专利名称：中空高尔夫球杆头的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有中空结构的高尔夫球杆头，更具体地讲，涉及由于复合不同种类的材料，不仅维持其耐久性，与只由单一的金属材料构成的情况相比，而且提高了反弹性，增大了设计自由度的中空高尔夫球杆头。
背景技术：
金属制的中空高尔夫球杆头，一般通过增多底部的重量分配来达到低重心化。但是，因近年来在被限制的球杆头质量之中要求尽可能地增大球杆头的体积，用于实现低重心化等的重量分配范围变窄，设计自由度变小。而且，存在球杆头的低重心化不充分，面部的反弹力不能在最大限度内发生作用等不便之处。
可是，在特许第2764883号公报、特开2000-229135号公报、特许第2773009号公报中揭示了复合不同种类材料而制成的高尔夫球杆头。但是，即使在这种组合不同种类材料的特性的高尔夫球杆头中，依然是设计自由度和反弹性不充分。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种通过复合不同种类的材料，不仅维持其耐久性，与只由单一金属材料构成的情况相比，还可以提高反弹性，增大设计自由度的中空高尔夫球杆头。
为了达到上述目的，本发明的中空高尔夫球杆头，在球杆头主体由金属成型的中空高尔夫球杆头中，其特征在于，上述球杆头主体中冠部的中央附近形成孔部，用与上述球杆头主体不同材料构成的盖体部件堵塞该孔部，上述球杆头主体的比重ρm和上述盖体部件的比重ρf之比(ρm/ρf)为1.3以上，同时在上述球杆头主体的面部上层叠纤维增强塑料构成的增强件，上述增强件和上述球杆头主体复合的部分的面部面积相对于上述球杆头主体的面部面积的比率为20％以上。
另外，为了达到上述目的，本发明的中空高尔夫球杆头，在球杆头主体由金属成型的中空高尔夫球杆头中，其特征在于，上述球杆头主体中冠部和底部的中央附近分别形成孔部，用与上述球杆头主体不同材料构成的盖体部件堵塞该孔部，上述球杆头主体的比重ρm和上述盖体部件的比重ρf之比(ρm/ρf)为1.3以上，同时在上述球杆头主体的面部上层叠纤维增强塑料构成的增强件，上述增强件和上述球杆头主体复合的部分的面部面积相对于上述球杆头主体的面部面积的比率为20％以上。
如此通过在球杆头主体的冠部或冠部和底部两者上设置孔部，用与球杆头主体不同材料构成的盖体部件堵塞该孔部，使得球杆头主体的比重ρm和盖体部件的比重ρf之比(ρm/ρf)为1.3以上，可以确保更大的重量分配范围。由此，与只由单一金属材料构成的情况相比，增大设计自由度，其结果是，低重心化导致的反弹性增大成为可能。另外，通过在球杆头主体的面部上层叠纤维增强塑料构成的增强件，使得上述增强件和上述球杆头主体复合的部分的面部面积相对于上述球杆头主体的面部面积的比率为20％以上，在维持耐久性的同时，面部的金属部分尽可能地变薄和进一步改善反弹性成为可能。
在本发明中，为了无损基于面部金属材料的反弹性和面部的耐外伤性，增强件优选层叠于球杆头主体的面部的内侧。另外，为了得到更优良的反弹性，面部的金属部分可以对应于金属的种类变薄。例如，构成球杆头主体的面部的材料为钛合金时，该面部的钛合金的壁厚优选为3.0mm以下。构成球杆头主体的面部的材料为铁合金时，该面部的铁合金的壁厚优选为2.5mm以下。构成球杆头主体的面部的材料为铝合金时，该面部的铝合金的壁厚优选为4.0mm以下。
另一方面，为了充分确保相对于击球时的冲击的耐久性，构成增强件的纤维增强塑料的纤维的弹性模数优选为35ton/mm2以下。
作为盖体部件的材料，虽然并未特别限定于只满足上述比重关系的材料，但是无论在使用哪一种材料的情况下，为了确保重量分配，优选堵塞该孔部的盖体部件的总质量Wf，比由孔部的假设面积和假设厚度与球杆头主体的比重ρm之积所求得的缺少部的总质量Wx还轻。
在本发明中，虽然优选使用盖体部件来堵塞设置于球杆头主体上的孔部，但是，构成为具有除此以外的复合结构的中空高尔夫球杆头也可以。即，本发明的中空高尔夫球杆头，其特征在于，由与该球杆头主体为不同种类的材料至少构成球杆头主体的冠部的一部分和面部的一部分，使上述球杆头主体除去了冠部和面部的部分的比重ρb和上述冠部的比重ρc之比(ρb/ρc)为1.3以上。
如此通过由与该球杆头主体为不同种类的材料至少构成球杆头主体的冠部的一部分和面部的一部分，而将上述球杆头主体的除去了冠部和面部的部分的比重ρb和上述冠部的比重ρc之比(ρb/ρc)变为1.3以上，充分地确保重量分配成为可能。由此，与只由单一金属材料构成的情况相比，增大设计自由度，其结果是，低重心化导致的反弹性增大成为可能。
图1(a)～图1(c)表示的是本发明的第1实施方案构成的高尔夫球杆头，图1(a)是平面图，图1(b)是正视图，图1(c)是图1(a)的I-I向剖视图。
图2(a)～图2(c)表示的是本发明的第2实施方案构成的高尔夫球杆头，图2(a)是平面图，图2(b)是正视图，图2(c)是图2(a)的II-II向剖视图。
图3(a)～图3(o)是分别表示本发明的高尔夫球杆头的球杆头主体的变形例的平面图。
图4(a)～图4(d)是分别表示本发明的高尔夫球杆头的变形例的平面图。
图5(a)～图5(e)是分别表示本发明的高尔夫球杆头的变形例的剖视图。
图6(a)和图6(b)表示的是本发明的高尔夫球杆头的变形例，图6(a)是平面图，图6(b)是图6(a)的VI-VI向剖视图。
图7(a)和图7(b)表示的是本发明的高尔夫球杆头的变形例，图7(a)是平面图，图7(b)是图7(a)的VII-VII向剖视图。
图8(a)～图8(h)是分别表示本发明的高尔夫球杆头的变形例的剖视图。
图9(a)～图9(f)是分别表示本发明的高尔夫球杆头的变形例的正视图。
图10(a)～图10(c)表示的是本发明的第3实施方案构成的高尔夫球杆头，图10(a)是平面图，图10(b)是正视图，图10(c)是图10(a)的X-X向剖视图。
具体实施方案以下，参照附图对本发明的构成进行详细说明。
图1(a)～图1(c)表示的是本发明的第1实施方案构成的高尔夫球杆头。如图1(a)～图1(c)所示，本实施方案的高尔夫球杆头具有中空结构，其球杆头主体1由钛合金、铝合金或不锈钢等金属构成。球杆头主体1具有冠部2、面部3、底部4和颈部5，冠部2的中央附近形成有孔部2a，同时冠部2的周缘则形成有下方为空洞的凸缘2b。而且，孔部2a被由与球杆头主体1相比比重低的材料构成的盖体部件6堵塞。另外，在球杆头主体1的面部3的内侧，层叠有纤维增强塑料构成的增强件7。
图2(a)～图2(c)表示的是本发明的第2实施方案构成的高尔夫球杆头。如图2(a)～图2(c)所示，本实施方案的高尔夫球杆头具有中空结构，其球杆头主体1由钛合金、铝合金或不锈钢等金属构成。球杆头主体1具有冠部2、面部3、底部4和颈部5，冠部2和底部4的中央附近分别形成有孔部2a、4a的同时，冠部2的周缘形成有下方为空洞的凸缘2b，底部4的周缘形成有上方为空洞的凸缘4b。而且，孔部2a、4a被由与球杆头主体1相比比重低的材料构成的盖体部件6堵塞。另外，在球杆头主体1的面部3的内侧，层叠有纤维增强塑料构成的增强件7。
如此通过在球杆头主体1的冠部2上设置孔部2a，对应于需要又在底部4上设置孔部4a，用由与球杆头主体1相比比重低的材料构成的盖体部件6堵塞该等孔部2a、4a，可以确保更大的重量分配，可以增大设计自由度。特别是，在冠部2上设置盖体部件6时，重量分配的增加能够达到转动惯量的增大和低重心化，在底部4上设置盖体部件6时，重量分配的增加能够达到转动惯量的增大。这里，有必要使球杆头主体1的比重ρm和盖体部件6的比重ρf之比(ρm/ρf)为1.3以上。若该比率(ρm/ρf)不足1.3，就不能确保充分的重量分配。比率(ρm/ρf)的上限，虽然并未特别限定，但是，由适用于现有的高尔夫球杆头的材料的组合可知，为16左右。
而且，通过在球杆头主体1的面部3上层叠有纤维增强塑料构成的增强件7，在维持耐久性的同时，面部的金属部分尽可能地变薄而进一步改善反弹性成为可能。这里，有必要使得增强件7和球杆头主体1复合部分的面部面积相对于球杆头主体1的面部面积(击球面面积)的比率(以下称作面部复合面积比率)为20％以上。在这里所谓面部面积，是被面部的边缘围起来的部分的表面积。另外，在边缘不明确的情况下，切断高尔夫球杆头，查看内面的接合部分，也可以知道面部的边缘。通过使面部复合面积比率为20％以上，可以得到高尔夫球杆头的耐久性和反弹性良好的平衡。
构成球杆头主体1的面部3的材料为钛合金时，该面部3的钛合金的壁厚优选为3.0mm以下，更佳为2.5mm以下，再更佳为2.0mm以下，其下限值为1.5mm也可以。构成球杆头主体1的面部3的材料为铁合金时，该面部3的铁合金的壁厚优选为2.5mm以下，更佳为2.0mm以下，再更佳为1.5mm以下，其下限值为1.0mm也可以。构成球杆头主体1的面部3的材料为铝合金时，该面部3的铝合金的壁厚优选为4.0mm以下，更佳为3.5mm以下，再更佳为3.0mm以下，其下限值为2.0mm也可以。
如此通过面部3的金属部分变薄，可以进一步改善反弹性。另外，即使将面部3的金属部分做得如上述一般薄，借助增强件7的存在也可以确保更充分的耐久性。
上述孔部2a、4a，其形状并未特别地限定。例如，冠部2上的孔部2a，可以为如图3(a)～图3(o)所示的各种形状。但是，在球杆头的平面视图中，优选孔部2a的面积在冠部2的面积的40～90％范围内。通过使之处于上述范围内，可以进一步提高设计的自由度。此处的冠部的面积，是由侧部的边缘、面部的边缘和颈部的边缘围起来的部分的表面积。同样，在球杆头的仰视图中，优选孔部4a的面积在底部4的面积的40～90％范围内。通过使之处于上述范围内，可以进一步提高设计的自由度。此处的底部的面积，是由侧部的边缘和面部的边缘围起来的部分的表面积。另外，在边缘不明确的情况下，切断高尔夫球杆头，查看内面的接合部分，也可以知道侧部、面部、冠部和底部的边缘。再有，在冠部的边缘不明确的情况下，利用使得击球面与高尔夫球杆头的倾斜角度吻合，将高尔夫球杆置于平面上，除去相对于平面从垂直上方俯视该高尔夫球杆头时的击球面的投影面积也可以。
上述凸缘2b、4b，虽然不一定是必要的，优选存在于冠部2和底部4的周缘的至少一部分上，更佳的是至少存在于面部侧，再更佳的是遍及整个周缘存在。即，通过将凸缘2b、4b配置于球杆头主体1的适当部位上，在确保球杆头主体1的耐久性的同时，还可以将该凸缘2b、4b作为盖体部件6的重叠部分利用。
上述盖体部件6，优选至少在球杆头主体1的面部侧与凸缘2b、4b重合。此时，如图4(a)和图4(b)所示，可以是盖体部件6在面部侧只覆盖凸缘2b的一部分，或者，如图4(c)和图4(d)所示，也可以是盖体部件6在面部侧覆盖整个凸缘2b。盖体部件6在面部侧相对于凸缘2b的重叠部分的宽度t1优选为5mm以上。通过使该重叠部分的宽度t1为5mm以上，可以确保充分的耐久性。另外，面侧部的凸缘2b的宽度t2优选为5mm以上而不满30mm。在使得盖体部件6相对于底部4的凸缘4b重合的情况下，也优选与上述相同的叠层形态和尺寸。
盖体部件6相对于球杆头主体1的固定形态，并未特别地限定。例如，在图1(c)和图2(c)中，将盖体部件6的周缘部分割为2层，虽然用该部分从内外夹持凸缘2b、4b，但是，如图5(a)～图5(d)所示，可以将盖体部件6贴合在凸缘2b的一个面上，或者如图5(e)所示，也可以不介电凸缘将盖体部件6贴合在面部3的端面等上。另外，如图6(a)、图6(b)、图7(a)和图7(b)所示，在球杆头主体1与盖体部件6接合的部分上，也可以设置凸缘2b，以收纳盖体部件6。
作为盖体部件6的材料，优选使用纤维增强塑料。作为该纤维增强塑料，可以列举使环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯酯树脂等的基材树脂浸渗在碳纤维、玻璃纤维和芳族聚酰胺纤维等的增强纤维中而制成的纤维增强塑料，特别是优选将碳纤维作为增强纤维。
另外，作为盖体部件6，也可以使用镁合金、铝合金或钛合金，根据情况，除了硬质橡胶以外，也可以使用尼龙树脂、离聚物树脂、聚碳酸酯树脂、PET树脂、ABS树脂等。
无论使用哪一种材料的情况下，为了确保重量分配，优选堵塞该孔部2a、4a的盖体部件6的总质量Wf，比由孔部2a、4a的假设面积和假设厚度与球杆头主体1的比重ρm之积所求得的缺少部的总质量Wx轻，即Wx＞Wf。
例如，在冠部2的中央附近形成孔部2a的同时，在冠部2的整个周缘上形成凸缘2b，该冠部2的外侧贴合有盖体部件6的情况下，由盖体部件6的面积Af、比重ρf、厚度tf，可以得到盖体部件6的总质量Wf，Wf＝Af·ρf·tf。另外，根据盖体部件6和球杆头主体1的重叠部分的面积Am、球杆头主体1的比重ρm、重叠部分中球杆头主体1的冠部和底部的平均厚度tm，可以得到缺少部的总质量Wx，Wx＝(Af-Am)·ρm·tm。即孔部2a、4a的假设面积是可以由盖体部件6的面积Af和重叠部分的面积Am之差求得的，孔部2a、4a的假设厚度可以被看作是与重叠部分中球杆头主体1的冠部和底部的平均厚度tm相等的。
增强件7相对于球杆头主体1的固定形式，并未特别地限定。例如，在图1(c)和图2(c)中，虽然增强件7配置于面部的整个区域，但如图8(a)～图8(d)所示，也可以将增强件7配置于面部的整个区域，同时其厚度从面部的中心部位开始向周缘部位逐渐变薄，或者如图8(e)～图8(h)所示，将增强件7只配置于面部中心部位也可以。另外，虽然图9(a)～图9(f)举例表示从球杆头正面所看到的增强件的配置状况，但是，如图9(c)～图9(f)所示，将增强件7只配置于面部周缘部位也可能。
作为构成增强件7的纤维增强塑料，可以列举使环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯酯树脂等的基材树脂浸渗在碳纤维、玻璃纤维和芳族聚酰胺纤维等的增强纤维中而制成的纤维增强塑料，特别是优选将碳纤维作为增强纤维的塑料。但是，构成增强件7的纤维增强塑料的纤维的弹性模数，优选为35ton/mm2以下，更佳为24ton/mm2以下。通过将该弹性模数取为上述范围内，可以确保更加充分的耐久性。
图10(a)～图10(c)表示的是本发明的第3实施方案构成的高尔夫球杆头。如图10(a)～图10(c)所示，本实施方案的高尔夫球杆头具有中空结构，其球杆头主体1由钛合金、铝合金或不锈钢等金属构成。球杆头主体1具有冠部2、面部3、底部4和颈部5，冠部2的外表面上层叠有盖体部件6。另外，球杆头主体1的面部3的内侧上层叠有纤维增强塑料构成的增强件7。即，冠部2的一部分和面部3的一部分由与球杆头主体1不同的材料构成。
而且，使球杆头主体1中除去冠部2和面部3的部分的比重ρb和冠部2的比重ρc之比(ρb/ρc)为1.3以上。此处的冠部是被侧部的边缘、面部的边缘和颈部的边缘围起来的部分。面部是指被冠部的边缘、侧部的边缘和底部的边缘围起来的部分。在边缘不明确的情况下，切断高尔夫球杆头，查看内面的接合部分，也可以知道侧部、面部、冠部和底部的边缘。再有，在冠部的边缘不明确的情况下，利用使得击球面与高尔夫球杆头的倾斜角度吻合，将高尔夫球杆置于平面上，除去相对于平面从垂直上方俯视该高尔夫球杆头时的击球面的轮廓线就可以知道冠部的边缘。
如此，由于球杆头主体1的至少冠部2的一部分和面部3的一部分是由与球杆头主体1不同的材料构成的，球杆头主体1中除去冠部2和面部3的部分的比重ρb和冠部2的比重ρc之比(ρb/ρc)为1.3以上，所以充分地确保重量分配成为可能。因此，与仅由单一金属材料构成的情况相比，设计自由度增大，其结果是，低重心化导致的反弹性的增大成为可能。
在本实施方案中，球杆头主体1中除去冠部2和面部3的部分和冠部2，可以由单一的材料构成，或者也可以由复合材料构成。在由复合材料构成的情况下，比重ρb和比重ρc分别是球杆头主体1中除去冠部2和面部3的部分和冠部2的比重。
举例在球杆头主体由金属成型的中空高尔夫球杆头中，分别列出由单一金属材料构成的比较例1(现有例)，和在冠部或底部的中央附近形成孔部，用各种不同材料构成的盖体部件堵塞该孔部的同时，在球杆头主体的面部的内侧层叠有纤维增强塑料构成的增强件的实施例1～4和比较例2～4。在表1中，“SUS合金”意味着不锈钢，“FRP”意味着纤维增强塑料，“GFRP”意味着玻璃纤维增强塑料，“CFRP”意味着碳纤维增强塑料。
对于这些高尔夫球杆头，评价反弹系数、设计自由度和耐久性，并且将其结果一并在表1中表示。评价结果用将比较例1作为100的指标来表示。反弹系数意味着指数值越大，高尔夫球的初速度越大，飞出的距离越大。设计自由度是球杆头总质量为190g时的重量分配，意味着指数值越大，重量分配范围越大。对于耐久性，则意味着指数值越大，耐久性越良好。
表1
从该表1中可以判断，实施例1～4的高尔夫球杆头，任何一个与比较例1相比，都是在维持耐久性的同时，设计自由度增大，反弹系数增大的球杆头。比较例2、4，由于面部复合面积比率过小，所以耐久性不佳。另外，比较例3、4，由于盖体部件的比重过大，所以设计自由度减小，反弹系数较小。
根据本发明，由于在球杆头主体由金属成型的中空高尔夫球杆头中，在上述球杆头主体中的冠部的中央附近形成孔部，用与上述球杆头主体不同的材料构成的盖体部件堵塞该孔部，上述球杆头主体的比重ρm和上述盖体部件的比重ρf之比(ρm/ρf)为1.3以上，同时，在上述球杆头主体的面部上层叠纤维增强塑料构成的增强件，上述增强件与上述球杆头主体复合部分的面部面积相对于上述球杆头主体的面部面积的比率为20％以上，所以与仅由单一金属材料构成的情况相比，在维持耐久性的同时，可以提高反弹性，可以增大设计自由度。
进而，在中空高尔夫球杆头中，由于头主体的至少冠部的一部分和面部的一部分是由与该球杆头主体不同的材料构成，上述球杆头主体中除去冠部和面部的部分的比重ρb和上述冠部的比重ρc之比(ρb/ρc)为1.3以上，所以与仅由单一金属材料构成的情况相比，可以提高反弹性，可以增大设计自由度。
虽然以上已经对本发明的优选实施方案进行了详细说明，但是，可以理解为只要不脱离由所附技术方案规定的本发明的精神和范围，相对于其可以进行各种变更、代用和置换。
权利要求
1.一种中空高尔夫球杆头，在球杆头主体由金属成型的中空高尔夫球杆头中，其特征在于，在上述球杆头主体中的冠部的中央附近形成有孔部，用与上述球杆头主体不同材料构成的盖体部件堵塞该孔部，上述球杆头主体的比重ρm和上述盖体部件的比重ρf之比(ρm/ρf)为1.3或以上，同时在上述球杆头主体的面部上层叠纤维增强塑料构成的增强件，上述增强件和上述球杆头主体复合的部分的面部面积相对于上述球杆头主体的面部面积的比率为20％或以上。
2.一种中空高尔夫球杆头，在球杆头主体由金属成型的中空高尔夫球杆头中，其特征在于，在上述球杆头主体中的冠部和底部的中央附近分别形成有孔部，用与上述球杆头主体不同材料构成的盖体部件堵塞该孔部，上述球杆头主体的比重ρm和上述盖体部件的比重ρf之比(ρm/ρf)为1.3或以上，同时在上述球杆头主体的面部上层叠纤维增强塑料构成的增强件，上述增强件和上述球杆头主体复合的部分的面部面积相对于上述球杆头主体的面部面积的比率为20％或以上。
3.如权利要求1或2中所述的中空高尔夫球杆头，其中，在上述球杆头主体的面部的内侧层叠有上述增强件。
4.如权利要求1或2中所述的中空高尔夫球杆头，其中，构成上述球杆头主体的面部的材料为钛合金，该面部的钛合金的壁厚为3.0mm或以下。
5.如权利要求1或2中所述的中空高尔夫球杆头，其中，构成上述球杆头主体的面部的材料为铁合金，该面部的铁合金的壁厚为2.5mm或以下。
6.如权利要求1或2中所述的中空高尔夫球杆头，其中，构成上述球杆头主体的面部的材料为铝合金，该面部的铝合金的壁厚为4.0mm或以下。
7.如权利要求1或2中所述的中空高尔夫球杆头，其中，上述纤维增强塑料的纤维的弹性模数为35ton/mm2或以下。
8.如权利要求1或2中所述的中空高尔夫球杆头，其中，堵塞上述孔部的盖体部件的总质量Wf，比由上述孔部的假设面积和假设厚度与球杆头主体的比重ρm之积所求得的缺少部的总质量Wx轻。
9.一种中空高尔夫球杆头，其特征在于，至少球杆头主体的冠部的一部分和面部的一部分由与该球杆头主体不同的材料构成，上述球杆头主体中除去了冠部和面部的部分的比重ρb和上述冠部的比重ρc之比(ρb/ρc)为1.3或以上。
全文摘要
本发明提供一种既可以维持耐久性，又可以提高反弹性、增大设计自由度的中空高尔夫球杆头。在球杆头主体由金属成型的中空高尔夫球杆头中，在球杆头主体中冠部的中央附近形成孔部，用与球杆头主体不同材料构成的盖体部件堵塞该孔部，球杆头主体的比重ρm和盖体部件的比重ρf之比(ρm/ρf)为1.3以上，同时在上述球杆头主体的面部上层叠纤维增强塑料构成的增强件，上述增强件和上述球杆头主体复合部分的面面积相对于上述球杆头主体的面面积的比率为20％以上。
文档编号A63B53/04GK1539535SQ0312221
公开日2004年10月27日 申请日期2003年4月21日 优先权日2003年4月21日
发明者中原纪彦, 森智朗, 宫本昌彦, 彦 申请人:横滨橡胶株式会社