專利名稱：具有移置的冠面部分的高爾夫球桿頭的制作方法
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背景技術(shù)：
本發(fā)明總的涉及改進(jìn)的金屬木桿型高爾夫球桿頭，且更具體地涉及包含高比強(qiáng)度材料的具有改進(jìn)的冠部構(gòu)造的高爾夫球桿頭。高爾夫球桿頭設(shè)計(jì)的最近趨勢(shì)是增加這些頭的大小以產(chǎn)生改進(jìn)的性能并形成更“容錯(cuò)的”高爾夫球桿。盡管一般對(duì)高爾夫球桿來(lái)說(shuō)是正確的，但人們發(fā)現(xiàn)在過(guò)去幾年中尤其是木桿型桿頭的大小顯著增加。這向現(xiàn)代“金屬木桿”高爾夫球桿的設(shè)計(jì)師提出了很多挑戰(zhàn)。
常規(guī)木桿型球桿頭通常包括形成具有主要呈凸形的外表面的實(shí)體的四個(gè)主要表面。這四個(gè)主要表面是指擊打面(前表面)、冠面(crown)(頂表面)、裙面(skirt)(側(cè)表面)、以及底面(sole)(底表面)。在現(xiàn)代金屬木桿的情況下，這些表面形成結(jié)合的或一體形成的薄金屬壁的外部以形成薄壁實(shí)體結(jié)構(gòu)。插鞘通常附連到主要表面中的至少一個(gè)，并用作用于將桿身附連到球桿頭的聯(lián)接件。這種金屬木桿的名義質(zhì)量特性包括目標(biāo)質(zhì)量、重心、從參考位置(通常是重心，或者沿著插鞘軸線的點(diǎn))引出的繞一組軸線的慣性力矩。
目標(biāo)質(zhì)量是指完成的球桿頭的理想總質(zhì)量，且必須與球桿頭的最小結(jié)構(gòu)質(zhì)量區(qū)分開(kāi)。每個(gè)球桿頭必定具有裝到裝有把手的桿身上時(shí)產(chǎn)生最小要求擺動(dòng)重量值的最終質(zhì)量。目標(biāo)質(zhì)量將取決于可組裝到桿頭上的桿身的預(yù)期最大長(zhǎng)度，并考慮可裝到其上的把手的選擇。然后較佳地通過(guò)增加少量壓載物來(lái)在該桿身長(zhǎng)度的值的整個(gè)所要求的范圍內(nèi)增加擺動(dòng)重量值。對(duì)于長(zhǎng)度較短的桿身，可通過(guò)增加更多的壓載物來(lái)實(shí)現(xiàn)最小擺動(dòng)重量和隨之實(shí)現(xiàn)較大的擺動(dòng)重量。因此桿頭的目標(biāo)質(zhì)量由球桿類型、桿身材料和最大長(zhǎng)度以及對(duì)可裝到其上的把手的選擇來(lái)決定。
球桿頭的最小結(jié)構(gòu)質(zhì)量是指形成具有要求外形和可承受正常使用中經(jīng)受負(fù)荷的幾何形狀的球桿頭所需要的所有結(jié)構(gòu)部件的最小質(zhì)量。如果對(duì)于給定設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的最小結(jié)構(gòu)質(zhì)量小于目標(biāo)質(zhì)量，該差值被稱為自由支配質(zhì)量。自由支配質(zhì)量的量可策略地設(shè)置在整個(gè)球桿頭以良好調(diào)整其工作特性。諸如重心位置、主軸和關(guān)于它們的慣性力矩的大小之類的參數(shù)可通過(guò)自由支配質(zhì)量的策略設(shè)置來(lái)控制。因此，非常需要一種球桿頭來(lái)實(shí)現(xiàn)絕對(duì)最小結(jié)構(gòu)質(zhì)量來(lái)最大化設(shè)計(jì)師可用的自由支配質(zhì)量的量。設(shè)計(jì)師可用的自由支配質(zhì)量的量也被稱作為重量預(yù)算。
已知低而深的重心通常在高爾夫球桿頭與球之間撞擊的時(shí)刻提供有利的發(fā)射狀態(tài)。具體地說(shuō)，高發(fā)射角和低球旋轉(zhuǎn)速度的組合增加了飛行距離并因此提供更大的總距離。將重心移置(displace)在桿頭較下部(靠近底面)在撞擊時(shí)對(duì)球產(chǎn)生較高的發(fā)射角，伴隨有增加的向后旋轉(zhuǎn)。重心在球桿頭中的較深定位(從擊打面更向后)會(huì)降低在撞擊時(shí)賦予球的向后旋轉(zhuǎn)量。因此為了優(yōu)化金屬木桿的發(fā)射狀態(tài)，人們希望又低又深的球桿頭重心。
金屬木桿設(shè)計(jì)的近期趨勢(shì)是增加桿頭大小，以努力最大化慣性力矩，由此最小化除了在擊打面的甜蜜點(diǎn)之外處擊球時(shí)的距離損失。但是，增加的桿頭尺寸產(chǎn)生了具有相應(yīng)更大且更高的擊打面，這又增加了冠面和底面壁之間的垂直距離。裙面壁相應(yīng)地變高以橋接冠面和底面之間的較大距離。因此，在最小結(jié)構(gòu)質(zhì)量下，增加了現(xiàn)代球桿頭中的重心高度。
此外，因?yàn)樵谡Ｊ褂孟屡c球桿頭的其余部分相比，擊打面必須承受最大負(fù)荷，其通常是金屬木桿桿頭的最厚壁，并因此也最重。因此在現(xiàn)代金屬木桿桿頭的最小結(jié)構(gòu)質(zhì)量下，擊打面尺寸的增加也將重心位置在現(xiàn)代金屬木桿內(nèi)更向前地移置。
此外還有，現(xiàn)代金屬木桿球桿頭總體尺寸的增加伴隨有形成桿頭所需要材料體積的增加，因此增加了最小結(jié)構(gòu)質(zhì)量，而目標(biāo)質(zhì)量保持不變。因此增加桿頭體積同時(shí)保持常規(guī)桿頭形狀減少了重量預(yù)算，且改進(jìn)現(xiàn)代金屬木桿球桿頭質(zhì)量特性能力的也相應(yīng)降低。
對(duì)減少增加的結(jié)構(gòu)質(zhì)量的近期嘗試已經(jīng)包括了對(duì)諸如冠面、底面或裙面之類金屬木桿桿頭部分的薄壁澆鑄技術(shù)的改進(jìn)，這些部分的厚度先前比由于在使用時(shí)施加于它們上的結(jié)構(gòu)負(fù)荷而需要的厚度要大。這使這些部分實(shí)現(xiàn)最薄可能澆鑄厚度，從而使重量預(yù)算顯著地增加，并因此更好地限定金屬木桿桿頭的質(zhì)量特性的能力也顯著地提高。但是，業(yè)已證明仍有在這些成果上進(jìn)一步改進(jìn)的空間，且能夠生產(chǎn)出性能更加好的金屬木桿桿頭。
因而，球桿頭制造商通過(guò)用具有比諸如鋼或鈦之類常規(guī)桿頭材料的比強(qiáng)度(極限抗拉強(qiáng)度除以比重)大的比強(qiáng)度的材料制作選擇的桿頭部分，同時(shí)用常規(guī)金屬木桿技術(shù)和材料制造桿頭的其余部分而改進(jìn)了球桿性能。這些類型的球桿頭通常制造成本很高。桿頭部分通常用例如粘合的各種技術(shù)附連。它們的耐用性可能會(huì)降低，并在撞擊時(shí)產(chǎn)生與先進(jìn)薄壁構(gòu)造的中空金屬木桿相比的較不令人滿意的聲音。任何高爾夫球桿在撞擊時(shí)產(chǎn)生的聲音對(duì)打高爾夫的人對(duì)球桿整體的質(zhì)量和性能的感覺(jué)有很大的影響，且打高爾夫的人特別要求撞擊時(shí)由金屬木桿球桿產(chǎn)生的良好聲音。
對(duì)常規(guī)金屬木桿桿頭實(shí)現(xiàn)最小結(jié)構(gòu)質(zhì)量并因此增加重量預(yù)算的另一嘗試包括使用例如碳纖維加強(qiáng)環(huán)氧或碳纖維加強(qiáng)聚合物之類的復(fù)合材料來(lái)替代諸如鋁、鋼和鈦之類的常規(guī)材料形成桿頭。使用復(fù)合材料構(gòu)造桿頭的主要優(yōu)點(diǎn)是它們與常規(guī)材料相比具有改進(jìn)的強(qiáng)度對(duì)重量比，使得桿頭的最小結(jié)構(gòu)質(zhì)量降低，由此增加策略布置可用的重量預(yù)算。但是，這種桿頭存在與復(fù)合材料相關(guān)的耐用性、性能和制造方面的問(wèn)題。這些問(wèn)題包括制造中較高的勞動(dòng)力成本、不合要求的聲音特性、用于形成球桿頭擊打面的復(fù)合層板的剪切和分離、以及相比較低的復(fù)原系數(shù)。
在這種由復(fù)合材料制成的桿頭中，受到最大磨損的區(qū)域，例如擊打面和底面，在一個(gè)或兩個(gè)區(qū)域設(shè)有金屬板以嘗試加強(qiáng)這些區(qū)域。也嘗試了一體式金屬擊打面和插鞘而其余部分用復(fù)合材料制成的構(gòu)造，這種構(gòu)造在幾種情況中還包括金屬裙面部分。這些混合構(gòu)造補(bǔ)救了許多與全部由復(fù)合材料制成的桿頭相關(guān)的耐用性問(wèn)題，同時(shí)保留了用復(fù)合材料替代金屬部件而提供的一部分的重量預(yù)算增加。此外，當(dāng)金屬用于擊打面時(shí)，復(fù)原系數(shù)通常類似于具有全金屬構(gòu)造的木桿型桿頭的復(fù)原系數(shù)。但是，這種混合結(jié)構(gòu)仍然受到常規(guī)金屬木桿桿頭形狀所固有的缺點(diǎn)的限制，包括在桿頭內(nèi)冠面和裙面部分的大部分質(zhì)量高度密集。
改進(jìn)球桿性能的又另一嘗試包括了作為整體消除球桿頭的某些部分，最顯著的是冠面，以試圖從整個(gè)桿頭重量消除該部件的質(zhì)量的作用，并由此降低重心。這種球桿頭需要在桿頭的其它區(qū)域進(jìn)行大量的加固以補(bǔ)償由于開(kāi)口部分而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)整體性的減弱，這實(shí)質(zhì)上消除了實(shí)現(xiàn)增大的重量預(yù)算的可能性。此外，這種桿頭還在撞擊時(shí)產(chǎn)生不令人愉悅的聲音。
此外，還已制造了組合上述方案的球桿頭。這種組合包括了諸如冠面的一部分被去除且例如擊打面的某些部件用較高比強(qiáng)度的材料制成的球桿頭。這些變化產(chǎn)生了與上述設(shè)計(jì)一致的缺點(diǎn)。
因此，在高爾夫球桿設(shè)計(jì)領(lǐng)域需要在最小結(jié)構(gòu)質(zhì)量下改進(jìn)重心位置并增加重量預(yù)算的改進(jìn)的金屬木桿桿頭構(gòu)造。此外還需要更多的改進(jìn)，包括使用混合材料結(jié)構(gòu)，并由此將金屬木桿型球桿頭的性能標(biāo)準(zhǔn)提高到工業(yè)中先前沒(méi)有達(dá)到過(guò)的水平。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括具有在最小結(jié)構(gòu)質(zhì)量下增加重量預(yù)算和改進(jìn)質(zhì)量特性的新型中空金屬木桿型高爾夫球桿頭。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，球桿頭包括擊打面部分、底面部分、裙面部分和具有總表面面積的冠面部分。插鞘部分連結(jié)球桿頭以將桿身連接到球桿頭上。冠面部分具有主要冠面部分和次要冠面部分，主要冠面部分的表面面積大于次要冠面部分，且主要部分相對(duì)次要部分在垂直方向上移置得較低。
主要冠面部分可具有大體凹形的彎曲形狀，而次要冠面部分可具有大體凸形的彎曲形狀。
在其各實(shí)施例中球桿頭的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)會(huì)在考慮了以下說(shuō)明、附圖和所附權(quán)利要求書后會(huì)變得清楚。


現(xiàn)將僅以示例方式參照以下附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明球桿頭實(shí)施例的立體圖；
圖2是從頂部和平行于圖1的球桿頭擊打面取得的視圖；圖3是圖1的球桿頭的跟部視圖；圖4是圖1的球桿頭的球桿尖視圖；圖5是圖1的球桿頭的前視圖或擊打面視圖；圖6是圖1的球桿頭的跟部視圖，示出了相對(duì)于最大擊打面高度的水平基準(zhǔn)面位置；圖7(a)是圖1的球桿頭的俯視圖，示出了橫截面VII(b)-VII(b)的位置；圖7(b)是圖1的球桿頭沿圖7(a)的線VII(b)-VII(b)截取的截面的后剖視圖；圖8(a)是圖1的球桿頭的另一俯視圖，示出了縱向截面VIII(a)-VIII(a)的位置；圖8(b)是圖1的球桿頭的球桿尖沿圖8(a)的線VIII(b)-VIII(b)截取的截面的剖視圖；圖9(a)是圖1的球桿頭在面VIII(b)-VIII(b)處的縱向剖視區(qū)域；圖9(b)是圖1的球桿頭的橫向截面區(qū)域VIII(a)-VIII(a)；圖10是圖1的球桿頭的另一俯視圖，示出了用于分析所述球桿頭的縱向截面的位置；圖11是從圖1的球桿頭截取并示于圖10的截面分析得到的數(shù)據(jù)的圖形表示；圖12是圖1的球桿頭的另一俯視圖；圖13是類似于圖1所示球桿頭的另一實(shí)施例的立體圖；圖14(a)是類似于圖1所示球桿頭的再一實(shí)施例的立體圖；圖14(b)是類似于圖1所示球桿頭的又一實(shí)施例的立體圖；圖15(a)是類似于圖1所示球桿頭的另一實(shí)施例的立體圖；圖15(b)是類似于圖1所示球桿頭的又一實(shí)施例的立體圖；圖16(a)是圖15(a)所示球桿頭的后視立體圖；圖16(b)是圖15(b)所示球桿頭的后視立體圖；圖17(a)是類似于圖1所示球桿頭的又一實(shí)施例的立體圖；圖17(b)是類似于圖1所示球桿頭的又一實(shí)施例的立體圖；
圖18(a)是用于結(jié)合兩薄片的第一示例性結(jié)合接頭類型的剖視圖；圖18(b)是用于結(jié)合兩薄片的第二示例性結(jié)合接頭類型的剖視圖；圖18(c)是用于結(jié)合兩薄片的第三示例性結(jié)合接頭類型的剖視圖；圖18(d)是用于結(jié)合兩薄片的第四示例性結(jié)合接頭類型的剖視圖；圖18(e)是用于結(jié)合兩薄片的第五示例性結(jié)合接頭類型的剖視圖；圖19(a)是適于圖13的桿頭的第四示例性接頭構(gòu)造的一個(gè)變體的剖視圖，截面是沿線XIX-XIX截取的；圖19(b)是適于圖13的桿頭的第四示例性接頭構(gòu)造的另一變體的剖視圖，截面是沿線XIX-XIX截取的；圖19(c)是適于圖13的桿頭的第四示例性接頭構(gòu)造的又一變體的剖視圖，截面是沿線XIX-XIX截取的；圖19(d)是適于圖13的桿頭的第四示例性接頭構(gòu)造的又一變體的剖視圖，截面是沿線XIX-XIX截取的；圖20(a)是更詳細(xì)示出圖18(d)中示例性接頭構(gòu)造的放大剖視圖；圖20(b)是更詳細(xì)示出圖18(e)中示例性接頭構(gòu)造的放大剖視圖；圖20(c)是示出了圖20(b)所示示例性接頭構(gòu)造的變體的放大剖視圖；圖21是圖13的示例性桿頭的另一實(shí)施例的立體圖，包括溝槽特征；圖22是圖21的示例性桿頭沿線XXII-XXII截取的剖視圖；圖23是圖13的示例性桿頭的分解立體圖，示出了溝槽特征以及加強(qiáng)材料；圖24是圖15(a)的示例性桿頭的分解立體圖，示出了溝槽特征以及加強(qiáng)材料；圖25是圖16(b)的示例性桿頭的分解立體圖，示出了溝槽特征以及加強(qiáng)材料；圖26是類似于圖1所示桿頭的又一實(shí)施例的立體圖；圖27(a)是根據(jù)本發(fā)明的示例性桿頭的剖視圖，示出了內(nèi)部特征；圖27(b)是根據(jù)本發(fā)明的示例性桿頭的另一剖視圖，示出了內(nèi)部特征；圖27(c)是根據(jù)本發(fā)明的示例性桿頭的又一剖視圖，示出了內(nèi)部特征；以及圖27(d)是根據(jù)本發(fā)明的示例性桿頭的再一剖視圖，示出了內(nèi)部特征。
為了說(shuō)明目的，這些圖不一定是按比例繪制的。在所有圖中，相同的部件用相同的標(biāo)號(hào)表示。
具體實(shí)施例方式
為了提供對(duì)本發(fā)明更徹底的理解，在整個(gè)以下說(shuō)明中，陳述了具體細(xì)節(jié)。但是本發(fā)明的實(shí)施可沒(méi)有這些細(xì)節(jié)。在其它情況中，沒(méi)有示出或描述眾所周知的構(gòu)件以避免不必要地使本發(fā)明模糊。因而詳細(xì)的說(shuō)明和附圖應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是示例性而非限制性的意義。
描述本發(fā)明示例性實(shí)施例的圖1中示出了高爾夫球桿頭200。桿頭具有五個(gè)主要表面，每個(gè)表面限定球桿頭200的一部分，即限定擊打面部分202的前表面、限定底面部分204的底表面(見(jiàn)圖3和4)、限定裙面部分206的側(cè)表面、限定主要冠面部分208的第一頂表面、以及限定次要冠面部分210的第二頂表面。主要冠面部分208和次要冠面部分210一起形成冠面211。設(shè)置插鞘212以接納桿身(未示出)。
擊打面部分202具有桿面斜角，該桿面斜角限定當(dāng)桿頭200放在瞄球位置時(shí)擊打面部分202相對(duì)垂向形成的角。
冠面211的末端可通過(guò)在大致平行于擊打面的平面中從自上而下方向觀察球桿頭而確定，如圖2所示。在該立體圖中可見(jiàn)的并由冠面周界邊緣214表示的形狀周界，大致將冠面211與擊打面部分202和裙面部分206劃分開(kāi)，后兩者在該立體圖中都不可見(jiàn)。冠面周界邊緣214可包括為冠面211與擊打面部分202定界的頂線邊緣218和為冠面211與裙面部分206定界的尾部邊緣220。次要冠面部分210可具有大致與現(xiàn)代金屬木桿冠面一致的表面輪廓，并可大致通過(guò)主要冠面部分周界邊緣216與主要冠面部分208定界。邊緣214和216中的任一個(gè)或兩個(gè)不一定由尖銳或線性邊緣表示，而是可體現(xiàn)為相應(yīng)部分之間圓角或輪廓過(guò)渡。在這種情況下，穿過(guò)沿著結(jié)合兩部分的圓角表面的大約頂點(diǎn)的線可由邊緣214和216中的任一個(gè)或兩個(gè)來(lái)取代。
主要冠面部分208可大致表現(xiàn)為垂直移置成低于次要冠面部分210的相應(yīng)相鄰部分。主要冠面部分208可另外表現(xiàn)為其表面輪廓不跟隨次要冠面部分210的表面輪廓，由此主要冠面部分208的整體(bulk)設(shè)置成相對(duì)于次要冠面部分210的相應(yīng)相鄰部分垂直向下移置。例如如圖4所示，當(dāng)從球桿頭200的球桿尖看時(shí)，主要冠面部分208不可見(jiàn)，因?yàn)槠浔砻孑喞鄬?duì)于次要冠面部分210反向。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，主要冠面部分208又可另外表現(xiàn)為具有凹入表面輪廓而次要冠面部分210可表現(xiàn)為具有大體凸出的彎曲形狀，由此主要冠面部分208的整體相對(duì)于次要冠面部分210的相鄰部分垂直向下移置。因此，桿頭200可保持與現(xiàn)代金屬木桿桿頭的底面或擊打面成比例的相似或甚至相同的底面和擊打面，且其體積減小約百分之15至約百分之40，這取決于主要冠面部分208選擇的表面輪廓。此外，明顯量的球桿頭200最小結(jié)構(gòu)質(zhì)量被垂直地重新設(shè)置地較低，這改進(jìn)了桿頭200的質(zhì)量特性，并能改進(jìn)的重心位置并因此改進(jìn)發(fā)射特性。此外，形成裙面206需要的材料量顯著減少。材料質(zhì)量的減少等于桿頭200重量預(yù)算的相應(yīng)增加。
主要冠面部分208可包括冠面211表面區(qū)域的從約百分之51至約百分之90的任何地方。當(dāng)桿頭200附連到桿身以形成球桿且由打高爾夫的人保持在瞄球位置時(shí)，從打高爾夫的人角度看主要冠面部分208整個(gè)可見(jiàn)。
如圖6所示，主要冠面部分208的垂直位置可與球桿頭200的擊打面高度相關(guān)，由此冠面部分總表面面積的一定百分比位于最大擊打面高度Hfmax的相應(yīng)臨界比以下。例如，通常主要冠面部分208的約95％或更多可位于高度Hfmax以下，約80％或更多可位于高度0.80Hfmax以下，約60％或更多可位于高度0.65Hfmax以下，且約30％或更多可位于高度0.50Hfmax以下。在更極端的構(gòu)造中，可期望主要冠面部分208約98％或更多可位于高度Hfmax以下，約85％或更多可位于高度0.80Hfmax以下，約70％或更多可位于高度0.65Hfmax以下，約50％或更多可位于高度0.50Hfmax以下，約25％或更多可位于高度0.35Hfmax以下。以上百分比可用瞄球位置的球桿頭200來(lái)計(jì)算，其中水平基準(zhǔn)面在指定的相對(duì)于最大表面高度Hfmax的垂直位置與桿頭相交。然后可測(cè)量位于相應(yīng)水平基準(zhǔn)面以下的主要冠面部分208的表面面積并與主要冠面部分208的整個(gè)表面面積比較并得出計(jì)算的百分比。
因?yàn)橹饕诿娌糠?08的表面面積的分布要求冠面211的表面形狀違反打高爾夫的人可能習(xí)慣的形狀，因而有利于的是將主要冠面部分208的形狀制成使使用者的注意力分散最少。由于更極端的球桿頭外觀可能對(duì)某些打高爾夫的人的精神狀態(tài)有負(fù)面影響，所以在瞄球時(shí)的常規(guī)球桿側(cè)面輪廓是有利的。對(duì)于這些打高爾夫的人，違反常規(guī)桿頭形狀可不適當(dāng)?shù)胤稚⑺麄兊淖⒁饬蚴姑榍驎r(shí)架設(shè)球很困難，并可能因此對(duì)他們很好擊球的能力產(chǎn)生不利影響。常規(guī)球桿球桿頭側(cè)面輪廓通常的特點(diǎn)是限定稍微凸出的頂線邊緣218和大體拋物線形的尾部邊緣220的冠面周界邊緣214，如圖2所示。
可在兩個(gè)方向上方便地描述主要冠面部分208的表面形狀橫向和縱向?？v向方向指球桿頭200的前至后和/或后至前方向，而橫向方向指球桿頭的跟部至球桿尖和/或球桿尖至跟部方向。因此橫向方向垂直于縱向方向，且反之亦然。圖7(b)和8(b)示出了分別沿圖7(a)和8(a)的縱向和橫向方向截取的示例性截面。
實(shí)現(xiàn)主要冠面部分208的良好平衡的表面輪廓包括對(duì)主要冠面部分208本身的考慮，并還包括該輪廓與桿頭200的形狀和比例作為一個(gè)整體的相互作用。因此根據(jù)整個(gè)桿頭幾何性質(zhì)來(lái)表達(dá)主要冠面部分208的輪廓是有用的。由于除了其獨(dú)特的冠面構(gòu)造之外，桿頭200保持常規(guī)金屬木桿的形狀和比例，所以所進(jìn)行的分析描述主要冠面部分208的獨(dú)特構(gòu)形述。從球桿頭100的示例性實(shí)施例截取一組縱向共面截面(其單個(gè)例子在圖9(a)中示出)。每個(gè)截面具有周界長(zhǎng)度Lp截面面積Ax(示出為陰影)，其值在以下表1中列出。為了比較，表1還包括對(duì)應(yīng)于相當(dāng)?shù)母篌w積移置(volumetric displacement)但除了冠面的所有部分具有類似或相同比例和尺寸的常規(guī)形狀球桿頭的值。每個(gè)截面跨過(guò)主要冠面部分208的橫向跨度增量地截取，如圖10所示。截取每個(gè)截面處的距離基于示例性桿頭200的最跟部側(cè)末端，且示例性常規(guī)金屬木桿桿頭的每個(gè)相應(yīng)截面在相同的橫向位置截取。每個(gè)截面截取的位置在圖10中由標(biāo)有標(biāo)號(hào)的唯一截面表示，且每個(gè)標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)于表1中所指定的截面號(hào)。
因?yàn)榍驐U頭200的冠面211的大部分在垂直方向移置得比常規(guī)木桿頭低，從桿頭200截取的截面面積顯著減少，而截面的周界長(zhǎng)度通常少量增加。因此，跨越主要冠面部分的橫向跨度的Lp/Ax比與常規(guī)金屬木桿的桿頭冠面部分取得的相應(yīng)跨度截取的那些相比顯著增加。因此橫向方向的Lp/Ax比將桿頭200與典型的金屬木桿桿頭區(qū)分開(kāi)，且分析它們沿橫向方向的變化是定量描述關(guān)于主要冠面部分208的整個(gè)桿頭形狀的輪廓變化有用的方式。
表1

圖11用曲線圖表示根據(jù)它們的橫向位置繪制的表示來(lái)自表1的Lp/Ax的值。該結(jié)果證明示例性球桿頭200的較大Lp/Ax比，反應(yīng)了主要冠面部分的垂直移置。在利用常規(guī)、凸形冠面輪廓構(gòu)造并同時(shí)保持擊打面和底面的常規(guī)尺寸和比例的球桿頭中不可能實(shí)現(xiàn)這種Lp/Ax值的分布。因此，金屬木桿桿頭可實(shí)現(xiàn)上述性能優(yōu)點(diǎn)通過(guò)垂直移置冠面以實(shí)現(xiàn)跨越其橫向跨度的增大的Lp/Ax值而在最小結(jié)構(gòu)質(zhì)量下增加重量預(yù)算和改進(jìn)重心位置。盡管根據(jù)本上述本發(fā)明示例性實(shí)施例的球桿頭的所有縱向截面保持大于0.70的Lp/Ax比，但是可通過(guò)保持至少約0.65的最小Lp/Ax比就可實(shí)現(xiàn)足夠的性能優(yōu)點(diǎn)。另外，根據(jù)上述本發(fā)明示例性實(shí)施例的球桿頭的縱向截面達(dá)到了約0.90的Lp/Ax比。
盡管為了將本發(fā)明的示例性球桿頭與所選的常規(guī)金屬木桿桿頭相比較采用了一系列九個(gè)橫截面，但是應(yīng)當(dāng)理解實(shí)質(zhì)上可對(duì)任何所選的常規(guī)金屬木桿桿頭進(jìn)行可適用的比較。例如，可將比較截面改為包括跟部、球桿尖、和跟部與球桿尖之間的橫向中點(diǎn)，這些參考點(diǎn)實(shí)質(zhì)上對(duì)任何金屬型膠合木桿頭都是可用的。
為了實(shí)現(xiàn)確?？晒膭?lì)所有類型的打高爾夫的人(包括易于分心和易于因此而信心受損的那些人)鼓勵(lì)的信心的冠面輪廓，可能需要考慮不僅僅是橫向上的Lp/Ax比的絕對(duì)最小值。跟部至球桿尖方向的Lp/Ax比的值有助于打高爾夫的人對(duì)球桿頭200的總體信心，并使得他們?cè)谑褂弥蝎@得最好的表現(xiàn)。主要冠面部分208的輪廓從桿頭200的大約橫向中點(diǎn)朝向球桿尖在橫向方向產(chǎn)生增加最少的Lp/Ax比值。參見(jiàn)圖12，桿頭200的橫向中點(diǎn)可由平面221表示，其在最大球桿頭寬度Wh的一半處縱向穿過(guò)桿頭200。應(yīng)當(dāng)注意寬度Wh的測(cè)量值不包括插鞘部分212，而是從最跟部至裙面部分206的球桿尖最端部的測(cè)量值。
主要冠面部分208可在跟部至球桿尖方向逐漸傾斜，其最低點(diǎn)在圖12中表示為點(diǎn)222，該點(diǎn)大致位于桿頭200的最跟部末端和軸線221之間。當(dāng)瞄球時(shí)從打高爾夫的人的角度看，在跟部至球桿尖方向逐漸高起的主要冠面部分208使桿頭200的外部側(cè)面輪廓保持基本上與常規(guī)金屬木桿桿頭的外部側(cè)面輪廓一致的形狀，且因此用于保持桿頭的熟悉感并盡可能地使打高爾夫的人愉悅。如果所有冠面部分28保持在較低的垂直位置，在瞄球時(shí)產(chǎn)生的桿頭200的側(cè)面輪廓可能與常規(guī)金屬木桿桿頭不相似。因此，主要冠面部分208的該輪廓是符合要求的，因?yàn)樗试S最小結(jié)構(gòu)質(zhì)量下改進(jìn)的重心位置、增加的重量預(yù)算和激勵(lì)自信心的桿頭形狀之間的平衡。
再參見(jiàn)圖12，次要冠面部分210還可包括在主要冠面周界邊緣216的頂線邊緣218和最前部邊緣之間延伸的回轉(zhuǎn)(return)部分224。返回部分224可具有Lr的長(zhǎng)度，其沿著橫向方向變化，可具有約1cm至約4cm范圍內(nèi)的值。返回部分224的大小有助于提供球桿頭200以更常規(guī)樣子的冠面部分，同時(shí)使得主要冠面部分208的面積最大。
此外，除了至少一部分冠面211，包括主要本體230(見(jiàn)圖13-17(b))桿頭200的其余部分可主要由金屬材料制成。任何金屬或合金都可用于形成主要本體的各個(gè)部分，此外，用相同金屬整體形成多于一個(gè)的部分是有利的。受到較高的應(yīng)力水平作用的本體230的各部分，例如表面202，可由具有比用于形成主要本體其余金屬部分的金屬高的強(qiáng)度特性的不同合金或金屬來(lái)形成?？刹捎美浠驘岢尚?、鑄造、機(jī)加工或其它已知制造技術(shù)的組合分別、整體、或作為單件結(jié)構(gòu)來(lái)形成本體230的各部分。如果主要本體的一個(gè)或多個(gè)部分與其它部分分開(kāi)形成，則可使用適當(dāng)?shù)倪B結(jié)技術(shù)將它們固定在一起，例如包括焊接、粘合、壓配合、機(jī)械緊固等等。
如圖13所示，冠面211包括與形成主要本體230使用的材料不同的材料，其不同之處至少在于該不同材料的比強(qiáng)度明顯大于形成擊打面202和/或主要本體的其余部分的材料的比強(qiáng)度。使用不同材料的球桿頭的部分限定為輔助本體232。比強(qiáng)度限定為給定材料的極限抗拉強(qiáng)度除以材料密度，這里出現(xiàn)的值的單位可以是MPa/g/cm3。在一示例性實(shí)施例中，整個(gè)冠面部分208形成所用的材料的比強(qiáng)度大于球桿頭的其余部分材料的比強(qiáng)度。
或者，主要冠面部分208和至少一部分次要冠面部分210都可由該不同材料制成，例如如圖14(a)和14(b)所示。此外，除了主要冠面部分208和至少一部分次要冠面部分210之外，還可用該不同材料來(lái)形成裙面部分206的全部或一部分，例如如圖15(a)、15(b)、16(a)和16(b)所示。此外，另外可用該不同材料來(lái)形成底面部分204的全部或一部分，例如如圖17(a)和17(b)所示。無(wú)論具體構(gòu)造如何，在所有實(shí)施例中由不同材料整體形成的各部分構(gòu)成至少一個(gè)輔助本體232。
如果使用鋼合金來(lái)形成球桿頭200的擊打面部分，用于輔助本體232的示例性材料包括鈦合金、鋁合金、鎂合金、纖維加強(qiáng)塑料(FRP)、或金屬基體復(fù)合物。在由具有接近約360MPa/g/cm3的比強(qiáng)度的高強(qiáng)度鈦合金形成擊打面部分的情況下，F(xiàn)RP材料可尤其適于用作所述不同材料。例如用具有熱固性環(huán)氧樹(shù)脂基體或“預(yù)浸料坯”的預(yù)浸漬的機(jī)織纖維布料可具有從約400至超過(guò)1000MPa/g/cm3的比強(qiáng)度范圍，該比強(qiáng)度取決于編織的類型(例如單向的、雙向的)、所使用纖維的類型(例如尼龍、碳、玻璃)、纖維的單位面積重量、基質(zhì)樹(shù)脂和/或固化方法，以及樹(shù)脂對(duì)纖維的比例。
在所有實(shí)施例中，因?yàn)檩o助本體232形成的材料不同于用于形成主要本體230的材料，所以采用機(jī)械緊固件和/或粘合來(lái)互連各本體并因此形成一體的本體，即桿頭200。通過(guò)粘合來(lái)連結(jié)薄片的原理是已知的，并可用來(lái)連接主要和輔助本體。示例性結(jié)合接頭的類型包括簡(jiǎn)單搭接接頭(見(jiàn)圖18(a))、嵌接頭(見(jiàn)圖18(b))、單臺(tái)階和雙臺(tái)階搭接接頭(分別見(jiàn)圖18(c)和(d))、以及加強(qiáng)的臺(tái)階式搭接接頭(見(jiàn)圖18(e))。
在提供優(yōu)良結(jié)合強(qiáng)度的單臺(tái)階搭接接頭的示例情性況下，主要本體或輔助本體設(shè)有臺(tái)階234，該臺(tái)階包括大致彼此垂直的第一毗鄰表面236和第一搭接表面238。相應(yīng)的第二搭接表面240和第二毗鄰表面242形成在其它本體內(nèi)，其中第二毗鄰表面可以是將所述其它本體的內(nèi)部和外部表面分開(kāi)的表面。臺(tái)階234可分別形成主要本體或輔助本體的面向外的表面，如圖19(a)和19(b)所示，或主要或輔助本體的面向內(nèi)的表面，如圖19(c)和19(d)所示。如這些圖所示，第二搭接表面可方便地包括沒(méi)有設(shè)置所述臺(tái)階的本體的面向內(nèi)或面向外的表面的一部分?；蛘?，可使用大致如圖18(c)所示雙臺(tái)階搭接接頭。但是，這增加了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，并可在設(shè)計(jì)師衡量其實(shí)施的成本和優(yōu)點(diǎn)后作出判斷時(shí)使用。
粘合劑，例如HysolTM兩部分環(huán)氧9460或3MTMDP460NS可敷設(shè)到任一搭接表面上，或本體部分可通過(guò)施加大致正交于搭接表面的力粘貼在一起。例如，如果臺(tái)階設(shè)置在主要本體230面向外的表面上或輔助本體232面向內(nèi)的表面上，可通過(guò)使用圍繞桿頭200的外表面包卷的玻璃紙包卷物、熱縮套包卷物、或彈性帶(未示出)施加大致法向的力。如果臺(tái)階設(shè)在主要本體230的面向內(nèi)表面上或輔助本體232的面向外表面上，可充氣囊可穿過(guò)插入任一本體(未示出)內(nèi)形成的通入口，并充氣到所要求的壓力。在前述示例性技術(shù)的任何一種中，可要求法向力這樣地施加固化粘合劑所需要的任何時(shí)間，由此確保結(jié)合的最大可靠性。
粘合劑將主要和輔助本體分開(kāi)其敷用厚度，該厚度被稱作粘合層厚度tB。對(duì)于以上給定的示例性粘合劑，粘合層厚度tB可大致在約5mil(0.1270mm)至約10mil(0.254mm)范圍內(nèi)。對(duì)于示例性7mm的搭接表面寬度，這會(huì)粘合層長(zhǎng)度每厘米平均有0.175g的粘合劑。通常需要約0.5g至約1.0g的粘合劑以將輔助本體粘附到主要本體上，這取決于使用的粘合劑、具體接頭設(shè)計(jì)以及制造商推薦的粘合層厚度。不管選擇什么粘合劑，具體的粘合層厚度將最終取決于球桿頭設(shè)計(jì)師為主要本體230和輔助本體232選擇的材料類型。
在將輔助本體232結(jié)合到主要本體230上之前，可用各種技術(shù)準(zhǔn)備搭接表面238和240?？捎萌軇┗蚓凭鍧嵔饘俚闹饕倔w和輔助本體，并隨后進(jìn)行化學(xué)蝕刻過(guò)程、噴砂或使用砂布或砂紙手工蝕刻。使用以上三種技術(shù)中的任何一種蝕刻表面會(huì)增加粘粘合劑的效果，由此降低結(jié)合接頭失效的可能性。應(yīng)當(dāng)注意，由于主要和輔助本體的材料之間的內(nèi)在不同，不是所有的溶液和化學(xué)蝕刻過(guò)程都相容于兩個(gè)搭接表面238和240。
搭接接頭可沿著主要和輔助本體之間的整個(gè)交界面連續(xù)形成，或可顯現(xiàn)為一系列間隔的小片(未示出)，只要這種小片可提供足夠的結(jié)合面積以承受擊打表面部分202與高爾夫球的撞擊所施加的負(fù)載。如果搭接接頭沿著主要和輔助本體的整個(gè)表面是連續(xù)的并再參見(jiàn)圖20(a)(僅以示例的方式)，搭接表面可具有至少約5mm的寬度wI，并通常不大于約20mm。毗鄰表面具有扣除粘合層厚度tB大致相當(dāng)于厚度ta的高度h，其中ta是結(jié)合到搭接表面238的本體部分的厚度。
在臺(tái)階搭接接頭提供了良好的結(jié)合特性的同時(shí)，加強(qiáng)的臺(tái)階搭接接頭還提供了對(duì)施加到桿頭200外部表面上的表面處理層(例如，油漆、透明涂層等)破裂，尤其是沿著主要和輔助本體之間的交界面的破裂的的很好的抵抗性。此外，與這里所述的其它結(jié)合接頭類型相比，加強(qiáng)的搭接接頭具有更高的整體結(jié)合可靠性。由于這些原因，加強(qiáng)的搭接接頭可尤其很好地適用于將輔助本體232結(jié)合到主要本體230。如圖20(b)所示的加強(qiáng)的臺(tái)階搭接接頭具有與上述臺(tái)階搭接接頭的構(gòu)造相同的構(gòu)件，且其中第一斜面244設(shè)置在臺(tái)階234形成的本體表面上。補(bǔ)充第二斜面246可設(shè)置在另一本體上，使得兩斜面形成沿著主要和輔助本體的整個(gè)交界面延伸的溝槽248，如圖21和22所示。再參見(jiàn)圖20(b)，兩個(gè)斜面大致形成坡口角度α，其值大于約90度小于約160度，并可具有約5mm至約15mm范圍的溝槽寬度wc。加強(qiáng)的臺(tái)階搭接頭可構(gòu)造成使得溝槽248位于球桿頭外部或內(nèi)部。此外，還可使用具有內(nèi)部和外部?jī)蓚€(gè)溝槽的臺(tái)階接頭(見(jiàn)圖20(c))。參見(jiàn)圖20(a)、20(b)和20(c)，溝槽248可設(shè)有加固材料250，例如用至少一層玻璃、尼龍或碳纖維帶加強(qiáng)的環(huán)氧樹(shù)脂。一旦敷用了加固材料并允許固化(如果需要)，可進(jìn)行砂磨和/或研磨以實(shí)現(xiàn)高爾夫球桿頭200的外部表面光滑連續(xù)的外觀。如果需要，然后桿頭可準(zhǔn)備拋光。
通常主要和輔助本體的各區(qū)域的壁厚可通常在約0.6mm和約2mm之間，這取決于位置、所述區(qū)域的結(jié)構(gòu)要求以及用于制成各本體的相應(yīng)材料。擊打面部分202受到最大負(fù)荷，并因此可以是以上給出的通常厚度范圍的例外。擊打面部分通常可具有約1.5mm至約4.0mm范圍的厚度。上述厚度范圍的另一例外可能出現(xiàn)在球桿頭設(shè)計(jì)師選擇在桿頭200的特別區(qū)域增加厚度以提供局部質(zhì)量密度，由此用掉一些或所有的重量預(yù)算。如果加厚區(qū)域提供在由金屬材料制成的本體的一部分上，即在主要本體230上，該方法可尤其有效。例如，球桿頭設(shè)計(jì)師試圖將球桿頭的重心移置在桿頭內(nèi)更深更下處時(shí)，可在遠(yuǎn)離擊打面部分202的底面部分204的一部分上提供加厚區(qū)域(未示出)。
使用桿頭200內(nèi)的重量預(yù)算的其它方法包括使用由比用于構(gòu)成桿頭200的其余部分的材料密度相對(duì)高密度的材料來(lái)制成的重量件。這些重量件可策略地設(shè)置在桿頭的內(nèi)部或外部表面，或可用于替代桿頭任何部分的某些段。金屬木桿球桿頭的配重是高爾夫球桿構(gòu)造領(lǐng)域中常用的，可采用任何或所有兼容的配重技術(shù)來(lái)使用這里講授的桿頭構(gòu)造所提供的重量預(yù)算。
根據(jù)這里略述的附加原理，示例性球桿頭可具有約337cm3的體積移置，且比例大致與移置(displacing)約420cm3的常規(guī)金屬木桿桿頭的一致。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，如圖23所示，主要冠面部分208可整個(gè)由碳纖維加強(qiáng)塑料材料制成，其包括三層以+45°、-45°、和0°定向的高斷裂韌度、單向預(yù)浸坯料粗紗，以0°/90°定向的輕質(zhì)雙向預(yù)浸坯料織物的最外層，以及分別包括上述預(yù)浸料坯類型的約40％和約55％重量的熱固性環(huán)氧樹(shù)脂基體。在該實(shí)施例中，主要冠面部分形成球桿頭200的輔助本體232，且當(dāng)采用上述示例性層疊方案和壓模方法構(gòu)造時(shí)，可具有大致均勻的約1.0mm的完成厚度。擊打面部分202(未示出)可由包括約4.5％鋁、約3％釩、約2％鉬、約2％鐵和總計(jì)約0.15％氧的高強(qiáng)度鈦合金制成，并可具有約2.9mm的恒定厚度。為了形成主要本體230，擊打面部分可焊接到其余部分上，后者可用例如Ti 6Al 4V合金用薄壁鑄造技術(shù)整體鑄造以產(chǎn)生約1.2mm的全部大體一致的厚度。在該實(shí)施例中，主要冠面部分208可占據(jù)約60cm2的球桿頭外部表面面積并具有約8g的質(zhì)量。如果用與主要本體相同的Ti 6Al 4V合金制成，則主要冠面部分208會(huì)具有約33g的質(zhì)量。如圖23所示，可采用加強(qiáng)的臺(tái)階搭接接頭構(gòu)造來(lái)將復(fù)合的主要冠面部分208連結(jié)到主體230上，另外需要約9g的鈦來(lái)形成搭接表面238。此外，可在溝槽248中另外提供約1.3g的熱固環(huán)氧樹(shù)脂和碳纖維帶以加強(qiáng)臺(tái)階搭接接頭。因此，可凈節(jié)約約15g并且其可增加到桿頭200的重量預(yù)算中，由此能夠進(jìn)一步提高完成的球桿頭的質(zhì)量特性。
根據(jù)這里略述的原理，另一示例性球桿頭可具有約337cm3的體積移置，且比例大致與移置約420cm3的常規(guī)金屬木桿桿頭的一致。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，如圖24所示，所有的主要冠面部分208、以及次要冠面部分210和裙面部分206的一部分可形成輔助本體232，其可整個(gè)由碳纖維加強(qiáng)塑料材料制成，該材料包括三層以+45°、-45°、和0°定向高斷裂韌度、單向預(yù)浸坯料粗紗，以0°/90°定向的輕質(zhì)雙向預(yù)浸坯料織物的最外層，以及分別包括上述預(yù)浸料坯類型的約40％和約55％重量的熱固性環(huán)氧樹(shù)脂基體。采用該層疊方案和壓模方法，輔助本體230可具有大致均勻的約1.0mm的完成厚度。擊打面部分202可由包括約4.5％鋁、約3％釩、約2％鉬、約2％鐵和總計(jì)約0.15％氧的高強(qiáng)度鈦合金制成，并可具有約2.9mm的恒定厚度。為了形成主要本體230，擊打面部分可焊接到其余部分上，后者可用例如Ti 6Al 4V合金用薄壁鑄造技術(shù)整體鑄造以產(chǎn)生約1.2mm的全部大體一致的厚度。在該實(shí)施例中，輔助本體可占據(jù)約154cm2的球桿頭外部表面面積并具有約22.2g的質(zhì)量。如果用與主主本體相同的Ti 6Al 4V合金制成，則輔助本體會(huì)具有約84g的質(zhì)量。如圖24所示，可采用加強(qiáng)的臺(tái)階搭接頭頭來(lái)將輔助本體232連接到主要本體230上，另外需要約13g的鈦來(lái)形成搭接表面238。此外，可另外提供約1.7g的熱固性環(huán)氧樹(shù)脂和碳纖維帶作為構(gòu)件250以加強(qiáng)臺(tái)階搭接接頭。因此，可凈節(jié)約約47g并且其可增加到桿頭200的重量預(yù)算中，由此能夠進(jìn)一步提高完成的球桿頭的質(zhì)量特性。
根據(jù)這里略述的原理，又另一示例性球桿頭可具有約337cm3的體積移置，且比例大致與移置約420cm3的常規(guī)金屬木桿桿頭的一致。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，如圖25所示，所有的主要冠面部分208、次要冠面部分210的一部分以及底面部分204的和裙面部分206的大部分可形成輔助本體232，其可整個(gè)由碳纖維加強(qiáng)塑料材料制成，該材料包括三層以+45°、-45°、和0°定向的高斷裂韌度、單向預(yù)浸坯料粗紗，以0°/90°定向的輕質(zhì)雙向預(yù)浸坯料織物的最外層，以及分別包括上述預(yù)浸料坯類型的約40％和約55％重量的熱固性環(huán)氧樹(shù)脂基體。采用該層疊方案和壓模方法，輔助本體232可具有大致均勻的約1.0mm的完成厚度。擊打面部分202可由包括約4.5％鋁、約3％釩、約2％鉬、約2％鐵和總計(jì)約0.15％氧的高強(qiáng)度鈦合金制成，并可具有約2.9mm的恒定厚度。為了形成主要本體230，擊打面部分可焊接到其余部分上，后者可用例如Ti 6Al 4V合金用薄壁鑄造技術(shù)整體鑄造以產(chǎn)生約1.2mm的全部大體一致的厚度。在該實(shí)施例中，輔助本體可占據(jù)約198cm2的球桿頭外部表面面積并具有約28.5g的質(zhì)量。如果用與主要本體相同的Ti 6Al 4V合金制成，輔助本體會(huì)具有約108g的質(zhì)量。如圖25所示，可采用加強(qiáng)的臺(tái)階搭接接頭來(lái)將輔助本體232連結(jié)到主要本體230上，另外需要約10.5g的鈦來(lái)形成搭接表面238。此外，可另外提供約1.3g的熱固環(huán)氧樹(shù)脂和碳纖維帶作為構(gòu)件250以加強(qiáng)臺(tái)階搭接接頭。因此，可凈節(jié)約約68g并且其可增加到桿頭200的重量預(yù)算中，由此能夠進(jìn)一步提高完成的球桿頭的質(zhì)量特性。
給出了三個(gè)前述實(shí)例，很明顯輔助本體232占據(jù)的表面面積的量越大，對(duì)桿頭200的重量預(yù)算越有利。在確定輔助本體232的表面面積時(shí)，還應(yīng)該考慮其它的因素，包括對(duì)桿頭200的聲音響應(yīng)的影響、消費(fèi)者接受度/可銷售性以及裝飾性方面的考慮。因此，球桿頭200的除了擊打表面部分202之外的各部分的任何組合都可包括在輔助本體中。此外，認(rèn)為提供多于一個(gè)的輔助本體是有利的，僅以示例的方式示于圖26。還有，很明顯輔助本體不需要包含桿頭200的整個(gè)部分，而是可包含這些部分中的任何的一小部分。根據(jù)上文，很明顯對(duì)于構(gòu)造桿頭200有很多可能的更改，在本申請(qǐng)中不再非常詳細(xì)地討論每個(gè)更改以避免不必要的模糊本發(fā)明，但是這些更改都是根據(jù)在此揭示的原理制造的。
除了通過(guò)桿頭200內(nèi)的質(zhì)量設(shè)置改進(jìn)質(zhì)量特性外，還可使用重量預(yù)算以包含結(jié)構(gòu)改進(jìn)，此前這種結(jié)構(gòu)改進(jìn)由于重量限制是不可能的。這些結(jié)構(gòu)包括諸如內(nèi)部肋、柱體或桁架狀構(gòu)件之類的加勁材料，它們?cè)诟魑恢镁植考訌?qiáng)桿頭200以改進(jìn)聲音性能和/或改進(jìn)使用時(shí)從桿頭200到高爾夫球的能量傳遞效率。一般而言，球桿頭的任何部分的任何組合可彼此約束以有助于控制桿頭的頻率響應(yīng)。使用一個(gè)或多個(gè)肋、柱體或桁架狀構(gòu)件以將冠面211約束于底面部分204是尤其有利的。圖27(a)僅以示例方式示出了將主要冠面部分208約束于底面部分204的示例性肋252?；蛘?，冠面211、底面部分204和裙面部分206可都用一個(gè)或多個(gè)肋或桁架狀構(gòu)件彼此約束。圖27(b)僅以示例方式示出了將主要冠面部分208和裙面部分206約束于底面部分204的示例性肋254。另外，次要冠面部分210可約束于主要冠面部分208并可選地約束于擊打面部分202。圖27(c)僅以示例方式示出了將次要冠面部分210和主要冠面部分208約束于擊打面部分202的示例性肋256。圖27(d)僅以示例方式示出了將主要冠面部分208約束于次要冠面部分210的示例性肋258。應(yīng)當(dāng)注意，以上實(shí)例的任何組合可產(chǎn)生在單個(gè)實(shí)施例中以實(shí)現(xiàn)球桿頭設(shè)計(jì)師要求的品質(zhì)。
上述加勁裝置還可包括通過(guò)修改層疊方案(lay-up schedule)以適合必要的結(jié)構(gòu)要求來(lái)得到某種要求的性能優(yōu)點(diǎn)而局部改進(jìn)一個(gè)或多個(gè)組合部分的材料特性。這可能需要沿某一方向或幾個(gè)方向局部加強(qiáng)各部分中的一個(gè)或多個(gè)，這可通過(guò)包含除了前述實(shí)例中給出的最小強(qiáng)度所需要的預(yù)浸料坯片之外的預(yù)浸料坯片而實(shí)現(xiàn)。附加的片可沿任何方向局部定向，這會(huì)以所要求的方式加強(qiáng)桿頭的性能。層疊方案怎樣較好地協(xié)調(diào)可容易地通過(guò)使用有限元分析法來(lái)模擬桿頭200和高爾夫球之間的撞擊和識(shí)別球桿頭的各部分中有問(wèn)題的結(jié)構(gòu)響應(yīng)或可從進(jìn)一步改變中獲益的局部區(qū)域來(lái)確定。
當(dāng)以上技術(shù)適于生產(chǎn)保持體積從約330cm3至約470cm3的當(dāng)代金屬木桿桿頭的一般比例的金屬木桿桿頭時(shí)是尤其有利的。這些桿頭通常稱為開(kāi)球桿，并具有范圍從約5度至約20度的桿面斜角。這些開(kāi)球桿的擊打面寬度Wf(如圖12所示)通常范圍從約8.89至約11.43cm(3.5至約4.5英寸)，且擊打面高度范圍從約4.57至約5.59cm(1.8至約2.2英寸)，通常產(chǎn)生約33.9至約51.6cm2(5.25至約8.0平方英寸)的表面面積。總體最大跟部至球桿尖尺寸Wh在從約10.8至約12.7cm(約4.25至約5英寸)的范圍內(nèi)，而最大前至后尺寸Lh(如圖12所示)的范圍為從約8.3至約10.8cm(約3.25至約4.25英寸)。在這些范圍內(nèi)變化的球桿頭通常具有范圍從約258至約355cm2(從約40至約55平方英寸)的總表面面積，冠面表面面積占據(jù)約77至約103cm2(約12至約16平方英寸)。
根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)制造的球桿頭可保持以上給出的所有尺寸特性，但是具有280cm3至約400cm3范圍的體積，且總表面面積在約226至335cm2(約35至約52平方英寸)的范圍內(nèi)。冠面面積占據(jù)約84至約116cm2(約13至18平方英寸)，主要冠面部分一般占據(jù)52至90cm2之間(8至14平方英寸之間)。
所揭示的用于桿頭200的新型冠面構(gòu)造在應(yīng)用到具有以下特性的金屬木桿球桿頭時(shí)特別有利■Wh值大于11.18cm(4.40″)■具有約50至約80cm2的主要冠面部分■300至357cm3之間的體積與約50至約80cm2的主要冠面部分表面面積相結(jié)合■大于11.18cm(4.40″)的Wh值與1.27至約3.81cm(約0.5至約1.5英寸)之間的Lr值相結(jié)合■約300至約375cm3范圍的體積與約1.27至約3.81cm(約0.5至約1.5英寸)之間的Lr值相結(jié)合■大于3.40″的Lh值與約1.27至約3.81cm(約0.5至約1.5英寸)的Lr值相結(jié)合■體積超過(guò)300cm3，其中擊打面部分表面面積對(duì)桿頭體積之比超過(guò)0.105cm-1。
■體積超過(guò)300cm3，其中主要冠面部分表面面積對(duì)桿頭體積之比超過(guò)0.140cm-1。
■體積超過(guò)300cm3，其中Wh對(duì)桿頭體積之比超過(guò)0.030cm-2。
■體積超過(guò)300cm3，其中Lh對(duì)桿頭體積之比超過(guò)0.0095cm-2。
■總體積對(duì)總表面面積的比值在約1.05至約1.15范圍之間。
在此討論的原理能夠使金屬木桿的重量預(yù)算增加約10至約45克，并使完成的桿頭重心高度降低約1至約10mm。此外，球桿頭200的慣性力矩與現(xiàn)代金屬木桿桿頭相比具有相應(yīng)較大的改變。因此球桿頭200保持當(dāng)代大位移金屬木桿桿頭的容錯(cuò)性，但由于在最小結(jié)構(gòu)質(zhì)量下改進(jìn)質(zhì)量特性加上增加的質(zhì)量預(yù)算，可構(gòu)造成提供更好的發(fā)射性能?；蛘撸驐U頭200可制造成具有與現(xiàn)代金屬木桿球桿頭一致的發(fā)射特性，且可利用超出的自由支配重量來(lái)增加慣性力矩并因此增加球桿頭200的容錯(cuò)性。
因而，本文揭示的金屬木桿桿頭構(gòu)造顯示了在撞擊時(shí)改進(jìn)的球發(fā)射特性，并產(chǎn)生增加的射程。這主要通過(guò)冠面部分的降低實(shí)現(xiàn)，其在金屬木桿球桿頭的最小結(jié)構(gòu)質(zhì)量下產(chǎn)生與常規(guī)構(gòu)造的具有類似比例的球桿頭相比改進(jìn)了的質(zhì)量特性。此外，該構(gòu)造使得有更多質(zhì)量可用于球桿頭內(nèi)策略設(shè)置，由此給球桿頭設(shè)計(jì)師提供更大的操縱桿頭的質(zhì)量特性的自由度，所述質(zhì)量特性即重心位置、關(guān)于某些軸線的慣性力矩、分別限定球桿頭的性能潛力和容錯(cuò)性的參數(shù)。
球桿頭的上述實(shí)施例僅是作為實(shí)例給出的。因此，本發(fā)明的范圍不應(yīng)由給出的說(shuō)明來(lái)確定，而是由所附權(quán)利要求書及其等效來(lái)確定。
權(quán)利要求
1.一種中空木桿型高爾夫球桿頭，它包括擊打面部分；底面部分；裙面部分；冠面部分，所述冠面部分具有主要冠面部分和次要冠面部分，所述主要冠面部分限定主要表面面積，而所述次要部分限定次要表面面積，所述主要表面面積大于所述次要表面面積，所述主要表面面積限定大體凹形的第一輪廓，而所述次要表面面積限定大體凸形的第二輪廓，所述桿頭的體積約大于280cm3。
2.如權(quán)利要求1所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，所述體積小于約400cm3。
3.如權(quán)利要求1所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，所述體積大于約300cm3。
4.如權(quán)利要求3所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，所述體積小于約400cm3。
5.如權(quán)利要求1所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，所述次要冠面部分周界地圍繞所述主要冠面部分。
6.如權(quán)利要求1所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，還包括大致拋物線形的尾部邊緣。
7.如權(quán)利要求1所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，還包括長(zhǎng)度Lr為約1cm至約4cm的返回部分。
8.如權(quán)利要求7所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，長(zhǎng)度Lr沿著所述桿頭的橫向方向變化。
9.如權(quán)利要求1所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，包括跟部端和球桿尖端，且其中所述主要冠面部分朝向所述球桿尖端大體向上傾斜。
10.如權(quán)利要求1所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，包括橫向中點(diǎn)、最跟部延伸部、最球桿尖延伸部以及位于所述主要表面面積上的至少一個(gè)部位，所述至少一個(gè)部位在垂直方向低于所述主要表面面積的其余部分，其中所述至少一個(gè)部位位于所述最跟部延伸部和所述橫向中點(diǎn)之間。
11.如權(quán)利要求1所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，所述擊打面部分具有最大高度Hfmax；水平基準(zhǔn)面與所述桿頭在為Hfmax的垂直距離處相交；且所述主要表面面積的約95％或更多位于所述基準(zhǔn)面以下。
12.如權(quán)利要求1所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，所述擊打面部分具有最大高度Hfmax；水平基準(zhǔn)面與所述桿頭在為0.8Hfmax的垂直距離處相交；且所述主要表面面積的約80％或更多位于所述基準(zhǔn)面以下。
13.如權(quán)利要求1所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于所述擊打面部分具有最大高度Hfmax；水平基準(zhǔn)面與所述桿頭在為0.65Hfmax的垂直距離處相交；且所述主要表面面積的約60％或更多位于所述基準(zhǔn)面以下。
14.如權(quán)利要求1所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于所述擊打面部分具有最大高度Hfmax；水平基準(zhǔn)面與所述桿頭在為0.5Hfmax的垂直距離處相交；且所述主要表面面積的約30％或更多位于所述基準(zhǔn)面以下。
15.如權(quán)利要求1所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于所述擊打面部分具有最大高度Hfmax；水平基準(zhǔn)面與所述桿頭在范圍從0至Hfmax的垂直距離d處相交；且當(dāng)d＝Hfmax時(shí)所述主要表面面積的約95％或更多位于所述基準(zhǔn)面以下；當(dāng)d＝0.8Hfmax時(shí)所述主要表面面積的約80％或更多位于所述基準(zhǔn)面以下；當(dāng)d＝0.65Hfmax時(shí)所述主要表面面積的約60％或更多位于所述基準(zhǔn)面以下；且當(dāng)d＝0.5Hfmax時(shí)所述主要表面面積的約30％或更多位于所述基準(zhǔn)面以下。
16.如權(quán)利要求1所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于所述擊打面部分具有最大高度Hfmax；水平基準(zhǔn)面與所述桿頭在為0.8Hfmax的垂直距離處相交；且所述主要表面面積的約85％或更多位于所述基準(zhǔn)面以下。
17.如權(quán)利要求1所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于所述擊打面部分具有最大高度Hfmax；水平基準(zhǔn)面與所述木桿頭在為0.65Hfmax的垂直距離處相交；且所述主要表面面積的約70％或更多位于所述基準(zhǔn)面以下。
18.如權(quán)利要求1所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于所述擊打面部分具有最大高度Hfmax；水平基準(zhǔn)面與所述木桿頭在為0.5Hfmax的垂直距離處相交；且所述主要表面面積的約50％或更多位于所述基準(zhǔn)面以下。
19.如權(quán)利要求1所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于所述擊打面部分具有最大高度Hfmax；水平基準(zhǔn)面與所述桿頭在為0.35Hfmax的垂直距離處相交；且所述主要表面面積的約25％或更多位于所述基準(zhǔn)面以下。
20.如權(quán)利要求1所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于所述擊打面部分具有最大高度Hfmax；水平基準(zhǔn)面與所述桿頭在范圍從0至Hfmax的垂直距離d處相交；且當(dāng)d＝1.0Hfmax時(shí)所述主要表面面積的約95％或更多位于所述基準(zhǔn)面以下；當(dāng)d＝0.8Hfmax時(shí)所述主要表面面積的約85％或更多位于所述基準(zhǔn)面以下；當(dāng)d＝0.65Hfmax時(shí)所述主要表面面積的約70％或更多位于所述基準(zhǔn)面以下；當(dāng)d＝0.5Hfmax時(shí)所述主要表面面積的約50％或更多位于所述基準(zhǔn)面以下；且當(dāng)d＝0.35Hfmax時(shí)所述主要表面面積的約25％或更多位于所述基準(zhǔn)面以下。
21.如權(quán)利要求1所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于具有多個(gè)垂直橫截面，所述橫截面中的每一個(gè)縱向地與所述主要冠面部分相交并具有限定封閉截面面積Ax的周界長(zhǎng)度Lp，其中所述橫截面中的每一個(gè)的Lp/Ax大于約0.65。
22.如權(quán)利要求21所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，具有橫向中點(diǎn)，所述主要冠面部分具有最跟部延伸部和最球桿尖延伸部，其中對(duì)于在從所述中點(diǎn)跨越到所述最球桿尖延伸部的區(qū)域中截取的所述多個(gè)垂直橫截面，Lp/Ax的最大變化約為0.03。
23.如權(quán)利要求21所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，具有橫向中點(diǎn)，所述主要冠面部分具有最跟部延伸部和最球桿尖延伸部，其中對(duì)于在從所述中點(diǎn)跨越到所述最球桿尖延伸部的區(qū)域中截取的所述多個(gè)垂直橫截面，Lp/Ax的最大變化約為0.07。
24.如權(quán)利要求1所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，所述桿頭的一部分的比強(qiáng)度比所述桿頭的其余部分高。
25.如權(quán)利要求24所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，所述桿頭的所述部分包括所述冠面部分的至少一部分。
26.如權(quán)利要求24所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，所述桿頭的所述部分包括所述主要冠面部分的至少一部分。
27.如權(quán)利要求24所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，所述桿頭的所述部分包括所述次要冠面部分的至少一部分。
28.如權(quán)利要求24所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，所述桿頭的所述部分包括所述裙面部分的至少一部分。
29.如權(quán)利要求24所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，所述桿頭的所述部分包括所述底面部分的至少一部分。
30.一種中空木桿型高爾夫球桿頭，它包括擊打面部分；底面部分；裙面部分；冠面部分，所述冠面部分具有主要冠面部分和次要冠面部分，所述主要冠面包括第一輪廓，所述次要冠面部分包括第二輪廓；其中多個(gè)垂直截面與所述高爾夫球桿頭相交，所述截面中的每個(gè)具有限定封閉截面面積Ax的周界長(zhǎng)度Lp，其中所述截面中的每一個(gè)的Lp/Ax大于約0.65。
31.如權(quán)利要求30所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，所述第一輪廓大體呈凹形且所述第二輪廓大體呈凸形。
32.如權(quán)利要求30所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，具有橫向中點(diǎn)，所述主要冠面部分具有最跟部延伸部和最球桿尖延伸部，其中對(duì)于在從所述中點(diǎn)跨越到所述最球桿尖延伸部的區(qū)域中截取的所述多個(gè)垂直截面，Lp/Ax的最大變化約為0.03。
33.如權(quán)利要求30所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，具有橫向中點(diǎn)，所述主要冠面部分具有最跟部延伸部和最球桿尖延伸部，其中對(duì)于在從所述中點(diǎn)跨越到所述最球桿尖延伸部的區(qū)域中截取的所述多個(gè)垂直截面，Lp/Ax的最大變化約為0.07。
34.如權(quán)利要求30所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，從瞄球位置看所述主要冠面部分是整個(gè)可見(jiàn)的。
35.如權(quán)利要求30所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，所述桿頭具有大于約280cm3的體積。
36.如權(quán)利要求35所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，所述體積小于約400cm3。
37.如權(quán)利要求30所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，所述次要冠面部分周界地圍繞所述主要冠面部分。
38.如權(quán)利要求30所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，還包括大致拋物線形的尾部邊緣。
39.如權(quán)利要求30所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，還包括長(zhǎng)度Lr為約1cm至約4cm的返回部分。
40.如權(quán)利要求39所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，Lr沿著所述桿頭的橫向方向變化。
41.一種中空木桿型高爾夫球桿頭，它包括擊打面部分；底面部分；裙面部分；冠面部分，所述冠面部分具有主要冠面部分和次要冠面部分，其中所述擊打面部分具有最大高度Hfmax；水平基準(zhǔn)面與所述桿頭在范圍從0至Hfmax的垂直距離d處相交；且當(dāng)d＝Hfmax時(shí)所述主要表面面積的約95％或更多位于所述基準(zhǔn)面以下；當(dāng)d＝0.8Hfmax時(shí)所述主要表面面積的約80％或更多位于所述基準(zhǔn)面以下；當(dāng)d＝0.65Hfmax時(shí)所述主要表面面積的約60％或更多位于所述基準(zhǔn)面以下；且當(dāng)d＝0.5Hfmax時(shí)所述主要表面面積的約30％或更多位于所述基準(zhǔn)面以下。
42.如權(quán)利要求41所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，從瞄球位置看所述主要冠面部分是整個(gè)可見(jiàn)的。
43.如權(quán)利要求41所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，所述桿頭具有約大于280cm3的體積。
44.如權(quán)利要求43所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，所述體積約小于400cm3。
45.如權(quán)利要求41所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，所述次要冠面部分周界地圍繞所述主要冠面部分。
46.如權(quán)利要求41所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，還包括大體拋物線形的尾部邊緣。
47.如權(quán)利要求41所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，還包括長(zhǎng)度Lr約為1cm至約4cm的返回部分。
48.如權(quán)利要求47所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，長(zhǎng)度Lr沿著所述桿頭的橫向方向變化。
49.一種中空木桿型高爾夫球桿頭，它包括擊打面部分；底面部分；裙面部分；冠面部分，所述冠面部分具有主要冠面部分和次要冠面部分，所述主要冠面部分限定主要表面面積，所述次要部分限定次要表面面積，所述主要表面面積大于所述次要表面面積，所述主要表面面積限定大體凹形的第一輪廓，所述次要表面面積限定大體凸形的第二輪廓，其中，所述桿頭的一部分的比強(qiáng)度比所述桿頭的其余部分高。
50.如權(quán)利要求49所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，所述桿頭具有大于約280cm3的體積。
51.如權(quán)利要求50所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，所述體積小于約400cm3。
52.如權(quán)利要求49所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，所述次要冠面部分周界地圍繞所述主要冠面部分。
53.如權(quán)利要求49所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，還包括大體拋物線形的尾部邊緣。
54.如權(quán)利要求49所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，還包括長(zhǎng)度Lr為約1cm至約4cm的返回部分。
55.如權(quán)利要求54所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，Lr沿著所述桿頭的橫向方向變化。
56.如權(quán)利要求49所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，具有跟部端和球桿尖端，且其中所述主要冠面部分朝向所述球桿尖端大體向上傾斜。
57.如權(quán)利要求49所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，所述桿頭的所述部分包括所述冠面部分的至少一部分。
58.如權(quán)利要求49所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，所述桿頭的所述部分包括所述主要冠面部分的至少一部分。
59.如權(quán)利要求49所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，所述桿頭的所述部分包括所述次要冠面部分的至少一部分。
60.如權(quán)利要求49所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，所述桿頭的所述部分包括所述裙面部分的至少一部分。
61.如權(quán)利要求49所述的中空木桿型高爾夫球桿頭，其特征在于，所述桿頭的所述部分包括所述底面部分的至少一部分。
全文摘要
本申請(qǐng)揭示了一種具有在最小結(jié)構(gòu)質(zhì)量下增加重量預(yù)算和改進(jìn)質(zhì)量特性的中空木桿型高爾夫球桿頭。該球桿頭具有擊打面部分(202)、底面部分(204)裙面部分(206)以及具有總表面面積的冠面部分(211)。插鞘部分(212)連結(jié)球桿頭以將桿身連接到球桿頭上。冠面部分具有主要冠面部分(208)和次要冠面部分(210)，主要冠面部分的表面面積大于次要冠面部分，主要冠面部分具有大體凹形的彎曲形狀，而次要冠面部分具有大體凸形的彎曲形狀，使得主要冠面部分相對(duì)于次要冠面部分實(shí)際上是倒轉(zhuǎn)的。主要冠面部分從桿頭的跟部向桿頭的球桿尖向上傾斜，其中桿頭呈拋物線形的俯視側(cè)面輪廓。
文檔編號(hào)A63B53/04GK101076382SQ200580042526
公開(kāi)日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2005年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月13日
發(fā)明者J·J·雷, N·J·拉德克利夫, D·J·斯通, T·E·加納, B·S·胡利, R·J·浩拉賽克, M·J·瓦蘭斯 申請(qǐng)人:羅吉克里夫蘭高爾夫股份有限公司