Brevet FR2689406A1 — publié le 19931008

La présente invention concerne une tête de club de golf de construction nouvelle, notamment du type "bois", ainsi que le procédé de réalisation d'une telle tête. Le club de golf utilisé au départ de chaque trou est appelé communément le "driver" et comprend généralement une tête métallique, de fine épaisseur, creuse et constituée par l'assemblage de plusieurs pièces de métal soudées les unes aux autres et définissant une cavité interne fermée. De telles constructions, décrites dans les documents US n" 4,438,931, 5,024,437 ou JP 61-33973, permettent d'obtenir des clubs dont la tolérance ne peut pas être améliorée au delà d'un certain seuil en raison de la masse critique de la tête et du caractère isotrope du matériau. En effet, aucune addition de masselotte n'est généralement possible sans dépasser la masse limite au-delà de laquelle l'équilibrage du club ne peut plus être réalisé correctement et la répartition de la masse est étroitement liée à la forme même de la tête.Un autre inconvénient de ce type de tête concerne la nature du matériau de la face d'impact, qui si il permet une transmission directe des informations au jouteur, en revanche confère des sensations et un son désagréables à l'impact. Depuis quelques années sont apparues des têtes réalisées intégralement en matériau composite, à l'exception de la semelle. Les constructions ainsi présentées sont très peu jouées par les joueurs professionnels, car elles sont, le plus souvent, réalisées en une seule pièce, par le procédé de compression moulage, sans souci particulier de répartition des masses. Le but de la présente invention est de proposer une tête de club de golf de construction nouvelle remédiant aux inconvénients précités ; c'est-à-dire d'une part permettant d'améliorer la sensation perçue par le joueur lors de l'impact tout en conservant une transmission directe des informations au joueur ; d'autre part, augmentant les possibilités de répartition et de concentration des masses pour rendre la tête davantage tolérante en augmentant ses moments d'inerties. Un autre but de l'invention est d'améliorer la transmission de l'énergie de la masse, ainsi répartie et concentrée, directement vers la face d'impact. L'invention a également pour avantage de pouvoir être mise en oeuvre par différentes techniques et dans différents matériaux au choix. A cet effet, la présente invention concerne une tête de club de golf qui comprend, d'une part, un sous-ensemble interne définissant un volume intérieur et, d'autre part, une enveloppe externe de recouvrement et de protection en matière plastique recouvrant au moins partiellement le sous-ensemble. Le sous-ensemble interne est constitué par l'assemblage d'une coque interne rigide, creuse et ouverte, réalisée en matériau de faible densité ; et d'un élément d'obturation, résistant aux chocs, coopérant avec la coque de manière à fermer le volume intérieur ; cet élément comprenant une paroi interne constituant le support de la face de frappe de la tête. La coque interne comprend, par ailleurs, au moins un logement réalisé dans sa paroi périphérique, occupé par une masse additionnelle en matériau de forte densité et recouvert par l'enveloppe externe. La coque comprend, d'autre part, des parois internes de renfort ou des nervures de façon à conférer à la coque un maximum de rigidité afin d'éviter sa déformation et, d'améliorer ainsi la transmission directe de l'énergie de la masse additionnelle vers la face d'impact. D'autres caractéristiques et avantages de la tête de club de golf selon l'invention ressortiront de la description ci-après, 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 de face d'une tête du type "bois" et en particulier de l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe selon A-A' de la tête selon l'invention de la figure 1, - la figure 3 est une vue en perspective montrant le sous-ensemble interne de la tête avant assemblage des différentes pièces le composant, - la figure 4 est une vue partielle et en coupe selon A-A' de la partie arrière de la tête de la vue de la figure 1 montrant un détail de réalisation, - la figure 5 est une vue en coupe selon B-B' de la vue de la figure 4 montrant le même détail de réalisation, - la figure 6 est une vue en coupe selon A-A' du sous-ensemble interne avant assemblage et selon une variante de réalisation, - la figure 7 est une vue en coupe selon A-A' d'une variante de la figure 2, - la figure 8 est une vue en coupe selon A-A' de la tête de l'invention selon une autre variante, - la figure 9 est une vue en coupe selon A-A' selon une autre variante, - la figure 10 est une vue en perspective d'un autre mode de réalisation de la coque de la tête de l'invention, - la figure Il est une vue en coupe selon A-A' d'une autre variante de la figure 2 - la figure 12 est une vue en coupe d'une tête de type "fer" selon l'invention. Sur la figure 1, on a représenté en vue de face, une tête de club de golf selon l'invention, notamment du type "bois". Elle présente une partie avant (AV) constituant la face d'impact (1), une partie principale constituant le corps (2), proprement dit, une partie inférieure constituant la semelle (3) et enfin une partie supérieure s'étendant à partir du corps, vers le haut constituant le cou ou "hosel" (4). Le corps peut être arbitrairement subdivisé en deux sous-parties ; une sous partie supérieure constituant le dessus (20) du corps et une sous-partie inférieure constituant la ceinture (21) du corps. L'ensemble des parties (1, 2, 3, 4) constituant la tête est recouvert d'une enveloppe externe (5) de fine épaisseur réalisée en matière plastique moulée.L'enveloppe externe (5) est réalisée en matière thermoplastique injectée chargée ou non de fibres telles qu'en aramide, ou encore en résine thermodurcissable renforcée de nappes de fibres de carbone drapées par exemple, ou encore en résine mise en oeuvre par le procédé de RIM (Réaction Injection Moulage). Son épaisseur est relativement fine, de l'ordre de 1 à 4 mm. Comme le montre la figure 2, I'enveloppe (5) recouvre entièrement un sousensemble interne (6) constitué de plusieurs pièces. Ce sous-ensemble interne (6) comprend une coque interne (60), creuse et ouverte vers l'avant (AV) de la tête. Elle est réalisée en matériau de faible densité mais rigide. Sa masse peut varier de 14 à 39 g environ. Elle est réalisée en matière plastique, de préférence en matière thermoplastique moulée, telle qu'en polyamide, ABS, copolymère à base de polyamide, par exemple. Le module du matériau ainsi que l'épaisseur de la coque (60) doivent être suffisants pour lui permettre de résister à la compression exercée par le choc de la balle dans des conditions normales d'utilisation. Pour augmenter sa rigidité, on prévoit que la coque comprenne des parois ou nervures internes de renfort (601), comme le montre plus en détail la figure 3. La coque (60) et les parois internes de renfort (601) sont réalisées de préférence d'une seule pièce moulée par injection. L'épaisseur moyenne (e) de la paroi périphérique de la coque (60) ainsi que des parois de renfort peut être comprise entre 1,5 et 3 mm environ. On peut prévoir également, que la coque soit renforcée par adjonction de fibres courtes de verre ou de carbone, par exemple. Le volume intérieur (7) est défini par l'assemblage de la coque (60) et d'un élément d'obturation (8) constituant à lui seul, la paroi interne (80) de la face de frappe (1) de la tête. Ce volume peut éventuellement être occupé partiellement ou entièrement par une mousse de très faible densité, telle qu'en polyuréthane, par exemple. La paroi externe de la face de frappe (1) est quant à elle constituée par la partie de l'enveloppe externe (5) de la face de frappe. L'élément d'obturation (8) a une masse comprise entre 45 et 65 g environ et est réalisé en métal, de préférence en acier, en aluminium ou alliage d'aluminium. L'élément d'obturation (8) a pour fonction de résister au choc lors de l'impact de la balle et doit donc avoir une épaisseur suffisante. Dans le cas de l'acier, I'épaisseur moyenne de la paroi interne (80) est comprise entre 2,5 et 3 mm environ. Dans le cas du titane, I'épaisseur est comprise entre 3 et 4 mm environ. Enfin, dans le cas de l'aluminium, elle est comprise entre 4 et 5 mm environ. Cet élément peut être fabriqué par moulage en cire perdue ou par forgeage si l'on emploie de l'acier, notamment. II peut être fabriqué par injection ou par moulage par gravité dans le cas de l'aluminium. Comme le montre la figure 3, I'élément d'obturation (8) se prolonge vers le haut et sur le côté de la face d'impact par une partie supérieure de section tubulaire (81) formant le cou, lequel est destiné à recevoir le manche du club. La partie supérieure (81) est généralement décalée vers l'arrière par rapport à la face d'impact, ce qui signifie que l'axe (I-i') du cou est lui même décalé en arrière de la face d'impact et son prolongement n'intersecte pas celle-ci. La partie supérieure tubulaire (81) de l'élément d'obturation (8) peut être fabriquée séparément de la paroi interne (80) puis soudée à celle-ci. Dans ce cas, on peut prévoir de réaliser la paroi interne (80) par forgeage, matriçage ou moulage. Mais on peut prévoir également de mouler l'élément d'obturation d'une seule pièce par moulage en cire perdue, par exemple. Cette construction particulière qui vient d'être décrite de l'élément d'obturation a pour avantage de transmettre directement aux mains du joueur les informations lors de l'impact avec la balle. Comme le montre la figure 2, la coque interne (60) comprend un (ou plusieurs) logement(s) (602) situé(s) à sa périphérie. Chaque logement (602) est occupé par une masse additionnelle (9) en matériau de forte densité et est relié à la paroi interne de l'élément d'obturation (80) par l'intermédiaire des parois internes de renfort (601). Ainsi toute déformation de la coque est évitée et l'énergie de la masse (9) est transmise directement à la face d'impact, produisant ainsi un effet "de marteau" sans dissipation dans la paroi périphérique de la coque. La masse additionnelle (9) est constituée d'une pièce, par exemple, en métal lourd, tel qu'en plomb, nickel, cuivre ou autres. La densité du matériau utilisé est de préférence supérieure à 7. Elle peut être montée à force dans le logement, vissée ou encore collée. Enveloppe externe (5) recouvre la face laissée libre de la masse (9) et réalise ainsi la fermeture ainsi que l'étanchéité du logement (602). On peut donner, à titre d'exemple, une répartition des masses pouvant être réalisée pour une tête de type "bois" et pour équilibrer un club de longueur totale égale à 43,5 pouces (soit 1104,9 mm) à un moment statique do (mesuré à 14 pouces, soit 355,6 mm, de l'extrémité supérieure du club). Le manche est du type commercial DYNAMIC GOLD S300 dont la masse est égale à 116 g. Le gripaune masse de 50 g. Les règles d'équilibrage impose une masse limite de tête égale à 187 g. La répartition de la masse par élément constituant la tête est la suivante: - masse de l'élément d'obturation (8) = 54 + 10 g, - masse de la coque interne (60) = 25 10 g, - masse de enveloppe externe = 40 + 10 g, - moussage = 10 g environ, - masse totale de la tête sans masselotte = 129 + 30 g. Le gain de masse disponible pour réaliser le masselottage de la tête est donc d'environ 58 g avec des valeurs limites de 28 g et 88 g, qui dépendent essentiellement de la rigidité et densité des matériaux utilisés pour réaliser les différents éléments de la tête. Les figures 4 et 5 illustrent un mode préférentiel d'intégration de la masse additionnelle entre la coque (80) et l'enveloppe externe (5), assurant ainsi une meilleure solidarisation. Pour cela, le logement (602) de la coque (60) possède plusieurs nervures (603) disposées sur le pourtour de la périphérie du logement. Entre chaque nervure est créé un interstice rempli par la matière plastique de l'enveloppe externe obtenu par le fluage de la matière plastique lors de l'opération de moulage de l'enveloppe. La figure 6 illustre un exemple de réalisation particulière de l'élément d'obturation (8) permettant d'améliorer son centrage et son positionnement par rapport à la coque interne (60). La face interne de la paroi (80) de l'élément (8) est munie d'une rainure périphérique (801), laquelle coopère avec le bord (604) périphérique de la coque pour réaliser le centrage de l'élément d'obturation sur la coque et la fermeture du sous-ensemble interne (6). Dans cet exemple, aucun moyen de fixation particulier n'est à prévoir entre la coque (60) et l'élément d'obturation (80) car la solidarisation de ces éléments entre eux peut être obtenue par l'enveloppe externe seulement. La figure 7 illustre une variante de réalisation de l'invention dans laquelle l'enveloppe externe (5) en matière plastique ne recouvre que partiellement la tête c'est-à-dire la face d'impact (1), le corps (2) et le hosel (4). La semelle (3) est, quant à elle, constituée par une pièce indépendante (10) en matériau résistant à l'abrasion, en aluminium ou alliage d'aluminium par exemple. Cette pièce peut être vissée, rivetée, ou collée à la coque, par exemple. Comme le montre d'autre part la figure 7, le centrage de la paroi (80) par rapport à la coque (60) peut s'effectuer en prévoyant un épaulement périphérique (86) réalisé sur la face interne de la paroi (80) qui coopère avec le bord (604) périphérique de la coque. La figure 8 illustre une variante de l'invention où les masses additionnelles (90, 91) sont solidaires de la paroi interne (80) I'élément d'obturation (8) et disposées dans des logements (82, 83) de l'élément (8) prévus à cet effet. Une telle construction a pour avantage de permettre et de pouvoir affiner la position du centre de gravité et la position des axes d'inertie de la tête. La figure 9 illustre une autre variante ayant le même objectif que la précédente en solidarisant une masselotte (92) à une partie interne (84) de l'élément d'obturation (80) le prolongeant dans le volume intérieur sur une certaine longueur (1). Par exemple, la partie (84) peut être un tube creux dans lequel la masselotte (92) est fixée, par tout moyen tel que soudage, brasage, vissage, etc. La position longitudinale de la masselotte par rapport au centre O de la face (1), se traduisant par la mesure d'une certaine distance (d), peut être réglée facilement en déplaçant la masselotte à l'intérieur du tube (84) et influencera directement la position du centre de gravité de la tête. Dans le cas de la figure 9, comme dans les cas précédemment décrits, un (ou plusieurs) logement(s) (602) contenant une (des) masse(s) additionnelle(s) (9) peut (peuvent) être réalisé(s) à tout endroit désiré sur la paroi périphérique de la coque interne (60), comme par exemple à proximité de la périphérie de la paroi interne (80) de l'élément d'obturation (8). Dans l'exemple des figures 2 à 5, la coque (60) est munie de parois internes de renfort (601) qui séparent le volume intérieur (7) en différentes cavités (70, 71, 72, 73, 74). On peut prévoir de réaliser dans chaque paroi interne (601), un (ou plusieurs) orifice(s) (non représenté(s) ) permettant aux cavités contiguës de communiquer entre elles. Ainsi, lors du moussage d'un matériau de remplissage dans le volume intérieur (7), la répartition de la mousse peut s'effectuer normalement. On peut prévoir, comme le montre la figure 10, de remplacer les parois de renfort par de simples nervures (601) de façon à faciliter le remplissage du volume intérieur (7). Comme le montre la figure 11, I'élément d'obturation (8) se prolonge vers le bas par une paroi inférieure (85) pour constituer la semelle (3) proprement dite de la tête. Une telle construction a pour avantage d'améliorer la résistance à l'abrasion de la semelle. Dans ce cas, I'enveloppe externe (5) peut ne recouvrir que l'ensemble de la tête à l'exception de la semelle (3). L'invention peut s'appliquer également à tout type de tête de club, notamment celles du type "fer" comme le montre la figure 12. Le volume intérieur (7) défini par l'assemblage de la coque (60) et de l'élément d'obturation (8) est moins important que dans le cas d'une tête de type "bois" mais le principe de construction reste identique pour chacune des variantes décrites auparavant. L'invention concerne également le procédé permettant d'obtenir la tête du club et consistant à réaliser les étapes de fabrication suivantes: Dans un premier temps, - on réalise séparément d'une part, la coque interne (60) rigide, creuse et ouverte par injection d'une matière plastique dans un moule en prévoyant la réalisation d'un (ou plusieurs) logement(s) dans sa paroi périphérique, et par ailleurs, l'élément d'obturation (8) en métal par moulage ou par forgeage. Ensuite, - on obtient un sous-ensemble fermé en réalisant l'assemblage de l'élément d'obturation (8) et de la coque (60) de façon à fermer le volume intérieur (7), l'élément d'obturation constituant l'avant de la tête, - on dispose dans chaque logement (602) situés à la périphérie de la coque interne (60) une masselotte (9) en métal de forte densité, - on applique ensuite sur le sous-ensemble fermé, par moulage, une enveloppe externe (6) de fine épaisseur en matière plastique recouvrant totalement ou partiellement le sous-ensemble de façon à réaliser la solidarisation de chaque élément du sous-ensemble entre eux. L'opération de moulage peut consister à injecter sous pression d'un matériau plastique, par exemple. Dans ce cas, les pressions d'injection appliquées sont de l'ordre de 250 à 450 bars environ.Dans ce cas particulier, on pourra prévoir une étape préalable consistant à remplir le sous-ensemble d'un matériau incompressible permettant d'assurer la résistance mécanique de la coque lors de l'opération ultérieure d'injection. Le matériau pourra ensuite être éliminé, après cette opération. A titre d'exemple, on peut citer l'utilisation de matériaux adaptés tels que la cire à bas point de fusion qui peut être coulée à des températures voisines de 50 à 70"C à l'intérieur du sous-ensemble et évacuée facilement. On peut également prévoir d'utiliser de l'urée qui est soluble à l'eau ou encore du sable additioné d'un liant fusible tel que de la cire. Une étape intermédiaire peut consister à injecter dans le volume intérieur (7) les constituants d'une mousse de remplissage réagissant 'in situ', de très faible densité, après réalisation du sous-ensemble fermé (6) et avant l'étape de recouvrement de l'enveloppe externe (5). II peut s'agir d'une mousse polyuréthane, par exemple, destinée à conférer un bruit plus agréable lors de l'impact de la tête avec la balle, généralement plus apprécié des joueurs. L'opération d'injection de la mousse peut également être réalisée pour équilibrer le club une fois celui-ci terminé. II s'agit alors d'une étape finale, qui est mise en oeuvre, après que le sous-ensemble fermé (6) ait été recouvert par l'enveloppe externe (5) et généralement après montage de la tête sur le manche du club. Pour cela, on peut prévoir un orifice de remplissage dans la tête. La méthode de remplissage est expliquée notamment dans la demande de brevet française nO 2 657 530 par exemple. 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. REVENDICATIONS 1 - Tête de club de golf caractérisée en ce qu'elle comprend, d'une part, un sous-ensemble interne (6) définissant un volume intérieur (7) et constitué par l'assemblage, - d'une coque interne rigide creuse et ouverte (60) en matériau de faible densité et, - d'un élément d'obturation (8) résistant aux chocs coopérant avec ladite coque de manière à fermer le volume intérieur, cet élément comprenant une paroi interne (80) constituant le support de la face de frappe (1) de la tête, d'autre part, une enveloppe externe (5) en matière plastique recouvrant au moins partiellement ledit sous-ensemble interne et constituant, notamment la paroi externe de la face de frappe (1). 2 - Tête de club de golf selon la revendication 1, caractérisée en ce que la coque interne comprend à sa périphérie au moins un logement (602) périphérique occupé par une masse additionnelle (9) en matériau de forte densité et recouvert par l'enveloppe externe (5). 3 - Tête de club de golf selon la revendication 1, caractérisée en ce que la coque interne (60) comprend une (ou plusieurs) paroi(s) interne(s) ou nervures (601) de renfort. 4 - Tête de club de golf selon la revendication 1, caractérisée en ce que la coque (60) est réalisée en matière thermoplastique moulée par injection. 5 - Tête de club de golf selon la revendication 4, caractérisée en ce que la coque (60) a une épaisseur comprise entre 1,5 et 3 6 - Tête de club de golf selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que des masses additionnelles (90, 91) sont solidaires de la paroi interne (80) de l'élément d'obturation (8) et disposées dans des logements (82, 83) prévus à cet effet. 7 - Tête de club de golf selon la revendication 6, caractérisée en ce que la paroi interne (80) se prolonge sur une longueur (I) dans le volume intérieur par une partie interne (84) ayant la forme d'un tube creux et dans lequel une masselotte (92) est fixée ; ladite masselotte étant située à une certaine distance (d) du centre O de la face (1). 8 - Tête de club de golf selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'élément d'obturation (8) comprend une partie supérieure de section tubulaire (81) formant le cou (4) sur lequel est destiné à s'emmancher le manche du club et prolongeant la paroi interne (80) dudit élément d'obturation. 9 - Tête de club de golf selon la revendication 1 ou 6, caractérisée en ce que l'élément d'obturation (8) est réalisé en métal par moulage. 10 - Tête de club de golf selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'élément d'obturation est en aluminium ou en alliage d'aluminium. 1 1 - Tête de club de golf selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'épaisseur de l'enveloppe externe (5) est comprise entre 1 et 4 mm. 12 - Tête de club de golf selon la revendication 11, caractérisée en ce que l'enveloppe externe (5) est constituée d'une résine thermodurcissable renforcée de nappes de fibres de carbone drapées. 13 - Tête de club de golf selon la revendication 11, caractérisée en ce que l'enveloppe externe (5) est constituée d'une matière thermoplastique moulée renforcée ou non de fibres. 14 - Tête de club selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le volume intérieur (7) est occupé par une mousse de remplissage de très faible densité. 15 - Procédé de fabrication d'une tête selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'il consiste à réaliser les étapes suivantes - on réalise séparément, d'une part, la coque interne creuse (60) par injection d'une matière plastique dans un moule en prévoyant la réalisation d'un (ou plusieurs) logement(s) à sa périphérie, et d'autre part, l'élément d'obturation (8) en métal par moulage ou par forgeage, - on obtient le sous-ensemble fermé (6) en réalisant l'assemblage de l'élément d'obturation (8) et de la coque (60) de façon à fermer le volume intérieur (7), - on dispose dans chaque logement (602) réalisés à la périphérie de la coque externe (60), une masselotte (9) en métal de forte densité, - on applique ensuite sur le sous-ensemble fermé (6) une enveloppe externe (5) de fine épaisseur en matière plastique, par moulage, recouvrant partiellement ou totalement ce sous-ensemble, de façon à réaliser la solidarisation de chaque élément dudit sous-ensemble entre eux. 16 - Procédé de fabrication d'une tête selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'on injecte dans le volume intérieur les constituants d'une mousse de remplissage de très faible densité réagissant 'in situ' après réalisation du sousensemble fermé (6) et avant recouvrement de l'enveloppe externe (5).