具有擾流裝置的高爾夫球桿頭及其製造方法

2023-09-16 23:46:10

具有擾流裝置的高爾夫球桿頭及其製造方法
【專利摘要】本文中大體描述了具有擾流裝置的高爾夫球桿頭和製造具有擾流裝置的高爾夫球桿頭的方法的實施方式。還可能描述和要求了其他實施方式。
【專利說明】具有擾流裝置的高爾夫球桿頭及其製造方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求於2011年10月31日提交的第61/553，428號美國臨時專利申請以及於2012年5月24日提交的第61/651，392號美國臨時專利申請的權益，上述申請的全部公開通過引用併入本文。
【技術領域】
[0003]本申請大體涉及高爾夫球桿，更具體地涉及具有擾流裝置的高爾夫球桿頭以及製造具有擾流裝置的高爾夫球桿頭的方法。
【背景技術】
[0004]當空氣在高爾夫球桿頭上方流動時，球桿頭表面附近的粘滯力形成從表面到自由氣流區域的速度梯度。因此，表面附近的氣流速度可能相對較低並且向自由氣流速度逐漸增大，這是空氣速度不受球桿頭影響的氣流區域。該速度梯度區域被稱為邊界層。當邊界層在高爾夫球桿頭上相對於反向壓力梯度移動足夠遠，以使得邊界層中的氣流速度相對於球桿頭的表面幾乎下降至零時，發生氣流分離。氣流從球桿頭的表面脫離並呈漩渦和渦流的形式。氣流分離可導致增大的阻力，這可能起因於球桿頭的前表面與後表面之間的壓力差。增大的阻力可減小球桿頭的速度，而球桿頭的速度接著可降低由球桿頭擊打的高爾夫球的速度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]圖1是示出了球桿頭上的氣流流線的球桿頭的俯視立體圖；
[0006]圖2是示出了球桿頭冠部的前部區域和尾部區域的球桿頭的俯視立體圖；
[0007]圖3是根據一個實施方式的擾流裝置的示意性剖視圖；
[0008]圖4是根據一個實施方式的具有擾流裝置的球桿頭的立體圖；
[0009]圖5是圖4的擾流裝置的示意圖；
[0010]圖6-8示出了根據圖4的實施方式的不同擾流裝置的示例；
[0011]圖9和圖10是根據一個實施方式的具有擾流裝置的球桿頭的立體圖；
[0012]圖11是圖9和圖10的擾流裝置的一部分的示意圖；
[0013]圖12-圖14示出了根據圖9和圖10的實施方式的擾流裝置的剖視圖；
[0014]圖15和圖16是根據一個實施方式的具有擾流裝置的球桿頭的立體圖；
[0015]圖17是圖15和圖16的擾流裝置的一部分的示意圖；
[0016]圖18-20示出了根據圖15和圖16的實施方式的擾流裝置的不同剖視圖；
[0017]圖21和圖22是根據一個實施方式的具有擾流裝置的球桿頭的立體圖；
[0018]圖23是圖21和圖22的擾流裝置的一部分的示意圖；
[0019]圖24-圖26示出了根據圖21和圖22的實施方式的擾流裝置的不同剖視圖；
[0020]圖27是示出了根據一個實施方式的製造具有擾流裝置的球桿頭的方法的流程圖；
[0021]圖28是示出了根據另一實施方式的製造具有擾流裝置的球桿頭的方法的流程圖；
[0022]圖29示出了基於沒有擾流裝置的球桿頭上方的氣流的真實氣流可視化實驗的示意圖；
[0023]圖30示出了基於具有擾流裝置的圖29的球桿頭上方的氣流的真實氣流可視化實驗的不意圖；
[0024]圖31是示出了阻力vs.定向角度的測量值的圖表；
[0025]圖32是示出了升力vs.定向角度的測量值的圖表；
[0026]圖33是示出了球速的測量值的圖表；
[0027]圖34是示出了高爾夫球桿速度的測量值的圖表；
[0028]圖35-圖38是根據一個實施方式的具有底部擾流裝置的球桿頭的不同立體圖。【具體實施方式】
[0029]參照圖1，示出了高爾夫球桿頭100，其包括面102，該面102水平地從後跟端104延伸至趾部端106並豎直地從底部108延伸至冠部110。面102與冠部110之間的過渡區域限定前緣112。冠部110上的最高點限定頂點111。球桿頭100還包括用於接納杆體(未示出)的插鞘114。球桿頭100為木桿型球桿頭。然而，本公開並不限於木桿型球桿頭，還適用於任何類型的高爾夫球桿頭(例如開球桿型球桿頭、球道木桿型球桿頭、混合型球桿頭、鐵桿型球桿頭、挖起杆型球桿頭、或推桿型球桿頭)。本文中描述的裝置、方法、和製品並不限於此。
[0030]圖1以流線116示出了球桿頭100上的示例性氣流模式。在箭頭117方向上流動的空氣在冠部Iio上方從前緣112朝向冠部110的後部流動。從前緣112到分離區域120，氣流可仍然附著於冠部110，其中分離區域120與前緣112相距某一分離距離121。分離可發生在冠部110上的窄帶中，因此分離區域120在本文中還可被稱為分離線120。如圖1所示，取決於球桿頭100的物理特性，分離距離121從後跟端104至趾部端106可有所不同。在分離區域120處，氣流從冠部110脫離並形成尾流區域122，尾流區域122由變得紊亂或在自由流區域中形成漩渦和渦流的氣流限定。冠部110上的附著氣流區域與尾流區域122之間的壓力差在球桿頭100上形成壓力阻力。壓力阻力使球桿頭100的速度減小，因此影響利用球桿頭100擊球的速度。為了將附著在冠部110上的氣流維持更長距離121，在分離區域120之前邊界層中的氣流可被激勵，以延遲氣流脫離或使分離區域120在冠部110上進一步向後移動。為了激勵邊界層(在分離區域120上遊可以為層狀)，在分離區域120的上遊，邊界層可變得紊亂(或者如果氣流是紊亂的則邊界層更紊亂)。
[0031]如上所述，為了延遲氣流分離或脫離，高爾夫球桿頭100包括設置在冠部110上的擾流裝置(下文將詳細描述)。參照圖2，擾流裝置可設置在冠部110的前部區域124中且在分離區域120之前，以延遲氣流分離或使分離區域120朝向冠部110的後部區域126移動。圖3中以剖視圖的形式示出了示例性擾流裝置200的示意圖。擾流裝置200從冠部110向上突起高度201，以使得其位於邊界層203之內。擾流裝置200阻擋在冠部110上方流動的空氣(如由流線216所示)，以在邊界層203內部形成擾動205。擾動激勵邊界層203，以延遲冠部Iio上氣流的分離和使分離區域120朝向冠部110的尾部區域126移動。換句話說，根據本公開的擾流裝置增大了圖1所示的距離121。
[0032]圖4示出了擾流裝置300的示例。擾流裝置300通過在邊界層中生成擾動來激勵位於冠部Iio上的邊界層。擾流裝置300在冠部110上位於前緣112下遊的恆定距離或可變距離301處，並可從插鞘114或後跟端104延伸至趾部端106。擾流裝置300在冠部110的表面上以一定高度提供了成離散形式或連續形式的多個突起表面(圖4-圖8中未示出，但在圖3中大體利用附圖標記201示出)。當在冠部110上方流動的空氣遇到擾流裝置300的突起表面時，空氣被阻擋並在邊界層內部變得紊亂，以激勵邊界層。
[0033]圖4的示例所示的擾流裝置300由具有鋸齒形圖案的條狀裝置形成。參照圖5，鋸齒形圖案提供峰302和後掠表面304。峰302和後掠表面304在擾流裝置300的寬度303上提供連續的氣流阻擋。峰302間隔開距離305，並且擾流裝置300具有厚度307、高度(圖4-圖8中未示出)、以及可影響氣流的表面特性。峰302由峰角度309限定，並且兩個相鄰峰302之間的角度由谷角度311限定。參照圖6-圖8，對於不同的應用，寬度303、距離305、厚度307、高度和/或角度309和角度311可以不同，以在冠部110上方提供特定的流動圖案。擾流裝置300的表面特性也可變化，以在冠部110上方提供某種流動圖案。擾流裝置300的表面特性可以指擾流裝置300的上表面的粗糙度或光滑度。在圖6-圖8的示例中，圖7所示的擾流裝置300可比圖6的擾流裝置300在邊界層中提供更大的擾動。因此，取決於球桿頭100的物理特性，圖7的擾流裝置300在某一應用中可能是合適的。然而，圖6的擾流裝置300可適於另一類型的球桿頭100。因此，圖6-圖8中的每個示例性擾流裝置300可適於不同的球桿頭100。
[0034]例如，擾流裝置300可具有不超過0.5英寸(1.27cm)的高度。在一個實施方式中，擾流裝置300可具有大於0.02英寸(0.05cm)但小於0.2英寸(0.51cm)的高度。在一個實施方式中，擾流裝置的寬度303可小於0.75英寸(1.91cm)。擾流裝置300可具有有助於延遲氣流分離的峰到峰距離305。取決於球桿頭100的物理特性和冠部110上的流動圖案，擾流裝置300的位置可以變化。如圖4所示，擾流裝置300位於冠部110上並相對於球桿面102成斜角，或與球桿面102平行並與其相距0.25英寸(0.64cm)至4.5英寸(11.43cm)。基於具體球桿頭100的分離區域120，擾流裝置300可以曲線方式設置在冠部110上。在一個實施方式中，擾流裝置300位於球桿面102與冠部110的頂點111之間。因此，擾流裝置300可位於冠部110的頂點111與前緣112之間。擾流裝置300可位於冠部110上，以使得後掠表面304相對於球桿頭100的中心線127(圖2所示)形成20度至70度的角。
[0035]參照圖4，例如，擾流裝置300可以是從後跟端104延伸至趾部端106的條狀裝置。另外，距離301從後跟端104至趾部端106增大。距離301的這種增大使擾流裝置設置成約跟隨圖1所示的分離區域120的形狀。可替代地，擾流裝置300可以是大體跟隨分離區域120形狀的彎曲條狀裝置(未示出)。
[0036]如圖6-圖8所示，寬度303、距離305、厚度307、高度和/或角度309和角度311沿擾流裝置的長度可以是恆定的。然而，所提到的所有參數或任一參數沿擾流裝置300從後跟端104至趾部端106可以變化，以提供特定的氣流效果。此外，擾流裝置300的表面特性沿擾流裝置300從後跟端104至趾部端106可以是恆定的或可以變化。擾流裝置300可具有與上文描述的鋸齒形圖案相似的任何圖案或可提供能夠激勵上文描述功能的邊界層的其他圖案。這種圖案可包括各種幾何形狀如正方形、矩形、三角形、曲線形、環形、多邊形或成離散或連續結構的其他形狀。本文中描述的裝置、方法、和製品並不限於此。
[0037]在圖4中，擾流裝置300示為連續的條狀裝置。然而，擾流裝置300可由多個擾流裝置段形成，其中該多個擾流裝置段相對於彼此以不同的配置(如對準、偏移和/或縱排)設置在冠部Iio上。例如，擾流裝置300可包括三個離散鋸齒形條狀裝置，該三個離散鋸齒形條狀裝置在冠部110上設置在不同距離301處。每個離散條狀裝置可具有相似的或不同的特性，如相似的或不同的高度、寬度303、距離305、厚度307、角度309和/或角度311。
[0038]擾流裝置300可由任何類型的材料(如不鏽鋼、鋁、鈦、其他各種金屬或金屬合金、複合材料、天然材料(如木材或石料)、或人造材料(如塑料))構成。如果擾流裝置300由金屬構成，其可形成在球桿頭100或通過衝壓(即，使用壓力機或衝壓機衝孔、衝裁、壓花、彎曲、翻邊、或壓印、鑄造)、注模、鍛造、機加工、或它們的組合、或用於製造金屬零件的其他處理與球桿頭100同時形成。在金屬材料或塑料材料的注模情況下，可構造單件式模具或多件式模具，其可具有與擾流裝置300和/或球桿頭100的上述部分相對應的互連腔。熔融金屬或塑料材料被注射到模具中，然後被冷卻。球桿頭100和/或擾流裝置300然後從模具移除並可被加工，以使其表面上的不規則部分光滑化或移除殘餘部分。如果擾流裝置300獨立於球桿頭100被製造，擾流裝置300可通過緊固件、粘合劑、焊接、焊錫、或其他緊固方法和/或設備固定地或可移除地附接至冠部110。在一個示例中，擾流裝置300可由具有粘性背部的材料條形成。因此，擾流裝置300可利用粘性背部在冠部上的任何位置處附接至球桿頭100。
[0039]參照圖9和圖10，示出了另一示例性擾流裝置400。擾流裝置400包括多個脊狀突起401-408，它們被設置在前緣112的下遊並至少部分地位於分離區域120之前。每個脊狀突起401-408可與另一脊狀突起以相同距離409或不同距離409與前緣112間隔開。雖然圖9和圖10可能示出了具體數目的脊狀突起，但是本文中描述的裝置、方法、以及製品可包括更多或更少數目的脊狀突起。參照圖11-圖14，其中僅示出了脊狀突起404的示例，每個脊狀突起401-408具有長度411、基底寬度413、高度415 (在圖12中被示出)以及相對於球桿頭100的前緣112的角度417。每個脊狀突起401-408可以距離419(圖9和圖10所示)與相鄰脊狀突起間隔開，其中如果脊狀突起不平行，則距離419從脊狀突起401-408的前緣410開始計算。
[0040]圖11示出了用於脊狀突起404的示例性形狀並且不以任何方式限制脊狀突起401-408的形狀。脊狀突起401-408可具有任何橫截面形狀。在圖12-圖14中，示出了脊狀突起401-408的三個示例性橫截面形狀。長度411大體可大於基底寬度413。脊狀突起401-408起渦流發生器的作用，以激勵形成在冠部110上的邊界層，因此使分離區域120進一步朝向冠部110的尾部移動。因此，每個脊狀突起401-408起擾流裝置的作用。每個脊狀突起401-408的高度415可使得每個脊狀突起402的頂部412 (圖12中示出)仍然在邊界層內部。然而，脊狀突起中的任一個或多個可超過邊界層延伸。
[0041]每個脊狀突起的角度417可配置成使得每個脊狀突起401-408定向成基本相對於前緣112或相對於彼此垂直、平行或傾斜。在一個實施方式中，角度417可以為20°至70°。在圖9和圖10的示例中，擾流裝置400包括位於球桿頭100的趾部端側上的四個脊狀突起401-404，其基本以約60° -70°的角度417定向並且彼此平行。擾流裝置400還包括四個脊狀突起405-408，其相對於脊狀突起401-404以角度417關於球桿頭100的中心線127對稱。
[0042]每個脊狀突起401-408被示為線性的。然而，每個脊狀突起401-408可以是彎曲的、沿長度411具有可變的基底寬度413、具有可變的橫截面形狀、沿長度411和/或基底寬度413具有可變的高度415、具有尖的或鈍的前緣410或後緣414、具有尖的或鈍的頂部412、具有不同的表面結構、和/或沿長度411、基底寬度413和/或高度415具有其他物理變化。對於每個脊狀突起401-408，距離409從後跟端104至趾部端106可增大，以大致與分離線120在冠部110上的位置相符。然而，如圖9和圖10所示，每個脊狀突起401-408在冠部110上可位於距前緣112約相同的距離409處。此外，每個脊狀突起401-408放置在冠部110上的任何地方，以提供本文中描述的邊界層效應。取決於球桿頭100的物理特性和冠部110上的氣流圖案，脊狀突起的位置可以改變。每個脊狀突起401-408可沿直線或曲線位於冠部110上並距球桿面110有0.25英寸(0.64cm)至4.5英寸(11.43cm)。每個脊狀突起401-408可具有不超過0.5英寸(1.27cm)的高度415。在一個實施方式中，至少一個脊狀突起401-408可具有大於0.02英寸(0.05cm)但小於0.2英寸(0.51cm)的高度415。脊狀突起401-408可具有有助於延遲氣流分離的距離419。基於特定球桿頭100的分離區域120的位置，脊狀突起401-408可以曲線方式設置在冠部110上。在一個實施方式中，脊狀突起401-408位於冠部110的頂點111與面102之間。因此，脊狀突起402可位於冠部110的頂點111與前緣112之間。
[0043]參照圖10，每個脊狀突起401-408阻擋在脊狀突起上流動的空氣，以沿長度411形成小的漩渦或渦流，該小的漩渦或渦流用於激勵脊狀突起401-408下遊的、區域421 (僅在脊狀突起404上示出)中的邊界層。因此，分離區域120在冠部110上移動更靠近尾部。每個脊狀突起401-408之間的距離419、長度411、基底寬度413、高度415和/或角度417可配置成使得區域421略微重疊或極大地重疊、或不重疊。如圖10的示例所示，每個脊狀突起401-408的距離419、長度411以及角度417配置成使得每個脊狀突起401-408的前緣410基本沿氣流方向與相鄰脊狀突起401-408的後緣414對準。因此，如圖9和圖10所示，脊狀突起401-408在冠部110上的布置提供了具有邊界層擾動的重疊區域421。然而，脊狀突起401-408可配置成具有任何物理特性和以任何距離419間隔開。例如，如果脊狀突起具有比圖9和圖10所示的脊狀突起401-408的長度411更短的長度，則距離419可減小，以保證脊狀突起401-408下遊的區域421的重疊。在另一示例中，如果脊狀突起401-408相對於球桿面100的角度417不同於圖9和圖10所示的角度417，則脊狀突起401-408的長度411或距離419可相應地被修改，以保證區域421在脊狀突起401-408下遊重疊。在又一示例中，多排脊狀突起可相對於彼此偏移地或縱排地設置在冠部110上。因此，任何數目的脊狀突起可設置在冠部110上，其中每個脊狀突起具有任何的物理特性和相對於鄰近的脊狀突起具有任何距離409。例如，在某些應用中，區域421的重疊可能是不合適的。因此，脊狀突起401-408可配置成減小、最小化或防止區域421的重疊。
[0044]參照圖10，脊狀突起401-404設置成指向中心線127，而脊狀突起405-408也設置成指向中心線127。因此，脊狀突起401-408可起對準輔助裝置的作用，以讓選手對準球桿面102與球。站立在地址位置的個人藉助於脊狀突起401-408能夠可見地確定球(未示出)相對於中心線127的位置。[0045]參照圖15和圖16，示出了另一示例性擾流裝置500。擾流裝置500包括多個脊狀突起501-507，設置在前緣112的下遊並至少部分地位於分離區域120之前。每個脊狀突起501-507可與另一脊狀突起以相同距離509或不同距離509與前緣112間隔開。雖然圖15和圖16可能示出了特定數目的脊狀突起，但是本文中描述的裝置、方法、以及製品可包括更多或更少數目的脊狀突起。參照圖17-圖20，其中僅示出了脊狀突起504的示例，每個脊狀突起501-507具有長度511、基底寬度513、高度515 (在圖18中被示出)以及相對於球桿頭100的前緣112的角度517。每個脊狀突起501-507以距離519 (在圖15和圖16示出)與鄰近的脊狀突起間隔開，其中如果脊狀突起不平行，則距離519從脊狀突起501-507的前緣504處開始計算。
[0046]圖17示出了用於脊狀突起504的示例性形狀並且不以任何方式限制脊狀突起501-507的形狀。脊狀突起501-507可具有任何橫截面形狀。在圖18-圖20中，示出了脊狀突起501-507的三個示例性橫截面形狀。長度511大體可大於基底寬度513。脊狀突起501-507起渦流發生器的作用，以激勵形成在冠部110上的邊界層，因此使分離區域120進一步朝向冠部110的尾部移動。因此，每個脊狀突起501-507起擾流裝置的作用。每個脊狀突起501-507的高度515可使得每個脊狀突起501-507的頂部512 (在圖18中示出)仍然在邊界層內部。然而，脊狀突起中的任一個或多個可超過邊界層延伸。
[0047]每個脊狀突起的角度517可配置成使得每個脊狀突起501-507定向成相對於前緣112或相對於彼此基本垂直、平行或傾斜。在一個實施方式中，角度517可以為20°至70°。在圖15和圖16的示例中，擾流裝置500包括七個脊狀突起501-507，該七個脊狀突起501-507基本以約60° -70°的角度517定向並且彼此平行。
[0048]每個脊狀突起501-507被示為線性的。然而，每個脊狀突起501-507可以是彎曲的、沿長度511具有可變的基底寬度513、具有可變的橫截面形狀、沿長度511和/或基底寬度513具有可變的高度515、具有尖的或鈍的前緣510或後緣514、具有尖的或鈍的頂部512、具有不同的表面結構、和/或沿長度511、基底寬度513和/或高度515具有其他物理變化。對於每個脊狀突起501-507，距離509從後跟端104至趾部端106可增大，以大體對應分離線120在冠部110上的位置。然而，如圖15和圖16所示，每個脊狀突起501-507可位於距前緣112大體相同的距離509處。此外，每個脊狀突起501-507可放置在冠部110的任何位置，以提供本文中描述的邊界層效應。取決於球桿頭100的物理特性和冠部110上的氣流圖案，脊狀突起的位置可以改變。每個脊狀突起501-507可沿直線或曲線位於冠部110上並距球桿面110為0.25英寸(0.64cm)至4.5英寸(11.43cm)。每個脊狀突起501-507可具有不超過0.5英寸(1.27cm)的高度515。在一個實施方式中，至少一個脊狀突起501-507可具有大於0.02英寸(0.05cm)但小於0.2英寸(0.51cm)的高度515。脊狀突起501-507可具有有助於延遲氣流分離的距離519。基於具體球桿頭100的分離區域120的位置，脊狀突起501-507可以曲線方式設置在冠部110上。在一個實施方式中，脊狀突起501-507位於冠部110的頂點111之前。因此，脊狀突起501-507可位於冠部110的頂點111與前緣112之間。
[0049]參照圖16，每個脊狀突起501-507阻擋在脊狀突起上流動的空氣，以沿長度511形成小的漩渦或渦流，該小的漩渦或渦流用於激勵脊狀突起501-507下遊的、區域521 (僅在脊狀突起504上示出)中的邊界層。因此，分離區域120進一步朝向冠部110的尾部移動。每個脊狀突起501-507之間的距離519、長度511、基底寬度513、高度515和/或角度517可配置成使得區域521略微重疊或極大地重疊、或不重疊。如圖16的示例所示，每個脊狀突起501-507的距離519、長度511以及角度517配置成使得每個脊狀突起501-507的前緣510基本沿氣流方向與相鄰脊狀突起501-507的後緣514對準。因此，如圖15和圖16所示，脊狀突起501-507在冠部116上的布置提供了具有邊界層擾動的重疊區域521。然而，脊狀突起501-507可配置成具有任何物理特性和以任何距離519間隔開。例如，如果脊狀突起具有比圖15和圖16所示的脊狀突起501-507的長度511更短的長度，則距離519可減小，以保證脊狀突起501-507下遊的區域521的重疊。在另一示例中，如果脊狀突起501-507相對於球桿面160的角度517不同於圖15和圖16所示的角度517，則脊狀突起501-507的長度511或距離519因此可被修改，以保證區域521在脊狀突起501-507下遊重疊。在又一個示例中，多排脊狀突起可縱排地或相對於彼此偏移地設置在冠部110上。因此，任何數目的脊狀突起可設置在冠部110上，其中每個脊狀突起具有任何物理特性和相對於相鄰脊狀突起具有任何距離509。例如，在某些應用中，區域521的重疊可能是不合適的。因此，脊狀突起501-507可配置成減小、最小化或防止區域521的重疊。
[0050]參照圖21和圖22，示出了另一示例性擾流裝置600。擾流裝置600包括多個脊狀突起601-608，它們設置在前緣112的下遊並至少部分地位於分離區域120之前。每個脊狀突起601-608可與另一脊狀突起以相同距離609或不同距離609與前緣112間隔開。雖然圖21和圖22可能示出了具體數目的脊狀突起，但是本文中描述的裝置、方法以及製品可包括更多或更少數目的脊狀突起。參照圖22-圖26，其中僅示出了脊狀突起604的示例，每個脊狀突起601-608具有長度611、基底寬度613、高度615 (在圖24中被示出)以及相對於球桿頭100的前緣112的角度617。每個脊狀突起601-608以第一峰到峰距離623或者第二峰到峰距離625 (在圖21和圖22中示出)與相鄰脊狀突起間隔開，其中第一峰到峰距離623和第二峰到峰距離625從相鄰脊狀突起601-608的前緣604處計算。
[0051]圖23示出了用於脊狀突起604的示例性形狀但是不以任何方式限制脊狀突起601-608的形狀。脊狀突起601-608可具有任何橫截面形狀。在圖24-圖26中，示出了脊狀突起601-608的三個示例性橫截面形狀。長度611可大體大於基底寬度613。脊狀突起601-608起渦流發生器的作用，以激勵形成在冠部110上的邊界層，因此使分離區域120進一步朝向冠部110的尾部移動。因此，每個脊狀突起601-608起擾流裝置的作用。每個脊狀突起601-608的高度615可使得每個脊狀突起601-608的頂部612 (在圖24中示出)保留在邊界層內部。
[0052]每個脊狀突起的角度617可配置成使得每個脊狀突起601-608定向成相對於前緣112或相對於彼此基本垂直、平行或傾斜。在一個實施方式中，角度617的絕對值可以為20°至70°。在圖21和圖22的示例中，擾流裝置600包括八個脊狀突起601-608。脊狀突起601、603、605和607基本以約-60°到-70°的角度617定向(參照圖17的脊狀突起的正角度)並且彼此平行。擾流裝置600還包括以約60°至70°的角度617定向的四個脊狀突起602、604、606以及608。因此，每對相鄰脊狀突起601和602 ；603和604 ；605和606 ；以及606和608配置成與V形、三角形或類似形狀相似。
[0053]脊狀突起604和605對稱地跨在中心線127上並基本指向中心線127。因此，脊狀突起604和605可起對準設備的作用，以幫助選手大體對準球與中心線127。[0054]每個脊狀突起601-608被示為線性的。然而，每個脊狀突起601-608可以是彎曲的、沿長度611具有可變的基底寬度613、具有可變的橫截面形狀、沿長度611和/或基底寬度613具有可變的高度615、具有尖的或鈍的前緣610或後緣614、具有尖的或鈍的頂部612、具有不同的表面結構、和/或沿長度611、基底寬度613和/或高度615具有其他物理變化。對於每個脊狀突起601-608，距離609從後跟端104至趾部端106可增大，以大致對應分離線120在冠部110上的位置。然而，如圖21和圖22所示，每個脊狀突起601-608可位於距前緣112大體相同距離609處。此外，每個脊狀突起601-608可放置在冠部110上的任何地方，以提供本文中描述的邊界層效應。取決於球桿頭100的物理特性和冠部110上的氣流圖案，脊狀突起的位置可以改變。每個脊狀突起601-608可沿直線或曲線位於冠部110上並距球桿面110為0.25英寸(0.64cm)至4.5英寸(11.43cm)。每個脊狀突起601-608可具有不超過0.5英寸(1.27cm)的高度615。在一個實施方式中，至少一個脊狀突起601-608可具有大於0.02英寸(0.05cm)但小於0.2英寸(0.51cm)的高度615。脊狀突起601-608可具有有助於延遲氣流分離的距離623或625。基於具體球桿頭100的分離區域120的位置，脊狀突起601-608可以曲線方式設置在冠部110上。在一個實施方式中，脊狀突起601-608位於冠部110的頂點111 (冠部上的最高點)之前。因此，脊狀突起601-608可位於冠部110的頂點111與前緣112之間。
[0055]參照圖22，每個脊狀突起601-608阻擋在脊狀突起上流動的空氣，以沿長度611形成小的漩渦或渦流，該小的漩渦或渦流用於激勵脊狀突起601-608下遊的、區域621 (僅在脊狀突起604上示出)中的邊界層。因此，分離區域120進一步朝向冠部110的尾部移動。每個脊狀突起601-608之間的距離623或625、長度611、基底寬度613、高度615和/或角度617可配置成使得區域621略微地或極大地重疊、或者不重疊。因此，如圖21和圖22所示，脊狀突起601-608在冠部110上的布置提供了具有邊界層擾動的重疊區域621。然而，脊狀突起601-608可配置成具有任何物理特性和以任何距離623或625間隔開。例如，如果脊狀突起具有比圖21和圖22所示的脊狀突起601-608的長度611更短的長度，則距離623或625可減小，以保證脊狀突起601-608下遊的區域621的重疊。在另一示例中，如果脊狀突起601-608相對於球桿面100的角度617不同於圖21和圖22所示的角度617，則脊狀突起601-608的長度611或距離623或距離625可被相應地修改，以保證區域621在脊狀突起601-608下遊重疊。在又一個示例中，多排脊狀突起可縱排地或相對於彼此偏移地設置在冠部110上。因此，任何數目的脊狀突起可設置在冠部110上，其中每個脊狀突起具有任何的物理特性和相對於相鄰脊狀突起具有任何距離609。例如，在某應用中，區域621的重疊可能是不合適的。因此，脊狀突起601-608可配置成減小、最小化或防止區域621的重疊。
[0056]擾流裝置400、擾流裝置500或擾流裝置600可由任何類型的材料構成，如不鏽鋼、鋁、鈦、其他各種金屬或金屬合金、複合材料、天然材料(如木材或石料)或人造材料(如塑料)。如果擾流裝置400、擾流裝置500或擾流裝置600由金屬構成，其可形成在球桿頭100上、或通過衝壓(即，使用壓力機或衝壓機衝孔、衝裁、壓花、彎曲、翻邊、或壓印、鑄造)、注模、鍛造、機加工或它們的組合、或用於製造金屬部件的其他處理與球桿頭100同時形成。在金屬材料或塑料材料的注模的情況下，可構造單件式模具或多件式模具，其可具有與上述擾流裝置400、500或600、和/或球桿頭100的部件相對應的互連腔。熔融金屬或塑料材料被注射到模具中，然後被冷卻。球桿頭100和/或擾流裝置400、500或600然後從模具移除，並可被機加工以使其表面上的不規則部分光滑化或移除殘餘部分。如果擾流裝置400、擾流裝置500或擾流裝置600與球桿頭100分離地製造，擾流裝置400、擾流裝置500或擾流裝置600可通過緊固件、粘合劑、焊接、焊錫、其他緊固方法和/或設備固定地或可移除地附接至冠部110。在一個示例中，擾流裝置400、擾流裝置500或擾流裝置600可由金屬材料形成。然後擾流裝置400、擾流裝置500或擾流裝置600可利用粘合劑附接至冠部110。在另一示例中，擾流裝置400可包括長型突起，其能夠滑動至冠部110上對應尺寸的槽中，以可移除地將擾流裝置400、擾流裝置500或擾流裝置600附接至冠部110。因此，擾流裝置400、擾流裝置500或擾流裝置600可包括可移除的連接機構，以使得每個擾流裝置400、500或600可選擇性地連接至球桿頭100或從球桿頭100移除。位於冠部110上的擾流裝置在上文描述中由脊狀突起限定。然而，任一個或多個擾流裝置可由形成在冠部110中的溝限定。擾流裝置可通過各種方法(如機加工、雷射切割等)在冠部110中切割溝而形成。
[0057]根據圖27所示的一個示例，製造根據各個實施方式的具有擾流裝置的高爾夫球桿頭的方法700包括:在步驟702中，提供具有球桿頭的高爾夫球桿；以及在步驟704中，將一個或多個擾流裝置附接在球桿頭的冠部上。根據圖28所示的另一示例，製造根據各個實施方式的具有擾流裝置的高爾夫球桿頭的方法800包括:在步驟802中，提供具有與高爾夫球桿頭和一個或多個擾流裝置相對應的腔的模具；以及在步驟804中，利用模具形成球桿頭和擾流裝置。
[0058]圖29示出了基於沒有擾流裝置的球桿頭100上方氣流的實際氣流可視化實驗的示意圖，以及圖30示出了基於具有擾流裝置400的相同球桿頭上方實際氣流可視化實驗的示意圖。在圖29中，表示氣流的流線接近球桿頭100並在球桿面上方朝向前緣轉移。流線在前緣112上方通過並在冠部110上方流動。然而，氣流在分離區域120處變得與冠部110脫離，並在冠部110的主體部分上形成紊流尾流122。紊流尾流122增大阻力，從而降低球桿頭100的速度。參照圖30，脊狀突起401-408設置在前緣112的下遊並設置在圖29的分離區域120的上遊。因此，氣流仍附著在冠部110的主體部分上，如圖30中流線所示。因此，分離區域120進一步朝向冠部110的尾部移動。
[0059]如上所述，擾流裝置400、擾流裝置500或擾流裝置600的任何物理特性；它們在冠部上的位置；和/或它們相對於冠部的任何部分的定向；中心線127和/或前緣112可配置成提供特定的邊界層效應。根據一個實施方式，擾流裝置可根據以下關係設置在距前緣112的距離Q處:
[0060]Q>0.05DA
[0061]其中DA為從前緣112到冠部頂點111(即冠部上的最高點)的距離。根據另一實施方式，角度Y (即每個脊狀突起相對於前緣112的角度)可遵循以下關係:
[0062]y >Loft
[0063]其中Loft為球桿頭100的杆面傾角。根據另一實施方式，距離P，(即每個脊狀突起之間的距離)可遵循以下關係:
[0064]2Lcos ( Y )>P>0.8Lcos( Y )
[0065]其中L為脊狀突起的長度。
[0066]表I和表2示出了沒有任何擾流裝置的高爾夫球桿頭、具有擾流裝置300的高爾夫球桿頭、以及具有擾流裝置400的高爾夫球桿頭100的實驗結果。表1示出了對於球桿頭100的不同定向角度用Ibs表示的空氣動力阻力的測量值。球桿頭100的速度直接地受定向角度的影響。定向角度的增加導致球桿頭100速度的增加。
[0067]
【權利要求】
1.一種高爾夫球桿頭，包括: 面；後部，所述後部與所述面相對；後跟；趾部，所述趾部與所述後跟相對；冠部，所述冠部具有在所述面、所述後部、所述後跟與所述趾部之間延伸的冠部表面；以及底部，所述底部與所述冠部相對並具有在所述面、所述後部、所述後跟與所述趾部之間延伸的底部表面，其中所述冠部的所述表面上的最高點規定為頂點； 多個冠部擾流裝置，從所述冠部的所述表面突起，每對鄰近的所述冠部擾流裝置分離並間隔開，以在該對鄰近的所述冠部擾流裝置之間限定間隔，並且每個所述冠部擾流裝置在所述後跟和所述趾部之間延伸以限定寬度和在所述面和所述後部之間延伸以限定長度； 其中，所述長度大體大於所述寬度； 其中，至少一個所述冠部擾流裝置的至少一部分位於所述面與所述頂點之間；以及 其中，每對鄰近的所述冠部擾流裝置之間的所述間隔大體大於限定所述間隔的該對鄰近的冠部擾流裝置中每個的所述寬度。
2.根據權利要求1所述的高爾夫球桿，其中，所述多個冠部擾流裝置包括多個第一擾流裝置和多個第二擾流裝置，所述多個第一擾流裝置相對於所述面基本定向在第一方向上，所述多個第二擾流裝置相對於所述面基本定向在第二方向上，所述第二方向不同於所不第一方向。
3.根據權利要求1所述的高爾夫球桿，其中，所述多個冠部擾流裝置相對於所述面基本定向在相同方向上。
4.根據權利要求1所述的高爾夫球桿，其中，每個所述冠部擾流裝置相對於所述面基本定向在第一方向上，鄰近的冠部擾流裝置相對於所述面基本定向在第二方向上，所述第二方向不同於所不第一方向。
5.根據權利要求1所述的高爾夫球桿，其中，每個冠部擾流裝置的所述長度相對於所述面以大於0°並小於90°的角度定向。
6.根據權利要求1所述的高爾夫球桿，其中，每個冠部擾流裝置的所述長度相對於所述面以約20°至約70°的角度定向。
7.根據權利要求1所述的高爾夫球桿，其中，每對鄰近的冠部擾流裝置之間的所述間隔由所述冠部的所述表面的一部分限定。
8.根據權利要求1所述的高爾夫球桿頭，還包括:設置在所述底部表面上的多個底部擾流裝置。
9.根據權利要求8所述的高爾夫球桿頭，其中，每個底部擾流裝置由所述底部表面中的溝限定，所述溝具有寬度和大體大於所述寬度的長度。
10.根據權利要求8所述的高爾夫球桿頭，其中，至少一個底部擾流裝置位於所述底部表面的在所述後跟與中心線之間的部分中，所述中心線從所述面的中心延伸至所述後部。
11.根據權利要求10所述的高爾夫球桿頭，其中，所述至少一個底部擾流裝置具有第一端，所述第一端位於所述後跟附近並基本朝向所述趾部延伸至第二端。
12.根據權利要求8所述的高爾夫球桿頭，其中，至少一個底部擾流裝置位於所述底部表面的在所述趾部與中心線之間的部分中，所述中心線從所述面的中心延伸至所述後部。
13.根據權利要求12所述的高爾夫球桿頭，其中，所述至少一個底部擾流裝置具有第一端，所述第一端位於所述面或所述趾部附近並基本朝向所述趾部延伸至第二端。
14.一種高爾夫球桿頭，包括: 面；後部，所述後部與所述面相對；後跟；趾部，所述趾部與所述後跟相對；冠部，所述冠部具有在所述面、所述後部、所述後跟與所述趾部之間延伸的冠部表面；以及底部，所述底部與所述冠部相對並具有在所述面、所述後部、所述後跟與所述趾部之間延伸的底部表面； 多個第一底部擾流裝置，由設置在所述底部表面在所述後跟與中心線之間的部分中的溝限定，所述中心線從所述面的中心延伸至所述後部，所述多個第一底部擾流裝置中至少一個第一底部擾流裝置從所述後跟附近在基本朝向所述趾部的方向上延伸；以及 多個第二底部擾流裝置，由設置在所述底部表面在所述趾部與所述底部表面上的所述中心線之間的部分中的溝限定，所述多個第二底部擾流裝置中至少一個第二底部擾流裝置從所述面或所述趾部附近在基本朝向所述後部的方向上延伸。
15.根據權利要求14所述的高爾夫球桿頭，還包括:設置在所述冠部上的多個冠部擾流裝置。
16.根據權利要求15所述的高爾夫球桿頭，其中，至少一個冠部擾流裝置的至少一部分位於所述面與頂點之間，所述頂點由所述冠部的表面上的最高點定義。
17.根據權利要求15所述的高爾夫球桿頭，其中，每對鄰近的冠部擾流裝置分離並間隔開，以在該對鄰近的冠部擾流裝置之間限定間隔，其中每個間隔大體大於限定所述間隔的該對鄰近的冠部擾流裝置中每個的寬度。
18.根據權利要求14所述的高爾夫球桿頭，其中，所述多個第一底部擾流裝置中每個均包括第一端和第二端，其中所述第一端限定與所述後跟基本相同的方向上延伸的線。
19.根據權利要求14所述的高爾夫球桿頭，其中，所述多個第一底部擾流裝置或所述多個第二底部擾流裝置中至少一個底部擾流裝置的寬度沿該至少一個底部擾流裝置的長度改變。
20.根據權利要求14所述的高爾夫球桿頭，其中，所述多個第一底部擾流裝置或所述多個第二底部擾流裝置中的至少兩個底部擾流裝置的長度是不同的。
21.根據權利要求14所述的高爾夫球桿頭，其中，所述多個第一底部擾流裝置或所述多個第二底部擾流裝置中的至少兩個底部擾流裝置基本平行。
22.根據權利要求14所述的高爾夫球桿頭，其中，所述多個第一底部擾流裝置或所述多個第二底部擾流裝置中的至少兩個底部擾流裝置基本不平行。
23.根據權利要求14所述的高爾夫球桿頭，其中，所述多個第一底部擾流裝置的長度在從所述後跟延伸至所述趾部的方向上逐漸增大。
24.根據權利要求14所述的高爾夫球桿頭，其中，所述多個第二底部擾流裝置的長度在從所述面或所述趾部延伸至所述後部的方向上逐漸增大。
25.—種在球桿頭上提供擾流裝置的方法，包括: 提供球桿頭，所述球桿頭包括:面；與所述面相對的後部；後跟；與所述後跟相對的趾部；具有在所述面、所述後部、所述後跟與所述趾部之間延伸的冠部表面的冠部；以及與所述冠部相對並具有在所述面、所述後部、所述後跟和所述趾部之間延伸的底部表面的底部，其中所述冠部的所述表面上的最高點規定為頂點；形成多個冠部擾流裝置，所述多個冠部擾流裝置從所述冠部的所述表面突起，每對鄰近的冠部擾流裝置分離並間隔開，以在該對鄰近的冠部擾流裝置之間限定間隔，並且每個冠部擾流裝置在所述後跟和所述趾部之間延伸以限定寬度和在所述面和所述後部之間延伸以限定長度； 其中，所述長度大體大於所述寬度； 其中，至少一個冠部擾流裝置的至少一部分位於所述面與所述頂點之間；以及 其中，鄰近的一對冠部擾流裝置之間的每個間隔大體大於限定所述間隔的該對鄰近的冠部擾流裝置中每個的所述寬度。
26.根據權利要求25所述的方法，其中，形成多個冠部擾流裝置的步驟包括:一起形成所述球桿頭和所述多個冠部擾流裝置。
27.根據權利要求25所述的方法，其中，形成多個冠部擾流裝置的步驟包括:將所述多個冠部擾流裝置附接在所述冠部上。
28.根據權利要求25所述的方法，還包括在所述底部上形成多個第一底部擾流裝置，其中所述多個第一底部擾流裝置由設置在所述底部表面的在所述後跟與中心線之間的部分中的溝限定，所述中心線從所述面的中心延伸至所述後部，所述多個第一底部擾流裝置中的至少一個第一底部擾流裝置從所述後跟附近在基本朝向所述趾部的方向上延伸。
29.根據權利要求25所述的方法，還包括在所述底部上形成多個第二底部擾流裝置，其中所述多個第二底部擾流裝置由設置在所述底部表面的在所述趾部與所述底部表面上的所述中心線之間的部分中的溝限定，所述多個第二底部擾流裝置中至少一個第二底部擾流裝置從所述面或所述趾部附近在基本朝向所述後部的方向上延伸。
【文檔編號】A63B53/00GK103917277SQ201280053383
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2012年7月3日 優先權日:2011年10月31日
【發明者】埃裡克·M·亨瑞克森, 保羅·D·伍德, 約翰·哈特, 布拉德利·D·施韋格特 申請人:卡斯騰製造公司