Brevet FR2678843A1 — publié le 19930115

La présente invention concerne une tête de club de golf, et plus particulièrement, bien que non exclusivement, une tête de type "bois". Actuellement, les clubs utilisés par les joueurs de golf au départ du "Tee" ou zone de départ pour porter la balle pour les longues distances, sont appelés les "bois". A l'origine, les "bois" étaient construits intégralement dans des matériaux en bois comme le persimmon, ou d'autres variétés. Ces clubs sont toujours appréciés par de nombreux joueurs, mais sont peu tolérants, étant donné la faible densité du matériau utilisé, et sa répartition homogène en arrière de la face d'impact de la tête du club. Pour pallier cet inconvénient, est apparu le "bois-métal", club reprenant la forme du bois, mais dont au moins la tête est construite intégralement en acier. Etant donnée la forte densité du matériau employé et les contraintes de masse imposées, le bois-métal comprend généralement une tête creuse en acier, réalisée généralement par fonderie à la cire perdue. Dans ce type de construction, la masse, qui est principalement répartie à la périphérie de la face d'impact, confère ainsi une tolérance bien supérieure à celle des "bois" classiques. Cette tolérance concerne aussi bien l'angle de départ de la balle, appelé aussi angle de "loft", définissant la trajectoire verticale de la balle, que la déviation de la balle, c'est-àdire la trajectoire latérale de la balle. L'inconvénient des "bois-métal" provient du fait que la raideur de la face d'impact en acier, dont l'épaisseur doit être suffisante pour supporter le choc lors du coup, n'est pas optimum. On peut démontrer qu'une diminution de la raideur de face augmente la vitesse de restitution générant ainsi une distance de vol supérieure. Or on peut démontrer que la rigidité de la face dépend de l'épaisseur de la face d'impact et du module d'élasticité du matériau. A module d'élasticité donné, la diminution de la rigidité est donc directement liée à une diminution de l'épaisseur de cette face. Or il apparaît aujourd'hui, que le point optimum de rigidité optimum de la face d'impact d'un "bois métal" correspond à une épaisseur trop faible, inférieure à 3 mm, entraînant sa déformation irréversible. Le but de la présente invention consiste donc à proposer une tête de club de golf de construction nouvelle, notamment de type "bois", dont la tolérance est identique à celle dru ne tête d'un club de même type de construction actuelle, notamment de bois-métal, mais dont la raideur peut être choisie de façon optimum, permettant ainsi d'accroître le temps de contact de la balle sur la face d'impact, et ainsi simultanément la vitesse de départ et une sensation de contrôle de la balle. A cet effet, la présente invention propose une tête de club de golf comprenant extérieurement une partie inférieure destinée à reposer sur le sol, constituant la semelle, une partie avant sensiblement plane constituant la face d'impact, et une partie arrière constituant le corps ; et se caractérise par le fait qu'elle comprend une cavité interne fermée, limitée en partie au moins par les parois d'une coque en acier dans lesdites parties inférieure et arrière, et que la face d'impact est réalisée, dans la zone d'impact au moins de la balle, dans un matériau composite dont le module élastique équivalent est supérieur à 200 GPa. De façon avantageuse, le matériau composite est constitué de fibres de carbone et/ou verre et/ou aramide imprégnées d'une résine thermoplastique ou thermodurcissable. Le choix spécifique de ces matériaux dans la construction de la face permet notamment, en raison des propriétés de résistance importante des fibres, de diminuer la raideur de la face d'impact de façon optimum, tout en conservant une épaisseur suffisante comparable à celle d'une face acier classique. La présence d'une coque en acier a pour effet de conserver au club de golf une masse suffisante et répartie à la périphérie de la tête, augmentant ainsi la tolérance du club. Cette tolérance peut être optimisée sur une telle construction, et l'on peut prévoir que la coque comprenne une surépaisseur de matière formant une masse d'inertie additionnelle dans la région proche et en arrière de la périphérie de la face d'impact. Cette masse peut notamment s'étendre de façon homogène et continue sur toute la région en arrière de la périphérie de la face, conférant ainsi une tolérance dans la trajectoire verticale et horizontale de la balle. D'autres caractéristiques et avantages de la tête de club de golf selon l'invention ressortiront de la description ci-dessous, relative à des exemples non limitatifs de mise en oeuvre, ainsi que des dessins annexés qui font partie intégrante de cette description. - la figure 1 est une vue en perspective d'une tête de club selon l'invention, - la figure 2 est une vue de dessous de la tête de la figure 1, - la figure 3 est une vue de la face de la tête selon la figure 1 ou 2, - la figure 4 est une vue en coupe transversale selon I-I' de la figure 3, - la figure 5 est une variante de la figure 4, - la figure 6 est une autre variante, - la figure 7 est une vue de face de la figure 6, - la figure 8 est une variante de la figure 6, - la figure 9 est une vue en coupe selon I-I' et une variante de la figure 5, - les figures 10 et 1 1 sont d'autres variantes de la figure 9. La tête de club selon l'invention comporte, comme le montrent les figures 1 à 3, représentant une tête (1) de type "bois", une partie avant (AV) sensiblement plane constituant la face d'impact (3), une partie arrière (AR) constituant le corps (4) proprement dit, et une partie inférieure destinée à reposer sur le sol (S), constituant la semelle (2). Le corps (4) se prolonge sur le côté par un cou (40) faisant partie intégrante dudit corps (4). Dans le mode de réalisation de la figure 4, une cavité interne fermée (5) est aménagée dans la tête (1). Elle est limitée d'une part, par la paroi inférieure (60), la paroi arrière (61) et la paroi supérieure (62) d'une coque (6) en matériau de forte densité, notamment en acier, et d'autre part, par la paroi (30) de la face d'impact (3). Dans ce cas, la paroi (30) est intégralement réalisée en matériau composite dont le module élastique équivalent est supérieur à 200 GPa. L'assemblage peut notamment être réalisé par collage, vissage ou tout autre moyen. Par matériau composite, la demanderesse entend utiliser des fibres de carbone et/ou aramide et/ou verre imprégnées d'une matière de résine thermoplastique ou thermodurcissable. Parmi les fibres préférées par la demanderesse, figurent les fibres longues de carbone de haute résistance mécanique et dont le module d'élasticité peut varier de 230 à 590 GPa et la résistance à la rupture de 2450 à 7000 MPa. De telles valeurs sont bien entendu supérieures à celles des aciers classiquement connus. Les matrices ou résines peuvent être de type sulfure de polyphenylène (PPS), polyether imide (PEI), polyether-ether-ketone (PEEK), ou époxyde. Avantageusement, la coque (6) comprend une surépaisseur (64) de matière constituant une masse d'inertie additionnelle positionnée dans une région proche et en arrière de la périphérie de la face d'impact (3). Cette surépaisseur (64) s'étend sensiblement sur toute ladite région, de façon à ce que la masse soit distribuée la plus éloignée possible, de part et d'autre de l'axe de symétrie horizontal (x, x') et de l'axe de symétrie vertical (y, y'). Ces axes sont perpendiculaires entre eux, et passent par le centre de gravité O de la tête (1). L'axe (x, x') est parallèle au sol lorsque la tête repose sur la semelle (2), et la rotation de la tête par rapport à cet axe définit l'angle de "loft" qui influence directement l'angle de départ de la trajectoire de la balle. En conséquence, la distribution d'une masse d'inertie additionnelle de part et d'autre de O sur cet axe, influence directement la tolérance du club par rapport à la trajectoire verticale de la balle. De même, I'axe vertical (y, y') perpendiculaire à (x, x') définit l'angle de la face, et définit la trajectoire latérale de la balle. Une distribution de masse additionnelle sur cet axe de part et d'autre de (y, y'), influence directement la tolérance par rapport à la trajectoire latérale de la balle. Pour arriver à une tolérance optimale, la masse sera donc distribuée de préférence de façon homogène et continue, sur le pourtour de la face d'impact (3). Cette distribution compense avantageusement la perte de masse due à ce type de construction en comparaison avec une construction de type "bois-métal", dont la face d'impact est en matériau de forte densité. La différence de masse est donc au mieux utilisée dans les régions telles que définies précédemment. La figure 5 illustre une variante de l'invention dans laquelle la cavité interne (5) est limitée intégralement par la coque (6) notamment par la paroi inférieure (60), arrière (61), supérieure (62) et avant (63). Autrement dit, la coque (6) forme un corps creux fermé. Dans ce cas la face d'impact (3) est constituée d'une plaque rapportée en matériau composite et est solidarisée à la face externe de la paroi avant (63) de la coque (6). La figure 6 illustre une autre variante dans laquelle la face d'impact (3) comprend un insert composite (31) remplissant un creux (630) réalisé sur la face externe de la paroi avant (63) de la coque (6). Cet insert (31) s'étend au moins dans la zone d'impact de la face, c'est-à-dire dans une zone sensiblement circulaire dont le diamètre est légèrement supérieur au diamètre nominal d'une balle de golf, comme le montre la figure 7 par exemple. Bien entendu, l'insert (31) peut s'étendre plus largement de part et d'autre de celle zone comme le représente le mode de réalisation de la figure 8. Dans ce dernier cas, les flancs externes (631) bordant le creux (630) ont une largeur sensiblement constante sur le pourtour de la face d'impact. La figure 9 représente une tête de club de l'invention avec pour particularité que la paroi supérieure (62), arrière (61) et avant (63) est recouverte par une enveloppe (7) en matériau composite. Autrement dit, la couche de composite constituant la face d'impact (3) s'étend au-delà de façon continue et homogène pour venir recouvrir la coque. L'enveloppe (7) et la face d'impact (3) forment ensemble une couche continue en matériau de nature identique. Cette construction présente comme avantage principal de rigidifier sensiblement le corps (4) de la tête (1) ce qui permet ainsi d'utiliser des aciers plus doux pour la réalisation de la coque (6). De plus, la semelle métallique confère à la tête une durabilité supérieure aux têtes entièrement réalisées en matériau composite. L'enveloppe (7) peut être réalisée par drapage de couches de matériaux à base de fibres longues préimprégnées d'une matrice thermodurcissable, par exemple. Mais on peut prévoir aussi de procéder par injection d'une résine thermoplastique chargée de fibres courtes par exemple. La figure 10 est une variante de la figure 9, dans laquelle l'enveloppe (7) et la face d'impact (3) sont constituées chacune d'une couche en matériau composite de nature différente et spécifique selon leur emploi dans la tête. On peut ainsi envisager que l'enveloppe (7) constitue un enrobage de préimprégnés de fibres carbone ou autre et de résine époxyde, et que la face d'impact (3) soit rapportée et constituée de fibres longues en carbone et d'une matrice résistante aux chocs telles que les PPS, PEI, PEEK ou autres. Dans tous les exemples précédents, on a considéré que la semelle (2) constitue la paroi inférieure (60) de la coque (6). Mais il est bien entendu qu'il pourrait en être autrement sans pour cela que l'on sorte de l'esprit de l'invention. Ainsi on peut imaginer que la semelle soit une pièce rapportée métallique ou autre. De même on peut prévoir que l'enveloppe (7) enrobe entièrement la tête (1) et recouvre toutes les parois (60, 61, 62, 63) de la coque (6) en acier comme le montre la figure 11. Ce mode de réalisation a pour avantage de rigidifier la tête. Lors du choc avec la balle, la déformation de la tête est moindre entraînant moins de pertes énergétiques ; par conséquent, on obtient un meilleur rendement dans l'énergie restituée. Enfin, la cavité interne (5) peut être remplie par une mousse de très faible densité, de type polyuréthanne par exemple. Dans ce cas, la mousse ne sert qu'à modifier avantageusement le bruit de l'impact de la balle en conférant une sonorité plus sourde, souvent préférée par les joueurs. Bien entendu, I'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés à titre d'exemples, mais elle comprend aussi tous les équivalents techniques ainsi que leurs combinaisons, et peut notamment s'appliquer aux têtes de club de type "fer". REVENDICATIONS 1 - Tête de club de golf comprenant extérieurement une partie inférieure destinée à reposer sur le sol, constituant la semelle (2), une partie avant sensiblement plane constituant la face d'impact (3) et une partie arrière constituant le corps (4), caractérisée en ce qu'une cavité interne fermée (5) est limitée, en partie au moins, par les parois d'une coque (6) en acier dans ladite partie inférieure et arrière, et que la face d'impact (3) est réalisée, dans la zone d'impact au moins, dans un matériau composite dont le module élastique équivalent est supérieur à 200 GPa. 2 - Tête de club de golf selon la revendication 1 , caractérisée en ce que la cavité interne (5) est limitée, d'une part, par la paroi inférieure (60), arrière (61) et supérieure (62) de la coque (6), et d'autre part, par la paroi (30) de la face d'impact (3). 3 - Tête de club de golf selon la revendication 4, caractérisée en ce que la cavité interne (5) est limitée intégralement par la paroi inférieure (60), arrière (61), supérieure (62) et avant (63) de la coque (6). 4 - Tête de club de golf selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie arrière (4) constituant la coque (6) est recouverte en partie au moins par une enveloppe (7) en matériau composite, ladite coque (6) formant un corps creux fermé. 5 - Tête de club de golf selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'enveloppe (7) et la face d'impact (3) forment ensemble une couche continue en matériau de nature identique. 6 - Tête de club de golf selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'enveloppe (7) et la face d'impact (3) sont constituées chacune d'une couche en matériau composite de nature différente. 7 - Tête de club de golf selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que la face d'impact (3) comprend dans la zone d'impact au moins, un insert (31) remplissant un creux (630) réalisé dans la paroi avant (63) de la coque (60). 8 - Tête de club de golf selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la coque (6) comprend une surépaisseur de matière (63) formant une masse d'inertie additionnelle dans une région proche et en arrière de la périphérie de la face d'impact (3). 9 - Tête de club de golf selon la revendication 8, caractérisée en ce que la masse d'inertie (64) s'étend de façon homogène et continue sur toute la région proche de la périphérie de la face d'impact (3). 10 - Tête de club de golf selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le matériau composite est constitué de fibres de carbone et/ou aramide et/ou verre imprégnées d'une matière de résine thermoplastique ou thermodurcissable. 41 - Tête de club de golf selon la revendication 10, caractérisée en ce que la résine est du type sulfure de polyphenylène (PPS), polyether imide(PEl) ou polyether-ether-ketone (PEEK). 12 - Tête de club de golf selon la revendication 10, caractérisée en ce que les fibres sont constituées en partie au moins de fibres longues de carbone dont le module élastique est supérieur ou égal à 230 GPa et la résistance à la rupture supérieure ou égale à 2450 MPa.