Brevet FR2693378A1 — publié le 19940114

PERFECTIONNEMENT POUR TETE DE CLUB DE GOLF DU TYPE "FER" La présente invention concerne une tête de club de golf et plus précisément un perfectionnement pour une tête comprenant une face de frappe rapportée. Lors de la pratique du jeu de golf, le joueur frappe sa balle pour la déplacer, en la propulsant avec un outil dénommé club de golf qui est constitué par un manche appelé communément par son terme anglais "shaft" qui comprend à son extrémité inférieure, une tête, tandis que son extrémité supérieure est équipée d'une poignée appelée souvent par son terme anglais "grip". Pour jouer au golf, le joueur dispose d'un certain nombre de clubs, tous différents les uns des autres Lors du départ, il utilise un club appelé "bois", tandis que les coups suivants sont joués avec un club appelé "fer" Cette appellation vient du fait que la tête de ceux-ci a toujours été constituée par une masse en acier. Chaque constructeur donne à ses produits, une forme particulière tout en respectant un certain nombre de règles nécessaires pour l'homologation de ceux-ci en compétition Ainsi, certaines dimensions, inclinaisons et masses sont imposées, tandis qu'un grand nombre d'autres paramètres sont totalement libres, et c'est pourquoi il existe une grande diversité de produits de conceptions totalement différentes. Les clubs actuellement commercialisés ont des têtes qui apparemment semblent satisfaisantes, ceci étant du uniquement à leur esthétique, ayant fait l'objet de soins particuliers des constructeurs Mais lors de leur utilisation, le joueur comprend très vite qu'elles présentent un certain nombre d'inconvénients; on notera par exemple leur peu de tolérance et la sensation désagréable ressentie par le joueur lors de l'impact On connait par exemple la tête de club décrite dans le brevet américain accordé sous le N O 4,582,321, mais celle-ci est de structure complexe du type dont la lame métallique est recouverte, et plus précisément entourée d'une enveloppe en matériau composite. La présente invention se propose de résoudre les inconvénients précités et propose une tête de club du type appelé "fer" dont la conception est totalement nouvelle La tête selon l'invention permet d'améliorer la performance à l'impact, surtout pour les fers longs elle permet entre autres, de modifier la sensation lors du coup, tout en conservant une répartition de masse classique Par ailleurs, la conception de la paroi avant de la tête permet de réaliser une tête dont l'épaisseur de la paroi avant métallique peut être diminuée, ce qui donne la possibilité pour une tête de masse donnée, d'avoir une masse disponible qui peut être répartie ailleurs dans des zones plus judicieuses. Ainsi la tête de club de golf du type "fer" selon l'invention, présente un corps de tête constitué par un ensemble de parois métalliques formant une cavité interne fermée, et est caractérisée en ce que la paroi avant de l'ensemble de parois métalliques est déplacée vers l'arrière par rapport au plan de frappe pour recevoir une paroi de frappe en matériau plastique ou composite. Selon une disposition préférée, la paroi de frappe est collée sur la face frontale de la paroi avant, de telle sorte que la face de frappe de ladite paroi de frappe soit sensiblement dans le plan de frappe. Selon une autre caractéristique complémentaire, la paroi avant de l'ensemble de parois métalliques comprend un logement d'encastrement destiné à recevoir la paroi de frappe. Selon une disposition préférée, le logement d'encastrement comprend une bordure périphérique de retenue pour la paroi de frappe, qui comprend une surface périphérique avant disposée sensiblement dans le plan de la face de frappe. Selon une disposition particulière, la paroi avant a une épaisseur comprise entre 1 et 3 millimètres, tandis que la paroi de frappe a une épaisseur comprise entre 1 et 4 millimètres. La paroi de frappe est réalisée par exemple par un empilage de plusieurs nappes tissées de fibres de carbone et/ou aramide imprégnées de résine. Avantageusement la cavité interne a la forme générale d'un triangle dans des coupes selon des plans perpendiculaires au plan de frappe, et l'enveloppe de paroi métallique est constituée par l'assemblage d'un élément arrière et d'un élément avant L'élément arrière comprenant la paroi arrière la paroi inférieure, tandis que l'élément avant comprend la paroi avant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention se dégageront de la description qui va suivre en regard des dessins annexés qui ne sont donnés qu'à titre d'exemples non limitatifs. La figure 1 est une vue de face d'une tête de club selon l'invention. La figure 2 est une vue latérale selon F de la figure 1. La figure 3 est une perspective. La figure 4 est une coupe selon IV-W de la figure 1. La figure 5 est une vue éclatée montrant séparément les différents constituants. La figure 6 est une vue en perspective de la paroi de frappe. La figure 7 est une vue de détail en perspective illustrant comment est constituée la face de frappe. La figure 7 est une vue de détail montrant comment est constituée avantageusement la face de frappe. Les figures 8 et 9 sont des vues illustrant une variante de réalisation. La figure 8 est une vue en coupe similaire à la figure 4. La figure 9 est une vue en perspective similaire à la figure 5. La tête de club selon l'invention et illustrée à titre d'exemple comprend, de façon connue en soi, un corps de tête proprement dit ( 1) prolongé latéralement par un cou ( 2) s'étendant latéralement et vers le haut Ledit cou ( 2) a la forme générale d'un tube cylindrique pour recevoir l'extrémité inférieure du manche du club. Le corps de tête ( 1) est par exemple constitué d'un ensemble de parois métalliques formant ainsi une coque métallique creuse ( 3) dont la cavité interne ( 4) est avantageusement remplie d'un matériau de remplissage ( 5) de faible densité, tel qu'une mousse et par exemple de la mousse de polyuréthane. Ainsi la coque métallique ( 3) est constituée par une paroi avant ( 9) et une paroi arrière ( 10) prolongée vers le bas par un paroi inférieure ( 11) et latéralement vers l'extérieur par une paroi latérale externe ( 12) La coque est avantageusement réalisée en deux parties ou éléments, un élément arrière ( 13) et un élément avant ( 14) Ledit élément arrière est monobloc et est par exemple moulé avec le cou ( 2) et est constitué par la paroi arrière ( 10), la paroi inférieure ( 11) et la paroi latérale externe ( 12), pour former la cavité interne ( 4) limitée périphériquement et vers l'avant par un rebord périphérique d'appui ( 15). ) Selon une disposition préférée, l'élément avant ( 14) est réalisé indépendamment et constitue la paroi avant ( 9) du corps de tête Cet élément avant ( 14) est par exemple en acier et est soudé périphériquement à l'avant de l'élément arrière ( 13) Il est constitué par une paroi d'appui centrale fermant la cavité et formant la paroi avant ( 9) de la coque ( 3) Par ailleurs, il comprend une bordure périphérique ( 16) disposée de telle sorte que la face frontale ( 8) de la paroi avant ( 9) se trouve en retrait vers l'arrière par rapport à la surface périphérique avant ( 18) de ladite bordure périphérique ( 16) pour former un logement d'encastrement ( 17) destiné à recevoir la paroi de frappe ( 7) Ledit logement ayant la forme et les dimensions de ladite paroi de frappe. Notons que la face frontale ( 8) se trouve ainsi derrière le plan (P) et à une distance "e" sensiblement égale à l'épaisseur de la paroi de frappe ( 7) Le plan (P) étant le plan contenant la surface périphérique avant ( 18) de la bordure périphérique ( 16) Ce plan s'étendant bien entendu vers le haut (HA) et vers l'arrière (AR) et correspondant sensiblement au plan de la face de frappe ( 6) Ledit plan étant ainsi incliné vers l'arrière, d'un angle (A) par rapport à la verticale (V). Selon une des caractéristiques de l'invention, la face de frappe ( 6) est constituée par la face avant d'une paroi de frappe ( 7) réalisée en matériau composite et solidarisée par exemple par collage ou soudage sur la face frontale ( 8) de la paroi avant ( 9) de la coque ( 3) du corps de tête ( 1) La paroi de frappe ( 7) est avantageusement plane et d'épaisseur "e" constante. La paroi de frappe ( 7) est, selon l'une des caractéristiques de l'invention, une pièce indépendante en matériau composite, d'épaisseur sensiblement constante "e", et son assemblage sur la face frontale ( 8) de la paroi avant ( 9) est réalisé par collage, vissage ou tout autre moyen. Par matériau composite, la demanderesse entend utiliser des nappes tissées de fibres de carbone et/ou aramide imprégnée 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 G Pa et la résistance à la rupture de 2 450 à 7 000 M Pa De telles valeurs sont bien entendu supérieures à celles des aciers classiquement connus Les matrices ou résines peuvent être du type sulfure de polyphénylène (PPS), polyether imide (PEI), polyether-ether- ketone (PEEK), ou époxyde. La paroi de frappe ( 7) est de préférence constituée par un empilage de plusieurs nappes tissées de fibres, par exemple bidirectionnelles L'orientation particulière des fibres constituant chaque nappe tissée est représentée à titre d'exemple à la figure 7 Selon cet exemple de réalisation, la paroi comprend des premières nappes ( 20, 21, 22, 23, 24) dont les fibres sont orientées d'une part selon l'axe horizontal (XX') et d'autre part selon l'axe vertical (YY') La paroi comprend aussi des secondes nappes ( 25, 26, 27, 28, 29) orientées de façon décalée de + 45 et de -450 par rapport à l'axe horizontal (XX') De façon préférentielle, la paroi comprend un empilage successif de 10 à 25 nappes ( 20, 25) de fibres. De façon à optimiser la résistance de la paroi ( 7), la demanderesse a défini une séquence particulièrement avantageuse des premières nappes ( 20) et des secondes nappes ( 25), selon un mode représenté à la figure 6 La paroi comprend donc une séquence d'une première couche externe ( 20 a) de premières nappes ( 20) dont les fibres sont orientées selon les axes (XX') et (YY'), d'une seconde couche intermédiaire de secondes nappes ( 25) dont les fibres sont orientées à + 45 et -45 O de l'axe (XX'), et d'une troisième couche interne ( 20 b) de premières nappes ( 20) dont les fibres sont orientées selon l'axe (XX') et l'axe (YY') La seconde couche intermédiaire comprend entre 3 et 9 nappes environ. La première couche externe ( 20 a) est destinée à résister aux efforts de compression dus au choc de la balle et la troisième couche interne ( 20 b) est destinée à résister aux efforts de traction Les efforts sont principalement orientés selon les axes (XX') et (YY') La seconde couche intermédiaire ( 25) est destinée à résister aux efforts de cisaillement au niveau de la fibre neutre, principalement orientée à + 45 et -45 par rapport à l'axe (XX'). On peut donner un exemple de construction d'une paroi ( 7) résistante en matériau composite et ses caractéristiques mécaniques. La paroi est constituée d'un empilage de nappes tissées de fibres en carbone, de façon équilibrée et de résine époxyde Le rapport volumique fibres/résine est égal à 1 L'épaisseur d'une nappe est égale à 0,2 nm Les fibres ont un module d'élasticité égal à 230 G Pa et une résistance à la rupture égale à 4 410 M Pa (fibre du type T 300 J de chez TORAY(D). L'empilement est constitué d'une première couche externe ( 20 a) de 6 nappes tissées de fibres orientées selon les axes (XX') et (YY') (orientation dite à " 00, 900 "), d'une seconde couche intermédiaire ( 25) de nappes tissées de fibres orientées à + 45 , -45 de l'axe (XX') et d'une troisième couche interne ( 20 b) de 6 nappes tissées de fibres orientées à 00, 900. On peut également préciser qu'une construction comprenant une seconde couche intermédiaire de 3 nappes ou moins de fibres seulement au niveau de la fibre neutre ne résiste pas suffisamment au choc de la balle et conduit à une rupture de la paroi ( 7) Ce phénomène de rupture est également constaté dans une construction comprenant une seconde couche intermédiaire de 9 nappes tissées ou plus de fibres à + 450, -450 en remplacement partiel de nappes tissées de fibres à 00, 90 . La face de frappe ( 6) est, comme connue en soi, plane et contenue dans un plan (P) s'étendant vers le haut (HA) et vers l'arrière (AR) Selon l'invention, la paroi avant métallique ( 9) de la coque ( 3) du corps de tête ( 1) est reculée vers l'arrière par rapport au plan (P) pour lui être distante d'une valeur "e" égale à l'épaisseur de la paroi de frappe. Avec une telle disposition, la masse avant de la tête est reculée vers l'arrière, ce qui rend l'usage du club plus tolérant De plus, l'association à l'avant, de la paroi avant ( 9) et de la face de frappe ( 6) permet de réaliser une tête dont l'épaisseur de la paroi métallique avant ( 9) peut être considérablement diminuée, ce qui permet d'avoir pour une tête de masse donnée, une masse disponible qui peut être répartie ailleurs dans des zones plus judicieuses. Les figures 8 et 9 illustrent une variante de réalisation selon laquelle la paroi avant est moulée avec la coque au lieu d'y être rapportée, comme dans la réalisation précédente Ainsi c'est la paroi arrière qui est rapportée à la coque pour fermer la cavité interne et permettre ainsi le moulage de la coque Pour la compréhension des figures 8 et 9, les éléments similaires à ceux du mode de réalisation précédent portent les mêmes références Aussi, ce mode de réalisation ne sera pas décrit dans ses détails Notons toutefois que le corps de tête ( 1) est ainsi constitué d'un ensemble de parois métalliques formant ainsi une coque métallique creuse ( 3) dont la cavité interne ( 4) est avantageusement remplie d'un matériau de remplissage ( 5) tel qu'une mousse et par exemple de la mousse de polyuréthane Ladite coque métallique ( 3) est constituée par une paroi avant ( 9) et une paroi arrière ( 10) prolongée vers le bas par un paroi inférieure ( 11) et latéralement vers l'extérieur par une paroi latérale externe ( 12) La coque est avantageusement réalisée en deux parties ou éléments, un élément arrière ( 13 ') et un élément avant ( 14 ') Ledit élément avant est monobloc et est par exemple moulé avec le cou ( 2) et est constitué par la paroi avant ( 9), la paroi inférieure ( 11) et la paroi latérale externe ( 12) pour former la cavité interne ( 4) ouverte vers l'arrière et qui est ensuite refermée par la paroi arrière ( 10) rapportée par exemple par soudage. Comme précédemment, la paroi avant comprend une bordure périphérique ( 16) disposée de telle sorte que la face frontale ( 8) de la paroi avant ( 9) se trouve en retrait vers l'arrière par rapport à la surface périphérique avant ( 18) de ladite bordure périphérique ( 16) pour former un logement d'encastrement ( 17) destiné à recevoir la paroi de frappe ( 7) Ledit logement ayant la forme et les dimensions de ladite paroi de frappe Notons que la face frontale ( 8) se trouve ainsi derrière le plan (P) et à une distance "e" sensiblement égale à l'épaisseur de la paroi de frappe ( 7) Le plan (P) étant le plan contenant la surface périphérique avant ( 18) de la bordure périphérique ( 16) Ce plan s'étendant bien entendu vers le haut (HA) et vers l'arrière (AR) et correspondant sensiblement au plan de la face de frappe ( 6) Par ailleurs et comme précédemment, la face de frappe ( 6) est constituée par la face avant d'une paroi de frappe ( 7) réalisée en matériau composite et solidarisée par exemple par collage ou soudage sur la face frontale ( 8) de la paroi avant ( 9) de la coque ( 3) du corps de tête ( 1) La paroi de frappe ( 7) est avantageusement plane et d'épaisseur "e" constante, et est, selon l'une des caractéristiques de l'invention, une pièce indépendante en matériau composite, d'épaisseur sensiblement constante "e", et son assemblage sur la face frontale ( 8) de la paroi avant ( 9) est réalisé par collage, vissage ou tout autre moyen. Selon des dispositions avantageuses, l'épaisseur de la paroi de frappe ( 7) est comprise entre 1 et 4 millimètres et l'épaisseur de la paroi avant ( 9) de l'enveloppe est comprise entre 1 et 3 millimètres. Avantageusement, l'épaisseur de la paroi de frappe ( 7) est comprise entre 2 et 4 millimètres, tandis que l'épaisseur de la paroi avant est comprise entre 2 et 3 millimètres Notons de plus que le renfort constituant la paroi de frappe peut être de tout type et notamment du type tissé ou non La jonction périphérique avant de la cavité avec la paroi avant est telle que celle-ci est constituée par un congé Le congé supérieur ayant un rayon (rn) inférieur au rayon (r 2) du congé inférieur (figure 8), (rn) pouvant être de 3 millimètres et le rayon (r 2), de 5 millimètres. Bien entendu, l'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 du type "fer" présentant un corps de tête ( 1) constitué par un ensemble de parois métalliques ( 9, 10, 11, 12) formant une cavité interne ( 4), caractérisée en ce que la paroi avant ( 9) de l'ensemble de parois métalliques est déplacée vers l'arrière par rapport au plan de frappe (P) pour recevoir une paroi de frappe ( 7) en matériau plastique ou composite. 2 Tête de club de golf selon la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi de frappe ( 7) est collée sur la face frontale ( 8) de la paroi avant ( 9) de telle sorte que la face de frappe ( 6) de ladite paroi de frappe soit sensiblement dans le plan de frappe (P). 3 Tête de club de golf selon la revendication 2, caractérisée en ce que la paroi avant ( 9) de l'ensemble de parois métalliques comprend un logement d'encastrement ( 17) destiné à recevoir la paroi de frappe ( 7). 4 Tête de club de golf selon la revendication 3, caractérisée en ce que le logement d'encastrement ( 17) comprend une bordure périphérique ( 16) de retenue pour la paroi de frappe. Tête de club de golf selon la revendication 4, caractérisée en ce que la bordure périphérique ( 16) comprend une surface périphérique avant ( 18) disposée sensiblement dans le plan (P) de la face de frappe ( 6). 6 Tête de club de golf selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la paroi avant ( 9) a une épaisseur comprise entre 2 et 3 millimètres. 7 Tête de club de golf selon la revendication 6, caractérisée en ce que la paroi de frappe ( 7) a une épaisseur comprise entre 2 et 4 millimètres. il 8 Tête de club de golf selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la paroi de frappe ( 7) est réalisée par un empilage de plusieurs nappes tissées de fibres de carbone et/ou aramide imprégnées de résine. 9 Tête de club de golf selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la cavité interne a la forme générale d'un triangle dans des coupes selon des plans perpendiculaires au plan de frappe (P). Tête de club de golf selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'enveloppe de paroi métallique est constituée par l'assemblage d'un élément arrière ( 13) et d'un élément avant ( 14). 11 Tête de club de golf selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'élément arrière ( 13) comprend la paroi arrière ( 10), la paroi inférieure ( 11), tandis que l'élément avant ( 14) comprend la paroi avant ( 9). 12 Tête de club de golf selon la revendication 11, caractérisée en ce que l'élément arrière ( 13) est prolongé latéralement et vers le haut par un cou ( 2).