專(zhuān)利名稱(chēng)：具有改進(jìn)聲音的復(fù)合高爾夫球桿頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種高爾夫球桿頭，其使用具有低阻尼損失系數(shù)的特殊復(fù)合型材料，在不損害高爾夫球桿頭的聲音的情況下使高爾夫球桿頭各部分的重量減輕。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種高爾夫球桿頭，其中，高爾夫球桿頭的至少一部分由低阻尼復(fù)合材料制成，該低阻尼復(fù)合材料的阻尼損耗因子(H)小于約0.02。
背景技術(shù)：
在20世紀(jì)80年代早期高爾夫裝備最引人注目的改進(jìn)之一是金屬木型高爾夫球桿的發(fā)明。金屬木型高爾夫球桿的發(fā)明開(kāi)創(chuàng)了科技上先進(jìn)的高爾夫球桿設(shè)計(jì)的新紀(jì)元，其呈指數(shù)地提高了長(zhǎng)打桿(driver)類(lèi)型的高爾夫球桿在距離和準(zhǔn)度兩方面的性能。然而，就像任何其它進(jìn)入未知技術(shù)進(jìn)步的新探索一樣，這種在未開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的新挑戰(zhàn)提供了很多機(jī)會(huì)，以在任何人都沒(méi)有開(kāi)發(fā)過(guò)的領(lǐng)域中探索進(jìn)一步對(duì)基本理念加以改進(jìn)的方法。Willett等人的美國(guó)專(zhuān)利N0.6773360示出一種示例，其試圖通過(guò)將重量并入高爾夫球桿頭的主體來(lái)進(jìn)一步改進(jìn)金屬木型高爾夫球桿頭的性能。因?yàn)橹锌战饘倌拘透郀柗蚯驐U頭一般可具有通過(guò)挖空高爾夫球桿頭的中心來(lái)顯著減少重量的能力，所以節(jié)省下來(lái)的額外重量可轉(zhuǎn)移到能夠改進(jìn)高爾夫球桿頭總體性能的位置。更確切地說(shuō)，美國(guó)專(zhuān)利N0.6773360提供了一種具有可調(diào)重量的高爾夫球桿頭，使得高爾夫球手在他或她揮桿時(shí)很好地調(diào)整球桿。Galloway等人的美國(guó)專(zhuān)利N0.6354962示出另一種利用技術(shù)進(jìn)步的示例,其通過(guò)將“可變的表面幾何形狀”與擊打面的背部整合，而利用由金屬木桿球桿的進(jìn)步所打開(kāi)的設(shè)計(jì)空間。因?yàn)榻饘倌拘透郀柗蚯驐U的中心核被挖空，所以它允許通過(guò)調(diào)整擊打板在不同位置的厚度而將高爾夫球桿頭的內(nèi)壁輪廓整合為不同的幾何形狀。更確切地說(shuō)，美國(guó)專(zhuān)利N0.6354962示出一種高爾夫球桿，其具有厚度在0.010到0.250英寸范圍內(nèi)的擊打板，而整個(gè)桿頭可由表面、底部和頂部三部分組成。除了以上在利用金屬木型高爾夫球桿方面的進(jìn)步，高爾夫球桿設(shè)計(jì)者甚至已經(jīng)進(jìn)一步試驗(yàn)了用不同材料構(gòu)造金屬木型高爾夫球桿頭的不同部分以獲得不同的性能。Honma的美國(guó)專(zhuān)利N0.5855526通過(guò)教導(dǎo)結(jié)合了用于高爾夫球桿主體的不同材料的高爾夫球桿而示出這方面，這些不同材料比如鋁、不銹鋼、鈦等，而比如軸套的部件由比如纖維強(qiáng)化塑料、木材等非金屬材料制成。雖然沒(méi)有明確要求高爾夫球桿部件的任何一個(gè)均用纖維強(qiáng)化塑料制造，但是美國(guó)專(zhuān)利N0.5855526中使用的纖維強(qiáng)化塑料由于其輕質(zhì)和高強(qiáng)度的特性將會(huì)成為用于高爾夫球桿頭的常用材料。Mumhy等人的美國(guó)專(zhuān)利N0.6440008繼續(xù)沿用將前述纖維強(qiáng)化塑料材料并入高爾夫球桿頭的擊打面的趨向，其公開(kāi)了一種具有這樣桿頭的高爾夫球桿，該桿頭具有由復(fù)合材料組成、厚度在0.010到0.250英寸范圍內(nèi)的擊打板。Mergy等人的美國(guó)專(zhuān)利N0.7601078還公開(kāi)了一種非金屬材料的應(yīng)用，但這次將該非金屬材料用于高爾夫球桿頭的后體。美國(guó)專(zhuān)利N0.7601078公開(kāi)了一種高爾夫球桿頭，其具有優(yōu)選地由金屬材料制成的前體和由復(fù)合材料構(gòu)成的后體，使得前體的頂部壁具有與后體上的頂部壁的凹入部匹配的突出部。前體上的頂部壁的突出部位于球桿頭的在與高爾夫球碰撞期間承受最大變形和應(yīng)力的區(qū)域。雖然在高爾夫球桿中并入纖維強(qiáng)化塑料在保持相對(duì)高水平的結(jié)構(gòu)整體性的同時(shí)獲得減輕重量方面的很多性能益處，但是，纖維強(qiáng)化塑料的性質(zhì)容易產(chǎn)生大量的振動(dòng)阻尼，這也會(huì)不利地影響高爾夫球桿自身的經(jīng)由振動(dòng)的總體聲音衰減。實(shí)際上，Lee的美國(guó)專(zhuān)利N0.6648774解釋了這種不期望的阻尼效應(yīng)，并試圖通過(guò)將金屬部件與復(fù)合型材料結(jié)合來(lái)解決該問(wèn)題。更確切地說(shuō)，美國(guó)專(zhuān)利N0.6648774公開(kāi)了一種金屬擊打插件，該插件在球桿頭的前表面壁內(nèi)鑄成，并在其外部周界處牢固地附接到復(fù)合體，且在復(fù)合體的前角通過(guò)使用夾層結(jié)構(gòu)來(lái)抵消復(fù)合材料的不期望的振動(dòng)衰減。盡管所有的性能都能通過(guò)使用復(fù)合材料來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是可以看出仍然需要努力去控制由這樣的復(fù)合型高爾夫球頭產(chǎn)生的不期望的聲音?？刂圃撀曇舻膰L試通常需要使用輔助材料或剛性元件，這通常會(huì)抵消通過(guò)使用復(fù)合材料而獲得的重量?jī)?yōu)勢(shì)。因此從上述內(nèi)容可以看出，在高爾夫球領(lǐng)域需要的是，在不增加高爾夫球桿頭振動(dòng)阻尼以保留其聲音的情況下，利用復(fù)合型材料構(gòu)成高爾夫球桿以獲得與復(fù)合材料相關(guān)的性能益處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面涉及一種聞爾夫球桿頭，其包括主體部分和設(shè)置在聞爾夫球桿頭前部的擊打面，該主體部分具有頂部和底部，并附著到擊打面的尾部。高爾夫球桿頭具有由低阻尼復(fù)合物形成的擊打面、頂部或底部的至少一個(gè)，其中，該低阻尼復(fù)合物的阻尼損耗因子小于約0.02。本發(fā)明的另一方面涉及一種高爾夫球桿頭，其包括主體部分和設(shè)置在高爾夫球桿頭前部的擊打面，該主體部分具有頂部和底部，并附著到擊打面的尾部。高爾夫球桿頭具有由低阻尼復(fù)合物形成的擊打面、頂部或底部的至少一個(gè)，其中，該低阻尼復(fù)合物有的性能因子大于約1100GPa*CC/g。該性能因子定義為所述低阻尼復(fù)合物的楊氏模量除以所述低阻尼復(fù)合物的阻尼損耗因子和密度。、通過(guò)參考下面的附圖、說(shuō)明和權(quán)利要求將更好地理解本發(fā)明的這些以及其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)。


下面將參考附圖描述本發(fā)明，本發(fā)明前述的及其它的特征和優(yōu)點(diǎn)會(huì)更加清楚。在這里所包含的且組成說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖進(jìn)一步解釋本發(fā)明的原理，并且可以使使相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員制造和使用本發(fā)明。圖1示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的高爾夫球桿頭的透視圖；圖2a示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的低阻尼復(fù)合物的分解圖，顯示了纖維取向；圖2b示出現(xiàn)有技術(shù)復(fù)合物的分解圖，顯示了現(xiàn)有技術(shù)的纖維取向；圖2c示出根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例的低阻尼復(fù)合物的分解圖，顯示了纖維取向；圖3a示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的現(xiàn)有技術(shù)高阻尼復(fù)合物的階躍響應(yīng)圖；圖3b示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的當(dāng)前技術(shù)高阻尼復(fù)合物的階躍響應(yīng)圖；圖4不出現(xiàn)有技術(shù)金屬聞爾夫球桿頭的信號(hào)功率圖,表不金屬聞爾夫球桿頭撞擊高爾夫球時(shí)的聲音；圖5示出使用高阻尼復(fù)合材料制成的現(xiàn)有技術(shù)高爾夫球桿頭的信號(hào)功率圖，表示使用高阻尼復(fù)合材料的高爾夫球桿頭撞擊高爾夫球時(shí)的聲音；圖6示出使用低阻尼復(fù)合材料制成的當(dāng)前獨(dú)創(chuàng)性高爾夫球桿頭的信號(hào)功率圖，表/Jn使用低阻尼復(fù)合材料的高爾夫球桿頭撞擊高爾夫球時(shí)的聲音；圖7示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的高爾夫球桿頭的前視圖，顯示截線(xiàn)A-A’ ；圖8示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的高爾夫球桿頭沿圖7所示截線(xiàn)A-A’截取的橫截面視圖；圖9示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的高爾夫球桿頭沿圖7所示截線(xiàn)A-A’截取的橫截面視圖；圖10示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的高爾夫球桿頭沿圖7所示截線(xiàn)A-A’截取的橫截面視圖；圖11示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的高爾夫球桿頭沿圖7所示截線(xiàn)A-A’截取的橫截面視圖；圖12示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的高爾夫球桿頭沿圖7所示截線(xiàn)A-A’截取的橫截面視圖；圖13示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的高爾夫球桿頭沿圖7所示截線(xiàn)A-A’截取的橫截面視圖；以及圖14示出根據(jù)本發(fā)明另外的替代示例性實(shí)施例的高爾夫球桿頭沿圖7所示截線(xiàn)A-A’截取的橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式下面的詳細(xì)描述是目前實(shí)施本發(fā)明最好的預(yù)期方式。由于本發(fā)明的范圍通過(guò)所附權(quán)利要求清楚地限定，因此下面的描述不應(yīng)理解為限制本發(fā)明的范圍，而僅僅是為了解釋本發(fā)明的一般性原理的目的。下面描述了多種獨(dú)創(chuàng)性特征，每一個(gè)都可以彼此獨(dú)立使用或與其它特征結(jié)合使用。然而，任何單一的獨(dú)創(chuàng)性特征都可能無(wú)法解決上述討論的任何一個(gè)或全部問(wèn)題，或者說(shuō)只可以解決上述討論的問(wèn)題之一。進(jìn)一步地說(shuō)，下述的任何一個(gè)特征可能無(wú)法完全解決上述討論的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。附圖的圖1示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的高爾夫球桿頭100的透視圖。更確切地說(shuō)，高爾夫球桿頭100可通常具有頂部102、底部104和擊打面106。應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明意在將低阻尼復(fù)合型材料并入高爾夫球桿頭100的頂部102、底部104或者甚至擊打面106中的至少一個(gè)以節(jié)省重量。然而，本發(fā)明意在使用低阻尼復(fù)合型材料而不采用標(biāo)準(zhǔn)高阻尼復(fù)合型材料，以保持高爾夫球桿的聲學(xué)特性。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，頂部102的至少一部分可由低阻尼復(fù)合型材料構(gòu)成。在另一個(gè)實(shí)施例中，底部104的至少一部分可由低阻尼復(fù)合型材料構(gòu)成。在另一個(gè)實(shí)施例中，擊打面106的至少一部分可由低阻尼復(fù)合型材料構(gòu)成。工業(yè)中通?？芍膹?fù)合材料一般可具有高阻尼損耗因子(η)，因?yàn)槠渫ǔＪ鞘乖S多使用復(fù)合型材料的應(yīng)用受益的期望特性。然而，如上所述，這樣的高阻尼損失系數(shù)(Π)在高爾夫球桿產(chǎn)業(yè)中是不期望的，因?yàn)楦郀柗蚯驐U頭在撞擊期間增加的阻尼降低了高爾夫球桿頭共振的能力，使高爾夫球桿頭產(chǎn)生沉悶和不舒服的聲音。因此，根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的低阻尼復(fù)合型材料一般可具有小于約0.02、更優(yōu)選小于約0.01、最優(yōu)選小于約
0.005的相對(duì)小的阻尼損耗因子(Π)。通常，物體的阻尼可以分為兩類(lèi):材料阻尼和系統(tǒng)阻尼。材料阻尼定義為該材料在大量宏觀連續(xù)媒介中消散能量的固有屬性。另一方面，系統(tǒng)阻尼涉及在整體結(jié)構(gòu)中的能量消散。為便于討論，我們針對(duì)根據(jù)本發(fā)明的低阻尼復(fù)合物的材料阻尼屬性開(kāi)始討論，之后將轉(zhuǎn)入整個(gè)高爾夫球桿頭系統(tǒng)的總體系統(tǒng)阻尼和聲學(xué)功率信號(hào)的討論。后續(xù)討論的焦點(diǎn)將涉及材料阻尼特性。材料機(jī)械振動(dòng)阻尼通常定義為能量損耗(D)與單位振動(dòng)周期內(nèi)最大應(yīng)變能(W)的比值。本申請(qǐng)上下文提到的單位能量損失比一般可用符號(hào)“ Π”表示，并可用下面方程式(I)建立的關(guān)系來(lái)表述
D δ ψ XE, C77 =-= — = =—=——=tan ω = ο =——
InW π 2π Q ECc方程式(I)其中:n =阻尼損耗因子或損失系數(shù)D =單位阻尼能量；比阻尼能量；單位體積單位周期內(nèi)消散的能量W = 一個(gè)周期巧2/2E期間儲(chǔ)存的最大應(yīng)變能δ =對(duì)數(shù)衰減Ψ =比阻尼容量Q =品質(zhì)因數(shù)或放大因數(shù)Ε”=損耗(或假想)彈性模量一應(yīng)變的分量所除的應(yīng)力，該應(yīng)力與應(yīng)力(E”_D/π ε 2)具有90。相位差。E =存儲(chǔ)(或彈性)模量一應(yīng)變的分量所除的應(yīng)力，該應(yīng)力與前述應(yīng)力同相ω =在線(xiàn)性系統(tǒng)中正弦應(yīng)力矢量落后于正弦應(yīng)變向量的角度(相位)b =由半功率點(diǎn)和共振頻率之間的曲線(xiàn)頻帶寬比給出的線(xiàn)性系統(tǒng)的共振曲線(xiàn)的鈍度(blutness)C/C。=線(xiàn)性系統(tǒng)的阻尼比C =等效線(xiàn)性阻尼系數(shù)Cc=臨界阻尼系數(shù)雖然振動(dòng)損失系數(shù)(η)的基本理論和計(jì)算方法如上所示，但是復(fù)合型材料的實(shí)際振動(dòng)損失系數(shù)(η)可以用下面的連貫步驟測(cè)量。用兩個(gè)液體型環(huán)氧粘合劑將厚度為IOmm的樣品粘附到5mm厚的鋼板上且保持24小時(shí)以觀察結(jié)果。然后在大約20°C白勺室溫下用美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)MIL-P-22581C (在1991年取代了 MIL-P-22581B)確定振動(dòng)衰退波形，其公開(kāi)內(nèi)容在此作為引用全部并入本文，然后用下面的方程式計(jì)算振動(dòng)損失系數(shù)(H)。n = (C/Cc) /50 方程式(2)
C/Cc(% ) = (183*De)*F 方程式(3)De (dB/sec) = Dq-Db 方程式(4)D0 (dB/sec) = (F/N) *20*log (A1A2) 方程式(5)其中:F=樣品一粘附板的頻率N=用于計(jì)算的周期數(shù)A1=在N內(nèi)的最大振幅A2 =在N內(nèi)的最小振幅Dtl =樣品一粘附板的衰減率Db =原始鋼板的衰減率C/Cc =臨界阻尼百分比De =有效衰減率η =阻尼損耗因子與計(jì)算任何樣品的阻尼損耗因子(η)的步驟有關(guān)的更多信息可以在Yamagishi等人的美國(guó)專(zhuān)利N0.5314180中發(fā)現(xiàn)，該專(zhuān)利的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引入全部并入本文。除了上述阻尼損耗因子(η)，該獨(dú)創(chuàng)性低阻尼復(fù)合型材料可通常具有相對(duì)低的密度以確保與用于高爾夫球桿頭的常規(guī)鈦材料相比，能節(jié)省足夠的重量。更確切地說(shuō)，該獨(dú)創(chuàng)性低阻尼復(fù)合型材料總體而言可具有小于約4.50g/cc的密度，更優(yōu)選小于約2.70g/cc，最優(yōu)選小于約2.0g/cc，上述內(nèi)容都不脫離本發(fā)明的范圍和內(nèi)容。除了具有低密度，當(dāng)前獨(dú)創(chuàng)性低阻尼復(fù)合型材料通常具有大于約lOOGPa、更優(yōu)選大于約llOGPa、最優(yōu)選大于約120GPa的楊氏模量，以確保足夠的體積剛度，上述內(nèi)容都不脫離本發(fā)明的范圍和內(nèi)容?；谏鲜鋈?3)個(gè)非常重要的數(shù)值，可以看出，當(dāng)前獨(dú)創(chuàng)性低阻尼復(fù)合物具有可以更容易地表征為性能因子的很明確的特性，該性能因子定義為楊氏模量除以阻尼損耗因子(n)和密度的乘積，如下面的方程式(6)所示:性能因子=楊氏模量/(阻尼損失系數(shù)(η)*密度) 方程式(6)更確切地說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的獨(dú)創(chuàng)性低阻尼復(fù)合物可通常具有大于約1100GPa*cc/g的性能因子，更優(yōu)選大于約4000GPa*cc/g，最優(yōu)選大于約10000GPa*cc/g。雖然許多方法可用于制造該新的獨(dú)創(chuàng)性低阻尼復(fù)合材料，但是本發(fā)明公開(kāi)了一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例?；趯?duì)復(fù)合型材料的行為和損耗因子的研究，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，存在能影響纖維灌注式復(fù)合型材料的總體阻尼損耗因子(Π)的兩個(gè)主要因素:復(fù)合物的纖維取向和用于聯(lián)結(jié)復(fù)合層的樹(shù)脂?；诋?dāng)前的研究，可以確定，彼此之間為O度的纖維取向可通常廣生具有最低損耗因子的廣品。考慮到樹(shù)脂，當(dāng)如的研究表明，尋找正確的材料是關(guān)鍵。在當(dāng)前示例性實(shí)施例中，比如環(huán)氧樹(shù)脂或聚酯樹(shù)脂等樹(shù)脂可通常用于獲得當(dāng)前獨(dú)創(chuàng)性低阻尼復(fù)合材料，然而，在不脫離本發(fā)明范圍和內(nèi)容的情況下，只要任何其它類(lèi)型的樹(shù)脂具有相對(duì)低的阻尼損耗因子(Π)，就可以使用它們，。除了上述主要因素，還存在也有助于總體阻尼損耗因子的幾個(gè)其它因素，比如纖維與樹(shù)脂的比例、纖維的類(lèi)型以及樹(shù)脂的不同類(lèi)型，在不脫離本發(fā)明范圍和內(nèi)容的情況下，它們都可以被調(diào)整以獲得上述數(shù)值。圖2a提供了用于形成本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的當(dāng)前獨(dú)創(chuàng)性低阻尼復(fù)合材料230的纖維取向的分解圖。更確切地說(shuō)，從圖2a中可以看出，該特定低阻尼復(fù)合材料的纖維取向具有在所有層231、232、233、234、235、236、237、238中處于同一方位的纖維，這與上面的研究結(jié)果一致。該特定類(lèi)型的纖維取向明顯區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的纖維取向，現(xiàn)有技術(shù)的纖維取向通常需要纖維取向輪流更替以利用纖維固有的單向強(qiáng)度。當(dāng)與圖2b所示的現(xiàn)有技術(shù)高阻尼復(fù)合物相比時(shí)，該區(qū)別在纖維疊層中的尤為明顯。更確切地說(shuō)，附圖的圖2b示出用于制造現(xiàn)有技術(shù)常規(guī)高阻尼復(fù)合材料240的纖維取向的分解圖。如圖2b的層241、242、243、244、245、246、247、248所示，該常規(guī)高阻尼復(fù)合材料240可通常具有在O度和90度方位上輪流更替的纖維層。然而，盡管低阻尼有好處，但是，就犧牲在與纖維單向強(qiáng)度并行彎曲的方向上的強(qiáng)度而言，圖2a所示的單一纖維取向可能有些缺陷。在用于高爾夫球桿頭時(shí)，可以關(guān)注或可能不關(guān)注這個(gè)缺點(diǎn)，這取決于該低阻尼復(fù)合材料安置的位置。因此，為了解決該問(wèn)題，本發(fā)明提供了如圖2c所示的替代實(shí)施例，其中，大部分纖維以相同的O度方位取向，一小部分纖維以在任一方向上偏移O度方位小于45度、更優(yōu)選地偏移O度方位小于30度、最優(yōu)選地偏移O度方位小于15度的方位上取向，。因?yàn)槟壳暗难芯勘砻髯枘釗p耗因子(11)的量隨著偏移O度方位的角度而變化，所以?xún)?yōu)選地保持該偏移盡可能小。在圖2c中，示出根據(jù)本發(fā)明替代實(shí)施例的纖維取向的分解圖，其中，大部分纖維層保持在O度方向上，少部分層位于偏移O度方向的方向上。更確切地說(shuō)，在圖2c中，層251、254、254、256和257全以O(shè)度方位取向，而層252、255和258稍微偏移O度方位取向以提供在替代方向上的一些強(qiáng)度。因此，可以說(shuō)，在本發(fā)明替代實(shí)施例中，超過(guò)50 %的層以同一方位取向。附圖的圖3a和圖3b示出當(dāng)前具有低阻尼系數(shù)的復(fù)合型材料和常規(guī)現(xiàn)有技術(shù)復(fù)合型材料相互比較的階躍響應(yīng)圖。更確切地說(shuō)，附圖的圖3a示出現(xiàn)有技術(shù)復(fù)合型材料的階躍響應(yīng)圖350，圖3b示出根據(jù)本發(fā)明當(dāng)前實(shí)施例的復(fù)合型材料的階躍響應(yīng)圖360。從圖3a中可以看出，現(xiàn)有技術(shù)復(fù)合型材料的階躍響應(yīng)351在起點(diǎn)352處以接近I的高振幅開(kāi)始，但是在撞擊高爾夫球后約0.2秒迅速衰減至終點(diǎn)354?；蛘撸c附圖的圖3b相比，當(dāng)前獨(dú)創(chuàng)性低阻尼復(fù)合型材料的階躍響應(yīng)361在起點(diǎn)362處也以接近I的振幅開(kāi)始，但是相似性?xún)H限于此。圖3b示出當(dāng)前獨(dú)創(chuàng)性低阻尼復(fù)合材料的階躍響應(yīng)361，其花費(fèi)了更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)吸收和衰減與高爾夫球桿頭撞擊高爾夫球有關(guān)的振動(dòng)。更確切地說(shuō)，如圖3b清楚所示，其完全衰減相同量的振動(dòng)振幅所花費(fèi)的時(shí)間多于約0.5秒，這是傳統(tǒng)現(xiàn)有技術(shù)高阻尼復(fù)合型材料所花費(fèi)的時(shí)間的兩倍多。為了進(jìn)一步理解該獨(dú)創(chuàng)性低阻尼復(fù)合型材料如何影響高爾夫球桿頭的聲音，附圖的圖4-6示出使用傳統(tǒng)高阻尼復(fù)合物的高爾夫球桿、常規(guī)鈦高爾夫球桿頭和當(dāng)前具有低阻尼復(fù)合物的獨(dú)創(chuàng)性高爾夫球桿頭進(jìn)行比較的信號(hào)功率圖。附圖的圖4示出完全由鈦型材料制成的現(xiàn)有技術(shù)高爾夫球桿頭的信號(hào)功率圖，其表明了產(chǎn)生期望聲音的高爾夫球桿頭的聲學(xué)特性。更確切地說(shuō)，圖4記錄了由該特定的現(xiàn)有技術(shù)高爾夫球桿頭在撞擊高爾夫球時(shí)產(chǎn)生的聲功率457，該功率是聲音頻率458的函數(shù)。該功率457和頻率458可以量化高爾夫球桿頭在撞擊高爾夫球時(shí)各部件的振動(dòng)，例如頂部、底部、表面或任何其它部件。從圖4中可以看出，該完全由鈦制成的現(xiàn)有技術(shù)高爾夫球桿頭在剛超過(guò)4000Hz時(shí)產(chǎn)生聲功率457中的第一峰456。如當(dāng)前現(xiàn)有技術(shù)高爾夫球桿頭所示的聲功率457中的峰456可具有約0.2瓦特的振幅。因此，基于以上內(nèi)容，可以觀察到，具有完全金屬擊打面的高爾夫球桿頭的期望聲音在大于約3500Hz的頻率處、更優(yōu)選大于約3750Hz處、最優(yōu)選大于約4000Hz處具有功率的第一峰。附圖的圖5示出結(jié)合了常規(guī)現(xiàn)有技術(shù)高阻尼復(fù)合物的現(xiàn)有技術(shù)高爾夫球桿頭的信號(hào)功率圖，其示出該類(lèi)型高爾夫球桿頭的聲學(xué)特性中的顯著變化。從圖5中可以立即看出，由該現(xiàn)有技術(shù)高爾夫球桿產(chǎn)生的聲功率557更沉悶，因?yàn)槌Ｒ?guī)復(fù)合型材料吸收了衰減聲音的振動(dòng)。雖然當(dāng)以如圖4所示的相同比例繪制時(shí)幾乎注意不到，但該現(xiàn)有技術(shù)高爾夫球桿頭可通常具有小于約0.002瓦特的總聲功率557輸出。因此，當(dāng)與如圖4所示的完全金屬的高爾夫球桿頭的信號(hào)功率圖相比時(shí)，可以看出，將高阻尼復(fù)合物并入高爾夫球桿頭中使其失去了獲得期望聲音的能力?，F(xiàn)在參見(jiàn)附圖的圖6，可以看到本發(fā)明的使用低阻尼復(fù)合型材料的高爾夫球桿頭的信號(hào)功率圖。即使第一眼看去，可以立即注意到的是，本發(fā)明的信號(hào)功率圖與圖4所示的金屬高爾夫球桿頭的信號(hào)功率圖類(lèi)似，而不與圖5所示的現(xiàn)有技術(shù)高阻尼復(fù)合物高爾夫球桿頭的信號(hào)功率圖類(lèi)似。更確切地說(shuō)，本發(fā)明的信號(hào)功率圖在大于約3500Hz且小于約4500Hz時(shí)的聲功率657中具有第一峰656，更優(yōu)選地在大于約3750Hz且小于約4250Hz時(shí)，最優(yōu)選地在約4000Hz時(shí)。本發(fā)明的聲功率657的峰656通?？删哂写笥诩s0.1瓦特的輸出量，更優(yōu)選為大于約0.125瓦特，最優(yōu)選為大于約0.15瓦特。因?yàn)楦郀柗蚯驐U產(chǎn)生的聲音的合意性(desirability)取決于上述提到的數(shù)值，所以量化這些相互關(guān)聯(lián)的數(shù)值應(yīng)當(dāng)更容易進(jìn)行比較。下面的方程式(7)產(chǎn)生峰功率與頻率的比值，其能獲取高爾夫球桿頭在撞擊高爾夫球時(shí)產(chǎn)生的期望聲音:峰功率與頻率比=峰功率/產(chǎn)生峰功率處的頻率方程式(7)根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的高爾夫球桿頭的峰功率與頻率比通常可大于約
2.5*1(Γ5瓦/Hz且小于約5*1(Γ5瓦/Hz，更優(yōu)選大于約3.0W5瓦/Hz且小于約4.5*1(Γ5瓦/Hz,最優(yōu)選為約4.0*1(Γ5瓦/Hz。使用錄音機(jī)來(lái)獲取上面所示的信號(hào)功率圖，這些錄音機(jī)比如TASCAM DH-P2便攜式高清立體聲錄音機(jī)，其具有記錄高爾夫球桿頭撞擊高爾夫球時(shí)的聲音的加權(quán)麥克風(fēng)。該麥克風(fēng)通常設(shè)置在距撞擊位置39英寸處，以獲得用于產(chǎn)生如圖4-6所示的信號(hào)功率圖的高爾夫球桿撞擊高爾夫球時(shí)的聲音記錄。應(yīng)當(dāng)注意的是，雖然上述設(shè)備用在優(yōu)選實(shí)施例中以獲取高爾夫球桿頭在撞擊高爾夫球時(shí)的聲音，但是在不脫離本發(fā)明范圍和內(nèi)容的情況下，只要其它類(lèi)型的錄音機(jī)能獲取高爾夫球桿和高爾夫球之間撞擊的聲音，那么便可以采用這些類(lèi)型的錄音機(jī)。附圖的圖7示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的高爾夫球桿頭700的前視圖。該高爾夫球桿頭700的前視圖示出擊打面706，并允許通過(guò)擊打面706的幾何中心710繪制截線(xiàn)A-Aj0該截線(xiàn)A-A’使得在后面的附圖中更清楚地顯示高爾夫球桿頭的不同實(shí)施例的內(nèi)部幾何形狀，因?yàn)楫?dāng)前獨(dú)創(chuàng)性低阻尼復(fù)合物的弓I入很難從視覺(jué)上發(fā)現(xiàn)。附圖的圖8示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的高爾夫球桿頭800沿圖7所示的截線(xiàn)A-A’所截取的剖視圖。更確切地說(shuō)，在當(dāng)前示例性實(shí)施例中，頂部802、底部804和擊打面806的周界部分全部都用下述高阻尼復(fù)合型材料替代，只在擊打面806的中心處保留由常規(guī)鈦材料制成的表面插件，因?yàn)樵摮Ｒ?guī)鈦材料的強(qiáng)度能經(jīng)受與高爾夫球的反復(fù)撞擊。需要注意的是，在本發(fā)明當(dāng)前 示例性實(shí)施例中，兩種不同材料的邊界通常可包括凹口 820，以在各部件之間產(chǎn)生更容易配合的表面。附圖的圖9示出本發(fā)明替代實(shí)施例的高爾夫球桿頭900沿圖7所示的截線(xiàn)A_A’所截取的剖視圖。在此，與圖8所示的高爾夫球桿頭800相似的是，頂部902和底部904都由高阻尼復(fù)合型材料制成。然而，在當(dāng)前示例性實(shí)施例中，整個(gè)擊打面906由常規(guī)鈦材料制成杯面(face cup)形狀。在該當(dāng)前示例性實(shí)施例中，凹口 920設(shè)置在頂部902的前端和底部904的前端，以使該配合位置轉(zhuǎn)移至更遠(yuǎn)離高應(yīng)力點(diǎn)的位置處，該高應(yīng)力點(diǎn)由與高爾夫球的高速撞擊產(chǎn)生。附圖的圖10示出本發(fā)明替代實(shí)施例的高爾夫球桿頭1000沿圖7所示的截線(xiàn)A-A’所截取的剖視圖。在本發(fā)明當(dāng)前示例性實(shí)施例中，僅頂部1002的一部分用當(dāng)前獨(dú)新性低阻尼復(fù)合材料替代之，使得高爾夫球桿頭1000消減關(guān)鍵位置處的重量。由于鈦材料的高強(qiáng)度和輕質(zhì)特性，該當(dāng)前示例性實(shí)施例保持底部1004和擊打面1006為傳統(tǒng)鈦材料性。在該實(shí)施例中，凹口 1020將頂部1002和高爾夫球桿頭1000的剩余部分分隔開(kāi)。圖10所示的該示例性實(shí)施例可在某些設(shè)計(jì)中是優(yōu)選的，在這些設(shè)計(jì)中，期望從高爾夫球桿頭的上部移除重量，并將重量移到下部，從而產(chǎn)生低且深的重心。附圖的圖11示出本發(fā)明替代實(shí)施例的高爾夫球桿頭1100沿圖7所示的截線(xiàn)A-A’所截取的剖視圖。在本發(fā)明當(dāng)前示例性實(shí)施例中，僅底部1104的一部分用當(dāng)前獨(dú)創(chuàng)性低阻尼復(fù)合材料替代之，使得高爾夫球桿頭1100消減關(guān)鍵位置處的重量。在該實(shí)施例中，凹槽1020將底部1104和高爾夫球桿頭1100的剩余部分分隔開(kāi)。通過(guò)用復(fù)合材料代替底部1104，可從高爾夫球桿頭1100的主體部分節(jié)省更多重量，這允許將節(jié)省的重量設(shè)置在替代位置處，以改進(jìn)高爾夫球桿頭1104的性能。附圖的圖12示出本發(fā)明替代實(shí)施例的高爾夫球桿頭1200沿圖7所示的截線(xiàn)A-A’所截取的剖視圖。在本發(fā)明當(dāng)前示例性實(shí)施例中，頂部1202和底部1204都用當(dāng)前獨(dú)創(chuàng)性低阻尼復(fù)合材料代替之，使得高爾夫球桿頭1200節(jié)省顯著的重量。該特定實(shí)施例可通常需要幾個(gè)凹口 1220和接頭，以確保部件保持連接，而通過(guò)在高爾夫球桿頭1200的裙部或裙部周?chē)褂免伈牧蟻?lái)保持一定的結(jié)構(gòu)完整性。附圖的圖13示出本發(fā)明替代實(shí)施例的高爾夫球桿頭1300沿圖7所示的截線(xiàn)A-A’所截取的剖視圖。在本發(fā)明當(dāng)前示例性實(shí)施例中，在高爾夫球桿頭的擊打面1306中制造一袋，以允許用當(dāng)前獨(dú)創(chuàng)性低阻尼復(fù)合材料替代擊打面1306的外部。本發(fā)明的該特定實(shí)施例在這樣的情況下是優(yōu)選的，其中，期望從高爾夫球桿頭1300的擊打面1306部分節(jié)省重量。附圖的圖14示出本發(fā)明替代實(shí)施例的高爾夫球桿頭1400沿圖7所示的截線(xiàn)A-A’截取的剖視圖。在本發(fā)明當(dāng)前示例性實(shí)施例中，在不用制造口袋的情況下將低阻尼復(fù)合材料附著到擊打面1406的內(nèi)部。本發(fā)明的該特定實(shí)施例在這樣的情況下是優(yōu)選的，其中，通過(guò)在視圖中隱藏的復(fù)合物來(lái)獲得擊打面1406的重量節(jié)省。除了在操作示例中，或除非有其它明確說(shuō)明，說(shuō)明書(shū)上述部分中的所有的數(shù)值范圍、量、數(shù)值和百分比，比如那些材料的數(shù)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、重心位置、球面傾角、脫模角、各種性能比和其它等可以理解為理解如同前面帶有“約"字，即使術(shù)語(yǔ)“約”在數(shù)值、量或范圍上沒(méi)有明確出現(xiàn)。因此，除非表示相反，列于說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求中的數(shù)值參數(shù)是近似值，其變化取決于本發(fā)明尋求獲得的期望性能。本申請(qǐng)根本不試圖限制把等同原則應(yīng)用于權(quán)利要求的范圍，每一個(gè)數(shù)值參數(shù)至少應(yīng)按照給出的有效數(shù)字以及通過(guò)四舍五入進(jìn)行解釋。
盡管描述本發(fā)明寬范圍的數(shù)值范圍和參數(shù)是近似值，但是在特定示例中應(yīng)已盡可能精確地描述所提出的數(shù)值。然而，任何數(shù)值本質(zhì)上包含一定的誤差，這些誤差由在它們各自的測(cè)量中存在的標(biāo)準(zhǔn)偏差產(chǎn)生。而且，當(dāng)在此列出不同范圍的值域時(shí)，很容易理解，可以使用包括所描述數(shù)值在內(nèi)的這些數(shù)值的任何組合。當(dāng)然，應(yīng)該可以理解的是，在不脫離如下面權(quán)利要求限定的本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以對(duì)前述涉及到本發(fā)明的示例性實(shí)施例進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.一種高爾夫球桿頭，包括: 擊打面，設(shè)置在所述高爾夫球桿頭的前部；以及 主體部分，具有頂部和底部，附著到所述擊打面的尾部， 其中，所述擊打面、所述頂部或所述底部中的至少一個(gè)由低阻尼復(fù)合物形成； 所述低阻尼復(fù)合物的 阻尼損耗因子小于約0.02。
2.如權(quán)利要求1所述的高爾夫球桿頭，其中，所述阻尼損耗因子小于約0.01。
3.如權(quán)利要求2所述的高爾夫球桿頭，其中，所述阻尼損耗因子小于約0.005。
4.如權(quán)利要求1所述的高爾夫球桿頭，其中，所述高爾夫球桿頭在大于約3500Hz且小于約4500Hz處的聲功率中具有第一峰； 所述聲功率中的第一峰定義為大于約0.1瓦特的聲功率輸出。
5.如權(quán)利要求4所述的高爾夫球桿頭，其中，所述高爾夫球桿頭在大于約3750Hz且小于約4250Hz處的聲功率中具有第一峰； 所述聲功率中的第一峰定義為大于約0.1瓦特的聲功率輸出。
6.如權(quán)利要求5所述的高爾夫球桿頭，其中，所述高爾夫球桿頭在約4000Hz處的聲功率中具有第一峰； 所述聲功率中的第一峰定義為大于約0.1瓦特的聲功率輸出。
7.如權(quán)利要求1所述的高爾夫球桿頭，其中，所述低阻尼復(fù)合物的性能因子大于約1100GPa*cc/g ； 所述性能因子定義為所述低阻尼復(fù)合物的楊氏模量除以所述低阻尼復(fù)合物的阻尼損耗因子和密度。
8.如權(quán)利要求7所述的高爾夫球桿頭，其中，所述低阻尼復(fù)合物的性能因子大于約4000GPa*cc/g。
9.如權(quán)利要求8所述的高爾夫球桿頭，其中，所述低阻尼復(fù)合物的性能因子大于約10000GPa*cc/g。
10.如權(quán)利要求1所述的高爾夫球桿頭，其中，所述低阻尼復(fù)合物的超過(guò)50%的纖維以同一方位取向。
11.如權(quán)利要求10所述的高爾夫球桿頭，其中，所述低阻尼復(fù)合物的所有纖維以同一方位取向。
12.—種高爾夫球桿頭，包括: 擊打面，設(shè)置在所述高爾夫球桿頭的前部；以及 主體部分，具有頂部和底部，附著到所述擊打面的尾部， 其中，所述擊打面、所述頂部或所述底部中的至少一個(gè)由低阻尼復(fù)合物形成； 所述低阻尼復(fù)合物的性能因子大于約1100GPa*cc/g ； 所述性能因子定義為所述低阻尼復(fù)合物的楊氏模量除以所述低阻尼復(fù)合物的阻尼損耗因子和密度。
13.如權(quán)利要求12所述的高爾夫球桿頭，其中，所述低阻尼復(fù)合物的性能因子大于約4000GPa*cc/g。
14.如權(quán)利要求13所述的高爾夫球桿頭，其中，所述低阻尼復(fù)合物的性能因子大于約10000GPa*cc/g。
15.如權(quán)利要求12所述的高爾夫球桿頭，其中，所述高爾夫球桿頭在大于約3500Hz且小于約4500Hz處的聲功率中具有第一峰； 所述聲功率中的第一峰定義為大于約0.1瓦特的聲功率輸出。
16.如權(quán)利要求15所述的高爾夫球桿頭，其中，所述高爾夫球桿頭在大于約3750Hz且小于約4250Hz處的聲功率中具有第一峰； 所述聲功率中的第一峰定義為大于約0.1瓦特的聲功率輸出。
17.如權(quán)利要求16所述的高爾夫球桿頭，其中，所述高爾夫球桿頭在約4000Hz處的聲功率中具有第一峰； 所述聲功率中的第一峰定義為大于約0.1瓦特的聲功率輸出。
18.如權(quán)利要求15所述的高爾夫球桿頭，其中，所述低阻尼復(fù)合物的超過(guò)50%的纖維以同一方位取向。
19.如權(quán)利要求18所述的高爾夫球桿頭，其中，所述低阻尼復(fù)合物的所有纖維以同一方位取向。
20.如權(quán)利要求19所述的高爾夫球桿頭，其中，所述低阻尼復(fù)合物僅形成所述高爾夫球桿頭的所述頂部。
全文摘要
在此公開(kāi)了一種具有改進(jìn)的聲音特性的復(fù)合高爾夫球桿頭。更確切地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種使用具有低阻尼系數(shù)的獨(dú)特復(fù)合型材料的高爾夫球桿頭，在不危害高爾夫球桿頭的聲音的情況下，產(chǎn)生更多可自由支配的重量來(lái)優(yōu)化性能。根據(jù)需要的可自由支配的重量的量，本發(fā)明可以用低阻尼復(fù)合材料取代頂部、底部、擊打面中的一部分，或者甚至取代上述涉及的全部三個(gè)部件，以改進(jìn)性能。本發(fā)明使用的低阻尼復(fù)合材料通常具有小于約0.02的阻尼損耗因子(η)。
文檔編號(hào)A63B53/04GK103143150SQ20121059927
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者C·E·戈?duì)柕? U·V·德施米克 申請(qǐng)人:阿庫(kù)施耐特公司