專(zhuān)利名稱(chēng)：具有帶涂層的擊球板的高爾夫球桿頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有相對(duì)薄的擊球板的高爾夫球桿。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種具有薄的擊球板的高爾夫球桿，在所述擊球板的外表面上敷有涂層。
當(dāng)擊球板在擺動(dòng)期間擊打高爾夫球時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊力(超過(guò)2000磅)，使得擊球板承受載荷。對(duì)于由中空金屬膠合木和護(hù)鐵(cavity-back iron)制造的相對(duì)薄的擊球板來(lái)說(shuō)，這些沖擊力將在擊球板上產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力。這些內(nèi)應(yīng)力經(jīng)常導(dǎo)致毀滅性的材料破裂，引起球桿頭的報(bào)廢。
對(duì)中空金屬膠合木和護(hù)鐵進(jìn)行計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)，這種毀滅性的材料破裂經(jīng)常出現(xiàn)在擊球板的擊球點(diǎn)上。這些擊球點(diǎn)要求更高的強(qiáng)度以便阻止高爾夫球桿頭的報(bào)廢。
在設(shè)計(jì)高爾夫球桿頭時(shí)，擊球板的結(jié)構(gòu)必須能夠抵御很大的交變力，例如那些與高速擊打高爾夫球相關(guān)的力。通過(guò)增加擊球板的剛性可以獲得所要求的結(jié)構(gòu)，從而應(yīng)力量級(jí)低于擊球板中所使用材料的極限應(yīng)力量級(jí)。通常對(duì)于金屬膠合木來(lái)說(shuō)，通過(guò)均勻地增加擊球板的厚度和/或在擊球板的內(nèi)表面上添加一個(gè)或多個(gè)筋，擊球板的剛度被提高。
均勻地增加擊球板部分的厚度通常要求添加大量的材料從而充分地降低應(yīng)力，以阻止沖擊和/或疲勞破裂。然而這種將大量材料添加到擊球板上通常會(huì)不利地影響高爾夫球桿的性能。
第一批介紹具有變化的表面厚度的專(zhuān)利文獻(xiàn)包括發(fā)明人為Schmidt等人、申請(qǐng)日為1992年11月2日、發(fā)明名稱(chēng)為“具有變化的面板厚度的金屬膠合木高爾夫球桿”的美國(guó)專(zhuān)利US5,318,300。Schmidt等人介紹了通過(guò)增加面板厚度阻止破裂的方法。
發(fā)明人為Kosmatka、申請(qǐng)日為1996年10月23日、發(fā)明名稱(chēng)為“仿形的高爾夫球桿表面”的美國(guó)專(zhuān)利US5,830,084介紹了另一種厚度可變化的面。Kosmatka提出了這樣一種仿形方法，即根據(jù)這些區(qū)域所承受的載荷大小，使面的某些區(qū)域增厚，同時(shí)使面的其它區(qū)域變薄。Kosmatka還介紹了一種根據(jù)擊打高爾夫球期間所測(cè)量的應(yīng)力等級(jí)設(shè)計(jì)面板的方法。發(fā)明人為Kosmatka、申請(qǐng)日為1997年11月18日、發(fā)明名稱(chēng)為“高爾夫球桿面的仿形后表面”的美國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)US5,971,868介紹了適用于鐵的類(lèi)似輪廓。
更新的一篇文獻(xiàn)是申請(qǐng)日為1997年12月4日、發(fā)明人為Noble等、發(fā)明名稱(chēng)為“具有增強(qiáng)的前壁的高爾夫球桿頭”的美國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)US5,954,596，它介紹了一種面板，其具有位于幾何中心的厚度部分，并朝著頂部和底部以及底面和跟部的方向厚度逐漸變薄。沿一條通過(guò)幾何中心的直線(xiàn)，所述頂端和底端的厚度相同，沿一條通過(guò)幾何中心的直線(xiàn)，所述根部和底面的厚度相同。
其它文獻(xiàn)部分地介紹了變化的面板厚度。例如美國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)US5,505,453的圖8，所述圖8顯示面板的內(nèi)表面具有凸出中心，同時(shí)厚度沿朝向根部和底面端方向遞減，類(lèi)似于Noble等人的專(zhuān)利。另一個(gè)示例包括美國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)US5,346,216的圖4C和圖4D，顯示了一個(gè)厚度朝向根部和底端方向、以及面板的頂部和底部方向遞減的凸起中心，類(lèi)似于Noble等人的專(zhuān)利。然而上述專(zhuān)利文獻(xiàn)都沒(méi)有設(shè)計(jì)出一種很薄并且具有能夠減少擊打高爾夫球期間的初始沖擊載荷集中的刻痕線(xiàn)的擊球板和面板。
本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種高爾夫球桿頭，它包括一本體、一擊球板和一薄層。所述本體具有頂部、底面、根部端、趾端以及中空內(nèi)部。所述擊球板被連接在本體上。所述擊球板具有朝向上述中空內(nèi)部的內(nèi)表面以及與所述內(nèi)表面相反的光滑的外表面。擊球板的厚度范圍是0.010～0.200英寸。薄層被設(shè)置在擊球板的外表面上，該薄層的厚度范圍是0.005～0.100英寸并具有多條刻痕線(xiàn)。
本發(fā)明的另一方面是提供一種高爾夫球桿頭，它包括一本體、一擊球板和一薄層。所述本體具有頂部、底面、根部端、趾端以及中空內(nèi)部。所述擊球板被連接在本體上并具有不均勻的或仿形的內(nèi)表面。所述擊球板具有朝向上述中空內(nèi)部的內(nèi)表面以及與所述內(nèi)表面相反的光滑的外表面。所述擊球板還具有中央?yún)^(qū)域、過(guò)渡區(qū)域、第一周邊區(qū)域和第二周邊區(qū)域。所述中央?yún)^(qū)域具有范圍為0.125～0.145英寸的第一厚度，它占芯面區(qū)域的外表面的5％～15％。所述過(guò)渡區(qū)域環(huán)繞所述中央?yún)^(qū)域并占芯面區(qū)域的外表面的35％～50％。第一周邊區(qū)域環(huán)繞所述過(guò)渡區(qū)域并占芯面區(qū)域的外表面的40％～55％。第一周邊區(qū)域具有比所述第一厚度小的第二厚度，所述第二厚度的范圍是0.075～0.1100英寸。過(guò)渡區(qū)域的厚度大小介于第一厚度和第二厚度之間。第二周邊區(qū)域環(huán)繞所述第一周邊區(qū)域并具有范圍為045～0.080英寸的第三厚度。薄層被設(shè)置在擊球板的外表面上。該薄層的厚度范圍是0.005～0.100英寸，所述薄層上具有多條刻痕線(xiàn)。


圖12是沿圖2A中12-12線(xiàn)所作的橫截面視圖；圖13是沿圖2A中13-13線(xiàn)所作的橫截面視圖；圖14是沿圖2A中14-14線(xiàn)所作的橫截面視圖；圖15是沿圖2A中15-15線(xiàn)所作的橫截面視圖；圖16是沿圖2A中16-16線(xiàn)所作的橫截面視圖；圖17顯示了高水平的高爾夫球手的擊打概率；圖18顯示了低水平的高爾夫球手的擊打概率；圖19是一個(gè)側(cè)視圖，顯示了本發(fā)明的高爾夫球桿頭擊打高爾夫球的情景。
擊球板30可以具有均勻的厚度或變化的厚度。擊球板的外表面53是光滑的，同時(shí)擊球板的內(nèi)表面55的厚度可以是均勻的或可以變化。外表面不具有刻痕線(xiàn)，因?yàn)樵趽羟驎r(shí)，在刻痕線(xiàn)上會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中。由于擊球板30很薄，所以所述刻痕線(xiàn)將導(dǎo)致?lián)羟虬?0失效。擊球板30的厚度為0.010～0.300英寸，最好是0.04～0.250英寸，最佳是0.060～0150英寸。擊球板30的厚度在很大程度上由高爾夫球桿頭20的尺寸以及擊球板30的組成材料決定。鈦合金的密度比不銹鋼的密度低，因此鈦合金擊球板30將重量分布在本體22上的別處。
薄層35被附著在擊球板30的外表面53上。薄層35上具有多條刻痕線(xiàn)75。薄層35吸收初始的沖擊荷載，使應(yīng)力載荷分布在整個(gè)高爾夫球桿頭20上，并降低分布在整個(gè)高爾夫球桿頭20上的應(yīng)力載荷。薄層35可以覆蓋整個(gè)外表面53，或僅僅覆蓋外表面53的一部分。薄層35的厚度是0.003～0.050英寸，最好是0.005～0.025英寸，最佳是0.010英寸。擊球板30和薄層35的總厚度是0.020～0.250英寸，最好是0.050～0.150英寸，最佳是0.100英寸。
薄層35的組成材料的密度最好比擊球板30的組成材料的密度小。薄層35最好由聚合材料、復(fù)合材料、輕量金屬材料或類(lèi)似材料制成。用于制造薄層35的聚合材料包括聚氨基甲酸乙脂、聚酰胺、聚酰亞胺、聚碳酸酯等。用于制造薄層35的輕量金屬材料包括鈦、鋁、鈹、鎂、鋯合金等。
最好擊球板30被分成由線(xiàn)41、43、45和47所確定的多個(gè)區(qū)域40、42、44和46，每個(gè)區(qū)域具有不同的厚度或不同的厚度區(qū)域。擊球板30在結(jié)構(gòu)上是整體的，其組成材料可以與本體22相同或不同。用于擊球板30的術(shù)語(yǔ)“整體”意味著擊球板30是一個(gè)單件，在內(nèi)表面55上沒(méi)有添加諸如筋或配重元件等。薄層35是一個(gè)與擊球板30分開(kāi)的元件。虛線(xiàn)41所確定的中央?yún)^(qū)域40具有基本厚度，它的厚度最好在區(qū)域40、42、44和46中最厚。所述基本厚度范圍是0.200～0.060英寸，最好是0.150～0.075英寸，最佳是0.145～0.090英寸。過(guò)渡區(qū)域42的厚度位于中央?yún)^(qū)域40的厚度和第一周邊區(qū)域44的厚度之間，最好是0.150～0.090英寸，最佳是0.140～0.080英寸。第一周邊區(qū)域44的厚度是0.110～0.040英寸，最好是0.105～0.050英寸，最佳是0.100～0.075英寸。第二周邊區(qū)域46的厚度最好在擊球板區(qū)域40、42、44和46中是最薄的。第二周邊區(qū)域46的厚度是0.085～0.010英寸，最好是0.080～0.045英寸，最佳是0.075～0.050英寸。
在圖2所示的最佳實(shí)施例中，中央?yún)^(qū)域的厚度是0.145～0.090英寸，過(guò)渡區(qū)域42的厚度為0.140～0.080英寸，第一周邊區(qū)域44的厚度是0.105～0.090英寸，第二周邊區(qū)域46的厚度是0.075～0.050英寸。
如圖2所示，最好中央?yún)^(qū)域40的表面面積是擊球板30的芯面49的表面面積的5％～15％。所述芯面49由中央?yún)^(qū)域40、過(guò)渡區(qū)域42、第一周邊區(qū)域44確定。擊球板30的芯面區(qū)域的面積為4.80～5.50平方英寸，最好是5.10～5.40平方英寸，最佳是5.38平方英寸。過(guò)渡區(qū)域42的表面面積最好是芯面49的面積的35％～50％，第一周邊區(qū)域44的表面面積最好是芯面49的面積的40％～55％。在一個(gè)最佳實(shí)施例中，中央?yún)^(qū)域的表面面積是芯面49的面積的8.8％，過(guò)渡區(qū)域42的表面面積是芯面49面積的42.2％，第一周邊區(qū)域44的表面面積是芯面49的面積的50％。
圖7顯示了本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的開(kāi)闊的木制高爾夫球桿頭20。在這個(gè)實(shí)施例中，中央?yún)^(qū)域的厚度是0.135～0.125英寸，過(guò)渡區(qū)域42的厚度是0.130～0.090英寸，第一周邊區(qū)域44的厚度是0.095～0.085英寸，第二周邊區(qū)域46的厚度是0.075～0.045英寸。
表1列出了最佳實(shí)施例中中央?yún)^(qū)域40、第一周邊區(qū)域44和第二周邊區(qū)域46的厚度范圍，適用于一種頭寬把長(zhǎng)被稱(chēng)作“driver”的高爾夫球桿(7度～12度)和一種被稱(chēng)作寬闊木(fairway wood)的高爾夫球桿(2木～9木)。
表1
圖9～16顯示了從圖2A所做的擊球板30的橫截面視圖。擊球板30的厚度是可變的，最厚的部分位于擊球板的中央部分。薄層35具有均勻的整體厚度。
圖9顯示了在仿形的內(nèi)表面55上具有中央?yún)^(qū)域40、過(guò)渡區(qū)域42、第一周邊區(qū)域44和第二周邊區(qū)域46的擊球板30的中部的垂直橫截面視圖。圖10和11顯示了鄰接上述中間部分的垂直橫截面視圖，它們僅包括過(guò)渡區(qū)域42、第一周邊區(qū)域44和第二周邊區(qū)域46。圖12顯示了擊球板30的跟部端32上的垂直橫截面視圖，在最佳實(shí)施例中，它具有與擊球板為一整體的內(nèi)管36的管壁。圖12還顯示了第一周邊區(qū)域44和第二周邊區(qū)域46。雖然圖中顯示內(nèi)管36的管壁與擊球板30為一整體，在另一個(gè)實(shí)施例中，上述內(nèi)管36與擊球板30的內(nèi)表面55偏離。圖13顯示了擊球板30的趾端34的垂直橫截面視圖，它僅包括第一周邊區(qū)域44和第二周邊區(qū)域46。
圖14是顯示了擊球板30的水平中部的水平橫截面視圖，它示出了中央?yún)^(qū)域40、過(guò)渡區(qū)域42、第一周邊區(qū)域44、第二周邊區(qū)域46以及內(nèi)管36的管壁。
圖15是顯示了擊球板30水平中部下方的水平橫截面視圖，它僅包括過(guò)渡區(qū)域42、第一周邊區(qū)域44、第二周邊區(qū)域46以及內(nèi)管36的管壁。圖16是顯示了擊球板30水平中部更下方的水平橫截面視圖，它僅包括第一周邊區(qū)域44、第二周邊區(qū)域46以及內(nèi)管36的管壁。
擊球板30上沒(méi)有刻痕線(xiàn)。多條刻痕線(xiàn)75被設(shè)置在薄層35上?？毯劬€(xiàn)75可以是傳統(tǒng)的凹痕，其深度為0.001～0.025英寸，最好是0.003～0.010英寸，最佳是0.005英寸。在另一種方案中，刻痕線(xiàn)可以是圖3B所示的凸起75a。這種刻痕線(xiàn)凸起75a最好從薄層35的表面39上突出0.003～0.010英寸。
如上所述，區(qū)域40、42、44和46的厚度以及擊球板30大多數(shù)部分的厚度與擊打概率相關(guān)。圖17和圖18分別顯示了在擊打高爾夫球期間高水平選手和低水平選手的擊打點(diǎn)。如圖17所示，高水平選手的擊打點(diǎn)90位于橢圓形區(qū)域100內(nèi)，該區(qū)域100延伸通過(guò)擊球板30的中心。從比較中可以看到，低水平選手的擊打點(diǎn)90更集中并分布在擊球板30上的圓形區(qū)域102內(nèi)。這些擊打點(diǎn)90表示擊球板30上的這些點(diǎn)在擊球期間具有更高的承受最大應(yīng)力的概率。因此這些點(diǎn)要求比擊球板30上其它區(qū)域更厚。因此區(qū)域40、42、44和46與這種沖擊概率有關(guān)，從而設(shè)計(jì)出這樣一種擊球板，即在需要區(qū)域具有更大厚度，在低沖擊概率區(qū)域的厚度可以薄。因此在本發(fā)明中，跟部端32和趾端34比中央?yún)^(qū)域40更薄。
擊球板30厚度的變化也允許區(qū)域40、42、44和46中厚度最厚的區(qū)域分布在擊球板30的中央?yún)^(qū)域40上，從而增強(qiáng)了擊球板30的彈性，使得擊打高爾夫球期間擊球板30具有更大的柔性，從而降低了能量損耗，使球能被擊打出更遠(yuǎn)。
擊球板30最好由不銹鋼制成。另外，擊球板30也可以由鈦或鈦合金制成。在另一種實(shí)施例中，擊球板30也可以由諸如硼鐵、鎳銅合金、鎳鋯、鎳磷等琉態(tài)金屬(vitreous metal)制成。在另一個(gè)實(shí)施例中，擊球板30也可以由陶瓷、復(fù)合材料或其它金屬制成。
如圖3A所示，最好利用粘結(jié)劑37將薄層35附著在擊球板30的外表面55上。其它的連接方法包括汽相淀積、壓力鎖定、利用螺釘緊固等。
權(quán)利要求
1.一種高爾夫球桿頭，包括一本體，具有頂部、底面、根部端、趾端以及中空內(nèi)部；一被附著在所述本體上的擊球板，所述擊球板具有朝向上述中空內(nèi)部的內(nèi)表面以及與所述內(nèi)表面相反的光滑的外表面，所述擊球板的厚度范圍是0.010～0.200英寸；被設(shè)置在所述擊球板的外表面上的薄層，該薄層的厚度范圍是0.005～0.100英寸，所述薄層上具有多條刻痕線(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高爾夫球桿頭，其特征在于所述多條刻痕線(xiàn)中的每條刻痕線(xiàn)的深度范圍是0.003～0.050英寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述高爾夫球桿頭，其特征在于所述薄層的厚度范圍是0.010～0.025英寸，多條刻痕線(xiàn)中的每條刻痕線(xiàn)的深度范圍是0.005～0.010英寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述高爾夫球桿頭，其特征在于所述擊球板由下述材料組中的一種材料制成，所述材料組包括鈦、鈦合金、鋼、琉態(tài)金屬、陶瓷、復(fù)合材料、碳纖維材料、其它纖維材料和混合物等。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述高爾夫球桿頭，其特征在于所述本體由下述材料組中的一種材料制成，所述材料組包括鈦、鈦合金、不銹鋼和復(fù)合材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述高爾夫球桿頭，其特征在于所述薄層由下述材料組中的一種材料制成，所述材料組包括熱固性聚合物、熱塑性聚合物和低模量金屬。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述高爾夫球桿頭，其特征在于所述薄層由熱固性聚氨基甲酸乙酯制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述高爾夫球桿頭，其特征在于所述擊球板的面積是4.80～5.40平方英寸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述高爾夫球桿頭，其特征在于多條刻痕線(xiàn)中的每條刻痕線(xiàn)是一個(gè)從薄層表面向外延伸0.003～0.025英寸的凸起。
10.一種高爾夫球桿頭，包括一本體，其具有頂部、底面、根部端、趾端以及中空內(nèi)部；一被附著在所述本體上的擊球板，所述擊球板具有朝向上述中空內(nèi)部的內(nèi)表面以及與所述內(nèi)表面相反的光滑的外表面，所述擊球板還具有中央?yún)^(qū)域、過(guò)渡區(qū)域、第一周邊區(qū)域和第二周邊區(qū)域，所述中央?yún)^(qū)域具有范圍為0.125～0.145英寸的第一厚度，它占一芯面區(qū)域的外表面的5％～15％，所述過(guò)渡區(qū)域環(huán)繞所述中央?yún)^(qū)域并占芯面區(qū)域的外表面的35％～50％，所述第一周邊區(qū)域環(huán)繞所述過(guò)渡區(qū)域并占所述芯面區(qū)域的外表面的40％～55％，第一周邊區(qū)域具有比所述第一厚度小的第二厚度，所述第二厚度范圍是0.075～0.1100英寸，所述過(guò)渡區(qū)域的厚度大小位于第一厚度和第二厚度之間，所述第二周邊區(qū)域環(huán)繞所述第一周邊區(qū)域并具有范圍為0.045～0.080英寸的第三厚度；被設(shè)置在所述外表面上的薄層，該薄層的厚度范圍是0.005～0.100英寸，所述薄層上具有多條刻痕線(xiàn)。
全文摘要
一種高爾夫球桿頭(20)，它具有擊球板(30)，所述擊球板具有光滑的外表面，一薄層(35)被附著在所述外表面(53)上。所述薄層(35)上具有多條在擊球期間吸收沖擊的刻痕線(xiàn)(75)。所述擊球板(30)的厚度是0.010～0.200英寸，所述薄層(35)的厚度是9.993～0.050英寸。擊球板(30)可以具有均勻的厚度或其厚度是可變的。
文檔編號(hào)A63B53/04GK1468125SQ01812218
公開(kāi)日2004年1月14日 申請(qǐng)日期2001年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月3日
發(fā)明者約翰·B·科斯馬特卡, 約翰 B 科斯馬特卡 申請(qǐng)人:卡拉韋高爾夫公司