带有使用喷涂沉积法形成的多材料球面的高尔夫球杆头的制作方法

带有使用喷涂沉积法形成的多材料球面的高尔夫球杆头的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种带有由多于一种材料制成的击球面部分的金属木杆高尔夫球杆。更具体地，由于具有多种材料的击球面部分的独特结构，本发明采用粘合喷涂沉积工艺来达到用于形成击球面的多于一种材料之间的理想粘合。击球面部分是通过采用喷涂沉积工艺来创建一种由次级材料制成的芯片插入型材料来形成的，大体在击球面部分的几何中心附近的该次级材料不同于击球面部分的其余部分；其中，该次级材料具有比击球面部分的其余部分更高的杨氏模量。
【专利说明】带有使用喷涂沉积法形成的多材料球面的高尔夫球杆头
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是于2011年8月10日提交的序列号为13/207344的美国专利申请的部分继续，其全部公开内容通过引用的方式并入本文。
【技术领域】
[0003]本申请总体上涉及一种具有由多于一种材料制成的击球面部分的高尔夫球杆头。更具体，本发明涉及一种金属木杆型高尔夫球杆头，其中，次级材料被喷涂到基体基材上来形成一种芯片插入件，该芯片插入件在高尔夫球杆头的击球面部分的几何中心附近形成的腔体的内部；其中，该次级材料具有比击球面的其余部分更高的模量。由于被喷涂材料与基体材料之间的差别，将被喷涂材料添加到击球面部分上可通常需要一种独特的附接方法，例如当前创新性的喷涂沉积法。通过将次级材料结合在击球面部分的几何中心附近，该金属木杆型高尔夫球杆头通过显著增加高尔夫球杆头的最有效击球点的大小而提高了高尔夫球杆头的整体性能。
【背景技术】
[0004]为了在高尔夫运动中表现出色，高尔夫球手需要能够进行多种不同的高尔夫击球，并且这些多种不同的高尔夫击球中的每一种都侧重于高尔夫球运动的不同方面。例如，为了进行一次良好的切削击球和或劈起击球，高尔夫球手需要能够控制高尔夫球的运动轨迹、距离和旋转，以使得高尔夫球在尽可能接近旗杆的位置停下来；或更优选地在球洞内停下来。在另一个例子中，为了进行良好的铁杆击球，高尔夫球手需要控制高尔夫击球的距离和扩散，以确保它着落在草地上；并在试图实现距离增益时牺牲一些准确度。最后，在另一个例子中，为了进行良好的长杆击球，高尔夫球手需要使得高尔夫击球的距离最大化，同时保持相对直的飞行路径。基于以上所述，可以看出，随着球杆越来越长，被放在准确度上的重点越来越少，而被放在距离上的重点越来越多。
[0005]就长杆型击球而言，闻尔夫球杆设计者一直试图设计增加闻尔夫击球的整体距尚同时保持相对直的飞行路径的木杆型高尔夫球杆。美国专利第6932716号阐述了通过增加长杆型高尔夫球杆头的恢复系数来增加长杆型高尔夫球杆的整体距离的一次尝试。更具体地，美国专利第6932716号试图通过创建一种具有基体层的高尔夫球杆头来实现这一点，该基体层由相互联系的加强结构和聚合物材料组成，其中，该基体层为高尔夫球杆头提供了在与高尔夫球撞击的过程中的较大的恢复系数。美国专利第6719644号提供了另一个例子，该例子通过使用防止应力断裂的浅标记来增加长杆型高尔夫球杆头的距离，这产生了较薄的球面，该较薄的球面提供了提高的恢复系数。
[0006]为了帮助高尔夫球手们在长杆型高尔夫击球中保持较大的球速，高尔夫球杆的设计者们已经试图创建较大的杆头，这些较大的杆头导致这些超大杆头的转动惯量增加；因为转动惯量的增加防止杆头在受到可能减小出球速度和整体距离的偏离中心的撞击时进行不希望的扭转。美国专利号第7413520号提供了增加高尔夫球杆头的整体尺寸来帮助高尔夫球手更直地击中球的另一个例子。更具体地，专利第7413520号公开了一种高尔夫球杆头，该高尔夫球杆头具有在450立方厘米至475立方厘米范围内的体积、在180克至225克范围内的质量和在4.0英寸到5.0英寸范围内的从前到后的长度。此外，美国专利第7413520号还示出了其中一种附带效果是增加了高尔夫球杆头的重心周围的转动惯量，Iyy,达到了大于4000克-平方厘米的数值。
[0007]虽然增加高尔夫球杆头的恢复系数和转动惯量有助于高尔夫球手将高尔夫球击得更远和更直，但是它们不是实现更远和更直驱动的全部和最终因素。事实上，最有效击球点的大小是能够造成显著性差异的那些因素中的另一种，但往往被忽视。美国专利第5839975号标识了最有效击球点的重要性，这是通过为高尔夫球杆头在高尔夫球杆头的内部腔体中创建了肋骨结构以强化球杆头来防止塌陷或其他变形，同时提供一个相对大的最有效击球点。虽然美国专利第5839975号提供了标识和增加高尔夫球杆头的最有效击球点大小的较早尝试中的一种，但它是通过向高尔夫球杆头的内部腔体添加额外的材料来实现这一点的，而这往往因为增加了太多的质量而不理想。为了达到同样的目的而不增加重量，高尔夫球杆设计者可能会潜在地使用不同的材料来形成击球面部。
[0008]美国专利第3975023号中示出了在高尔夫球杆头的击球面部处或附近使用多种不同的材料的早期尝试，但是，该专利在试图增加高尔夫球的整体飞行距离时这样做，而只字不提增加最有效击球点的大小。美国专利第3795023号公开了一种高尔夫球杆，该高尔夫球杆将球杆头的击球面与陶瓷面板固定在一起，该陶瓷面板是由金属氧化物的烧结体例如氧化铝陶瓷、莫来石陶瓷等制成的。
[0009]美国专利第7874938号通过在面板上使用复合材料制品而提供了一种更现代的尝试来使用多种不同的材料。更具体地，美国专利第7874938号公开了一种具有复合面板的高尔夫球杆头，其中，该复合面板可通过首先形成具有中央部分和围绕中央部分的牺牲部分的多种预浸料铺层的超大铺叠来制成。该铺叠至少部分地在升压和升热条件下在模具中固化，然后将该铺叠从模具中移除并且将牺牲部分从中央部分移除，以形成基本上无缺陷的复合部分。然而，类似于上述的，美国专利第7874938号只字不提增加高尔夫球杆头的最有效击球点的能力。
[0010]因此，从上面可以看到，尽管所有的进展都是认识到增加最有效击球点的大小的重要性，但是目前的技术无法在不增加不希望的重量的情况下实现最有效击球点大小的提高。另一方面，在不增加重量的情况下在击球面处使用多种材料的尝试并未纳入能够增加最有效击球点的大小的设计。因此，在本领域中有对能够以可以增加高尔夫球杆头的最有效击球点的大小的方式采用多种材料的高尔夫球杆头的需求。

【发明内容】

[0011]在本发明的一个方面中的是一种高尔夫球杆头，该高尔夫球杆头包括:击球面部分和本体部分，击球面部分位于高尔夫球杆头的前部，本体部分附接在击球面部分的尾部。击球面部分还包括由第一材料制成的第一外层、由与第一外层类似的材料制成的第二背衬层、和由第二材料制成的芯片插入件。第一外层形成击球面部分的外表面，并且第二背衬层形成击球面部分的内表面，其中，第一外层与第二背衬层结合以形成大体在击球面部分的几何中心附近的腔体。芯片插入件被放置在腔体内，其中，击球面部分具有小于约0.875的面厚度比，该面厚度比被定义为第一外层在几何中心处的厚度除以第二背衬层在几何中心处的厚度。
[0012]在本发明的另一个方面中的是一种高尔夫球杆头，该高尔夫球杆头包括击球面部分和本体部分，击球面部分位于高尔夫球杆头的前部，本体部分附接在击球面部分的尾部。击球面部分还包括由第一材料制成的第一外层、由与第一外层类似的材料制成的第二背衬层、和由第二材料制成的芯片插入件。第一外层形成击球面部分的外表面，并且第二背衬层形成击球面部分的内表面，其中，第一外层与第二背衬层结合以形成大体在击球面部分的几何中心附近的腔体。芯片插入件被放置在腔体内，其中，第一材料不同于第二材料，并且第二材料具有大于第一材料的杨氏模量的杨氏模量。
[0013]在本发明的另一个方面中的是一种高尔夫球杆头，该高尔夫球杆头包括击球面部分和本体部分，击球面部分位于高尔夫球杆头的前部，本体部分附接在击球面部分的尾部。击球面部分还包括由第一材料制成的第一外层、由与第一外层类似的材料制成的第二背衬层、和由第二材料制成的芯片插入件。第一外层形成击球面部分的外表面，并且第二背衬层形成击球面部分的内表面，其中，第一外层与第二背衬层结合以形成大体在击球面部分的几何中心附近的腔体。芯片插入件被放置在腔体内，其中，击球面部分是使用液体界面扩散法形成的。
[0014]参考下面的附图、说明书和权利要求，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变
得更好理解。
【专利附图】

【附图说明】
[0015]本发明的上述和其他的特征以及优点将如附图中描绘的那样更明显地展示在以下描述中。并入本文并形成说明书的一部分的附图还用来对发明的原理进行解释并使相关领域的技术人员能够实现和使用本发明。
[0016]附图中的图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的高尔夫球杆头的透视图；
[0017]附图中的图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的高尔夫球杆头的正面视图，并允许示出剖面线A-A’ ；
[0018]附图中的图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的高尔夫球杆头沿剖面线A-A’截取的剂视图；
[0019]附图中的图4示出了根据本发明的一个示例性实施例的含有芯片插入件的面插入件的分解视图；
[0020]附图中的图5示出了根据本发明的一个示例性实施例的高尔夫球杆头在图3中所示的圆圈C处截取的放大的剖视图；
[0021]附图中的图6示出了根据本发明的一个可选的实施例的高尔夫球杆头在图3中所示的圆圈C处截取的放大的剖视图；
[0022]附图中的图7示出了根据本发明的另一可选的实施例的高尔夫球杆头在图3中所示的圆圈C处截取的放大的剖视图；
[0023]附图中的图8示出了根据本发明的一个可选的实施例的高尔夫球杆头在图3中所示的圆圈C处截取的放大的剖视图；
[0024]附图中的图9示出了根据本发明的一个可选的实施例的高尔夫球杆头在图3中所示的圆圈C处截取的放大的剖视图；
[0025]附图中的图10示出了根据本发明的一个可选的实施例的高尔夫球杆头在图3中所示的圆圈C处截取的放大的剖视图；
[0026]附图中的图11示出了根据本发明的一个可选的实施例的含有芯片插入件的面插入件的分解视图；
[0027]附图中的图12示出了根据本发明的一个可选的实施例的含有芯片插入件的面插入件的分解视图；以及
[0028]附图中的图13示出了根据本发明的一个可选的实施例的高尔夫球杆头在图3中所示的圆圈C处截取的放大的剖视图。
【具体实施方式】
[0029]以下的详细描述是目前实施本发明的最佳方式。由于本发明的范围通过所附的权利要求得到了最好地限定，所以该描述并非有意限定，其目的仅仅为了说明本发明的一般原理。
[0030]以下描述了可以彼此单独使用或与其它特征结合使用的不同的发明特征。然而，任何单个发明特征可能不能解决以上所讨论的任何的或所有的问题，或可仅仅解决以上所讨论的问题中的一个。此外，以上所讨论的问题中的一个或多个问题可能不能由以下所述的任一特征完全解决。
[0031]附图中的图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的高尔夫球杆头100的透视图。更具体地，附图中的图1示出了具有击球面部分102和本体部分104的高尔夫球杆头100。应当注意，在这个当前的示例性实施例中，击球面部分102可还包括面插入件106以允许制造商操控击球面部分102的后表面的几何形状。然而，为了真正地理解本发明的发明特征，人们必须观察击球面部分102和/或面插入件106的剖视图，该剖视图能够示出用于构造面插入件106的多种材料。在进行关于面插入件106的多材料构造的深入讨论之前，此处值得确定的是，尽管随后的附图都会采用面插入件106，但是本发明不要求使用面插入件106 ;事实上，本发明旨在包括在击球面部分102附近的任何类型的多材料构造，例如面杯、L杯或不偏离本发明的范围和内容的任何其它构造。
[0032]为了示出击球面102的剖视图，附图中的图2示出了高尔夫球杆头200的正面视图，并允许绘出剖面线A-A’。除了示出剖面线A-A’之外，附图中的图2还示出了击球面部分202的几何中心205。击球面部分202的几何中心205对于本发明来说是重要的，因为次级材料的位置可通常大体在击球面部分202的几何中心205的后面。
[0033]附图中的图3示出了沿图2中所示的剖面线A-A’截取的高尔夫球杆头300的剖视图。闻尔夫球杆头300的剖视图不出了闻尔夫球杆头的击球面部分302的多材料组成。更具体地，击球面部分302还包括第一外层310、第二背衬层312、和被并置或封装在第一外层310与第二背衬层312之间的芯片插入件314。如在本发明的这个示例性的实施例中所公开的第一外层310可通常由第一材料形成。该第一材料可通常是钛型材料，该钛型材料具有在约80GPa至约130Gpa之间、更优选地是在约90GPa至约120GPa之间、以及最优选地是在约95GPa至约115GPa之间的杨氏模量。然而，第一材料不必需由钛材料制成，而是可以在不偏离本发明的范围和内容的情况下由具有足够的耐受性以承受高尔夫球的撞击力的任意材料制成。尽管第一外层310在图3中被示出是钛的薄片，但是在不偏离本发明的范围和内容的情况下，它也可以使用喷涂层型的钛来创建。由于通常希望保持第一外层310的厚度尽可能薄以便使其尺寸和重量最小化，所以本构造可以通过喷涂击球面部分302的前表面来实现，以便大大减小第一外层310的厚度，并且满足指出前球面部分必须全部是由相同的材料制成的USGA要求。如在本发明的这个当前的示例性实施例中所示的第二背衬层312可总体上由用于形成第一外层310的类似的第一材料形成。如在该特定的引用中所指的类似材料可以是其它类型的钛，如T1-811、SP-700、15-3-32、或任何α合金、任何β合金、或甚至是α-β合金。此处应该再次注意到，尽管第一材料如以上所讨论的那样通常是钛，但是它也可以由任何其它材料制成。此外，尽管因为这种钛材料的高强度和低密度的特性，第一外层310和第二背衬层312可通常由一种类似的钛材料制成，但是它们也可以由完全不同的材料制成以达到不同的目的和目标，而不脱离本发明的范围和内容。此处应当注意的是，第一外层310和第二背衬层312彼此结合以在大体在几何中心附近形成腔体313 ;腔体313适于接纳芯片插入件314。
[0034]如在本发明的这个当前的示例性实施例中所示的腔体313可通常具有与芯片插入件314的几何形状相同的几何形状以确保所有组件的适当接合。然而，腔体313不需要具有与芯片插入件314完全相同的几何形状，事实上，只要腔体313与芯片插入件314具有足够的接触面来确保第一外层310、第二背衬层312和腔体313本身之间的牢固接合，那么在不脱离本发明的范围和内容的情况下，腔体313可以采取其它的几何形状。
[0035]如在本发明的这个当前的示例性实施例中所示的芯片插入件314可通常由不同于第一材料的第二材料形成。更具体地，第二材料可通常具有大于第一材料的杨氏模量的杨氏模量，以允许高尔夫球杆头的中央部分可以作为单个的一体式实体移入和移出高尔夫球杆头300，从而提高性能。甚至更具体地，该第二材料可通常具有大于约130GPa、更优选地是大于约150GPa、并且最优选地是大于约170GPa的杨氏模量。除了具有高的弹性模量之外，第二材料可通常具有大于约500MPa、更优选地是大于约600MPa、并且最优选地是大于约700MPa的屈服强度。最后，第二材料可通常具有大于约750MPa、更优选地是大于约850MPa、并且最优选地是大于约950MPa的极限抗拉强度。根据上述公开的芯片插入件314的材料特性，可以看出，有许多符合这些特性的材料，尤其是鉴于这样的事实:在一些实施例中，第一材料可以脱离钛。然而，在本发明的一个优选实施例中，芯片插入件314可由钢来进行构造，这是因为钢容易获得，同样也是因为钢符合以上标准的固有能力。许多其它材料如碳钢、不锈钢、陶瓷、钨、碳化钨、碳化硼、金属注射成型材料、或符合以上描述的任何其它材料只要满足上述的材料特性，在不脱离本发明的范围和内容的情况下均可使用。
[0036]类似于第一外层310，作为创建芯片插入件314的可选方法中的一种，芯片插入件314也可以被喷入腔体313内。在本发明的一个示例性实施例中，优选的是使用喷涂沉积方法来创建芯片插入件314 (其细节将在后面进行更详细的描述)，因为使用喷涂沉积方法提供了一种简单的方式来连接两种不同的材料。重要的是要认识到喷涂沉积的厚度至关重要；因为这种厚度在击球面302内部创建了明确的结构来充分改变击球面302的性能特性。芯片插入件314内部的结构的创建显著不同于可以应用到第一外层310上的纯粹涂层，由于第一外层310的唯一目的是来创建一种薄的、均匀的材料层以便于符合USGA的规则和条例。[0037]附图中的图4示出了第一外层410、具有腔体413的第二背衬层412以及芯片插入件414的分解视图，提供了在用于构造该多材料的击球面部分402的各个组件之间关系的更清楚的图示。尽管该多材料击球面部分402的构造中所包括的组件数目相对小，但是需要对无缝地将这些组件接合在一起的能力进行更多的解释。尽管许多接合方法(例如焊接和钎焊)可以潜在地用于将击球面部分402的这些组件连接在一起，但是那些方法通常不提供在各个组件之间的足够充分结实的接合以便于承受通常与高尔夫球杆头的击球面部分402相关联的高的撞击力。
[0038]为了解决传统的接合方法的缺陷，本发明结合了多种先进的接合技术，例如扩散接合、液体界面扩散、扩散硬钎焊、或甚至超塑性成型等等，因为其中的这些方法可以用于实现高尔夫球杆头应用所需的接合强度。
[0039]在一个不例性实施例中，第一外层410、第二背衬层412和芯片插入件414可通过使用扩散接合技术来形成在一起。扩散接合是一种固态焊接工艺，通过这种工艺，通过增加浓度梯度来促使原子横跨界面进行迁移，两种金属能够接合在一起。扩散接合技术通常包括将材料加热至升高的温度一段较长的时间，以允许材料在大的表面上产生极强的接合。关于扩散接合工艺的更多细节可在美国专利第57367899号中找到，该专利的全部公开内容通过引用并入本文。
[0040]在本发明的一个可选的实施例中，击球面部分402的组件可使用液体界面扩散技术来连接在一起。液体界面扩散接合通过使用钛合金界面材料、低共熔材料或三元材料来减少所需的表面处理而消除了普通扩散接合的一些缺陷。更具体地，由于钛合金界面材料的存在，液体界面扩散大大降低了对配合表面的平滑度、清洁度和平坦度的要求，从而确保适当的扩散接合。关于液体界面扩散的更多细节可在美国专利第53957194号中找到，该专利的全部公开内容通过引用并入本文。
[0041]在本发明的另一个可选的实施例中，击球面部分402的组件可使用超塑性成型而连接在一起。超塑性成型是基于超弹性理论用于形成金属片的金属加工工艺。超塑性成型工艺可通常包括将具有超细晶粒尺寸的金属加热以便于提升超弹性，这允许在一次操作中创建庞大而复杂的几何结构。关于超塑性成型的更多细节可在美国专利第4603808号中找至IJ，该专利的全部公开内容通过引用并入本文。
[0042]在本发明的又一个可选的实施例中，击球面部分402的组件可通过使用以上简要描述的喷涂沉积工艺连接在一起。通过使用喷涂沉积工艺，熔化的或被加热的喷涂材料可粘附到对象表面上，而无需使用粘合剂或接合工艺，这大大简化了当前的工艺。如在当前申请中所提及的热喷涂工艺可通常指等离子喷涂工艺、爆燃喷涂工艺、电弧喷涂工艺、火焰喷涂工艺、高速氧燃料涂层喷涂工艺、温热喷涂工艺、或甚至是冷喷涂工艺，所有这些喷涂工艺都不脱离本发明的范围和内容。
[0043]该热喷涂工艺在高尔夫球杆上的应用通常包括当喷涂材料被加热到熔融或半熔融状态时将其以粉末或线状形式进给通过喷涂喷嘴。喷涂材料随后以微尺寸颗粒的形式加速朝向基材。燃烧或电弧放电通常被用作热喷涂工艺的能量来源，从而形成由无数的被喷涂颗粒积聚形成的最终物体。关于高尔夫球杆的热喷涂涂料的更多信息可以在美国专利第6419593号中找到，该专利的全部公开内容通过引用并入本文。
[0044]热喷涂工艺尽管通常被用来创建芯片插入件414，但也可以被用来创建击球面部分402的其它组件，例如第一外层310或者甚至在第二背衬层412后部的可变几何形状，所有这些都不脱离本发明的范围和内容。在一个例子中，热喷涂工艺可以用来创建覆盖从背线向下到前缘的整个球面的“盖子”，而不脱离本发明的范围和内容。
[0045]附图中的图5示出了图3所示的圆圈C的放大视图，并允许显示关于击球面部分502的更多细节。可以看出，击球面部分502具有所有相同的组件，例如具有第一厚度dl的第一外层510、具有第二厚度d2的第二背衬层512、以及具有第三厚度d3的芯片插入件514。这里值得提及的是，相对厚度dl、d2和d3的测量通常都可在击球面部分502的几何中心处进行，尽管事实是为了便于说明，图5已经在稍微偏离中心的位置处示出了相对厚度。如在该当前的示例性实施例的附图中所示的第一厚度dl可以被保持为相对较薄，以便在撞击期间当球面前部被压缩时节省不必要的重量。由第一外层510所受到的压缩力引起的内部应力可通常小于由击球面部分502的背部所受到的张力引起的内部应力，因此降低了对厚度dl的厚度需求。更具体地，第一厚度dl可通常小于约0.7mm，更优选地小于约
0.6mm，并且最优选地小于约0.5mm。如前面所提到的，具有第二厚度d2的第二背衬层512是击球面部分502的当由于与高尔夫球撞击而受到张力时受到最大内部应力的部分；因此要求第二厚度d2明显厚于第一厚度dl。更具体地，第二厚度d2可通常大于约0.8mm，更优选地大于0.9mm,并且最优选地大于1.0mm。最后，第三厚度d3示出了芯片插入件514的厚度，其中厚度d3可通常在约1.8mm至约2.2mm之间，更优选地在约1.9mm至约2.1mm之间，最优选地为约2.0mm。
[0046]在进入到关于每一层的相对厚度相对于彼此的重要性的讨论之前，重要的是要认识到这里的由喷涂沉积工艺产生的每个厚度需要充分足够以在击球面部分502内建立结构元件。换言之，可以说每一层的厚度显然比纯粹的涂层要厚，这对于当前发明的正常操作而言是至关重要的；这是由于每一层需要提供足够的结构来改变击球面部分502的性能。应当注意，任何薄于约0.1mm的材料层都应该被视为涂层；而另一方面，任何厚于约1.0mm的材料层都应该被视为结构元件。因此，这里值得强调的是，使得喷涂沉积层的厚度大于约
1.0mm,更优选地大于约1.25mm,并且最优选地大于约1.55mm是至关重要的。
[0047]在本发明的优选实施例中，喷涂沉积层可通常涉及具有厚度d3的芯片插入件514。然而，例如第一外层510或者甚至第二背衬层512的附加层也可使用本热喷涂工艺形成而不脱离本发明的范围和内容，只要所形成的层中的一个具有大于厚于约1.0mm的临界厚度的厚度。事实上，在本发明的又一可选实施例中，整个第一外层510可以使用喷涂沉积工艺而创建，以便在不存在芯片插入件514或腔体513的情况下创建前层，只要第一外层510满足创建结构支撑层的所需厚度要求。因此，可以说，本发明的击球面部分502具有由热喷涂形成的至少一层，其中该至少一层具有大于约1.0mm、更优选地大于约1.25mm、并且最优选大地于约1.5mm的厚度。
[0048]尽管击球面部分502的各个区域的相对厚度都已经在以上进行了公开，但是值得再次强调的是相对于彼此的厚度的重要性。更具体地，因为第二背衬层512受到明显高于在第一外层510处的压缩应力的张应力，所以第二背衬层512的厚度d2需要明显大于第一外层510的厚度。为了适当地获取击球面部分502具有足够的耐久性所需的对各个组件的各个部分的厚度要求，在以下方程(I)中创建了 “球面厚度比”以便获取厚度dl和厚度d2之间的关系。[0049]球面厚度比=厚度dl/厚度d2等式(I)
[0050]根据本发明的示例性实施例的击球面部分502可通常具有小于约0.875、更优选地小于约0.66、并且最优选地小于约0.50的“球面厚度比”。
[0051]芯片插入件514的形状可通常是大致为具有约21.75mm长的长轴和约11.63mm长的短轴的圆形或椭圆形。结合上述的约2.0mm的近似厚度，芯片插入件514可通常具有约371.45mm3的体积；然而，可能发生芯片插入件514的总体积的微小偏差，同时仍获得相同的性能增益。更具体地，芯片插入件514可具有在约300mm3和约400mm3之间、或者甚至在约250mm3和约450mm3之间的体积，所有这些都不脱离本发明的范围和内容。最后，因为通常可能不希望向高尔夫球杆头的击球面部分502增加过大的重量，所以通常希望保持芯片插入件514的重量尽可能地最小。因此，给定上面讨论的一些材料性能和上述的体积范围，芯片插入件514可通常具有小于3.0克、更优选地小于2.95克、并且最优选地小于2.90克的质量。
[0052]在进入关于本发明的其它实施例的讨论之前，在这里重要的是指出芯片插入件514可呈现出圆顶形状，并且平坦侧面面对着第一外层510而圆形侧面面对着第二背衬层512。这种特定的构造消除了在第二背衬层512后部的锐角，这些锐角可以是在受到撞击力时具有提升的应力的点。因为在第二背衬层512处的张应力明显高于在第一外层510处的压应力，所以重要的是将腔体的圆形侧面保持在第二背衬层512上。因为压应力并不如此明显，并且因为这种类型的圆顶腔体构造更容易使用传统的加工方法来创建，所以圆顶的平坦侧面与第一外层510相互作用。
[0053]附图中的图6示出了根据本发明的可选实施例的击球面部分602的放大的剖视图，其中芯片插入件614呈现出碟状形状而不是圆顶形状。将芯片插入件614制成碟状形状而不是圆顶形状可通过增加最有效击球点的大小而进一步改善高尔夫球杆的性能；然而，这种几何形状可能使其更难制造。更具体地，图6示出了具有在第一外层610后部的多个突起616以消除这些组件之间的任何间隙的第一外层610。
[0054]附图中的图7示出了根据本发明的可选实施例的击球面部分702的放大的剖视图，其中芯片插入件714呈现碟状形状而不是圆顶形状。然而，不同于图6中所示的击球面部分602，在该实施例中的击球面部分702具有允许腔体部分地形成在第一外层710上和部分地形成在第二背衬层712上的不同的分型线。这种类型的构造允许在任一组件上无异常形状的情况下采用碟状芯片插入件714。
[0055]附图中的图8示出了根据本发明的可选实施例的击球面部分802的放大的剖视图，其中芯片插入件814具有波纹几何形状。使得芯片插入件814具有波纹构造允许芯片插入件814来实现所需的高模量，同时降低芯片插入件814的总重量。
[0056]附图中的图9示出了根据本发明的可选实施例的击球面部分902的放大的剖视图，其中额外的中间层916夹在第一外层910和第二背衬层912之间。并入额外的中间层916显著地简化了制造过程，因为第一外层910和第二背衬层912现在都可以由绝对平坦的表面制成。为芯片插入件914创建腔体所唯一需要做的机械加工是在中间层916中，该机械加工可以容易地完成，而没有对腔体深度的任何限制。在本发明的当前示例性实施例中，中间层916可通常由类似于第一外层910和第二背衬层912的材料构成，然而，中间层916可以由完全不同的材料构成而不脱离本发明的范围和内容，只要该中间层916能够与其它组件形成在一起。
[0057]附图中的图10示出了根据本发明的可选实施例的击球面部分1002的放大的剖视图，其中它仅具有第二背衬层1012，该第二背衬层1012具有使用芯片插入件1014填充的腔体。需要注意的是，在该实施例中，击球面部分1002不具有第一外层来覆盖芯片插入件1014以确保外击球表面是均匀的材料。尽管该实施例可能不符合当前的要求击球面由均匀材料制成的高尔夫球的USGA规则，但是其可能潜在地从向击球面部分1002的前表面增加不必要的重量的所有其它先前提及的实施例中提供显著的性能增益。如上所述，因为在前部的应力是如此小的，所以没有必要加强前部，从而允许芯片插入件1014露出。在与图10中所示的实施例略微不同的实施例中，击球面部分1002的前部可以由钛或任何其它材料的薄膜进行覆盖以实现图10中所示的实施例的重量节省，同时所有这些都直观地符合USGA要求。
[0058]附图中的图11示出了根据本发明的可选实施例的击球面部分1102的分解视图。更具体地，在本发明的该可选实施例中，第一外层1110可不需要占据整个前表面来实现相同的目的。尽管图11中所示的该实施例就加工出外部凹部1115而言可能需要除了腔体1113之外的更多的加工工作，但是它显著地减小了组件之间的接合表面。接合表面的减小可能在涉及扩散接合或使用了液体界面扩散工艺的情况下是理想的。因为这两种工艺都需要大量的表面处理来实现接合。在该当前的示例性实施例中的第一外层1110可呈现出圆盘形状以便提供易于加工的形状，然而，正如将在后面详细示出的那样，第一外层1110可呈现出小于击球面部分1102的外周边的任何形状，而不脱离本发明的范围和内容。最后，在此值得注意的是，第一外层1110可通常由与第二背衬层1112相同的钛材料制成，这允许最终产品具有符合USGA规则的均勻击球表面。然而,第一外层1110可由与第二背衬层1112大体类似或者甚至完全不同的材料制成，而不脱离本发明的范围和内容。
[0059]附图中的图12示出了根据本发明的可选实施例的击球面部分1202的分解视图。更具体地，第一外层1210可具有与芯片插入件1214的形状明显类似、但足够大以覆盖芯片插入件1214本身的形状。相应地，外部凹部1215也可呈现出与第一外层1210类似的形状，而不脱离本发明的范围和内容。使得第一外层1210呈现出与芯片插入件1214的形状类似的形状可为第一外层1210提供更集中的形状，这进一步降低了各种组件的扩散接合所需的表面处理的量。
[0060]最后，附图中的图13示出了本发明的实施例的放大的剖视图，其中第一外层1310可不覆盖高尔夫球杆头的整个前击球表面。更具体地，如图13所示的剖视图像所显示的，第一外层1310可仅部分地覆盖前部击球表面。本实施例的剖视图还示出了组件之间的接合表面显著减小，以使得扩散接合技术所需的表面处理最少。
[0061]除了在操作实例中之外，或者除非另外特别说明，所有的数值范围、数量、数值和百分比，如材料的量、转动惯量、重心位置、厚度、拉伸角度、各种性能比以及在说明书的前述部分中的其它内容可以读作在前面加以“大约”这个词，即使术语“大约”可能没有明确地连同数值、数量或范围出现。因此，除非有相反的指示，以下说明书和所附权利要求书中陈述的数值参数都是近似值，它们可以根据试图通过本发明获得的所需性能而变化。最起码不打算限制对权利要求的范围应用等同原则，每个数字参数至少应该根据含所报告有效数字的数以及通过使用普通舍入方法来解释。[0062]虽然，阐述本发明广义范围的数值范围和参数是近似值，但是在具体实施例中所列出的数值则尽可能精确地报告。然而任何数值都固有地含有特定的误差，该误差是必要地由各自测试的测量中发现的标准差造成的。此外，当本文给出变化范围的数字范围时，设想可用包括所列举数值的这些数值的任何组合。
[0063]当然，应当理解，上述内容涉及本发明的示例性实施例且可在不背离如随附权利要求书中所阐明的本发明精神及范围内作各种修改。
【权利要求】
1.一种高尔夫球杆头，包括: 击球面部分，其位于所述高尔夫球杆头的前部；和 本体部分，其附接在所述击球面部分的尾部， 其中，所述击球面部分还包括多个层，其中，所述多个层中的至少一个是通过喷涂沉积工艺形成的，并且其中，所述多个层中的所述至少一个具有大于约1.0毫米的厚度。
2.如权利要求1所述的高尔夫球杆头，其中，所述多个层中的所述至少一个的所述厚度是大于约1.25毫米的。
3.如权利要求1所述的高尔夫球杆头，其中，所述多个层中的所述至少一个的所述厚度是大于约1.50毫米的。
4.如权利要求1所述的高尔夫球杆头，其中，所述喷涂沉积工艺是一种冷喷涂工艺。
5.如权利要求1所述的高尔夫球杆头，其中，所述喷涂沉积工艺是一种等离子喷涂工艺。
6.如权利要求1所述的高尔夫球杆头，其中，所述喷涂沉积工艺是一种火焰喷涂工艺。
7.如权利要求1所述的高尔夫球杆头，其中，所述喷涂沉积工艺是一种电弧喷涂工艺。
8.—种高尔夫球杆头,包括: 击球面部分，其位于所述高尔夫球杆头的前部； 本体部分，其附接在所述击球面部分的尾部；` 其中，所述击球面部分还包括: 第一外层，其是由第一材料制成的，形成所述击球面部分的外表面； 第二背衬层，其是由与所述第一外层类似的材料制成的，形成所述击球面部分的内表面； 其中，所述第一外层与所述第二背衬层结合以形成大体在所述击球面部分的几何中心附近的腔体；以及 芯片插入件，其是由第二材料制成的，被放置在所述腔体内； 其中，所述芯片插入件是使用喷涂沉积工艺形成的，并且其中，所述芯片插入件具有大于约1.0毫米的厚度。
9.如权利要求8所述的高尔夫球杆头，其中，所述芯片插入件的所述厚度是大于约1.25毫米的。
10.如权利要求8所述的高尔夫球杆头，其中，所述芯片插入件的所述厚度是大于约1.50毫米的。
11.如权利要求8所述的高尔夫球杆头，其中，所述击球面具有小于约0.875的面厚度t匕，所述面厚度比被定义为所述第一外层在所述几何中心处的厚度除以所述第二背衬层在所述几何中心处的厚度。
12.如权利要求11所述的高尔夫球杆头，其中，所述击球面部分具有小于约0.66的面厚度比。
13.如权利要求12所述的高尔夫球杆头，其中，所述击球面部分具有小于约0.50的面厚度比。
14.如权利要求13所述的高尔夫球杆头，其中，所述第一材料是不同于所述第二材料的。
15.如权利要求14所述的高尔夫球杆头，其中，所述第二材料具有大于所述第一材料的杨氏模量的杨氏模量。
16.如权利要求15所述的高尔夫球杆头,其中，所述第二杨氏模量是大于约130GPa的。
17.如权利要求16所述的高尔夫球杆头,其中,所述第二杨氏模量是大于约150GPa的。
18.如权利要求17所述的高尔夫球杆头,其中,所述第二杨氏模量是大于约170GPa的。
19.一种高尔夫球杆头，包括: 击球面部分，其位于所述高尔夫球杆头的前部；和 本体部分，其附接在所述击球面部分的尾部； 其中，所述击球面部分还包括: 背衬层，其由第一材料制成，形成所述击球面部分的内表面； 前层，其由第二材料制成，是使用喷涂沉积工艺形成的，并且其中，所述前层具有大于约1.0毫米的厚度。
20.如权利要求20所述的高尔夫球杆头，其中，所述第一材料是不同于所述第二材料的。
【文档编号】A63B53/04GK103566554SQ201310345458
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年8月9日 优先权日:2012年8月9日
【发明者】乌代·V·德神穆科, 查尔斯·E·戈尔登 申请人:阿库施耐特公司