困难的。因此，为了将杆面嵌入件620置于具有底切628的口袋622中，用于形成杆面嵌入件620的复合材料会需要在固化之前置于口袋622中。树脂浸渍的材料，不同于具有硬质体的金属材料，通常可以具有柔软的结构，直到树脂固化为止。因此，从上面可见如果将复合材料类型材料用于构造杆面嵌入件620，则该复合材料在固化之前的柔软性将允许杆面嵌入件适配到口袋622中。

除了用于构造杆面嵌入件620的树脂浸渍的复合材料类型材料的柔软性之外，用于形成树脂浸渍的复合材料的多层纤维材料还将允许将口袋622在底切628周围用树脂浸渍的复合材料填充。更具体的，因为树脂浸渍的复合材料是通过将薄层的树脂纤维彼此层化叠置来构建，因此不同的纤维层可以填充到口袋622中来处于底切628周围，而不脱离本发明的范围和内容。

图6A，6B，6C和6D全部都显示了周边结合部分C不同的放大图，其允许更清楚的观察根据本发明不同的实施方案的不同的底切628的几何形状。更具体的，图6A显示了V形底切628，其有助于将杆面嵌入件620固定在口袋622中。图6B显示了V形底切628，其具有接近底切628的外尖端的平坦的部分，来消除将产生高的冲击应力的尖角。图6C显示了本发明的另一可选择的实施方案，其中U形底切628可以用于帮助将杆面嵌入件620固定在口袋622中。最后，图6D显示了本发明的另一可选择的实施方案，其中U形底切628具有平坦的尖端，来完全消除将在冲击过程中产生裂纹或者破裂的尖角。

在这个点上，值得认可的是在高尔夫球杆头的击打面602部分处具有口袋622可以提供相比于立即所认可的益处的另外的性能益处。更具体的，除了明显的性能益处(其可以通过由上面所示的这种类型的几何形状来产生更多的自由选择重量而实现的)之外，使用这种类型的口袋622将使得高尔夫球杆头能够保持令人期望的声学声音。高尔夫球杆头的声学声音虽然难以量化，但是其大大影响了高尔夫球杆头的感觉性能。因为复合材料类型材料通常会提供与金属类型材料非常不同的声学声音，因此对本发明来说重要的是：调整高尔夫球杆头的声学声音至相对地类似于具有完全的金属击打面的高尔夫球杆头。

附图的图7显示了现有技术的具有完全的金属击打面的高尔夫球杆头的信号功率图，其显示了产生令人期望的声音的高尔夫球杆头的声学特性。更具体的，图7捕集了现有技术的高尔夫球杆头在它冲击高尔夫球时所产生的作为频率754的函数的声音的功率752。这个功率752和频率754可以量化高尔夫球杆头不同的部件(例如冠顶、底面、面或者高尔夫球杆头任何的其他辅件)在它冲击高尔夫球时的变化。如从图7中可见，这种具有完全的金属击打面的现有技术的高尔夫球杆头可以产生声音功率752在大约4000赫兹的第一峰756。如这个目前现有技术的高尔夫球杆头(其具有完全的金属击打面)所示，峰756声音功率752通常可以具有大约0.2瓦的总声音功率输出。因此，基于上面的，可以观察到具有完全的金属击打面的高尔夫球杆头所渴望的声音可以是频率大于大约3500赫兹，更优选大于大约3750赫兹和最优选大于大约4000赫兹的第一功率峰。

附图的图8显示了具有完全的复合材料击打面的现有技术的高尔夫球杆头的信号功率图，其显示了这样的类型的高尔夫球杆头的声学声音特性的显著变化。从图8中立即可见由具有完全的复合材料击打面的现有技术的高尔夫球杆头所产生的声音的功率明显小于具有金属击打面的传统的现有技术的高尔夫球杆头。虽然当绘制如图7的相同尺寸的图时很少注意，但是这种完全的复合材料的现有技术高尔夫球杆头通常会具有声音功率852在大约3000赫兹的第一峰856。如这个具有完全的复合材料击打面的目前的现有技术高尔夫球杆头中所示，峰856声音功率852通常可以具有小于大约0.002瓦的总声音功率852输出。因此，当与图7所示的具有完全的金属击打面的现有技术高尔夫球杆头的信号功率图相比，可以看到用复合材料完全代替高尔夫球杆头的击打面大大牺牲了高尔夫球杆头令人期望的声音。

现在转到附图的图9，可以看到根据本发明的高尔夫球杆头的信号功率图。甚至在第一眼时，立即可以注意到本发明的信号功率图更类似于图7所示的具有完全的金属击打面的现有技术高尔夫球杆头的信号功率图。更具体的，本发明的高尔夫球杆头的信号功率图可以具有声音功率952发生在大于大约3500赫兹而小于大约4500赫兹，更优选大于大约3750赫兹而小于大约4250赫兹和最优选大约4000赫兹的第一峰956。本发明高尔夫球杆头(具有在击打面处的口袋)的峰956声音功率952可以产生大于大约0.1瓦，更优选大于大约0.125瓦，最优选大约0.15瓦的总声音功率952输出。因为目前的本发明高尔夫球杆头的信号功率图显示了与具有完全的金属面的现有技术高尔夫球杆头非常类似的信号功率图，因此目前本发明的高尔夫球杆头的声学声音是令人期望的，尽管具有复合材料类型杆面嵌入件。

因为来自于不同的高尔夫球杆头的声学声音的理想性取决于信号功率图内上述的值，因此可以作为彼此的关系来更容易的量化这些值，来便于比较。下面的等式(3)产生了峰功率与频率之比，其以易于量化的方式采集了高尔夫球杆头的令人期望的声音。

  等式(3)

根据本发明一种示例性实施方案的高尔夫球杆头的峰功率与频率之比通常可以大于大约2.5*10^-5瓦/赫兹而小于大约5*10^-5瓦/赫兹，更优选大于大约3.0*10^-5瓦/赫兹而小于大约4.5*10^-5瓦/赫兹，最优选大约4.0*10^-5瓦/赫兹。

虽然上述的峰功率与频率之比量化了高尔夫球杆在它冲击高尔夫球时的声学声音，但是它没有考虑高尔夫球杆头的尺寸。因为高尔夫球杆头的声学声音通常会由于高尔夫球杆头在它冲击高尔夫球时的振动产生，因此高尔夫球杆头的尺寸是一个重要的因素，用于决定当高尔夫球杆头用于冲击高尔夫球时可用于这样的振动的表面积的量。因此，在量化高尔夫球杆头的声音中另外一种要认可的重要比率可以是高尔夫球杆头的第一峰频率与体积之比。类似于上面描述令人期望的声音时的讨论，根据目前本发明的高尔夫球杆头通常可以具有频率发生在大于大约3500赫兹而小于大约4500赫兹，更优选大于大约3750赫兹而小于大约4250赫兹，最优选大约4000赫兹的第一峰；如上所述。目前本发明的高尔夫球杆头通常可以具有大于大约400立方厘米(cc)而小于大约500cc，更优选大于大约420cc而小于480cc，最优选大约460cc的总体积。观察上面的数字，第一峰频率与体积之比关系通常会大于大约7.0赫兹/cc而小于大约15.0赫兹/cc，更优选大于大约9.0赫兹/cc而小于大约13.0赫兹/cc，最优选大约8.0赫兹/cc。第一峰频率与体积之比如下面的等式(4)所定义。

  等式(4)

除了上述的高尔夫球杆头击打面的重量节约和改进的声学性能，使用口袋(其填充有具有第二密度的第二材料)在产生这样的高尔夫球杆中产生了另外的优点，该高尔夫球杆可以通过增加高尔夫球杆头的特性时间(CT)来将高尔夫球击打得更远。CT，作为高尔夫工业中目前已知的，通常会涉及到在从不同高度下落后(其模拟了不同的速度)，摆锤接触高尔夫球杆头击打面的时间量。连接到该摆锤上的加速计所采集的速度和时间值然后通常相对于速度的函数来作图。具有特定频率的线性趋势线可以通过不同的数据点来形成，并且最终的y-截取可以产生该高尔夫球杆头的CT值。关于用于获得高尔夫球杆头的CT值的精确设备和程序更多的细节可以在Pringle等人的美国专利No.6837094(‘094专利)中找到，其公开内容在此以其全部引入作为参考。

附图的图10显示了根据‘094专利所述的步骤，使用用于测量高尔夫球杆头的击打面挠性的便携式设备所获得的不同接触时间结果的图示。更具体的，图10显示了根据目前本发明的一种示例性高尔夫球杆头的击打面在y轴上相对于在x轴上绘图的各个数据点1062的每个的摆锤的速度绘图的特性时间结果。应当注意的是通过连接到该摆锤上的加速计所获得的摆锤速度是取-0.329的指数值的，目的是使得截取值上所预期的误差最小化，来产生用下面的等式(5)量化的线性关系。

T＝A+BV^-k  等式(5)其中T等于摆锤速度从所记录的最大速度的5％升高到95％的时间，B是通过不同的数据点1062所形成的趋势线1064的斜率，V是在不同的数据点1062测试的摆锤速度，和k是指数调节因子，用于使得高尔夫球杆头的截取值中的误差最小。趋势线1064和y轴之间的截取，在这里标识为A，可以由上面的T、B和V值来确定，并且通常可以是USGA所用的最终CT值，其与高尔夫球杆头在用高尔夫球冲击过程中的挠曲能力相关。

需要在此指出的是，因为这里该CT值是基于截取A来确定的，因此由摆锤测试的每个单个的数据点1062的不同的CT结果所形成的趋势线1064的斜率B是对CT值产生重要影响的一个重要因素。因为目前本发明使用了特定量的复合材料(其在该高尔夫球杆的击打面部分处的口袋内具有较低的第二密度)，因此由不同的数据点所产生的趋势线1064的斜率B通常会比传统的现有技术的高尔夫球杆头的斜率更陡峭。更具体的，由不同数据点1062的趋势线1064所形成的斜率可以在此被称作“特性时间斜率”。该“特性时间斜率”，如上面的目前本发明中所定义的，通常可以大于大约5而小于大约50，更优选大于大约10而小于大约45，甚至更优选大于大约12.5而小于大约30，和最优选大于大约15而小于大约20，如图10所示。虽然特性时间斜率趋势线1064的斜率单位在上面没有明确讨论，但是它通常可以用时间单位微秒除以到-0.33功率的速度值来推出。用于趋势线1064的单位的最终结果通常可以是(微秒/(秒/米))或者是所述等式的任何其他简化形式，全部不脱离本发明的范围和内容。作为美国高尔夫协会(USGA)所定义和使用的，关于CT测试更多的信息，可以在TechnicalDescription of the Pendulum Test，Revised Version，Discussion of Points RaisedDuring Notice&Comment Period(2003年11月)中找到，其公开内容在此以其全部引入作为参考。

返回前面的关于不同的几何形状(其可以用于在高尔夫球杆头的击打面部分中产生口袋)的讨论，现在返回到图11。附图的图11显示了具有口袋1122的高尔夫球杆头的横截面图，其可以具有凹入的几何形状。虽然该凹入的几何形状会降低衬背部分1123的厚度，但是更薄的背部1123可以为整个击打面1102提供另外的偏斜，其会导致高尔夫球杆头性能的增加。口袋1122的厚度通常在图11中显示为d3，其可以从大约0.2mm变化至大约3.5mm，全部都不脱离本发明的范围和内容。

附图的图12显示了根据本发明另一可选择的实施方案的具有口袋1222的高尔夫球杆头横截面图。更具体的，这个口袋1222的衬背部分1223可以具有可变的厚度，来促进更大的最佳击球点，而不影响口袋1222内的嵌件1220的几何形状。关于具有可变厚度的击打面的高尔夫球杆头的益处的更详细讨论可以在Bissonnette等人的美国专利No.6605007中找到，其公开内容在此以其全部引入作为参考。根据本发明的这种示例性实施方案的衬背部分1223可以具有两个不同的厚度d5和d6，并且更厚的部分d6位于接近击打面1202的中心之处。尽管有上面的，但是具有更多不同区域的这个厚度轮廓的许多其他变化也可以使用，全部都不脱离本发明的范围和内容，只要该衬背部分具有可变的厚度就行。最后，需要指出的是口袋1222的厚度和杆面嵌入件1220的厚度可以全部在恒定的厚度d2基本上不变化，这也不脱离本发明的范围和内容。

附图的图13显示了根据本发明另一可选择的实施方案，高尔夫球杆头的横截面图，其具有用于口袋1322和杆面嵌入件杆面嵌入件1320的另一可选择的几何形状。更具体的，在本发明的这种示例性实施方案中，杆面嵌入件1320可以具有可变的厚度来改进高尔夫球杆头的击打面1320的性能。为了适应杆面嵌入件1320的这种可变的厚度，衬背部分1323可以保持恒定的厚度来容纳杆面嵌入件1320可变的厚度。为了保持衬背部分1323恒定的厚度，本发明的这种可选择的实施方案通常会产生这样的衬背部分1323，其在接近衬背部分1323中心部分处具有弯曲，来匹配杆面嵌入件1320的增厚部分。

附图的图14显示了根据本发明另一可选择的实施方案的高尔夫球杆头的横截面图，其具有用于口袋1422以及杆面嵌入件1420的另一可选择的几何形状。更具体的，在本发明的这种示例性实施方案中，杆面嵌入件1420可以具有可变的厚度，来改进高尔夫球杆头的击打面1420的性能。衬背部分1423，提供了一种可选择的方式来为杆面嵌入件1420提供支持，用于提供可变的厚度，其在击打面1402的中心部分处变得更薄。这个实施方案可以优选来提供更大弯曲刚度的中心部分，因为较薄的中心部分可以提供更大的偏斜。

附图的图15显示了根据本发明另一可选择的实施方案的高尔夫球杆头的横截面图，其具有用于口袋1522以及杆面嵌入件1520的另一可选择的几何形状。更具体的，本发明的这种实施方案将具有衬背部分1523，其在击打面1502的中心部分处具有增加的厚度，来增加该高尔夫球杆头的耐久性。因此，为了容纳击打面1502的中心部分处衬背部分1523增加的厚度，杆面嵌入件1520厚度通常会在中心部分处较薄。这个实施方案在需要改进该高尔夫球杆头的耐久性的情形中会是优选的。

附图的图16显示了根据本发明另一可选择的实施方案的高尔夫球杆头的横截面图，其利用不同的几何形状来形成击打面1602。更具体的，衬背部分1623形成了更薄但是仍然完全的击打面1620，仅仅使它覆盖有杆面嵌入件1620。这个杆面嵌入件1620虽然尺寸上不是常规的，但是起到了从高尔夫球杆头的击打面1602部分上除去不必需的重量的相同目的。本发明的这种实施方案提供了优于现有技术高尔夫球杆头的优点在于它从高尔夫球杆头的击打面1602上除去不必需的重量，同时仍然保持了衬背部分1623的结构完整性，而不脱离本发明的范围和内容。

附图的图17显示了根据本发明另一可选择的实施方案的高尔夫球杆头的横截面图，其利用了稍微不同的几何形状来形成击打面1702。更具体的，本发明的这个实施方案将在击打面1702的相对端处利用两个独立的衬背部分1723，使杆面嵌入件1720在中心区域得不到支持。本发明的这种可选择的实施方案会有助于完全消除与全衬背部分1723有关的重量，进一步降低与该高尔夫球杆头的击打面1702有关的不必需的重量。

附图的图18显示了根据本发明另一可选择的实施方案的高尔夫球杆头的横截面图，其利用了不同的几何形状来形成击打面1802。图18所示的本发明的这种实施方案，目的是将结合点移离击打面1802的冲击部分，已经朝着高尔夫球杆头的冠顶和底面部分移位了杆面嵌入件1820的周边。远离击打面1802的结合点的这种移位有益于高尔夫球杆头的性能在于：它将结合点远移离最高应力处，降低了所需的结合强度。从图18中可见，衬背部分1823已经朝着该高尔夫球杆头的冠顶和底面部分移位，来实现这个目标，而不脱离本发明的范围和内容。

附图的图19显示了根据本发明另一可选择的实施方案的高尔夫球杆头的横截面图，其利用了不同的几何形状来形成击打面1902。更具体的，如图19中可见，杆面嵌入件1920可以卷绕在高尔夫球杆头的整个击打面1902周围，来将结合点从高尔夫球杆头的击打表面移开。但是，图19所示的高尔夫球杆头提供了另外的性能优势，其在于金属衬背部分卷绕在周围来提供用于杆面嵌入件1920的部分衬背支持。除了上述特征之外，本发明的这个目前示例性实施方案所示的杆面嵌入件1920可以利用增厚的中心部分来改进最佳击球点的尺寸，而不脱离本发明的范围和内容。

需要在此指出的是图17至19所示的高尔夫球杆头与早前讨论的本发明不同的实施方案的稍有不同之处在于由图17至19所示的高尔夫球杆所产生的口袋不具有衬背部分。在其中该口袋是由金属衬背部分支持的情形中，在复合材料类型材料的不同层内导致失效的主要原因可以归因于复合材料纤维的单个层的分层。但是在其中口袋不是由衬背部分支持的情形中，主要的关注变成了该复合材料本身的耐久性，这使得复合材料类型材料的强度和耐久性成为主要关注点。虽然有这样的事实，即，几乎任何种类的树脂浸渍的碳纤维都可以提供明显的重量节约益处，但是并非全部类型的树脂浸渍的碳纤维都能够满足用于高尔夫球杆头中所必需的耐久性需求。为了了解不同类型的树脂浸渍的碳纤维，可以借助于转到附图的图20，其显示了在碳纤维浸渍的纤维内纤维的应力和应变图2000，其有助于说明这样的树脂浸渍的碳纤维材料的应力和应变值之间的关系，其可以适于用作本发明的第二材料。

首先和首要的，观察应力和应变图2000，可以看到这种复合材料类型材料的纤维的应力和应变关系2030会具有线性的弹性失效特性。复合材料的纤维的线性弹性失效特性通常优于非线性弹性失效之处在于它允许纯的弹性变形，其不改变复合材料的物理尺寸。复合材料的纤维中的这种类型的纯线性弹性失效特性更优于非弹性的弹性失效，因为具有线性弹性失效的脆纤维通常会产生比表现出非线性弹性失效特性的脆纤维所能够实现的屈服应力更高的最终拉伸强度。该复合材料的纤维除了显示出线性弹性失效特性之外，图20的应力和应变关系2030还显示了本发明所用的复合材料的理想的纤维的强度和模量。更具体的，图20显示了所用的复合材料的纤维通常的拉伸强度会大于大约4.0GPa而小于大约6.0GPa，更优选大于大约4.5GPa而小于大约5.5GPa，最优选大约4.9GPa。与上面分级的拉伸强度配对，该复合材料通常的弹性拉伸模量(其是通过应力和应变关系2030的斜率来确定的)大于大约200GPa而小于大约300GPa，更优选大于大约225GPa而小于大约275GPa，最优选大约241GPa。在此需要指出的是虽然拉伸强度和拉伸模量都是复合材料的纤维的重要特性，但是决定纤维适于本发明的关键因素将依据失效应变百分比。失效应变百分比，如目前示例性实施方案中所提及的，通常可以定义为纤维的拉伸强度除以纤维的弹性拉伸模量，如下面的等式(6)中更具体的表达的。

  等式(6)

该失效应变百分比，如图20的目前示例性实施方案中所示和基于上面的拉伸强度和弹性拉伸模量数，通常可以大于大约1.0％而小于大约10.0％，更优选大于大约2.0％而小于大约8.0％，最优选大约2.5％。

继续关于利用复合材料来形成杆面嵌入件的讨论，附图的图21显示了根据本发明一种示例性实施方案的复合材料杆面嵌入件2120的分解图。更具体的，该杆面嵌入件2120的分解图允许更好的观察复合材料杆面嵌入件2120内纤维不同的定向如何可以改变，来影响高尔夫球杆头的性能特性。图21所示的杆面嵌入件2120通常可以具有第一层2141，第二层2142，第三层2143，第四层2144，第五层2145，第六层2146，第七层2147，第八层2148或者被认为是构造杆面嵌入件2120所需的任何数目的层，全部都不脱离本发明的范围和内容。在图21所示的这个目前示例性实施方案中，杆面嵌入件2100可以具有8个不同的层2141，2142，2143，2144，2145，2146，2147和2148，每个具有与它紧邻的层不同方向上定向的纤维。更具体的，第一层2141可以具有在水平方向上定向的纤维，为了易于引用而标记为0度。第二层2142可以紧随第一层2141，并且纤维在对角线方向上定向，更容易的标识为+45度。第三层2143可以紧随第二层2142，并且纤维在垂直方向上定向，更容易的标识为90度。第四层2144可以紧随第三层2143，并且另一层的纤维在与第二层2142不同的对角线方向上定向，更容易的标识为-45度。虽然图21显示了8个不同的层，但是在这个示例性实施方案中随后的层2145，2146，2147和2148可以依照与第一个四层相同的定向。实际上，除了图21所示之外，任何另外数目的层也可以加入来达到所需的厚度，而不脱离本发明的范围和内容，只要它符合上面的图21所述的结构就行。具有这种类型的定向可以产生这样的复合材料杆面嵌入件2120，其具有准各向同性性能，这导致杆面嵌入件2120足够强来经受在许多不同方向上定向的负荷，而不失效。

附图的图22显示了本发明的另一种可选择的实施方案，其中杆面嵌入件2220表现出各向异性性能。作为这个目前示例性实施方案中所用的，各向异性指的是复合材料杆面嵌入件2220的方向依赖性强度，其是由复合材料杆面嵌入件2220中纤维的均匀定向形成的。更具体的，如图22中可见，第一层2241，第二层2242，第三层2243，第四层2244，第五层2245，第六层2246，第七层2247和第八层2248可以都具有这样的纤维，其在基本垂直的方向上延伸，其更容易的标识为90度方向。具有各向异性复合材料杆面嵌入件2220可以通过将杆面嵌入件2220的强度沿着经历了最大应力的方向上集中，同时在沿着倾向于不产生大的应力的其他方向上牺牲一些强度，而进一步改进了高尔夫球杆头的性能。在高尔夫球杆头的设计空间中，大部分应力是在冠顶-底面方向上产生的；因此，通过将纤维的方向沿着相反方向进行定向，击打面将在具有最短的距离来吸收这个应力的方向上具有增加的模量。图22仅仅显示了复合材料杆面嵌入件2220中八层纤维来进行说明，但是，应当注意的是另外的层可以加入到杆面嵌入件2220中，来实现杆面嵌入件2220期望的厚度，而不脱离本发明的范围和内容，只要它符合上面的图22所述的结构就行。

除了沿着期望的方向增加模量之外，图22所示的杆面嵌入件2220也可以如下来提供另外的性能益处：降低在较小的应力方向(其从冠顶跨到底面)所需的复合材料的层数，从高尔夫球杆头的击打面进一步除去不必需的重量。在此应当注意的是虽然目前的讨论更具体的涉及到将复合材料基材料用于杆面嵌入件2220，但是相同理念的各向异性也可以应用于金属材料例如铝、镁或者甚至钛，全部都不脱离本发明的范围和内容。关于金属各向异性材料的产生和使用更详细的讨论可以在Zeller等人的美国专利No.6623543中找到，其公开内容在此以其全部引入作为参考。

附图的图23显示了本发明的另一可选择的实施方案，其中纤维定向不同的组合产生了准各向异性的杆面嵌入件2320。作为这个目前示例性实施方案中所用的，准各向异性指的是复合材料杆面嵌入件2320的方向依赖性强度，其是由复合材料纤维的定向形成的，其使得一个定向优于另一个定向。更具体的，杆面嵌入件2320可以具有第一层2341，其具有在基本垂直方向上定向的纤维，其更容易标识为90度方向。位于第一层2341之后的是第二层2342，其具有在基本上对角线方向上定向的纤维，更容易的标识为+45度。位于第二层2342之后的第三层2343可以具有它的纤维是类似于基本垂直的第一层2341的纤维定向来定向的，这沿着冠顶-底面方向增强了杆面嵌入件2300的强度。在第三层2343之后是第四层2344，它的纤维在与第二层2342基本相反的对角线方向上定向。第四层2344可以具有在-45度方向上的纤维，这意味着它的纤维方向垂直于第二层2342的纤维。置于第四层2344之后的第五层2345，它的纤维可以返回到基本垂直的方向，来进一步增加杆面嵌入件2320在冠顶底面方向上的强度。如目前示例性实施方案所示，通常第六层2346的纤维在水平方向上定向，其可以更容易的标识为0度。最后，复合材料杆面嵌入件2320的第七层2347可以使得它的纤维返回到基本垂直的方向，来进一步增强沿着后跟趾方向上的强度。

图23所示的杆面嵌入件2320通常可以将图21所示的杆面嵌入件420的准各向同性益处与图22所示的杆面嵌入件520的各向异性益处相结合。更具体的，因为图23所示的杆面嵌入件2320具有沿着几个不同方向的纤维，它可以帮助保持杆面嵌入件2320沿着不同方向的弯曲刚度。但是，具有增加数目的层(其具有在垂直方向上延伸的纤维)允许图23所示的杆面嵌入件2320具有沿着最重的应力方向具有增加的杆面嵌入件2320的弯曲刚度。再次的，应当注意虽然图23仅仅显示了7层的复合材料纤维，但是可以使用许多的其他数目的层，只要它符合上面的图23所述的结构就行。

应当注意的是虽然图5和11至19全部显示了杆面嵌入件不同的特征和几何形状以及它们的各自的衬背部分(具有它们自己的不同特征和几何形状)的组合，但是不同部件的不同特征和几何形状可以互换来产生不同的设计和实现不同的目标，全部都不脱离本发明的范围和内容。

附图的图24显示了根据本发明一种可选择的实施方案，沿着图3的横截面线A-A’的高尔夫球杆头2400的分解的横截面图，其中将杆面嵌入件2420置于较薄的击打面2402的内表面后，来形成面衬背层2420。更具体的，图24显示了由中空的整体壳2401形成的高尔夫球杆头2400，其具有在高尔夫球杆头2400的冠顶部分处的开口2450。这种具体类型的几何形状(在高尔夫球杆头2400的冠顶部分附近具有开口2450)通常在高尔夫工业中被称作“冠拔出”构造，因为流延方法将包括从该高尔夫球杆头2400的冠顶部分拔出的嵌件，来产生开口2450。但是，开口2450可以机加工，而不脱离本发明的范围和内容，只要在高尔夫球杆头2400的冠顶部分附近存在开口2450就行。

图24所示的高尔夫球杆头2400也显示了具有面板2452，其配置来覆盖开口2450来完成高尔夫球杆头2400。在一种示例性实施方案中，面板2452可以由与中空的整体壳2401相同的材料形成，来保持高尔夫球杆头2400的声学特性；但是也可以使用许多的其他材料，而不脱离本发明的范围和内容，只要面板2452能够覆盖开口2450就行。

在本发明的这个目前示例性实施方案中所示的面衬背层2420通常可以连接到高尔夫球杆头2400的较薄的击打面2402部分的后表面上，通过使得击打面2402变薄来提供一些结构刚性损失。类似于前面的讨论，用面衬背层2420的轻量材料来替换击打面2402将降低击打面部分2402的整体重量，这产生了更大的自由选择重量。基于上面的基本原理，用于形成面衬背层2420的第二材料通常会具有第二密度，其低于用于产生中空的整体壳2401的第一材料的第一密度；产生上述的重量节约。实际上，如果使用铝，则该第二材料的密度可以小于大约2.7g/cm²，如果使用镁，则小于大约1.738g/cm²，和如果使用复合材料类型的材料，则小于大约1.70g/cm²。在本发明的一种优选的实施方案中，用于面衬背层2420的材料可以是碳纤维基复合材料类型材料，这归因于它的高强度和低质量性能。

因为薄化的击打面2402会失去大量的结构刚度，为了使得高尔夫球杆头2400能经受住高尔夫球的冲击，面衬背层2420需要替换所失去的结构刚度量。除了替换结构刚度之外，面衬背层2420的加入也可以用于将冲击负荷远离局部的冲击位置来分布。因此，因为上面的面衬背层2420所提供的特征，该薄化的击打面2402通常可以具有大约0.25mm至大约3.00mm，更优选大约0.25mm至大约1.00mm，最优选大约0.25mm至大约0.45mm的厚度，其全部明显薄于以前的耐久性标准的需要。另一方面，面衬背层2420通常可以具有大约0.5mm至大约4mm的厚度，来提供支持该新的薄化的击打面2402所需的结构刚度。

虽然图24中没有明确示出，但是通常令人期望的是用面衬背层2420覆盖击打面2402大量的内部后表面，因为较高的覆盖百分比将等同于更高的可以通过面衬背层2420来提供的结构支持。在一种示例性实施方案中，面衬背层2420覆盖了击打面2402大于大约90％的内部后表面，更优选大于大约95％，最优选面衬背层2420覆盖了击打面2402的100％的内部后表面。

最后，在此需要指出的是面衬背层2420通常会延伸到高尔夫球杆头2400的冠顶部分和底面部分二者中，来提供更好的结构刚度和接触表面，增加面衬背层2420增强薄化的击打面2402的能力，而无需加入过多的不必需的重量。虽然延伸部分的精确的距离不是关键的，但是延伸部分2454的长度通常可以大于大约3.00mm，更优选大于大约5.00mm，最优选大于大约7.00mm，全部都不脱离本发明的范围和内容。延伸部分2454的长度通常可以由面衬背层2420的平面部分来测量，其已经完全过渡到冠顶部分或底面部分上来精确的测量延伸部分2454的长度。换言之，延伸部分2454的长度从面衬背层2420形成平坦表面之处的地点开始，该平坦表面基本垂直于击打面平面。

基于上面公开的构造，面衬背层2420的连接通常可以使用气囊模制方法来完成。气囊模制方法是一种用于将复合材料连接到高尔夫球杆头内壁上的常规方法，其使用可膨胀的气囊来产生独特的几何形状。更具体的，该气囊模制方法通常会包括步骤：经由开口将可膨胀的气囊插入高尔夫球杆头中，对该气囊充气，直到至少一部分的气囊推到面衬背层上。换言之，该气囊施加了足够的压力到复合材料面衬背层上，以使得它将它自己靠着高尔夫球杆头的内部后表面并置。最后，一旦复合材料面衬背层经由常规的结合方法充分连接到击打面的内表面上，则该气囊放气来使得它经由开口从高尔夫球杆头中抽出。关于气囊模制方法更多的信息可以在Gilbert等人的共同拥有的美国专利No.7281991中找到，其公开内容在此以其全部引入作为参考。

附图的图25显示了根据本发明另一可选择的实施方案的沿着图3的横截面线A-A’截取的高尔夫球杆头2500分解的横截面图，其将开口2550并入到高尔夫球杆头2500的底面部分附近。类似于上面的讨论，开口2550是中空的整体壳2501的一部分，并且图25所示的这种类型的构造通常可以称作“底面拔出”；因为流延方法将包括从该高尔夫球杆头2500的底面部分拔出嵌件来产生开口2550。但是，开口2550可以机加工，而不脱离本发明的范围和内容，只要在高尔夫球杆头2500的底面部分附近存在开口2550就行。类似于上面，面衬背层2520连接到高尔夫球杆头的击打面2502的内部后表面上，来为薄化的击打面2502提供结构支持。

附图的图26显示了高尔夫球杆头2600沿着图3的横截面线A-A’截取的放大的横截面图，其在该高尔夫球杆头2600的冠顶和底面部分二者处并入了开口2650。高尔夫球杆头2600仍然使用中空的整体壳2601来形成，并且面板2652覆盖了冠顶和底面开口2650二者。在这个目前示例性实施方案中，用于气囊模制方法的气囊可以嵌入穿过冠顶开口2650或底面开口2650中来提供内部结构而设置面衬背层2620，而不脱离本发明的范围和内容。

在本发明的另一可选择的实施方案中，高尔夫球杆头2600可以以杆面类型几何形状在高尔夫球杆头2600的击打面2602部分处形成，这消除了对于气囊模具的需要。但是，形成和连接杆面几何形状的面衬背层2620仍然需要压力施加到面衬背层2620上，来允许复合材料固着和形成，而不脱离本发明的范围和内容。

最后，图27至30全部显示了图26的圆B所示的高尔夫球杆头的击打面部分的放大的横截面图；这允许产生可变的杆面几何形状来增加最佳击球点的尺寸。不再重复上面关于可变的杆面几何形状的益处的讨论，在此需要指出的是该可变的杆面几何形状可以通过在实际的薄化的击打面以及面衬背层二者中不同的厚度来实现。

图27显示了本发明的一种实施方案，其中薄化的击打面2702和面衬背层2720保持在恒定的厚度。在这种具体的几何形状中，击打面2702的弯曲刚度的变化可以如下来实现：改变面衬背层2720的复合材料纤维的模量，来实现所述的变化，而无需实际调整厚度。

图28显示了本发明的另一种实施方案，其中薄化的击打面2802具有恒定的厚度，而面衬背层2820具有可变的厚度。最后，具体的实施方案在高尔夫球杆头的不同部分上产生了不同的抗弯刚度，来改进高尔夫球杆头的最佳击球点的尺寸，而不脱离本发明的范围和内容。

图29显示了本发明的另外一种实施方案，其中薄化的击打面2902具有可变的厚度和面衬背层2920具有恒定的厚度，这允许它改变形状和薄化的击打面2902的轮廓线。

图30显示了本发明的另外一种实施方案，其中薄化的击打面3002具有可变的厚度，而面衬背层3020也具有可变的厚度，这产生了面衬背层3020的内部后表面处恒定厚度的表现。

附图的图31显示了根据本发明甚至另一可选择的实施方案的高尔夫球杆头3100沿着图3的横截面线A-A’截取的横截面图；其中衬背层3120置于薄化的击打面3102的内表面的后面。在这种实施方案中，面衬背层3120通常可以由复合材料制成，来增强击打面3102的结构刚度。结构刚度的这种增加允许减小击打面3102中所用的钛材料的实际厚度，从整个球杆头本身中除去不必需的重量。应当注意的是在这种示例性实施方案中，复合材料衬背层3120具有凸缘部分，该凸缘部分形成了延伸部3154来帮助增加衬背层3120和击打面3102之间的结合。应当注意的是：在这种实施方案中延伸部3154在未到达实际的击打面3102部分的端部处终止，将钛材料曝露于整体的体壳3101的壳体3101。钛击打面3102对于钛整体的体壳3101的这种曝露在本实施方案中是至关重要的，因为它允许将两个部件焊接在一起，而无需另外的结合。在这个目前示例性的实施方案中，击打面3102和整体的体壳3101是在面-体接缝3160处焊接在一起的。面-体接缝3160通常可以远离高尔夫球杆头3100的击打平面放置，来除去高应力位置处的接缝。在本发明的一种示例性实施方案中，面-体接缝3160可以置于远离击打面3102大于大约10mm，更优选远离击打面3102大于大约12.5mm和最优选远离击打面3102大于大约15mm的距离d4处。换言之，击打面3102的返回部分可以具有距离d4。

附图的图32显示了根据本发明另一可选择的实施方案的高尔夫球杆头3200的横截面图。在本发明的这种可选择的实施方案中，衬背层3220(其通常由复合材料类型材料制成)可以延伸通过所述面返回到高尔夫球杆头的面和体接缝3260部分，来将前沿击打3202连接到整体壳体3201上。应当注意的是在这种示例性实施方案中，面-体接缝3260可以使用搭接接缝，来代替本发明早先的实施方案中所示的传统的邻接接缝。为了进一步显示该面-体接缝3260，在图33中提供了圆形区C的放大的横截面图。

附图的图33显示了面和体接缝3360以及一起的击打面3302以及衬背层3320的放大的横截面图。这里，在这个放大图中，可以看到衬背层3320可以用作搭接接缝构造的一部分，来将高尔夫球杆头不同的部分结合在一起。在面和体接缝3360部分处具有搭接的接缝会优于邻接的接缝，因为搭接的接缝会有助于进一步分配高尔夫球对于高尔夫球杆头的冲击应力。此外，因为衬背层3320通常会包含复合材料类型材料，因此该复合材料的定向强度可以设计到所述构造中来改进结合强度。

除了显示面-体接缝3360的搭接接缝构造之外，附图的图33还显示了击打面3302返回部分的厚度d8。为了保持更大挠性的接缝来进一步消除与高尔夫球冲击有关的应力，金属击打面3302返回部分的厚度d8通常会小于大约0.1mm，更优选小于大约0.8mm，最优选小于大约0.7mm，来产生挠性接缝。这样的挠性接缝的形成不仅会有助于消除面-体接缝3360处的应力集中源，而且还通过使得击打面3302在高尔夫球冲击时挠曲的更大来改进了击打面3302本身的性能和柔顺性。

图33所示的值得强调的本发明另一令人感兴趣的特征是消除了高尔夫球杆头的面-体接缝3360部分处任何的硬步骤和连接。如前所述，这种面-体接缝3360通常在冲击高尔夫球时会经历高应力，因此那样的任何硬步骤和连接的消除将会消除与面-体接缝3360应力增加有关的任何问题。

附图的图34显示了根据本发明另一可选择的实施方案的高尔夫球杆头的击打面3402部分的放大的横截面图。更具体的，在这种实施方案中，冠状部的面-体接缝3461和底面的面-体接缝3462可以以相距击打面3402不同的距离来放置。在这种实施方案中，冠状部面-体接缝3461的距离d9通常会大于大约25mm，更优选大于大约27.5mm和最优选大约30mm。换言之，距离d9也可以指的是所述击打面3402的冠状部返回部分。同时，底面面-体接缝3462的距离可以保持远离击打面3102为大于大约10mm，更优选大于大约12.5mm相同的距离d4。应当注意的是在这种示例性实施方案中，距离d4总是小于距离d6，目的是在高尔夫球杆头的冠状部和底面部分之间产生应力水平差。为了进一步显示冠状部面-体接缝3461位置处的这种差异，图35中提供了高尔夫球杆头的顶视图。

附图的图35显示了根据图34所示的本发明的可选择的实施方案的高尔夫球杆头3500的顶视图。更具体的，这个图允许更清楚的显示冠状部面-体接缝3561的形状和几何形状。除了显示从击打面3502偏移的距离d9深度之外，图35还显示了在高尔夫球杆头3500的冠状部的中心部分处偏移的面-体接缝3561的宽度d10。在目前的该示例性实施方案中，宽度d10通常会是大约40mm至大约60mm，更优选大约45mm至大约55mm和最优选大约50mm。仅仅凹进面-体接缝3561的中心冠状部部分的基本原理是因为高尔夫球杆头的该部分通常会在高尔夫球冲击过程中经历最高的应力水平。但是，在其他实施方案中，该凹进可以发生在底面部分，跟部，趾部分或者其任何组合处，来解决具体的高应力水平，全部都不脱离本发明的范围和内容。

除了操作实施例或者除非另有明确规定，否则全部的数字范围、量、值和百分比例如用于材料的量、惯性矩、重心位置、高击斜面、设计角度、不同的性能比的那些，以及说明书前述部分中的其他可以解读为如同是用措辞“大约”作为前缀的，即使术语“大约”没有明确出现在所述的值、量或者范围中。因此，除非有相反指示，否则在上面的说明书和附加的权利要求书中所述的数字参数是近似的，其可以根据本发明所寻求获得的期望的性能而变化。最起码的，并且不打算使用等价的原则来限制权利要求的范围，每个数字参数应当至少按照所报告的有效数字的数值和通过使用通常的四舍五入技术来解释。

虽然阐明本发明宽的范围的数字范围和参数是近似的，但是在具体实施例中所述的数值是尽可能精确来报告的。但是任何数值本质上包含了由在它们各自的测试测量中存在的标准偏差所必然形成的某些误差。此外，当在此阐述变化范围的数字范围时，可以预期可以使用包含所述值的这些值的任意组合。

当然应当理解可以进行前述涉及本发明的示例性实施方案和改变，而不脱离下面的权利要求所阐述的本发明的主旨和范围。

Claims (20)

1.一种高尔夫球杆头，其包含：

中空的整体壳，其由具有第一密度的第一材料制成，其至少在接近所述高尔夫球杆头的前沿部分的开口上形成；

处于所述高尔夫球杆头的所述前沿部分处的击打面部分；和

面衬背层，其由具有第二密度的第二材料制成，处于所述击打面的内部背面处；

其中所述面衬背层进一步包含产生面-体接缝的延伸部，

其中所述延伸部将所述击打面部分与所述中空的整体壳分开，和

其中所述第二密度低于所述第一密度。

2.如权利要求1所述的高尔夫球杆头，其中所述面-体接缝是搭接接缝。

3.如权利要求1所述的高尔夫球杆头，其中所述击打面部分进一步包含返回部分，所述击打面部分的所述返回部分的厚度小于大约1.0mm。

4.如权利要求3所述的高尔夫球杆头，其中所述击打面部分的所述返回部分的厚度小于大约0.8mm。

5.如权利要求4所述的高尔夫球杆头，其中所述击打面部分的所述返回部分的厚度小于大约0.7mm。

6.如权利要求1所述的高尔夫球杆头，其中所述第二材料是碳纤维基复合材料。

7.如权利要求6所述的高尔夫球杆头，其中所述复合材料的失效应变百分比大于大约1.5％而小于大约10.0％。

8.如权利要求7所述的高尔夫球杆头，其中所述失效应变百分比大于大约2.0％而小于大约8.0％。

9.如权利要求8所述的高尔夫球杆头，其中所述失效应变百分比是大约2.5％。

10.如权利要求1所述的高尔夫球杆头，其中所述面衬背层的冠状部延伸部距离大于底面延伸部距离。

11.如权利要求10所述的高尔夫球杆头，其中所述冠状部延伸部距离大于大约25mm，而底面延伸部距离是大约10mm至大约25mm。

12.如权利要求11所述的高尔夫球杆头，其中所述冠部延伸部距离大于大约27.5mm，而底面延伸部距离是大约12.5mm至大约27.5mm。

13.如权利要求12所述的高尔夫球杆头，其中所述冠状部延伸部距离大于大约30mm，而底面延伸部距离是大约15mm至大约30mm。

14.一种高尔夫球杆头，其包含：

中空的整体壳，其由具有第一密度的第一材料制成，其至少在接近所述高尔夫球杆头的前沿部分的开口上形成；

处于所述高尔夫球杆头的所述前沿部分处的击打面部分；和

面衬背层，其由具有第二密度的第二材料制成，处于所述击打面的内部背面处；

其中所述面衬背层进一步包含产生面-体接缝的延伸部，

其中所述第二密度低于所述第一密度。

其中所述第二材料是碳纤维基复合材料，和

其中所述高尔夫球杆头的第一峰频率-体积比大于大约7.0Hz/cc而小于大约15.0Hz/cc；所述第一峰频率-体积比定义为所述高尔夫球杆头在它冲击高尔夫球时的声音信号功率图的第一峰频率除以所述高尔夫球杆头的体积。

15.如权利要求14所述的高尔夫球杆头，其中所述体积大于大约400cc而小于大约500cc。

16.如权利要求15所述的高尔夫球杆头，其中所述击打面部分进一步包含返回部分，所述返回部分与所述面衬背层的所述延伸部至少部分交叠。

17.如权利要求16所述的高尔夫球杆头，其中所述返回部分的交叠部分的厚度小于大约0.8mm。

18.如权利要求14所述的高尔夫球杆头，其中所述复合材料的失效应变百分比大于大约1.5％而小于大约10.0％。

19.如权利要求18所述的高尔夫球杆头，其中所述失效应变百分比大于大约2.0％而小于大约8.0％。

20.如权利要求19所述的高尔夫球杆头，其中所述失效应变百分比是大约2.5％。