多材质的高尔夫球杆头的制作方法

本发明总体上涉及一种改进的高尔夫球杆头，其中高尔夫球杆头的一部分由多层轻质材料制成。在高尔夫球杆头的不同部分使用这种轻质材料使得能够产生更多任意支配质量，其可以用于通过控制高尔夫球杆头的重心和惯性矩来进一步改进高尔夫球杆的性能。

背景技术：

在工业领域中通常理解的是，高尔夫球杆头的性能在很大程度上取决于高尔夫球杆头的重心(CG)位置和惯性矩(MOI)。为了调整高尔夫球杆头的CG和MOI，高尔夫球杆设计者通常策略性地将质量放置在高尔夫球杆头内的特定位置以实现期望的CG和MOI。根据上述设计目标，高尔夫球杆设计者经常努力减少高尔夫球杆的各个部分的不必要质量，以便有策略地将其放置在更期望的部分。这个过程对于高尔夫球杆的设计非常重要；高尔夫球杆设计行业甚至有描述此类节省质量的特定术语，将其称为“任意支配质量”。

美国专利US No.6,152,833(授予Werner等人)示出了试图通过创建由中空壳体结构支撑在其后部的轻质低密度的击打面来创建更多任意支配质量的较早实例之一。

美国专利US No.6,860,824(授予Evans)示出了高尔夫球杆设计者尝试创造更多任意支配质量的另一实例。在美国专利US No.6,860,824中，设想高尔夫球杆头具有主体部分，该主体部分优选地由轻质非金属材料构成，以帮助减少高尔夫球杆头的主体部分的质量。

美国专利US No.5,624,331(授予Lo等人)示出了通过形成具有金属壳体的复合金属木质型的高尔夫球杆头来增加任意支配质量的另一个实例，在其冠部具有至少两个开口，其中设置有复合盖。

最后，美国专利US No.7,361,100(授予Morales等人)示出了利用现代材料增加高尔夫球杆内的任意支配质量的一个现代的实例。更具体地，美国专利US No.7,361,100公开了一种高尔夫球杆头，其形成有冠部，冠部上有孔，该孔具有弧形后边缘和基本上平行于击打面的前边缘，其中通过肋在孔中形成开口，所述开口中填充有诸如碳纤维环氧树脂的有机复合材料。

应当注意的是，尽管所有上述提及的现有技术都能够减少高尔夫球杆头的各个部分的不必要质量，但是它们未能解决与使用轻质材料(例如石墨复合材料)相关联的附带缺点。当使用轻质材料替换高尔夫球杆的各个部分的金属材料时，高尔夫球杆的声音和手感会显著劣化，导致不期望的高尔夫球杆。因此，从上文可以看出，虽然现有技术能够通过使用轻质材料产生任意支配质量，但是它们不能在这样做的同时使高尔夫球杆所不期望的声音和手感最小化。

发明概述

本发明的一个方面是一种高尔夫球杆头，其包括位于所述高尔夫球杆头的前部的击打面部分，和连接到所述击打面部分的后部的主体部分，该主体部分还包括冠部和底部。所述高尔夫球杆头至少冠部和底部之一还包括基层和轻质覆盖层，其中基层还包括多个切口，且轻质覆盖层具有大于约15％至约60％的内部暴露百分比。

在本发明的另一方面，一种高尔夫球杆头，其包括位于所述高尔夫球杆头的前部的击打面部分，和连接到所述击打面部分的后部的主体部分，该主体部分还包括冠部和底部。所述高尔夫球杆头至少冠部和底部之一还包括基层和轻质覆盖层，其中基层还包括多个切口，并且轻质覆盖层具有大于约15％至约60％的内部暴露百分比，并且所述基层具有小于约0.50mm的最大厚度，并且所述轻质覆盖层具有小于约0.30mm的最大厚度。

参考以下附图、说明和权利要求书将更好地理解本发明的这些特征、方面和优点。

附图说明

根据如附图所示的对本发明的如下说明，本发明的前述及其它特征和优点将变得明显。所述附图并入本文并形成说明书的一部分，进一步用于解释本发明的原理，并使相关领域的技术人员能够制造和使用本发明。

图1示出根据本发明的优选示例性实施方式的高尔夫球杆头的立体图；

图2示出如图1所示的本发明的实施方式的高尔夫球杆头的分解立体图；

图3示出如图1所示的高尔夫球杆头的横截面图，沿向前和向后方向取自高尔夫球杆头的中部；

图4示出如图3中所示的圆形区域A标识的高尔夫球杆头的一部分的横截面图的放大图；

图5示出根据本发明的替代实施方式的高尔夫球杆头的立体图；

图6示出如图5所示的本发明的替代实施方式的高尔夫球杆头的分解立体图。

图7示出根据本发明的另一替代实施例的高尔夫球杆头的立体图；

图8示出如图7所示的本发明的另一替代实施方式的高尔夫球杆头的分解立体图；

图9示出根据本发明的又一替代实施例的高尔夫球杆头的立体图；

图10示出根据本发明的再一替代实施例的高尔夫球杆头的立体图。

具体实施方式

下文的详细说明描述了实现本发明的当前想到的最佳方式。所述说明不应被视为限制性的，而是仅以说明本发明的一般原理为目的，因为本发明的范围由所附权利要求书作了最好的限定。

下文描述了各个发明特征，并且每个发明特征可以彼此独立地使用或与其它特征组合使用。然而，任何单个发明特征可能不能解决任意或全部上述问题，或者可能仅解决上述问题之一。此外，上述的一个或多个问题可能不能由下文描述的任何特征完全解决。

图1示出根据本发明的示例性实施方式的高尔夫球杆头100的立体图。图1所示的高尔夫球杆头100通常可以具有连接到所述高尔夫球杆头100的前部的击打面102和连接到击打面102后部的主体部分。主体部分通常还可以包括位于高尔夫球杆头100的顶部附近的冠部104和位于高尔夫球杆头100的底部附近的底部106。最后也是最重要的是，根据本发明的示例性实施方式的高尔夫球杆头100的冠部104还可以包括具有不同材料的多个层。换而言之，根据本发明的示例性实施方式的高尔夫球杆头100可以具有多材质的冠部。

为了提供根据本发明的示例性实施方式的高尔夫球杆头100的各部件能够更清楚的图示说明给出了图2，图2示出高尔夫球杆头200的分解立体图，其示出多材质的冠部204可进一步包括基层210和轻质覆盖层212。

基层210通常可以由密度为约4.0g/cm³至约4.7g/cm³，更优选密度为约4.1g/cm³至约4.6g/cm³，最优选密度为约4.4g/cm³的钛型材料构成。所述钛基层210不仅有助于为高尔夫球杆头200的冠部204提供结构刚性，而且还可以通过在整个区域中引入多个切口208而有助于产生任意支配质量。在本发明的该示例性实施方式中示出的多个切口208通常可以是椭圆形或圆形的，以便在保持基层210的结构完整性的同时提供最多的质量节约。然而，应当注意的是，尽管椭圆形或圆形切口208是优选的，但在不偏离本发明的范围和内容的情况下，可以使用许多其它类型的几何形状的切口208以从基层210去掉材料。

当从材料切出孔时，通常理解的是材料的结构刚性可能受损。因此，为了解决由于多个切口208造成的冠部204中结构刚性的潜在劣化，本发明可以利用不同技术的组合。首先，本发明试图通过使用强度更高的钛材料用于基层210来恢复一些损失的结构刚性。在本发明的一个优选实施方式中，使用ATI 425钛材料；然而，在不偏离本发明范围和内容的情况下，可以使用许多其它高强度材料，例如SP 700钛、KS 120钛、KS100钛、钛8-1-1-，只要其能够提供增加的强度性能。除了将高强度钛材料用于基层210之外，本发明还使用轻质的覆盖层212。

图2中所示的轻质覆盖层212通常可以是轻质材料，其密度低于基层210、底部206和击打面202的密度。在一个示例性实施方式中，轻质材料层210可以使用密度为约2.7g/cm³的铝材料、密度为约1.738g/cm³的镁材料、密度为约1.50g/cm³的复合型材料，或者密度比第一材料的密度更低的任何其它材料构造，均不偏离本发明。在本发明的优选实施方式中，用于产生轻质覆盖层212的材料通常可以是具有非常低的纤维面积质量的复合材料。关于高尔夫球杆头中具有低纤维面积质量的复合材料的更多信息可以在Deshmukh的美国专利申请US 14/834,654中找到，其中公开的内容通过引用整体纳入本文。

基层210和轻质覆盖层212的组合允许高尔夫球杆头200实现最大量的任意支配质量，同时保持冠部204部分中的结构刚度，以能够承受高尔夫球杆200和高尔夫球之间的高冲击应力。从冠部204部分节省的任意支配质量的量则可以容易地应用于高尔夫球杆头200内的更具策略性的位置。

在图2中还可以看到这种任意支配质量的更具策略性的位置的一个示例性位置，其为质量构件220的形式。在本发明的当前示例性实施方式中，任意支配质量可以向高尔夫球杆头200的后底部集中，而质量构件220可以位于高尔夫球杆头200内的替代位置，而不偏离本发明的范围和内容。本发明的当前示例性实施方式中，位于质量构件中的附加质量的量通常可以大于约5克，更优选大于约7克，最优选大于约9克，而不偏离本发明的范围和内容。

为了说明各部件在组装设置中如何彼此相互作用，附图3示出高尔夫球杆头300的横截面图。横截面区域沿着高尔夫球杆头的中心在前后方向选取，穿过击打面的中心。在横截面图中，我们可以看到高尔夫球杆头300仍然具有击打面302、冠部304和底部306。如之前在图2所示的分解图中所示，冠部304可以进一步包括基层310和轻质覆盖层312。首先可以看出，冠部304厚度非常小，使得高尔夫球杆头300能够实现所需的任意支配质量。假设冠部304的整个厚度很薄，可以容易地推断出轻质覆盖层312甚至可能更薄。为了示出冠部304与基层310以及轻质覆盖层312一起的厚度，提供图4，其是图3中所示的圆形区域A的横截面的放大图。

附图的图4示出如图3所示的圆形区域A所示的高尔夫球杆头300的冠部304的一部分的横截面的放大图。首先，应指出的是，图4中所示的基层410通常可以通过焊接工艺，在焊接接头416附近连接到高尔夫球杆头的冠部的前端。由于基层410和冠部前端都由钛型材料制成，它们焊接在一起通常没有任何问题。可以看出，在焊接接头416正后面，基层410可以具有台阶418，以允许轻质覆盖层412被放置在基层410上方。在本发明的一个示例性实施方式中，轻质覆盖层412可以通过使用粘合型材料连接到基层410。然而，应指出的是，如果使用复合材料，则轻质覆盖层412可以直接模压在基层410上，而不偏离本发明的范围和内容。在本发明的当前示例性实施方式中，基层410通常可以具有小于约0.50mm，更优选地小于约0.40mm，并且最优选地小于约0.35mm的厚度d1，所有这些都不偏离本发明的范围和内容。本发明的当前示例性实施方式中示出的轻质覆盖层412，由于其可以由轻质复合型材料制成，其通常可以具有小于约0.30mm，更优选地小于约0.25mm，最优选地小于约0.20mm的厚度d2。

在此值得注意的是，尽管上文讨论的焦点在于不同层的质量、厚度和密度，以减少不必要的质量并产生任意支配质量，但本发明的关键是基于在不牺牲高尔夫球杆头的所有重要的声音和手感的情况下，实现质量节省的能力。基于上文的讨论，可以清楚地看出，与使用标准钛型材料相比，用于轻质覆盖层的材料由于具有较低密度的特性，使用时可有助于减少高尔夫球杆的质量。然而，本发明认识到，当使用轻质材料来替代传统的钛型材料时，高尔夫球杆头的声音和手感受损。当使用轻质材料时高尔夫球杆的声音和手感出现劣化是由于在与高尔夫球撞击期间发生的声音振动将随材料而有所不同。

本发明不仅认识到声音劣化的可能性，而且通过寻找实现的质量节省的量与保持高尔夫球杆头的声音和手感之间的适当平衡来解决这个问题。为了实现这种协调的平衡，本发明发现，通过关注由基层410的切口408从内部暴露的轻质覆盖层412的量，将有助于在保持高尔夫球杆头的声学特征和手感的同时获得所需的任意支配质量。通过切口408所暴露的轻质覆盖层412的量通常表示为轻质覆盖层412的总内表面积的百分比，并且其对于本发明的适当功能是极其关键的。更具体地，可以说在本发明的优选实施方式中，轻质覆盖层412的内表面积的仅约15％至约60％，更优选地约20％至约50％，最优选地约25％至约45％，通过切口408从内部暴露。暴露的内表面积的范围对于本发明的适当功能是关键的，因为如果太多的轻质覆盖层412通过切口408从内部暴露，高尔夫球杆的声音和手感会受损。或者，如果轻质覆盖层412的内表面积通过切口408暴露的太少，则节省的质量不会显著到足以实现任何质量节省。

为了量化此非常重要的百分比，本发明创建了非常简单的术语，称为“内部暴露百分比”，其被定义为通过切口408暴露的轻质覆盖层412的内表面积除以轻质覆盖层412的总内表面积。该“内部暴露百分比”概括为以下公式(1)：

如上所述，根据本发明的高尔夫球杆头的轻质覆盖层412的内部暴露百分比在约15％至约60％之间，更优选在约20％至约50％之间，最优选在约25％至约45％之间。

附图的图5示出根据本发明的替代实施方式的高尔夫球杆头500的立体图。在本发明的该实施方式中，基层510可以不限于高尔夫球杆头500的冠部504，而是可以向高尔夫球杆头500的底部506施加，而不偏离本发明的范围和内容。为了提供高尔夫球杆头500的各部件的更清楚的图示说明，还提供了示出分解视图的图6。

附图的图6示出根据图5所示的本发明的替代实施方式的高尔夫球杆头600的分解立体图。在本发明的这个分解图中，可以看出，除了其在冠部604部分中的应用之外，高尔夫球杆头600的底部606部分也可以包含基层610。除了上述之外，图6还示出轻质覆盖层612的形状和尺寸，为了示出切口508，之前在图5中移除了轻质覆盖层612。覆盖层612无需基本上平面的，如图2中最初所示，而是可以采取高尔夫球杆头的外部形状(类似皮肤)，这不会偏离本发明的范围和内容。这里应当注意，尽管基层610覆盖更多的高尔夫球杆头，但仍保持轻质覆盖层612的内部暴露百分比，以维持质量节省与保持声音和手感之间的完美平衡。

附图的图7示出根据本发明的另一替代实施方式的高尔夫球杆头700的立体图。更具体地，在本发明的这个替代实施方式中，基层710可以用在高尔夫球杆头700的主体的趾部和跟部的部分，使得高尔夫球杆头700的中心部分能够产生桥接构件730，而不偏离本发明的范围和内容。如本发明的该示例性实施方式所示，桥接构件730可大体上有助于在高尔夫球杆头700内产生更多的结构刚度，从而允许基层710甚至在一些情况下更薄。

附图的图8示出如图7所示的高尔夫球杆头800的分解立体图。所述分解立体图不仅能够更清楚地示出轻质覆盖层812，而且还示出位于高尔夫球杆头800的后部的质量构件820。从该分解立体图中可以看出，质量构件820沿着桥接构件830定位，以允许质量构件820固定到高尔夫球杆头800，而不需要附加的特征。最后，值得注意的是，即使在本发明的这个可替代实施方式中，高尔夫球杆头也将具有相同百分比的通过前述的切口808从内部暴露的轻质覆盖层812，以便保持质量节省和保持声音和手感之间的完美平衡。

附图中的图9示出了根据本发明的另一替代实施方式的高尔夫球杆头900的立体图。在本发明的该替代实施方式中，高尔夫球杆头900可以在整个主体部分上包括多个切口908以产生基层910。该高尔夫球杆头900通常可以覆盖有轻质覆盖层，如先前在现有实施方式中所述，但所述覆盖层未在图9中示出，以使内部结构更加清楚。

附图的图10示出了根据本发明的另一替代实施方式的高尔夫球杆头1000的立体图。图10示出稍有不同的内部结构，其中可以使用形状不是圆形的切口1008来形成基层1010。事实上，在本发明的替代实施方式中，切口1008可以呈现为圆形、椭圆形、矩形或任何其他形状的任何形状，只要其具有如上文所讨论的内部暴露百分比，均不偏离本发明的范围和内容。

除了在操作的实施例中，或除非另有明确说明，否则所有数值范围、量、值和百分比，诸如材料量、惯性矩、重心位置、顶部、出模角度、各种性能比，以及本说明书的前述部分中的其他值、量或范围，可以被读作以词“约”开头，即使术语“约”可能没有明确出现在值、量或范围中。因此，除非相反地指出，在上述说明书和所附权利要求中阐述的数值参数是近似值，其可以根据本发明所寻求获得的期望性质而变化。至少，不意图限制等同原则应用于权利要求的范围，每个数值参数应当至少根据报出的有效数字的数量并通过采用通常的数值修约规则进行解释。

尽管阐述本发明的宽保护范围的数值范围和参数是近似值，但是在具体实施例中阐述的数值尽可能精确地报告。然而，任何数值固有地包含必然由在它们各自的测试方法中发现的标准偏差而导致的某些误差。此外，当在本文中阐述变化范围的数值范围时，预期可以使用这些值的任何组合，包括所列举的值在内。

当然，应当理解的是，前述内容涉及本发明的示例性实施方式，并且在不偏离如所附权利要求中阐述的本发明的精神和范围的情况下可以进行修改。