专利名称：高尔夫球杆头和利用该高尔夫球杆头的高尔夫球杆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有良好的击打声和改善了的击球方向稳定性的高尔夫球杆头，和利用该高尔夫球杆头的高尔夫球杆。
背景技术：
近年来，一直努力致力于降低高尔夫球 杆头的重心，从而提高被击的高尔夫球的飞行距离。这些高尔夫球杆头包括纤维加强树脂构件，其的比重小于诸如例如位于冠部和/或者底部的钛合金等的金属材料的比重。但是，在这种高尔夫球杆头的组合类型中，绕着高尔夫球轴的轴中心线Cl的转动惯量Ic(这种转动惯量以下可以被称为“转动惯量”)易于减小，这取决于纤维加强树脂的位置。对于这种具有小转动惯量Ic的高尔夫球杆头，存在以下问题在飞行期间高尔夫球面的方位不稳定，因而被击的高尔夫球的方向稳定性易于降低。对于这种高尔夫球杆头，同样存在以下问题根据纤维加强树脂的位置，击球声显著下降，从而降低了冲击触感。本发明者等针对上述问题进行了各种实验。结果，当高尔夫球的头部处于标准状态时从底侧观察杆头时，头部在底部的重心是高尔夫球受到冲击时受到大晃动的位置，在该标准状态中，头部被设置在水平面上，从而杆轴的中心线在竖直面内倾斜杆头角度，并且杆面相对于竖直面形成杆面角度。然后，可以知道，除了经受大晃动的位置之外的任何位置中的纤维加强树脂对于改善冲击触感是有效的。
发明内容
鉴于以上情况，本发明的主要目的在于提供一种高尔夫球杆头，该高尔夫球杆头具有良好的击打声音和改善的被击球的飞行距离或者方向稳定性，通过限定提供盖构件的位置，在包括由金属材料制成的头部主要部分和由纤维加强竖直制成的盖构件的高尔夫球杆头。根据本发明，提供了一种具有中空部分的高尔夫球杆头，其包括头部主要部分，头部主要部分由金属材料制成且具有至少一个开口 ；覆盖物构件，覆盖物构件由纤维加强树脂制成并且覆盖开口；开口包括设置在冠部分上的冠部开口区域和设置在底部分和侧部分的底部-侧部开口区域；冠部开口区域具有投影到杆头的外表面的开口面积，开口面积是冠部分的表面积的63% -77 % ;底部-侧部开口区域具有投影到杆头的外表面的开口面积，开口面积是底部分和侧部分的总表面积的4% -25%;其中,在头部被设置在水平面上从而杆轴的中心线在竖直面内倾斜杆头倾角并且杆面相对于竖直面形成杆面倾角的标准状态中，头部的仰视图具有面部-跟部区域和背面-跟部区域；当头部的仰视图被第一直线和第二直线分为四个区域时，面部-跟部区域是位于前侧和跟侧的区域，第一直线平行于杆轴的中心线并且经过头部的重心，第二直线与第一直线呈直角并且经过头部的重心；背面-跟部区域是位于四个区域的背部和跟侧区域的区域；和底部-侧部开口区域被设置在面部-跟部区域和/或背面-跟部区域。这种高尔夫球杆头改善了被击高尔 夫球的飞行距离，同时覆盖物构件降低了重心。此外，在本发明的高尔夫球杆头中，当击打高尔夫球时，由于在头部的仰视图中，由纤维加强树脂制成的覆盖物构件被设置在远离头部重心的位置上，所以杆头可以容易地晃动，产生更高程度的击球声和改善的冲击触感。
图I是根据本发明的高尔夫球杆的标准状态的前视图；图2是其的部分放大图；图3是图2的俯视图；图4是当从趾部侧看时图2的侧视图；图5是当从底侧看时图2的仰视图；图6是本实施例的高尔夫球头部的分解立体图；图7是头部主要部分的俯视图；图8是说明开口外围的放大截面图；图9(a)是说明面部的高尔夫球头部的前视图；图9(b)是说明面部外围的图9(a)的截面图；图10(a)至10(d)是展示从对比实例的底侧看时底部区域的视图。图10(e)是展示从另外的实施例的底侧看时底部区域的视图。以下参考附图，说明本发明的实施例。如图I所示，本实施例的高尔夫球杆I (以下简称为“球杆”)被构造成包括杆轴
2、牢固地固定到杆轴2的前端侧2A的高尔夫球杆头3 (以下简称为“杆头”)，和设置在杆轴2的后端侧2B上且被球手抓握的把手部分4。此外，本实施例的头部3被构造成I号木杆(Drive)或者诸如球道木杆的木制高尔夫球杆头。具体地,头部包括I号木杆(Drive)、2号木杆(Brassy)、3号木杆(Spoon)、4号木杆(Buffy),5号木杆(Cleek)等,还包括不同于所列的号数或者名字但具有相似形状的杆。另外，图I-图5的高尔夫球杆I处于标准状态。标准状态是指高尔夫球杆被设置在水平面HP，从而杆身的轴中心线CL在任一竖直面VP内并且与竖直面VP倾斜限定的杆头倾角a，面部F的甜蜜点SS相对于水平面HP形成杆面倾角P (面角(faceangle)被设为零)。应该注意，在本说明书中，除了另有说明以外，所有的说明都是基于高尔夫球杆处于这种标准状态的假定。此外，杆面倾角是大于0度的角度。另外，如图3所示，甜蜜点SS是从头部的重心G至面部F的法线n与面部F相交的点。虽然没有具体的限制高尔夫球杆I的杆长L，但是杆长L优选地不小于39. 5英寸，更优选地不小于40英寸，并且优选地不大于47英寸，更优选地不大于46英寸。如果杆长L太小，不能期望通过利用杆长来提高头部速度和被击球的飞行距离。相反，如果杆长L太长，不仅击球点会浮动，而且由于高尔夫球手在抓握杆时感觉到杆太长，所以他/她会有不适宜的感觉。这里，在图I所示的标准状态下，杆长L是沿着杆轴2的轴中心线CL从杆身2的后端2e至水平面HP与杆身的轴中心线Cl的交点P测量而得的长度。
如图2至5所示，头部3具有面部分5，该面部分5具有形成击球的击打面的面部F ;冠部分6，该冠部分6被连接到面部F的上边缘5a并且形成头部的上表面；底部分7，该底部分7被连接到面部的下边缘5b并且形成头部的下表面；侧部分8，该侧部分8连接在冠部分6和底部分7之间并且通过后面BF从面部F 的趾侧(toe-side)边缘5c延伸到跟侧(heel-side)边缘5d ;和插销(hosel)9,该插销9被设置在冠部分6的后侧上并且具有圆柱形的杆身插入孔9a,杆身2的端部被插入到该杆身插入孔9a内。此外，中空部i (图6所不)被设置在头部3内。虽然没有具体的限制头部3的体积V，但是体积V优选地不小于70立方厘米，更优选地不小于90立方厘米，并且优选地不大于500立方厘米，更优选地不大于220立方厘米。如果头部3的体积太小，头部3的转动惯量易于减小，并且误击时的头部移位(headshift)变大，因而，被击球的方向性易于降低。另一方面，如果头部3的体积太大，杆的重量增大并且可能导致摆动平衡下降或者头部速度等的下降。此外，如果头部3的质量大小，头部的动能易于减小，从而不能期望飞行距离的提高。相反，如果质量太大，头部就难以进行完整的摆动，并且被击球的方向稳定性或者飞行距离降低。从这个角度出发，头部3的质量优选地不小于180克，更优选地不小于185克，并且不大于240克，更优选地不大于235克。此外，如图6至7所示，头部3被构造成包括由金属材料制成且具有至少一个(在本实施例中一个)开口 0的头部主要部分MR，和由纤维加强树脂制成并且覆盖开口 0的覆盖物构件FR。应该注意，开口 0不包括杆身插入孔9a。理想地，本实施例的头部主要部分MR由具有良好的比强度(specificintensity)的金属材料组成。虽然没有特定限定，但是可以利用一种类型金属或者诸如钛合金或者不锈钢等的两种以上类型的金属材料。然后，为了在确保头部主要部分MR的硬度的同时保证头部3所需的体积V，头部主要部分MR的金属材料的比重P I优选地不小于3. 0，更优选地不小于3. 5，并且优选地不大于8. 5，更优选地不大于8. O。此外，头部主要部分MR被构造成包括面部分5 ;形成除了开口 0之外的冠部分6的一部分的冠部主要壁部分10 ;形成除了开口 0之外的底部分7的一部分的底部主要壁部分11 ;形成除了开口 0之外的侧部分8的一部分的侧部主要壁部分12 ;和插销9。实施例的头部主要部分MR被构造成每一个部分通过铸造而一体地形成。但是，头部主要部分MR可以通过利用锻造、铸造、按压或者碾压等模制两种以上部件，然后通过焊接等一体地结合而形成。在实施例中，覆盖物构件FR由薄的且弯曲成具有平滑弯曲表面的近似板状材料形成。此外，组成覆盖物构件FR的纤维加强树脂是作为加强材料和基体树脂(matrixresin)的合成材料，并且具有小于金属材料的比重。因而，本发明的头部3具有轻重量，与设置在头部主要部分MR的开口 0联接。从这点来看，盖构件FR的比重P2优选地不大于3.0，并且更优选地不大于2. 5。此外，如果比重P 2太小，覆盖物构件FR的强度降低。因而，比重P 2优选地不小于0. 7，并且更优选地不小于0. 9。基体树脂优选地例如是环氧树脂，不饱和聚酯树脂等。纤维例如是诸如碳纤维或者玻璃纤维的有机树脂，或者诸如非晶纤维的金属纤维。虽然对于纤维的弹性的拉伸模量不具体限定，但是从控制成本上升和确保覆盖物FR的耐久性的角度来看，弹性模量优选地小于50GPa，更优选地不小于lOOGPa，并且优选地不大于450GPa，更优选地不小于350GPa。弹性的拉伸模量应该是通过符合JISR7601 “碳纤维测试方法”的方法测量而得到的数值。这里，当包括两种以上类型的纤维，如表达式(I)所示，弹性模量是每种纤维的弹性模量与其的质量的比的平均弹性模量。平均弹性模量=E(Ei Vi) / E Vi (i = I, 2…)(其中，“Ei”是纤维的弹性模量，“Vi ”是纤维的总质量)如图6和7所示，在头部主要部分MR中，开 口边缘部分13被设置在开口 0的周围，该开口边缘部分13具有阶梯状的截面并且包括阶梯表面13a和接收表面13b，该阶梯表面13a是通过头部的外表面从冠部主要壁部分10、底部主要壁部分11、和侧部主要壁部分12凹陷到中空侧而形成，该接收表面13b从阶梯表面13a的内端部在开口 0的中心侧延伸并且支撑覆盖物构件FR的内表面FRi的外围。在实施例中，开口边缘部分13被设置为环状且连续。此外，开口边缘部分13和覆盖物构件FR通过例如粘合剂、或者型铁弯曲发生弹性变形的一部分等各种结合方式被牢固地固定。如图8所示，通过使得开口边缘部分13的阶梯表面13a具有与覆盖物构件FR适合的厚度，头部主要部分MR和覆盖物构件FR能够被加工对齐。在头部3的加工状态中，开口 0被构造成包含设置在定部分6上的冠部开口区域01和设置在底部分7和侧部分8的底部-侧部开口区域02。具有这种开口 0的头部3能够减少金属材料的使用，能够降低头部的重心，并且增大转动惯量Ic。冠部开口区域01具有投影到头部的外表面上的开口面积SI，其的范围是冠部分6的表面积Sc的63% -77%。如果开口面积SI小于冠部分6的表面积Sc的63%,头部的重心不能通过减小头部上部分的质量而降低。相反，如果开口面积SI大于表面积Sc的77%，冠部主要壁部分10的硬度过度减小，头部3的耐久性降低。从这点来看，开口面积SI更优选地为冠部分6的表面积Sc的66%以上，并更优选地为74%以下。这里，如图3所示，当在加工状态的头部3处于标准状态的平面图看时，冠部分6的表面积Sc是由面部F的上边缘5a、最突出到头部横向侧的侧边缘和假想曲线VC环绕的部分的表面积，该假想曲线VC是通过假想圆柱体与头部的外表面相交而形成，该假想圆柱体具有作为中心轴线的杆身插入孔9a的轴向中心线CL并且其半径为20mm。另外，虽然不具体限定冠部分6的表面积Sc，但是其优选地为40平方厘米以上，更优选地为50平方厘米以上，并且优选地为200平方厘米以下，更优选地为190平方厘米以下，从而平衡轻重量和击打时的舒适感。如图7所示，本实施例的冠部开口区域01与面部分5的上边缘5a分离并且被设置在背面BF侧上。采用这些结构，具有高振动阻尼效果且易于降低击打声的覆盖物构件FR被设置在远离面部F的位置上，并且能够维持高音调击打声且改善冲击触感。另一方面，如果冠部开口区域01离面部分5的上边缘5a太远，开口 0则会变小，这样可能防止头部3的重心降低。从这点来看，作为在头部的前后方向上从头部3的前边缘Le至头部3的后面的最大距离的头部长度La与在头部的前后方向上从前边缘Le至冠部开口区域01的最短距离Lb的比例优选地不小于20 %，更优选地不小于25 %，并且优选地不大于45 %，更优选地不大于40%。
底部-侧部开口区域02具有开口面积S2，该开口面积S2被投影到头部的外表面，其的范围为底部分7和侧部分8的总和的表面积Sg的4% -25%。如果开口区域S2小于4%,不能够实现上述增大转动惯量Ic的效果。相反,如果开口面积超过25%,则重心不能够降低。另外，如果覆盖物构件FR与底部分6的百分比增大，击球声易于减小，从而冲击触感降低。从这个角度来看，期望开口面积S2优选地不小于表面积Sg的6%，更优选地不小于表面积Sg的20%。作为底部分7和侧部分8的总和的表 面积Sg被假定为通过从头部主要部分MR和覆盖物构件FR装配时的头部3的表面积S减去假想曲线VC的插销侧部分上的表面积、冠部分6的表面积Sc，和面部F的面积Sf而获得。另外，面部F的面积Sf是由包含面部F的上边缘5a、下边缘5b、趾部侧边缘5c和跟部侧边缘5d的面部外围EL所围成的闭合区域。如果诸如面部凹槽或者原点(punchmark)(两者都未显示)等被设置在面部F上时,则在所有凹部被填充的状态下测量面部F的面积。另外，当面部外围EL能够由明显清楚的边缘线来辨别，则其被限定为边缘线。但是，如果这种边缘线不清楚，如图9(a)和9(b)所示，头部3被连接头部重心G与甜蜜点SS的许多平面E1、E2切割，在每个横截面上，面部F的轮廓线Lf的每个曲率半径rf分别从甜蜜点SS至外侧第一次为200mm的位置Pe被定义为此位置上的面部外围EL。该外围能够通过测量利用小角度(5度，例如)来测量平面E1、E2……，并且连接这些平面而确定。如图5所示，标准状态中的头部3的仰视图被第一直线NI和第二直线N2假想地分为面部-趾部区域Ml、面部-跟部区域M2、背面-趾部区域M3、和背面-跟部区域M4，则本发明的底部-侧部开口区域02位于面部-跟部区域M2和/或背面-跟部区域M4，其中第一直线NI平行于杆身的轴中心线CL延伸并且经过头部的重心G，第二直线N2经过头部的重心G并且与第一直线NI呈直角地延伸，面部-前部区域Ml形成在面部侧和前部侧上，面部-后部区域M2形成在面部侧和后部侧，背面-前部区域M3形成在背面侧和前侧上，背面-后部区域M4形成在背面侧和后部侧上。在头部3中，当由较小比重的树脂加强树脂制成的覆盖物构件FR被设置在轴中心线CL的附近，而且由较大比重的金属材料制成的大部分头部主要部分MR被设置为远离轴中心线，转动惯量Ic增大。因此，在摆动时面部的方位比较稳定并且被击球的方向稳定性提高。期望的是，为了维持高音调的击球声音，底部-侧部开口区域02只被设置在远离面部F的背面-跟部区域M4中以击打球，正如本实施例。此外，本实施例的开口 0被形成为单独的开口，在该单独的开口中，冠部开口区域01与底部-侧部开口区域02被连接在背面侧和后部侧上。因而，被形成作为一个开口的头部3不仅能够进一步减小头部的质量，而且头部主要部分MR能够被容易地模制。此外，由于覆盖物构件FR和头部主要部分MR能够被一次牢固地固定，所以生产效率可以提高。而且，在仰视图M中，头部的重心G的位置和覆盖物构件FR之间的最短距离Lc优选地为头部长度La的20%以上，更优选地为头部长度La的25%以上，并且优选地为头部长度La的45%以下，更优选地为头部长度的La的40%以下。如果最短距离Lc增大，则开口 0变小。因而,转动惯量Ic可能不会被增大。相反地,如果最短距离Lc减小，在头部的仰视图中，由纤维加强树脂制成的覆盖物构件易于被设置在头部的重心的附近。因此，击球声可能会减小并且冲击触感可能会降低。
虽然以上详细地说明了本发明，但是本发明不限于上述具体的实施例，在需要的情况下能够进行各种形式的修改。例如，开口 0可以被划为在冠部分6和侧部-底部分上的两个开口。对比测试为了确定本发明的有利效果，根 据图3所示的冠部分和表I的说明制造木制型高尔大球杆头，测试被击球的方向性、转动惯量Ic、冲击触感以及头部的重心的高度。每个头部主要部分是钛合金(Ti-6AI-4V) —体铸造而成。除了图表I之外的所有参数都相同，并且主要共同的说明如下杆头倾角a :59度杆面倾角@ :19.0度头部体积V : 155立方厘米杆长L 42英寸头部主要部分的比重P I :4. 5覆盖物构件的比重P 2 :1. I面部分的平均厚度2. Omm测试方法如下。被击球的方向稳定性30差点的3-25个高尔夫球手中的每一个击打10个球，每个球都是可以在市场是买到的3层高尔夫球(SRI体育用品有限公司加工的“XXIO SUPER XD”)。测量从连接目标点和击球点的直线至球停止位置的最短距离(无论球偏移到了目标点的左侧或者右侧，测量值都将是正值)，而且计算每个高尔夫球手的10个球的平均值。然后，确定和评估另外30个高尔夫球手的平均值。数值越小，方向稳定性越好。转动惯量在头部的标准状态中，绕着杆身的轴中心线CL的转动惯量Ic通过利用NERTIADYNAMICS Inc.制造的转动惯量测试设备，型号005_002。数值越大，误击时的头部摆动越小越好。冲击触感以上高尔大球手击打5个上述的高尔夫球。根据每个高尔夫球手的感觉，通过五分法衡量击球声的优势，并且显示其平均点。较大的数值表示击高尔夫球更喜欢该球声手。重心的高度在以上标准状态中，测量从水平面至甜蜜点SS的垂直高度的重心的高度。重心高
度越小，越好。图表I展示测试结果等。
权利要求
1.一种具有中空部分的高尔夫球杆头，其特征在于，包括 头部主要部分，所述头部主要部分由金属材料制成且具有至少一个开口 ； 覆盖物构件，所述覆盖物构件由纤维加强树脂制成并且覆盖所述开口 ； 所述开口包括设置在冠部分上的冠部开口区域和设置在底部分和侧部分的底部-侧部开口区域； 所述冠部开口区域具有投影到所述杆头的外表面的开口面积，所述开口面积是所述冠部分的表面积的63% -77% ； 所述底部-侧部开口区域具有投影到所述杆头的外表面的开口面积，所述开口面积是所述底部分和所述侧部分的总表面积的4% -25% ;其中， 在所述头部被设置在水平面上从而杆轴的中心线在竖直面内倾斜杆头倾角并且杆面相对于所述竖直面形成杆面倾角的标准状态中，所述头部的仰视图具有面部-跟部区域和背面-跟部区域； 当所述头部的仰视图被第一直线和第二直线分为四个区域时，所述面部-跟部区域是位于前侧和跟侧的区域，所述第一直线平行于所述杆轴的所述中心线并且经过所述头部的重心，所述第二直线与所述第一直线呈直角并且经过所述头部的重心； 所述背面-跟部区域是位于所述四个区域的背部和跟侧区域的区域；和 所述底部-侧部开口区域被设置在所述面部-跟部区域和/或所述背面-跟部区域。
2.如权利要求I所述的高尔夫球杆，其特征在于， 所述开口是所述冠部开口区域和所述底部-侧部开口区域在其中连接的单独的开口。
3.如权利要求I或者2所述的高尔夫球杆，其特征在于， 所述杆头的体积在70-500立方厘米的范围内。
4.如权利要求I所述的高尔夫球杆，其特征在于， 所述杆头的体积在90-220立方厘米的范围内。
5.如权利要求I所述的高尔夫球杆，其特征在于， 所述底部-侧部开口区域被设置在所述背面-跟部区域中。
6.如权利要求I所述的高尔夫球杆，其特征在于， 作为在所述头部的前后方向上从所述头部的前边缘至头部后面的最大距离的头部长度La与作为在所述头部的前后方向上从所述前边缘至所述冠部开口区域的最短距离Lb之间的比例Lb/La的范围为20%至45%。
7.如权利要求I所述的高尔夫球杆，其特征在于， 在所述头部的仰视图中，所述头部的所述重心的所述位置和所述覆盖物构件之间的最短距离Lc为头部长度La的20% -45%，所述头部长度La作为在头部的前后方向上从所述头部的前边缘至所述头部后面的最大距离。
8.一种高尔夫球杆，其特征在于，所述高尔夫球杆包括如权利要求1-7任一项所述的杆头，和杆身。
全文摘要
一种具有中空部分的高尔夫球杆头，包括由金属材料制成且具有开口的头部主要部分，由纤维加强树脂制成且覆盖开口的覆盖物构件，开口包括冠部分上的冠部开口区域和底部分和侧部分的底部-侧部开口区域。冠部开口区域具有投影到杆头外表面的、冠部分的表面积的63％-77％的开口面积，底部-侧部开口区域具有投影到杆头的外表面的、底部分和侧部分的总表面积的4％-25％的开口面积。头部在标准状态中的仰视图中，头部具有面部-后部区域和背面-后部区域，当仰视图被第一直线和第二直线分为四个区域时，面部-后部区域是位于前侧和后侧的区域的区域，背面-后部区域是位于四个区域的背部和后侧的区域的区域。第一直线平行于杆轴的中心线并且经过头部的重心，第二直线与第一直线呈直角并且经过头部的重心，底部-侧部开口区域在面部-后部区域和/或背面-后部区域。
文档编号A63B53/04GK102671350SQ20121005390
公开日2012年9月19日 申请日期2012年3月2日 优先权日2011年3月2日
发明者西尾公良 申请人:住胶体育用品株式会社