专利名称：高尔夫铁杆球杆的制作方法
技术领域：
本发明涉及高尔夫铁杆球杆。更具体地说，本发明涉及由多种材料制成的高尔夫铁杆球杆。
背景技术：
铁杆通常由不锈钢或钛材料构成，经过铸造或锻造制成。大部分高尔夫球手要求其铁杆具有更大的甜点以产生更高的适应性，具备低的重心以便于将球击向空中，在击球过程中结实的声音和减小的振动，外观整齐的顶部线。遗憾的是，这些要求通常自相冲突，因为它属于铁杆。
对由不同材料组成的铁杆杆头的使用使得一些现有技术的铁杆能满足其中的部分要求。
一个示例是Okumoto等人的美国专利No.5,228,694，它公开了一种由不锈钢底部和插鞘组成的铁杆杆头，由团状模塑化合物或类似物组成的核心，由钨和聚酰胺树脂构成的重量，以及由纤维增强树脂构成的外壳。
另一示例在Nagasaki等人的美国专利No.4,792,139、4,798,383、4,792,139和4,884,812中提出，这些专利公开了一种由不锈钢构成的具有纤维增强塑料尾板的铁杆杆头，使得可以进行重量调整和理想惯性矩的调整。
另一示例是Fujimura等人的美国专利No.4,848,747，其公开了一种具有碳纤维增强塑料尾板的金属铁杆杆头，用于增大甜点。环状体被用于固定该尾板的位置。
另一示例是由Nakanishi等人的美国专利No.4,928,972和4,964,640提出，其公开了一种在尾部凹口处具有纤维增强件的由不锈钢构成的铁杆杆头，其提供了一种用于缓冲冲击和振动的方式，并提供了用于增大惯性矩、调整重心和加强尾板的方式。
另一示例是Takc的美国专利No.5,190,290，其公开了一种具有金属杆身的铁杆杆头，一种由轻质材料例如塑料组成的填充构件，以及一种模制在金属主体和填充构件上的纤维增强树脂。
另一示例是Oku的美国专利No.5,411,264，其公开了一种金属杆身，其带有向后延伸的边缘和弹性纤维杆面板，以增加惯性矩和减轻杆头的振动。
另一示例是Aizawa等人的美国专利No.5,472,201，其公开了由不锈钢组成主体的铁杆杆头，由纤维增强树脂组成的杆面构件，以及由金属构成的保护层，以提供深的重心并减少冲击。
另一示例是Meyer的美国专利No.5,326,106，其公开了一种高尔夫铁杆杆头，其具有金属击球板部分和由轻质材料例如纤维增强树脂构成的插鞘。
另一示例是Aizawa等人的美国专利No.4,664,383，公开了一种高尔夫铁杆杆头，其具有覆盖多层增强合成树脂的金属芯，以便提供更远的击球距离。
另一示例是Yoneyama的美国专利No.4,667,963，其公开了一种高尔夫铁杆杆头，其具有金属底部和由纤维增强树脂材料组成的填充构件，以便提供更远的击球距离。
现有技术未公开由多种材料构成的、具有低的重心、更少振动和更大惯性矩的高尔夫铁杆杆头。
发明概要本发明提供了一种高尔夫铁杆杆头，其具有低重心，高惯性矩，减少的振动以及结实的感觉和外观。本发明通过使用多种材料制成的铁杆杆头而能够提供这些特征。
本发明的一方面是一种高尔夫铁杆杆头，其包括外围构件、中心构件和杆面板。外围构件由第一金属材料构成。外围构件具有底部壁，在底部壁的第一端从底部壁向上延伸的尖部(toc)壁，在底部壁的第二端从底部壁向上 延伸的插鞘，以及从底部壁向上延伸的跟部壁。与外围构件相接合的中心构件由非金属材料构成。中心构件具有主体部分，其包括前表面、后表面、底部表面、顶部表面、尖部表面、跟部表面。中心构件具有形成于主体部分的后表面中的凹腔。杆面板由第二种金属材料组成，其与第一种金属材料相比具有更低的密度。杆面板与外围构件相接合，并且设在中心构件的前表面之上。
本发明的另一方面是一种高尔夫铁杆杆头，其包括外围构件、中心构件和杆面板。外围构件由第一种金属构成，其具有从8克每立方厘米至12克每立方厘米范围内的密度。外围构件包括底部壁、尖部壁、插鞘、跟部壁和顶部壁，并且该顶部壁、底部壁、跟部壁和尖部壁限定了开口。中心构件和杆面板设置在该外围构件的开口中，其中杆面板设置在中心构件的前表面之上。该杆面板具有0.040英寸至0.250英寸范围内的厚度。
附图简介
图1是本发明一个优选实施例的铁杆杆头的分解图。
图2是铁杆杆头的正视平面图。
图2A是图2所示高尔夫铁杆杆头沿线A-A的剖视图。
图3是铁杆杆头的后视平面图。
图4是铁杆杆头的跟部侧视图。
图5是铁杆杆头的顶部平面图。
图6是铁杆杆头的底部平面图。
图7是铁杆杆头的尖部侧视图，显示了通过重心的惯性矩。
图8是铁杆杆头的顶部平面图，显示了通过重心的惯性矩。
图9是高尔夫球杆杆头的中心构件的一个优选实施例的分离的透视图。
图10是图9所示中心构件的后视平面图。
图11是图9所示中心构件的跟部侧视图。
图12是高尔夫球杆杆头的外围构件的分离的正视平面图。
图13是图12所示的外围构件的后视平面图。
图14是图12所示的外围构件的底部平面图。
图15是图12所示的外围构件的顶部平面图。
图16是图12所示的外围构件的跟部侧视图。
图17是高尔夫球杆杆头的徽章(mcdallion)的顶部平面图。
图18是高尔夫球杆杆头的徽章的顶部平面图。
本发明的最佳实施方式如图1-8所示，根据本发明，高尔夫铁杆杆头通常以标号20表示。杆头20优选由三个主要部件构成外围构件22、中心构件24和杆面板26。杆头20的范围可从1号铁杆至挖起杆，其中杆面斜角优选在15度至60度的范围内，平放角度优选在59度至65度的范围内。
外围构件22优选由密度大于7.86克每立方厘米(″g/cm3″)的材料构成。优选的材料是铁镍钨合金，其具有优选在8.0克每立方厘米至12.0克每立方厘米范围内的密度，更优选是从9.0克每立方厘米至10.5克每立方厘米范围内的密度，最优选的密度是9.3克每立方厘米。另一优选材料是共同未决的美国专利申请号10/604,518“用于物品质量性能改良的高密度合金”所公开的镍钨合金，其通过引用而整体地结合于本文中。优选的镍钨合金包括至少50重量百分比的镍，至少20重量百分比的钨以及至少20重量百分比的铬，并且其密度在9.0克每立方厘米至10.5克每立方厘米的范围内。另一可选的材料是不锈钢材料。另一材料由美国专利No.6,277,326公开，该专利被命名为“用于多成分材料的液相烧结工艺”，并且通过引用而整体地结合于本文中。本领域的技术人员将认识到，在不脱离本发明的范围和精神的条件下，其它材料仍然可以用于外围构件22。用于形成外围构件22的优选方法是通过熔模铸造。
外围构件22具有底部壁28、尖部壁30、跟部壁32、顶部壁33，以及具有用于容纳杆身的孔36的插鞘34。顶部壁33、底部壁28、尖部壁30和跟部壁32限定了贯穿外围构件22的开口37。孔36优选延伸通过整个插鞘34，从而提供了短直的中空插鞘，如美国专利No.4,995,609中所公开，其相关部分通过引用而结合于本文中。
底部壁28优选具有曲面的外表面，其在挥杆过程中与地面接触。如图6所示，底部壁28具有宽度″WS″，其优选在1.00英寸至1.75英寸范围内，最优选为1.25英寸。底部壁28还具有从尖部至孔36开端的长度″LS″，其优选在2.5英寸至3.5英寸的范围内，最优选为3.0英寸。
如图4所示，尖部壁30优选具有长度″LT″，其优选在1.5英寸至2.5英寸的范围内，最优选为2.0英寸。尖部壁30优选具有宽度，其从尖部壁30的下端向上端逐渐变小。
如图4所示，跟部壁32优选具有长度″LH″，其优选在0.5英寸至1.5英寸的范围内，最优选为1.0英寸。跟部壁32优选具有宽度，其从跟部壁32的下端向上端逐渐变小。
通常，由于其从杆头20的重心朝外放置的相对较大质量，外围构件22为杆头20提供了更大的惯性矩。更进一步说，归属于底部壁28的质量降低了杆头20的重心，以便在击球过程中提升更高的轨迹，因而产生具有更大适应性的铁杆。外围构件22优选占杆头20体积的15％至50％，并且优选占杆头20质量的50％至80％。
中心构件24由非金属材料构成。优选的材料包括团状模塑化合物、片状模塑材料、热固性材料和热塑性材料。优选的团状模塑化合物是具有增强纤维的树脂材料。此树脂包括聚酯、乙烯基酯和环氧树脂。此纤维包括碳素纤维、玻璃纤维、芳族聚酸胺或其组合。优选的片状模塑材料与团状模塑化合物相似，只是以片状形式存在。热塑性材料包括聚酯、聚已烯、聚酰胺、聚丙烯、聚氨酯和类似物。优选的热塑性材料是热塑性聚酯聚氨酯，其具有50至60的Shore D硬度，最优选的硬度为55或60，以及在1.15至1.30克每立方厘米范围内的比重，最优选的比重为1.23克每立方厘米。此热塑性聚酯聚氨酯可以从Huntsman Chemical公司得到，其商标名称为IROGRAND60H4832和IROGRANA98H4831。
中心构件24主要用于支撑杆面板26，因此中心构件应当能够承受住冲击力而不会失效。中心构件24还减轻了击球过程中高尔夫球杆杆头20的振动。中心构件24优选占杆头20体积的25％至75％以及杆头20质量的10％至30％。
中心构件24优选具有主体部分38、第一凹口40、第二凹口41、内表面42、外表面43、底部表面44、顶部表面45、尖部表面46和跟部表面47。凹口40和41形成于主体部分38的外表面43中，并且可具有多种合适构造中的任何一种。主体部分38优选从底部表面44向上逐渐缩小。主体部分38还具有周边48和周边内表面49。
在周边48上设有多个接片50，用于将中心构件24定位并保持在外围构件22内。该多个接片50中的每一个都优选为弯曲部分。该弯曲部分与外围构件22的内表面相接合。该多个接片50中的每一个都是可压缩的，以便于中心构件24和外围构件22的接合，并且该多个接片50有助于中心构件24的对中定位和校准。在该多个接片50的每一个之间填充了粘合剂，以使中心构件24固定在外围构件22上。Helmstetter等人的“具有带整体接片的嵌入体的高尔夫球杆杆头”的美国专利No.6,238,302中公开了关于多个接片50的更详尽说明，此专利转让给Callaway Golf公司，并且通过引用而整体地结合于本文中。
第一徽章71优选设置在第一凹口40内，而第二徽章73优选设置在第二凹口41内。第一和第二徽章71和73优选用于高尔夫球杆杆头20的挥杆加重。每一徽章71和73的质量优选在0.5克至7克的范围内。
杆面板26优选由轻质材料构成。该轻质材料所具有的密度优选比外围构件材料要低。此轻质材料包括钛材料、不锈钢、非晶态金属和类似物。这类钛材料包括纯钛和钛合金，例如6-4钛合金，6-22-22钛合金，4-2钛合金，SP-700钛合金(可从日本东京Nippon钢铁公司获得)，可从日本东京Diado钢铁公司获得的DAT 55G钛合金，可从俄亥俄州RTI国际金属公司获得的Ti10-2-3β-C钛合金和类似物。杆面板26优选通过铸造、锻造、成型、机加工、粉末冶金成形、金属注射模制、电化学铣削和类似方法制造。
杆面板26具有内表面56，其优选与中心构件24的内表面42或放置在中心构件24内表面42上的粘合剂相接合，并且还具有外表面54，其上优选设有划线57。杆面板26优选具有这样的厚度，其在0.040英寸至0.250英寸的范围内，更优选为从0.075英寸至0.160英寸的范围内，最优选为0.125英寸。
杆头20优选具有这样的总体积，其在40.0立方厘米至60.0立方厘米的范围内，更优选从45.0立方厘米至55.0立方厘米的范围内，对于5号高尔夫铁杆杆头20最优选为50.8立方厘米。杆头20优选具有这样的质量，其在235克至300克的范围内，对于5号高尔夫铁杆杆头20更优选在245克至260克的范围内。
外围构件22优选具有这样的质量，其在100克至240克的范围内，更优选在140克至200克的范围内，以及最优选为152克。中心构件24优选具有这样的质量，其在9克至70克的范围内，更优选在15克至50克的范围内，以及最优选为18克。
杆面板26优选具有这样的总体积，其在4.0立方厘米至8.0立方厘米的范围内，更优选在4.5立方厘米至6.0立方厘米的范围内，以及最优选为5.3立方厘米。杆面板26优选具有这样的质量，其在15克至50克的范围内，更优选在20克至30克的范围内，以及最优选为24克。
图9-12说明了经过高尔夫球杆杆头20重心的惯性轴线。此惯性轴线由X、Y和Z表示。X轴从高尔夫球杆杆头20的正面在杆面板26经过重心CG延伸至高尔夫球杆杆头20的后部。Y轴从高尔夫球杆杆头20的跟部端75经过重心CG而延伸至高尔夫球杆杆头20的尖部端70。Z轴从底部壁经过重心CG，而延伸至顶部线80。
如Ralph Maltby的《Golf Club Dcsign，Fitting，Alteration &Repair》第四版中所定义的那样，高尔夫球杆杆头的重心或质心是在杆头被悬挂达平衡时的两个或多个点垂直相交所确定的杆头内部的点。这种对重心的定义的更全面解释可见《Golf Club Design，Fitting，Alteration & Repair》。
高尔夫球杆杆头20的重心和惯性矩优选采用测试格式(XT，YT，ZT)来测得，然后转换成为顶头格式(XH，YH，ZH)。如题名为“高惯性矩的复合材料高尔夫球杆”、并且通过引用而整体地结合于本文中的美国专利No.6,607,452中所公开的那样，其可利用其上设有两个称量秤的重心工作台来获得高尔夫球杆杆头20的重心。如果设有轴，则该轴可被取下并以插鞘立方体取代，该插鞘立方体具有正交于高尔夫球杆杆头轴线的多个杆面。如果给出了高尔夫球杆杆头的重量，在将高尔夫球杆杆头同时地放在这两个称量秤上并且沿着特定方向即X、Y或Z方向来进行称量时，则这些称量秤就允许某人来确定高尔夫球杆杆头的重量分布。
通常，高尔夫球杆杆头20的围绕Z轴的惯性矩Izz优选在2200克平方厘米至3000克平方厘米的范围内，更优选在2400克平方厘米至2700克平方厘米的范围内，最优选在2472克平方厘米至2617克平方厘米的范围内。高尔夫球杆杆头20的围绕Y轴的惯性矩Iyy优选在400克平方厘米至700克平方厘米的范围内，更优选在500克平方厘米至600克平方厘米的范围内，最优选在530克平方厘米至560克平方厘米的范围内。高尔夫球杆杆头20的围绕X轴的惯性矩Ixx优选在2450克平方厘米至3200克平方厘米的范围内，更优选在2500克平方厘米至2900克平方厘米的范围内，最优选在2650克平方厘米至2870克平方厘米的范围内。
通常，在高尔夫球杆杆头20的惯性积Iyz、Ixz和Ixy中，对于惯性积Iyz、Ixz和Ixy中的至少一个、优选两个，而优选具有低于100克平方厘米的绝对值。高尔夫球杆杆头的惯性积在题名为“优化了惯性积的高尔夫球杆杆头”的美国专利No.6,547,676中公开，该专利转让给Callaway Golf公司，并且通过引用而整体地结合于本文中。
作为比较，Callaway Golf公司的新型BIG BERTHA5号铁杆具有2158克平方厘米的惯性矩Izz，585克平方厘米的惯性矩Iyy，以及2407克平方厘米的惯性矩Ixx。
权利要求
1.一种高尔夫铁杆杆头，包括由第一金属材料构成的外围构件，所述外围构件具有底部壁，在所述底部壁的第一端从所述底部壁向上延伸的尖部壁，在所述底部壁的第二端从所述底部壁向上延伸的插鞘，从所述底部壁向上延伸的跟部壁，以及从所述尖部壁上端延伸至所述跟部壁上端的顶部壁，所述外围构件的所述顶部壁、底部壁、跟部壁和尖部壁限定了开口；中心构件，其设置在所述外围构件的所述开口中，所述中心构件由热塑性聚酯聚氨酯构成，其具有50至60范围内的Shore D硬度，所述中心构件具有包括内表面、外表面、底部表面、顶部表面、尖部表面和跟部表面的主体部分，所述中心构件具有形成于所述主体部分的外表面中的至少一个凹口；以及由第二金属材料构成的杆面板，所述第二金属材料具有比所述第一金属材料更低的密度，所述杆面板与所述外围构件相接合，并设置在所述中心构件的所述内表面之上。
2.根据权利要求1所述的高尔夫铁杆杆头，其特征在于，还包括形成于所述中心构件的外表面中的第二凹口。
3.根据权利要求1所述的高尔夫铁杆杆头，其特征在于，所述第一金属材料具有8克每立方厘米至12克每立方厘米之间的密度。
4.根据权利要求3所述的高尔夫铁杆杆头，其特征在于，所述第一金属材料包括镍钨合金，所述镍钨合金包括至少大约50重量百分比的镍和至少大约20重量百分比的钨。
5.根据权利要求4所述的高尔夫铁杆杆头，其特征在于，所述镍钨合金还包括至少20重量百分比的铬。
6.根据权利要求1所述的高尔夫铁杆杆头，其特征在于，所述第二金属材料包括钛合金。
7.根据权利要求6所述的高尔夫铁杆杆头，其特征在于，所述杆面板具有从0.040英寸至0.250英寸范围内的厚度。
8.根据权利要求1所述的高尔夫铁杆杆头，还包括设置在所述中心构件外表面的所述凹口中的徽章。
9.根据权利要求1所述的高尔夫铁杆杆头，其特征在于，所述中心构件的热塑性聚酯聚氨酯材料具有在1.15至1.30克每立方厘米范围内的比重。
10.根据权利要求2所述的高尔夫铁杆杆头，其特征在于，还包括设置在所述中心构件的所述凹口中的第一徽章以及设置在所述中心构件的第二凹口中的第二徽章。
11.根据权利要求1所述的高尔夫铁杆杆头，其特征在于，所述杆头具有经过所述重心的至少2600克平方厘米的惯性矩Ixx，以及经过所述重心的至少2400克平方厘米的惯性矩Izz。
12.根据权利要求1所述的高尔夫铁杆杆头，其特征在于，所述外围构件具有所述高尔夫球杆杆头的从15％至50％的体积百分比，并且具有所述高尔夫球杆杆头的从50％至80％的质量百分比。
13.根据权利要求1所述的高尔夫铁杆杆头，其特征在于，所述中心构件具有所述高尔夫球杆杆头的从25％至75％的体积百分比，并且具有所述高尔夫球杆杆头的从10％至30％的质量百分比。
14.一种高尔夫铁杆杆头，包括由具有8克每立方厘米至12克每立方厘米之间的密度的第一金属材料所构成的外围构件，所述外围构件具有底部壁，在所述底部壁的第一端从所述底部壁向上延伸的尖部壁，在所述底部壁的第二端从所述底部壁向上延伸的插鞘，从所述底部壁向上延伸的跟部壁，从所述尖部壁上端延伸至所述跟部壁上端的顶部壁，所述外围构件的所述顶部壁、底部壁、跟部壁和尖部壁限定了开口；中心构件，其设置在所述外围构件的所述开口中，所述中心构件由热塑性聚酯聚氨酯构成，其具有50至60范围内的Shore D硬度，所述中心构件具有包括周边、内表面、外表面、底部表面、顶部表面、尖部表面和跟部表面的主体部分，所述中心构件具有形成于所述主体部分的外表面中的至少一个凹口，所述周边具有多个向外突出的接片，所述接片与所述外围构件的内表面相接合；以及由第二金属构成的杆面板，所述第二金属材料具有比所述第一金属材料更低的密度，所述杆面板安装在所述外围构件的所述开口中并设置在所述中心构件的前表面之上，所述杆面板具有在0.040英寸至0.250英寸之间的厚度。
15.根据权利要求14所述的高尔夫铁杆杆头，其特征在于，所述第一金属材料包括镍钨合金，所述镍钨合金包括至少大约50重量百分比的镍和至少大约20重量百分比的钨。
16.根据权利要求15所述的高尔夫铁杆杆头，其特征在于，所述镍钨合金还包括至少20重量百分比的铬。
17.根据权利要求14所述的高尔夫铁杆杆头，其特征在于，所述第二金属材料包括钛合金。
18.根据权利要求14所述的高尔夫铁杆杆头，其特征在于，所述杆头具有经过所述重心的至少2600克平方厘米的惯性矩Ixx，以及经过所述重心的至少2400克平方厘米的惯性矩Izz。
19.一种高尔夫铁杆杆头，包括由具有9克每立方厘米至10.5克每立方厘米的密度的镍钨合金构成的外围构件，所述外围构件具有底部壁，在所述底部壁的第一端从所述底部壁向上延伸的尖部壁，在所述底部壁的第二端从所述底部壁向上延伸的插鞘，从所述底部壁向上延伸的跟部壁，从所述尖部壁上端向所述跟部壁上端延伸的顶部壁，所述外围构件的所述顶部壁、底部壁、跟部壁和尖部壁限定了开口；中心构件，其设置在所述外围构件的所述开口中，所述中心构件由热塑性聚酯聚氨酯构成，其具有50至60范围内的Shore D硬度，所述中心构件具有包括周边、内表面、外表面、底部表面、顶部表面、尖部表面和跟部表面的主体部分，所述中心构件具有形成于所述主体部分的外表面中的至少一个凹口，所述周边具有多个向外突出的接片，所述接片与所述外围构件的内表面相接合；以及由钛合金构成的杆面板，所述杆面板安装在所述外围构件的所述开口中并设置在所述中心构件的前表面之上，所述杆面板具有在0.040英寸至0.250英寸之间的厚度。
20.根据权利要求19所述的高尔夫铁杆杆头，其特征在于，所述杆头具有经过所述重心的至少2400克平方厘米的惯性矩Izz，以及经过所述重心的至少2600克平方厘米的惯性矩Ixx。
全文摘要
本发明的高尔夫铁杆杆头(20)优选由三个主要部件构成外围构件(22)、中心构件(24)和杆面板(26)。所述外围构件(22)优选由高密度材料如镍钨合金构成。所述中心构件(24)优选由轻质的非金属材料构成。所述杆面板(26)优选由钛合金材料构成。所述高尔夫铁杆杆头(20)优选具有高的惯性矩I
文档编号A63B53/04GK1921912SQ200580005674
公开日2007年2月28日 申请日期2005年2月25日 优先权日2004年2月27日
发明者P·K·德旺杰, J·G·格尔德, C·J·维兰德, K·A·克劳森, U·V·德斯穆克, J·博拉内, R·克莱维兰德, H·雷耶斯, A·罗林森, R·R·兰 申请人:卡拉韦高尔夫公司