ES2334410T3 - Cabeza de palo de glof compensada con la temperatura. - Google Patents

Abstract

Cabeza de palo de golf para golpear una bola de golf y que comprende un cuerpo de la cabeza que tiene una superficie de impacto, caracterizada porque la cabeza del palo de golf (10) está hecha sustancialmente de una aleación con memoria de forma con una placa de impacto (14) que comprende una placa delgada que está integrada con el resto de la cabeza del palo de golf (10) y formada de dicha aleación con memoria de forma, teniendo dicha aleación con memoria de forma una temperatura de transformación en el margen de cero a 15 grados C, siendo la temperatura de transformación la media aritmética de las cuatro temperaturas de transformación Ms, Mf, As y Af a las cuales la aleación con memoria de forma cambia de la austenita a más alta temperatura a la martensita a más baja temperatura y viceversa, para proporcionar una superficie de impacto de un palo de golf muy elástica pero más rígida por encima de la temperatura de transformación que representa el más alto margen de temperaturas de juego, y un material más blando con características de esfuerzo-deformación para el margen de temperaturas más bajas, de tal modo que se compensan los cambios en la rigidez de una bola de golf debido a los cambios en el margen de temperaturas a las que se juegue.

Description

Cabeza de palo de golf compensada con la temperatura.

Antecedentes del invento

El presente invento se refiere a cabezas de palos de golf y, en particular, a cabezas de palos de golf que tienen partes de la superficie de impacto fabricadas de aleaciones con memoria de forma.

En la Patentes de EE.UU. Nº 5.176.384, concedida a Sala y otros, se describe una cabeza de palo de golf en la que la superficie de impacto de la cabeza del palo está fabricada de una aleación de transformación martensítica de tipo termoelástico, tal como una aleación a base de NiTi, o una aleación con base de obre, de la que se dice que tiene una estabilidad mejorada de arrastre y direccional debido al uso de una placa delgada como superficie de impacto y debido a las características elásticas de la martensita inducidas en el material por el esfuerzo.

En la Solicitud de Patente de EE.UU. pendiente de tramitación Nº de Serie 08/760.261, cuya exposición queda aquí incorporada por su referencia, se describe una cabeza de palo de golf que tiene una superficie de impacto formada por "pixels", los cuales pueden comprender aleación con memoria de forma. En una realización los "pixels" comprenden alambres dispuestos en una formación ordenada, formando los extremos de los alambres la superficie de impacto. Como alternativa, los "pixels" pueden comprender partes de la superficie de impacto que han recibido un tratamiento diferente, tal como de recocido. En esa solicitud anterior se indica que cuando se usa un material de aleación con memoria de forma, tal como una aleación a base de NiTi, los alambres de los "pixels" pueden estar en un estado de "súper elásticos" o "elásticos optimizados". Se afirma, además, que los "pixels" pueden ser de una mezcla de material súper elástico y material martensítico.

En la exposición considerada en lo que antecede, no se aborda la repercusión de las variaciones de temperatura en las características mecánicas de las aleaciones con memoria de forma, sino que se supone que las propiedades permanecen constantes en todo el margen usual de temperaturas a las que se juega, el cual es desde aproximadamente cero hasta +40 grados C.

Se observa, en general, que las actuaciones y las características de impacto de los palos de golf cambian con la temperatura a la que se juegue. Para temperaturas más frías, por ejemplo en el margen desde cero hasta 10 grados C, tienen a tener características de mayor rigidez. Cuando se golpea una bola con un palo, el impacto se traducirá en vibraciones de diferentes frecuencias y de diferentes amplitudes en la varilla del palo, debido a la rigidez de la bola, lo cual afecta al vuelo de la bola. La rigidez de una cabeza de palo convencional permanece constante en todo el margen de temperaturas. A las temperaturas de juego más altas, por ejemplo, las comprendidas en el margen desde 30 hasta 40 grados C, la bola tiende a deformarse con más facilidad al recibir el impacto, y se producirán diferentes vibraciones de la varilla cuando se golpee la bola con la cabeza del palo.

Los inventores llegaron a la conclusión de que sería deseable proporcionar una cabeza de palo que tuviera una superficie de impacto cuyas propiedades varíen con la temperatura, de manera que se complementen las variaciones de temperatura de la bola de golf y se permita una interacción relativamente constante entre la cabeza del palo y la independencia de la temperatura. En consecuencia, para temperaturas frías, la superficie de impacto de la cabeza del palo sería más blanda, para compensar la relativamente mayor rigidez de la bola. Para temperaturas más altas, la superficie de impacto sería rígida, para compensar la relativamente mayor blandura de la bola. Una cabeza de palo de temperatura controlada permitiría a un jugador de golf experimentar la misma sensación y la misma interacción entre la cabeza del palo y la bola en los días fríos que en los días cálidos.

En las Patentes de EE.UU. Números 4.772.112 y 4.896.965, se analiza la repercusión de la variación de la temperatura en las propiedades mecánicas de las aleaciones con memoria de forma a base de NiTi, y en particular el uso de las propiedades "elásticas optimizadas" de la aleación para aplicación a armaduras de gafas. En esas patentes, el objetivo declarado era el de proporcionar componentes de la armadura que presenten propiedades elásticas en un amplio margen de temperaturas, desde -20 hasta +40 grados C. Es también aplicable material que presente características de memoria de forma, además de las características elásticas, a las temperaturas más bajas dentro de ese margen. El objeto de esas patentes es permitir la flexión de una armadura de gafas a diferentes temperaturas, y permitir que la misma vuelva a su forma utilizable sin deformación permanente.

De los Resúmenes de patentes de Japón, Volumen 017, Nº 446 (C-1089), de 17 de agosto de 1993 (1993-08-17)- & JP05 103849A (MITSUI ENG & SHIP BUILD CO LTD) de 7 de abril de 1993 (1993-04-27) es conocida una cabeza de palo de golf con una función súper elástica de la cara que tiene la superficie de impacto. La superficie de impacto comprende una placa delgada formada de aleación con memoria de forma, es decir una aleación del sistema de NiTi que tiene cuatro temperaturas de transformación para cambiar desde la austenita, a la temperatura más alta, a la martensita a la temperatura más baja, y viceversa, con una temperatura de transformación de aproximadamente 0 grados Celsius. La placa tiene un comportamiento rígido sustancialmente elástico a temperaturas de juego más altas que dicha temperatura de transformación, y tiene las características de impacto más suave para temperaturas de juego inferiores a dicha temperatura de transformación. La variación de rigidez de la superficie de impacto de la cabeza del palo de golf cuando se golpea una bola de golf dentro del margen de temperaturas de juego por encima y por debajo de dicha temperatura de transformación, compensa los cambios en rigidez de un palo de golf debidos a cambios en el margen de temperaturas de juego.

Es un objeto del presente invento proporcionar una cabeza de palo de golf con una superficie de impacto que tenga características mecánicas diferentes y deseables a las diferentes temperaturas de juego, para proporcionar con ello un impacto más suave asociado con la fase martensítica a las temperaturas más bajas, y proporcionar un impacto más rígido asociado con la fase austenítica, a las temperaturas más altas, con lo cual se reducen las vibraciones del palo y se logra que éste produzca una sensación más constante.

Sumario del invento

De acuerdo con el invento, se proporciona una cabeza de palo de golf que tiene propiedades de impacto variables con la temperatura. El palo de golf está hecho de sustancialmente una aleación con memoria de forma, con una superficie de impacto provista de una placa delgada, la cual es parte integrante del resto de la cabeza del palo de golf, y formada de aleación con memoria de forma que tiene una temperatura de transformación la media de las cuatro temperaturas de transformación en el margen de 0 a 16 grados C, para cambiar de la austenita a una más alta temperatura, a la martensita a una más baja temperatura, y viceversa, para proporcionar una superficie de impacto del palo de golf muy elástica, pero más rígida a temperaturas por encima de la temperatura de transformación que representa un margen de temperaturas de juego más altas y un material más blanco con características de deformación por el esfuerzo para las temperaturas más bajas, de tal modo que se compensen los cambios en la rigidez de un palo de golf debidos al cambio de margen de temperaturas de juego.

Otras realizaciones del invento resultarán evidentes a la vista de las reivindicaciones subordinadas adjuntas.

Para una mejor comprensión del presente invento, juntamente con otros aspectos del mismo, se hace referencia a la descripción que sigue, considerada conjuntamente con los dibujos que se acompañan, y su alcance será especificado en las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 representa la longitud de la muestra en función de la temperatura en un ensayo a carga constante del comportamiento en cuanto a esfuerzo-deformación de una aleación con memoria de forma, a basa de NiTi en la condición de recocida, respectivamente por encima y por debajo de la temperatura de transformación.

La Figura 2 es un gráfico en el que se ha representado el comportamiento en cuanto a esfuerzo-deformación de una aleación a base de NiTi, a diferentes temperaturas.

La Figura 3 es una vista frontal de una cabeza de palo de golf no de acuerdo con el presente invento.

La Figura 4 es una vista en corte transversal de la cabeza de palo de golf de la Figura 3.

La Figura 5 es una vista en corte transversal de una cabeza de palo de golf alternativa, no de acuerdo con el presente invento.

La Figura 6 es una vista frontal de una cabeza de palo de golf de acuerdo con el invento.

Descripción de las realizaciones preferidas

Se puede usar una aleación con memoria de forma, tal como una aleación a base de níquel-titanio, como parte de una cabeza de palo de golf, con objeto de estabilizar la sensación que producirá el palo. La aleación con memoria de forma, la cual se selecciona para que tenga una temperatura de transformación apropiada cuando esté debidamente acondicionada, resultará más rígida para las más altas temperaturas y menos rígida para temperaturas más frías. Este tipo de cabeza de palo permitirá compensar la rigidez de la cabeza en cuanto al cambio en las características de la bola de golf a las diferentes temperaturas. Las bolas de golf se ponen más rígidas a temperaturas frías, y más blandas a temperaturas más altas.

Las temperaturas de transformación son aquellas temperaturas a las cuales las aleaciones con memoria de forma cambian de la austenita de las temperaturas más altas a la martensita a las temperaturas más bajas, o viceversa. Hay numerosas formas de determinar las temperaturas de transformación. Una forma es la de usar una prueba de carga constante. Es correcto aplicar una carga a la aleación y vigilar su deformación y la recuperación de su forma simultáneamente, poniendo el material a temperatura más fría y a temperatura más caliente a lo largo del margen de transformación. Por ejemplo, en la Figura 1 se ha representado el alargamiento y la contracción de un alambre con memoria de forma bajo carga de tracción constante, al disminuirse la temperatura y elevarse a continuación. En general, la carga específica que el material encontrará en su aplicación actual se usa para el ensayo para simular las condiciones de la práctica. Los puntos de temperatura indicados son los que se usan frecuentemente para describir el comportamiento de una aleación particular. El punto M_{s} 103 es la temperatura a la que empieza a formarse la martensita al enfriar, y el punto M_{f} 101 es la temperatura a la cual el material se hace totalmente martensítico debido al enfriamiento. El punto A_{s} 105 es la temperatura a la cual se acusa la iniciación de la formación de austenita en el calentamiento, mientras que el punto A_{f} 107 identifica la temperatura a la que se completa la transformación en austenita. Este tipo de ensayo se usa en general para aplicaciones en las cuales se utilice el efecto de memoria de forma en la aleación de NiTi.

Las temperaturas de transformación dependen de la aleación particular y de su historia de trabajo y recocido, y son parámetros que dependen del esfuerzo, es decir, que las temperaturas de transformación serán diferentes bajo diferentes cargas. Con objeto de determinar las temperaturas de transformación para esfuerzo cero, se debe obtener una curva tal como la representada en la Figura 1 para dos o más niveles de esfuerzo. El punto de transformación particular de interés puede ser entonces extrapolado para esfuerzo cero.

Tal como se usa en esta solicitud, la expresión "temperatura de transformación" se refiere a la media aritmética de las cuatro temperaturas de transformación M_{s}, M_{f}, A_{s} y A_{f}. En el margen de temperaturas de aproximadamente 15 grados por encima de la temperatura de transformación, las aleaciones con memoria de forma en la condición de recocidas presentan una gran elasticidad.

La Figura 2 representa un ejemplo de una curva de esfuerzo-deformación para una superficie de impacto de un palo de golf de NiTi a diferentes temperaturas. En un ejemplo, la superficie de NiTi está hecha del 50,6% de Ni y el 49,4% de Ti. El material es después endurecido por acritud. Finalmente se trata por calor el material a 600 grados C durante treinta minutos, con lo cual se elimina la mayor parte del endurecimiento por acritud.

En la Figura 2 se muestra que para una deformación dada de la aleación de NiTi, el esfuerzo será diferente para las diferentes temperaturas. Un nivel más alto del esfuerzo significa que el material es más rígido y que no "cede" gran cosa. Como se ha ilustrado en el gráfico, cuando la temperatura es de 32 grados F (0 grados C), el material presenta un nivel de esfuerzo casi constante, representado por la curva 201 que muestra que el material es más flexible. Esta flexibilidad compensa la dureza del palo de golf en tiempo frío. La curva 201 muestra también que al desaparecer el esfuerzo solamente hay una recuperación elástica parcial. El material recupera su forma original, sin embargo, cuando se calienta por encima de la temperatura de transformación para hacer que el mismo revierta a la fase austenítica. Este fenómeno se denomina como que es de memoria de forma recuperable por calor.

La curva de esfuerzo-deformación 203 muestra que el material tiene un esfuerzo más alto para la misma cantidad de deformación. Esto indica que el material a 56 grados F (13 grados C) es más rígido que a 32 grados F. La curva de esfuerzo-deformación 205 que representa el comportamiento a 70 grados F (21 grados C) muestra un nivel de esfuerzo todavía más alto para cantidades de deformación similares, y es por lo tanto más rígido que a las temperaturas más frías. Por consiguiente, una bola de golf que no es tan dura a las temperaturas calientes será compensada haciendo para ello que la cara del palo sea más rígida. La curva de esfuerzo-deformación 207 representa el comportamiento del material de NiTi a 100 grados F (38 grados C). En el caso de jugar al golf en desiertos o en climas más cálidos, esa condición puede darse frecuentemente. La curva indica un alto nivel de esfuerzo para bajos niveles de deformación e indica que el material es muy rígido a alta temperatura.

Puesto que al golf se juega al aire libre, usualmente en primavera y hasta el otoño, las temperaturas al exterior que usualmente se encontrarán puede considerarse que varían entre los extremos de cero grados C, que representa una primavera muy fría o una mañana de otoño, hasta aproximadamente 40 grados C, que representa temperatura de tarde caliente en las áreas calientes del país, tal como en las áreas desérticas. En consecuencia, los inventores han llegado a la conclusión de que sería ventajoso seleccionar la temperatura de transformación de un material para una superficie de impacto de un palo de golf que esté en el extremo inferior del margen de temperaturas de juego, es decir, desde aproximadamente cero hasta aproximadamente 15 grados C, para proporcionar con ello una superficie de impacto del palo de golf muy elástica pero más rígida para las temperaturas por encima de la temperatura de transformación, lo que representa jugar en el margen de temperaturas más altas, tal como entre 20 y 40 grados, o más preferiblemente entre 25 y 40 grados C. Se realizará un material más blando con una característica de esfuerzo-deformación para las temperaturas más bajas, como se ha ilustrado en la Figura 2, para el margen de temperaturas más bajas a las cuales pudiera tener lugar la partida de golf, por ejemplo entre cero y 20 grados C, y más preferiblemente entre cero y
15 grados C.

Esta variación de rigidez de la superficie de impacto de la cabeza de un palo de golf compensa efectivamente los cambios que se produzcan naturalmente en la rigidez de una bola de golf. A las temperaturas más bajas, los jugadores de golf experimentan una "vibración" de la varilla del palo golf que es el resultado del hecho de que el palo de golf se ha hecho más duro. Al proporcionar un material que tenga una menor rigidez para la superficie de impacto del palo de golf a baja temperatura, se puede reducir la vibración de la varilla del palo de golf, lo que produce en el jugador de golf una sensación de más comodidad para el impacto y mejora por lo demás y alarga el tiempo de impacto entre la bola de golf y la cabeza del palo de golf. A temperaturas más altas, la superficie de impacto de la cabeza del palo de golf se hace más rígida, mientras que la propia bola de golf es más blanda, de modo que se consigue una relativa uniformidad del tiempo de impacto entre la cabeza del palo de golf y la bola de golf, lo que proporciona al jugador de golf una actuación relativamente uniforme en el uso del palo al variar las temperaturas a que juegue.

En las Figuras 3, 4, 5 y 6 se han representado construcciones de ejemplos específicos que pueden usarse para proporcionar una cabeza de palo de golf con una superficie de impacto que tiene una aleación con memoria de forma. En particular, en la Figura 3 se ha ilustrado una vista frontal de una cabeza 10 de palo de golf que está conectada a una varilla 16. La cabeza 10 del palo de golf incluye una parte de cuerpo 12 y una superficie de impacto 14. En la Figura 4 se ha representado una vista en corte transversal de la cabeza del palo de golf de la Figura 3, en la que la superficie de impacto 14 está formada por una placa de material de aleación con memoria de forma, tal como de aleación con memoria de forma de níquel-titanio o de una aleación con memoria de forma ternaria basada en varias adiciones a base de níquel-titanio. Como material alternativo se incluyen las aleaciones con memoria de forma a base de cobre y se incluyen las aleaciones con memoria de forma basadas en cobre de un solo cristal. En la Patente de EE.UU. Nº 5.176.384 se propone que la superficie de impacto 14 comprenda una delgada placa de material de aleación con memoria de forma que presente elasticidad de la martensita inducida por el esfuerzo. En consecuencia, ateniéndose a lo que se indica en esa Patente, se seleccionaría un material que tuviese una elasticidad martensítica inducida por el esfuerzo en todo el margen de temperaturas de uso, y en consecuencia M_{s} por debajo del margen inferior de uso normal, y en particular por debajo de cero grados C.

La superficie de impacto 14 está formada de una delgada placa que está empotrada dentro de un rebajo en la cabeza 12 del palo de golf, entre la lámina 18 y la base 20. De acuerdo con el presente invento, la placa 14 se fabrica de una aleación con memoria de forma, la cual tiene una temperatura de transformación de aproximadamente cero a 20 grados C, preferiblemente de cero a 16 grados C, para producir una transformación entre el comportamiento elástico más rígido representado por la curva 207 en la Figura 2 para los márgenes de temperaturas más altas y de juego normal, y un comportamiento más blando, parcialmente elástico, representado por la curva 201 de la Figura 2, que se presenta en el extremo inferior del margen de temperaturas de juego. En consecuencia, la cabeza del palo de golf de las Figuras 3 y 4 tiene características de impacto más suave a las más bajas temperaturas de juego, que a las temperaturas de juegos más altas.

En la Figura 6 se ha ilustrado una cabeza 10 de palo de golf de acuerdo con el invento, que está hecha de sustancialmente una aleación con memoria de forma que tiene propiedades de esfuerzo-deformación similares a la de la aleación con memoria de forma de la placa de impacto 14 de la Figura 3. En este caso, la placa estaría integrada con el resto de la cabeza.

En una realización alternativa, se pueden usar diferentes características de la aleación con memoria de forma producidas por las diferentes cantidades de endurecimiento por acritud y recocido, en relación con la superficie de impacto 14 en la cabeza del palo de golf de las Figuras 2 y 3. En la superficie de impacto de aleación con memoria de forma ya sea recocida o ya sea endurecida por acritud, se puede ajustar el grosor de la superficie de impacto 14 par proporcionar el módulo de impacto correcto.

En la Figura 5 se ha representado en vista en corte transversal una cabeza de palo de golf no de acuerdo con el invento. Esta figura representa una cabeza de palo de gol que tiene una superficie de impacto formada usando la técnica de "pixels" descrita en la Solicitud de Patente de EE.UU. Nº de Serie 08/760.261, a la que se ha hecho referencia en lo que antecede. En este caso, la superficie de impacto 22 se forma usando un material con zonas de impacto individuales formadas, por ejemplo, usando para ello segmentos de alambre individuales que tienen sus extremos formando la superficie de impacto exterior o bien usando condiciones de tratamiento variables para las zonas de una sola placa de material, todo como se ha descrito en la solicitud pendiente de tramitación antes mencionada, cuya exposición queda aquí incorporada por su referencia. En relación con el tratamiento de una sola placa mediante la variación del tratamiento, se puede hacer uso del tratamiento por calor para ablandar algunas áreas de pixels de la superficie de impacto, en comparación con otras, como se ha descrito en la solicitud pendiente de tramitación.

Además de la variación en el tratamiento de los materiales como se describe en la solicitud pendiente de tramitación, se puede usar ventajosamente la construcción representada en la Figura 5 para producir una superficie de impacto 20 que tenga condiciones de impacto relativamente uniformes en toda el área de la superficie, pero que tenga una variación en las características del impacto con la temperatura, tal como se ha representado mediante las características de esfuerzo-deformación de la Figura 2. En uno u otro caso, el material que forma la superficie de impacto y las zonas de impacto, o el material que forma los alambres usados para formar una superficie de impacto con las terminaciones de los segmentos de alambre, sería un material que tuviese una temperatura de transformación preferiblemente en el margen de cero a 15 grados C, como se ha descrito.

Claims (4)

1. Cabeza de palo de golf para golpear una bola de golf y que comprende un cuerpo de la cabeza que tiene una superficie de impacto, caracterizada porque la cabeza del palo de golf (10) está hecha sustancialmente de una aleación con memoria de forma con una placa de impacto (14) que comprende una placa delgada que está integrada con el resto de la cabeza del palo de golf (10) y formada de dicha aleación con memoria de forma, teniendo dicha aleación con memoria de forma una temperatura de transformación en el margen de cero a 15 grados C, siendo la temperatura de transformación la media aritmética de las cuatro temperaturas de transformación M_{s}, M_{f}, A_{s} y A_{f} a las cuales la aleación con memoria de forma cambia de la austenita a más alta temperatura a la martensita a más baja temperatura y viceversa, para proporcionar una superficie de impacto de un palo de golf muy elástica pero más rígida por encima de la temperatura de transformación que representa el más alto margen de temperaturas de juego, y un material más blando con características de esfuerzo-deformación para el margen de temperaturas más bajas, de tal modo que se compensan los cambios en la rigidez de una bola de golf debido a los cambios en el margen de temperaturas a las que se juegue.

2. Cabeza de palo de golf según se ha especificado en la reivindicación 1, caracterizada porque la superficie de impacto (14) comprende una aleación con memoria de forma en una condición de endurecida por acritud, al menos parcialmente, y que presenta un comportamiento elástico rígido a las temperaturas de juego más altas y un comportamiento más blando, menos elástico, a las temperaturas más bajas de juego.

3. Cabeza de palo de golf según se ha especificado en la reivindicación 2, caracterizada porque la superficie de impacto (14) presenta una combinación del comportamiento menos elástico y de la memoria de forma recuperable por calor a las temperaturas de juego más bajas.

4. Cabeza de palo de golf según se ha especificado en la reivindicación 1, caracterizada porque la superficie de impacto (14) comprende una aleación con memoria de forma en una condición de recocida, presentando dicha superficie de impacto un comportamiento elástico a las temperaturas de juego más altas y un comportamiento con memoria de forma recuperable por calor a las temperaturas de juego más bajas.