CN108136252B - 具有模制的空腔结构的高尔夫球杆杆头 - Google Patents

Abstract

高尔夫球杆杆头包括击打面、顶部和底部，并且由联接在一起的前部区段和主体区段形成。前部区段包括击打面，并且主体区段包括上壳体、下壳体和内壁，上壳体界定顶部的一部分，下壳体界定底部的一部分，内壁在上壳体和下壳体之间延伸。内壁由聚合物材料模制而成，并且与上壳体和下壳体中的一个一体地形成。上壳体和下壳体中的至少一个界定开口，该开口与空腔连通，该空腔设置在上壳体和下壳体之间并且至少部分地由内壁界定。

Description

具有模制的空腔结构的高尔夫球杆杆头

技术领域

本公开总体上涉及具有模制的空腔结构的高尔夫球杆杆头。

背景

高尔夫球杆通常可以包括设置在长形杆身的端部上的球杆杆头。在比赛期间，可以努力摆动球杆杆头成与位于地面上的静止球接触，从而以预期的方向和期望的竖直轨迹来发射球。

当形成高尔夫球杆杆头时，必须考虑许多设计参数。例如，设计必须提供足够的结构弹性以承受球杆与球之间以及球杆与地面之间的反复撞击力。球杆杆头必须符合由不同的规则设定协会设定的尺寸要求，并且球杆的杆面不应当具有预定最大值(根据适用标准测量的)以上的恢复系数。假定满足某些预定的设计约束条件，用于特定杆面倾角的球杆杆头设计可以通过重心的幅值和位置以及杆头关于重心和/或杆身的惯性矩来量化。

球杆的惯性矩与球杆的旋转阻力相关(特别是在偏离中心击球期间)，并通常被认为是球杆的“容错性(forgiveness)”的测量值。在典型的球杆设计中，需要高惯性矩以减小球杆使球右飞或使球右曲的倾向。实现高的惯性矩通常涉及使质量尽可能靠近球杆的周界(以使关于重心的惯性矩最大化)以及尽可能靠近趾部(以使关于杆身的惯性矩最大化)。在铁质型高尔夫球杆杆头中，这种对增大惯性矩的需要已经产生诸如后部空腔(cavity-back)球杆杆头和中空球杆杆头之类的设计。

尽管惯性矩影响球杆杆头的容错性，但是球杆杆面后方(以及底部(sole)上方)的重心位置对于给定杆面的杆面倾角而言，通常影响全力击球的轨迹。尽可能远离后部(背离杆面)并且尽可能低(靠近底部)地定位的重心通常可能导致这样的球的飞行路线(ballflight)，即，与具有更向前和/或更高放置的重心的球杆杆头相比，该球的飞行路线具有更高的轨迹。

虽然通过增加球杆杆头的周界配重或通过朝向趾部移动质量，获得了较高的惯性矩，但球杆杆头的总质量/挥杆重量(即重心的幅值)的增加在球杆杆头速度和击球距离上具有强烈的负面影响。换言之，为了最大化球杆杆头速度(和击球距离)，较低的总质量是所期望的；然而，较低的总质量通常降低球杆杆头的惯性矩(和容错性)。

在摆动速度(质量)和容错性(惯性矩)之间的紧张关系中，可能期望在整个球杆杆头的特定位置放置不同数量的质量，以使球杆的性能适应特定的高尔夫球员或能力水平。以这种方式，球杆杆头总体质量可以大致分为两类：结构质量和自由质量(discretionarymass)。

结构质量一般是指为了为球杆杆头提供承受反复冲击所需的结构弹性而需要的材料的质量。结构质量高度地依赖于设计，并且为设计者提供了对特定质量分布的相对较低量的控制。另一方面，自由质量是为了定制球杆的性能和/或容错性的唯一目的而可以添加到球杆杆头设计的任何附加质量。在理想的球杆设计中，结构质量的数量将被最小化(在不牺牲回弹性的情况下)，以便为设计者提供定制球杆性能的更大能力，同时保持常规的或期望的挥杆重量。

概述

高尔夫球杆杆头包括击打面、顶部和底部，并且由联接在一起的前部区段和主体区段形成。前部区段包括击打面，并且主体区段包括上壳体、下壳体和内壁，上壳体界定顶部的一部分，下壳体限定底部的一部分，内壁在上壳体和下壳体之间延伸。内壁由聚合物材料模制而成，并与上壳体和下壳体中的一个一体地形成。上壳体和下壳体中的至少一个界定开口，该开口与空腔连通，该空腔设置在上壳体和下壳体之间并且至少部分地由内壁界定。

在一种构造中，内壁是一个或更多个内壁，开口是一个或更多个开口，并且空腔是一个或更多个空腔。空腔的数量大于或等于开口的数量，并且一个或更多个空腔中的每一个与一个或更多个开口中的相应的一个连通。

当结合附图理解时，根据以下的详细描述，本技术的以上特征和优点以及其它特征和优点将是很明显的。

附图简述

图1是高尔夫球杆杆头的示意性的俯视透视图。

图2是高尔夫球杆杆头的示意性的仰视透视图。

图3是高尔夫球杆杆头的主体区段的上壳体的示意性透视图。

图4是高尔夫球杆杆头的示意性的俯视透视图，其中主体区段的上壳体被移除。

图5是图1的高尔夫球杆杆头沿线5-5截取的示意性的横截面图。

图6是高尔夫球杆杆头的实施方案的示意性透视图。

图7是高尔夫球杆杆头的实施方案的示意性侧视图。

详细描述

参考附图，其中相似的附图标记用于在各视图中标识相似或相同的部件，图1示意性地示出了包括前部区段12和主体区段14的木质型高尔夫球杆杆头10。球杆杆头10可以安装在长形杆身16的端部上，长形杆身16可以由使用者抓握和摆动以向球杆杆头10施加大致弧形的运动。

当球杆杆头10保持在中性击球位置(即，杆身16完全保持在竖直平面中并且相对于水平地平面处于规定的杆底角度的情况)时，球杆杆头10通常可以包括顶部18以及底部20，其中底部20布置在地平面和顶部18之间。为了描述的目的，顶部18可以在球杆杆头10的外表面具有竖直切线(即，相对于水平地平面)处与底部20会合。球杆杆头10还可以包括插鞘22，插鞘22大致从顶部18延伸并且构造成接纳杆身适配器或者以其它方式将球杆杆头10与长形杆身16联接。

球杆杆头10的前部区段12包括用于在正常挥杆期间撞击高尔夫球的击打面26、围绕击打面26的框架28，并且还可以包括插鞘22。由于与球的撞击可在撞击点附近和插鞘22处产生相当大的应力，所以前部区段12可由适合于承受任何预期撞击载荷的一种或更多种金属材料形成。合适的材料的示例可以包括但不限于不锈钢或钛的各种合金。

击打面26通常形成球杆杆头10的引导表面并且具有从球杆杆头10延伸出的轻微凸的/弧形的曲率。在一个实施方案中，击打面26的曲率(即凸起(bulge)和/或隆起(roll))具有从约7英寸到约20英寸的半径。另外，如通常所理解的，当球杆保持在中性击球位置时，击打面26可以相对于竖直面成一角度设置。该角度通常被称为杆面倾角或球杆的倾斜度。诸如如图1所示的木质型球杆杆头(包括混合木质)可以最常见地具有从约8.5度到约24度的杆面倾角，然而其它杆面倾角也是可能的并且已经在商业上销售。

在一种构造中，框架28包括后掠式侧壁30，后掠式侧壁30远离击打面26延伸，并且可以类似于杯面式设计。侧壁30可以形成底部20和顶部18两者的一部分，并且还可以包括一个或更多个表面轮廓特征，例如凹入的压缩通道32。框架28可以通过一体式制造技术或者通过诸如焊接、钎焊或粘合的单独过程而刚性地附接到击打面26。

主体区段14可以与前部区段12联接，并且可以包括界定顶部18的一部分的上壳体40(如图1中所示)和界定底部20的一部分的下壳体42(如图2中所示)。主体区段14和前部区段12可以协作以大致界定内部体积，如下面将要讨论的，该内部体积可被分隔成离散部分或空腔。

为了在增加设计灵活性的同时减小球杆杆头10的结构重量，主体区段14的上壳体40可以由模制的聚合物材料形成并附着或以其它方式附连到下壳体42和前部区段12两者。在2015年5月28日提交的名称为“GOLF CLUB HEAD WITH MOLDED POLYMERIC BODY”的第14/724,328号美国专利申请中描述了用于将主体区段14的上壳体40附着到下壳体42和/或前部区段12的技术和结合设计，该专利申请通过引用以其整体并入本文。

在一种构造中，为了达到所需要的设计灵活性水平，可以使用诸如注射模制、压缩模制、吹塑模制、热成形等模制技术将聚合物材料模制成型。为了提供最大的设计灵活性，优选的模制技术是注射模制。

虽然重量减轻和设计灵活性是重要的，但是聚合物材料仍然必须足够强健以承受当球杆杆头10撞击球时所经历的应力。这可以通过结构设计选择和材料设计选择的组合来完成。关于材料选择，优选使用具有大于约200MPa(根据ASTM D638)，或更优选大于约250MPa的拉伸强度的可模制聚合物材料。另外，为了便于模制，如果聚合物材料被填充，则材料应该期望地具有大于按重量计的约40％，或者甚至大于按重量计的约55％的树脂含量。

在一个实施方案中，主体区段14的上壳体40可以由可以为填充的热塑性塑料的聚合物材料形成。填充的热塑性塑料可以包括例如树脂和多根不连续纤维(即“短切纤维”)。不连续的/短切的纤维可包括例如短切的碳纤维或短切的玻璃纤维，并在模制主体区段14之前嵌入树脂内。在一种构造中，聚合物材料可以是“长纤维热塑性塑料”，其中不连续纤维嵌入热塑性树脂中并且各自具有从约5mm至约15mm的设计纤维长度。在另一种构造中，聚合物材料可以是“短纤维热塑性塑料”，其中不连续纤维类似地嵌入热塑性树脂中，然而可以各自具有从约0.01mm至约3mm的设计长度。另外，在一些构造中，不连续短切纤维可以以大于约10，或更优选地大于约50且小于约1500的纵横比(例如，纤维的长度/直径)为特征。在一种构造中，填充的聚合物材料通常可具有从约0.01mm至约12mm的纤维长度和按重量计的从约40％至约90％，或更优选地，按重量计的从约55％至约70％的树脂含量。

一种合适的材料可以包括填充有短切碳纤维(即，碳填充的聚酰胺)的热塑性聚酰胺(例如，PA6或PA66)。其它树脂可以包括某些聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚碳酸酯、工程聚氨酯和/或其它类似材料。

尽管上壳体40由聚合物材料形成是优选的，但下壳体42也可以由聚合物材料形成(即，以与上壳体40类似的方式)，或者可以可替代地由金属材料形成。例如，在一种构造中，下壳体42可以由与框架28相同或类似的金属材料形成，并且可以焊接到框架28或者与框架28一体地形成。

由聚合物材料形成的下壳体42可以提供诸如结构重量减小和设计灵活性增加的优点。虽然这些是有益的品质，但金属下壳体也可以具有某些优点。例如，金属下壳体可以为通常撞击地面的底部20提供增大的耐久性。另外，金属下壳体可以提供增加的底部重量，这可以使重心移动得更低(特别是当与聚合物上壳体配对时)。较低的球杆杆头重心倾向于产生具有更多旋转和更高发射角度的球撞击(ball impact)，这对于某些高尔夫球手和/或关于具有一定杆面倾角的球杆而言，被认为是期望的特质。

上壳体40和下壳体42可以结合以形成各种独特的球杆杆头几何形状，这对于全金属设计可能是不可行的(即，在当前消费者驱动的重量限制下是可行的)。更具体地说，本设计可以提供包括一个或更多个内部空腔结构44(“空腔44”)的木质型球杆杆头，该内部空腔结构44穿过顶部18或底部20打开/暴露。由于这些空腔44的数量或复杂性增加，全金属设计可能落入期望的杆头重量目标内变得越来越不可能。使用这些所描述的方法所获得的独特几何形状可以用于在创造更适销的消费产品的最终目标方面实现功能目的和/或美学目的。

图2-5示意性地示出本设计的第一实施方案。该实施方案包括多个开放空腔44，该多个开放空腔44穿过球杆杆头10的底部20是可进入的。在该实施方案中，空腔结构部分地通过主体结构14的上壳体40的设计而成为可能。更具体地说，如图3中最佳所示，上壳体40包括从顶部18的下侧47延伸的一个或更多个内壁46。该一个或更多个内壁46与顶部18协作以至少部分地界定一个或更多个空腔44。当组装时，这些壁46朝向主体结构14的下壳体42延伸，并且至少一子组可以接触并固定到下壳体42。

下壳体42，如图4中所示，可界定延伸穿过底部20的一个或更多个开口48。如图2和图5中所示，一个或更多个空腔44中的每一个可以与一个或更多个开口48中的相应的一个连通。以这种方式，每个空腔44可以是从球杆杆头10的外部可进入的“开放空腔”(即，与完全与外部环境密封/隔离的“封闭空腔”对比)。另外，如所示出的，每个空腔44可以在顶部18和底部20之间完全延伸。

如果提供多个开口48，则重要的是，内壁46在相应的开口之间接触下壳体42。这是需要的以确保球杆杆头10符合适用的规定，并且每个空腔44仅与开口48中的一个连通。

通过与顶部18和底部20两者的接触，内壁46中的一个或更多个可以可操作成使球杆杆头10强化。更具体地说，固定的内壁46可以用作加强顶部18和/或底部20并增加结构的一个或更多个模态频率的支柱或凸缘。这种强化在底部20中可以是有用的，特别是在开口48附近(即，开口48损害壳体的结构完整性处)和/或在相邻的开口48之间。以更一般的方式，任何内壁46可以可操作成强化/加强从其延伸的部件，这也可以允许较薄的材料用于该相应的部件。这样，本设计提供了用于这些结构性的强化特征的装置，以便在提供更独特和积极的外观的设计背景中使用。

将聚合物内壁46固定到主体14的下壳体42的一种方式在图3-4中示意性地示出。更具体地说，该设计包括榫槽式联接，该榫槽式联接使得内壁46通过使用从底部20向上延伸的凸缘50能够附着到下壳体42。这样的联接设计使相应部件之间的结合面积最大化，同时最小化所需的联接重量并且为空腔44的内部提供平滑/连续的饰面。

在图3-4中所示的实施方案中，下壳体42包括凸缘50，该凸缘50从底部20延伸并构造成插入到内壁46的配合接纳部分52中。更具体地说，在该构造中，接纳部分52可以界定构造成接纳凸缘50的通道。当组装时，凸缘50在通道内延伸，使得接纳部分52延伸到凸缘50的相对侧。一旦处在适当位置中，就可以使用例如合适的粘合剂或其它紧固装置将凸缘50固定在适当位置中。合适的粘合剂可以包括，例如两部分式丙烯酸环氧树脂或高粘度氰基丙烯酸酯粘合剂。这种设计可以通过仅沿大体上平行于结合区的大部分(即，结合区处在平行于移除方向的45度以内的位置)的方向物理上允许移除凸缘50来实现纯粹的结合强度(其通常优于某些粘合剂-聚合物结合的剥离强度)。

为了说明的目的，隔开相邻开口48的一个或更多个内壁46通常可以被称为主内壁54。如上所描述，每个主内壁54在上壳体40和下壳体42之间完全延伸，并且优选地固定在适当位置中以提供结构增强。每个主壁54的另一个主要目的是确保没有空腔44与多于一个的开口连通。

除了任何主内壁54之外，还可以有一个或更多个辅助内壁56。每个辅助内壁56可以用于更美观的目的，并且不需要固定到顶部18和底部20两者。如图5中所示，辅助内壁56可以将较大的空腔再分成共用共同开口48的两个较小空腔。通常，每个辅助壁56将从主体14的与相应开口44相对的内表面延伸，并且不必在顶部18和底部20之间完全延伸。

可以在球杆杆头10内设置前壁58以靠近击打面26将一个或更多个空腔44与前部区段12隔开。前壁58可以至少部分地在其自身与前部区段12之间界定封闭的空腔60。在一种构造中，前壁58可以接触和/或附连在上壳体40和下壳体42之间，以防止液体进入并且防止液体可能地被捕获在封闭的空腔60内。

在更一般的意义上，图2-5的实施方案示出了，主体区段14的上壳体40可以包括一个或更多个内壁46，例如一个或更多个主壁54、一个或更多个辅助内壁56，和/或前壁58。主体区段14的下壳体42可以界定延伸穿过底部20的一个或更多个开口48；并且顶部18和该一个或更多个内壁46可以至少部分地界定一个或更多个空腔44，每个空腔44与一个或更多个开口48中的相应一个连通。在一种构造中，空腔44的数量大于或等于开口48的数量，例如通过利用一个或更多个辅助内壁56。同样地，空腔44的数量可以包括两个或更多个空腔44，并且空腔44的数量可以大于开口48的数量。

在另一个更具体的实施方案中，上壳体40可以包括多个内壁46，其中多个内壁46和顶部18至少部分地界定三个或更多个空腔44，并且三个或更多个空腔44中的每一个与多个开口48中的相应一个连通。此外，空腔44的数量大于或等于开口的数量，例如通过利用一个或更多个辅助内壁56。另外，在该实施方案的另一变型中，可以具有比开口48多出至少两个的空腔44，例如图5中所示。多个内壁46中的至少一个可以进一步是附着到下壳体42的主内壁54。

图6示意性地示出了本设计的另一个实施方案。在这种构造中，底部20是实心的，并且一个或更多个开放的内部空腔44各自与设置在顶部18中的开口48连通。该设计可以仍然包括由两部分式构造形成的主体14，其中上壳体40与下壳体42单独地形成。类似于之前的实施方案，一个或更多个主内壁54可以设置在上壳体40和下壳体42之间，使得没有内部空腔44与多于一个的开口48连通。类似地，该设计可以包括从主体14的下壳体42朝向顶部18中的开口44延伸的一个或更多个辅助壁56。

图7示意性地示出了本设计的另一实施方案，其中至少一个内部空腔44与设置在顶部18中的开口48连通，并且至少一个内部空腔44与设置在底部20中的开口48连通。例如，中央空腔70可以与设置在上壳体40和下壳体42中的一个中的开口48连通，并且侧面空腔72可以各自与设置在另一相应壳体中的开口48连通。在该实施方案中，一个或更多个主内壁54在顶部18和底部20之间延伸，使得每个内部空腔44与仅一个相应的开口48连通。在该设计的扩展中，一个或更多个辅助壁可以从顶部18和/或底部20延伸以在内部细分相应的空腔44。在该设计的更具体的变型中，各开口48可设置在顶部18和底部20中，使得当从平面图/俯视图观察时，它们是非重叠的。

上面所描述的设计(以及它们的组合)可以提供某些性能、声学益处和/或美学益处，这对于高尔夫市场中的一些或全部市场是期望的。通过由聚合物材料来模制主体14的大部分，这些设计在很大程度上是可能的(即，在可接受的杆头重量和挥杆重量标准/范围内)。从制造的角度来看，优选地，每个内壁54、56与主体14的上壳体40和/或下壳体42中的一个一体地模制。那么必要的是，优选地，上壳体40和下壳体42中的至少一个也由聚合物材料形成。

“一个(a)”、“一个(an)”、“该(the)”、“至少一个”和“一个或更多个”可互换使用以指示至少一个物品存在；除非上下文另有明确指示，否则可以存在多个这样的项。在本说明书，包括所附权利要求书中的参数(例如，数量或条件)的所有数值应被理解为在所有情况下均由术语“约”修饰，不管“约”是否实际出现在数值前。“约”表示所述的数值允许一些轻微的不精确性(用一些方法来精确地确定该值；约或相当接近该值；几乎)。如果“约”所提供的不精确性在本领域中没有以这种普通含义被理解，那么本文所用的“约”至少表示可能由测量和使用这些参数的普通方法引起的变化。另外，范围的公开包括整个范围内的所有值以及进一步划分的范围的公开。范围内的每个值和范围的端点在此都作为单独的实施方案被公开。术语“包括(comprises)”，“包括(comprising)”，“包含(including)”和“具有(having)”是包含性的，并因此指定所陈述项的存在，但是不排除其它项的存在。如在本说明书中所使用的，术语“或”包括所列举项中的一个或更多个的任何组合和所有组合。当使用术语第一、第二、第三等来彼此区分各个项时，这些指定仅仅是为了方便，并不限制这些项。

Claims (20)

1.一种高尔夫球杆杆头，其具有击打面、顶部和底部，所述高尔夫球杆杆头包括：

前部区段，其包括所述击打面；

主体区段，其与所述前部区段联接，所述主体区段包括界定所述顶部的一部分的上部部分和界定所述底部的一部分的下部部分；

其中所述上部部分由模制的聚合物材料形成并且包括延伸成与所述下部部分接触的内壁；

其中所述下部部分界定延伸穿过所述底部的开口；并且

其中所述内壁和所述顶部至少部分地界定与所述开口连通的空腔。

2.根据权利要求1所述的高尔夫球杆杆头，其中，所述内壁是一个或更多个内壁，所述开口是一个或更多个开口，并且所述空腔是一个或更多个空腔；

其中空腔的数量大于或等于开口的数量；并且

其中所述一个或更多个空腔中的每一个都与所述一个或更多个开口中的相应一个连通。

3.根据权利要求2所述的高尔夫球杆杆头，其中，所述空腔是两个或更多个空腔。

4.根据权利要求3所述的高尔夫球杆杆头，其中，空腔的数量大于开口的数量。

5.根据权利要求1所述的高尔夫球杆杆头，其中，所述内壁附连到所述下部部分。

6.根据权利要求5所述的高尔夫球杆杆头，其中，所述内壁界定接纳部分；

其中所述下部部分包括从所述底部延伸的凸缘；并且

其中所述凸缘附连在所述内壁的所述接纳部分内。

7.根据权利要求1所述的高尔夫球杆杆头，其中，所述下部部分由金属材料形成。

8.根据权利要求7所述的高尔夫球杆杆头，其中，所述前部区段由金属材料形成；并且

其中所述下部部分与所述前部区段一体地形成。

9.根据权利要求1所述的高尔夫球杆杆头，其中，所述下部部分由聚合物材料形成。

10.根据权利要求1所述的高尔夫球杆杆头，其中，所述内壁在所述内壁和所述前部区段之间至少部分地界定封闭的空腔。

11.根据权利要求1所述的高尔夫球杆杆头，其中，所述模制的聚合物材料是具有多根嵌入纤维的填充的热塑性材料。

12.一种高尔夫球杆杆头，其具有击打面、顶部和底部，所述高尔夫球杆杆头包括：

前部区段，其包括所述击打面；

主体区段，其与所述前部区段联接，所述主体区段包括界定所述顶部的一部分的上部部分和界定所述底部的一部分的下部部分；

其中所述上部部分由模制的聚合物材料形成并且包括朝向所述下部部分延伸的多个内壁；

其中所述下部部分界定延伸穿过所述底部的多个开口；

其中所述多个内壁和所述顶部至少部分地界定三个或更多个空腔，其中所述三个或更多个空腔中的每一个与所述多个开口中的相应的一个连通；并且

其中空腔的数量大于或等于开口的数量。

13.根据权利要求12所述的高尔夫球杆杆头，其中，具有比所述开口多出至少两个的所述空腔。

14.根据权利要求12所述的高尔夫球杆杆头，其中，所述多个内壁中的至少一个附连到所述下部部分。

15.根据权利要求14所述的高尔夫球杆杆头，其中，所述多个内壁中的至少一个界定接纳部分；

其中所述下部部分包括从所述底部延伸的凸缘；并且

其中所述凸缘附连在所述接纳部分内。

16.根据权利要求12所述的高尔夫球杆杆头，其中，所述下部部分由金属材料形成。

17.根据权利要求16所述的高尔夫球杆杆头，其中，所述前部区段由金属材料形成；并且

其中所述下部部分与所述前部区段一体地形成。

18.根据权利要求12所述的高尔夫球杆杆头，其中，所述多个内壁中的至少一个内壁在所述至少一个内壁和所述前部区段之间界定封闭的空腔。

19.根据权利要求12所述的高尔夫球杆杆头，其中，所述模制的聚合物材料是热塑性材料。

20.根据权利要求19所述的高尔夫球杆杆头，其中，所述热塑性材料是具有多根嵌入纤维的填充的热塑性材料。