专利名称：具有变化厚度的高尔夫球杆击球板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高尔夫球杆击球板。更具体地说，本发明涉及一种具有变化厚度的高尔夫球击球板。
背景技术：
当前高尔夫球杆已经重新布置了重量以便降低重心，从而得到更好的性能。重量的这种重新布置大部分试图减薄高尔夫球杆的顶部和击球板，同时将配重精确地设定在高尔夫球杆的底部中。但是，过分减薄击球板会导致高尔夫球杆损坏。
当击球板在挥杆期间击打高尔夫球时，会产生出很大的击打力(超过2000磅)，由此使该击球板受到负载。在中空金属木杆和空背式铁杆的相对较薄的击球板中，这些力容易在该击球板中产生较大的内应力。这些内应力常常引起灾难性的材料断裂，这导致杆头损坏。
在中空金属木杆和空背式铁杆上的计算和试验研究已经表明这种灾难性的材料断裂最经常在击球板上的撞击点处出现。这些撞击点需要增加强度以防止杆头损坏。
在高尔夫球杆头的设计中，击球板必须在结构上足以抵抗很大的反复力例如那些与高速击打高尔夫球相关的力。可以通过增加击球板刚度从而使这些应力水平低于用在该击球板中的材料的临界应力水平来实现这种结构适当性。通常，对于金属木杆而言，通过均匀地增加击球板的厚度和/或通过向击球板的内表面增加一个或多个肋条来强化这些击球板。
均匀地增加击球板部分的厚度通常需要加入大量的材料以充分降低该应力，从而防止冲击和/或疲劳断裂。但是，向击球板添加这么多材料通常会对该高尔夫球杆的性能造成负面影响。
披露了变化表面厚度的第一批专利中的一个是Schmidt等人于1992年11月2日申请的题目为“Metal Wood Golf Club With VariableFaceplate Thickness”的美国专利5318300。Schmidt等人披露了加厚面板以防止断裂。
在Kosmatka于1996年10月23日申请的题目为“起伏状高尔夫球杆球杆面”的美国专利5830084中披露了变化表面厚度的进一步内容。Kosmatka提出使该表面成起伏状以根据由这些区域所受到的应力载荷来加厚特定的区域同时减薄其它区域。Kosmatka还披露了一种用于根据所测量出的在与高尔夫球撞击期间所受到的应力水平来设计面板的方法。Kosmatka与1997年11月18日申请的题目为“高尔夫球杆面的起伏状背面”的美国专利5971868披露用于铁杆的类似造型。
最近的文献是Noble等人与1997年12月4日申请的题目为“具有加强前壁的高尔夫球杆头”的美国专利5954596。Noble等人披露了一种面板，它在几何中心部分处具有加厚部分并且朝着顶部和底部逐渐减薄以及底部和尾端。沿着贯穿几何中心的直线的顶端和底端具有相同的厚度，并且沿着贯穿几何中心的直线的尾端和底部端具有相同的厚度。
其它参考文献部分披露了改变面板厚度。一个实施例是美国专利5505453中的图8，该图显示出与Noble等人的专利类似的具有凸出中央并且朝着尾部和底部端厚度逐渐减小的面板的内表面。另一个实施例是美国专利5346216的图4C和4D，该文献披露了一种突起的中心部分，与Noble等人的专利类似该部分其厚度朝着尾部和底部端以及面板的顶端和底端减小。但是，现有技术还没有设计出这样一种击球板或面板，其厚度可以根据在击球板上的预知高尔夫球撞击点而变化。
发明内容
本发明涉及一种用于高尔夫球杆头的击球板，它根据与高尔夫球撞击的可能性来造型以便减小该击球板的整体厚度，并且因此减轻了该高尔夫球杆头的重量。另外，该击球板具有厚度变化的区域，这些区域使得在与高尔夫球撞击期间能够更加顺应。
本发明的一个方面在于一种高尔夫球杆头，其主体具有顶部、底部、尾端、尖端和击球板。击球板包括中心部分、过渡部分和第一周边部分。中心区域具有第一厚度并且占据了芯部面板区域的外表面的5％-15％。过渡区域包围着中心区域并且占据了芯部面板区域的外表面的35％-50％。第一周边区域包围着过渡区域并且占据了芯部面板区域的外表面的40％-55％。第一周边区域其厚度小于第一厚度。过渡区域其厚度从所述第一厚度变化到第二厚度。
根据本发明的另一个方面是一种用于高尔夫球杆头的击球板。该击球板包括中心区域、过渡区域、第一周边区域和第二周边区域。中心区域具有在0.040-0.200英寸范围内的第一厚度并且占据了芯部面板区域的外表面的5％-15％。过渡区域包围着中心区域并且占据了芯部面板区域的外表面的35％-50％。第一周边区域包围着过渡区域并且占据了芯部面板区域的外表面的40％-55％。第一周边区域其厚度小于第一厚度并且在0.040-0.110英寸的范围内。过渡区域其厚度从所述第一厚度变化到第二厚度。所述第二周边区域包围着所述第一周边区域，并且具有在0.010-0.085英寸的范围内的第三厚度。
附图的简要说明
图1为具有本发明的击球板的高尔夫球杆头的前平面图；图2为图1的击球板的前平面图，显示出变化的面板厚度；图2A为图1的高尔夫球杆头的前平面图，并且具有叠加在其上的变化面板厚度图案；图3为图1的高尔夫球杆头的尖端侧视图；图4为图1的高尔夫球杆头的底部平面图；图5为图1的高尔夫球杆头的顶部平面图；图6为图1的高尔夫球杆头的尾端侧视图；图7为具有叠加在其上的变化厚度的本发明的球道木杆高尔夫球杆头的前平面图；图8为沿着图5的直线8-8剖开的断面图；图9为沿着图2A的直线9-9剖开的断面图；图10为沿着图2A的直线10-10剖开的断面图；图11为沿着图2A的直线11-11剖开的断面图；图12为沿着图2A的直线12-12剖开的断面图；图13为沿着图2A的直线13-13剖开的断面图；图14为沿着图2A的直线14-14剖开的断面图；图15为沿着图2A的直线15-15剖开的断面图；图16为沿着图2A的直线16-16剖开的断面图；
图17为高差点高尔夫球手的撞击可能性的视图；图18为低差点高尔夫球手的撞击可能性的视图。
优选实施方案的详细说明如在图1-8中所示一样，高尔夫球杆头大体上由20表示。该高尔夫球杆头20具有一个主体22，它具有顶部24、底部26、带状部28和击球板30。击球板30通常从尾端32延伸到高尔夫球杆头20前面的尖端34上。该主体22优选具有用来通过孔38容纳杆的顶端(未示出)内插座36。该高尔夫球杆头具有主体22，它优选由金属材料例如钛、钛合金、不锈钢等构成，并且最优选由锻造钛材料构成。该主体22优选具有较大的体积，更优选超过300立方厘米，并且最优选为350立方厘米。该主体22其重量不超过215克，最优选其重量为180-205。该主体22具有一个中空内部23。
将击球板30分隔成多个由线41、43、45和47所限定的区域40、42、44和46，每个区域具有不同的厚度或不同的厚度范围。击球板的外表面53基本上是光滑的以便与高尔夫球撞击，而击球板的内表面55的厚度是变化的，从而形成一个根据如在下面所进一步说明一样的撞击可能性而成型的非平面。击球板30其结构是整体的，并且可以或不必包括相同材料的主体22。术语整体当用在击球板30上时表示，该击球板30是单个部件并且在内表面55上没有任何添加物例如肋条或配重件。由虚线41所限定的中心区域40具有基本厚度，该厚度优选为区域40、42、44和46中的最大厚度。该基本厚度为0.200英寸-0.060英寸，优选为0.150英寸-0.075英寸，最优选为0.145-0.090英寸。过渡区域42的厚度在中心区域40和第一周边区域44的厚度之间的范围内，优选为0.150英寸-0.090英寸，最优选为0.140-0.080英寸。第一周边区域44其厚度为0.110英寸-0.040英寸，优选为0.105-0.050英寸，并且最优选为0.100英寸-0.075英寸。第二周边区域46优选为击球板区域40、42、44和46中的最薄区域。第二周边区域46其厚度为0.085英寸-0.010英寸，优选为0.080英寸-0.045英寸，并且最优选为0.075英寸-0.050英寸。
在优选的实施方案中，如在图2中所示一样，中心区域其厚度为0.145英寸-0.090英寸，过渡区域42其厚度为0.105英寸-0.090英寸，并且第二周边区域46其厚度为0.075英寸-0.050英寸。
优选的是，如在图2中所示一样，中心区域为击球板30的芯部表面49的表面积的5％-15％。芯部表面49被限定为中心区域40、过渡区域42和第一周边区域44。击球板30的芯部表面的面积为4.80平方英寸-5.50平方英寸，优选为5.10平方英寸-5.40平方英寸，并且最优选为5.38平方英寸。过渡区域42优选为芯部表面49的表面积的35％-50％，并且第一周边区域44优选为芯部表面49的表面积的40％-55％。在优选实施方案中，中心区域为芯部表面49的表面积的8.8％，过渡区域为芯部表面49的表面积的42.2％，并且第一周边区域44为芯部表面49的表面积的50％。
图7显示出用于球道木杆高尔夫球杆头20的本发明的可选实施方案。在该实施方案中，中心区域其厚度为0.135英寸-0.125英寸，过渡区域42其厚度为0.130英寸-0.090英寸，第一周边区域44其厚度为0.095英寸-0.085英寸，并且第二周边区域46其厚度为0.075英寸-0.045英寸。
表1给出了对于用于发球杆(杆面角为7度-12度)以及球道木杆(2号木杆至9号木杆)而言的优选实施方案的中心区域40、第一周边区域和第二周边区域46的厚度范围。
表1
在图9-16中显示出从图2A中取出的击球板30的横断面。图9显示出击球板30的中间部分的垂直横断面，该击球板在起伏状内表面55上具有中心区域40、过渡区域42、第一周边区域44和第二周边区域46，这与击球板30的相对光滑但有条纹线的外表面53的相反。图10和11显示出靠近中间部分两侧的垂直横断面，它们只包括过渡区域42、第一周边区域44以及第二周边区域46。图12显示出在击球板30的尾端32上的垂直横断面，在一个优选实施方案中它具有与之成一体的内插座的壁。图12另外显示出第一周边区域44和第二周边区域46。虽然内插座36的壁显示出与击球板30成一体，但是可选的实施方案具有与击球板30的内表面55偏置的内插座。图13显示出击球板30的尖端34的垂直横断面，它只包括第一周边区域44和第二周边区域46。
图14显示出击球板30的水平中间部分的水平横断面，该图显示出中心区域40、过渡区域42、第一周边区域44、第二周边区域46以及内插座36的壁。图15显示出击球板30的水平中间部分下面的水平横断面，它只包括过渡区域42、第一周边区域44、第二周边区域46和内插座36的壁。图16显示出击球板30的水平中间部分下面的水平横断面，它只包括第一周边区域44、第二周边区域46和内铁头36的壁。
击球板30在其上还将具有多条条纹线75，它们将影响着区域40、42、44和46中的每一个在每个特定条纹线处的厚度。在于1999年11月1日申请的题目为“用于高尔夫球杆的球杆面的起伏状条纹线”的共同未决美国专利申请09/431518中披露了条纹线75的更详细的说明，该文献其全文在这里被引用作为参考。
如在图2中所示一样，击球板30具有一个几何中心80。该几何中心80是通过绘制该击球板30的整个区域的几何中心来找到的。该中心区域40具有一个几何中心82，该中心与击球板30的几何中心80偏离。另外，中心区域40的最厚部分优选在与击球板30的几何中心80和中心区域40的几何中心82都偏离的位置84处。
如上所述一样，区域40、42、44和46的厚度以及击球板30的大部分厚度与撞击可能性相对应。图17和18显示出在对于高差点高尔夫球手和低差点高尔夫球手挥动球杆期间的撞击可能性的视图。如在图17中所示一样，高差点球手具有在椭圆区域100内的撞击点90，该区域延伸穿过击球板30的中心。相比，低差点球手具有更集中的撞击点90并且处于击球板30的圆形区域102内。这些撞击点90显示出在与高尔夫球撞击期间在该击球板30上最有可能受到最大应力的点。因此，这些点需要比该击球板30的其它区域更厚的厚度。因此，区域40、42、44和46与该撞击可能性相关以便设计出在需要的地方而不是在低撞击可能性的区域中具有更大厚度的击球板。本发明可以被描述成在尾端和尖端32和34处比中心区域40更薄。
击球板30的厚度变化还使得区域40、42、44和46中的最大厚度能够分布在击球板30的中心区域40中，由此提高了击球板30的灵活性，这与击球板30在与高尔夫球撞击期间的更大顺应性相对应，从而降低了能量损失并且能够到达更远的距离。
击球板30优选由不锈钢制成。或者，该击球板30由钛或钛合金材料构成。在还有一个可选实施方案中，击球板30由玻璃质金属例如硼铁、镍铜合金、镍锆合金、镍磷合金等。在还有一些实施方案中，击球板30由陶瓷、复合物或其它金属构成。
权利要求
1.一种高尔夫球杆头，它包括主体，具有顶部、底部、尾端和尖端；以及击球板，它包括中心区域、过渡区域和第一周边区域，所述中心区域具有第一厚度并且占据了芯部表面区域的外表面的5％-15％，所述过渡区域包围着中心区域并且占据了芯部表面区域的外表面的35％-50％，第一周边区域包围着过渡区域并且占据了芯部表面区域的外表面的40％-55％，所述第一周边区域的厚度小于第一厚度，所述过渡区域具有从第一厚度过渡到第二厚度的厚度。
2.如权利要求1所述的高尔夫球杆头，其特征在于，所述中心区域的厚度小于0.145英寸。
3.如权利要求1所述的高尔夫球杆头，其特征在于，所述中心区域的厚度为0.090英寸-0.145英寸。
4.如权利要求1所述的高尔夫球杆头，其特征在于，所述击球板由以下材料构成，包括钛、钛合金、钢、玻璃质金属、陶瓷、复合材料、碳材料、碳纤维材料、其它纤维材料及其混合物。
5.如权利要求1所述的高尔夫球杆头，其特征在于，所述中心区域占据了芯部表面面积的大约8.8％，所述过渡区域占据了芯部表面面积的42.2％，并且所述第一周边区域占据了芯部表面面积的50％。
6.如权利要求5所述的高尔夫球杆头，其特征在于，所述第一周边区域其厚度为0.110英寸-0.040英寸。
7.如权利要求1所述的高尔夫球杆头，其特征在于，还包括第二周边区域，该第二周边区域包围着所述第一周边区域并且其厚度为0.085英寸-0.010英寸。
8.如权利要求1所述的高尔夫球杆头，其特征在于，所述击球板的所述芯部表面区域其面积为4.80平方英寸-5.40平方英寸。
9.如权利要求1所述的高尔夫球杆头，其特征在于，所述中心区域的几何中心与击球板的几何中心不同。
10.一种用于高尔夫球杆头的击球板，该击球板包括中心区域、过渡区域、第一周边区域和第二周边区域，所述中心区域具有0.125英寸-0.145英寸的第一厚度并且占据了芯部表面区域的外表面的5％-15％，所述过渡区域包围着中心区域并且占据了芯部表面区域的外表面的35％-50％，所述第一周边区域包围着所述过渡区域并且占据了芯部表面的外表面的40％-55％，所述第一周边区域具有小于第一厚度的第二厚度并且在0.075英寸-0.110英寸的范围内，所述过渡区域其厚度从所述第一厚度过渡到所述第二厚度，所述第二周边区域包围着所述第一周边区域并且具有在0.045英寸-0.080英寸的范围内的第三厚度。
11.如权利要求10所述的高尔夫球杆头，其特征在于，所述击球板由钛构成。
12.如权利要求10所述的高尔夫球杆头，其特征在于，所述击球板由钢构成。
13.如权利要求10所述的高尔夫球杆头，其特征在于，所述击球板由非晶体金属构成。
14.一种高尔夫球杆头，它包括主体，具有顶部、底部、尾端和尖端；以及整体的击球板，它包括中心区域、过渡区域、第一周边区域和第二周边区域，所述中心区域具有0.090英寸-0.145英寸的第一厚度并且占据了芯部表面区域的外表面的5％-15％，所述过渡区域包围着中心区域并且占据了芯部表面区域的外表面的35％-50％，所述第一周边区域包围着所述过渡区域并且占据了芯部表面的外表面的40％-55％，所述第一周边区域具有小于第一厚度的第二厚度并且在0.040英寸-0.110英寸的范围内，所述过渡区域其厚度从所述第一厚度过渡到所述第二厚度，所述第二周边区域包围着所述第一周边区域并且具有在0.010英寸-0.085英寸的范围内的第三厚度。
15.如权利要求14所述的高尔夫球杆头，其特征在于，所述整体击球板由以下材料构成，该材料包括包括钛、钛合金、钢、玻璃质金属、陶瓷、复合物、碳材料、碳纤维材料、其它纤维材料及其混合物。
16.如权利要求14所述的高尔夫球杆头，其特征在于，所述中心区域占据了芯部表面区域的大约8.8％，所述过渡区域占据了芯部表面区域的42.2％，并且所述第一周边区域占据了芯部表面区域的50％。
17.如权利要求14所述的高尔夫球杆头，其特征在于，所述主体具有一个中空内部。
18.如权利要求14所述的高尔夫球杆头，其特征在于，所述主体的体积大于300立方厘米并且重量小于215克。
19.如权利要求14所述的高尔夫球杆头，其特征在于，所述整体击球板的芯部表面区域的面积为4.80平方英寸-5.40平方英寸。
20.如权利要求14所述的高尔夫球杆头，其中所述击球板能够承受2000次速度为每小时100英里的高尔夫球撞击而不会损坏。
全文摘要
这里披露了一种具有厚度变化的区域的击球板的高尔夫球杆头。其中心区域具有第一厚度，该厚度大于其它任何区域的厚度。这些区域的厚度从中心向外减小。该击球板可以用在球道木杆型高尔夫球杆头或发球杆型高尔夫球杆头上。该击球板优选由钢或钛构成。
文档编号G07F17/34GK1524005SQ01811881
公开日2004年8月25日 申请日期2001年6月26日 优先权日2000年6月28日
发明者里查德·C·黑尔姆施泰特, 罗杰·C·克利夫兰, 克莱顿·D·埃文斯, 加思·W·史密斯, D 埃文斯, C 克利夫兰, W 史密斯, 里查德 C 黑尔姆施泰特 申请人:卡拉韦高尔夫公司