KR102031994B1

KR102031994B1 - 만곡부를 갖는 골프 클럽 헤드

Info

Publication number: KR102031994B1
Application number: KR1020130110555A
Authority: KR
Inventors: 라 크루즈 노아 드; 찰스 이. 골든; 스테파니 베질라; 대릴 씨. 갈반; 마크 씨. 미럼
Original assignee: 애쿠쉬네트캄파니
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2013-09-13
Publication date: 2019-10-14
Also published as: US20140080623A1; JP5793545B2; US9409067B2; US20140378244A1; JP2014057857A; CN103657018B; KR20140035855A; CN103657018A; US8834289B2

Abstract

골프 클럽 헤드는 크라운, 솔, 호젤, 페이스 및 만곡부를 포함하고 있다. 만곡부는 골프 클럽 헤드와 골프 공 사이의 충격 동안에 유연성을 제공하고, 충돌 직후에 소정의 주파수로 진동하도록 조정된다.

Description

만곡부를 갖는 골프 클럽 헤드 {GOLF CLUB HEAD WITH FLEXURE}

본 발명은 개선된 골프 클럽 헤드에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 그 전면에 인접하게 유연한 부분(compliant portion)을 갖는 골프 클럽에 관한 것이다.

골프 클럽 디자인의 복잡성은 잘 알려져 있다. 클럽의 각 구성요소(즉, 클럽 헤드, 샤프트, 파지부 및 그 세부구성요소)의 제원은 클럽의 성능에 직접적으로 영향을 미친다. 따라서, 디자인 제원을 변경함으로써, 골프 클럽은 특정 성능 특성을 갖도록 맞춤화될 수 있다.

클럽 헤드의 디자인은 오랜기간 동안 연구되어 왔다. 클럽 헤드 디자인의 더욱 두드러진 고려사항들 중에는 로프트(loft), 라이(lie), 전면각, 수평면 융기량, 수직면 롤(roll), 무게 중심, 관성, 재료 선택 및 전체 헤드 중량이 있다. 이러한 기본적 기준 세트가 일반적으로 골프 클럽 가공의 초점이지만, 다수의 다른 디자인 양태도 다루어져야만 한다. 호젤 또는 샤프트 부착 수단의 포함, 클럽 헤드의 주연부 중량 및 중공 클럽 헤드 내의 충전물 같은 클럽 헤드의 내부 디자인은 특정 특성을 달성하기 위해 맞춤화될 수 있다.

또한, 골프 클럽 헤드는 골프 공과 골프 클럽 사이의 충돌 동안 발생하는 반복적 충격을 견디도록 강하여야 한다. 이러한 순간적 사건 동안 발생하는 부하는 2,000 lbs를 초과하는 최대 힘을 생성할 수 있다. 따라서, 중요한 과제는 클럽 전면과 몸체를 재료 항복 및 파괴에 의한 영구적 손상 또는 변형을 견디도록 설계하는 것이다. 티타늄으로 제조되는 종래의 중공 금속 우드 드라이버는 통상적으로 클럽 헤드의 구조적 완전성을 보장하기 위해 2.5 mm을 초과하는 전면 두께를 갖는다.

경기자는 일반적으로 최대 거리 및 착지 정확성을 도출하는 금속 우드 드라이버와 골프 공의 조합을 추구한다. 충격 이후 공이 이동하는 거리는 공의 전이 속도 및 공의 회전 속도 또는 스핀의 크기 및 방향에 의해 결정된다. 대기압, 습도, 온도 및 풍속을 포함하는 환경 조건이 추가로 공의 비행에 영향을 준다. 그러나, 이들 환경적 영향은 골프 장비 제조자의 제어를 벗어난 것이다. 골프공 착지 정확성은 마찬가지로 다수의 인자에 의해 얻어진다. 이들 인자 중 일부는 무게 중심 및 클럽 전면 가요성 같은 클럽 헤드 디자인에 기인한다.

미국의 골프 규칙을 위한 정부 기관인 미국 골프 협회(USGA)는 골프 공의 성능을 위한 제원을 갖고 있다. 이들 성능 제원은 부합되는 골프 공의 중량 및 크기를 지정하고 있다. 한가지 USGA 규칙은 지정된 충격 이후 골프공의 초기 속도를 초당 250 피트 + 2%(또는 초당 255 피트의 최대 초기 속도)로 제한하고 있다. 더 큰 골프 공 이동 거리를 달성하기 위해서는 충격 이후의 공 속도 및 공-클럽 충격의 회복 계수가 이러한 규칙을 충족시키면서 최대화되어야 한다.

일반적으로, 골프 공 이동 거리는 환경적 영향을 무시하면 골프 클럽과의 충격 동안 공에 부여되는 전체 운동 에너지의 함수이다. 충격 동안, 운동 에너지는 클럽으로부터 전달되어 클럽 헤드 내의 탄성 변형 에너지 및 공 내의 점탄성 변형 에너지로 저장된다. 충격 이후, 공 및 클럽 내에 저장된 에너지는 공과 클럽의 병진 및 회전 속도의 형태의 운동 에너지로 다시 변환된다. 충돌이 완전히 탄성적이지는 않기 때문에, 에너지의 일부는 클럽 헤드의 진동 및 공의 점탄성 이완으로 소산된다. 점탄성 이완은 모든 제조된 골프 공에 사용되는 중합체 재료의 재료 특성이다.

공의 점탄성 이완은 기생 에너지 원천이며, 이는 변형 속도에 의존한다. 이 영향을 최소화하기 위해, 변형 속도가 감소되어야만 한다. 이는 충격 동안 더 많은 클럽 전면 변형을 허용함으로써 달성될 수 있다. 금속성 변형이 완전히 탄성적이기 때문에, 클럽 전면에 저장된 변형 에너지는 충격 이후 공으로 반환되며, 그에 의해, 충격 이후 공의 아웃바운드 속도(outbound velocity)를 증가시킨다.

특히, 균일한 전면 박화, 리브형 보강체를 갖는 박화된 전면 및 가변적 두께를 포함하는 다양한 기술이 클럽 전면의 변형을 변화시키기 위해 사용될 수 있다. 이들 디자인은 클럽 전면의 영구적 변형 없이 반복된 충격을 견디기에 충분한 구조적 완전성을 가져야 한다. 또한, 일반적으로, 종래의 클럽 헤드는 클럽의 전면 상의 충격 위치에 따라서 충격 이후 초기 공 속도에 큰 변동을 나타낸다. 따라서, 실질적으로 균일한 높은 초기 공 속도의 구역 또는 더 큰 "스위트 존"을 갖는 클럽 헤드에 대한 필요성이 본 기술 분야에 남아 있다.

점점 더 얇은 외피 두께의 주조 및 티타늄 같은 더 경량의 재료로의 진행에 의해 중량을 일정하게 또는 심지어 더 가볍게 유지하면서 더 큰 헤드의 클럽을 제조하는 것 같은 최근의 기술적 진보는 평균적 골퍼에게 더 많은 거리를 제공한다. 또한, 클럽의 전면은 꾸준히 극도로 얇아지고 있다. 더 얇은 전면은 회복 계수(COR)를 최대화한다. 충격시 전면 반동이 클수록, 더 많은 에너지가 공에 부여될 수 있어서 거리를 증가시킨다. 전면을 더 얇게 제조하기 위해, 제조자는 일반적으로 주조된 전면보다 더 강한, 단조, 스탬핑 또는 기계가공된 금속 전면으로 이동하고 있다. 일반적 관례는 용접에 의해 몸체 또는 솔(sole)에 단조 또는 스탬핑된 금속 전면을 부착하는 것이다. 전면이 얇을수록, 파손에 취약해진다. 본 발명은 충격시 바람직한 굴곡 및 반동을 가짐으로서 COR을 최대화하는 클럽의 전면을 제공하는 신규한 방법을 제공한다.

본 발명은 공지된 골프 클럽 헤드와 비교할 때 순응 특성(compliance characteristics)을 변화시키는 만곡부(flexure)를 포함하는 골프 클럽 헤드에 관한 것이다.

일 실시예에서, 골프 클럽 헤드는 크라운, 솔, 측벽, 호젤, 페이스 및 만곡부를 포함한다. 크라운은 골프 클럽 헤드의 상부 표면을 형성하고, 솔은 골프 클럽 헤드의 하부 표면을 형성하며, 측벽은 크라운과 솔 사이에서 연장한다. 호젤은 크라운으로부터 연장하고 샤프트 보어를 포함한다. 페이스는 볼-타격 표면을 형성하고 선단 에지에서 하부 표면과 교차한다. 만곡부는 세장형이며, 솔 내로 리세스되고, 대체로 힐에서 토우 방향으로 골프 클럽 헤드의 선단 에지에 평행하게 연장하고, 골프 클럽 헤드의 측벽과 교차한다. 만곡부는 대체로 상어 이빨 단면 형상을 형성하도록 정점에서 이어지는 제1 부분(제1 부재) 및 제2 부분(제2 부재)에 의해 형성된다. 만곡부의 높이는 약 5.0mm와 15.0mm 사이이고, 하부 표면에서 리세스를 가로지르는 만곡부의 폭은 약 5.0mm와 약 12.0mm 사이이며, 만곡부는 충돌 직후에 만곡부를 가로지르는 폭이 페이스에서 후미 방향으로 약 2900Hz 내지 약 4000Hz의 주파수에서 사인파 형상으로 변하도록 만곡부가 조정된다.

다른 실시예에서, 골프 클럽 헤드는 크라운, 솔, 측벽, 호젤, 페이스, 및 만곡부를 포함한다. 크라운은 골프 클럽 헤드의 상부 표면을 형성하고, 솔은 골프 클럽 헤드의 하부 표면을 형성하며, 측벽은 크라운과 솔 사이에서 연장한다. 호젤은 크라운으로부터 연장하고 샤프트 보어를 포함한다. 페이스는 볼-타격 표면을 형성하고 선단 에지에서 하부 표면과 교차하며, 페이스의 주연부는 크라운 및 솔에 결합된다. 만곡부는 세장형이며, 솔 내로 리세스되고, 제1 부분 및 제2 부분에 의해 형성된다. 만곡부가 대체로 상어 이빨 단면 형상을 갖도록 제1 부분의 길이는 제2 부분의 길이와 상이하다. 제1 부분은 솔로부터 골프 클럽 헤드의 내부를 향해 연장하고 제2 부분은 솔로부터 골프 클럽 헤드의 내부를 향해 연장하며, 제1 부분은 정점에서 제2 부분과 교차한다. 만곡부는 대체로 힐에서 토우 방향으로 골프 클럽의 선단 에지로부터 약 5.0mm 내지 약 20.0mm 내에서 몸체를 가로질러 연장하고 골프 클럽 헤드의 측벽의 적어도 일부와 교차한다.

추가적인 실시예에서, 골프 클럽 헤드는 크라운, 솔, 측벽, 호젤, 페이스, 및 만곡부를 포함한다. 크라운은 골프 클럽 헤드의 상부 표면을 형성하고, 솔은 골프 클럽 헤드의 하부 표면을 형성하며, 측벽은 크라운과 솔 사이에서 연장한다. 호젤은 크라운으로부터 연장하고 샤프트 보어를 포함한다. 페이스는 볼-타격 표면을 형성하고 선단 에지에서 하부 표면과 교차하며, 페이스의 주연부는 크라운과 솔에 결합된다. 만곡부는 세장형이며, 솔 내로 리세스되고, 제1 부분 및 제2 부분에 의해 형성된다. 만곡부가 대체로 상어 이빨 단면 형상을 갖도록 제1 부분의 길이는 제2 부분의 길이와 상이하다. 제1 부분은 솔로부터 골프 클럽 헤드의 내부를 향해 연장하고 제2 부분은 솔로부터 골프 클럽 헤드의 내부를 향해 연장하며, 제1 부분은 정점에서 제2 부분과 교차한다. 커버는 리세스를 가로지르는 세장형 만곡부의 폭을 가로질러 연장한다. 만곡부는 대체로 힐에서 토우 방향으로 골프 클럽의 선단 에지로부터 약 5.0mm 내지 약 20.0mm 내에서 몸체를 가로질러 연장하고 골프 클럽 헤드의 측벽의 적어도 일부와 교차한다.

본 발명의 바람직한 특징들이 첨부 도면에 설명되며, 유사한 도면부호는 여러 도면에서 유사한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 클럽 헤드의 실시예의 측면도,
도 2는 도 1의 클럽 헤드의 실시예의 하부 평면도,
도 3은 도 2의 3-3 라인에 대응하는 단면도,
도 4는 도 1의 골프 클럽 헤드의 상세도(A)로서, 도 3에 도시된 일부분의 단면도,
도 5는 본 발명의 클럽 헤드의 다른 실시예의 일부의 사시도,
도 6은 도 5의 라인 6-6에 대응하는 단면도,
도 7은 본 발명의 골프 클럽 헤드의 다른 실시예의 측면도,
도 8은 도 7의 골프 클럽 헤드의 다른 측면도,
도 9는 본 발명의 골프 클럽 헤드의 다른 실시예의 측면도,
도 10은 도 9의 골프 클럽 헤드의 다른 측면도,
도 11은 본 발명의 골프 클럽 헤드의 다른 실시예의 측면도,
도 12는 도 11의 골프 클럽 헤드의 하부 평면도,
도 13은 도 12의 라인 13-13에 대응하는 단면도,
도 14는 본 발명의 골프 클럽 헤드의 다른 실시예의 측면도,
도 15는 도 14의 골프 클럽 헤드의 하부 평면도이다.

조작예에서와 달리 또는 특정하게 설명한 것과 달리, 이하 본 명세서 부분에 기재된 재료의 양, 관성 모멘트, 무게 중심의 위치, 로프트(loft) 및 드래프트(draft) 각도와 같은 모든 숫자 범위, 양, 값 및 퍼센트 등은 용어 "약"이 값, 양 및 범위를 명백하게 나타낼 수는 없지만, 용어 "약"이 앞에 붙는 것처럼 읽혀질 수 있다. 따라서, 반대로 표현되지 않는 한, 이하의 명세서 및 청구범위에 기재된 숫자 파라미터는 본 발명에 의해 얻어지는 양호한 특성에 따라 달라질 수 있는 근사값이다. 최소한으로 그리고 청구범위의 범위와 균등한 원칙(doctrine)으로 제한하기 위한 것은 아니며, 각각의 숫자 파라미터는 통상의 라운딩 기술에 적용함으로써 그리고 많은 보고된 중요한 디짓(digit)의 관점에서 이루어져야 한다.

본 발명의 넓은 범위를 설명하는 숫자 범위 및 파라미터가 근사값임에도 불구하고, 특정예에서 기재된 숫자값은 가능한한 정확하게 보고된다. 그러나, 임의의 숫자값은 필수적으로 소정의 에러를 갖는 것이 필연적이므로, 각각의 테스팅 측정치에서는 표준 편차가 발견된다. 또한, 다양한 영역의 숫자 범위를 본 명세서에서 설명할 때, 인용된 값을 포괄하는 값의 임의의 조합도 사용될 수 있다는 점을 고려한다.

회복 계수 또는 "COR"은 충돌 계수의 측정치이다. COR은 어프로치 속도에 대한 세퍼레이션 속도의 비이다. 예로써, 골프 티의 골프공 타격과 같이 COR은 이하 공식을 사용하여 결정될 수 있다.

(M_ball(V_ball _- _post - V_ball _- _pre) + M_club(V_ball _- _post - V_club _- _pre))/M_club(V_club _- _pre - V_ball _- _pre)

여기서, V_club _- _post는 충격 후 클럽의 속도를 나타내고,

V_ball _- _post는 충격 후 볼의 속도를 나타내고,

V_club _- _pre는 충격 전의 클럽의 속도(USGA COR 상태에서 O의 값)를 나타내고,

V_ball _- _pre는 충격 전의 볼의 속도를 나타낸다.

볼의 초기 속도가 타격 중에 0이고 골프 티는 정지 상태이므로, 상기 식은 아래의 식으로 줄일 수 있다.

(M_ball V_ball _- _post + M_club(V_ball _- _post - V_club _- _pre))/M_club(V_club _- _pre)

일반적으로 COR은 타격체의 형상 및 재료 특성에 따라 달라진다. 완벽하게 탄성적인 충격은 에너지가 없다는 것을 나타내는 1의 COR을 갖지만, 완벽하게 비탄성적인 또는 완벽하게 가소성인 충격은, 타격체가 충격 후 이격되지 않아 최대의 에너지 손실을 나타내는 O의 COR을 갖는다. 결국, 높은 COR값은 큰 볼 속도 및 거리를 나타낸다.

도 1 내지 4에서, 본 발명의 골프 클럽 헤드(10)의 실시예를 도시한다. 클럽 헤드(10)는 골프공에 의해 타격될 때 특히, 페이스의 하부가 타격될 때 클럽의 거동을 개선시키는 구조를 갖는다. 클럽 헤드(10)는 크라운(crwon, 12), 솔(sole, 14), 스커트(skirt, 16) 또는 크라운(12)과 솔(14) 사이에서 연장되는 측벽, 볼 타격면(20)을 제공하는 페이스(18) 및 호젤(22)을 포함하는 중공체이다. 스커트(16)는 골프 클럽 헤드의 상부면과 하부면 사이에 변이부를 형성하도록 서로를 향해 만곡된 크라운(12) 및 솔(14)의 주변부를 포함할 수 있다는 점을 알아야 한다. 상기 중공체는 빈 상태로 남겨질 수 있거나 또는 부분적으로 충전될 수 있는 내부 공동(24)을 형성한다. 충전되는 경우, 내부 공동(24)은 포움 또는 다른 낮은 비중의 재료로 충전되는 것이 바람직하다.

클럽 헤드(10)가 어드레스(address) 위치에 있을 때, 크라운(12)은 골프 클럽 헤드의 상부면을 제공하고 솔(14)은 하부면을 제공한다. 스커트(16)는 크라운(12)과 솔(14) 사이에서 연장되고 골프 헤드의 주변부를 형성한다. 페이스(18)는 전방-공 타격면(20)을 제공하고, 공동(24)을 둘러싸도록 크라운(12), 솔(14) 및 스커트(16)에 결합된 주변부를 포함한다. 페이스(18)는 페이스(18)의 기하학적 중심의 대향측 상에 토우부(26) 및 힐부(28)를 포함한다. 호젤(22)은 페이스(18)의 힐부(28)에 인접한 스커트(16) 및 크라운(12)으로부터 외향으로 연장되고, 클럽 헤드 샤프트(도시 생략)용 부착 구조체를 제공한다.

호젤(22)은 관통 보어 또는 블라인드 호젤 구조를 가질 수 있다. 특히, 호젤(22)은 일반적으로 튜브형 부재이고, 솔(14)에서 클럽 헤드(10)의 크라운(12)으로부터 바닥까지 관통 공동(24)을 연장시킬 수 있거나 또는 크라운(12)과 솔(14) 사이의 위치에서 종결될 수 있다. 또한, 호젤(22)의 근접 단부는 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 크라운(12)으로부터 멀게 클럽 헤드로부터 외향 연장되는 것과 달리 크라운(12)과 동일 높이에서 종결될 수 있다.

내부 공동(24)는 임의의 부피를 갖지만, 100 입방 센티미터보다 큰 것이 바람직하고, 골프 클럽 헤드는 하이브리드, 페어웨이 또는 드라이버 타입 구조를 가질 수 있다. 바람직하게는, 클럽 헤드가 바람직한 전체 무게 및 스윙 높이를 제공하도록 소정 길이에 대해 임의의 적절한 무게를 가질 수 있지만, 본 발명의 클럽 헤드(10)는 약 150 그램 초과 약 220 그램 미만이다. 몸체는 스탬프, 단조, 주조 및/또는 함께 용접, 납땜, 그리고/또는 부착되는 성형 부품으로 형성될 수 있다. 골프 클럽 헤드(10)는 티타늄 합금, 임의의 다른 적절한 재료 또는 다른 재료들의 조합으로 구성될 수 있다. 또한, 텅스텐과 같은 고밀도 메이터(mater)로 구성된 무게 부재는 솔과 같은 골프 클럽 헤드의 임의의 부분에 결합될 수 있다.

페이스(18)는 페이스 플랜지와 같은 페이스 주연부(32)에 결합되는 페이스 인서트(30)를 포함할 수 있다. 페이스 주연부(32)는 페이스 인서트(30)를 수용하는 개구를 형성한다. 페이스 인서트(30)는 바람직하게는 용접에 의해 주연부(32)에 연결된다. 예를 들어, 복수의 차드(chad) 또는 탭(미도시)은 페이스 인서트(30)를 위치시키는 지지부를 형성하도록 제공될 수 있고, 또는 페이스 인서트는 제 위치로 용접되도록 고정된 후 페이스 인서트(30) 및 주연부(32)는 레이저 또는 플라즈마 용접에 의해 통합 연결될 수 있다. 페이스 인서트(30)는 밀링, 주조, 단조, 또는 스탬핑에 의해 그리고 예를 들어, 티타늄, 티타늄 합금, 카본 스틸, 스테인리스 스틸, 베릴륨 구리와 카본 섬유 복합물 및 그 조합체와 같은 임의의 적절한 재료로부터의 성형에 의해 제조될 수 있다. 추가로, 크라운(12) 또는 솔(14, sole)은 별도로 형성되거나 몸체의 잔여부에 결합될 수 있다.

페이스 인서트(30)의 두께는 약 0.5 mm 내지 약 4.0 mm 사이가 바람직하다. 추가로, 인서트(30)는 균일 두께 또는 가변 두께일 수 있다. 예를 들어, 페이스 인서트(30)는 두꺼운 중앙 섹션 및 얇은 외부 섹션을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 페이스 인서트(30)는 둘 이상의 다른 두께를 가질 수 있고 두께들 사이의 변화는 반경방향으로 이루어지거나 또는 계단식일 수 있다. 이와 달리, 페이스 인서트(30)의 두께는 토우(toe) 부분(26), 힐 부분(28), 크라운(12) 및/또는 솔(14)을 향해 증가 또는 감소될 수 있다. 페이스(18)의 공-타격 표면 또는 후방 표면 중 하나 또는 모두는 페이스 인서트(30)의 두께를 변화시키기 위해 만곡, 계단식 또는 편평한 적어도 일부분을 가질 수 있음이 이해될 것이다.

상술한 바와 같이, 클럽 헤드(10)는 골프공을 타격할 때, 특히 페이스의 저부가 골프공에 충격을 줄 때 클럽의 거동을 개선하는 구조를 갖는다. 만곡부(36)는 크라운, 솔 및/또는 스커트의 전방 부분에 형성된다. 만곡부(36)는 토우 방향으로 전체적으로 힐에서 연장하고 솔(14)의 전방 부분에 형성되는 세장형 주름부이다.

만곡부(36)는 전부/후부 방향에서 전체적으로 가요성이며, 페이스(18)가 골프공에 충격을 줄 때 페이스(18)의 적어도 일부분이 국부적으로 구부러지면서 유닛으로서 병진운동 및 회전하도록 페이스(18)으로부터 멀리 클럽 헤드(10) 내에 가요성 부분을 제공한다. 골프 클럽 헤드는 약 3000 Hz 와 약 6000 Hz 사이에서 두 개의 구분된 진동 모드를 갖도록 설계되며, 만곡부는 대체로 페이스의 제2 구분 진동 모드를 추가하도록 구성된다. 제1 페이스 진동 모드는 주로 중앙면이 골프공에 충격을 가하는 동안 페이스의 국부적인 편향을 포함한다. 제2 페이스 진동 모드의 편향 프로파일은 아코디언과 유사한 전체면 편향을 포함하고, 페이스과 골프공 사이에서 중심을 벗어난 충격(off-center impact)에 대한 개선된 성능을 제공한다.

또한, 만곡부(36)는 골프 클럽 헤드의 소리가 크게 영향을 미치지 않도록 크라운/솔 방향에서 대체로 솔(14)의 강성을 유지하도록 구성된다. 크라운/솔 방향에서 솔의 강성이 낮으면 클럽 헤드가 생성하는 소리의 피치가 전체적으로 낮아지며, 낮은 피치는 대체로 바람직하지 않다.

만곡부(36)는 페이스(18)를 포함한 클럽의 전방 부분이 페이스(18)의 크기 및/또는 형상을 변경하지 않고 가능한 상이하게 구부러지는 것을 허용한다. 특히, 페이스에 인접한 골프 클럽 헤드 몸체의 일부는 충격 동안 탄성으로 구부러지도록 설계된다. 이러한 가요성은 공 속도의 감소를 줄이고, 이상적인 충격 위치 아래에 위치된 공의 충격에 대해 발생되는 백스핀을 줄인다. 이상적인 충격 위치는 공-타격 표면에 수직인 축과 교차하고 골프 클럽 헤드의 무게 중심을 통해 연장하는 공-타격 표면 상의 위치이며, 그 결과 이상적인 충격 위치는 대체로 약 0.5 mm 와 5.0 mm 사이의 거리만큼 기하학적인 페이스 중심 위에 위치된다. 페이스(18)에 가깝게 솔(14)에 만곡부(36)를 제공함으로써, 페이스(18)가 이상적인 충격 위치 아래의 위치에서 골프공에 충격을 가할 때, 클럽 헤드는 공 속도의 감소, 낮은 백스핀을 제공한다. 따라서, 이상적인 충격 위치에서 그리고 본 발명의 클럽 헤드의 클럽 페이스에서 낮은 면에서의 공 충격은 동일한 스윙 특성에 대한 종래의 클럽 헤드 상의 동일한 충격 위치에서 보다 더 클 것이다. 솔(14) 내에 만곡부(34)를 위치시키는 것은 이상적인 충격 위치가 금속 우드-타입 골프 클럽에서 기하학적인 페이스 중심보다 대체로 높게 위치되기 때문에 특히 유익하다. 따라서, 페이스의 면적의 대부분이 대체로 이상적인 충격 위치 아래에 위치된다. 추가로, 골퍼들은 골프공의 페이스의 하부를 타격하는 경향이 있다. 그러나, 기하학적인 페이스 중심으로부터 만곡부를 향해 위치되는 충격에 대해 클럽 헤드(10)의 다른 부분 상에 제공되는 만곡부를 갖는 클럽 헤드(10)에 대해 유사한 결과를 얻을 수 있다. 예를 들어, 크라운 내 배치된 만곡부를 갖는 클럽은 크라운과 기하학적 페이스 중심 사이에 있는 공 충격에 대한 성능을 개선할 수 있다.

일 실시예에서, 만곡부(36)는 클럽 헤드(10)의 선단 에지(38)의 적어도 일부에 실질적으로 평행하도록 제공되어, 선단 에지와 함께 만곡되고, 볼-타격 표면(20)으로부터 선택된 거리(D) 내에 제공된다. 바람직하게는, 만곡부(36)는 볼-타격 표면(20)의 30mm 내의 거리(D)에 제공되고, 더 바람직하게는 볼-타격 표면(20)의 20mm 내에 제공되고, 더 바람직하게는 약 5.0mm 내지 20.0mm이다. 페어웨이 우드 또는 하이브리드 구성을 갖진 것들과 같은 더 작은 골프 클럽 헤드에 있어서는, 만곡부(36)가 볼 타격 표면(20)의 10mm 내에 제공되는 것이 바람직하다.

만곡부(36)는 제1 부재(40) 및 제2 부재(42)로 구성된다. 제1 부재(40)는 솔(14)의 전방 전달부(46)의 후방 에지에 결합되고, 솔(14)로부터 내측 공동(24) 안으로 만곡된다. 제2 부재(42)는 솔(14)의 후방부의 전방 에지에 결합되고, 역시 솔(14)로부터 내측 공동(24) 안으로 만곡된다. 솔(14)로부터 이격된 제1 부재(40) 및 제2 부재(42)의 단부들은 정점(44)에서 서로 결합된다. 바람직하게는, 만곡부는 세장형이며, 대체로 힐-투-토우(heal to toe) 방향으로 연장된다.

만곡부(36)의 치수는 볼 충격 동안 원하는 유연성을 제공하도록 선택된다. 만곡부(36)는 도 4에 도시된 바와 같이 높이(H), 폭(W) 및 컬 길이(C)를 갖는다. 높이(H)는 정점(44)과 솔(12)의 외측 표면 사이에서 Y-축 방향으로 연장된다. 폭(W)은 만곡부(36)에 의헤 형성되는 솔의 구멍의 폭이며, 솔(14)과 만곡부(36)의 접합부들 사이에서 Z-방향으로 연장된다. 컬 길이(C)는 Z-축의 방향으로 연장되고, 솔(14)과 만곡부(36)의 전방 접합부와 정점(44) 사이에서 연장된다. 바람직하게는, 만곡부(36)는 4.0mm보다 큰 높이를 가지며, 바람직하게는 약 5.0mm 내지 약 15.0mmm, 더 바람직하게는 약 6.0mm 내지 약 11.0mm의 높이를 갖는다. 또한, 만곡부(36)는 바람직하게는 4.0mm보다 큰 폭을 가지며, 바람직하게는 약 5.0mm 내지 약 12.0mm, 더 바람직하게는 약 7.0mm 내지 약 11.0mm의 폭을 갖는다. 만곡부는 또한 약 0.8mm 내지 약 2.0mm의 벽 두께를 가지며, 이들 치수는 바람직하게는 X-축을 따라 전체 클럽 헤드 길이의 적어도 25%인 길이에 걸쳐 연장된다. 또한, 제1 부재(40)는 솔로부터 내측 공동 안으로 내향 만곡되고, 바람직하게는 약 20.0mm 내지 약 45.0mm의 곡률 반경을 갖는다. 아래의 표 1은 골프 클럽 헤드의 이상적인 충격 위치보다 아래에서의 볼 충격에 있어서 더 효율적인 에너지 전달 그리고 따라서 더 높은 COR을 제공하는 실시예들의 치수를 나타낸다.

만곡부 치수

	높이[mm]	폭[mm]	컬 길이[mm]
실시예 1	10.0	10	13
실시예 2	6.5	10	13
실시예 3	10.0	8	13
실시예 4	6.5	8	13
실시예 5	5.0	8	13

이상의 실시예들은 골프 클럽 헤드의 COR 및 진동 응답에 대한 영향을 판단하기 위해 유한 요소 해석을 사용하여 분석되었다. 특히, 만곡부를 갖지 않는 클럽 헤드(즉, 베이스라인)가 실시예들과 비교되었다. 표 2는 그러한 비교를 요약한다.

비교

	중량 페널티 [g]	볼 스피드 [mph]	엑스트라 모드 [Hz]	모드 2 [Hz]	모드 3 [Hz]	모드 4 [Hz]
베이스라인	N/A	160.67	N/A	3409	3538	3928
실시예 1	7.0	157.16	2157	3608	3767	3907
실시예 2	5.4	161.28	3196	3639	3840	4002
실시예 3	7.6	데이터 없음	2186	3559	3706	3895
실시예 4	5.6	161.28	3406	3603	3796	4019
실시예 5	4.1	160.87	N/A	3540	3675	4163

위의 표에서, "엑스트라 모드"는 만곡부가 존재하지 않으면 존재하지 않는 모드 형상을 지칭한다. 엑스트라 모드는 대체로 그 자체가 골프 클럽 몸체의 나머지 부분에 대해 회전하고 휘어지는 페이스 부분으로서 존재한다. 특히, 실시예들은 솔의 일부를 가로질러 연장되는 만곡부를 포함하고, 엑스트라 모드는 만곡부가 휘어지도록 페이스와 크라운 사이의 인터페이스를 중심으로 회전하는 페이스를 포함한다. 만곡부는 충격 후에 볼 스피드를 증가시키는데 가장 효과적인 것으로 분석된 약 2900Hz 내지 약 4000Hz, 더 바람직하게는 대략 3600Hz의 주파수 범위에서 엑스트라 모드가 발생하도록 튜닝된다. 현실적으로 말하자면, 튜닝은 충격 직후에 약 2900Hz 내지 약 4000Hz의 주파수에서 만곡부의 폭(W)이 사인곡선을 따라 변하는 결과를 낳는다. 이 범위보다 높거나 낮은 주파수에서 엑스트라 모드가 발생하면, 볼 스피드는 사실상 만곡부를 포함하지 않는 베이스라인 예에 비해 더 낮을 수 있다. 엑스트라 모드에 2900Hz 미만, 특히 대략 2157Hz의 주파수를 제공하도록 만곡부 튜닝되는 실시예 1의 유한 요소 해석을 사용하여 볼 스피드는 만곡부를 포함하지 않는 베이스라인 골프 클럽 헤드 아래로 감소되는 것으로 판단되었다. 또한, 너무 뻣뻣한 만곡부를 포함하는 것은 실시예 5에 도시된 바와 같이 엑스트라 모드를 포함하지 않는 골프 클럽 헤드를 제공하며, 충격 후에 볼 스피드에 최소한의 증가만을 제공한다.

솔(14)의 전달부(46)는 만곡부(36) 및 선단 에지(38) 사이로 연장된다. 전달부(46)는, 전달부(46)가 많이 휘지 않고 만곡부(18)로 골프공 충격의 힘이 전달되도록 구성되는 것이 바람직하다. 예컨대, 전달부는 덜 굽혀지도록 배치된다. 특히, 솔(14)의 (전/후 및 힐/토우 양 방향으로) 전달부(46)의 중심에 접하는 전달면은 지면에 대해 각도 α만큼 각이진다. 각도 α는, 전달면 및 공 타격면 사이의 각도가 통상적으로 90도 이하가 되어 전달부(46)가 공 충격 중에 덜 만곡되도록 어드레스시 골프 클럽 헤드의 로프트각 이하인 것이 바람직하다.

만곡부(36)는 임의의 적당한 방식으로 형성될 수 있다. 예컨대, 만곡부(36)는 솔(14)의 일체부로서 주조될 수 있다. 이와 달리, 만곡부(36)는 솔 부품으로 스탬핑되거나 단조될 수 있다. 더욱이, 만곡부는 두꺼워지는 영역을 포함하고, 만곡부를 형성하기 위해 그 두꺼워진 영역에 오목부를 기계 가공함으로써 형성될 수 있다. 예컨대, 스핀 밀링 프로세스가 원하는 오목부를 제공하는데 사용될 수 있고, 스핀 밀링 프로세스는 통상적으로 페이스 그루브에 적용되는 2012년 8월 14일에 허여된 미국특허 제8,240,021호에 기재되어 있지만, 원하는 윤곽을 갖는 만곡부는 스핀 밀 공구의 크기를 증가시키고 커터의 윤곽을 변경함으로써 그 프로세스를 사용하여 기계 가공될 수 있다. 통상적으로, 그 프로세스는, 솔에 평행하고 골프 클럽 헤드의 선단 에지에 수직인 회전 축과, 만곡부의 원하는 윤곽을 형성하도록 윤곽 형성된 커팅 단부를 구비하는 공구를 사용한다. 그리고 나서, 공구는 통상 선단 에지와 평행한 커팅 경로를 따라 이동된다. 이하에 보다 상세히 설명되는 다른 변경예로서, 별개의 만곡부가 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 솔의 만곡부를 추가로 조정하기 위해 솔의 만곡부에 추가될 수 있다.

도 1의 실시예에 도시된 바와 같이, 골프 클럽 헤드의 페이스는 별도로 스템핑, 단조 및/또는 기계 가공되어 골프 클럽 헤드의 몸체에 결합되는 페이스 인서트를 포함할 수 있다. 이와 달리, 전체 페이스가 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 균일한 쉘의 일부로서 스템핑, 단조 또는 주조될 수 있고, 그럼으로써 별개의 페이스 인서트를 몸체에 접착 또는 영구적으로 고정할 필요성을 제거할 수 있다. 또 다른 변경예로서, 페이스는 도 12에 도시된 바와 같이 솔, 크라운 및/또는 스커트의 일부를 포함하는 페이스 컵과 같이 스템핑 또는 단조된 부품의 일부로 될 수 있다. 이러한 실시예에서, 페이스 부품은 약 0.2 인치에서 약 1.5 인치의 거리만큼 페이스 면으로부터 이격하여 클럽 헤드 몸체의 나머지 부분에 결합된다. 바람직하게는, 페이스 부품이 만곡부로 연장되는 솔의 전달부를 포함하거나, 또는 페이스 부품이 전달부와 만곡부를 모두 포함한다.

도 5 및 6에 도시된 다른 실시예에서, 골프 클럽 헤드(60)는 크라운(62), 솔(64), 크라운(62)과 솔(64) 사이에 연장되는 스커트(66), 볼 타격면(70)을 제공하는 페이스(68), 및 호젤(69)를 포함하는 중공 몸체가다. 중공 몸체는 비어 있거나 완전히 또는 부분적으로 충전될 수 있는 내부 공동(74)를 형성한다.

만곡부(76)는 솔의 전방 부분에 형성되지만, 다르게는 크라운 및/또는 스커트에 형성될 수 있다. 바람직하게는, 만곡부(76)는 대략 힐에서 토우 방향으로 연장되는 긴 파상형부(elongate corrugation)이고, 골프 클럽 헤드(60)의 몸체의 솔(64)의 전방 부분에 형성된다. 만곡부(76)는 페이스(68)로부터 후방으로 클럽 헤드(60)에 가요성 부분을 제공함으로써, 페이스(68)가 골프 볼을 충격을 가할 때 페이스(68)의 적어도 일부분이, 국부적으로 굴곡되는 것에 더하여 하나의 유닛으로서 병진 또는 회전하게 한다.

만곡부(76)는 페이스(68)를 포함하는 클럽의 전방 부분이, 페이스(68)의 크기 및/또는 형상이 변경됨 없이, 만곡부가 없었을 때와는 다르게 굴곡되게 한다. 이러한 가요성은, 이러한 가요성이 없었다면 잘못 쳤을 때, 즉, 볼 충격이 이상적인 충격 위치로부터 벗어나게 위치되었을 때 경험하게 되는 볼 스피드 감소와, 이상적인 충격 위치 아래에 충격될 때 생기는 스핀이 덜 일어나게 한다. 예를 들어, 페이스(68)에 근접하게 솔(64)에 만곡부(76)를 제공함으로써, 볼 충격이 이상적인 충격 위치 아래에 위치할 때 클럽 헤드는 볼 스피드 감소를 덜 일으킨다. 따라서, 사용 시, 본 발명의 클럽 헤드의 클럽 페이스 상의 아래에 볼 충격이 일어났을 때, 보통의 스윙 특성에 있어서 종래의 클럽 헤드의 클럽 페이스 상의 동일한 충격 위치와 비교했을 때 더 멀리 나갈 것이다.

일 실시예에서, 만곡부(76)는 클럽 헤드(60)의 선단 에지(78)의 적어도 일부분과 실질적으로 평행하게 제공되고, 볼 타격면(70)으로부터 임의의 거리(D) 내에 제공된다. 바람직하게는, 만곡부(76)는 볼 타격면(70)의 30 mm 내, 더 바람직하게는 볼 타격면(70)의 20 mm 내, 가장 바람직하게는 10 mm 내의 거리(D)로 제공된다.

현재 실시예에서, 만곡부(76)는 제1 부재(80), 제2 부재(82) 및 제3 부재(83)로 축조되며, 일반적으로는 솔(64)에 결합된 별개의 구성요소로서 축조된다. 제1 부재(80)는 솔(64)의 전방 전달 부분(forward transmittal portion: 65)의 후방 에지에 결합되고, 전달 부분(65)으로부터 내부 공동(74) 내로 만곡된다. 제2 부재(82)는 솔(64)의 후방 부분의 전방 에지에 결합되고, 또한 솔(64)로부터 내부 공동(74) 내로 만곡된다. 솔(64)로부터 이격된 제1 부재(80)와 제2 부재(82)의 단부들은 정점(84)에서 서로 결합된다. 바람직하게는, 만곡부는 대략 힐에서 토우 방향으로 길게 연장된다.

앞의 실시예와 유사하게 만곡부(76)의 치수는 볼 충격에 대응하여 목표하는 탄성 굴곡을 제공하도록 선택된다. 만곡부(76)는 높이(H), 폭(W), 및 컬 길이(curl length: C)를 형성한다. 바람직하게는, 만곡부(76)는 4 mm 초과, 바람직하게는 약 5 mm 내지 약 15 mm인 높이와, 4 mm 초과, 바람직하게는 약 5 mm 내지 약 10 mm인 폭과, 약 0.8 mm 내지 약 2.0 mm의 벽 두께를 갖고, 이러한 치수는 바람직하게는 X 축을 따라 전체 클럽 헤드 길이의 적어도 25%인 길이 너머로 연장된다.

만곡부(76)는 만곡부(76)의 가요성을 조절하기 위해 사용될 수도 있는 제3 부재(83)를 포함한다. 제3 부재(83)는 만곡부(76)의 내면(도시된 바와 같음) 또는 외면에 연결될 수도 있으며, 만곡부(76)의 강성을 국부적으로 증가시킨다. 제3 부재(83)는 바람직하게는 제1 부재(80) 및 제2 부재(82) 중 적어도 하나의 재료보다 낮은 비중을 갖는 재료로 구성된다. 제3 부재(83)는 제1 부재(80) 및 제2 부재(82)에 접착제를 사용하여 결합되거나, 체결체, 용접 또는 브레이징 같은 것에 의해 기계적으로 연결될 수도 있다. 제3 부재는 알루미늄과 같은 금속 재료, 또는 탄소 섬유 복합 재료 또는 폴리우레탄과 같은 비금속 재료로 구성될 수도 있다.

골프 클럽 헤드에 있어서의 만곡부의 위치, 치수 및 수는 원하는 거동을 제공하도록 선택될 수도 있다. 예를 들어, 도 7 및 도 8의 골프 클럽 헤드(90)에 도시된 바와 같이 복수의 만곡부가 포함될 수도 있다. 골프 클럽 헤드(90)는 솔(92), 크라운(94), 스커트(96), 페이스(98) 및 호젤(100)에 의해 일반적으로 규정되는 중공 몸체 구조를 갖는다. 크라운 만곡부(102)가 크라운(94)의 전방 위치에 배치되고, 솔 만곡부(104)가 솔(92)의 전방 위치에 배치된다. 만곡부(102, 104) 각각은 바람직하게는 미리 정해진 만곡부로서 형상화 및 치수화된다.

다른 실시예에서, 골프 클럽 헤드 몸체의 일부 또는 골프 클럽 헤드 몸체의 전부를 감싸는 만곡부가 포함될 수도 있다. 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 골프 클럽 헤드(110)는 솔(122), 크라운(114), 스커트(116), 페이스(118) 및 호젤(120)에 의해 규정되는 중공 몸체 구조를 갖는다. 만곡부(122)는 골프 클럽 헤드의 전방 부분에 형성되고, 골프 클럽 헤드의 주연부 둘레를 감싼다. 만곡부(122)는 일반적으로 골프 클럽 헤드(110)의 페이스 평면에 평행한 평면에 형성된다. 만곡부(122)와 페이스(118) 사이의 거리는 만곡부(122)가 골프 클럽 헤드의 가요성을 제공하는 국부적 효과를 조정하도록 그 길이방향에 따라 변동될 수도 있다. 예를 들어, 만곡부(122)의 부분은 다른 부분에 비해 페이스(118)로부터 더 이격될 수도 있다. 도시된 바와 같이, 실시예에서, 만곡부(122)의 힐 및 토우 부분은 만곡부(122)의 솔 및 크라운 부분 보다 페이스(118)로부터 더 이격될 수도 있다. 추가로, 만곡부(122)의 치수는 만곡부(122)가 골프 클럽 헤드의 가요성을 제공하는 국부적 효과를 조정하도록 또한 변경될 수도 있다. 도시된 바와 같이, 만곡부(122)의 부분은 만곡부(122)의 부분의 거동을 변경하도록 상이한 높이, 폭 및/또는 컬 길이를 가질 수도 있다.

다른 실시예에서, 유연한 만곡부가 도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 다중 재료의 저밀도(light density) 커버 부재와 조합될 수도 있다. 예를 들어, 골프 클럽 헤드(130)는 일반적으로 솔(132), 크라운(134), 스커트(136), 페이스(138) 및 호젤(140)에 의해 형성되는 중공 본체 구조를 갖는다. 골프 클럽 헤드(130)는 또한 골프 클럽 헤드(130)의 솔(132)의 전방 부분에 형성되는 만곡부(142)를 포함한다. 커버(144)는 또한 골프 클럽 헤드(130)에 포함되고, 만곡부의 외부면을 커버하도록 구성된다.

커버(144)는 일반적으로 만곡부(142)를 통상 둘러싸도록 만곡부(142)를 가로질러 배치되는 스트립 재료이다. 커버(144)는, 커버가 만곡부(142)의 일부 또는 전부를 커버하도록 치수결정될 수도 있고, 커버는 만곡부를 포함하지 않는 골프 클럽 헤드(130)의 부분으로 연장될 수도 있다. 예를 들어 그리고 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 커버(144)는 솔(132) 상에 배치되는 만곡부(142)를 가로질러 커버한다. 또한, 커버(144)는 크라운(134) 및 스커트(136)의 부분을 형성한다. 양호하게는, 커버(144)는 솔(132), 크라운(134) 및 스커트(136)의 재료와는 상이한 재료로 구성된다. 커버(144)는, 인접한 부분에 대해 용접, 브레이징 또는 부착함으로써 골프 클럽 헤드(130)의 인접한 부분에 결합된다.

커버는 솔이 플레잉 표면 상에 위치될 때 골프 클럽 헤드의 어드레스 위치의 제어를 돕거나 원치않는 만곡부의 모양을 없애는 양자 모두를 행하도록 포함될 수도 있다. 특히, 커버는 골프 클럽 헤드의 접촉면을 변경함으로써 헤드가 플레잉 표면 상에 위치될 때 골프 클럽 헤드의 시각적 페이스 각도를 조정하도록 포함될 수도 있다. 커버는 크라운에 대해 골프 클럽 헤드의 주연부를 감싸도록 구성될 수도 있고, 주연부의 재료의 부분을 대체하여, 낮은 밀도 본체 구조를 생성하여, 추가의 높은 자유재량적 재량 질량(discretionary mass), 낮은 그리고/또는 깊은 무게 중심 위치, 높은 관성 모멘트를 제공하므로, 성능 및 거리 포텐셜을 향상시킬 수도 있다.

도 14 및 도 15를 참조하여, 힐에서 토우 길이를 따르는 페이스 평면에 다양한 공간 관계를 가지는 만곡부(126)를 포함하는 골프 클럽 헤드(150)에 대해 기술한다. 볼 충격 동안 페이스에 부과되는 스트레스를 가지는 원형 형상에 결합된 골프 클럽 헤드의 구조로 인해, 페이스의 낮은 부분(lower portion)은 일반적으로 상이한 힐 투 토우 위치에서 상이한 크기의 스트레스를 받는다. 일반적으로, 힐 및 토우 단부에서 골프 클럽 헤드 일부는 페이스의 기하학적 중심의 바로 아래의 골프 클럽의 부분보다 더 적은 스트레스를 받고, 스트레스 구배는 만곡부(162)의 영역 내의 솔 상의 스트레스로 변한다. 페이스/솔 교차부의 선단 에지 및/또는 페이스 평면에 대한 만곡부의 길이는 다양한 부분에서의 스트레스의 상대적인 양에 대응하여 변화한다. 예를 들어, 만곡부의 힐 및 토우 부분은 바람직하게는 골프 클럽 헤드의 선단 에지 및 페이스 평면에 더 가깝게 위치되기 때문에, 이러한 부분들은 더 낮은 스트레스 조건에서도, 특히 오프 센터 볼 충격(off-center ball impact)에서도 좀 더 굴곡되는 경향이 있다.

골프 클럽 헤드(150)는 솔(152), 크라운(154), 스커트(156), 페이스(158) 및 호젤(160)로 형성된 중공형 본체 구조를 가진다. 만곡부(162)는 골프 클럽 헤드의 전방 부분에 형성되고 일반적으로 솔 및 스커트를 통과하여 힐에서 토우 방향으로 골프 클럽 헤드를 가로질러 연장된다. 만곡부(162)는 일반적으로 중앙 부분(164), 토우 부분(166) 및 힐 부분(168)을 포함한다. 상술한 바와 같이, 만곡부(162)의 일부는 페이스 평면에 대해 다양한 공간 관계로 배치되기 때문에 중앙 부분(164)이 토우 부분(166)과 힐 부분(168)에 비해 페이스 평면으로부터 전방에 있다. 또한, 만곡부(162)는 스커트(156)를 따라 각각 힐 및 토우 부분(168, 166)으로부터 연장되는 힐 및 토우 연장부(170, 172)를 포함한다. 힐 및 토우 연장부(170, 172)는 또한 전방으로 연장되고 스커트 또는 솔 위치에서 만난다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 만곡부는 골프 클럽 헤드의 부분에서 국부적으로 더 낮은 강성을 제공한다. 일반적으로 더 낮은 강성은 만곡부의 부분 재료 선정 및/또는, 형상 및/또는 단면 두께 변형과 같은 만곡부의 형상 선정에 의해 달성된다. 더 낮은 강성의 만곡부를 제공하도록 선정된 재료는 낮은 영률 베타(β), 또는 인접 베타(인접 β) 티타늄 합금을 포함한다.

비교적 낮은 영률을 제공하므로, 베타 티타늄 합금이 바람직하다. 응력 인가 하에서 그 주위에 지원된 플레이트의 변위는 판의 강성의 함수이다. 플레이트의 강성은 영률 및 두께의 세제곱(i.e., t³)에 정비례한다. 따라서, 영률이 상이하고 두께가 동일한 두 재료 샘플을 비교할 때, 더 낮은 영률을 가진 재료는 동일한 힘의 인가 하에서 더 많이 변위된다. 플레이트에 저장된 에너지는 재료가 탄성 거동하는 한 플레이트의 변위에 정비례하고 인가된 응력이 제거되면 저장된 에너지는 즉시 해제된다. 따라서, 더 많이 변위할 수 있고, 따라서 더 많은 탄성 에너지를 저장할 수 있는 재료를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 충격 이후에 페이스를 벗어난 골프공의 속도를 최대화하도록 골프 클럽 페이스의 진동 주파수를 골프 공의 진동 주파수에 맞추는 것이 바람직하다. 페이스의 진동 주파수는 재료의 영률 및 푸아송 비, 및 페이스 형상과 같은 페이스 변수에 따른다. 알파 베타(α-β) Ti 합금은 통상 105 내지 120 GPa 범위의 계수를 갖는다. 이에 비해, 통상의 β-Ti 합금은 48 내지 100 GPa 범위의 영률을 갖는다.

골프 클럽 헤드를 위한 재료 선정은 또한 많은 골프공의 충격을 통해 골프 클럽 헤드의 내구성을 고려해야 한다. 결국, 페이스의 피로 수명이 반드시 고려되어야 하고, 피로 수명은 선정된 재료의 강도에 따른다. 따라서, 골프 클럽 헤드를 위한 재료는 페이스 충격으로부터 최대 공 속도 및 만족스러운 피로 수명을 제공하도록 충분한 강도를 제공하도록 선정되어야 한다.

β-Ti 합금은 대체로 낮은 영률을 제공하지만, 또한 보통 낮은 재료 강도를 동반한다. β-Ti 합금은 대체로 강도의 증가를 얻기 위해 열처리 될 수 있지만, 또한 열처리는 대체로 영률의 증가를 야기한다. 그러나, β-Ti 합금은 영률의 현저한 증가 없이 강도를 증가시키기 위해 냉간 가공될 수 있으며, 합금은 대체로 체심 입방 결정 구조를 갖기 때문에 그들은 대체로 광범위하게 냉간 가공될 수 있다.

바람직하게는, 약 900-1200㎫의 범위의 강도와, 약 48-100㎬의 범위의 영률을 갖는 재료가 골프 클럽 헤드의 부분을 위해 사용된다. 예를 들어, 골프 클럽 헤드의 정면 및/또는 만곡부 및/또는 만곡부 커버를 위해 그러한 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 그러한 범위를 특징으로 나타내는 재료는 대체로 고무 메탈로 언급되는 티타늄 합금을 포함한다.

덜 바람직하지만, 열처리가 재료의 강도와 영률의 허용가능한 밸런스를 얻도록 β-Ti에 대해 사용될 수도 있다. 대체로, β-티타늄 합금의 종래의 적용례는 영률을 제어하지 않고 재료의 강도를 최대화하기 위해 열처리를 요구한다. 티타늄 합금은 가열되는 경우 육방 밀집 결정 구조 α상에서 체심 입방 β상으로 상전이를 거친다. 이러한 변형이 발생하는 온도를 β-트랜서스 온도라 한다. 대체로, 티타늄에 첨가되는 합금 원소는 α상 또는 β상을 안정화하기 위한 선호도를 나타내고, 이에 따라 α스태빌라이저 또는 β스태빌라이저로 언급된다. 임의의 양의 β스태빌라이저를 갖는 합금 원소에 의해 실온에서도 β상을 안정화할 수 있다. 그러나, 그러한 합금이 β-트랜서스 온도 이하의 높은 온도까지 재가열되는 경우, β상은 분해되고 열역학 법칙에 의해 규정되는 바와 같이 α상으로 변화된다. 그러한 합금을 준안정 β 티타늄 합금이라 한다.

열역학 법칙이 α상의 형성을 예상함에도 불구하고, 실제로, 다수의 비평형 상이 β 상의 분해시 나타난다. 이러한 비평형 상은 α', α" 및 ω로 표시된다. 각각의 이러한 상은 다른 영률을 갖고, 대체로 영률의 크기는 β＜α"＜α＜ω에 부합된다고 보고된다. 따라서, 열처리를 통해 β-티타늄의 강도를 증가시키기를 희망하는 경우, 재료가 바람직한 분해 생성물로서 α"상을 포함하는 방식으로, α 및 ω상의 형성을 제거하거나 최소화하는 것이 유리하다고 추측된다. α"상의 형성은 재료 상태도 상의 α+β 영역으로부터 담금질되는 것에 의해 촉진되는데, 이는 합금이 β-트랜서스 온도 이하로부터 담금질되어야 함을 의미한다. 따라서, β상으로부터 α"상의 형성을 최대화하도록 열처리된 β-Ti 합금이 골프 클럽 헤드의 부분을 위해 사용되는 것이 바람직하다.

열 처리 공정은 소정의 상 변환을 제공하도록 선택된다. 최대 온도, 유지 시간, 가열 속도, 켄칭(quench) 속도와 같은 열 처리 변수가 소정의 재료 조성을 생성하도록 선택된다. 또한, 열 처리 공정은 선택된 합금에 대하여 특정될 수 있는데, 이는 상이한 β 안정화 성분의 효과가 동일하지 않기 때문이다. 예를 들어, Ti-Mo 합금은 Ti-Nb 합금 또는 Ti-V 합금 또는 Ti-Cr 합금과 상이하게 거동하며, Mo, Nb, V 및 Cr은 모두 β 안정제(stabilizer)이지만 다양한 정도의 효과를 갖는다. 준안정 β-Ti 합금에 대한 β-트랜서스(transus) 온도 범위는 대략 700℃ 내지 대략 800℃이다. 따라서, 이러한 합금에 대하여, 고용화 처리 온도 범위는 β-트랜서스 온도 이하의 대략 25-50 섭씨 온도이고, 실용적으로는 이 합금은 대략 650℃ 내지 대략 750℃의 범위 내에서 고용화 처리된다. 물담금질이 행해진 이후, 저온에서 β-Ti 합금을 시효 처리하여 추가적으로 강도를 증가시킬 수 있다. 고용화 처리 재료의 강도는 대략 650 MPa로 측정되고, 열처리된 합금은 1050 MPa의 강도를 갖는다.

적절한 β 티타늄 합금의 예는 다음을 포함한다: Ti-15Mo-3Al, Ti-15Mo-3Nb-0.3O, Ti-15MO-5Zr-3Al, Ti-13Mo-7Zr-3Fe, Ti-13Mo, Ti-12Mo-6Zr-2Fe, Ti-Mo, Ti-35Nb-5Ta-7Zr, Ti-34Nb-9Zr-8Ta, Ti-29Nb-13Zr2Cr, Ti-29Nb-15Zr-1.5Fe, Ti-29Nb-10Zr-0.5Si, Ti-29Nb-10Zr-0.5Fe-0.5Cr, Ti-29Nb-18Zr-Cr-0.5Si, Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr, Ti-Nb, Ti-22V-4Al, Ti-15V-6Cr-4Al, Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn, Ti-13V-11Cr, Ti-10V-2Fe-3Al, Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr, Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr, Ti-1.5Al-5.5Fe-6.8Mo, Ti-13Cr-1Fe-3Al, Ti-6.3Cr-5.5Mo-4.0Al-0.2Si, Ti-Cr, Ti-Ta 합금, 예를 들어 Ti-36Nb-2Ta-3Zr-0.35O 등(중량 퍼센트)와 같은 Ti+25mol%(Ta, Nb, V)+(Zr, Hf, O)에 의해 표시되는 합금의 검 메탈 패밀리(Gum Metal Family). 유사(near)- 베타 티타늄 합금은 다음을 포함할 수 있다: SP-700, TIMET 18 등.

일반적으로, 창의적인 골프 클럽 헤드의 페이스 컵(face cup)이나 페이스 인서트(face insert)는 고 강도로 인해 Ti-64, Ti-17, ATI425, TIMET 54, Ti-9, TIMET 639, VL-Ti, KS ELF, SP-700 등과 같은 α-β 또는 유사-β티타늄 합금으로 제조되는 것이 바람직하다. 추가적으로, 골프 클럽 몸체의 후방부, 즉 페이스 컵, 페이스 인서트, 만곡부(flexure) 및 만곡부 커버 이외의 부분은, 바람직하게는 Ti-8Al-1V-1Mo, Ti-8Al-1Fe, Ti-5Al-1Sn-1Zr-1V-0.8Mo, Ti-3Al-2.5Sn, Ti-3Al-2V 등과 같은 α, α-β 또는 β 티타늄 합금으로 제조된다.

다양한 제조 방법들이 본 발명의 골프 클럽 헤드의 다양한 요소를 제조하는데 사용될 수 있다. 바람직하게는, 모든 요소들은 용접에 의해 접합된다. 용접 공정은 TIG 용접 또는 MIG 용접과 같이 수동적으로 행해질 수 있고, 또는 레이저, 플라즈마, e-비임, 이온 비임 또는 그 조합 등에 의해 행해질 수도 있다. 다른 접합 공정은 재료 선택에 따라 필요하다면 납땜과 접착제 본딩 등이 이용될 수도 있다.

이 요소들은 스탬핑 및 포밍 공정, 캐스팅 공정, 몰딩 공정 및/또는 포징 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 스탬핑 및 포밍 공정을 이용하는 골프 클럽 헤드의 부분들에 대한 재료 선택의 예는 다음과 같다.

a) α-β 페이스 부재 + β 만곡부 + α-β 후방 몸체

b) β 페이스 부재 + α-β 페이스 인서트 + β 만곡부 + α-β 후방 몸체

c) β 페이스 부재 + α-β 페이스 인서트 + β 만곡부 + β 후방 몸체

d) β 페이스 부재 + α-β 페이스 인서트 + β 만곡부 + α-β 후방 몸체(열처리)

캐스트를 이용하는 골프 클럽 헤드의 부분들에 대한 재료 선택의 예는 다음과 같다.

a) 캐스트 α-β 페이스 부재 + 캐스트 β 만곡부 + 캐스트 α-β 후방 몸체

b) 포밍 α-β 페이스 부재 + 캐스트 β 만곡부 + 캐스트 α-β 후방 몸체

c) 포밍 α-β 페이스 부재 + 캐스트 β 만곡부 + 포밍 α-β 후방 몸체

d) 캐스트 α-β 페이스 부재 + 캐스트 β 만곡부 + 포밍 α-β 후방 몸체

포징을 이용하는 골프 클럽 헤드의 부분들에 대한 재료 선택의 예는 다음과 같다.

a) 포징 α-β 페이스 부재 + 캐스트 β 만곡부 + 캐스트 α-β 후방 몸체

b) 포징 α-β 페이스 부재 + 캐스트 β 만곡부 + 포밍 α-β 후방 몸체

β 합금의 농도는 α-β 또는 α 합금의 농도보다 대체로 크다. 결과적으로, 골프 클럽 헤드의 다양한 부분들에서 β 합금을 이용하면 보다 큰 질량을 갖는 부분들이 된다. 전체의 골프 클럽 헤드가 드라이버 타입 골프 클럽 헤드에 대하여 대략 170 g 과 210 g 사이와 같은 소정의 범위 내에 유지될 수 있도록 경합금이 몸체의 후방부에 이용될 수도 있다. 알루미늄 합금, 마그네슘 합금, 탄소 섬유 복합체, 탄소 나노 튜브 복합체, 유리 섬유 복합체, 강화 플라스틱 및 이들 재료의 조합과 같은 재료들이 이용될 수도 있다.

본 발명의 다양한 설명들이 앞서 개시되었지만, 각각의 실시예의 다양한 특징부는 단독으로 또는 그 조합들이 이용될 수 있다는 점을 이해하여야 한다. 따라서, 본 발명은 단지 본문에 기술된 특정된 바람직한 실시예만으로 한정되지 않는다. 나아가, 본 발명의 기술 사상 및 범주 내의 변형예 및 변경예가 본 발명에 속하는 당업자에 의해 행해질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 페이스 인서트는 계단식의 연속적인 방식의 두께 변화를 가질 수 있다. 또한, 슬롯의 형상 및 위치는 본문에 개시된 것에 한정되지 않는다. 따라서, 모든 적절한 변형예들이 본 발명의 추가적인 실시예로서 포함되는 본 발명의 범주 및 기술 사상 내인 본문에 개시된 개시물로부터 본 기술 분야에서 용이하게 달성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 범주는 첨부된 청구범위에 기술된 것으로 한정된다.

Claims

골프 클럽 헤드이며,
골프 클럽 헤드의 상부 표면을 형성하는 크라운과,
골프 클럽 헤드의 하부 표면을 형성하는 솔과,
크라운과 솔 사이에서 연장하는 측벽과,
크라운으로부터 연장하고 샤프트 보어를 포함하는 호젤과,
볼-타격 표면을 형성하고 선단 에지에서 하부 표면과 교차하는 페이스와,
솔 내로 리세스된 세장형 만곡부로서, 힐에서 토우 방향으로 골프 클럽 헤드의 선단 에지에 평행하게 연장하고, 골프 클럽 헤드의 측벽과 교차하는, 세장형 만곡부를 포함하며,
만곡부는 정점에서 이어지는 굴곡된 제1 부분 및 제2 부분에 의해 형성되고, 만곡부는 높이, 폭 및 컬 길이를 갖고, 높이는 정점과 솔의 외측 표면 사이에서 골프 클럽 헤드의 Y-축 방향으로 연장되고, 폭은 골프 클럽 헤드의 Z-축 방향으로 연장되고, 만곡부의 솔 내의 구멍의 거리이며, 컬 길이는 Z-축 방향으로 연장되고, 솔과 만곡부의 전방 접합부와 정점 사이에서 연장되고, 만곡부의 높이는 5.0mm와 15.0mm 사이이고, 만곡부의 폭은 5.0mm와 12.0mm 사이이며,
만곡부는 충돌 직후에 만곡부를 가로지르는 폭이 페이스에서 후미 방향으로 2900Hz 내지 4000Hz의 주파수에서 사인파 형상으로 변하도록 조정되는, 골프 클럽 헤드.
제1항에 있어서, 만곡부는 제1 부분 및 제2 부분을 포함하며, 제1 부분은 골프 클럽 헤드의 하부 표면으로부터 내향으로 연장하며, 제2 부분은 제1 부분의 후미 단부와 솔 사이에서 솔에 수직하게 연장하는, 골프 클럽 헤드.
제2항에 있어서, 제1 부분은 0.8mm 내지 2.0mm의 벽 두께를 갖는, 골프 클럽 헤드.
제1항에 있어서, 만곡부는 7.0mm 내지 11.0mm의 폭을 갖는, 골프 클럽 헤드.
제1항에 있어서, 만곡부는 6.0mm 내지 11.0mm의 높이를 갖는, 골프 클럽 헤드.
제1항에 있어서, 제1 부분은 20mm 내지 45mm의 곡률 반경으로 굴곡되는, 골프 클럽 헤드.
제1항에 있어서, 만곡부의 적어도 일부는 β-Ti 합금으로 구성되는, 골프 클럽 헤드.
골프 클럽 헤드이며,
골프 클럽 헤드의 상부 표면을 형성하는 크라운과,
골프 클럽 헤드의 하부 표면을 형성하는 솔과,
크라운과 솔 사이에서 연장하는 측벽과,
크라운으로부터 연장하고 샤프트 보어를 포함하는 호젤과,
볼-타격 표면을 형성하고 선단 에지에서 하부 표면과 교차하는 페이스로서, 상기 페이스의 주연부가 크라운 및 솔에 결합되는, 페이스와,
솔 내로 리세스되고, 제1 부분 및 제2 부분에 의해 형성되는 세장형 만곡부를 포함하며,
제1 부분의 길이는 제2 부분의 길이와 상이하며, 제1 부분은 솔로부터 골프 클럽 헤드의 내부를 향해 연장하고 제2 부분은 솔로부터 골프 클럽 헤드의 내부를 향해 연장하며, 제1 부분은 정점에서 제2 부분과 교차하고, 만곡부는 높이, 폭 및 컬 길이를 갖고, 높이는 정점과 솔의 외측 표면 사이에서 골프 클럽 헤드의 Y-축 방향으로 연장되고, 폭은 골프 클럽 헤드의 Z-축 방향으로 연장되고, 만곡부의 솔 내의 구멍의 거리이며, 컬 길이는 Z-축 방향으로 연장되고, 솔과 만곡부의 전방 접합부와 정점 사이에서 제1 부분의 곡률을 따라 연장되고,
만곡부는 힐에서 토우 방향으로 골프 클럽 헤드의 선단 에지로부터 5.0mm 내지 20.0mm 내에서 몸체를 가로질러 연장하고 골프 클럽 헤드의 측벽의 적어도 일부와 교차하는, 골프 클럽 헤드.
제8항에 있어서, 제1 부분은 0.8mm 내지 2.0mm의 벽 두께를 갖는, 골프 클럽 헤드.
제8항에 있어서, 만곡부는 7.0mm 내지 11.0mm의 폭을 갖는, 골프 클럽 헤드.
제8항에 있어서, 만곡부는 6.0mm 내지 11.0mm의 높이를 갖는, 골프 클럽 헤드.
제8항에 있어서, 만곡부는 솔에 평행하고 선단 에지와 수직인 회전 축을 갖는 공구에 의해 기계가공되는, 골프 클럽 헤드.
제8항에 있어서, 만곡부의 적어도 일부는 β-Ti 합금으로 구성되는, 골프 클럽 헤드.
골프 클럽 헤드이며,
골프 클럽 헤드의 상부 표면을 제공하는 크라운과,
골프 클럽 헤드의 하부 표면을 제공하는 솔과,
크라운과 솔 사이에서 연장하는 측벽과,
크라운으로부터 연장하고 샤프트 보어를 포함하는 호젤과,
볼-타격 표면을 형성하고 선단 에지에서 하부 표면과 교차하는 페이스로서, 상기 페이스의 주연부가 크라운과 솔에 결합되는, 페이스와,
솔 내로 리세스되고, 굴곡된 제1 부분 및 제2 부분에 의해 형성되는 세장형 만곡부와,
리세스를 가로지르는 세장형 만곡부의 폭을 가로질러 연장하는 커버를 포함하며,
제1 부분의 길이는 제2 부분의 길이와 상이하며, 제1 부분은 솔로부터 골프 클럽 헤드의 내부를 향해 연장하고 제2 부분은 솔로부터 골프 클럽 헤드의 내부를 향해 연장하며, 제1 부분은 정점에서 제2 부분과 교차하고, 만곡부는 높이, 폭 및 컬 길이를 갖고, 높이는 정점과 솔의 외측 표면 사이에서 골프 클럽 헤드의 Y-축 방향으로 연장되고, 폭은 골프 클럽 헤드의 Z-축 방향으로 연장되고, 만곡부의 솔 내의 구멍의 거리이며, 컬 길이는 Z-축 방향으로 연장되고, 솔과 만곡부의 전방 접합부와 정점 사이에서 연장되고,
만곡부는 힐에서 토우 방향으로 골프 클럽 헤드의 선단 에지로부터 5.0mm 내지 20.0mm 내에서 몸체를 가로질러 연장하고 골프 클럽 헤드의 측벽의 적어도 일부와 교차하는, 골프 클럽 헤드.
제14항에 있어서, 제1 부분은 0.8mm 내지 2.0mm의 벽 두께를 갖는, 골프 클럽 헤드.
제14항에 있어서, 만곡부는 7.0mm 내지 11.0mm의 폭을 갖는, 골프 클럽 헤드.
제14항에 있어서, 만곡부는 6.0mm 내지 11.0mm의 높이를 갖는, 골프 클럽 헤드.
제14항에 있어서, 제1 부분은 20mm 내지 45mm의 곡률 반경으로 굴곡되는, 골프 클럽 헤드.
제14항에 있어서, 솔은 제1 영률을 갖는 재료로 구성되고, 만곡부는 제1 영률보다 낮은 제2 영률을 갖는 재료로 구성되는, 골프 클럽 헤드.
제19항에 있어서, 만곡부의 적어도 일부는 β-Ti 합금으로 구성되는, 골프 클럽 헤드.