[发明专利]大体积空气动力学高尔夫球杆头

说明书

本申请是分案申请，其母案申请的申请号为200980127342.7（国际申请号为PCT/US2009/049418），申请日为2009年7月1日，发明名称为“大体积空气动力学高尔夫球杆头”。

相关申请的交叉参考

本申请要求2009年3月24日提交的美国临时专利申请No.12/409,998的权益，并要求2009年2月9日提交的美国非临时专利申请No.12/367,839的权益，并要求分别于2008年10月1日和2008年7月15日提交的美国临时专利申请No.61/101,919和61/080,892的权益，其全部内容以引证方式结合于此。

关于美国联邦资助的研发的声明

本发明不是美国联邦政府资助的研究或发展项目的一部分。

技术领域

本发明涉及运动器材，尤其涉及大体积空气动力学高尔夫球杆头。

背景技术

新式大体积高尔夫球杆头（即，长打杆），（如果有的话），在设计时很少注意高尔夫球杆头的空气动力学。这很大部分起源于这一事实，即，在过去，人们研究高尔夫球杆头的空气动力学，并且发现球杆头的空气动力学只对高尔夫球杆的性能产生极少的影响。

现在的长打杆通常具有十年前的最先进杆头体积的两倍的球杆头体积。其实，实际上所有的新式长打杆具有最少400cc的球杆头体积，而大多数具有现在美国USGA要求的（mandated）正好460cc体积限制。尽管如此，高尔夫球杆设计者很少注意这些大高尔夫球杆的空气动力学；而常常代替地仅仅注意增加杆头抵抗在偏心击球（shots）中产生的扭转。

设计非常抗扭转的高尔夫球杆头的新竞争，意味着该球杆头具有大转动惯量，导致球杆头具有很长的前到后尺寸。高尔夫球杆头的该前到后尺寸常以FB尺寸注解，其被从击球面的前缘到球杆头的最远的后部测量。现在，美国USGA除了对球杆头体积限制，美国USGA将前到后尺寸（FB）限制为5英寸，并且将围绕通过球杆头重心（CG）的竖直轴的转动惯量（被表示为MOIy）限制为5900g*cm²。本领域技术人员将从力学的入门课程中明白这里提到的“重力中心”（被表示为CG）的意思。关于木制高尔夫球杆，其常常是中空的和/或具有不一致的密度，CG常常被看作球杆头所有平衡点的交叉点。换句话说，如果在击球面上平衡杆头然后在底部（sole）上平衡球杆头，假想的两条笔直通过平衡点的线的交叉点将定义CG的点。

直到最近，大多数的长打杆都具有一般“传统形状”及460cc的球杆头体积。这些大体积传统形状长打杆具有的前到后尺寸（FB）大约为4.0英寸至4.3英寸，通常达到4000-4600g*cm²范围内的MOIy。因为过去高尔夫球杆设计者努力尽量增大MOIy，长打杆的FB尺寸开始进入4.3英寸至5.0英寸的范围。图1中的图表示出83种不同球杆头设计的FB尺寸和MOIy，并很好地说明大MOIy值伴随大FB尺寸发生。

虽然增加FB尺寸从而达到更大的MOIy值是符合逻辑的，但是在这些大FB尺寸球杆中的明显的反作用也已被注意到。一个明显的反作用是杆头速度的显著减小，其被行业中的很多人忽视。图2中的图表示出使用具有大于3.6英寸FB尺寸的长打杆的参赛者的试验数据。该图表示出当与具有小于4.4英寸FB尺寸的长打杆球杆头速度比较时，大FB尺寸长打杆的相当低的球杆头速度。事实上，当挥动具有小于3.8英寸的FB尺寸的长打杆时，获得104.6mph的球杆头速度，而当挥动略小于4.8英寸的FB尺寸的长打杆时，挥动速度下降大于3%，至101.5mph。

这个球杆头速度的显著减少是与大FB尺寸高尔夫球杆头相关的气动阻力增加的结果。在大范围风道试验中获得的数据表明，在球杆头FB尺寸和在几个关键方向上测得的气动阻力之间的强相关性。首先，方向一在图11中用被标示为“气流-90°”的流向箭头识别，并且在一些附图的图表中被表示为“底角90度方向”。这个方向可被认为是球杆头放在地平面（GP）上，而轴线（SA）位于球杆头设计的底角（lie angle）处，如图8所示。然后平行于地平面（GP）的100mph的风被定向对准球杆头击球面（200），如图11中被标示为“气流-90”的流向箭头所示。