KR20030066597A - 비원형의 딤플을 가진 골프 공 - Google Patents

Abstract

본 발명의 비한정적인 대표적인 실시형태에 있어서, 골프 공은 무정형 패턴으로 배열된 다수의 딤플을 포함하는 표면을 가진다. 본 발명의 추가적인 실시형태에 있어서, 골프 공은 다수의 이격된 딤플을 포함하는 표면을 가지고, 딤플 각각은 비원형이며 실질적으로 균일한 폭을 가진 랜드부에 의해 이격된다. 본 발명의 추가적인 실시형태에 있어서, 골프 공의 표면은 다수의 비원형 다중면 형상의 딤플과 인접한 딤플 사이에 실질적으로 일정한 폭을 갖고서 개재된 랜드부로 형성된다. 본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 딤플 표면을 가진 골프 공을 형성하는 대표적인 방법이 제공된다. 상기 과정은 비원형 딤플의 무정형 패턴을 형성하는 단계와, 그 후 골프 공의 표면에 무정형 패턴을 전달하는 단계를 포함한다.

Description

비원형의 딤플을 가진 골프 공 {GOLF BALL WITH NON-CIRCULAR SHAPED DIMPLES}

골프 공의 비행 거리와 공기역학적 특성을 개선하기 위해서 골프 공의 표면에는 딤플이 제공된다. 딤플을 사용하는 주요한 목적은 골프 공상의 비행 저항을 감소시켜 골프 공이 이동할 수 있는 거리를 증가시키는 것이다. 특히, 상기 저항은 골프 공의 비행 방향에 반대되는 방향으로 골프 공상에 작용하는 공기 저항이다. 실질적으로, 골프 공이 공기를 통과하여 이동함에 따라, 딤플은 공의 정면에서 난류를 생성시켜, 공의 정면과 후면 사이의 압력차를 감소시킨다. 그 결과, 생성된 난류가 증가함에 따라 골프 공상의 저항이 감소되어 골프 공이 이동할 수 있는 거리가 개선되기 때문에, 고도의 딤플 적용범위가 바람직하다.

그러나, 딤플이 적당하고 비교적 균일한 크기이고, 또는 이 딤플 사이의 간격이나 랜드부 (land portion) 가 실질적으로 균일할 때에만, 고도의 딤플 적용범위는 비행 거리에 유익하다. 더 작은 딤플은 더 큰 딤플과 비교하여 난류를 생성시키는데 효과적이지 않고, 더 큰 크기의 딤플은 고정된 난류 생성 공간 (즉, 골프 공의 표면) 을 최대화하는데 효과적이지 않다. 유사하게, 너무 작은 랜드부는 제조상의 문제점을 야기하고, 너무 큰 랜드부는 골프 공상의 딤플의 표면적을 최대화하는데 효과적이지 못하기 때문에, 딤플 사이의 실질적으로 균일한 랜드부는 바람직할 수 있다. 더욱이, 딤플 크기 또는 랜드부의 큰 변화는 골프 공의 공기역학적 특성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 적당하고 비교적 균일한 크기의 딤플을 갖춘 골프 공상의 딤플의 표면적을 최대화하는 것이 바람직하다.

추가적으로, 골프 공 표면상의 임의의 딤플 패턴은 일정한 딤플 패턴을 가진 골프 공보다 낮은 저항을 생성시킴에 주목해야 한다. 예컨대, 골프 공 표면상의 어떠한 3 개의 딤플의 면을 선형으로 배열시키지 않음으로써 골프 공상의 저항이 감소될 수 있다 (예컨대, 아오야마에게 허여된 미국특허 제 4,960,281 호). 즉, 골프 공상의 어떠한 3 개의 딤플의 면이 일렬로 배열되면 골프 공의 정면에서 생성되는 공기 난류를 감소시켜, 골프 공이 비행 중일 때, 저항을 증가시키게 된다. 따라서, 골프 공상의 딤플 패턴이 일정하지 않거나, 적어도 골프 공 표면상의 어떠한 인접한 딤플의 면이 선형으로 배열되지 않는다면 유리하다.

타바레스 (Tavares) (미국특허 제 5,997,418 호), 머신 (Machin) (미국특허 제 5,377,989 호), 및 루 (Lu) (미국특허 제 5,503,398 호) 에게 허여된 특허에서 증명된 바와 같이, 비원형 딤플을 가진 골프 공을 제공하는 것은 잘 알려져 있다.이 실시예에서 딤플의 전형적인 단점은, 상기 딤플 패턴이 미합중국 골프회 (U. S. G. A) 에서 요구하는 구면 대칭 규격을 충족하지 못한다는 것이다. 골프 공을 치기 전에 위치결정할 때는 문제가 되지 않지만, 유사한 방식으로 골프 공을 칠 때 성능이 변하지 않을 수 있기 때문에 구면 대칭이 필요하다. 유사하게, 구면 대칭의 변화는 퍼팅시 골프 공의 궤도 또는 회전에 영향을 줄 수 있다. 그 결과, 미합중국 골프회에서 요구하는 구면 대칭 규격을 따르는 비원형 딤플 패턴을 제공하는 것이 바람직하다.

요약하면, 딤플 패턴에 의해 생성된 증가된 난류로 인해 고도의 딤플 적용범위를 가진 골프 공을 생성하는 방법 또는 골프 공을 제공하는 것이 바람직하다. 더욱이, 적당하고 비교적 균일한 크기의 딤플과 랜드부를 갖춘 골프 공의 표면적을 최대화하고, 어떠한 3 개의 인접한 딤플의 면이 선형으로 배열되지 않는 딤플 패턴을 제공하는 것이 바람직하다. 마지막으로, 미합중국 골프회에서 요구하는 구면 대칭 규격을 따르는 상기 비원형 딤플 패턴을 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명은 향상된 성능을 제공하는 비원형 딤플 (dimples) 의 개선된 무정형 패턴을 가진 골프 공에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 골프 공의 표면상에서 구속된 보로노이 모자이크식 가공 (Voronoi tessellation) 을 사용하여 상기 딤플 패턴을 생성하는 방법에 관한 것이다.

도 1 은 본 발명에 따라 형성된 골프 공의 딤플 패턴의 대표적인 실시형태를 도시한 도면,

도 1a 및 도 1b 는 도 1 의 분해도,

도 2 는 골프 공의 외부면에 사용된 본 발명에 따른 다른 딤플 패턴을 도시한 도면,

도 3 은 원형 딤플을 가진 종래 기술의 골프 공을 도시한 도면,

도 4 는 구면 좌표 시스템을 도시한 도면, 및

도 5 와 도 6 은 본 발명에 따라서 딤플 패턴의 다른 대표적인 실시형태를 도시한 도면.

본 발명의 비한정적인 대표적인 실시형태에 있어서, 골프 공은 무정형의 패턴으로 배열된 다수의 딤플을 포함하는 표면을 가진다. 본 발명의 추가적인 실시형태에 있어서, 골프 공은 다수의 이격된 딤플을 포함하는 표면을 가지고, 딤플 각각은 비원형으로 실질적으로 균일한 폭을 가진 랜드부에 의해 이격된다. 본 발명의 추가적인 실시형태에 있어서, 골프 공의 표면은 다수의 비원형 다중면 형상의 딤플과, 인접한 딤플 사이에서 일정한 폭을 갖고서 개재된 랜드부로 형성된다. 본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 딤플 표면을 가진 골프 공을 제조하는 대표적인 방법이 제공된다. 상기 과정은 골프 공 표면상의 비원형 딤플의 무정형 패턴을 생성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 어떠한 실시형태의 장점은, 고도의 딤플 적용범위를 가진 골프 공이 제공되어 골프 공의 비행 거리를 향상시킬 수 있다는 것이다. 유사하게, 골프 공 표면상의 무정형 패턴은, 적당하고 비교적 균일한 크기의 딤플과 랜드부로 골프 공의 표면적을 최대화하게 된다. 추가적으로, 골프 공 표면상의 무정형 딤플 패턴은 인접한 딤플의 어떠한 3 개의 면이 선형으로 정렬되는 것을 방지하여, 골프 공의 비행 거리를 향상시킬 수 있다. 최종적으로, 골프 공의 비원형 딤플 패턴은 미합중국 골프회에서 요구하는 구면 대칭 규정을 따라야만 한다.

여전히, 본 발명의 다른 장점과 신규한 특성은, 본 발명을 수행하기 위해 다양한 모드를 간단히 설명한 이후의 자세한 설명부로부터 당업자에게 명백할 것이다. 실시된 바와 같이, 본 발명은, 본 발명을 벗어나지 않는 한, 다른 다양한 형상일 수 있다. 따라서, 도면과 설명부는 비한정적으로 설명되었다.

본 발명은 다양한 대표 실시형태로 자세히 설명될 것이고, 본 발명의 여러 가지의 실시형태는 첨부한 도면에서 설명되고, 동일한 도면 부호는 도면에서 동일한 부분을 나타낸다.

도 1 과 도 1a (도 1 의 분해도) 에서는 본 발명에 따른 대표적인 골프 공의 딤플 패턴 (10) 을 도시하였다. 딤플 패턴 (10) 은 랜드부 (30) 를 개재시켜 분리된 골프 공 표면의 딤플 (20) 을 포함하고, 이 랜드부는 인접한 딤플 (20) 간의 폭 (w) 을 한정한다. 전술한 바와 같이, 무정형의 딤플 패턴에 있어서, 이웃하는 딤플 (20) 에 대하여 하나의 딤플 (20) 의 배열 및 형상은 일정하지 않다. 즉, 이웃하는 딤플 (20) 에 대하여 하나의 딤플 (20) 의 배열 및 형상은 인접하거나 연속적인 딤플(들) 의 배열 및 형상과 관련하여 예측할 수 없다. 추가적으로, 또한 무정형의 딤플 패턴내에서 이웃하는 딤플 (20) 에 대하여 하나의 딤플 (20) 의 배향, 크기, 간격, 및/또는 다른 특성은 일정하지 않는 것이 바람직하다.

대표적인 무정형의 딤플 패턴 (10) 에 있어서, 각 딤플 (20) 의 물리 기하학적 특성은, 딤플의 형상, 딤플간의 랜드부 (30) 의 폭, 및 각 딤플의 배열 등과 같이 일정하지 않는 것이 바람직하다. 더욱이, 중심 (40) 간의 딤플 간격은, 적어도 설계자가 설정한 경계 영역내에서, 일정하지 않는 것이 바람직하고, 따라서 공 (60) 표면상의 어떠한 소정의 각위치에 있는 소정의 딤플 (20) 에 가장 근접한 이웃이 동일할 가능성이 있을 수도 있게 된다. 반면, 각 딤플의 중심은 면상의 모든 점으로부터 평균 거리 또는 동일한 거리에 있는 점에 의해 한정된다. 즉, 도 1a 에 도시된 바와 같이, 어떠한 인접한 2 개의 딤플의 중심간의 거리 (S₁, S₂, S₃) 는 일정하지 않는 것이 바람직한다.

도 1a 에 더 도시된 바와 같이, 각각의 딤플 (20) 은 함몰부 (22) 또는 돌출부 (24) 일 수 있고, 딤플의 패턴 (10) 은 이들의 어떠한 결합일 수 있다. 함몰된 딤플은 골프 공의 표면에 오목하고, 반대로 돌출된 딤플은 골프 공의 표면에 볼록하다. 딤플 (20) 의 실시예는, 비한정적으로, 아메바 형상, 원이나 반원과 같은 곡선 형상, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 등과 같은 다각형 형상을 포함한다.

본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 각각의 딤플은 3 개 이상의 식별가능한 면 (50) 을 더 포함하고, 이 식별가능한 면은 외주 방향의 변화에 의해 형성된다. 면이 본래 직선이면 이 면은 식별가능하다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 면 (50) 을 가진 비원형 딤플 (20) 을 사용하여 골프 공 (60) 의 표면상의 딤플 적용 범위를 최대화하기 위한 베이스를 형성한다. 특히, 무정형의 패턴내에 배열된 비원형의 딤플 (20) 은 이 딤플 (20) 차지하는 전체 표면적을 증가시키는 상호메싱관계이다. 즉, 상호메싱한 딤플 (20) 은, 원형이나 거의 원형의 딤플 패턴을 사용하는 종래 골프 공의 딤플 배열이 차지하는 표면적보다 더 큰 표면적을 차지한다.

예컨대, 도 3 에 도시된 바와 같이, 밀집-포장된 원형의 딤플 (70) 을 사용하는 종래 기술의 딤플 패턴은, 원형 딤플 (70) 사이의 돌출된 랜드부 (30) 에 대하여 원형 딤플 (70) 이 차지할 수 있는 전체 면적으로 한정된다. 보다 자세하게는, 인접한 원형의 딤플 (70) 이 접촉점 (80) 에서 거의 접촉하는 패턴에 있어서, 각각의 딤플을 분리하고 연속 접촉점 (80) 사이에 "갇혀진" 랜드부 (30) 의 소정의 폭이 존재할 수 있다. 따라서, 심지어 원형 딤플 (70) 의 무정형 패턴은, 상기 랜드부 (30) 가 골프 공의 딤플 패턴으로 설계되지 않는 방법으로 한정된다.

반대로, 상호메싱된 비원형 딤플 (20) 은, 각 딤플 (20) 에 인접한 랜드부 (30) 의 폭을 감소시키기 위해, 서로 보다 밀집 포장되도록 구성될 수 있다. 주로, 비원형 딤플 (20) 은 인접한 딤플 사이에 위치된 랜드부 (30) 를 감소시킴으로써 설계자가 골프 공의 표면상의 딤플 적용 범위를 최대화시키도록 한다. 이론적으로, 인접한 딤플 (20) 은 각 딤플 (20) 사이에 랜드부 (30) 가 실질적으로 존재하지 않도록 각 면 (50) 의 전체 길이를 따라서 거의 접촉될 수 있다. 상기 패턴은, 약 0% 내지 약 100% 의 원형 딤플의 적용 범위 중 선택 사용할 수 있도록 하고, 이 원형의 딤플의 적용 범위는 일반적으로 골프 공 표면의 약 50% 내지 약 80% 를 포함하는 종래의 원형 패턴과 비교하여 상당히 개선된다. 따라서, 본 발명은 고도의 딤플 적용 범위를 허용하고, 특히 골프 공이 비행하는 동안 골프 공상의 저항을 감소시키기는 것이 바람직하다.

본 발명의 무정형의 딤플 패턴 (10) 을 가진 공에 있어서, 인접한 다수의 딤플 (20) 중 선택된 어떠한 서브세트는 딤플 패턴 (10) 의 범위내에서 유일해야 한다. 더욱이, 골프 공 표면상의 인접한 딤플 중 선택된 어떠한 서브세트는 인접한 딤플 중 어떠한 다른 인접한 서브세트와 비교하여 유일해야만 한다. 딤플의 유일성은 선택 범위내에서 딤플의 배열 및 형상에 의해 한정된다. 추가로, 선택 범위내에서 딤플의 크기, 간격, 배향 및/또는 다른 특성은 유일해야만 바람직하다.

추가적으로, 무정형의 딤플 중 유일한 본성은 일정한 딤플 패턴을 가진 골프 공보다 골프 공상에 더 낮은 저항을 유발하고, 또는 적어도, 어떠한 3 개의 인접한 딤플 (20) 중 면 (50) 이 선형으로 배열될 가능성을 실질적으로 제거해준다는 것에 주목해야 한다. 즉, 도 1b 의 실시예 A, B, C 로 도시된 바와 같이, 어떠한 3 개의 인접한 딤플 (20) 에 있어서, 식별가능한 면 (50) 은, 3 개의 딤플이 딤플의 형상, 딤플 배열, 및 다른 관련된 요소들의 변화로 인해 일렬로 배열되는 면 (50) 을 가지지 않도록 오프셋된다. 상기 실시예에 도시된 바와 같이, 각 딤플의 면 (50) 이 직선을 따라서 형성되지 않기 때문에 어떠한 3 개의 딤플은 선형으로 배열되지 않는다. 따라서, 무정형의 딤플 패턴을 가진 골프 공상의 저항은 일정한 패턴을 가진 골프 공상의 저항보다 작아야 한다.

비원형 딤플을 골프 공 (20) 에 사용하여 생성된 문제점 중 하나는, 통상적으로, 딤플의 패턴이 미합중국 골프회에서 요구하는 바와 같이 구면 대칭이 아니라는 것이다. 상기 변형은 현재 미합중국 골프회의 법규에서 허용되지 않고, 따라서 어떠한 상업용 골프 공 제품으로 바람직하지 않다. 즉, 골프 공 (60) 을 치기 전의 위치결정에 따라서, 골프 공 (60) 을 유사한 유형으로 쳤을 때의 성능 변화가 있을 수 있다. 더욱이, 구면 대칭의 변화는 공을 타면상에서 칠 때 골프 공의 궤도 또는 회전에 영향을 미칠 수 있다. 상기 유형의 변형은, 실질적으로 본래 무정형 딤플 패턴이 "유질동상 (isomorphism)" 을 나타내기 때문에 본 발명의 경우와는 다르다.

"유질동상"은 딤플 패턴 (10) 내의 딤플 중 소정의 선택된 서브세트의 기하하적 성질이 실질적으로 균일한 것을 의미한다. 예컨대, 전체 무정형 패턴 (10) 과 비교하여 통계학적으로 중요하게 선택된 딤플 (20) 의 서브세트에서, 딤플의 수, 딤플의 평균 면적, 딤플의 평균 크기, 딤플간의 평균 간격 등과 같은 성질이 통계학적으로 실질적으로 동일한 값으로 나타나야 한다. 균일한 통계적 특성은 균일한 공기역학 특성을 보장해주기 때문에 상기 상호 관계는 골프 공의 물리적인 특성과 비교하여 바람직할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시형태에 있어서, 골프 공은 미합중국 골프회에서 요구하는 바와 같이 구면 대칭이고, 또한 이론적으로, 무정형의 딤플 패턴 (10) 은 골프 공 (60) 에 가장 균일한 공기역학적 특성을 제공해준다.

본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 딤플의 크기, 형상, 배향, 또는 간격을 맞춤제작함으로써 어떠한 비원형 딤플 (20) 또는 비원형 딤플의 어떠한 영역을 맞춤제작할 수 있다. 상기 맞춤제작 과정에 더 사용될 수 있는 딤플 형상의 실시예는, 소모적인 것에만 한정되지 않고, 아메바 형상, 다각형 형상, 곡선 형상 또는 이들의 결합 형상일 수 있다. 유사하게, 맞춤제작 과정의 실시예는 딤플의 매설된 패턴 및/또는 랜드부를 포함하여 상표명, 제조명, 또는 간단한 장식 설계를 효과적으로 전달할 수 있다. 예컨대, 결합된 딤플은 골프 공의 표면상에 배열되어서 로고 등을 미묘하게 설명할 수 있다.

하지만, 보다 중요하게는, 본 발명은 개별 딤플 (20) 이 어떠한 패턴으로 반복하게 하고 또는 딤플 적용 범위의 어떠한 섹션이 골프 공의 표면상에서 반복되도록 한다. 이는, 특히, 예컨대 골프 공을 성형하는 것과 같이 제조 구속은 인접한 딤플 (20) 간의 최소 랜드부 (30) 를 필요로 하거나 공에 구성된 1 이상의 거대한 원형 경로를 필요로 할 수 있다. 거대한 원형 경로는 어떠한 딤플 (20) 과 교차하지 않는 골프 공 (60) 주변에서 원으로서 형성되고, 맞춤제작 과정은 제조자가 골프 공의 하나의 반구를 구성함으로써 또한 반대 면상에 동일하게 구성함으로써 거대한 원형 경로를 구체화하도록 한다. 제조자가 거대한 원형 경로없이 골프 공 (60) 을 제조하더라도, 통상적으로 상기 과정과 관련되어 복잡성이 증가하기 때문에 더 값비싸게 된다. 그 결과, 이론적으로, 공의 전체 표면적을 덮는 딤플의 전체 무정형의 패턴이 바람직하더라도, 어떠한 경우에는 실시될 수 없거나 획득될 수 없다. 따라서, 본 발명의 실시형태는 딤플 패턴 중 선택된 서브세트내의 딤플 크기, 형상, 배향 및 간격을 정확하게 맞춰주고, 또는 딤플 패턴이 반복되게 한다.

최종적으로, 어떠한 패턴의 반복 또는 무작위성으로부터의 편차는 비행 궤도를 변화시킬 가능성 또는 골프 공 (60) 상의 저항을 증가시킬 가능성이 있음을 주목해야 한다. 하지만, 상기 가능성은 본 발명의 허용하에서 정형의 패턴이 무정형의 패턴에 의해 포위될 때 최소화된다. 예컨대, 전술한 바와 같이, 맞춤제작 과정은 거대한 원형 경로를 포함하기 위해서 소정의 선택된 딤플을 변형시킬 것을 필요로 한다. 상기 어떠한 딤플 (20) 을 정형으로 변형시키는 것은, 무정형의 패턴의 관점에서 볼 때, 이 변형부를 포위하는 공의 공기역학적 성질에 상당한 영향을 미치지 말아야 한다. 또한, 전체 딤플 패턴 (10) 과 비교하여 딤플 (20) 중 통계학적으로 중요하게 선택된 서브세트는 딤플 중 어떠한 다른 선택된 서브세트와 비교하여 통계학적으로 실질적으로 동일한 결과를 도출해야 한다.

전술한 바와 같이, 골프 공 (60) 의 대표적인 실시형태의 특성은, 수동 설계법을 통하여, 또는 딤플 (20) 을 개별적으로 맞춤-제작함으로써 획득될 수 있고, 딤플 (20) 의 정확한 크기, 형상 및 배향은 불균일하고 반복되지 않으며, 또는 주로 일정하지 않다. 하지만, 상기 작업을 수행하기 위해서는 매우 복잡하고 시간 소모적이다. 따라서, 본 발명의 실시형태에 있어서, 보다 신속한 방법이 개발되었다.

특히, 무정형의 딤플 패턴 (10) 을 조직적으로 생성시키는 하나의 대표적인 방법은, 본 발명에 참조된 ('235 특허) 맥귀어 (McGuire) 미국특허 제 5,965,235 호에서 자세히 설명된 바와 같이, 2-공간의 제한된 보로노이 모자이크식 가공으로서 공지되어 있다. 상기 '235 특허에서, 제한된 모자이크식 가공을 구면 좌표시스템을 사용하는 골프 공의 표면에 사용한다. 이 방법은 조직으로 무정형 딤플 패턴 (10) 을 생성할 뿐만 아니라, 또한 공과 비교하여 소망하는 딤플의 크기, 형상, 배향 및 간격을 정확하게 생성시키게 한다. 차트 1 은 무정형의 딤플 패턴을 생성하는 단계를 설명하였다.

맨체스터 대학교의 지.에이. 데이비스 교수는 다공질 세라믹 멤브레인에 대해서 연구하고 있고, 보다 자세하게는 수학적 모델링으로 실제 성능을 시뮬레이트하도록 상기 멤브레인의 해석적 모델을 생성시키고 있다. 이 작업은, 본 발명에 참조된, 멤브레인 과학지 (Journal of Membrane Science) 의 제 106 권 (1985) 의 89 - 101 쪽에 기재된 제이. 브루턴과 지. 에이. 데이비스에 의해 저술된 "다공질 세라믹 멤브레인 : 양극 산화 멤브레인의 구조를 설명하기 위한 확률적인 모델" 에 보다 자세히 설명되어 있다. 다른 관련된 수학적 모델링 기법은, 본 발명에 참조된, 컴퓨터지 (Computer Journal) 의 제 24 권 제 2 호(1981)의 167 - 172 쪽에 기재된 디. 에프. 와슨에 의해 저술된 " 보로노이 폴리톱 (polytopes) 에의 적용과 n-차원의 디루니 모자이크식 가공 (Delaunay tessellation) 의 산출 ", 및 분리 과학과 기술지 (Separation Science and Technology) 의 제 28 권 (1993) 의 821 - 854 쪽에 기재된 제이.에프. 에프. 림, 엑스. 지아, 알.자페랄리, 및 지. 에이. 데이비스에 의해 저술된 " 다공성 세라믹 멤브레인의 구조를 설명하기 위한 통계학적 모델" 에서 보다 자세히 설명되어 있다. 상기 작업의 일부분으로서, 데이비스 교수는 2-공간의 구속 보로노이 모자이크식 가공을 바탕으로 2-차원 다각형 패턴을 개발하였다. 상기 방법에 있어서, 전술한 출판물을 참고하여, 핵형성점 (nucleation points) 은, 완성된 패턴으로 소망하는 다각형 딤플 (20) 의 수와 동일한 경계 (소정의) 표면내의 임의의 위치에 배치된다. 컴퓨터 프로그램은 동일한 속도에서 각 핵형성점으로부터 동시에 또한 반경방향으로 원으로 각 점을 생성한다. 인접한 핵형성점으로부터 성장한 정면이 부딪치게 되면, 상기 성장은 정지하게 되고, 경계선이 형성된다. 상기 경계선은 각각 다각형 딤플의 면을 형성하고, 경계선을 교차함으로써 꼭지점이 형성된다. 상기 이론적인 배경은 상기 패턴이 생성되는 방법과 상기 패턴의 성질을 이해하는데 유용한 반면, 완성하기를 소망하는 영역에 걸쳐서 핵형성점이 외부로 전파하도록 상기 수적인 반복 단계를 수행해야 하는 문제점이 있다. 따라서, 상기 과정을 신속하게 실시하기 위해서, 컴퓨터 프로그램은 소정의 적절한 경계조건과 입력 파라미터에서 상기 계산을 수행하도록 기록되어 소망하는 출력을 전달하는 것이 바람직하다. 골프 공용 대표적인 패턴 (10) 과 같이, 본 발명에 따라서 무정형의 딤플 패턴을 생성하는 제 1 단계는 McGuire '235 특허에 기재된 바와는 약간 다르다. '235 특허에 있어서, 제 1 단계는 X-Y 직교 좌표 시스템에 따라서 최대 X 차수 및 최대 Y 차수를 형성한다. 하지만, 도 4 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 골프 공의 실시예를 위해서, 골프 공의 구면 특성으로 인해 구면 좌표 시스템 (r,φ,θ) 이 사용될 수 있고, 정의에 의하여, φ는 0 에서 π범위이며, θ는 0 에서 2π이다. 골프 공의 직경이 1.68 인치보다 커야하는 미합중국 골프회 (U. S. G. A) 의 필요 조건으로 인해 반경 (r) 은 적어도 0.84 인치이다. 그 결과, 공의 반경이 일정하기 때문에, 구면 좌표 시스템은 단지 2-변수 입력 (φ,θ) 을 필요로 한다.

다음 단계는 골프 공의 표면상의 다각형 딤플 (20) 이 되는 "핵형성점"의 수 (N) 를 결정하는 것이다. 상기 수는, 0 과 무한대 사이의 정수이고, 완성된 딤플 패턴 (10) 에서 소망되는 다각형 딤플 (20) 의 평균 크기와 간격을 고려하여 선택되어야 한다. 핵형성점의 수 (N) 가 클수록 다각형 딤플 (20) 은 더 작아지고, 또한 그 역일 수도 있다. 실제로, 설계자는 핵형성점의 수 (N) 또는 딤플 (20) 의 소망하는 평균 직경 중에서 선택한다. 선택한 후, 다른 수가 계산된다.

예컨대, 골프 공의 표면은 최대 약 8.87 in²(즉, r = 0. 84 in 인 4πr²)에서 고정되기 때문에, 골프 공 (60) 상의 다각형 딤플 (20) 의 소망하는 수는 딤플 (20) 의 평균 직경과 관련있고, 또는 그 역일 수도 있다. 표 1 에 도시된 바와 같이, 설계자가 핵형성점의 수 (N) 를 약 500 딤플로 선택하면, 이론적으로 골프 공상의 딤플 (20) 의 최대 평균 직경은 약 0.15 인치일 수 있다. 반대로, 설계자가 이론적으로 딤플의 최대 평균 직경을 약 0.13 인치로 선택하면, 골프 공 (60) 은 약 670 딤플일 수 있다. 딤플 (20) 간의 랜드부 (30) 의 폭이 무시할 만큼 작다고 가정하기 때문에, 딤플 (20) 의 평균 직경은 이론적으로 최대이다. 즉, 표 1 에서는, 인접한 면 (50) 간의 랜드부 (30) 의 폭이 0 에 도달하도록 인접한 다각형 딤플 (20) 이 각 면 (50) 의 전체 길이를 따라 거의 접촉하는 방식으로 다각형 딤플 (20) 이 포장된다고 가정하였다. 하지만, 실제로, 제조 제한은 인접한 딤플 (20) 간에 소정의 랜드부 (30) 를 필요로 한다고 가정한다면, 랜드부 (30) 의 폭 증가를 수용하기 위해서 딤플의 평균 직경은 감소할 것이다.

딤플 수 : N	최대 평균 딤플 직경
1130	0.10 in
934	0.11 in
785	0.12 in
667	0.13 in
576	0.14 in
500	0.15 in
441	0.16 in
391	0.17 in
349	0.18 in
313	0.19 in
282	0.20 in

핵형성점의 수 (N) 또는 딤플의 평균 직경이 어떠한 수로 선택되더라도, 골프 공에서 핵형성점의 수 (N) 는 약 250 딤플 내지 약 1100 딤플의 범위, 가장 바람직하게는 약 350 딤플 내지 약 600 딤플의 범위에서 선택된다. 딤플 (20) 간의 랜드부 (30) 의 폭이 무시할 만큼 작다고 가정하면, 상기 범위는 약 0.20 인치 내지 약 0.10 인치, 보다 바람직하게는 약 0.18 인치 내지 약 0.14 인치의 평균 딤플 직경과 관련 있다.

다음 단계는, 연대기적 시간과 같은 객관적인 소정의 시작수치를 이용하거나 "시드 수 (seed number)" 를 필요로 하는 당업자에게 알려진 프로그램 또는 알고리즘과 같은 어떠한 적절한 난수 생성기를 통하여 난수를 생성한다. 다수의 난수 생성기가 작동하여 0 과 1 [0-1] 사이의 수를 제공하고, 이후에 설명된 바와 같이 상기 생성기의 사용을 가정한다. 최종치가 0 과 1 사이의 어떠한 수로 바뀌거나 적절한 수렴 인자가 사용되면, 출력치가 다른 생성기가 사용될 수도 있다. 일실시형태에 있어서, 상기 계산된 "핵형성점"의 소망하는 수를 2 배하는데 필요한 다수의 난수를 생성하기 위해서 난수 생성기가 소망하는 반복수를 생성하도록 컴퓨터 프로그램, 알고리즘 또는 루틴 (routine) 이 기록될 수 있다. 상기 수가 생성됨에 따라, 다른 수에 π(최대 φ좌표) 또는 2π(최대 θ좌표) 를 곱하여, 0 과 π 사이의 φ값과 0 과 2π 사이의 θ값을 모두 가진 임의의 쌍의 φ와 θ좌표를 생성한다. 상기 수치는 (φ, θ) 좌표의 쌍의 수가 "핵형성점"의 수와 동일하도록 제공한다.

전술한 문단에서의 방법이 최종 패턴을 생성하는데 이용된다면, 이 패턴은 실제로 일정하지 않을 것이다. 이러한 임의의 패턴은, 본래, 어떠한 경우에서는 바람직하지 않은 더 큰 분포의 다각형 딤플 (20) 의 크기와 형상을 가진다. 예컨대, 다각형 딤플의 크기의 분포가 크면 딤플 크기의 변화가 커지게 되어, 골프 공의 구면 대칭 또는 저항에 바람직하지 않은 영향을 미칠 수 있다. 특히, 더 작은 딤플은 더 큰 딤플보다 난류 생성에서 덜 효과적이고, 더 큰 크기의 딤플은 고정된 난류 생성 공간 (즉, 골프 공의 표면) 을 최대화시키는데 효과적이지 않다. 유사하게, 너무 작은 랜드부 (30) 는 제조 문제를 발생시키고 너무 큰 랜드부 (30) 는 골프 공의 표면적을 최대화하는데 효과적이지 않기 때문에 랜드부 (30) 의 폭을 실질적으로 균일하게 하는 것이 바람직할 것이다. 특히, 인접한 딤플의 면 (50) 사이에 위치된 랜드부 (30) 는 그 폭이 다를 수 있지만, 각 랜드부 (30) 는 그 폭이 실질적으로 균일하거나 2 개의 인접한 딤플의 대면하는 면 사이만큼 일정해야 한다. 상기 상태에서, 골프 공상의 저항은 최소화되어야 한다.

"핵형성점" 위치의 생성과 관련된 무작위성 정도와 딤플의 크기를 제어하기 위해서, 설계자는 이후에 β로 언급된 "구속" 또는 제어 인자를 선택할 수 있다. 구속은 배타 거리 (E) 를 도입하여 인접한 핵형성점의 근접성을 제한하고, 배타 거리는 어떠한 2 개의 인접한 핵형성점간의 최소 거리를 나타낸다. 배타 거리 (E) 는 다음과 같이 산출된다.

여기서, N 은 "핵형성점" 의 수이고, r 은 공의 반경이며, β는 0 내지 1 의 범위이다. "무작위성 정도" 를 제어하기 위해서, 제 1 핵형성점은 전술한 바와 같이 배치된다. 그 후, β가 선택되어, 상기 방정식으로 E 가 계산된다. β와 E 는 소정의 패턴 설계시 핵형성점의 전체 배치에서 일정할 것이다. 생성된 모든 연속 핵형성점 (φ, θ) 좌표에서, 상기 점으로부터의 거리는 이미 배치된 모든 다른 핵형성점에 대해서도 계산된다. 상기 거리가 어떠한 점의 E 보다 작다면, 새로 생성된 (φ, θ) 좌표가 삭제되어, 새로운 세트가 생성된다. 상기 과정은 모든 핵형성점이 성공적으로 배치될 때까지 반복된다.

β=0 이면, 배타 거리는 0 이 되고, 패턴은 실제로 일정하지 않을 것이다. β=1 이면, 배타 거리는 육각형으로 밀집-포장된 배열의 가장 인접한 거리와 동일하다. 0 과 1 사이의 β를 선택하여 상기 2 개의 외항간의 "무작위성의 정도"를 제어하게 된다. 예컨대, 도 1, 도 5 및 도 6 에서는 각각 β=0.75, β=0.50, 및 β=0.25 일 때 무정형의 딤플 패턴 (10) 을 도시하였다. 설계자가 β= 0.25 를 선택한 도 6 에 도시된 바와 같이, 무정형의 딤플 패턴 (10) 에서 인접한 딤플간의 딤플 크기 (20) 가 크게 변하게 된다. β=0.50 인 도 5 에 있어서, 딤플 크기, 배향, 및 다른 인자들의 변화는 보다 균일하다. 본 발명의 다른 실시형태 및 대표적인 실시형태에 있어서, β=0.75 인 도 1 의 무정형 패턴은 적절하고 비교적으로 균일한 크기와 보다 최적화된 딤플 (20) 을 가진 패턴을 도시하였다. 더욱이, 인접한 딤플간의 랜드부 (30) 의 폭은 실질적으로 균일하거나 일정하고, 골프 공의 딤플 패턴과 관련된 바람직한 특성을 가진다. 최종적으로, 실제 골프 공에 사용된 β=0.70 을 가진 딤플 패턴이 도시되었다. 따라서, β는 약 0.50 내지 약 1, 보다 바람직하게는 약 0.75 내지 약 1 에서 선택되어야 한다.

핵형성점의 완전한 세트가 산출 및 저장되면, 최종 다각형 딤플 패턴 (10) 을 생성하기 위한 예비 단계로서 디루니 삼각분할이 수행된다. 상기 과정에서 디루니 삼각분할을 사용함으로써 더 간단하게 구성되지만, 전술한 이론적 모델에서 설명된 바와 같이, 원으로서 동시에 핵형성점으로부터 다각형을 반복적으로 "생성"하는 것과는 다르게 수학적으로 동일하다. 삼각분할은 삼각형을 형성하는 3 개의 핵형성점의 세트를 생성하여, 이 3 개의 점을 통과하도록 구성된 원이 이 원내의 어떠한 다른 핵형성점을 포함하지 않도록 한다. 디루니 삼각분할을 수행하기 위해서, 컴퓨터 프로그램, 알고리즘, 또는 루틴은 3 개의 핵형성점의 모든 가능한 결합을 만들도록 기록되고, 각각의 핵형성점은 동일한 목적으로 단지 유일한 수 (정수) 로 할당된다. 그 후, 반경과 중심점 좌표는 3 개의 삼각형으로 배열된 점의 각 세트를 통과하는 원에 대해서 계산된다. 그 후, 특정한 삼각형을 한정하는데 사용되지 않는 각 핵형성점의 좌표 위치는 원좌표 (반경과 중심점) 와 비교되어, 어떠한 다른 핵형성점이 관심있는 3 점의 원내에 있는가를 결정한다. 상기 3 점으로 형성된 원이 실험 (즉, 다른 핵형성점이 원내에 존재하지 않음) 을 통과하면, 3 점의 숫자, 이들의 (φ, θ) 좌표, 원의 반경, 및 원 중심의 (φ, θ) 좌표가 저장된다. 디루니 삼각분할이 완성되면, 보로노이 모자이크식 가공이 수행되어 최종 다각형 딤플 (20) 을 생성한다. 상기 공법을 수행하기 위해서, 디루니 삼각분할의 꼭지점으로서 저장된 각각의 핵형성점은 다각형 딤플 (20) 의 중심을 형성한다. 그 후, 디루니 삼각분할의 각 외접원의 중심점을 연속 연결함으로써 다각형 딤플의 외곽이 형성되고, 이 중심점은 시계방향으로 연속적인 꼭지점을 포함한다. 상기 원 중심점을 시계방향과 같이 반복 순서로 저장함으로써 각 다각형 딤플 (20) 의 꼭지점 좌표를 핵형성점 영역에 걸쳐서 연속적으로 저장할 수 있다.

상기 공법이 완성되면, 다각형 딤플 (20) 의 각 꼭지점은 데이터 파일내의 좌표로서 저장 장치에 의해 저장될 수 있다. 그 결과, 완성된 무정형 딤플 패턴 (10) 이 생성 및 저장되면, 본 발명에 따라서, 다각형 딤플 (20) 간의 랜드부 (30) 의 폭이 첨가되고, 또는 설계자가 크기, 형태, 배향 또는 간격을 위해서 어떠한 개별 딤플 또는 딤플 세트를 맞춤제작할 수 있다. 예컨대, 다각형 딤플 (20) 간의 랜드부 (30) 의 폭을 증가시키기 위해서, 컴퓨터 프로그램, 루틴 또는 알고리즘은 다각형 딤플 (20) 의 각 면에 평행한 1 이상의 선을 첨가하여 랜드부의 폭을 증가하도록 (따라서, 다각형 딤플의 크기는 대응하는 크기로 감소함) 기록되어질 수 있다. 더욱이,상기 방법은 다각형 딤플 패턴의 생성에만 한정되지만, 컴퓨터 프로그램, 루틴 또는 알고리즘은, 본 발명에 따라서, 곡선 형상, 아메바 형상, 및 다각형, 또는 이들의 어떠한 결합 형상을 포함하는 패턴을 생성시키도록 실시될 수 있다.

최종적으로, 무정형의 딤플 패턴 (10) 이 어떠한 변경에 따라서 저장된 후, 상기 패턴은 CAD/CAM 시스템과 같은 골프 공 금형을 기계처리하기 위한 장치에 출력될 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시형태에 설명 및 도시되었지만, 무정형 딤플 패턴을 가진 골프 공의 개조 또는 상기 딤플 패턴을 생성하는 방법은, 본 발명의 관점내에서, 본원에서, 당업자에 의해 적절하게 변형됨으로써 수행될 수 있다. 따라서, 본 발명의 관점은 이후의 청구함에서 고려되어야 하고, 설명 및 도시된 명세서 및 도면에만 한정되지 않음을 이해해야 한다.

Claims (10)

1. 표면을 가진 골프 공에 있어서,

   상기 표면상에 무정형 패턴으로 배열된 다수의 딤플을 포함하는 것을 특징으로 하는 골프 공.
2. 제 1 항에 있어서, 골프 공 표면상의 인접한 딤플 중 어떠한 선택된 서브세트는 무정형 딤플 패턴의 범위내에서 유일한 것을 특징으로 하는 골프 공.
3. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 골프 공 표면상의 인접한 딤플 중 어떠한 선택된 서브세트는 인접한 딤플 중 어떠한 다른 인접 서브세트와 비교하여 유일한 것을 특징으로 하는 골프 공.
4. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 골프 공 패턴은 동형인 것을 특징으로 하는 골프 공.
5. 표면을 가진 골프 공에 있어서,

   다수의 이격된 딤플을 포함하고, 상기 딤플은, 각각 비원형이며, 실질적으로 균일한 폭을 가진 랜드부에 의해 이격되는 것을 특징으로 하는 골프 공.
6. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 딤플은, 각 딤플이 중심과 3 이상의 식별가능한 면을 포함하도록 되어 있는 표면상의 돌출부와 함몰부 중 적어도 하나를 다수 개 가지는 것을 특징으로 하는 골프 공.
7. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 인접한 딤플간의 중심간의 간격은 일정하지 않는 것을 특징으로 하는 골프 공.
8. 골프 공에 있어서,

   다수의 비원형 다중면 형상의 딤플과, 인접한 딤플 사이에 실질적으로 일정한 폭을 갖고서 개재된 랜드부로 형성된 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 골프 공.
9. 딤플 표면을 가진 골프 공을 제조하는 방법에 있어서,

   비원형 딤플의 무정형 패턴을 형성하는 단계, 및

   상기 패턴을 상기 공으로 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 골프 공의 제조 방법.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 형성 단계는 구속된 보로노이 모자이크식 가공으로부터 상기 무정형 패턴을 유도하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 골프 공의 제조 방법.