专利名称：高尔夫球杆杆头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高尔夫球杆杆头。
背景技术：
由于薄壁金属木高尔夫球杆杆头的出现，金属木杆的性能得到极大地提升。球杆杆头设计者通过增加击打面的表面积、使用高强度合金制造、以及减小其厚度以便获得蹦床(trampoline)效应这几种方式增加了金属木杆向高尔夫球传递能量的效率。因此，美国高尔夫球协会(USGA)设立了规则，通过规定球杆面可与冲击其的悬吊的钢制重量保持接触的最大特征时间(CT)来限制从长打杆向高尔夫球传递的能量。最大CT对应于金属木杆的最大恢复系数(COR)。目前USGA所允许的最大COR为0.830。
对于具有固定大小和大致恒定的厚度的高尔夫球杆击打面而言，在低于某一厚度时，CT值会超出USGA所允许的范围，但是其结构仍然可用在球杆杆头上。限制构造杆头面所用的材料量有利于节省成本以及改善质量特性。
已经提出了采用各种既满足USGA的CT规定又最小化面质量的面厚度分布的各种金属木杆设计方式。然而，这样的面通常制造费用很高。还有一些设计方式采用薄的面，并设置有与击打面一体成型或附加布置的支撑结构或者延长肋，这些设计的制造费用仍然很高，并且还增加了球杆杆头的设计复杂性。
因此需要一种改进的符合USGA规定的金属木高尔夫球杆杆头，其最小化构造球杆面所用的材料量，还需要一种中空的高尔夫球杆杆头，其最大化击打面的最大平均能量传递效率。
发明内容
本发明的广泛的原理的各个实施方式提供一种可以利用比常规设计更少的材料的面来制造并符合USGA对于金属木杆的各种规则和规范的高尔夫球球杆杆头。另外，还提出了可改进中空球杆杆头的性能并增加这样的杆头击打面能量传递效率的各种特征结构。
下面结合附图仅以示例来说明各种实施方式。
图1是示例的球杆杆头的透视图。
图2是沿II-II线截取图1的球杆杆头的截面图。
图3(a)是图2的细节部分III的示例结构的放大视图。
图3(b)是图2的细节部分III的示例结构的另一放大视图。
图3(c)是图2的细节部分III的示例结构的另一放大视图。
图3(d)是图2的细节部分III的示例结构的另一放大视图。
图4(a)是图1的球杆杆头的底视图。
图4(b)是图4(a)的细节部分IV的细部视图。
图5是图1的球杆杆头的前视图。
图6是图1的球杆杆头的透视图，示出了其示例性方面。
图7是图1的球杆杆头的透视图，示出了其示例性方面。
图8(a)是图1的球杆杆头的截面透视图，示出了其示例性的内部特征。
图8(b)是图8(a)的示例性细节部分VIII的放大视图。
图8(c)是图8(a)的示例性细节部分VIII的放大视图。
图8(d)是图8(a)的示例性细节部分VIII的放大视图。
图8(e)是图8(a)的示例性细节部分VIII的放大视图。
图8(f)是图8(a)的示例性细节部分VIII的放大视图。
图8(g)是图8(a)的示例性细节部分VIII的放大视图。
图8(h)是图8(a)的示例性细节部分VIII的放大视图。
图8(i)是沿线VIII(i)-(i)截取的图8(a)的示例性细节部分VIII的截面图。
图9(a)是图8(a)的示例性细节部分VIII的放大视图。
图9(b)是图8(a)的示例性细节部分VIII的放大视图。
图9(c)是图8(a)的示例性细节部分VIII的放大视图。
图10是图8(a)的示例性细节部分VIII的放大侧视图。
图11是图10的细节部分的俯视图。
图12是比较具有或不具有这里所公开的示例性特征结构的两种高尔夫球杆上的多个水平面位置处的球速的曲线图。
图13是比较具有或不具有这里所公开的示例性特征结构的两种高尔夫球杆上的多个水平面位置处的COR的曲线图。
为便于图示，这些附图不一定按比例示出。在所有附图中，相同的部件可由相同的附图标记指代。
具体实施例方式
遍及下面的说明，具体的细节仅为了对这里所讨论的广泛的本发明原理提供更全面的理解。然而，这些广泛的原理可不受限于这些细节进行实施，因此不需要对这些细节进行限制。在其它情况下，公知元件没有被示出或者解释，以避免不必要地混淆本发明。因此，详细的说明和附图应被视为是解释性的，而非限制性的。
参见图1，高尔夫球杆杆头200被显示具有四个主要表面，每个表面限定出杆头的一部分大致限定出击打面202的前表面，其大致由面周缘205形成边界；大致限定出底部204的底面(如图2所示)；大致限定出侧部(skirt)206的侧面；以及大致限定出冠部208的顶面。可选地，可设置杆颈(hosel)210以容纳柄(未示出)，头200可联接到该柄上。面202经由接合件212连接到底部、侧部和冠部。
图2示出图1的杆头200的截面部分II-II，其中接合件212大致将击打面202连接到冠部208以及在细节部分III处连接到底部204。
图3(a)-3(d)显示图2的细节部分III的几个放大视图，每一视图显示了接合件212的一种可用的示例性结构。应理解，虽然图3(a)-3(d)的接合件结构显示的是将面202大致连接到底部204，但每种结构还可用于将面连接到冠部208和/或例部206。可用单个接合件结构将面202连接到底部、冠部和侧部之一上。或者，可互换以及组合地使用各种接合件结构。
如图3(a)所示，接合件通常可包括凸的或向外呈弧形或轮廓的角部。这些弧形或轮廓可沿着接合件的大致环形范围变化，并可在任一位置处具有或不具有恒定的半径。
如图3(b)所示，接合件可大致包括凹的、或向内呈弧形或轮廓的角部。这些弧形或轮廓可沿着接合件的大致环形范围变化，并可在任一位置处具有或不具有恒定的半径。
图3(c)示出具有大致斜切的结构的接合件。
图3(d)示出大致呈角状的接合件。
在下面的例子中，接合件可包括面202、底部204、侧部206和冠部208的任何相邻部分。通常，接合件被限定为杆头的一部分，其将面202互连到杆头200的其余部分的至少一部分上。由于接合件有各种可能的结构，包括上述提供的以及其它一些，因此如图4(a)所示限定接合件可能是有益的。当底部204位于大致平的表面300上并且杆颈轴211处于预定的设置角α(参见图5，通常为大约45-65°)时，一虚拟直边缘302(参见图4(b))可设置抵靠并大致平行于面202。在本示例中，面202具有立辊曲面(vertical rollcurvature)。根据该示例，直边缘302可设置成与面202抵靠并大致与靠近面的几何中心的点C相切，参见图4(b)。直边缘302和平的表面300在点304处相交，该点用作大致表示接合件212的尺寸的高度H和长度L的原点。可沿直边缘302的方向从交点304到点306测量H。另外，而可沿面300的方向从交点304到点308测量L。点306和308可突伸到杆头200上，以限定杆头200的外表面上的接合点310。
由此，H和L可在大致垂直于击打面202并且由点304、306和308限定边界的大致垂直的平面位置上表示杆头200上接合件212的尺寸。为了在其它杆头区域内限定接合件212，可在杆头200上描绘一组虚拟接合边界线312(位于面202上)和314(位于底部204、侧部206和冠部208)，所述线通过接合点310并与参考特征(例如面周缘205)保持大致恒定的距离(d′和d″)，如图4(b)和5所示。
作为示例，对于体积为例如300-600cm3的金属木长打杆，H和L的数值可最多为大约20mm。更优选地，H和L可具有最多为大约14mm的数值。还优选地，H可具有最多为大约12mm的数值，而L可具有最多为大约10mm的数值。
接合件212可局部被加强以改善杆头200的性能。特别地，某些性能优点可通过在选定的位置处施加局部加强而实现。
例如，至少一个加强件400(参见图8(a))可大致定位成靠近接合件212与垂直面600和/或水平面602的相交处，所述垂直面和水平面通过击打面202的中心C，如图6所示。由于接合件212大致围绕击打面202的中心环形延伸，因此限定出四个位置，可用于定位至少一个加强件以获得有益效果，这四个位置可由点604、606、608和610表示。点604、606、608和610分别限定出顶部位置、底部位置、跟部位置和趾部位置，并仅用作对至少一个加强件400的大致位置的一般表示。
如图7所示，虚拟平面612和614可与水平成大约+45和-45度。所述平面可与杆头200相交于靠近击打面202的中心C处，从而大致将杆头200划分为趾部区域616、跟部区域618、顶部区域620和底部区域622。优选地，多个加强件可以任意组合方式定位在接合件212上的任一或所有位置处。更优选地，加强件可设置在接合件212的两个区域616和618上、或者区域620和622上。还要优选地，单个加强件可设置在区域622中接合件212处。
通常，加强件400可包括设置在接合件212内的质量块。质量块可与接合件212的至少一部分一体形成，或者可具有其它各种结构。例如如图8(a)所示，加强件400可为具有轮廓的质量块402。质量块402可具有至少一个顶点404，在该位置处，加强件的实际厚度T(如图10所示)最大并从顶点404开始减小。在本实施例中具有轮廓的质量块402被显示为单个丘陵形的质量块，然而应理解该质量块可具有各种形状。
或者，加强件400可为具有一定几何形状的质量块，其实例在图8(b)-8(e)中示出。图8(b)显示大致金字塔形的质量块410，具有顶点412，厚度T(如图10所示)从顶点起开始减小。
图8(c)显示棱形质量块420，其大致纵向地设置于杆头的前后方向上。该质量块具有脊部422，其中T(如图10所示)从该脊部沿趾部和跟部(横向)方向减小。在一个实例中，T也可远离沿纵向方向位于脊部422上的实际厚度的最大点424而减小。
图8(d)显示大致梯形的质量块430，其具有台部432和侧部434，所述侧部自台部倾斜。通常，至少一个点436可位于T为最大的台部432上。
图8(e)显示具有附加的侧部438的质量块430′，所述侧部也自台部432′倾斜。
图8(f)显示大致矩形的质量块440，其具有台部442和侧部444，所述例部自台部倾斜。通常，至少一个点446可位于T为最大的台部442上。
图8(g)显示具有附加的侧部448的质量块440′，所述侧部也自台部442′倾斜。
另外，加强件400可在形成接合件212的壁部包括至少一个折叠或波纹部分450，如图8(h)所示。为了更清楚，在图8(i)中示出波纹部分450的截面。虽然波纹部分450显示为不延伸到击打面202内，以便符合USGA的规定，即避免通道延伸到击打面内，但应理解如果需要不符合规定的杆头设计，波纹部分450可延伸到面202内。另外，可以期望波纹部分450延伸出接合件212之外以进入底部204，以便实现更好的加强和/或装饰效果(未示出)。如果单个波纹部分不足以提供接合件212所需的刚度，可设置多个波纹部分(未示出)。
前述说明揭示了几个加强件400的实例。应特别理解，可采用许多其它结构用作加强件400的质量块部分。
在所有的可用结构中，质量块元件的最大厚度T应被选择向接合件212提供足够的刚度，以获得所需的效果。例如，最大T值可大致大于接合件212的平均壁厚。例如，接合件可具有大约0.4mm到大约4mm的壁厚，最大T值可在大约1mm到大约8mm。更优选地，最大T值可在大约3mm到大约7mm。更优选地，最大T值可在大约4mm到大约6mm。
另外，如图11所示，加强件400可具有大约2mm到大约15mm的宽度W。更优选地，宽度可大致为大约3mm到大约7mm。
另外，加强件400可包括至少一个设置在接合件212上的肋500，如图9(a)-9(c)所示。优选地，除了例如质量块402以外，可设置肋500。还优选地，肋500可与接合件212或质量块或两者一体形成。优选地，可在接合件212上设置几个肋500，靠近和/或质量块402或与质量块402一体成形地。更优选地，可在质量块402上形成肋500。图9(a)显示大致与质量块402相交的一个肋500。图9(b)显示在质量块402两侧的两个肋500。图9(c)显示沿质量块402宽度分布的三个肋500。肋的数量、尺寸和位置可取决于加强件400的整体结构以及单个质量块对杆头200的冲击效率具有的效果的分析。质量块402仅作为实例显示，应理解，使用肋可补充质量块元件结构。
通常，如果提供了肋500，这些肋可具有大约2mm到大约12mm的最大实际高度HMAX，如图10所示。可选地，可选择HMAX使得肋500延伸超出质量块元件(例如，质量块元件402)的最大实际厚度T的距离D。D可大致为大约0.1mm到大约10mm。
通常，在接合件212引入加强件400可减小击打面202的厚度同时保持依据USGA规定的0.830或更小的COR以及杆头200的结构整体性。加强件400可还允许在面202的大百分比的表面区域上实现大致0.830的COR。
或者，加强件400可允许在面202的大百分比的表面区域上实现比USGA规定最大值更大的最大COR。更通常地，加强件400可增大面202上的COR数值，导致面202上更大的平均COR数值。
对于给定面厚度或厚度分布的同样的球杆杆头，可发现加强件400增加了面202上的球速数值。与图1所示相似的两个杆头被用于比较测试，以揭示结果。在第一杆头中，在接合件212大致对应于图6的位置606处设置单个加强件400，例如图9(c)所示的加强件，并且记录在面202的多个横向位置上的球速数值和COR数值。对于第二杆头记录同样的测试结果，该第二杆头没有设置加强件，否则将大致相同。这些结果在图12和13中示出。图12显示在面上的多个横向位置处测得的球速数值，结果显示设置有加强件400的杆头整体的球速增加。图13显示在面202上的多个横向位置处测得的COR，结果示出设置有加强件400的杆头的面上的COR增加。当应用相似的原理优化沿面垂直的击打面性能时，获得了相似的结果。
例如，引入加强件400也可使最大COR点重新定位于更有期望的区域中，而不会改变外部杆头几何特征和形状。例如，可以认为，平均而言，高尔夫球手会比在面的几何中心更多地朝向杆头的趾部击打球。在这样的实例中，策略上将接合件212上的加强件400设置成使最大COR点朝向面202的趾部一侧重新定位可产生平均而言击打球距离更长的球杆杆头。
应注意，虽然在上面仅给出将加强件400定位于杆头200内部的实例，但加强件也可同样有效地定位于接合件212上的杆头外部位置。当接合件212具有向内呈曲线或凹入的结构(如图3(b)所示)时，这尤其如此。
上述对所述广泛原理的几种实现方式仅作为示例。因此，本发明的范围应不限于示例性的描述，而是由这些示例的概要原理的最大范围确定。在权利要求及其等同物中反应了所述广泛原理的各个方面。
权利要求
1.一种高尔夫球杆杆头，包括底部；冠部；侧部；击打面；至少一个加强件；连接底部、冠部和侧部到击打面的接合件，所述接合件包括在大约1mm到大约20mm之间的高度(H)和在大约1mm到大约20mm之间的长度(L)；并且所述至少一个加强件被设置成完全位于接合件内部。
2.权利要求1的高尔夫球杆杆头，其中，高度(H)在大约1mm和大约14mm之间，长度(L)在大约1mm和大约14mm之间。
3.权利要求1的高尔夫球杆杆头，其中，高度(H)在大约1mm和大约10mm之间，长度(L)在大约1mm和大约10mm之间。
4.权利要求1的高尔夫球杆杆头，其中，杆头体积大于200cm3。
5.权利要求1的高尔夫球杆杆头，其中，杆头体积大于300cm3。
6.权利要求1的高尔夫球杆杆头，其中，所述至少一个加强件包括质量块，所述质量块具有在大约1mm和大约8mm之间的最大厚度(T)。
7.权利要求1的高尔夫球杆杆头，其中，最大厚度(T)在大约1mm和大约7mm之间。
8.一种高尔夫球杆杆头，包括底部；冠部；侧部；击打面；联接到击打面以及底部、冠部和侧部至少之一的至少一个加强件，其中，击打面上的除了几何中心以外的至少一个点包括大于0.83的恢复系数。
9.权利要求8的高尔夫球杆杆头，其中，杆头体积大于300cm3。
10.权利要求8的高尔夫球杆杆头，其中，所述至少一个加强件包括肋，所述肋具有在大约2mm和大约12mm之间的最大实际高度(Hmax)。
11.权利要求8的高尔夫球杆杆头，其中，所述至少一个加强件包括在大约2mm和大约15mm之间的宽度(W)。
12.权利要求11的高尔夫球杆杆头，其中，宽度(W)在大约3mm和大约7mm之间。
13.权利要求8的高尔夫球杆杆头，其中，所述至少一个加强件位于杆头外部。
14.权利要求8的高尔夫球杆杆头，其中，杆头还包括跟部区域、趾部区域、顶部区域和底部区域，所述至少一个加强件位于至少一个所述区域中。
15.权利要求14的高尔夫球杆杆头，其中，所述至少一个加强件位于顶部区域，至少一个加强件位于底部区域。
16.一种高尔夫球杆杆头，包括底部；冠部；侧部；击打面；联接到击打面与底部、冠部和侧部的接合件；完全设置在接合件内部的至少一个质量块元件；和设置在接合件内靠近质量块元件的肋。
17.权利要求16的高尔夫球杆杆头，其中，肋包括在大约2mm和大约12mm之间的最大实际高度(Hmax)。
18.权利要求17的高尔夫球杆杆头，其中，最大实际高度(Hmax)在大约4mm和大约8mm之间。
19.权利要求16的高尔夫球杆杆头，其中，杆头还包括跟部区域、趾部区域、顶部区域和底部区域，所述至少一个质量块元件位于至少一个所述区域中。
20.权利要求19的高尔夫球杆杆头，其中，所述至少一个质量块元件位于顶部区域，至少一个质量块元件位于底部区域。
21.权利要求19的高尔夫球杆杆头，其中，两个质量块元件位于底部区域中。
22.权利要求16的高尔夫球杆杆头，其中，所述接合件包括在大约1mm和大约20mm之间的高度(H)和在大约1mm和大约20mm之间的长度(L)。
23.权利要求22的高尔夫球杆杆头，其中，高度(H)在大约1mm和大约10mm之间，长度(L)在大约1mm和大约10mm之间。
24.权利要求16的高尔夫球杆杆头，其中，所述至少一个质量块元件包括在大约2mm和大约15mm之间的宽度(W)。
25.一种高尔夫球杆杆头，包括底部；冠部；侧部；击打面；联接到击打面与底部、冠部和侧部的接合件；完全设置在接合件内部的至少一个质量块元件；和设置在接合件内与质量块元件相交的肋。
26.权利要求25的高尔夫球杆杆头，其中，肋包括在大约2mm和大约12mm之间的最大实际高度(Hmax)。
27.权利要求26的高尔夫球杆杆头，其中，最大实际高度(Hmax)在大约4mm和大约8mm之间。
28.权利要求25的高尔夫球杆杆头，其中，杆头还包括跟部区域、趾部区域、顶部区域和底部区域，所述至少一个质量块元件位于至少一个所述区域中。
29.权利要求28的高尔夫球杆杆头，其中，所述至少一个质量块元件位于顶部区域，至少一个质量块元件位于底部区域。
30.权利要求28的高尔夫球杆杆头，其中，两个质量块元件位于底部区域中。
31.权利要求25的高尔夫球杆杆头，其中，所述接合件包括在大约1mm和大约20mm之间的高度(H)和在大约1mm和大约20mm之间的长度(L)。
32.权利要求31的高尔夫球杆杆头，其中，高度(H)在大约1mm和大约10mm之间，长度(L)在大约1mm和大约10mm之间。
33.权利要求25的高尔夫球杆杆头，其中，所述至少一个质量块元件包括在大约2mm和大约15mm之间的宽度(W)。
全文摘要
本发明公开了一种中空高尔夫球杆杆头，包括底部、冠部、侧部和击打面。所述高尔夫球杆包括连接底部、冠部和侧部到击打面的接合件，所述接合件包括至少一个加强件。
文档编号A63B53/04GK101077449SQ20071009143
公开日2007年11月28日 申请日期2007年3月28日 优先权日2006年5月26日
发明者罗伯特·J·霍拉塞克, 纳撒尼尔·J·雷德克里夫, 约翰·J·雷, 迈克尔·J·沃兰斯, 萨姆·G·莱西 申请人:罗杰克利夫兰高尔夫股份有限公司