具有结构柱的高尔夫球杆头的制作方法

本申请是申请日为2017年2月23日、申请号为“201710099616.2”、发明名称为“具有结构柱的高尔夫球杆头”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请是于2016年12月20日提交的美国专利申请号15/385,549的部分连续申请，美国专利申请号15/385,549是于2016年2月23日提交的美国专利申请号15/051,361的部分继续申请，美国专利申请号15/051,361是于2016年1月15日提交的美国专利申请号14/997,199的部分继续申请，美国专利申请号14/997,199是于2015年6月30日提交的美国专利申请号14/788,326的部分继续申请，并且也是于2015年7月8日提交的美国专利申请号14/794,578的部分继续申请，美国专利申请号14/794,578是于2015年6月30日提交的美国专利申请号14/755,068的部分继续申请，美国专利申请号14/755,068是于2014年9月26日提交并于2016年2月16日授予美国专利号9,259,627的美国专利申请号14/498,843的部分继续申请，美国专利申请号14/498,843是于2014年2月5日提交并于2015年11月10日授予美国专利号9,180,349的美国专利申请号14/173,615的部分继续申请，美国专利申请号14/173,615是于2013年9月27日提交并于2014年9月16日授予美国专利号8,834,294的美国专利申请号14/039,102的部分继续申请，美国专利申请号14/039,102是于2013年3月12日提交的现已放弃的美国专利申请号13/797,404的继续申请，美国专利申请号13/797,404要求于2012年6月27日提交的美国临时专利申请号61/665,203和于2012年8月16日提交的美国临时专利申请号61/684,079的优先权，其中每项专利的公开内容通过引用整体并入本文。美国专利申请号14/997,199也是于2015年2月13日提交并于2016年5月24日授予美国专利号9,345,936的美国专利申请号14/622,606的部分继续申请，美国专利申请号14/622,606是于2013年5月31日提交并于2015年2月17日授予美国专利号8,956,244的美国专利申请号13/906,572的继续申请，其中每项专利的公开内容通过引用整体并入本文。

本发明涉及一种高尔夫球杆头。更具体地，本发明涉及一种带有应力减小特征的高尔夫球杆头，所述应力减小特征经由中空内部将冠部部分与底部部分连接，并且布置成靠近击打面部段。

背景技术：

现有技术公开了具有内部结构的各种高尔夫球杆头。例如，kosmatka的标题为golfclubheadwithaninternalstrikingplatebrace(具有内部击打板支架的高尔夫球杆头)的美国专利号6299547公开了带有支架以限制击打板的偏转的高尔夫球杆头，yabu的标题为golfclubheadandmethodofmakingthesame(高尔夫球杆头及其制造方法)的美国专利号6852038公开了一种带有牢固的棒(soundbar)的高尔夫球杆头；galloway的标题为multiplematerialgolfclubhead(多材料高尔夫球杆头)的美国专利号7118493公开了一种带有复合尾部的高尔夫球杆头，所述尾部具有从金属面部部件的底部部段向上延伸的内部牢固部件(soundcomponent)；seluga等人的标题为golfclubheadwithcenterofgravityadjustability(具有重心可调整性的高尔夫球杆头)的美国专利号8834294公开了一种带有具有用于调整高尔夫球杆头的cg的质量的管的高尔夫球杆头；以及dawson等人的标题为weightedgolfclubhead(配重的高尔夫球杆头)的美国专利号8900070公开了一种高尔夫球杆头，其带有从底部朝向面部延伸的内部配重唇部(weightlip)。然而，现有技术没有公开通过在撞击时减小击打面部段中的应力来增加球速的内部结构，并且高尔夫球杆头的质量增加最小。

技术实现要素：

高尔夫球杆头包括将冠部部段连接到底部部段以在与高尔夫球的撞击期间减小击打面部段中的应力的内部结构。在一些实施例中，该内部结构是由钛合金构成的中空管或实心杆。

本发明的一个方面是一种包括铸造金属主体的高尔夫球杆头。铸造金属主体包括趾部结构连接件、跟部结构连接件、击打面部段、冠部转延部分(crownreturnportion)和底部部段。趾部结构连接件包括带有冠部端部、底部端部、前表面、后表面、跟部表面和趾部表面的主体。跟部结构连接件包括带有冠部端部、底部端部、前表面、后表面、跟部表面和趾部表面的主体。击打面部段具有外表面、内表面、上周边和下周边。冠部转延部分从击打面部段的上周边向后延伸。底部部段部分从击打面部段的下周边向后延伸。趾部结构连接件的冠部端部连接到冠部转延部分。跟部结构连接件的冠部端部连接到冠部转延部分。趾部结构连接件的底部端部连接到底部部段。跟部结构连接件的底部端部连接到底部部段。冠部转延部分与趾部结构连接件的冠部端部和跟部结构连接件的冠部端部两者之间的接触表面面积在冠部转延部分的表面面积的1％至5％的范围内。当击打面部段撞击高尔夫球时，趾部结构连接件和跟部结构连接件减弱冠部转延部分和底部部段的运动。

在一些实施例中，每个结构连接件均包括选自由实心杆和中空管组成的集合的结构。在其它进一步的实施例中，每个结构连接件均是由选自由钛合金和钢组成的集合的金属材料构成的实心杆。在替代性实施例中，每个结构连接件均定位成沿垂直于击打面部段延伸穿过面部中心的竖直平面距后面部表面不超过0.25英寸。

本发明的另一方面是高尔夫球杆头，其包括金属主体，该金属主体包括击打面部段，从击打面部段的下边缘延伸的底部部段和从击打面部段的上边缘延伸的转延部段，所述转延部段和所述底部部段限定上开口，并且所述击打面部段、底部部段和转延部段限定中空主体内部；以及第一结构连接件和第二结构连接件，所述第一结构连接件和第二结构连接件布置在所述中空主体内部内并从所述转延部段延伸到底部部段，其中所述第一结构连接件和第二结构连接件中的每一个均是实心金属杆，其中所述第一结构连接件或第二结构连接件中的任一者的任何部分均不与所述击打面部段接触，其中所述高尔夫球杆头满足方程vballnorm≥0.0356x+140.82，并且其中

在另一实施例中，高尔夫球杆头可包括冠部插入件，其可永久地附连于主体以封闭上开口。在一些实施例中，冠部插入件可由碳复合材料构成，并且第一加强构件和第二加强构件中的每个均可与主体一体地铸造。

本发明的另一方面是一种高尔夫球杆头，其包括金属主体，该金属主体包括击打面部段、从击打面部段的下边缘延伸的底部部段、从击打面部段的上边缘延伸的转延部段，和与击打面部段相对的尾端部，所述转延部段和底部部段限定上开口，并且击打面部段、底部部段和转延部段限定中空主体内部，第一结构连接件和第二结构连接件布置在所述中空主体内部内并且从所述转延部段延伸到所述底部部段，并且碳复合材料冠部插入件永久地附连于主体以封闭上开口，其中所述第一结构连接件和第二结构连接件中的每个在所述中空主体内部内被定位成相比于距尾端部而言更接近击打面部段，其中所述高尔夫球杆头具有420立方厘米至470立方厘米的体积，其中所述高尔夫球杆头满足方程vballnorm≥0.0356x+141.19，并且其中

在一些实施例中，第一结构连接件包括靠近转延部段的上端部和靠近底部部段的下端部，上端部与击打面部段间隔第一距离，且下端部与击打面部段间隔比第一距离更大的第二距离。在又一实施例中，第一距离为0.120英寸至0.150英寸，且第二距离为0.180英寸至0.210英寸。在另一实施例中，第一结构连接件和第二结构连接件中的每个均具有1.00英寸到2.50英寸的长度，第一结构连接件近似与第二结构连接件平行地延伸，并且第一结构连接件与第二结构连接件间隔0.75英寸到1.50英寸的距离。

在已经简要地描述了本发明之后，当结合附图时，相关领域的技术人员将从以下的本发明的详细描述中认识到本发明的上述和其它目的、特征和优点。

附图说明

图1是带有结构连接件的高尔夫球杆头的优选实施例的俯视立视图。

图2是图1中所示的高尔夫球杆头的底部立视图。

图3是图1中所示的高尔夫球杆头沿线3-3的横截面视图。

图3a是图1中所示的高尔夫球杆头沿线3-3的横截面视图，其图示结构连接件的表面。

图4是图3中所示的高尔夫球杆头沿线4-4的横截面视图。

图5是图3中所示的高尔夫球杆头沿线5-5的横截面视图。

图5a是图3中所示的高尔夫球杆头沿线5-5的横截面视图。

图6是图3中所示的高尔夫球杆头沿线6-6的横截面视图。

图7是图1中所示的高尔夫球杆头的俯视透视图，并且其中其冠部插入件和底部遮盖件被移除。

图8是图7中所示的实施例的底部透视图。

图9是描述如何计算高尔夫球杆头(包括图1中所示的实施例)的标准化(normalized)球速的流程图。

图10是用于计算高尔夫球杆头的标准化球速的示例性校准板的俯视平面图。

图11是图10中所示的校准板沿线11-11的横截面视图。

图12是示出现有技术的高尔夫球杆头和本文所描述的高尔夫球杆头的标准化球速(y轴)和特征时间(μs)(x轴)之间的关系的图表。

图13是高尔夫球杆头的横截面视图。

图14是高尔夫球杆头的俯视平面图。

图15是高尔夫球杆头的俯视透视图。

图16是高尔夫球杆头的仰视透视图。

图17是高尔夫球杆头的单独的内部视图。

图18是高尔夫球杆头的结构连接件和转延部段的相交部的单独内部视图。

图19是带有结构柱的高尔夫球杆头的前视立视图，并且其中面部被移除以图示高尔夫球杆头的内部。

具体实施方式

带有结构连接件的高尔夫球杆头10的优选实施例在图1-8中示出。高尔夫球杆头10优选地包括主体20，主体20具有带有面部中心34的击打面部段30、远离击打面部段30的上边缘31向后延伸的转延部段(returnsection)32、远离击打面部段30的下边缘33向后延伸的底部部段22、用于接合轴的杆颈24、跟部端部23、趾部端部25、上开口26、中空内部27和尾端部28。冠部部段40包括转延部段32和冠部插入件42，所述冠部插入件42放置在上开口26上以封闭中空内部27。主体20还包括在底部部段22的中心区域21中的三个切口70、72、74，其由具有比用于制造主体20的材料的密度更低的密度的遮盖件80闭合。冠部部段40和遮盖件80中的每个均优选地由碳复合材料构成，同时主体20由诸如钛合金或钢的金属材料构成。

在中空内部27内，两个结构连接件50、52近似平行于击打面部段30的后表面36并且彼此平行地从底部部段22向上延伸到转延部段32。在替代性实施例中，结构连接件50、52替代地延伸到冠部插入件42；重要的是，即使当击打面部段30撞击高尔夫球时，结构连接件50、52也在不与击打面部段30的任何部分接触的情况下将冠部部段40连接到靠近击打面部段30的底部部段22。在任何情况下，相比于距主体20的尾端部28而言，结构连接件50、52都必须更接近击打面部段30。

如图3中所示，优选实施例具有两个结构连接件50、52，结构连接件50、52中的每一个均是由轻质、坚固的金属材料(诸如钛合金或钢)构成的实心杆，不过在替代性实施例中，结构连接件50、52中的每一个可以是中空管或由坚固的轻质金属或复合材料制成的其它中空结构。在另一实施例中，高尔夫球杆头10可包括实心杆和中空类型的结构连接件50两者。结构连接件50、52优选地使用蜡模制工艺与主体20共同铸造，不过在替代性实施例中，可以在主体20被制造之后添加结构连接件50、52并经由焊接、钎焊、焊料或粘合剂和/或机械地将其固定到主体20。

在优选实施例中，结构连接件50、52中的每个均具有0.050英寸至0.200英寸的直径和1至2.5英寸的长度。结构连接件50、52两者均优选地定位成处于击打面部段30的后表面36的1英寸内(沿垂直于击打面部段30延伸穿过面部中心34的竖直平面60测得)。任何结构连接件50、52的任何部分都不应当被定位在该1英寸的范围之外；实际上，更优选地，每个结构连接件50、52定位成甚至更加接近击打面部段30的后表面36。在优选实施例中，结构连接件与后表面36间隔0.136英寸至0.210英寸，并且其中每个结构连接件50、52的上端部50a、52a间隔距离d1，该距离d1比下端部50b、52b的间距d2稍微更接近后表面36。在优选实施例中，d1在0.120英寸至0.150英寸的范围内，同时d2在0.180英寸至0.210英寸的范围内。结构连接件50、52也彼此间隔0.500至2.00英寸，更优选地近似0.75至1.50英寸，并且最优选地近似1.00英寸的距离d3。当根据美国高尔夫协会(usga)ct测试以μs测量时，结构连接件50、52的这种定位优化了标准化球速与特征时间(ct)的关系。

标准化的球速从对高尔夫球在与任何给定高尔夫球杆头(包括本发明的高尔夫球杆头10)撞击时的速度的测试中消除了高尔夫球杆头的质量和杆面倾角以及具体高尔夫球的构造的变量影响；换言之，其允许高尔夫球杆头性能的同一基准的比较。能够使用以下步骤针对高尔夫球杆头确定标准化的球速，这些步骤也在图9的流程图中概述。

首先，如图10和11中所示，提供带有近似190克的质量、近似4英寸的直径d4、近似0.100-0.150英寸的最小厚度t1和近似0.200-0.400英寸的最大厚度t2的钛6-4校准板90，并且用以近似109mph运动的测试高尔夫球击打校准板的中心92(步骤100)。测量球的返回速度vbr(步骤110)。然后，用被评估的高尔夫球杆头10的击打面部段30的中心34击打再次以近似109mph行进的相同的测试高尔夫球(步骤120)，并且测量测试高尔夫球的回弹速度vcr(步骤130)。接着，测量和记录板的质量mp、高尔夫球的质量mb、高尔夫球杆头10的质量mc、测得的头部测试球的速度(109mph目标)vcin、测得的板测试球的速度(109mph目标)vbin、测得的头部测试球返回速度vcr和测得的板测试球返回速度vbr(步骤140)。最后，使用以下等式计算标准化的球速(vballnorm)(步骤150)：

在该等式中，vinh为100且mh为200。

本发明的高尔夫球杆头10具有vballnorm≥0.0356x+140.82，并且更优选地vballnorm≥0.0356x+141.19。结构连接件50、52的定位允许高尔夫球杆头10满足该等式；如图12中所示，不包括结构连接件结构的现有技术的高尔夫球杆头完全不能达到这种性能指标。

除了优化高尔夫球杆头10的标准化球速之外，将加强构件50、52定位在上文限定的高尔夫球杆头10的区域内对高尔夫球杆头10具有最大的应力减小作用。如果任何结构连接件50、52被放置成距击打面部段30的后表面36大于1英寸，则当高尔夫球杆头10在使用中时，其对施加在击打面部段30上的应力将没有显著的影响，并且将使用任意质量却不提供显著的性能益处。

图13-19图示高尔夫球杆头10的主体20的结构连接件50和52中的每一个及转延部段32之间的接触表面区域55a和55b。铸造金属主体20优选地包括趾部结构连接件52、跟部结构连接件50、击打面部段30、冠部转延部分32和底部部段22。

在一个实施例中，如图3a和19中所示，趾部结构连接件52包括带有冠部端部52a、底部端部52b、前表面52c(在图19中示出)、后表面52d、跟部表面52f和趾部表面52e的主体。跟部结构连接件50包括带有冠部端部50a、底部端部50b、前表面50c(如图19所示)、后表面50d、跟部表面50f和趾部表面50e的主体。在该实施例中，跟部结构连接件50和趾部结构连接件52中的每个均具有范围优选地在0.02英寸至0.1英寸，更优选地从0.025英寸至0.05英寸，并且最优选地0.0395英寸的曲率半径。击打面部段30具有外表面30a、内表面36、上周边31以及下周边33。冠部转延部分32从击打面部段30的上周边31向后延伸优选地近似0.5英寸至1.5英寸，更优选地0.6英寸至1.0英寸，并且最优选地近似0.725英寸。底部部段22部分从击打面部段30的下周边33向后延伸。趾部结构连接件52的冠部端部52a连接到冠部转延部分32。跟部结构连接件50的冠部端部50a连接到冠部转延部分32。趾部结构连接件52的底部端部52b连接到底部部段22。跟部结构连接件50的底部端部50a连接到底部部段22。

冠部转延部分32与趾部结构连接件52的冠部端部52a及跟部结构连接件50a的冠部端部50a两者之间的接触表面区域57a、57b在冠部转延部分32的表面面积的1％至5％的范围内。冠部转延部分的表面面积在从2.5平方英寸到4.0平方英寸的范围内。冠部转延部分32和趾部结构连接件52的冠部端部52a之间的接触表面区域55a的范围优选地是从0.02平方英寸到0.1平方英寸，更优选地从0.035平方英寸到0.075平方英寸，并最优选地是0.045平方英寸。如图18中所示，冠部转延部分32和跟部结构连接件50的冠部端部50a之间的接触表面区域55b的范围优选地在从0.02平方英寸到0.1平方英寸，更优选地从0.035平方英寸到0.075平方英寸，并且最优选地是0.045平方英寸。如图17中所示，底部部段22和趾部结构连接件52的底部端部52b之间的接触表面区域57a的范围优选地在从0.015平方英寸至0.1平方英寸，更优选地从0.025平方英寸至0.05平方英寸，并且最优选地是0.03平方英寸。底部部段22和跟部结构连接件50的底部端部50b之间的接触表面区域57b的范围优选地是从0.015平方英寸至0.1平方英寸，更优选地从0.025平方英寸至0.05平方英寸，并且最优选地是0.03平方英寸。

当击打面部段30撞击高尔夫球时，趾部结构连接件52和跟部结构连接件50优选地使冠部转延部段32和底部部段22的运动减弱。

趾部结构连接件52和跟部结构连接件50中的每个均优选地具有范围在从1英寸到2.5英寸的从底部端部50b、52b到冠部端部50a、52a的长度。如图3a中所示，趾部结构连接件52的跟部表面52f距跟部结构连接件50的趾部表面50e的距离在0.75英寸至1.5英寸的范围内。冠部转延部分32与趾部结构连接件52和跟部结构连接件50的每一个者之间的接触区域55a、55b优选地在从0.02平方英寸至0.04平方英寸的范围内。

如图5a中所示，趾部结构连接件52和跟部结构连接件50中的每一者的前表面50c和52c处于从击打面部段30的内表面36向后至少0.120英寸处，并且趾部结构连接件52和跟部结构连接件50中的每一者的后表面50d、52d处于从击打面部段30的内表面36向后不超过1.0英寸处。

当高尔夫球杆头10被设计为开球木时，其优选地具有从200立方厘米至600立方厘米，更优选从300立方厘米至500立方厘米，并且最优选地从420立方厘米至470立方厘米的体积，并且最优选的体积为460立方厘米。在优选实施例中，高尔夫球杆头10具有近似450cc至460cc的体积。

高尔夫球杆头10的体积也将在带有比开球木更小的体积的球道木(优选地在从3号木到十一号木的范围内)之间变化。当被设计为开球木时，高尔夫球杆头10优选地具有不超过215克的质量，并且最优选地具有180至215克的质量；当被设计为球道木时，高尔夫球杆头10优选地具有135克至200克，优选地从140克至165克的质量。

在本文所公开的每个实施例中，击打面部段30优选地具有变化的厚度，诸如在标题为golfclubheadwithvariablefacethickness(带有可变面部厚度的高尔夫球杆头)的美国专利号7448960中所描述的那样，其相关部分通过引用并入本文。击打面部段30的厚度的其它替代性实施例公开于标题为golfclubstrikingplatewithvariablethickness(带有可变厚度的高尔夫球杆击打板)的美国专利号6398666、标题为contouredgolfclubface(成型的高尔夫球杆面部)的美国专利号6471603，和标题为golfclubstrikingplatehavingellipticalregionsofthickness(具有椭圆形厚度区域的高尔夫球杆击打板)的美国专利号6368234，所有这些专利都由callaway高尔夫公司所拥有，并且其相关部分特此通过引用并入本文。替代性地，击打面部段30可以具有均匀的厚度。

在本文所公开的每个实施例中，主体20优选地以诸如公知的失蜡铸造方法的方法由熔融金属铸造。用于铸造的金属优选地为钛或钛合金，诸如6-4钛合金、用于锻造的α-β钛合金或β钛合金，以及用于铸造的6-4钛。替代性地，主体20由17-4钢合金构成。用于制造主体20的附加方法包括由平坦的金属片形成主体20，由平坦的金属片超塑形成主体，从金属固体块机加工主体20，从锻制预成型件电化学研磨主体20，使用离心铸造铸造主体，使用悬浮铸造铸造主体20，以及类似的制造方法。

在其它实施例中，高尔夫球杆头10可以具有多材料成分，诸如在美国专利号6244976、6332847、6386990、6406378、6440008、6471604、6491592、6527650、6565452、6575845、6478692、6582323、6508978、6592466、6602149、6607452、6612398、6663504、6669578、6739982、6758763、6860824、6994637、7025692等等，7070517、7112148、7118493、7121957、7128343、7121957、7125344、7128661、7163470、7226366、7252600、7258631、7314418、7320646、7387577、7396296、7402112、7407448、7413520、7431667、7438647、7455598、7476161、7491134、7497787、7549935、7578751、7717807,7749096和7749097中所公开的那些中的任何一种，其中的每一个专利的公开内容的全部特此并入本文。

根据前述内容，相信相关领域的技术人员将认识到本发明的有利进步，并且将容易理解，虽然已经结合本发明的优选实施例和附图中所图示的其它实施例描述了本发明，但是在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在其中作出许多改变、修改和等价物的替换，预期本发明的精神和范围不由前述内容限制，除非在所附权利要求中出现。因此，在以下所附权利要求中限定其中要求保护排他性质或特权的本发明的实施例。