CN101014390A - 具有变化的杆面厚度的高尔夫杆头 - Google Patents

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Abstract

在此公开了一种用于高尔夫杆头(20)的杆面或杆面插件(40)。杆面(40)的内表面(40a)具有第一厚度区域(200)和第二厚度区域(205)。第一厚度区域(200)的厚度优选比第二厚度区域(205)至少厚0.025英寸。在最优选的实施例中，第一厚度区域(200)具有X形。杆面或杆面插件(40)具有变化的厚度，允许在符合美国高尔夫球协会的规定的情况下，高尔夫杆头(20)内的杆面或杆面插件(40)具有较小的质量。

Description

具有变化的杆面厚度的高尔夫杆头
技术领域
本发明涉及一种具有变化的杆面厚度的高尔夫杆头。
背景技术
考虑到最大杆面面积的因素，传统高尔夫杆头的设计受到了限制，包括物质上的和应用上的限制。物质上的限制是由于高尔夫杆头的质量不足以在不超出优选的高尔夫杆头的总质量的情况下，增加高尔夫杆头的长度和宽度以及增加杆面尺寸。此种情况下的质量分配依赖于在获得可接受的实际使用耐久性的前提下，减小壁的厚度值。
进一步，高尔夫杆头大面积杆面的厚度的变薄，会导致高尔夫杆头不符合美国高尔夫协会的“摆动测试”，该“摆动测试”用于测量高尔夫杆头的特性时间。特性时间是指在低速下打击高尔夫杆头的杆面中心，附着于摆动的金属质量之间的接触时间。限定为239微秒，测试容许偏差为18微秒。美国高尔夫协会(“USGA”)规定：此特性时间对应于的恢复系数为0.822，测试容许偏差为0.008。
典型的统一增加杆面部分的厚度，需要额外的大量的材料质量以充分减小应力，从而避免冲击和/或老化引起的断裂。然而，此种杆面上额外的大量的材料质量，会对球杆的性能产生负面影响。
公开了变化的杆面厚度的首个专利之一是Schmidt等人的名称为“具有变化的杆面板厚度的金属木头球杆”的美国专利5318300，提交于1992年11月2日，Schmidt等人公开了用于避免断裂的杆面板厚度。
进一步公开了变化杆面厚度的是Kosmatka的名称为“成形高尔夫杆面”的美国专利5830084，提交于1996年10月23日。Kosmatka指出：杆面成形是指根据由试验确定的各区域承受的应力负荷，在加厚特定区域的同时，减薄特定区域的厚度。
较近期的公开是Noble等人的名称为“具有强化前壁的高尔夫杆头”的美国专利5954596，提交于1997年12月4日。Noble等人公开了在杆面板的几何中心具有厚的部分，并且朝向冠部、底部、趾部和跟部逐渐变薄。沿着穿过几何中心线的冠部端部和底部端部具有同样的厚度，以及沿着穿过几何中心线的趾部端部和跟部端部具有同样的厚度。
其它文献部分公开了变化的杆面厚度。一个例子是美国专利5505453的附图8，描述了杆面的内表面具有凸起的中心，并且朝向跟部端部和趾部端部逐渐变薄，该技术方案与Noble等人的方案类似。另一个例子是美国专利5346216的附图4C和4D，凸起的中心朝向杆面的趾部端部、跟部端部、冠部端部和底部端部逐渐变薄，该技术方案与Noble等人的方案类似。然而，现有技术中没有根据在杆面上预测的高尔夫球冲击点，相应变化杆面或杆面板厚度的设计。
需要一种轻量的杆面，该杆面能够符合USGA的特性时间测试。
                          发明概述
本发明涉及具有变化厚度的杆面，允许使用轻量的杆面或杆面插件，并且符合USGA的特性时间测试。通过提供具有第一厚度区域和第二厚度区域的内表面，本发明可以达此目的。
本发明的一个方面是一种高尔夫杆头，包括主体和杆面。主体具有冠部、底部和中空的内部。杆面设置在主体上。杆面包括：环形区域，跟部垂直区域，趾部垂直区域，与跟部垂直区域和趾部垂直区域均连接的中心水平区域。杆面还包括：上部中心区域，下部中心区域，跟部区域和趾部区域。每一环形区域、跟部垂直区域、趾部垂直区域和中心水平区域均具有第一厚度，以及每一上部中心区域、下部中心区域、跟部区域和趾部区域均具有第二厚度。第一厚度比第二厚度至少厚0.025英寸。
                          附图的简要说明
附图1是本发明杆面的内部表面的优选实施例的平面独立视图。
附图1A是本发明杆面的内部表面的优选实施例的平面独立视图。
附图2是本发明杆面的内部表面的替代实施例的平面独立视图。
附图2A是本发明杆面的内部表面的替代实施例的平面独立视图。
附图3是高尔夫杆头的分解上部透视图。
附图4是附图3中的高尔夫杆头的正视图。
附图5是附图3中的高尔夫杆头的后视图。
附图6是附图3中的高尔夫杆头主体的正视图。
附图6A是附图6中沿6A-6A线的剖视图。
附图7是绘出了Y轴和X轴的高尔夫杆头的上部平面视图。
附图8是高尔夫杆头的正视图。
附图9是绘出了Z轴和Y轴的本发明高尔夫杆头的正视图。
附图10绘出了Z轴和X轴的本发明高尔夫杆头的跟部一侧平面视图。
附图11是附图3中的高尔夫杆头的趾部一侧视图。
附图12是附图3中的高尔夫杆头的底部视图。
附图13是根据本发明的第四实施例的高尔夫杆头的分解上部透视图。
附图14是附图13中的高尔夫杆头的趾部一侧视图。
附图15是附图13中的高尔夫杆头的跟部一侧视图。
附图16是根据本发明的第五实施例的高尔夫杆头的分解上部透视图。
附图17是附图16中的高尔夫杆头的底部视图。
附图18是附图16中的高尔夫杆头的上部平面视图。
                  本发明的最佳实施方式
本发明涉及一种用于木制型高尔夫杆头的杆面。杆面或杆面插件总体上标记为40。如附图1所示，杆面40的优选实施例具有十字形状的第一厚度区域200和限定了杆面40的内部表面40b的第二厚度区域205。过渡区域210设置在第一厚度区域200与第二厚度区域205之间。
优选的是，第一厚度区域200的厚度范围是0.100至0.200英寸，更优选的是0.125至0.165英寸，以及最优选的是大约0.155英寸。第二厚度区域205优选的厚度范围是0.030至0.090英寸，更优选的是0.050至0.070英寸，以及最优选的是大约0.060英寸。过渡区域210优选具有从第一厚度区域200至第二厚度区域205逐渐减小的厚度，以便允许在与具有肋条的杆面大的相反方向上内部表面40b具有光滑的轮廓。
也在优选的实施例中，第一厚度区域200比第二厚度区域205至少厚0.025英寸。更优选的是第一厚度区域200比第二厚度区域205至少厚0.050英寸。进一步优选的是第一厚度区域200比第二厚度区域205至少厚0.075英寸。进一步更优选的是第一厚度区域200比第二厚度区域205至少厚0.090英寸。
第一厚度区域200的厚度优选是一致的。然而，在替代性的实施例中，第一厚度区域200内的厚度优选具有0.020英寸的变化，更优选的是具有0.010英寸，以及最优选的是具有0.005英寸。第二厚度区域205的厚度优选是一致的。然而，在替代性的实施例中，第二厚度区域205内的厚度优选具有0.020英寸的变化，更优选的是具有0.010英寸，以及最优选的是具有0.005英寸。
杆面或杆面插件40具有环形240，该环形240具有上部环形线240a和下部环形线240b。如附图1所示，杆面40的宽度“Wf”优选的范围为3.50至5.00英寸，高度“Hf”优选的范围为1.80至2.50英寸。杆面40的中心总体上标记为点300。杆面优选的质量范围为25至40克，最优选的是29克。
如附图2所示，在替代性的实施例中第一厚度区域200呈“X”形。在该实施例中的杆面40的第一厚度区域200、第二厚度区域205和过渡区域210均具有与上文中已说明过的同样的尺寸，具体可参照附图1中所示的实施例。
如附图1A所示，第一厚度区域200优选包括上部延伸区域350a、下部延伸区域350b、跟部延伸区域350c、趾部延伸区域350d和中心区域350e。第二厚度区域205优选包括：上部趾部区域330、上部跟部区域332、下部跟部区域334和下部趾部区域236。第一厚度区域200优选还包括：上部跟部环形区域352a和下部跟部环形区域352b、上部趾部环形区域352c和下部趾部区域352d。环形区域352a-d中的每一个均限定了杆面40的环形，还部分的限定了第二厚度区域330、332、334和336中的每一个。
如附图1A所示，过渡区域210优选包括过渡上部趾部部分360、过渡上部跟部部分361、过渡下部跟部部分362和过渡下部趾部部分363。每一过渡区域210的宽度为0.05至0.15英寸，更优选的是0.07至0.11英寸，以及最优选的是0.09英寸。
如附图2A所示，第一厚度区域200优选包括趾部垂直区域220、跟部垂直区域222和中心水平区域224。趾部垂直区域220和跟部垂直区域222优选从杆面40的上部环形线240a向杆面40的下部环形线240b延伸。中心水平区域224在趾部垂直区域220与跟部垂直区域222之间延伸，优选在杆面中心300周围延伸。在优选的实施例中，每一趾部垂直区域220和跟部垂直区域222均具有上部端部250a、250b和底部端部252a、252b。如附图2A所示，每一趾部垂直区域220和跟部垂直区域222的宽度“Wv”优选的范围为0.15至0.50英寸，更优选的是0.20至0.35英寸，以及最优选的是0.275英寸。第一厚度区域200优选还包括跟部环形区域270 a、上部环形区域270b、趾部环形区域270c和下部环形区域270d。环形区域270a-d中的每一个均限定了杆面40的环形，还部分的限定了第二厚度区域230、232、234和236中的每一个。
如附图2A所示，第二厚度区域205优选包括上部中心区域230、下部中心区域232、趾部区域234和跟部区域236。
每一上部中心区域230和下部中心区域在面积上均大于每一趾部区域234和跟部区域236。
如附图2A所示，过渡区域210优选包括过渡趾部部分260、过渡跟部部分261、过渡下部部分262和过渡上部部分263。每一过渡区域210的宽度为0.05至0.15英寸，更优选的是0.07至0.11英寸，以及最优选的是0.09英寸。
杆面或杆面插件40可以用于各种高尔夫杆头。高尔夫杆头的优选实施例描述于附图3-10中。高尔夫杆头的替代性实施例描述于附图11-18中。尽管已描述了三个实施例，本领域的熟练技术人员应当认识到：根据本发明的公开，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，高尔夫杆头以其它实施方式使用本发明的杆面或杆面插件是可能的。
高尔夫杆头总体上标记为20。该高尔夫杆头20具有主体22，该主体22包括：冠部24，趾部26，带状部28，前壁30和中空部分34。高尔夫杆头20具有跟部端部36、趾部端部38和后端部37。
当用于木杆时，高尔夫杆头20体积优选的范围为200立方厘米至600立方厘米，更优选的是300立方厘米至500立方厘米，以及最优选的是385立方厘米至475立方厘米。高尔夫杆头20的质量优选不超过250克，以及最优选的质量范围为170至250克。
如附图3-10所示，在高尔夫杆头20的一个实施例中，前壁30具有开口32，优选为凹穴33。杆面插件40设置在开口32内。主体22的带状部28具有位于杆面插件40相反位置上的后部凹穴52，以及设置在后部凹穴52内的后部配重部件50。主体22优选由非金属材料组成，优选是诸如连续纤维预浸材料之类的复合材料(包括热固性或热塑性树脂材料)。其它用于主体22的材料包括诸如注塑塑料之类的热固性或热塑性材料。主体22优选通过囊模、树脂转换模、树脂浸泡、喷射注模、压模或近似的工艺制造。替代性的，主体22可以由轻量的金属材料构成，诸如镁合金、铝合金、镁、铝、钛、钛合金或其它低密度金属。主体22也可以由诸如不锈钢或其它的合金钢构成。
杆面插件40结合于主体22，覆盖于前壁30的开口32。优选的是杆面插件40覆盖并结合于前壁30的凹穴33。
杆面插件40优选由成型金属材料构成。然而，杆面插件40也可以由机加工金属材料、锻造金属材料、铸造金属材料或类似材料构成。杆面插件40优选由钛或钢材构成。适合于杆面插件40的钛金属材料包括纯钛或钛合金。其它用于杆面插件40的金属包括高强度合金钢和非晶态金属。杆面插件40的外表面40a典型的是位于其上的多条刻线(未显示)。
杆面插件40优选与主体22共模或在制造主体22后压装至开口32内。在另一种结合的工艺中，首先以囊模工艺制造主体22，然后使用粘合剂将杆面插件40粘结于凹穴33。粘合剂涂附于凹穴33的外表面上。此类粘合剂包括位于液体或薄膜介质内的热固性粘合剂。在另一种结合的工艺中，首先以囊模工艺制造主体22，然后通过机加工的方式将杆面插件40固定于主体22。本领域的熟练技术人员应当认识到：在不脱离本发明的范围和精神的情况下，也包括其它的将杆面插件40结合于主体22的方法。
如上文所述，非金属主体22优选由多层预浸材料构成，典型的是6或7层(优选的范围为3层至20层)，诸如在发明名称为“复合材料高尔夫杆头及其制造方法”的美国专利6248025公开的那样，其全文合并与此，并作为参考。在此实施例中，冠部24、趾部26和带状部28优选的厚度范围为0.010至0.100英寸，更优选的是0.025至0.070英寸，进一步更优选的是0.028至0.040英寸，最优选的厚度是0.033英寸。前壁30的厚度优选的是大于冠部24、趾部26和带状部28的厚度。前壁30优选的厚度范围为0.030至0.150英寸，更优选的是0.050至0.100英寸，进一步更优选的是0.070至0.090英寸，最优选前壁30的厚度是0.080英寸。
附图6和6A最佳的描述了杆头20的中空内部34。如附图6和6A所示，前壁30的凹穴33围绕开口32，该开口32在其上形成了杆面插件40定位和结合的支承。前壁30具有台肩75，该台肩75优选的是结合于杆面插件40的环线77。杆面插件40的内表面部分结合于前壁30的凹穴33的外表面。前壁30的凹穴33的厚度优选是比冠部24、趾部26和带状部28的厚度厚。
附图6A还显示了球杆管57，该球杆管57设置在中空内部34内，并且定位于靠近根部端部36。球杆管57优选由铝材构成，以及优选的是具有3至10克的质量，更优选的是4至8克，最优选的质量为6克。替代性的，球杆管57由强力的诸如氨基甲酸乙酯或ABS之类的材料构成。球杆(未显示)通过冠部24的孔55设置在球杆管57内。球杆管插入部件(未显示)优选介于球杆与球杆管57之间。此种球杆管插入部件描述于发明名称为“具有球杆衬套的高尔夫球杆”的美国专利6352482中，其恰当的部分合并于此，并作为参考。球杆管57优选定位于球杆管座59内，并且从趾部26向冠部24延伸。然而，本领域的熟练技术人员应当认识到：在不脱离本发明的范围和精神的情况下，球杆管不是必须延伸至一侧26，也可以延伸至主体22外部。
附图6和6A还均显示了后部凹穴52的壁。后部凹穴52优选延伸至中空内部34，并形成凹穴凸出部52a。后部凹穴52优选由上部凹穴壁54、主凹穴壁56和下部凹穴壁58所限定。后部配重部件50定位于后部凹穴52内，最佳显示于附图3中。
后部配重部件50优选由金属材料构成，诸如钢、合金钢、铜、钨、钨合金或其它高密度材料。后部配重部件50与主体22共模或在制造主体22后压装至后部凹穴52内。首先以囊模工艺制造主体22，然后使用粘合剂将后部配重部件50粘结于后部凹穴52内。
高尔夫杆头20的第二实施例显示于附图13-15中，诸如提交于2002年2月28日，发明名称为“具有杆面插件的多材料高尔夫杆头”的美国专利6565452所公开的那样，其全文结合与此，并作为参考。在此实施例中，高尔夫杆头20具有杆面部件60和后部主体61。杆面部件60具有杯形杆面和分离的杆面插件40，该杆面插件40定位于杯形杆面74的开口45内。后部主体61具有冠部62和趾部64。
杯形杆面74具有回转部分63，该回转部分63从前壁的环形73向后横向延伸。杆面插件40采用一种制造工艺结合于杆面部件60的杯形杆面74，该制造工艺描述于待决美国专利申请10/710143中，其发明名称为“具有杯形杆面部件的高尔夫杆头的加工方法”，提交于2004年6月22日，其全文结合与此，并作为参考。
杯形杆面的回转部分63优选包括上部横向部分76、下部横向部分78、跟部横向部分80和趾部横向部分82。因此，回转部分63优选环绕杆面插件40的全部360度。然而，本领域的熟练技术人员应当认识到：回转部分63也可以仅围绕杆面插件40的部分片段，诸如270度或180度，也可以是不连续的。
上部横向部分76向着后部主体61以预定间距d向后延伸，并结合于冠部62。在优选的实施例中，预定间距的范围为0.2至1.0英寸，更优选的是0.4至0.75英寸，最优选的是0.68英寸，由杆面插件40的环线73至上部横向部分76的后部边缘进行测量。在优选的实施例中，上部横向部分76从根部端部36至趾部端部38总体具有一个弧度。上部横向部分76从杆面插件40起的长度，优选的是在靠近杆面插件40的中心具有最小的长度，并且朝着跟部端部36和趾部端部38增加。然而，本领域的熟练技术人员应当认识到：最小的长度也可以位于根部端部36或趾部端部38。
杆面部件60沿着基本上水平的平面与后部主体61的冠部62相结合。冠部62具有冠部底切部分62a，定位于回转部分63之下。此种结合强化了杆面插件40的挠性，允许获得较大的恢复系数。后部主体61的冠部62与杆面部件60的上部横向部分76之间的相互结合，在下文中将进一步进行说明。
跟部横向部分80基本上垂直于杆面插件40，并且在任选的结合于后部主体61的带状部区域90和底部区域91之前，跟部横向部分80覆盖于球杆管57上。跟部横向部分80与趾部64的结合，与带状部28和底部区域91两者的结合，将在下文中进行更详细的说明。跟部横向部分80从环线73向内延伸间距d，，，，间距的范围为0.250至1.50英寸，优选的是0.50至1.0英寸，以及最优选的是0.950英寸。跟部横向部分80优选在其边缘具有总体的弧度。
杆面部件60的另一端具有趾状横向部分82。趾状横向部分82与趾部64的结合，与带状部28和底部区域91两者的结合，将在下文中进行更详细的说明。趾状横向部分82从环线73向内延伸间距d，，，间距的范围为0.250至1.50英寸，优选的是0.75至1.30英寸，以及最优选的是1.20英寸。趾状横向部分82优选在其边缘具有总体的弧度。
杆面部件60的下部横向部分78向着后部主体61以预定间距向内延伸，并结合于趾部64。在优选的实施例中，预定间距的范围为0.2至1.25英寸，更优选的是0.50至1.10英寸，最优选的是0.9英寸，由杆面插件40的环线73至下部横向部分78的边缘进行测量。在优选的实施例中，下部横向部分78从根部端部36至趾部端部38总体具有一个弧度。下部横向部分78从杆面部分72的的环线73起的长度，优选的是在靠近杆面40的中心具有最小的长度，并且朝着跟部端部36和趾部端部38增加。
趾部64具有趾部底切64a，定位于回转部分63之下。趾部64与下部横向部分78以及跟部横向部分80与趾状横向部分82之间的相互结合，将在下文中进行更详细的说明。
后部主体61优选由非金属材料组成，优选是诸如连续纤维预浸材料之类的复合材料(包括热固性或热塑性树脂材料)。其它用于后部主体61的材料包括诸如注塑塑料之类的热固性或热塑性材料。后部主体61优选通过囊模、树脂转换模、树脂浸泡、喷射注模、压模或近似的工艺制造。替代性的，后部主体61可以由金属材料构成，诸如镁、钛、不锈钢，或任何其它的合金钢或钛合金。
后部主体61的冠部62总体上朝向趾部64凸起，并结合于带状部区域90和趾部64，带状部区域90和趾部64的外侧与杆面部件60相结合。本领域的熟练技术人员应当认识到：趾部64可以不设置带状部区域90。冠部62的厚度范围为0.010至0.100英寸，更优选的是0.025至0.070英寸，进一步更优选的是0.028至0.040英寸，最优选的厚度是0.033英寸。趾部64包括底部区域91和可选择的带状部区域90，趾部64基本上垂至于底部区域91，优选的厚度范围为0.010至0.100英寸，更优选的是0.025至0.070英寸，进一步更优选的是0.028至0.040英寸，最优选的厚度是0.033英寸。
组装完毕的杆面部件60随后结合于后部主体61。杆面部件60在其回转部分的内表面上具有粘合剂，杆面部件60定位于模具内，该模具具有用于后部主体61进行囊模工艺的预制模。回转部分63定位并安装于底切部分62a、64a。粘合剂也可以涂覆在底切部分62a、64a上。此种粘合包括液体或薄膜介质内热固性粘合。在结合的工艺中，囊设置于预制模和杆面部件60中空的内部内，并且在模具内加压，同时进行加热。共模工艺确保后部主体61与杆面部件60的结合。在另一种结合的工艺中，后部主体61首先进行囊模工艺，随后使用粘结剂或机加工的方式，将杆面部件60固定于回转部分63。
高尔夫杆头20的第三实施例显示于附图16-18中。在此实施例中，高尔夫杆头20包括主体22、杆面40、配重框架42和选择性的支承垫44。此种高尔夫杆头20描述于美国专利6672975中，其发明名称为“高尔夫杆头”，已经转让给本申请的受让人，其全文结合与此，并作为参考。
主体22由轻量或低密度的材料构成，优选由非金属材料或低密度(小于每立方厘米4.5克)金属材料构成，诸如聚碳酸酯。其它用于主体22的材料优选是诸如连续纤维预浸材料之类的复合材料(包括热固性或热塑性树脂材料)。其它的诸如聚胺酯之类热固性材料，或其它的热塑性材料，诸如聚酰胺、聚酰亚胺、聚碳酸酯、PBT(聚丁烯对苯二酸酯)、聚碳酸酯和聚胺酯的混合物或类似的材料。主体22优选通过喷射注模、囊模、树脂转换模、树脂浸泡、压模或近似的工艺制造。用于主体22的优选的材料为铝、锡、或镁。杆面40结合与框架42，并且覆盖开口32。杆面40优选定位覆盖并结合于支承垫44。
杆面40优选由成型金属材料构成。然而，杆面40也可以由机加工金属材料、锻造金属材料、铸造金属材料或类似材料构成。杆面40优选由成型的钛或钢材构成。适合于杆面40的钛金属材料包括纯钛或钛合金。其它用于杆面40的金属包括高强度合金钢和非晶态金属。杆面40的外表面典型的是位于其上的多条刻线(未显示)。
杆面40优选是椭圆形或梯形。杆面40优选具有多个孔46a-d，螺栓88a-d插入并穿过孔46a-d。
配重框架42优选由金属材料构成，诸如不锈钢、钛合金、铝、镁或其它类似的金属构成。在替代性的实施例中，配重框架42优选由热塑性材料构成。配重框架42优选由4条臂86a-d中心体84组成。在优选的实施例中，臂86a-d定位于主体22上相应的凹槽40a-d内。每一凹槽40a-d总体上具有容纳臂86a-d的形状。每一臂86a-d具有足以从主体22的后端部37延伸至开口32的长度。在优选的实施例中，每一臂86a-d成管状，在其前端(相对于中心体84)具有螺纹孔，以接收在此处进行杆面40的螺栓的结合。框架42优选在杆面40的每一转角(上跟部、下跟部、上趾部和下趾部)与杆面40结合。由于质量定位于高尔夫杆头20的最外部，框架42还增加了高尔夫杆头20的惯量。
进一步，杆面40与框架42的结合，还提供了杆面40应用非晶态金属以及在框架42和主体22上使用不同的材料的能力。尽管优选使用螺栓进行结合，其它的连接方式也可以应用，诸如：铆钉、自攻螺钉、局部摩擦或焊接、点焊、局部结合、熔体或溶剂结合或其它类似的方式。
优选的是，框架42的质量范围为30克至90克，更优选的是40克至70克。球杆管57优选的质量范围为3至10克，更优选的是4至8克，以及最优选的是6克。此外，数量为0.5克至5克的环氧或类似的材料，可以作为选择性的配重注入高尔夫杆头20的中空内部50。
如附图17和18所示，从杆面40至冠部24的后端37是高尔夫杆头20的深度D，其范围优选为3.0英寸至4.5英寸，以及最优选为3.74英寸。从趾部26至冠部24测量的杆头20的高度优选的范围为2.0英寸至3.5英寸，以及最优选为2.62英寸。杆头20从趾部端部38至跟部端部的宽度W的优选的范围为4.0英寸至5.5英寸，以及最优选为4.57英寸。杆面40的高度优选的范围为1.8英寸至2.5英寸，，以及最优选为2.08英寸。杆面插件从趾部端部至跟部端部的宽度w的优选的范围为3.0英寸至5.0英寸，以及最优选为3.52英寸。
本发明的高尔夫杆头用于远距击球时，高尔夫杆头20优选具有高的恢复系数。恢复系数(此处也写作“COR”)由以下公式确定：
e = v 2 - v 1 U 1 - U 2
其中U1是杆头在击球前的速度；U2是高尔夫球在击球前的速度，速度为零；v1是高尔夫球刚从杆头的杆面上分离后，杆头的速度；v2是高尔夫球刚从杆头的杆面上分离后，高尔夫球的速度；e是高尔夫球与杆面之间的恢复系数。
当系统无附加的能量时，e的值限定于0-1.0之间。当用于诸如粘土或油灰之类的材料时，恢复系数e接近零，而当用于完美的弹性材料时，恢复系数e的值为1.0。在通常的测试条件下，高尔夫杆头20优选的恢复系数范围为0.80至0.94。
在标准USGA测试条件下，并使用给定的高尔夫球，本发明杆头20的恢复系数优选的范围为大约0.80至0.94，更优选的是0.82至0.89，最优选的是0.86。然而，杆面中心300优选的COR不超过0.83，以及高尔夫杆头20优选符合USGA的特性时间测试。
附图9和10绘出了穿过高尔夫杆头重心的惯性轴。惯性轴标记为X、Y和Z。X轴从杆面插件40延伸穿过重心CG，到达高尔夫杆头20的后部。Y轴从高尔夫杆头20的趾部端部38延伸穿过重心CG，到达高尔夫杆头20的跟部端部36。Z轴从冠部24延伸穿过重心CG，到达趾部26。
如Ralph Maltby所著的《高尔夫球杆设计、组装、选配与维修》(第4版)中所定义的那样：高尔夫杆头的重心或质心是位于高尔夫杆头内部的一个点，通过将其悬挂并达到平衡，垂直交叉的两个或更多的点可以确定其重心或质心。对于该重心定义的更详尽的解释记录在《高尔夫球杆设计、组装、选配与维修》中。
高尔夫杆头20的重心和惯性矩优选通过测试架(XT，YT，ZT)进行测量，然后转换至杆头架(XH，YH，ZH)。使用在其上记载有具有两重量秤的重心表，可以获得高尔夫杆头的重心，发明名称为“高惯性矩的复合材料高尔夫球杆”的美国专利6607452对此进行了公开，其全文随附再在此，并作为参考。如果存在一球杆，将球杆移除，并用立方形的球杆管进行替代，该立方形的球杆管具有大的杆面，并垂直于高尔夫杆头轴。在给定的高尔夫杆头重量下，当高尔夫杆头同时放置在两种秤上时，上述秤允许人们确定高尔夫杆头的重量分配，以及在特定的X、Y和Z方向上的权重。
总体而言，高尔夫杆头20的Z轴的惯性矩Izz优选大于3000g-cm2，以及更优选的是大于3500g-cm2。高尔夫杆头20的Y轴的惯性矩Iyy优选的范围为2000g-cm2至4000g-cm2，以及更优选的是2300g-cm2至3800g-cm2。高尔夫杆头20的X轴的惯性矩Ixx优选的范围为1500g-cm2至3800g-cm2，以及更优选的是1600g-cm2至3100g-cm2。
表1描述了本发明的具有杆面插件(40)的高尔夫杆头与具有一致厚度的杆面插件的高尔夫杆头的对比。两种高尔夫杆头均符合USGA关于特性时间的规定。高尔夫杆体20具有杆面插件(40)，该杆面插件(40)具有第一厚度区域200，高尔夫杆体20的质量比作为比较对象的具有一致厚度杆面的高尔夫杆头轻25％以上，但是具有近似的COR和特性时间。
    杆面设计     质量(克)     特性时间(μs)     COR     厚度(英寸)
    均匀     42.7     240     0.828     0.120
    H形     29.0     240     0.829     变化

Claims (37)

1、一种高尔夫杆头，包括主体，所述的主体具有冠部、底部和中空的内部；设置在所述的主体上的杆面，所述的杆面包括：环形区域，跟部垂直区域，趾部垂直区域，与所述的跟部垂直区域和所述的趾部垂直区域均连接的中心水平区域，所述的杆面还包括：上部中心区域，下部中心区域，跟部区域和趾部区域，每一所述的环形区域、所述的跟部垂直区域、所述的趾部垂直区域和所述的中心水平区域均具有第一厚度，以及每一所述的上部中心区域、所述的下部中心区域、所述的跟部区域和所述的趾部区域均具有第二厚度，以及所述的第一厚度比所述的第二厚度至少厚0.025英寸；
其中：所述的高尔夫杆头的体积范围为385立方厘米至475立方厘米，质量范围为170至250克，恢复系数范围为0.82至0.875。
2、如权利要求1所述的高尔夫杆头，其中：所述的杆面进一步包括过渡区域，所述的过渡区域从所述的第一厚度向所述的第二厚度过渡。
3、如权利要求1所述的高尔夫杆头，其中：所述的第一厚度比所述的第二厚度至少厚0.050英寸。
4、如权利要求1所述的高尔夫杆头，其中：所述的杆面以插入的方式结合于所述的主体。
5、如权利要求1所述的高尔夫杆头，其中：所述的杆面与所述的主体一体成型。
6、如权利要求1所述的高尔夫杆头，其中：所述的主体具有后部主体，所述的后部主体具有向前的开口，以及进一步包括杆面部件，所述的杆面部件结合于所述的后部主体向前的开口，所述的杆面部件包括所述的高尔夫杆头的所述的杆面。
7、如权利要求6所述的高尔夫杆头，其中：所述的后部主体由非金属材料构成。
8、如权利要求4所述的高尔夫杆头，其中：所述的主体由非金属材料构成。
9、如权利要求1所述的高尔夫杆头，其中：所述的主体由铸造钛合金材料构成，所述的杆面由成型钛合金材料构成。
10、如权利要求1所述的高尔夫杆头，其中：所述的高尔夫杆头穿过重心的Z轴的惯性矩Izz大于3000g-cm2，以及穿过重心的Y轴的惯性矩Iyy的范围为2000g-cm2至4000g-cm2。
11、如权利要求5所述的高尔夫杆头，其中：所述的杆面与所述的主体铸造在一起。
12、如权利要求1所述的高尔夫杆头，其中：每一所述的环形区域、所述的跟部垂直区域、所述的趾部垂直区域和所述的中心水平区域的厚度范围为0.100英寸至0.200英寸，以及每一所述的上部中心区域、所述的下部中心区域、所述的跟部区域和所述的趾部区域的厚度范围为0.030英寸至0.090英寸。
13、如权利要求1所述的高尔夫杆头，其中：每一所述的环形区域、所述的跟部垂直区域、所述的趾部垂直区域和所述的中心水平区域的厚度范围为0.125英寸至0.165英寸，以及每一所述的上部中心区域、所述的下部中心区域、所述的跟部区域和所述的趾部区域的厚度范围为0.050英寸至0.070英寸。
14、如权利要求4所述的高尔夫杆头，其中：每一所述的跟部垂直区域和所述的趾部垂直区域从杆面插件的底部延伸至杆面插件的顶部。
15、如权利要求1所述的高尔夫杆头，其中：所述的跟部垂直区域、所述的趾部垂直区域和所述的中心水平区域形成X形。
16、如权利要求1所述的高尔夫杆头，其中：所述的杆面的内表面的轮廓构成光滑的表面。
17、如权利要求14所述的高尔夫杆头，其中：每一所述的跟部区域和所述的趾部区域大于每一所述的上部中心区域和所述的下部中心区域。
18、如权利要求4所述的高尔夫杆头，其中：杆面插件的质量范围为25克至40克。
19、如权利要求18所述的高尔夫杆头，其中：杆面插件的高度的范围为1.80英寸至2.50英寸，以及宽度范围为3.50英寸至5.00英寸。
20、一种木制型高尔夫杆头，包括主体，所述的主体具有冠部、底部、前壁和带状部，所述的前壁具有开口；以及
杆面插件，结合于所述的主体上，所述的杆面包括：环形区域，跟部垂直区域，趾部垂直区域，与所述的跟部垂直区域和所述的趾部垂直区域均连接的中心水平区域，所述的杆面还包括：上部中心区域，下部中心区域，跟部区域和趾部区域，每一所述的环形区域、所述的跟部垂直区域、所述的趾部垂直区域和所述的中心水平区域均具有第一厚度，以及每一所述的上部中心区域、所述的下部中心区域、所述的跟部区域和所述的趾部区域均具有第二厚度，以及所述的第一厚度比所述的第二厚度至少厚0.025英寸；
其中：所述的高尔夫杆头的体积范围为385立方厘米至475立方厘米，质量范围为170至250克，恢复系数范围为0.82至0.875。
21、如权利要求20所述的木制型高尔夫杆头，其中：所述的主体由选自以下的材料构成：镁，铝，聚碳酸酯，热塑性聚胺酯，PBT(聚丁烯对苯二酸酯)，聚碳酸酯和聚胺酯的混合物，碳环氧和多层预浸材料。
22、如权利要求20所述的高尔夫杆头，其中：所述的杆面进一步包括过渡区域，所述的过渡区域从所述的第一厚度向所述的第二厚度过渡。
23、如权利要求20所述的高尔夫杆头，其中：所述的第一厚度比所述的第二厚度至少厚0.050英寸。
24、如权利要求20所述的高尔夫杆头，其中：所述的主体由铸造钛合金材料构成，以及杆面插件由成型钛合金材料构成。
25、如权利要求20所述的高尔夫杆头，其中：所述的高尔夫杆头穿过重心的Z轴的惯性矩Izz大于3000g-cm2，以及穿过重心的Y轴的惯性矩Iyy的范围为2000g-cm2至4000g-cm2。
26、如权利要求20所述的高尔夫杆头，其中：每一所述的环形区域、所述的跟部垂直区域、所述的趾部垂直区域和所述的中心水平区域的厚度范围为0.100英寸至0.200英寸，以及每一所述的上部中心区域、所述的下部中心区域、所述的跟部区域和所述的趾部区域的厚度范围为0.030英寸至0.090英寸。
27、如权利要求20所述的高尔夫杆头，其中：每一所述的环形区域、所述的跟部垂直区域、所述的趾部垂直区域和所述的中心水平区域的厚度范围为0.125英寸至0.165英寸，以及每一所述的上部中心区域、所述的下部中心区域、所述的跟部区域和所述的趾部区域的厚度范围为0.050英寸至0.070英寸。
28、如权利要求20所述的高尔夫杆头，其中：每一所述的跟部垂直区域和所述的趾部垂直区域从杆面插件底部延伸至杆面插件的顶部。
29、如权利要求20所述的高尔夫杆头，其中：所述的跟部垂直区域、所述的趾部垂直区域和所述的中心水平区域在杆面插件的内表面上形成X形。
30、如权利要求20所述的高尔夫杆头，其中：所述的环形区域围绕所述的杆面的全部环线延伸。
31、如权利要求20所述的高尔夫杆头，其中：所述的杆面的内表面的轮廓构成光滑的表面。
32、如权利要求28所述的高尔夫杆头，其中：每一所述的跟部区域和所述的趾部区域大于每一所述的上部中心区域和所述的下部中心区域。
33、如权利要求20所述的高尔夫杆头，其中：杆面插件的质量范围为25克至40克。
34、如权利要求20所述的高尔夫杆头，其中：杆面插件的高度的范围为1.80英寸至2.50英寸，以及宽度范围为3.50英寸至5.00英寸。
35、一种高尔夫杆头，包括杆面部件，所述的杆面部件具有回转部分和杆面插件；
后部主体结合于所述的杆面部件的所述的回转部分；
所述的杆面插件具有外表面和内表面，所述的杆面插件的所述的内表面包括上部延伸区域、下部延伸区域、跟部延伸区域、趾部延伸区域、中心区域、环形区域、上部趾部区域、上部跟部区域、下部趾部区域和下部跟部区域，每一上部延伸区域、下部延伸区域、跟部延伸区域、趾部延伸区域、中心区域、环形区域具有第一厚度，以及每一上部趾部区域、上部跟部区域、下部趾部区域和下部跟部区域具有第二厚度，以及所述的第一厚度比所述的第二厚度至少厚0.025英寸；
其中：所述的高尔夫杆头的体积范围为385立方厘米至475立方厘米，质量范围为170至250克，恢复系数范围为0.82至0.875。
36、如权利要求35所述的高尔夫杆头，其中：所述的后部主体由选自以下的材料构成：镁，铝，聚碳酸酯，热塑性聚胺酯，PBT(聚丁烯对苯二酸酯)，聚碳酸酯和聚胺酯的混合物，碳环氧和多层预浸材料。
37、一种高尔夫杆头，包括：
主体由复合材料构成并具有开口的前壁，底部，带状部；
冠部板，结合于所述的主体；
杆面插件，设置于所述的前壁的所述的开口内，所述的杆面插件由密度大于复合材料密度的材料构成，所述的杆面插件具有外表面和内表面，所述的杆面插件的所述的内表面包括上部延伸区域、下部延伸区域、跟部延伸区域、趾部延伸区域、中心区域、环形区域、上部趾部区域、上部跟部区域、下部趾部区域和下部跟部区域，每一上部延伸区域、下部延伸区域、跟部延伸区域、趾部延伸区域、中心区域、环形区域具有第一厚度，以及每一上部趾部区域、上部跟部区域、下部趾部区域和下部跟部区域具有第二厚度，以及所述的第一厚度比所述的第二厚度至少厚0.025英寸；
其中：所述的高尔夫杆头的体积范围为385立方厘米至475立方厘米，质量范围为170至250克，恢复系数范围为0.82至0.875。
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