KR101558488B1 - 불연속 환상 딤플을 구비한 골프공 - Google Patents

Abstract

본 발명은 끊어진 고리형태 딤플들이 배열된 골프공에 관한 것이다. 기존의 골프공에 사용되는 원형 딤플 등에 불연속 환상 딤플을 부가하여, 원형 딤플이 갖는 단점을 제거하고 동시에 비행안정성이 좋고 비거리가 우수한 골프공을 제공한다.

Description

불연속 환상 딤플을 구비한 골프공{Golf ball having discontinuous annular dimples}

본 발명은 골프공에 관한 것으로, 골프공의 표면에 형성되는 딤플의 형상을 조절함으로써 타격 시 직진성이 좋고 체공시간이 더 늘어나 결과적으로 비거리와 비행 안정성이 크게 향상된 골프공에 관한 것이다.

골프공의 표면의 딤플들은 공기역학적으로 직접적인 관여를 하여 골프공의 비행 성능에 지대한 역할을 한다.

골프공은 골프채로 타격 시, 골프채의 로프트(loft) 각도에 따라 역회전을 일으킴과 동시에 골프공의 핵으로부터 발생하는 강한 반발 탄성에 의해 튀어 나가게 되며, 골프공을 이루는 여러 제원에 따라 각기 다른 형태의 탄도를 형성하며 비행하게 된다.

초기 탄도가 비슷하더라도 딤플들의 종류와 형상 또는 그의 배열에 따라 탄도의 형상과 그 탄도의 정점, 비행시간 등은 상당히 달라진다. 물론, 동일한 사용자가 동일한 골프채를 사용하여 골프공을 가격하여도 골프공의 반발 탄성 능력과 딱딱함, 그리고 회전 성능의 차이에 의해서도 비행 특성이 다르게 나타나지만, 딤플들의 형상, 크기, 개수, 면적률, 깊이, 배열 방법 등에 따라 체공시간, 정점의 높이, 직진성, 바람의 영향 등에 많은 차이가 나타나게 된다.

일반적으로 골프공의 딤플로서 가장 많이 사용된 것은 원형 딤플인데, 이 원형 딤플은 공기의 흐름을 일정하게 하기 쉽고 골프공 표면 전반에 걸쳐 균형 잡힌 배열을 할 수 있어 가장 많이 사용되고 있는 것이다. 또한 몰드 캐비티의 제작도 편하여 많은 골프공에 응용되고 있다. 그러나 이 원형 딤플은 딤플의 크기에 따라 골프공의 비행 성능에 많은 차이가 생기게 된다. 그 크기가 작은 원형 딤플은 양력을 얻기 어렵지만 바람의 영향을 덜 받고 비행에 안정성을 줄 수 있다. 반대로 큰 딤플은 양력을 얻기 쉽지만 바람의 영향을 많이 받아 비행 안정성을 주기 어려워, 원하는 지점으로 골프공이 비행하지 않고 엉뚱한 방향으로 날아가기도 한다. 또한 퍼팅을 할 때 큰 딤플의 경우는, 랜드(딤플이 없는 부위) 표면에 퍼터의 면이 접촉하는 것과 딤플 면에 직접 접촉하는 것과는 차이가 있을 수 있어 일관된 방향성을 보장할 수 없었다. 특히 짧은 거리의 퍼팅을 할 때는 그 차이가 더욱 커질 수도 있었다. 그래서 이러한 문제점을 극복하기 위해 많은 사람들에 의해 많은 노력이 기울여져 왔다.

미국 등록특허 제5,879,245호를 보면, 구상 다면체로 나누어진 구체의 표면의 딤플들을 서로 이웃하는 것들끼리 공기 연결 통로로 연결하여 주어 개별 딤플의 독립성을 감소시켜, 공기 흐름에 연속성을 주어 골프공이 비행 시 생기는 드래그(Drag)를 최소화시켜 비행 안정성과 비거리를 늘리는 것이다. 그러나 이 연결 통로로 인해 생긴 많은 요철로 인해 숏 아이언이나 웨지 등으로 타격 시 표면이 쉽게 손상을 받을 수 있어 사용상의 내구성이 문제점으로 대두될 수 있었다.

미국 등록특허 제5,957,787호를 보면, 구체의 표면을 구상 20면체로 나누어 각 구상 삼각형의 중심부위에 가장 큰 원형 딤플들을 배열하고, 그 원형 딤플과 같은 중심을 갖는 환상 딤플을 그 원형 딤플의 바깥쪽에 배열하여, 저속영역에서 항력계수를 낮추고 이 환상 딤플이 공기의 흐름방향의 직각 방향에 있을 때는 회전을 더 길게 유지하는 역할을 하여 비행안정성을 주며 비거리를 늘려주는 방안을 제시한다. 그러나 하나의 큰 연속된 깊이를 갖는 환상 요면으로 인하여 이 환상 딤플 내부에서 공기의 흐름이 세게 되어 초기 탄도를 너무 낮추어 주는 경향이 있어 적절한 탄도에 의한 비거리의 향상이 어렵게 될 수 있었다.

미국 등록특허 제6,709,349호를 보면, 골프공의 표면에 딤플을 배열함에 있어서 딤플의 중심 또는 거의 중심에 가까운 곳으로부터 방사상으로 요면, 또는 돌출 부위로 된 다양한 형태의 방사상 팔(arm)들을 만들거나 또는 딤플의 중심에 허브(hub)로부터 가장자리로 균일한 형태의 방사상 팔들을 만들어 주고, 그 딤플의 가장자리 부위 또는 딤플 내부에 다양한 형태의 보조 딤플(sub-dimple)들을 형성하는 방안이 제시되어 있다. 이는 공기의 흐름을 휘저어주어 빠르게 에너지화시켜 비거리를 늘려주려는 것이다. 그러나 이것은 하나의 딤플 속에서 딤플 중심으로부터 균등한 형태로 나누어진 것으로 그 하나의 딤플 내부 전체는 어느 곳이든 동일한 압력을 받게 되어 회전력에 도움을 주지 못하고 골프공의 압력 항력과 마찰 항력만 높이게 되어 비행 시 탄도의 급격한 변화로 오히려 비거리가 줄어들 수가 있는 단점이 있었다.

미국 공개특허 제2012/0,302,377A1호를 보면, 구상 다면체의 골프공의 표면에 타원 또는 비원형의 딤플을 배열한 것으로 하나의 쌍을 이루는 주축의 길이는 짧은 축의 길이의 1.2배 이상으로 길고 이 긴 축은 한 쌍의 원형 호로 이루어져 있어 이 한 쌍의 긴 호로 이루어진 딤플들의 에지(edge)에서 난류 천이를 촉진시켜 일반적인 원형 딤플들이 형성하는 경계층에서의 박리 대역의 폭보다 더 감소시켜 따라서 골프공이 비행 시의 드래그(drag)를 감소시켜 비거리를 늘린다는 것이다. 그러나 이 형태의 딤플은 긴축과 짧은 축의 차이가 많아 타격 시 골프공의 똑같은 부위를 반복해서 가격하지 못하면, 긴축 쪽을 가격했을 때와 짧은 축 쪽을 가격했을 때의 각 비행 방향이 일정치 않고 차이가 생겨, 비행 안정성에 심각한 문제점이 생기는 것이었다.

한편, 일반적인 원형 딤플에서는 그 딤플 크기가 0.19인치 이상인 경우는 양력을 얻기 쉬우나 비행 시 바람의 영향을 많이 받아 비행 안정성이 나쁘고, 반대로 0.14인치 이하에서는 비행 안정성은 좋으나 양력을 얻기 어려워 비거리가 상대적으로 짧았다. 또한 퍼팅 시에도 큰 딤플이 퍼터 표면에 접촉될 때와 작은 딤플이 접촉할 때가 서로 달라 큰 딤플의 경우, 짧은 거리에서는 의도하는 방향과 서로 다른 방향이 만들어지기도 하는 문제점이 있다.

미국 등록특허 제5,879,245호, 미국 등록특허 제5,957,787호, 미국 등록특허 제6,709,349호, 미국 공개특허 제2012/0,302,377A1호

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 골프공의 회전을 빠르게 일으키고 안정된 회전을 만들어 주어 골프공의 체공 시간을 늘려주고, 골프공 표면 전반에 걸쳐 바람의 과도한 영향을 해소시켜 압력 항력을 균일하게 하여 비행 안정성을 주는 등 비행 특성을 극대화할 수 있는 골프공을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 구상 다면체로 구체의 표면을 나누어 각 면마다 딤플들을 형성한 골프공에 있어서,

상기 딤플들 중 둘 이상에 걸쳐 불연속 환상 딤플이 형성되고,

상기 불연속 환상 딤플은 전체적으로 고리 형상으로 만들어지고, 골프공의 표면으로부터 함몰된 요면과 골프공의 표면과 동일한 면으로 형성된 랜드가 고리의 둘레 방향을 따라 교대로 배치된 것일 수 있다.

여기서, 상기 요면의 반지름 방향에 대한 폭은 0.5mm 내지 2.5mm인 것일 수 있다.

여기서, 상기 딤플들은 원형 딤플이고, 상기 원형 딤플들의 직경은 서로 동일한 것일 수 있다.

여기서, 상기 딤플들은 원형 딤플이고, 상기 원형 딤플의 직경이 0.8㎜ 내지 6㎜ 이내로 이루어진 것일 수 있다.

여기서, 상기 불연속 환상 딤플의 깊이는 절두체 깊이(Frustum depth) 깊이로 0.0065인치 내지 0.008인치인 것인 것일 수 있다.

여기서, 상기 딤플들은 원형 딤플이고, 상기 원형 딤플의 깊이는 0.1mm 내지 0.2mm인 것일 수 있다.

본 발명의 골프공에 적용되는 불연속 환상 딤플은, 전체가 연속적인 요면이 형성된 종래의 연속 환상 딤플의 내부에서 형성되는 과도한 공기의 회전 흐름에 의해 초기 탄도가 지나치게 낮아지게 되는 것을 막아준다.

또한, 본 발명의 골프공에 적용되는 불연속 환상 딤플은 2개 이상의 원형 딤플들을 같이 묶어 주어 골프공이 역회전을 하며 비행할 때에 형성되는 골프공 주위의 순환 기류를 쉽게 만들어 주는 역할을 한다.

또한, 골프공에서 딤플이 형성된 전체 면적의 비율을 76% 이상의 양력을 쉽게 얻을 수 있는 비율로 설계하기 용이하다.

또한, 골프공이 역회전을 하며 비행할 때에 발생하는 공기의 순환 현상이 급격히 망가지며 생기는 드래그(drag)를 줄여 준다.

도 1은 본 발명의 실시예1에 따른 골프공을 보여주는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 불연속 환상 딤플의 확대도.
도 3은 본 발명의 실시예2에 따른 골프공을 보여주는 도면.

이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 예에 한정되지 않는다.

일반적으로 골프공의 표면에 딤플을 만들어 넣는 것은 공기 역학적으로 딤플들의 역할이 지대하기 때문이다. 전술한 바와 같이 역회전하며 목표 지점으로 비행하는 골프공은 딤플들 때문에 아래쪽은 공기가 천천히 흐르며 압력이 높아지고 위쪽은 공기가 아주 빨리 흐르며 압력이 낮아져 베르누이의 원리에 의해 양력이 형성되며 비행하게 된다. 이때는 압력 항력이나 마찰 항력도 같이 높아지게 된다. 현재까지 골프공의 딤플들은 원형 딤플이 가장 많이 사용되어 온 것은 주지의 사실이다. 이 원형 딤플들을 구체의 표면에 배열하는 때는 구체의 표면을 대원(Great Circle)들로 나누어 생기는 여러 구상 다각형으로 이루어진 구상 다면체로 만들어 그 위에 좌, 우 대칭되게 딤플들을 배열하였다. 물론, 원형 딤플 외에 타원, 구상 육각형, 구상 삼각형 등의 딤플들도 사용 되어 왔다. 그러나 대개의 골프공은 원형 딤플을 사용하였었는데 이는 공기의 흐름이 대칭에 맞게 똑바로 비행하기 수월하고 바람의 영향으로 급격한 진로의 변화가 생기는 것이 상대적으로 적기 때문이다.

원형 딤플에서는 그 크기가 큰 경우는 양력을 얻기 쉬우나 비행 시 바람의 영향을 많이 받아 비행 안정성이 나쁘고, 반대로 작은 원형 딤플에서는 비행 안정성은 좋으나 양력을 얻기 어려워 비거리가 상대적으로 짧아지고, 또한 퍼팅 시에도 큰 딤플이 퍼터 표면에 접촉될 때와 작은 딤플이 접촉할 때의 접촉면이 서로 달라 큰 딤플의 경우, 짧은 거리에서는 의도하는 방향과 서로 다른 방향이 만들어지기도 한다.

이 원형 딤플의 단점을 개선하기 위해 본 발명의 요체인 불연속 환상 딤플을 개발하게 된 것이다. 원형 딤플로 이루어진 골프공은 전체 표면적 중 딤플이 형성된 부분의 면적 비율이 76% 이상이 되어야 양력을 얻기 쉽다. 골프공 표면에 원형 딤플들만을 형성하는 경우에는 원형 딤플들 사이의 간격이 조금만 벌어지면 전체 표면적의 76% 이상의 딤플 면적률을 미달하기 쉽다. 그러나, 본 발명의 불연속 환상딤플을 적용하면 딤플 면적률을 76%이상으로 확보하기 용이해진다.

본 발명의 불연속 환상 딤플을 구비하는 골프공은 근본적으로 딤플들이 차지하는 면적률을 올리고 골프공의 비행 시에 골프공의 후방에 형성되는 공기의 순환 현상을 일정하게 유지시키는 것이 그 목적이다. 이 불연속 환상 딤플은 원형 딤플을 두 개 이상을 묶어 하나의 커다란 딤플처럼 역할을 하여 골프공이 초기 비행 시에 양력을 올리는데 많은 도움을 준다. 이 불연속 환상 딤플은 연속된 환상 딤플과 많은 차이가 있는데, 연속된 환상 딤플은 하나의 큰 연속된 깊이를 갖는 환상 요면으로 인하여 이 환상 딤플 내부에서 공기의 흐름이 세게 되어 초기 탄도를 너무 낮추어 주는 경향이 있어 적절한 탄도에 의한 비거리 향상이 어렵게 될 수 있었다. 여기서 설명하는 불연속 환상 딤플은 불연속적으로 형성되어 탄도가 지나치게 낮아지는 것을 방지할 수 있다.

도 1에는 본 발명의 실시예1의 불연속 환상 딤플을 구비한 골프공을 보여주는 도면이 도시되어 있다.

도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명의 실시예1의 불연속 환상 딤플을 구비한 골프공(10)은 구상 다면체(여기서는 구상 6-8면체, 즉 정육면체에서 8개의 모서리 부분을 삼각뿔로 따낸 입체도형에 대응하는 구상 다면체) 상에 나뉜 표면에 원형 딤플(15)들과 불연속 환상 딤플(DA)들을 구비한다.

본 발명의 실시예1에 따른 골프공은 불연속 환상 딤플을 적용하여 인접한 세 개 또는 다섯 개의 원형 딤플(15)을 불연속 환상 딤플로 연결하고 있다.

불연속 환상 딤플을 형성하면 골프공이 역회전을 하며 비행할 때에 발생하는 공기의 순환 현상이 급격히 망가지며 생기는 드래그(drag)(비행 방향의 후방으로 작용하는 저항력)를 줄여 준다. 이 불연속 환상 딤플의 깊이는 딤플의 에지와 에지가 서로 직선으로 연결된 절두체 깊이(Frustum depth) 깊이로 0.0065인치 내지 0.008인치인 것이 바람직하다. 상기 불연속 환상 딤플의 둘레 방향에 대한 좌우 폭(W1), 달리 표현하면 요면의 반지름 방향에 대한 폭(W1)은 0.5mm 내지 2.5mm인 것이 바람직하다.

도면에서는 원형 딤플이 적용된 경우만을 도시하고 있으나, 상기 불연속 환상 딤플이 연결하는 딤플들은 원형 딤플, 삼각형 딤플, 사각형 딤플 등 기본에 존재하던 어떠한 형태의 딤플일 수 있다. 다만, 원형 딤플이 가장 널리 사용되고 있고, 이 경우 원형 딤플들의 직경은 모두 같을 수도 있고 서로 다를 수도 있다. 이때의 상기 원형 딤플들의 직경은 0.8㎜ 내지 6㎜, 상기 원형 딤플의 깊이는 0.1mm 내지 0.2mm인 것일 수 있다.

도 2에는 도 1에 도시된 골프공의 표면에 형성된 불연속 환상 딤플의 평면 형상을 확대하여 보여주는 도면이 도시되어 있다.

도 2에 도시된 것과 같이, 상기 불연속 환상 딤플은 고리 형상의 둘레 방향을 따라 요면이 형성되지 않은 랜드(land) 부분이 존재한다. 즉, 상기 불연속 환상 딤플은 전체적으로 고리 형상으로 만들어지고, 골프공의 표면으로부터 함몰된 요면(concave)과 골프공의 표면과 동일한 면으로 형성된 랜드가 고리의 둘레 방향을 따라 교대로 배치된다. 고리 형상 내에 불연속적으로 존재하는 랜드 부분의 폭은 바깥쪽의 폭(W14)이 안쪽의 폭(W15)보다 0.005인치 내지 0.05인치 더 크게 하는 것이 바람직하다. 이것은 공기의 순환을 오래 유지하기 쉽게 하기 위함이다.

이렇게 불연속 환상 딤플이 덧붙여진 원형 딤플들로 배열된 골프공은 그 딤플 면적률이 76%를 여유 있게 넘어 쉽게 양력을 얻을 수 있다. 또한, 골프공이 역회전을 하며 비행할 때에 발생하는 공기의 순환 현상이 급격히 망가지며 생기는 드래그(drag)를 줄여 준다. 아울러, 딤플 내부의 공기의 흐름이 너무 강하게 형성되어 골프공의 타격 후 초기 탄도를 낮추는 연속 환상딤플에서의 단점을 극복할 수 있다.

도 3에는 본 발명의 실시예2에 따른 골프공의 구성을 보여주는 도면이 도시되어 있다.

도 3에 도시된 것과 같이, 구상 다면체(여기서는 구상 20-12면체, 12개의 정오각형과 20개의 정삼각형으로 이루어진 입체도형에 대응하는 구상 다면체) 상에 원형 딤플(25)과 불연속 환상 딤플(DA) 들을 배열한 골프공(20)을 도시하였다. 상기 불연속 환상 딤플은 3개의 원형 딤플들에 걸쳐 형성되거나, 4개의 콤마 딤플들에 걸쳐 형성되는 방식으로 배치된다. 이와 같이 불연속 환상 딤플을 적용하게 되면, 원형 딤플들만이 존재하는 경우와 비교할 때 작은 원형 딤플을 적용하여 딤플 면적률이 감소하는 경우에도 불연속 환상 딤플이 전체 딤플 면적률을 보정해 주는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 골프공을 가격한 후 골프공의 비행 초기의 탄도가 낮아지는 것을 연속 환상 딤플에 비해 개선할 수 있고, 역회전하며 비행하는 골프공의 후방에서 발생하는 드래그를 현저히 줄여줄 수 있다.

이상에서 본 발명을 설명하는 실시예를 두 가지 설명하였는데, 본 발명은 위에서 설명한 20-12면체, 6-8면체의 구상 다면체에 대해서만 한정되거나, 원형 딤플이 형성된 골프공에 불연속 환상 딤플이 추가로 형성된 경우로 한정되지 않는다. 즉, 특별히 기하학적으로 널리 알려진 형태의 구상 다면체뿐만 아니라 기존에 존재하는 것이면 어떤 구상 다면체에 대해서도 본 발명의 내용이 적용 가능하다. 또한, 불연속 환상 딤플이 연결하는 딤플들은 원형 이외에도 여러 다각형이나 모양 등 기존에 존재하던 딤플들의 형상이면 어떤 것이라도 적용이 가능하다.

지금까지 본 발명을 설명함에 있어, 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해짐이 자명하다.

10, 20 : 골프공
15, 25 : 원형 딤플
DA : 불연속 환상 딤플(discontinuous annular dimple)
W1: 요면의 반지름 방향에 대한 폭
W14 : 불연속 환상 딤플의 요면이 끊어져 있는 부분 (일부는 랜드 부위이고 일부는 딤플 내부)의 바깥쪽 부위 의 폭
W15 : 불연속 환상 딤플의 요면이 끊어져 있는 부분 (일부는 랜드 부위이고 일부는 딤플 내부)의 안쪽 부위의 폭

Claims (6)

1. 구상 다면체로 구체의 표면을 나누어 각 면마다 딤플들을 형성한 골프공에 있어서,
   상기 딤플들 중 둘 이상에 걸쳐 불연속 환상 딤플이 형성되고,
   상기 불연속 환상 딤플은 전체적으로 고리 형상으로 만들어지고, 골프공의 표면으로부터 함몰된 요면과 골프공의 표면과 동일한 면으로 형성된 랜드가 고리의 둘레 방향을 따라 교대로 배치된 것임을 특징으로 하는 골프공.
2. 제1항에 있어서,
   상기 요면의 반지름 방향에 대한 폭은 0.5mm 내지 2.5mm인 것을 특징으로 하는 골프공.
3. 제1항에 있어서,
   상기 딤플들은 원형 딤플이고, 상기 원형 딤플들의 직경은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 골프공.
4. 제1항에 있어서,
   상기 딤플들은 원형 딤플이고, 상기 원형 딤플의 직경이 0.8㎜ 내지 6㎜ 이내로 이루어진 것을 특징으로 하는 골프공.
5. 제1항에 있어서,
   상기 불연속 환상 딤플의 깊이는 절두체 깊이(Frustum depth) 깊이로 0.0065인치 내지 0.008인치인 것을 특징으로 하는 골프공.
6. 제1항에 있어서,
   상기 딤플들은 원형 딤플이고, 상기 원형딤플의 깊이는 0.1mm 내지 0.2mm인 것을 특징으로 하는 골프공.

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