帶有使用噴涂沉積法形成的多材料球面的高爾夫球桿頭的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種帶有由多于一種材料制成的擊球面部分的金屬木桿高爾夫球桿。更具體地，由于具有多種材料的擊球面部分的獨特結構，本發明采用粘合噴涂沉積工藝來達到用于形成擊球面的多于一種材料之間的理想粘合。擊球面部分是通過采用噴涂沉積工藝來創建一種由次級材料制成的芯片插入型材料來形成的，大體在擊球面部分的幾何中心附近的該次級材料不同于擊球面部分的其余部分；其中，該次級材料具有比擊球面部分的其余部分更高的楊氏模量。
【專利說明】帶有使用噴涂沉積法形成的多材料球面的高爾夫球桿頭
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請是于2011年8月10日提交的序列號為13/207344的美國專利申請的部分繼續，其全部公開內容通過引用的方式并入本文。
【技術領域】
[0003]本申請總體上涉及一種具有由多于一種材料制成的擊球面部分的高爾夫球桿頭。更具體，本發明涉及一種金屬木桿型高爾夫球桿頭，其中，次級材料被噴涂到基體基材上來形成一種芯片插入件，該芯片插入件在高爾夫球桿頭的擊球面部分的幾何中心附近形成的腔體的內部；其中，該次級材料具有比擊球面的其余部分更高的模量。由于被噴涂材料與基體材料之間的差別，將被噴涂材料添加到擊球面部分上可通常需要一種獨特的附接方法，例如當前創新性的噴涂沉積法。通過將次級材料結合在擊球面部分的幾何中心附近，該金屬木桿型高爾夫球桿頭通過顯著增加高爾夫球桿頭的最有效擊球點的大小而提高了高爾夫球桿頭的整體性能。
【背景技術】
[0004]為了在高爾夫運動中表現出色，高爾夫球手需要能夠進行多種不同的高爾夫擊球，并且這些多種不同的高爾夫擊球中的每一種都側重于高爾夫球運動的不同方面。例如，為了進行一次良好的切削擊球和或劈起擊球，高爾夫球手需要能夠控制高爾夫球的運動軌跡、距離和旋轉，以使得高爾夫球在盡可能接近旗桿的位置停下來；或更優選地在球洞內停下來。在另一個例子中，為了進行良好的鐵桿擊球，高爾夫球手需要控制高爾夫擊球的距離和擴散，以確保它著落在草地上；并在試圖實現距離增益時犧牲一些準確度。最后，在另一個例子中，為了進行良好的長桿擊球，高爾夫球手需要使得高爾夫擊球的距離最大化，同時保持相對直的飛行路徑。基于以上所述，可以看出，隨著球桿越來越長，被放在準確度上的重點越來越少，而被放在距離上的重點越來越多。
[0005]就長桿型擊球而言，聞爾夫球桿設計者一直試圖設計增加聞爾夫擊球的整體距尚同時保持相對直的飛行路徑的木桿型高爾夫球桿。美國專利第6932716號闡述了通過增加長桿型高爾夫球桿頭的恢復系數來增加長桿型高爾夫球桿的整體距離的一次嘗試。更具體地，美國專利第6932716號試圖通過創建一種具有基體層的高爾夫球桿頭來實現這一點，該基體層由相互聯系的加強結構和聚合物材料組成，其中，該基體層為高爾夫球桿頭提供了在與高爾夫球撞擊的過程中的較大的恢復系數。美國專利第6719644號提供了另一個例子，該例子通過使用防止應力斷裂的淺標記來增加長桿型高爾夫球桿頭的距離，這產生了較薄的球面，該較薄的球面提供了提高的恢復系數。
[0006]為了幫助高爾夫球手們在長桿型高爾夫擊球中保持較大的球速，高爾夫球桿的設計者們已經試圖創建較大的桿頭，這些較大的桿頭導致這些超大桿頭的轉動慣量增加；因為轉動慣量的增加防止桿頭在受到可能減小出球速度和整體距離的偏離中心的撞擊時進行不希望的扭轉。美國專利號第7413520號提供了增加高爾夫球桿頭的整體尺寸來幫助高爾夫球手更直地擊中球的另一個例子。更具體地，專利第7413520號公開了一種高爾夫球桿頭，該高爾夫球桿頭具有在450立方厘米至475立方厘米范圍內的體積、在180克至225克范圍內的質量和在4.0英寸到5.0英寸范圍內的從前到后的長度。此外，美國專利第7413520號還示出了其中一種附帶效果是增加了高爾夫球桿頭的重心周圍的轉動慣量，Iyy,達到了大于4000克-平方厘米的數值。
[0007]雖然增加高爾夫球桿頭的恢復系數和轉動慣量有助于高爾夫球手將高爾夫球擊得更遠和更直，但是它們不是實現更遠和更直驅動的全部和最終因素。事實上，最有效擊球點的大小是能夠造成顯著性差異的那些因素中的另一種，但往往被忽視。美國專利第5839975號標識了最有效擊球點的重要性，這是通過為高爾夫球桿頭在高爾夫球桿頭的內部腔體中創建了肋骨結構以強化球桿頭來防止塌陷或其他變形，同時提供一個相對大的最有效擊球點。雖然美國專利第5839975號提供了標識和增加高爾夫球桿頭的最有效擊球點大小的較早嘗試中的一種，但它是通過向高爾夫球桿頭的內部腔體添加額外的材料來實現這一點的，而這往往因為增加了太多的質量而不理想。為了達到同樣的目的而不增加重量，高爾夫球桿設計者可能會潛在地使用不同的材料來形成擊球面部。
[0008]美國專利第3975023號中示出了在高爾夫球桿頭的擊球面部處或附近使用多種不同的材料的早期嘗試，但是，該專利在試圖增加高爾夫球的整體飛行距離時這樣做，而只字不提增加最有效擊球點的大小。美國專利第3795023號公開了一種高爾夫球桿，該高爾夫球桿將球桿頭的擊球面與陶瓷面板固定在一起，該陶瓷面板是由金屬氧化物的燒結體例如氧化鋁陶瓷、莫來石陶瓷等制成的。
[0009]美國專利第7874938號通過在面板上使用復合材料制品而提供了一種更現代的嘗試來使用多種不同的材料。更具體地，美國專利第7874938號公開了一種具有復合面板的高爾夫球桿頭，其中，該復合面板可通過首先形成具有中央部分和圍繞中央部分的犧牲部分的多種預浸料鋪層的超大鋪疊來制成。該鋪疊至少部分地在升壓和升熱條件下在模具中固化，然后將該鋪疊從模具中移除并且將犧牲部分從中央部分移除，以形成基本上無缺陷的復合部分。然而，類似于上述的，美國專利第7874938號只字不提增加高爾夫球桿頭的最有效擊球點的能力。
[0010]因此，從上面可以看到，盡管所有的進展都是認識到增加最有效擊球點的大小的重要性，但是目前的技術無法在不增加不希望的重量的情況下實現最有效擊球點大小的提高。另一方面，在不增加重量的情況下在擊球面處使用多種材料的嘗試并未納入能夠增加最有效擊球點的大小的設計。因此，在本領域中有對能夠以可以增加高爾夫球桿頭的最有效擊球點的大小的方式采用多種材料的高爾夫球桿頭的需求。

【發明內容】

[0011]在本發明的一個方面中的是一種高爾夫球桿頭，該高爾夫球桿頭包括:擊球面部分和本體部分，擊球面部分位于高爾夫球桿頭的前部，本體部分附接在擊球面部分的尾部。擊球面部分還包括由第一材料制成的第一外層、由與第一外層類似的材料制成的第二背襯層、和由第二材料制成的芯片插入件。第一外層形成擊球面部分的外表面，并且第二背襯層形成擊球面部分的內表面，其中，第一外層與第二背襯層結合以形成大體在擊球面部分的幾何中心附近的腔體。芯片插入件被放置在腔體內，其中，擊球面部分具有小于約0.875的面厚度比，該面厚度比被定義為第一外層在幾何中心處的厚度除以第二背襯層在幾何中心處的厚度。
[0012]在本發明的另一個方面中的是一種高爾夫球桿頭，該高爾夫球桿頭包括擊球面部分和本體部分，擊球面部分位于高爾夫球桿頭的前部，本體部分附接在擊球面部分的尾部。擊球面部分還包括由第一材料制成的第一外層、由與第一外層類似的材料制成的第二背襯層、和由第二材料制成的芯片插入件。第一外層形成擊球面部分的外表面，并且第二背襯層形成擊球面部分的內表面，其中，第一外層與第二背襯層結合以形成大體在擊球面部分的幾何中心附近的腔體。芯片插入件被放置在腔體內，其中，第一材料不同于第二材料，并且第二材料具有大于第一材料的楊氏模量的楊氏模量。
[0013]在本發明的另一個方面中的是一種高爾夫球桿頭，該高爾夫球桿頭包括擊球面部分和本體部分，擊球面部分位于高爾夫球桿頭的前部，本體部分附接在擊球面部分的尾部。擊球面部分還包括由第一材料制成的第一外層、由與第一外層類似的材料制成的第二背襯層、和由第二材料制成的芯片插入件。第一外層形成擊球面部分的外表面，并且第二背襯層形成擊球面部分的內表面，其中，第一外層與第二背襯層結合以形成大體在擊球面部分的幾何中心附近的腔體。芯片插入件被放置在腔體內，其中，擊球面部分是使用液體界面擴散法形成的。
[0014]參考下面的附圖、說明書和權利要求，本發明的這些和其它特征、方面和優點將變
得更好理解。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]本發明的上述和其他的特征以及優點將如附圖中描繪的那樣更明顯地展示在以下描述中。并入本文并形成說明書的一部分的附圖還用來對發明的原理進行解釋并使相關領域的技術人員能夠實現和使用本發明。
[0016]附圖中的圖1示出了根據本發明的一個示例性實施例的高爾夫球桿頭的透視圖；
[0017]附圖中的圖2示出了根據本發明的一個示例性實施例的高爾夫球桿頭的正面視圖，并允許示出剖面線A-A’ ；
[0018]附圖中的圖3示出了根據本發明的一個示例性實施例的高爾夫球桿頭沿剖面線A-A’截取的劑視圖；
[0019]附圖中的圖4示出了根據本發明的一個示例性實施例的含有芯片插入件的面插入件的分解視圖；
[0020]附圖中的圖5示出了根據本發明的一個示例性實施例的高爾夫球桿頭在圖3中所示的圓圈C處截取的放大的剖視圖；
[0021]附圖中的圖6示出了根據本發明的一個可選的實施例的高爾夫球桿頭在圖3中所示的圓圈C處截取的放大的剖視圖；
[0022]附圖中的圖7示出了根據本發明的另一可選的實施例的高爾夫球桿頭在圖3中所示的圓圈C處截取的放大的剖視圖；
[0023]附圖中的圖8示出了根據本發明的一個可選的實施例的高爾夫球桿頭在圖3中所示的圓圈C處截取的放大的剖視圖；
[0024]附圖中的圖9示出了根據本發明的一個可選的實施例的高爾夫球桿頭在圖3中所示的圓圈C處截取的放大的剖視圖；
[0025]附圖中的圖10示出了根據本發明的一個可選的實施例的高爾夫球桿頭在圖3中所示的圓圈C處截取的放大的剖視圖；
[0026]附圖中的圖11示出了根據本發明的一個可選的實施例的含有芯片插入件的面插入件的分解視圖；
[0027]附圖中的圖12示出了根據本發明的一個可選的實施例的含有芯片插入件的面插入件的分解視圖；以及
[0028]附圖中的圖13示出了根據本發明的一個可選的實施例的高爾夫球桿頭在圖3中所示的圓圈C處截取的放大的剖視圖。
【具體實施方式】
[0029]以下的詳細描述是目前實施本發明的最佳方式。由于本發明的范圍通過所附的權利要求得到了最好地限定，所以該描述并非有意限定，其目的僅僅為了說明本發明的一般原理。
[0030]以下描述了可以彼此單獨使用或與其它特征結合使用的不同的發明特征。然而，任何單個發明特征可能不能解決以上所討論的任何的或所有的問題，或可僅僅解決以上所討論的問題中的一個。此外，以上所討論的問題中的一個或多個問題可能不能由以下所述的任一特征完全解決。
[0031]附圖中的圖1示出了根據本發明的一個示例性實施例的高爾夫球桿頭100的透視圖。更具體地，附圖中的圖1示出了具有擊球面部分102和本體部分104的高爾夫球桿頭100。應當注意，在這個當前的示例性實施例中，擊球面部分102可還包括面插入件106以允許制造商操控擊球面部分102的后表面的幾何形狀。然而，為了真正地理解本發明的發明特征，人們必須觀察擊球面部分102和/或面插入件106的剖視圖，該剖視圖能夠示出用于構造面插入件106的多種材料。在進行關于面插入件106的多材料構造的深入討論之前，此處值得確定的是，盡管隨后的附圖都會采用面插入件106，但是本發明不要求使用面插入件106 ;事實上，本發明旨在包括在擊球面部分102附近的任何類型的多材料構造，例如面杯、L杯或不偏離本發明的范圍和內容的任何其它構造。
[0032]為了示出擊球面102的剖視圖，附圖中的圖2示出了高爾夫球桿頭200的正面視圖，并允許繪出剖面線A-A’。除了示出剖面線A-A’之外，附圖中的圖2還示出了擊球面部分202的幾何中心205。擊球面部分202的幾何中心205對于本發明來說是重要的，因為次級材料的位置可通常大體在擊球面部分202的幾何中心205的后面。
[0033]附圖中的圖3示出了沿圖2中所示的剖面線A-A’截取的高爾夫球桿頭300的剖視圖。聞爾夫球桿頭300的剖視圖不出了聞爾夫球桿頭的擊球面部分302的多材料組成。更具體地，擊球面部分302還包括第一外層310、第二背襯層312、和被并置或封裝在第一外層310與第二背襯層312之間的芯片插入件314。如在本發明的這個示例性的實施例中所公開的第一外層310可通常由第一材料形成。該第一材料可通常是鈦型材料，該鈦型材料具有在約80GPa至約130Gpa之間、更優選地是在約90GPa至約120GPa之間、以及最優選地是在約95GPa至約115GPa之間的楊氏模量。然而，第一材料不必需由鈦材料制成，而是可以在不偏離本發明的范圍和內容的情況下由具有足夠的耐受性以承受高爾夫球的撞擊力的任意材料制成。盡管第一外層310在圖3中被示出是鈦的薄片，但是在不偏離本發明的范圍和內容的情況下，它也可以使用噴涂層型的鈦來創建。由于通常希望保持第一外層310的厚度盡可能薄以便使其尺寸和重量最小化，所以本構造可以通過噴涂擊球面部分302的前表面來實現，以便大大減小第一外層310的厚度，并且滿足指出前球面部分必須全部是由相同的材料制成的USGA要求。如在本發明的這個當前的示例性實施例中所示的第二背襯層312可總體上由用于形成第一外層310的類似的第一材料形成。如在該特定的引用中所指的類似材料可以是其它類型的鈦，如T1-811、SP-700、15-3-32、或任何α合金、任何β合金、或甚至是α-β合金。此處應該再次注意到，盡管第一材料如以上所討論的那樣通常是鈦，但是它也可以由任何其它材料制成。此外，盡管因為這種鈦材料的高強度和低密度的特性，第一外層310和第二背襯層312可通常由一種類似的鈦材料制成，但是它們也可以由完全不同的材料制成以達到不同的目的和目標，而不脫離本發明的范圍和內容。此處應當注意的是，第一外層310和第二背襯層312彼此結合以在大體在幾何中心附近形成腔體313 ;腔體313適于接納芯片插入件314。
[0034]如在本發明的這個當前的示例性實施例中所示的腔體313可通常具有與芯片插入件314的幾何形狀相同的幾何形狀以確保所有組件的適當接合。然而，腔體313不需要具有與芯片插入件314完全相同的幾何形狀，事實上，只要腔體313與芯片插入件314具有足夠的接觸面來確保第一外層310、第二背襯層312和腔體313本身之間的牢固接合，那么在不脫離本發明的范圍和內容的情況下，腔體313可以采取其它的幾何形狀。
[0035]如在本發明的這個當前的示例性實施例中所示的芯片插入件314可通常由不同于第一材料的第二材料形成。更具體地，第二材料可通常具有大于第一材料的楊氏模量的楊氏模量，以允許高爾夫球桿頭的中央部分可以作為單個的一體式實體移入和移出高爾夫球桿頭300，從而提高性能。甚至更具體地，該第二材料可通常具有大于約130GPa、更優選地是大于約150GPa、并且最優選地是大于約170GPa的楊氏模量。除了具有高的彈性模量之外，第二材料可通常具有大于約500MPa、更優選地是大于約600MPa、并且最優選地是大于約700MPa的屈服強度。最后，第二材料可通常具有大于約750MPa、更優選地是大于約850MPa、并且最優選地是大于約950MPa的極限抗拉強度。根據上述公開的芯片插入件314的材料特性，可以看出，有許多符合這些特性的材料，尤其是鑒于這樣的事實:在一些實施例中，第一材料可以脫離鈦。然而，在本發明的一個優選實施例中，芯片插入件314可由鋼來進行構造，這是因為鋼容易獲得，同樣也是因為鋼符合以上標準的固有能力。許多其它材料如碳鋼、不銹鋼、陶瓷、鎢、碳化鎢、碳化硼、金屬注射成型材料、或符合以上描述的任何其它材料只要滿足上述的材料特性，在不脫離本發明的范圍和內容的情況下均可使用。
[0036]類似于第一外層310，作為創建芯片插入件314的可選方法中的一種，芯片插入件314也可以被噴入腔體313內。在本發明的一個示例性實施例中，優選的是使用噴涂沉積方法來創建芯片插入件314 (其細節將在后面進行更詳細的描述)，因為使用噴涂沉積方法提供了一種簡單的方式來連接兩種不同的材料。重要的是要認識到噴涂沉積的厚度至關重要；因為這種厚度在擊球面302內部創建了明確的結構來充分改變擊球面302的性能特性。芯片插入件314內部的結構的創建顯著不同于可以應用到第一外層310上的純粹涂層，由于第一外層310的唯一目的是來創建一種薄的、均勻的材料層以便于符合USGA的規則和條例。[0037]附圖中的圖4示出了第一外層410、具有腔體413的第二背襯層412以及芯片插入件414的分解視圖，提供了在用于構造該多材料的擊球面部分402的各個組件之間關系的更清楚的圖示。盡管該多材料擊球面部分402的構造中所包括的組件數目相對小，但是需要對無縫地將這些組件接合在一起的能力進行更多的解釋。盡管許多接合方法(例如焊接和釬焊)可以潛在地用于將擊球面部分402的這些組件連接在一起，但是那些方法通常不提供在各個組件之間的足夠充分結實的接合以便于承受通常與高爾夫球桿頭的擊球面部分402相關聯的高的撞擊力。
[0038]為了解決傳統的接合方法的缺陷，本發明結合了多種先進的接合技術，例如擴散接合、液體界面擴散、擴散硬釬焊、或甚至超塑性成型等等，因為其中的這些方法可以用于實現高爾夫球桿頭應用所需的接合強度。
[0039]在一個不例性實施例中，第一外層410、第二背襯層412和芯片插入件414可通過使用擴散接合技術來形成在一起。擴散接合是一種固態焊接工藝，通過這種工藝，通過增加濃度梯度來促使原子橫跨界面進行遷移，兩種金屬能夠接合在一起。擴散接合技術通常包括將材料加熱至升高的溫度一段較長的時間，以允許材料在大的表面上產生極強的接合。關于擴散接合工藝的更多細節可在美國專利第57367899號中找到，該專利的全部公開內容通過引用并入本文。
[0040]在本發明的一個可選的實施例中，擊球面部分402的組件可使用液體界面擴散技術來連接在一起。液體界面擴散接合通過使用鈦合金界面材料、低共熔材料或三元材料來減少所需的表面處理而消除了普通擴散接合的一些缺陷。更具體地，由于鈦合金界面材料的存在，液體界面擴散大大降低了對配合表面的平滑度、清潔度和平坦度的要求，從而確保適當的擴散接合。關于液體界面擴散的更多細節可在美國專利第53957194號中找到，該專利的全部公開內容通過引用并入本文。
[0041]在本發明的另一個可選的實施例中，擊球面部分402的組件可使用超塑性成型而連接在一起。超塑性成型是基于超彈性理論用于形成金屬片的金屬加工工藝。超塑性成型工藝可通常包括將具有超細晶粒尺寸的金屬加熱以便于提升超彈性，這允許在一次操作中創建龐大而復雜的幾何結構。關于超塑性成型的更多細節可在美國專利第4603808號中找至IJ，該專利的全部公開內容通過引用并入本文。
[0042]在本發明的又一個可選的實施例中，擊球面部分402的組件可通過使用以上簡要描述的噴涂沉積工藝連接在一起。通過使用噴涂沉積工藝，熔化的或被加熱的噴涂材料可粘附到對象表面上，而無需使用粘合劑或接合工藝，這大大簡化了當前的工藝。如在當前申請中所提及的熱噴涂工藝可通常指等離子噴涂工藝、爆燃噴涂工藝、電弧噴涂工藝、火焰噴涂工藝、高速氧燃料涂層噴涂工藝、溫熱噴涂工藝、或甚至是冷噴涂工藝，所有這些噴涂工藝都不脫離本發明的范圍和內容。
[0043]該熱噴涂工藝在高爾夫球桿上的應用通常包括當噴涂材料被加熱到熔融或半熔融狀態時將其以粉末或線狀形式進給通過噴涂噴嘴。噴涂材料隨后以微尺寸顆粒的形式加速朝向基材。燃燒或電弧放電通常被用作熱噴涂工藝的能量來源，從而形成由無數的被噴涂顆粒積聚形成的最終物體。關于高爾夫球桿的熱噴涂涂料的更多信息可以在美國專利第6419593號中找到，該專利的全部公開內容通過引用并入本文。
[0044]熱噴涂工藝盡管通常被用來創建芯片插入件414，但也可以被用來創建擊球面部分402的其它組件，例如第一外層310或者甚至在第二背襯層412后部的可變幾何形狀，所有這些都不脫離本發明的范圍和內容。在一個例子中，熱噴涂工藝可以用來創建覆蓋從背線向下到前緣的整個球面的“蓋子”，而不脫離本發明的范圍和內容。
[0045]附圖中的圖5示出了圖3所示的圓圈C的放大視圖，并允許顯示關于擊球面部分502的更多細節。可以看出，擊球面部分502具有所有相同的組件，例如具有第一厚度dl的第一外層510、具有第二厚度d2的第二背襯層512、以及具有第三厚度d3的芯片插入件514。這里值得提及的是，相對厚度dl、d2和d3的測量通常都可在擊球面部分502的幾何中心處進行，盡管事實是為了便于說明，圖5已經在稍微偏離中心的位置處示出了相對厚度。如在該當前的示例性實施例的附圖中所示的第一厚度dl可以被保持為相對較薄，以便在撞擊期間當球面前部被壓縮時節省不必要的重量。由第一外層510所受到的壓縮力引起的內部應力可通常小于由擊球面部分502的背部所受到的張力引起的內部應力，因此降低了對厚度dl的厚度需求。更具體地，第一厚度dl可通常小于約0.7mm，更優選地小于約
0.6mm，并且最優選地小于約0.5mm。如前面所提到的，具有第二厚度d2的第二背襯層512是擊球面部分502的當由于與高爾夫球撞擊而受到張力時受到最大內部應力的部分；因此要求第二厚度d2明顯厚于第一厚度dl。更具體地，第二厚度d2可通常大于約0.8mm，更優選地大于0.9mm,并且最優選地大于1.0mm。最后，第三厚度d3示出了芯片插入件514的厚度，其中厚度d3可通常在約1.8mm至約2.2mm之間，更優選地在約1.9mm至約2.1mm之間，最優選地為約2.0mm。
[0046]在進入到關于每一層的相對厚度相對于彼此的重要性的討論之前，重要的是要認識到這里的由噴涂沉積工藝產生的每個厚度需要充分足夠以在擊球面部分502內建立結構元件。換言之，可以說每一層的厚度顯然比純粹的涂層要厚，這對于當前發明的正常操作而言是至關重要的；這是由于每一層需要提供足夠的結構來改變擊球面部分502的性能。應當注意，任何薄于約0.1mm的材料層都應該被視為涂層；而另一方面，任何厚于約1.0mm的材料層都應該被視為結構元件。因此，這里值得強調的是，使得噴涂沉積層的厚度大于約
1.0mm,更優選地大于約1.25mm,并且最優選地大于約1.55mm是至關重要的。
[0047]在本發明的優選實施例中，噴涂沉積層可通常涉及具有厚度d3的芯片插入件514。然而，例如第一外層510或者甚至第二背襯層512的附加層也可使用本熱噴涂工藝形成而不脫離本發明的范圍和內容，只要所形成的層中的一個具有大于厚于約1.0mm的臨界厚度的厚度。事實上，在本發明的又一可選實施例中，整個第一外層510可以使用噴涂沉積工藝而創建，以便在不存在芯片插入件514或腔體513的情況下創建前層，只要第一外層510滿足創建結構支撐層的所需厚度要求。因此，可以說，本發明的擊球面部分502具有由熱噴涂形成的至少一層，其中該至少一層具有大于約1.0mm、更優選地大于約1.25mm、并且最優選大地于約1.5mm的厚度。
[0048]盡管擊球面部分502的各個區域的相對厚度都已經在以上進行了公開，但是值得再次強調的是相對于彼此的厚度的重要性。更具體地，因為第二背襯層512受到明顯高于在第一外層510處的壓縮應力的張應力，所以第二背襯層512的厚度d2需要明顯大于第一外層510的厚度。為了適當地獲取擊球面部分502具有足夠的耐久性所需的對各個組件的各個部分的厚度要求，在以下方程(I)中創建了 “球面厚度比”以便獲取厚度dl和厚度d2之間的關系。[0049]球面厚度比=厚度dl/厚度d2等式(I)
[0050]根據本發明的示例性實施例的擊球面部分502可通常具有小于約0.875、更優選地小于約0.66、并且最優選地小于約0.50的“球面厚度比”。
[0051]芯片插入件514的形狀可通常是大致為具有約21.75mm長的長軸和約11.63mm長的短軸的圓形或橢圓形。結合上述的約2.0mm的近似厚度，芯片插入件514可通常具有約371.45mm3的體積；然而，可能發生芯片插入件514的總體積的微小偏差，同時仍獲得相同的性能增益。更具體地，芯片插入件514可具有在約300mm3和約400mm3之間、或者甚至在約250mm3和約450mm3之間的體積，所有這些都不脫離本發明的范圍和內容。最后，因為通常可能不希望向高爾夫球桿頭的擊球面部分502增加過大的重量，所以通常希望保持芯片插入件514的重量盡可能地最小。因此，給定上面討論的一些材料性能和上述的體積范圍，芯片插入件514可通常具有小于3.0克、更優選地小于2.95克、并且最優選地小于2.90克的質量。
[0052]在進入關于本發明的其它實施例的討論之前，在這里重要的是指出芯片插入件514可呈現出圓頂形狀，并且平坦側面面對著第一外層510而圓形側面面對著第二背襯層512。這種特定的構造消除了在第二背襯層512后部的銳角，這些銳角可以是在受到撞擊力時具有提升的應力的點。因為在第二背襯層512處的張應力明顯高于在第一外層510處的壓應力，所以重要的是將腔體的圓形側面保持在第二背襯層512上。因為壓應力并不如此明顯，并且因為這種類型的圓頂腔體構造更容易使用傳統的加工方法來創建，所以圓頂的平坦側面與第一外層510相互作用。
[0053]附圖中的圖6示出了根據本發明的可選實施例的擊球面部分602的放大的剖視圖，其中芯片插入件614呈現出碟狀形狀而不是圓頂形狀。將芯片插入件614制成碟狀形狀而不是圓頂形狀可通過增加最有效擊球點的大小而進一步改善高爾夫球桿的性能；然而，這種幾何形狀可能使其更難制造。更具體地，圖6示出了具有在第一外層610后部的多個突起616以消除這些組件之間的任何間隙的第一外層610。
[0054]附圖中的圖7示出了根據本發明的可選實施例的擊球面部分702的放大的剖視圖，其中芯片插入件714呈現碟狀形狀而不是圓頂形狀。然而，不同于圖6中所示的擊球面部分602，在該實施例中的擊球面部分702具有允許腔體部分地形成在第一外層710上和部分地形成在第二背襯層712上的不同的分型線。這種類型的構造允許在任一組件上無異常形狀的情況下采用碟狀芯片插入件714。
[0055]附圖中的圖8示出了根據本發明的可選實施例的擊球面部分802的放大的剖視圖，其中芯片插入件814具有波紋幾何形狀。使得芯片插入件814具有波紋構造允許芯片插入件814來實現所需的高模量，同時降低芯片插入件814的總重量。
[0056]附圖中的圖9示出了根據本發明的可選實施例的擊球面部分902的放大的剖視圖，其中額外的中間層916夾在第一外層910和第二背襯層912之間。并入額外的中間層916顯著地簡化了制造過程，因為第一外層910和第二背襯層912現在都可以由絕對平坦的表面制成。為芯片插入件914創建腔體所唯一需要做的機械加工是在中間層916中，該機械加工可以容易地完成，而沒有對腔體深度的任何限制。在本發明的當前示例性實施例中，中間層916可通常由類似于第一外層910和第二背襯層912的材料構成，然而，中間層916可以由完全不同的材料構成而不脫離本發明的范圍和內容，只要該中間層916能夠與其它組件形成在一起。
[0057]附圖中的圖10示出了根據本發明的可選實施例的擊球面部分1002的放大的剖視圖，其中它僅具有第二背襯層1012，該第二背襯層1012具有使用芯片插入件1014填充的腔體。需要注意的是，在該實施例中，擊球面部分1002不具有第一外層來覆蓋芯片插入件1014以確保外擊球表面是均勻的材料。盡管該實施例可能不符合當前的要求擊球面由均勻材料制成的高爾夫球的USGA規則，但是其可能潛在地從向擊球面部分1002的前表面增加不必要的重量的所有其它先前提及的實施例中提供顯著的性能增益。如上所述，因為在前部的應力是如此小的，所以沒有必要加強前部，從而允許芯片插入件1014露出。在與圖10中所示的實施例略微不同的實施例中，擊球面部分1002的前部可以由鈦或任何其它材料的薄膜進行覆蓋以實現圖10中所示的實施例的重量節省，同時所有這些都直觀地符合USGA要求。
[0058]附圖中的圖11示出了根據本發明的可選實施例的擊球面部分1102的分解視圖。更具體地，在本發明的該可選實施例中，第一外層1110可不需要占據整個前表面來實現相同的目的。盡管圖11中所示的該實施例就加工出外部凹部1115而言可能需要除了腔體1113之外的更多的加工工作，但是它顯著地減小了組件之間的接合表面。接合表面的減小可能在涉及擴散接合或使用了液體界面擴散工藝的情況下是理想的。因為這兩種工藝都需要大量的表面處理來實現接合。在該當前的示例性實施例中的第一外層1110可呈現出圓盤形狀以便提供易于加工的形狀，然而，正如將在后面詳細示出的那樣，第一外層1110可呈現出小于擊球面部分1102的外周邊的任何形狀，而不脫離本發明的范圍和內容。最后，在此值得注意的是，第一外層1110可通常由與第二背襯層1112相同的鈦材料制成，這允許最終產品具有符合USGA規則的均勻擊球表面。然而,第一外層1110可由與第二背襯層1112大體類似或者甚至完全不同的材料制成，而不脫離本發明的范圍和內容。
[0059]附圖中的圖12示出了根據本發明的可選實施例的擊球面部分1202的分解視圖。更具體地，第一外層1210可具有與芯片插入件1214的形狀明顯類似、但足夠大以覆蓋芯片插入件1214本身的形狀。相應地，外部凹部1215也可呈現出與第一外層1210類似的形狀，而不脫離本發明的范圍和內容。使得第一外層1210呈現出與芯片插入件1214的形狀類似的形狀可為第一外層1210提供更集中的形狀，這進一步降低了各種組件的擴散接合所需的表面處理的量。
[0060]最后，附圖中的圖13示出了本發明的實施例的放大的剖視圖，其中第一外層1310可不覆蓋高爾夫球桿頭的整個前擊球表面。更具體地，如圖13所示的剖視圖像所顯示的，第一外層1310可僅部分地覆蓋前部擊球表面。本實施例的剖視圖還示出了組件之間的接合表面顯著減小，以使得擴散接合技術所需的表面處理最少。
[0061]除了在操作實例中之外，或者除非另外特別說明，所有的數值范圍、數量、數值和百分比，如材料的量、轉動慣量、重心位置、厚度、拉伸角度、各種性能比以及在說明書的前述部分中的其它內容可以讀作在前面加以“大約”這個詞，即使術語“大約”可能沒有明確地連同數值、數量或范圍出現。因此，除非有相反的指示，以下說明書和所附權利要求書中陳述的數值參數都是近似值，它們可以根據試圖通過本發明獲得的所需性能而變化。最起碼不打算限制對權利要求的范圍應用等同原則，每個數字參數至少應該根據含所報告有效數字的數以及通過使用普通舍入方法來解釋。[0062]雖然，闡述本發明廣義范圍的數值范圍和參數是近似值，但是在具體實施例中所列出的數值則盡可能精確地報告。然而任何數值都固有地含有特定的誤差，該誤差是必要地由各自測試的測量中發現的標準差造成的。此外，當本文給出變化范圍的數字范圍時，設想可用包括所列舉數值的這些數值的任何組合。
[0063]當然，應當理解，上述內容涉及本發明的示例性實施例且可在不背離如隨附權利要求書中所闡明的本發明精神及范圍內作各種修改。
【權利要求】
1.一種高爾夫球桿頭，包括: 擊球面部分，其位于所述高爾夫球桿頭的前部；和 本體部分，其附接在所述擊球面部分的尾部， 其中，所述擊球面部分還包括多個層，其中，所述多個層中的至少一個是通過噴涂沉積工藝形成的，并且其中，所述多個層中的所述至少一個具有大于約1.0毫米的厚度。
2.如權利要求1所述的高爾夫球桿頭，其中，所述多個層中的所述至少一個的所述厚度是大于約1.25毫米的。
3.如權利要求1所述的高爾夫球桿頭，其中，所述多個層中的所述至少一個的所述厚度是大于約1.50毫米的。
4.如權利要求1所述的高爾夫球桿頭，其中，所述噴涂沉積工藝是一種冷噴涂工藝。
5.如權利要求1所述的高爾夫球桿頭，其中，所述噴涂沉積工藝是一種等離子噴涂工藝。
6.如權利要求1所述的高爾夫球桿頭，其中，所述噴涂沉積工藝是一種火焰噴涂工藝。
7.如權利要求1所述的高爾夫球桿頭，其中，所述噴涂沉積工藝是一種電弧噴涂工藝。
8.—種高爾夫球桿頭,包括: 擊球面部分，其位于所述高爾夫球桿頭的前部； 本體部分，其附接在所述擊球面部分的尾部；` 其中，所述擊球面部分還包括: 第一外層，其是由第一材料制成的，形成所述擊球面部分的外表面； 第二背襯層，其是由與所述第一外層類似的材料制成的，形成所述擊球面部分的內表面； 其中，所述第一外層與所述第二背襯層結合以形成大體在所述擊球面部分的幾何中心附近的腔體；以及 芯片插入件，其是由第二材料制成的，被放置在所述腔體內； 其中，所述芯片插入件是使用噴涂沉積工藝形成的，并且其中，所述芯片插入件具有大于約1.0毫米的厚度。
9.如權利要求8所述的高爾夫球桿頭，其中，所述芯片插入件的所述厚度是大于約1.25毫米的。
10.如權利要求8所述的高爾夫球桿頭，其中，所述芯片插入件的所述厚度是大于約1.50毫米的。
11.如權利要求8所述的高爾夫球桿頭，其中，所述擊球面具有小于約0.875的面厚度t匕，所述面厚度比被定義為所述第一外層在所述幾何中心處的厚度除以所述第二背襯層在所述幾何中心處的厚度。
12.如權利要求11所述的高爾夫球桿頭，其中，所述擊球面部分具有小于約0.66的面厚度比。
13.如權利要求12所述的高爾夫球桿頭，其中，所述擊球面部分具有小于約0.50的面厚度比。
14.如權利要求13所述的高爾夫球桿頭，其中，所述第一材料是不同于所述第二材料的。
15.如權利要求14所述的高爾夫球桿頭，其中，所述第二材料具有大于所述第一材料的楊氏模量的楊氏模量。
16.如權利要求15所述的高爾夫球桿頭,其中，所述第二楊氏模量是大于約130GPa的。
17.如權利要求16所述的高爾夫球桿頭,其中,所述第二楊氏模量是大于約150GPa的。
18.如權利要求17所述的高爾夫球桿頭,其中,所述第二楊氏模量是大于約170GPa的。
19.一種高爾夫球桿頭，包括: 擊球面部分，其位于所述高爾夫球桿頭的前部；和 本體部分，其附接在所述擊球面部分的尾部； 其中，所述擊球面部分還包括: 背襯層，其由第一材料制成，形成所述擊球面部分的內表面； 前層，其由第二材料制成，是使用噴涂沉積工藝形成的，并且其中，所述前層具有大于約1.0毫米的厚度。
20.如權利要求20所述的高爾夫球桿頭，其中，所述第一材料是不同于所述第二材料的。
【文檔編號】A63B53/04GK103566554SQ201310345458
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年8月9日 優先權日:2012年8月9日
【發明者】烏代·V·德神穆科, 查爾斯·E·戈爾登 申請人:阿庫施耐特公司