EP0593486A1 - Tete de club de golf. - Google Patents

Tete de club de golf.

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EP0593486A1
EP0593486A1 EP91920330A EP91920330A EP0593486A1 EP 0593486 A1 EP0593486 A1 EP 0593486A1 EP 91920330 A EP91920330 A EP 91920330A EP 91920330 A EP91920330 A EP 91920330A EP 0593486 A1 EP0593486 A1 EP 0593486A1
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EP
European Patent Office
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club head
golf club
head according
shell
wood
Prior art date
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EP91920330A
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German (de)
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EP0593486B1 (fr
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Benoit Vincent
Francois Le Bel Coster Viollaz
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TaylorMade Golf Co Inc
Original Assignee
TaylorMade Golf Co Inc
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Publication date
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Application granted granted Critical
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    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B53/00—Golf clubs
    • A63B53/04—Heads
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B53/00—Golf clubs
    • A63B53/04—Heads
    • A63B53/0466—Heads wood-type
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B60/00—Details or accessories of golf clubs, bats, rackets or the like
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2209/00—Characteristics of used materials
    • A63B2209/02—Characteristics of used materials with reinforcing fibres, e.g. carbon, polyamide fibres
    • A63B2209/023—Long, oriented fibres, e.g. wound filaments, woven fabrics, mats
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B53/00—Golf clubs
    • A63B53/04—Heads
    • A63B53/0416—Heads having an impact surface provided by a face insert

Definitions

  • the present invention relates to a golf club head, and more particularly, a "wood" type head.
  • the clubs used by golfers from the tee or teeing ground to carry the ball for long distances are called the "woods".
  • the "woods” were built entirely from wooden materials such as persimmon, or other varieties. These clubs are still appreciated by many players, but are not very tolerant, given the low density of the material used, and its homogeneous distribution behind the impact face of the club head.
  • the wood-metal appeared, a club taking the form of wood, but whose head is entirely made of steel.
  • the wood-metal generally comprises a hollow steel head, generally produced by lost wax casting.
  • the mass which is mainly distributed around the periphery of the impact face, gives the club a tolerance much higher than that of conventional "woods". This tolerance concerns both the angle of departure of the ball, also called “loft” angle, defining the vertical trajectory of the ball, as the deflection of the ball, that is to say the lateral trajectory of the ball .
  • a first disadvantage of wood-metal concerns the unpleasant sensations felt by the player during impact, due to the metallic contact of the face on the ball.
  • the aim of the present invention therefore consists in proposing a golf club head of new construction, in particular of the "wood" type, giving the player good sensations during impact and allowing good work of the ball.
  • Another object is to propose a head whose tolerance is identical to that of a head of a club of the same type of current construction, in particular of wood-metal, but whose stiffness can be chosen in an optimum way, thus allowing d '' increase contact time of the ball on the impact face, and thus simultaneously the starting speed and the feeling of control of the ball.
  • the present invention provides a golf club head externally comprising a lower part intended to rest on the ground, constituting the sole, a substantially flat front part constituting the impact face, and a rear part constituting the body properly. said; and is characterized by the fact that it comprises a closed internal cavity, limited at least in part by the walls of a steel shell in said lower and rear parts, and that the impact face is produced, in the zone d impact at least of the bullet, in a composite material based on fibers whose modulus of elasticity is greater than or equal to 230 GPa.
  • the composite material consists of carbon fibers and / or aramid impregnated with a thermoplastic or thermosetting resin.
  • the presence of a steel shell has the effect of keeping the golf club sufficient mass and distributed around the periphery of the head, thereby increasing the tolerance of the club.
  • This tolerance can be optimized on such a construction, and provision can be made for the shell to include an extra thickness of material forming an additional mass of inertia in the region near and behind the periphery of the impact face.
  • This mass can in particular extend in a homogeneous and continuous manner over the entire region behind the periphery of the face, thus conferring tolerance in the vertical and horizontal trajectory of the ball.
  • FIG. 1 is a perspective view of a club head according to the invention
  • FIG. 2 is a bottom view of the head of FIG. 1,
  • FIG. 3 is a view of the face of the head according to FIG. 1 or 2,
  • FIG. 4 is a cross-sectional view along line I of FIG. 3,
  • FIG. 5 is a perspective and exploded view of the head of FIG. 1,
  • FIG. 5a is a perspective view of a detail of FIG. 5,
  • FIG. 5b is an elevation view of the detail of FIG. 5a
  • FIG. 6 is a variant of FIG. 4,
  • FIG. 7 is another variant
  • FIG. 8 is a front view of FIG. 7,
  • FIG. 9 is a variant of FIG. 7,
  • FIG. 10 is a perspective and exploded view of a variant of FIG. 1,
  • FIG. 11 is a sectional view along M 'in FIG. 10,
  • FIG. 12 is a perspective and exploded view of a variant of FIG. 10,
  • FIG. 13 is a sectional view along I-I 'of the head of FIG. 12,
  • FIG. 14 is a sectional view along M 'of a variant of FIG. 13,
  • FIGS. 15 and 16 are other variants of FIG. 6.
  • the club head according to the invention comprises, as shown in FIGS. 1 to 3, representing a "wood” type head (1), a substantially planar front part (AV) constituting the impact face (3), a rear part (AR) constituting the body (4) proper, and a lower part intended to rest on the ground (S), constituting the sole (2).
  • the body (4) is extended on the side by a neck (40) forming an integral part of said body (4).
  • a closed internal cavity (5) is arranged in the head (1). It is limited on the one hand, by the lower wall (60), the rear wall (61) and the upper wall (62) of a shell (6) of high density material, in particular steel, and on the other hand part, through the wall (30) of the impact face (3).
  • the wall (30) is entirely made of composite material. The assembly can in particular be carried out by gluing, screwing or any other means.
  • the applicant intends to use webs woven from carbon and / or aramid fibers impregnated with a thermoplastic or thermosetting resin material.
  • a thermoplastic or thermosetting resin material there are long carbon fibers of high mechanical strength and whose elastic modulus can vary from 230 to 590 GPa and the breaking strength from 2450 to 7000 MPa. Such values are of course higher than those of conventionally known steels.
  • the matrices or resins can be of the polyphenylene sulfide (PPS), polyether imide (PEI), polyether-ether-ketone (PEEK), or epoxy type.
  • the shell (6) comprises an additional thickness (64) of material constituting an additional mass of inertia positioned in a region close to and behind the periphery of the impact face (3).
  • This extra thickness (64) extends substantially over the entire said region, so that the mass is distributed as far as possible, on either side of the horizontal axis of symmetry (x, x ') and of the vertical axis of symmetry (y, y '). These axes are perpendicular to each other, and pass through the center of gravity O of the head (1).
  • the axis (x, x ') is parallel to the impact face on the one hand and to the ground on the other hand when the head rests on the sole (2), and the rotation of the head relative to this axis defines the angle of "loft" which directly influences the starting angle of the trajectory of the ball. Consequently, the distribution of an additional mass of inertia on either side of O on this axis, directly influences the tolerance of the club compared to the vertical trajectory of the ball.
  • the vertical axis (y, y ') perpendicular to (x, x') defines the angle of the face, and defines the lateral trajectory of the ball.
  • the mass will therefore preferably be distributed in a homogeneous and continuous manner, around the periphery of the impact face (3).
  • This distribution advantageously compensates for the loss of mass due to this type of construction in comparison with a "wood-metal" type construction, the impact face of which is made of high density material. The difference in mass is therefore best used in the regions as defined above.
  • the wall (30) is preferably formed by the stack of several woven sheets of fibers.
  • the particular orientation of the fibers constituting each woven ply is shown in the example of FIG. 5.
  • the wall comprises first plies (31, 310, 311, 312, 313) whose fibers are oriented in a on the axis (x, x ') and on the axis (y, y').
  • the wall also includes second plies (32, 320, 321, 322, 323) oriented offset by + 45 ° and -45 ° relative to the axis (x, x ').
  • the wall comprises a successive stack of 10 to 25 layers (31, 32) of fibers.
  • the wall therefore comprises a sequence of a first external layer (31a) of first plies (31) whose fibers are oriented along (x, x ') and (y, y'), of a second intermediate layer of second plies (32) whose fibers are oriented at + 45 ° and -45 ° from the axis (x, x '), and a third internal layer (31b) of first plies (31) whose fibers are oriented according to l 'axis (x, x') and (y, y ').
  • the second intermediate layer comprises between 3 and 9 layers approximately.
  • the first external layer (31a) is intended to resist the compressive forces due to the impact of the ball and the third internal layer (31b) is intended to resist the traction forces.
  • the efforts are mainly oriented along the axes (x x ') and (y, y').
  • the second intermediate layer (32) is intended to resist shear forces at the level of the neutral fiber, mainly oriented at +45 and -45 ° relative to (x, x ').
  • the wall consists of a stack of webs woven of carbon fibers in a balanced way and of epoxy resin.
  • the volume ratio (fibers) / (resin) is equal to 1.
  • the thickness of a sheet is equal to 0.2 mm.
  • the fibers have a modulus of elasticity equal to 230 GPa and a breaking strength equal to 4410 MPa (fiber of the T300J type from TORAY®).
  • the stack consists of a first outer layer (31a) of 6 woven layers of fibers oriented along (x, x ') and (y, y') (so-called "0 °, 90 °" orientation); a second intermediate layer (32) of 5 woven sheets of fibers oriented at + 45 °, -45 ° from (x, x ') and a third inner layer (31b) of 6 woven sheets of fibers oriented at 0 °, 90 °.
  • the wall (30) has an elastic modulus according to (x, x ') or (y, y') equal to 60 GPa and a breaking strength of 500 MPa.
  • a construction comprising a second intermediate layer of 3 plies or less of fibers only at the level of the neutral fiber does not withstand the impact of the ball sufficiently and leads to a rupture of the wall (30).
  • This rupture phenomenon is also observed in a construction comprising a second intermediate layer of 9 or more woven plies of fibers at + 45 °, -45 ° in partial replacement of woven plies of fibers at 0 °, 90 °.
  • FIG. 6 illustrates a variant of the invention in which the internal cavity (5) is integrally limited by the shell (6) in particular by the lower wall (60), rear (61), upper (62) and front (63) .
  • the shell (6) forms a closed hollow body.
  • the impact face (3) consists of an attached plate of composite material and is secured to the external face of the front wall (63) of the shell (6).
  • the shell (6) and specifically its front wall (63) contributes to the mechanical strength and the rigidity of the impact face.
  • the front wall (63) serves as a bonding support for the impact face (3).
  • the thickness e1 of the front wall (63) may be between 1 and 3.5 mm approximately.
  • the thickness e2 of the composite insert plate may be between 1 and 5 mm approximately.
  • the total thickness e equal to the sum of e1 and e2 should not be greater than approximately 7 mm in the case where e2 is between 3 and 5 mm and e must not be greater than 5.5 mm in the case where e2 is between 1 and 2 mm only.
  • FIG. 6 illustrates another variant in which the impact face (3) comprises a composite insert (31) filling a hollow (630) produced on the external face of the front wall (63) of the shell (6).
  • This insert (31) extends at least in the impact zone of the face, that is to say in a zone substantially circular whose diameter is slightly greater than the nominal diameter of a golf ball, as shown in Figure 7 for example.
  • the insert (31) can extend more widely on either side of this zone as shown in the embodiment of FIG. 8.
  • the external flanks (631) bordering the hollow (630) have a substantially constant width around the periphery of the impact face.
  • Figures 10 and 11 show a club head of the invention with the particularity that the upper wall (62) and front (63) is covered by an envelope (7) of composite material.
  • the composite layer constituting the impact face (3) extends beyond it in a continuous and homogeneous manner to partially cover the shell.
  • the envelope (7) and the impact face (3) together form a continuous layer of material of identical nature.
  • This construction has the main advantage of substantially stiffening the body (4) of the head (1) which thus allows the use of milder steels for the production of the shell (6).
  • the metal sole gives the head greater durability than heads made entirely of composite material.
  • the envelope (7) can be produced by draping layers of materials based on long fibers preimpregnated with a thermosetting matrix, for example. However, provision can also be made for injecting a thermoplastic resin loaded with short fibers, for example.
  • Figures 12 and 13 show a variant of Figures 10 and 11 in which the upper wall (62) of the shell (6) comprises an opening (620) closed by a plate (621) of low density material between 1 and 2 such as in thermoplastic material for example.
  • the envelope (7) covers the upper wall (62) and in particular the plate (621) as well as the front wall (63).
  • This particular construction has the advantage of making it possible to concentrate up to 15 to 20% of mass at the locations as defined above.
  • the realization of the shell in one piece is achievable by conventionally known molding methods, while in the case of Figures 10 and 11, the sole or lower wall (60) must be produced separately and then assembled and welded to shell
  • Figure 14 is a variant of Figures 12 and 13 in which the opening (620) of the shell is not covered by a support plate.
  • the internal cavity (5) and the opening (620) of the shell are filled with a light polyurethane foam for example.
  • FIG. 15 is a variant of FIG. 11, in which the casing (7) and the impact face (3) each consist of a layer of composite material of a different and specific nature depending on their use in the head.
  • the envelope (7) consists of a coating of prepregs of nonwoven webs of carbon or other fibers and of epoxy resin
  • the impact face (3) is attached and consists of woven webs of long fibers carbon and an impact resistant matrix such as (PPS), (PEI), (PEEK) or others.
  • the sole (2) constitutes the lower wall (60) of the shell (6). But it is understood that it could be otherwise without that we go beyond the spirit of the invention. So we can imagine that the sole is a metallic or other insert.
  • the envelope (7) may be made for completely cover the head (1) and cover all the walls (60, 61, 62, 63) of the steel shell (6) as shown in FIG. 11.
  • This mode embodiment has the advantage of stiffening the head. During the impact with the ball, the deformation of the head is less resulting in less energy loss; consequently, a better yield is obtained in the energy returned.
  • the internal cavity (5) can be filled with a very low density foam, of the polyurethane type for example in each of the modes presented.
  • the foam only serves to advantageously modify the noise of the impact of the ball by conferring a duller sound, often preferred by the players.

Abstract

Tête de club de golf comprenant extérieurement une partie inférieure destinée à reposer sur le sol, constituant la semelle (2), une partie avant sensiblement plane constituant la face d'impact (3), et une partie arrière constituant le corps (4), se caractérise par le fait qu'elle comprend une cavité interne (5) limitée, en partie au moins, par les parois d'une coque (6) en acier dans ladite partie inférieure et arrière et que la face d'impact (3) est réalisée, dans la zone d'impact au moins dans un matériau composite à base de fibres dont le module d'élasticité est supérieur ou égal à 230 Gpa.

Description

Tête de club de golf.
La présente invention concerne une tête de club de golf, et plus particulièrement, une tête de type "bois".
Actuellement, les clubs utilisés par les joueurs de golf au départ du "tee" ou zone de départ pour porter la balle pour les longues distances, sont appelés les "bois". A l'origine, les "bois" étaient construits intégralement dans des matériaux en bois comme le persimmon, ou d'autres variétés. Ces clubs sont toujours appréciés par de nombreux joueurs, mais sont peu tolérants, étant donné la faible densité du matériau utilisé, et sa répartition homogène en arrière de la face d'impact de la tête du club.
Pour pallier à cet inconvénient, est apparu le "bois-métal", club reprenant la forme du bois, mais dont la tête est construite intégralement en acier. Etant donnée la forte densité du matériau employé et les contraintes de masse imposées, le bois- métal comprend généralement une tête creuse en acier, réalisée généralement par fonderie à la cire perdue. Dans ce type de construction, la masse, qui est principalement répartie à la périphérie de la face d'impact, confère au club une tolérance bien supérieure à celle des "bois" classiques. Cette tolérance concerne aussi bien l'angle de départ de la balle, appelé aussi angle de "loft", définissant la trajectoire verticale de la balle, que la déviation de la balle, c'est-à-dire la trajectoire latérale de la balle.*
Un premier inconvénient des bois-métal concerne les sensations désagréables ressenties par le joueur lors de l'impact, du au contact métallique de la face sur la balle.
Un autre inconvénient provient du fait que la raideur de la face d'impact en acier, dont l'épaisseur doit être suffisante pour supporter le choc lors du coup, n'est pas optimum. On peut démontrer qu'une diminution de la raideur de face augmente la vitesse de restitution générant ainsi une distance de vol supérieure. Or on peut démontrer que la rigidité de la face dépend de l'épaisseur de la face d'impact et du module d'élasticité du matériau. A module d'élasticité donné, la diminution de la rigidité est donc directement liée à une diminution de l'épaisseur de cette face. Or il apparaît aujourd'hui, que le point optimum de rigidité de la face d'impact d'un "bois métal" correspond à une épaisseur trop faible, inférieure à 3 mm, entraînant sa déformation irréversible.
Le but de la présente invention consiste donc à proposer une tête de club de golf de construction nouvelle, notamment de type "bois" procurant au joueur de bonnes sensations lors de l'impact et permettant un bon travail de la balle. Un autre but est de proposer une tête dont la tolérance est identique à celle d'une tête d'un club de même type de construction actuelle, notamment de bois-métal, mais dont la raideur peut être choisie de façon optimum, permettant ainsi d'accroître le temps de contact de la balle sur la face d'impact, et ainsi simultanément la vitesse de départ et la sensation de contrôle de la balle.
A cet effet, la présente invention propose une tête de club de golf comprenant extérieurement une partie inférieure destinée à reposer sur le sol, constituant la semelle, une partie avant sensiblement plane constituant la face d'impact, et une partie arrière constituant le corps proprement dit ; et se caractérise par le fait qu'elle comprend une cavité interne fermée, limitée en partie au moins par les parois d'une coque en acier dans lesdites parties inférieure et arrière, et que la face d'impact est réalisée, dans la zone d'impact au moins de la balle, dans un matériau composite à base de fibres dont le module d'élasticité est supérieur ou égal à 230 GPa.
De façon avantageuse, le matériau composite est constitué de fibres de carbone et/ou aramide imprégnées d'une résine thermoplastique ou thermodurcissable. Le choix spécifique de ces matériaux dans la construction de la face permet notamment, en raison des propriétés de résistance importante des fibres, de diminuer la raideur de la face d'impact de façon optimum, tout en conservant une épaisseur suffisante comparable à celle d'une face acier classique.
La présence d'une coque en acier a pour effet de conserver au club de golf une masse suffisante et répartie à la périphérie de la tête, augmentant ainsi la tolérance du club.
Cette tolérance peut être optimisée sur une telle construction, et l'on peut prévoir que la coque comprenne une surépaisseur de matière formant une masse d'inertie additionnelle dans la région proche et en arrière de la périphérie de la face d'impact. Cette masse peut notamment s'étendre de façon homogène et continue sur toute la région en arrière de la périphérie de la face, conférant ainsi une tolérance dans la trajectoire verticale et horizontale de la balle.
D'autres caractéristiques et avantages de la tête de club de golf selon l'invention ressortiront de la description ci-dessous, relative à des exemples non limitatifs de mise en oeuvre, ainsi que des dessins annexés qui font partie intégrante de cette description.
- la figure 1 est une vue en perspective d'une tête de club selon l'invention,
- la figure 2 est une vue de dessous de la tête de la figure 1 ,
- la figure 3 est une vue de la face de la tête selon la figure 1 ou 2,
- la figure 4 est une vue en coupe transversale selon l-r de la figure 3,
- la figure 5 est une vue en perspective et éclatée de la tête de la figure 1 ,
- la figure 5a est une vue en perspective d'un détail de la figure 5,
- la figure 5b est une vue en élévation du détail de la figure 5a,
- la figure 6 est une variante de la figure 4,
- la figure 7 est une autre variante,
- la figure 8 est une vue de face de la figure 7, - la figure 9 est une variante de la figure 7,
- la figure 10 est une vue en perspective et éclatée d'une variante de la figure 1 ,
- la figure 11 est une vue en coupe selon M' de la figure 10,
- la figure 12 est une vue en perspective et éclatée d'une variante de la figure 10,
- la figure 13 est une vue en coupe selon I-I' de la tête de la figure 12,
- la figure 14 est une vue en coupe selon M' d'une variante de la figure 13,
- les figures 15 et 16 sont d'autres variantes de la figure 6.
La tête de club selon l'invention comporte, comme le montrent les figures 1 à 3, représentant une tête (1 ) de type "bois", une partie avant (AV) sensiblement plane constituant la face d'impact (3), une partie arrière (AR) constituant le corps (4) proprement dit, et une partie inférieure destinée à reposer sur le sol (S), constituant la semelle (2). Le corps (4) se prolonge sur le côté par un cou (40) faisant partie intégrante dudit corps (4).
Dans le mode de réalisation de la figure 4, une cavité interne fermée (5) est aménagée dans la tête (1). Elle est limitée d'une part, par la paroi inférieure (60), la paroi arrière (61) et la paroi supérieure (62) d'une coque (6) en matériau de forte densité, notamment en acier, et d'autre part, par la paroi (30) de la face d'impact (3). Dans ce cas, la paroi (30) est intégralement réalisée en matériau composite. L'assemblage peut notamment être réalisé par collage, vissage ou tout autre moyen.
Par matériau composite, la demanderesse entend utiliser des nappes tissées de fibres de carbone et/ou aramide imprégnées d'une matière de résine thermoplastique ou thermodurcissable. Parmi les fibres préférées par la demanderesse, figurent les fibres longues de carbone de haute résistance mécanique et dont le module d'élasticité peut varier de 230 à 590 GPa et la résistance à la rupture de 2450 à 7000 MPa. De telles valeurs sont bien entendu supérieures à celles des aciers classiquement connus. Les matrices ou résines peuvent être de type sulfure de polyphenylène (PPS), polyether imide (PEI), polyether-ether-ketone (PEEK), ou époxyde.
Avantageusement, la coque (6) comprend une surépaisseur (64) de matière constituant une masse d'inertie additionnelle positionnée dans une région proche et en arrière de la périphérie de la face d'impact (3). Cette surépaisseur (64) s'étend sensiblement sur toute ladite région, de façon à ce que la masse soit distribuée de façon la plus éloignée possible, de part et d'autre de l'axe de symétrie horizontal (x, x') et de l'axe de symétrie vertical (y, y'). Ces axes sont perpendiculaires entre eux, et passent par le centre de gravité O de la tête (1 ). L'axe (x, x') est parallèle à la face d'impact d'une part et au sol d'autre part lorsque la tête repose sur la semelle (2), et la rotation de la tête par rapport à cet axe définit l'angle de "loft" qui influence directement l'angle de départ de la trajectoire de la balle. En conséquence, la distribution d'une masse d'inertie additionnelle de part et d'autre de O sur cet axe, influence directement la tolérance du club par rapport à la trajectoire verticale de la balle.
De même, l'axe vertical (y, y') perpendiculaire à (x, x') définit l'angle de la face, et définit la trajectoire latérale de la balle. Une distribution de masse additionnelle sur cet axe de part et d'autre de (y, y'), influence directement la tolérance par rapport à la trajectoire latérale de la balle.
Pour arriver à une tolérance optimale, la masse sera donc distribuée de préférence de façon homogène et continue, sur le pourtour de la face d'impact (3). Cette distribution compense avantageusement la perte de masse due à ce type de construction en comparaison avec une construction de type "bois-métal", dont la face d'impact est en matériau de forte densité. La différence de masse est donc au mieux utilisée dans les régions telles que définies précédemment.
La paroi (30) est de préférence constituée par l'empilement de plusieurs nappes tissées de fibres. L'orientation particulière des fibres constituant chaque nappe tissée est représentée à l'exemple de la figure 5. Dans ce cas, la paroi comprend des premières nappes (31 , 310, 311 , 312, 313) dont les fibres sont orientées d'une part selon l'axe (x, x') et d'autre part selon l'axe (y, y'). La paroi comprend aussi des secondes nappes (32, 320, 321 , 322, 323) orientées de façon décalée de +45° et de -45° par rapport à l'axe (x, x'). De façon préférentielle, la paroi comprend un empilement successif de 10 à 25 nappes (31 , 32) de fibres.
De façon à optimiser la résistance de la paroi (30), la demanderesse a défini une séquence particulièrement avantageuse des premières nappes (31 ) et des secondes nappes (32) selon un mode représenté aux figures 5a et 5b. La paroi comprend donc une séquence d'une première couche externe (31a) de premières nappes (31) dont les fibres sont orientées selon (x, x') et (y, y'), d'une seconde couche intermédiaire de secondes nappes (32) dont les fibres sont orientées à +45° et -45° de l'axe (x, x'), et d'une troisième couche interne (31b) de premières nappes (31 ) dont les fibres sont orientées selon l'axe (x, x') et (y, y'). La seconde couche intermédiaire comprend entre 3 et 9 nappes environ.
La première couche externe (31 a) est destinée à résister aux efforts de compression dus au choc de la balle et la troisième couche interne (31b) est destinée à résister aux efforts de traction. Les efforts sont principalement orientés selon les axes (x x') et (y, y'). La seconde couche intermédiaire (32) est destinée à résister aux efforts de cisaillement au niveau de la fibre neutre, principalement orientés à +45 et -45° par rapport à (x, x').
On peut donner un exemple de construction d'une paroi (30) résistante en matériau composite et ses caractéristiques mécaniques. La paroi est constituée d'un empilage de nappes tissées de fibres en carbone de façon équilibrée et de résine époxyde. Le rapport volumique (fibres) / (résine) est égale à 1. L'épaisseur d'une nappe est égale à 0,2 mm. Les fibres ont un module d'élasticité égal à 230 GPa et une résistance à la rupture égale à 4410 MPa (fibre du type T300J de chez TORAY®).
L'empilement est constitué d'une première couche externe (31a) de 6 nappes tissées de fibres orientées selon (x, x') et (y, y') (orientation dite à "0°, 90°") ; d'une seconde couche intermédiaire (32) de 5 nappes tissées de fibres orientées à +45°, -45° de (x, x') et d'une troisième couche interne (31b) de 6 nappes tissées de fibres orientées à 0°, 90°.
La paroi (30) a un module élastique selon (x, x') ou (y, y') égal à 60 GPa et une résistance à la rupture de 500 MPa.
On peut également préciser qu'une construction comprenant une seconde couche intermédiaire de 3 nappes ou moins de fibres seulement au niveau de la fibre neutre ne résiste pas suffisamment au choc de la balle et conduit à une rupture de la paroi (30). Ce phénomène de rupture est également constaté dans une construction comprenant une seconde couche intermédiaire de 9 nappes tissées ou plus de fibres à +45°, -45° en remplacement partiel de nappes tissées de fibres à 0°, 90°.
La figure 6 illustre une variante de l'invention dans laquelle la cavité interne (5) est limitée intégralement par la coque (6) notamment par la paroi inférieure (60), arrière (61), supérieure (62) et avant (63). Autrement dit, la coque (6) forme un corps creux fermé. Dans ce cas la face d'impact (3) est constituée d'une plaque rapportée en matériau composite et est solidarisée à la face externe de la paroi avant (63) de la coque (6).
Dans ce cas et à la différence avec les modes précédemment décrits, la coque (6) et spécifiquement sa paroi avant (63) participe à la résistance mécanique et à la rigidité de la face d'impact. Mais en plus, la paroi avant (63) sert de support de collage à la face d'impact (3). L'épaisseur e1 de la paroi avant (63) peut-être comprise entre 1 et 3,5 mm environ. L'épaisseur e2 de la plaque rapportée en composite peut-être comprise entre 1 et 5 mm environ. Enfin, pour éviter un surdimensionnement entraînant une rigidité excessive de la face d'impact, l'épaisseur totale e égale à la somme de e1 et e2 ne doit pas être supérieure à 7 mm environ dans le cas où e2 est compris entre 3 et 5 mm et e ne doit pas être supérieur à 5,5 mm dans le cas où e2 est compris entre 1 et 2 mm seulement.
La figure 6 illustre une autre variante dans laquelle la face d'impact (3) comprend un insert composite (31 ) remplissant un creux (630) réalisé sur la face externe de la paroi avant (63) de la coque (6). Cet insert (31 ) s'étend au moins dans la zone d'impact de la face, c'est-à-dire dans une zone sensiblement circulaire dont le diamètre est légèrement supérieur au diamètre nominal d'une balle de golf, comme le montre la figure 7 par exemple. Bien entendu, l'insert (31) peut s'étendre plus largement de part et d'autre de cette zone comme le représente le mode de réalisation de la figure 8. Dans ce dernier cas, les flancs externes (631) bordant le creux (630) ont une largeur sensiblement constante sur le pourtour de la face d'impact.
Les figures 10 et 11 représentent une tête de club de l'invention avec pour particularité que la paroi supérieure (62) et avant (63) est recouverte par une enveloppe (7) en matériau composite. Autrement dit, la couche de composite constituant la face d'impact (3) s'étend au-delà de façon continue et homogène pour venir recouvrir en partie la coque. L'enveloppe (7) et la face d'impact (3) forment ensemble une couche continue en matériau de nature identique. Cette construction présente comme avantage principal de rigidifier sensiblement le corps (4) de la tête (1 ) ce qui permet ainsi d'utiliser des aciers plus doux pour la réalisation de la coque (6). De plus, la semelle métallique confère à la tête une durabilité supérieure aux têtes entièrement réalisées en matériau composite. L'enveloppe (7) peut être réalisée par drapage de couches de matériaux à base de fibres longues préimprégnées d'une matrice thermodurcissable, par exemple. Mais on peut prévoir aussi de procéder par injection d'une résine thermoplastique chargée de fibres courtes par exemple.
Les figures 12 et 13 montrent une variante des figures 10 et 11 dans laquelle la paroi supérieure (62) de la coque (6) comprend une ouverture (620) obturée par une plaque (621) en matériau de faible densité comprise entre 1 et 2 tel qu'en matériau thermoplastique par exemple. L'enveloppe (7) recouvre la paroi supérieure (62) et notamment la plaque (621) ainsi que la paroi avant (63). Cette construction particulière a pour avantage de permettre de concentrer jusqu'à 15 à 20% de masse aux endroits tels que définis précédemment. De plus, la réalisation de la coque en une seule pièce est réalisable par les procédés classiquement connus de moulage, alors que dans le cas des figures 10 et 11 , la semelle ou paroi inférieure (60) doit être réalisée séparément puis assemblée et soudée à la coque
(6).
La figure 14 est une variante des figures 12 et 13 dans laquelle l'ouverture (620) de la coque n'est pas recouverte par une plaque de soutien. Dans ce cas et afin de permettre le recouvrement de l'enveloppe (7) de la paroi supérieure (62) de la coque (6), la cavité interne (5) et l'ouverture (620) de la coque sont remplies d'une mousse légère en polyuréthane par exemple.
La figure 15 est une variante de la figure 11 , dans laquelle l'enveloppe (7) et la face d'impact (3) sont constituées chacune d'une couche en matériau composite de nature différente et spécifique selon leur emploi dans la tête. On peut ainsi envisager que l'enveloppe (7) soit constitué d'un enrobage de préimprégnés de nappes non tissées de fibres carbone ou autre et de résine époxyde, et que la face d'impact (3) soit rapportée et constituée de nappes tissées de fibres longues en carbone et d'une matrice résistante aux chocs telles qu'en (PPS), (PEI), (PEEK) ou autres.
Dans tous les exemples précédents, on a considéré que la semelle (2) constitue la paroi inférieure (60) de la coque (6). Mais il est bien entendu qu'il pourrait en être autrement sans pour cela que l'on sorte de l'esprit de l'invention. Ainsi on peut imaginer que la semelle soit une pièce rapportée métallique ou autre.
De même on peut prévoir que l'enveloppe (7) enrobe entièrement la tête (1) et recouvre toutes les parois (60, 61 , 62, 63) de la coque (6) en acier comme le montre la figure 11. Ce mode de réalisation a pour avantage de rigidifier la tête. Lors du choc avec la balle, la déformation de la tête est moindre entraînant moins de pertes énergétiques ; par conséquent, on obtient un meilleur rendement dans l'énergie restituée.
Enfin, la cavité interne (5) peut être remplie par une mousse de très faible densité, de type polyuréthane par exemple dans chacun des modes présentés. Dans ce cas, la mousse ne sert qu'à modifier avantageusement le bruit de l'impact de la balle en conférant une sonorité plus sourde, souvent préférée par les joueurs
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés à titre d'exemples, mais elle comprend aussi tous les équivalents techniques ainsi que leurs combinaisons.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Tête de club de golf comprenant extérieurement une partie inférieure destinée à reposer sur le sol, constituant la semelle (2), une partie avant sensiblement plane constituant la face d'impact (3) et une partie arrière constituant le corps (4), caractérisée en ce qu'une cavité interne fermée (5) est limitée, en partie au moins, par les parois d'une coque (6) en acier dans ladite partie inférieure et arrière, et que la face d'impact (3) est réalisée, dans la zone d'impact au moins, dans un matériau composite à base de fibres dont le module d'élasticité est supérieur ou égal à 230 GPa.
2 - Tête de club de golf selon la revendication 1 , caractérisée en ce que la cavité interne (5) est limitée, d'une part, par la paroi inférieure (60), arrière (61) et supérieure (62) de la coque (6), et d'autre part, par la paroi (30) de la face d'impact
(3)-
3 - Tête de club de golf selon la revendication 1 , caractérisée en ce que la cavité interne (5) est limitée intégralement par la paroi inférieure (60), arrière (61), supérieure (62) et avant (63) de la coque (6).
4 - Tête de club de golf selon la revendication 1 , caractérisée en ce que la partie arrière (4) constituant la coque (6) est recouverte en partie au moins par une enveloppe (7) en matériau composite, ladite coque (6) formant un corps creux fermé.
5 - Tête de club de golf selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'enveloppe (7) et la face d'impact (3) forment ensemble une couche continue en matériau de nature identique.
6 - Tête de club de golf selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'enveloppe (7) et la face d'impact (3) sont constituées chacune d'une couche en matériau composite de nature différente.
7 - Tête de club de golf selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que la face d'impact (3) comprend dans la zone d'impact au moins, un insert (31) remplissant un creux (630) réalisé dans la paroi avant (63) de la coque (60).
8 - Tête de club de golf selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la coque (6) comprend une surépaisseur de matière (63) formant une masse d'inertie additionnelle dans une région proche et en arrière de la périphérie de la face d'impact (3).
9 - Tête de club de golf selon la revendication 8, caractérisée en ce que la masse d'inertie (64) s'étend de façon homogène et continue sur toute la région proche de la périphérie de la face d'impact (3).
10 - Tête de club de golf selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le matériau composite est constitué d'un empilement de plusieurs nappes tissées de fibres de carbone et/ou aramide imprégnées d'une matière de résine thermoplastique ou thermodurcissable.
11 - Tête de club de golf selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'empilement comprend des premières nappes tissées (31 , 310, 311 , 312, 313, 314) de fibres orientées selon l'axe (x, x') et l'axe (y, y') et des secondes nappes (32, 320, 321 , 322, 323) orientées de façon décalée de +45° et de -45° par rapport à (x, x').
12 - Tête de club de golf selon la revendication 10, caractérisée en ce que la résine est du type sulfure de polyphenylène (PPS), polyether imide(PEI) ou polyether-éther-kétone (PEEK).
13 - Tête de club de golf selon la revendication 10 ou 11 , caractérisée en ce que les fibres sont constituées en partie au moins de fibres longues de carbone dont la résistance à la rupture est supérieure ou égale à 2450 MPa.
REVr*__MDICATIONS MODIFIEES
[reçues par le Bureau international le 24 avril 1992 (24.04.92) ; revendications 1-13 remplacées par revendications modifiées 1-13 ( 2 pages ) ]
1 - Tête de club de golf de type "bois" comprenant extérieurement une partie inférieure destinée à reposer sur le sol, constituant la semelle (2), une partie avant sensiblement plane constituant la face d'impact (3) et une partie arrière constituant le corps (4), caractérisée en ce qu'une cavité interne fermée (5) est limitée, en partie au moins, par les parois d'une coque (6) en acier dans ladite partie inférieure et arrière, et que la face d'impact (3) est réalisée, dans la zone d'impact au moins, dans un matériau composite à base de fibres dont le module d'élasticité est supérieur ou égal à 230 GPa.
2 - Tête de club de golf de type "bois" selon la revendication 1 , caractérisée en ce que la cavité interne (5) est limitée, d'une part, par la paroi inférieure (60), arrière (61) et supérieure (62) de la coque (6), et d'autre part, par la paroi (30) de la face d'impact (3).
3 - Tête de club de golf de type "bois" selon la revendication 1 , caractérisée en ce que la cavité interne (5) est limitée intégralement par la paroi inférieure (60), arrière (61), supérieure (62) et avant (63) de la coque (6).
4 - Tête de club de golf de type "bois" selon la revendication 1 , caractérisée en ce que la partie arrière (4) constituant la coque (6) est recouverte en partie au moins par une enveloppe (7) en matériau composite, ladite coque (6) formant un corps creux fermé.
5 - Tête de club de golf de type "bois" selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'enveloppe (7) et la face d'impact (3) forment ensemble une couche continue en matériau de nature identique.
6 - Tête de club de golf de type "bois" selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'enveloppe (7) et la face d'impact (3) sont constituées chacune d'une couche en matériau composite de nature différente.
7 - Tête de club de golf de type "bois" selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que la face d'impact (3) comprend dans la zone d'impact au moins, un insert (31 ) remplissant un creux (630) réalisé dans la paroi avant (63) de la coque (60).
8 - Tête de club de golf de type "bois" selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la coque (6) comprend une surépaisseur de matière (63) formant une masse d'inertie additionnelle dans une région proche et en arrière de la périphérie de la face d'impact (3).
9 - Tête de club de golf de type "bois" selon la revendication 8, caractérisée en ce que la masse d'inertie (64) s'étend de façon homogène et continue sur toute la région proche de la périphérie de la face d'impact (3).
10 - Tête de club de golf de type "bois" selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le matériau composite est constitué d'un empilement de plusieurs nappes tissées de fibres de carbone et/ou aramide imprégnées d'une matière de résine thermoplastique ou thermodurcissable.
11 - Tête de club de golf de type "bois" selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'empilement comprend des premières nappes tissées (31 , 310, 311 , 312, 313, 314) de fibres orientées selon l'axe (x, x') et l'axe (y, y') et des secondes nappes (32, 320, 321 , 322, 323) orientées de façon décalée de +45° et de -45° par rapport à (x, x').
12 - Tête de club de golf de type "bois" selon la revendication 10, caractérisée en ce que la résine est du type sulfure de polyphenylène (PPS), polyether imide(PEI) ou polyether-éther-kétone (PEEK).
13 - Tête de club de golf de type "bois" selon la revendication 10 ou 11 , caractérisée en ce que les fibres sont constituées en partie au moins de fibres longues de carbone dont la résistance à la rupture est supérieure ou égale à 2450 MPa.
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