Brevet FR2700475A1 — publié le 19940722

Tête de club à face de frappe recouverte d'un matériau de différents modules. La présente invention concerne une tête de club de golf. Elle est plus particulièrement relative à un perfectionnement concernant sa face de frappe. Les faces de frappe des clubs de golf actuels sont généralement réalisées à partir de matériaux à fort module d'élasticité pour différentes raisons. D'une part, la face d'impact doit résister au choc de la balle et ne pas s'effondrer. D'autre part, le module du matériau influence la vitesse de départ de la balle. Lorsque le module est trop faible, (en dessous de 0,1 GPa) la vitesse chute considérablement. De plus, la demanderesse a constaté que les modules élevés ont tendance à procurer moins d'effet "rétro" à la balle (appelé "back spin"). L'association des deux composantes; une vitesse élevée et un taux de "back spin" faible ; a pour effet d'augmenter la distance parcourue par la balle. Les matériaux employés sont généralement les métaux (acier, alu ou autres), les céramiques ou les matériaux composites à base de résine époxyde chargés de fibres carbone, par exemple. La demanderesse a néanmoins constaté que ces types de face étaient peu tolérants lors des coups décentrés sur les parties latérales de la face. Autrement dit, I'effet d'engrennement est faible donc la rotation de la balle aussi ("side spin") et conduit à une dispersion importante des balles à l'arrivée. Pour les têtes du type "bois", I'effet d'engrennement peut être en partie corrigé par la courbure horizontale de la face (appelé "bulge"), mais cette solution n'est toujours pas satisfaisante car il est difficile de contrôler et respecter industriellement ce paramêtre géométrique sur les têtes 'bois métal' notamment. De plus, les têtes du type "fer" sont généralement planes et la correction par le "bulge" n'est pas possible. Enfin, lors des coups frappés sur la partie haute de la face, c'est-àdire au-dessus du centre de percussion de la face, I'effet "rétro" (back spin) est diminué considérablement. L'emploi des matériaux à haut module conduit à diminuer l'effet "rétro" dans une proportion telle que la balle ne vole plus correctement et la distance de vol est fortement raccourcie. A l'inverse, le document FR-A-2 550 457 décrit une tête de club de golf comprenant une plaque frontale constituant en partie ou en totalité la face frontale d'impact et réalisée dans une résine ionomère dont le module de compression de Young est faible ; de l'ordre de 0,2 à 0,5 GPa. Ce document tend à démontrer que l'utilisation des ionomères dans la plage de valeur définie permet un gain de la vitesse de balle (ou coefficient de restitution) par rapport aux aciers, par exemple. Le gain est en fait faible et de l'ordre de 0,5 à 1 m/s environ. En revanche, les valeurs de "back spin" avec ce type de matériaux sont grandes et ont tendance à freiner la balle lors de son contact avec le sol. En définitive, le gain en distance parcourue par la balle est nul, voire négatif, par rapport à l'utilisation des aciers. La présente invention vise à perfectionner les têtes connues et à apporter le meilleur compromis distance/tolérance quelque soit l'endroit où l'impact se fait sur la face. A cet effet, la tête de club de golf suivant l'invention comprend un corps et une face d'impact limitée par une arête inférieure, une arête supérieure et deux arêtes latérales ; au centre de la face est défini fictivement le centre de percussion (O) qui est à l'origine d'un repère orthogonal fictif défini par un axe horizontal (I, I') et un axe vertical (J, r) ; l'intersection de l'axe (I, r) avec les arêtes latérales définissent la largeur (L) de la face et l'intersection de l'axe (J,;r) avec les arêtes inférieure et supérieure définissent la hauteur (H) de la face.La face d'impact est divisée en deux surfaces (S1) et (S2) distinctes - la surface (S1) est recouverte d'un matériau à module de Young élevé ; supérieur à 15 GPa ; de préférence supérieur à 100 GPa et ladite surface (S1) s'étend horizontalement de part et d'autre de l'axe (J, J') sur une largeur (l) comprise entre 20 et 40% de la largeur (L), et verticalement, à partir du voisinage de l'arête inférieure, jusqu'au delà de l'axe (I, r) sur une hauteur (h) comprise entre 65 et 85% de (H) - la surface (S2) est recouverte d'un matériau à module de Young faible ; inférieur à 15 GPa, de préférence compris entre 0,1 et 10 GPa ladite surface (S2) s'étendant sur sensiblement la surface restante de la face d'impact. Avantageusement, le matériau de la surface (S1) est choisi parmi les matériaux métalliques ; tels que l'aluminium, le titane, l'acier, le bronze et le tungstène. Il peut être choisi aussi parmi ; le caoutchouc à haut module, la céramique, les matériaux composites à matrice thermodurcissable chargée de fibres et les matériaux composites à matrice thermoplastique à haut module fortement chargée en fibres. Le matériau de la surface (S2) est choisi parmi les thermoplastiques à base de polyamides, ABS, Polyéthylènes, ionomères et dérivés. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée suivante et en référence aux dessins annexés qui représentent à titres d'exemples des modes particuliers de l'invention - la figure 1 est une vue de face d'une tête de club de golf selon l'invention - la figure 2 est une vue en perspective de la tête de la figure 1 - la figure 3 est une vue en coupe selon (A, A') de la tête de la figure 1 - les figures 4 et 5 illustrent deux graphes comparatifs lors de tirs décentrés côté pointe (en "toe") avec une tête traditionnelle (figure 4) et une tête selon l'invention (figure 5) - la figure 6 est une vue d'un assemblage particulier d'une tête selon un mode de réalisation de l'invention - la figure 7 est une vue d'une variante de la figure 6 - la figure 8 est une autre variante - la figure 9 est une vue d'une tête du type "fer". La tête selon l'invention, comme cela est illustré à titre non limitatif à la figure 1, peut être du type "bois" et comporte un corps (1) comprenant une face d'impact (2) et se prolonge latéralement et vers le haut par un cou (3) destiné à recevoir le manche du club. La face d'impact est limitée par une arête supérieure (20), inférieure (21) et deux arêtes latérales (22, 23). Le centre de la face, appelé encore centre de percussion est représenté fictivement par le point (O). Il définit l'origine d'un repère orthogonal fictif constitué par un axe horizontal (I, I'), parallèle au sol, et un axe vertical (J, J') perpendiculaire à (I, I'). La surface et la forme de la face d'impact varient généralement sensiblement d'une tête à l'autre et il est donc difficile de définir des repères comparables d'une tête à l'autre. C'est pourquoi, dans le cas présent, on considère que la largeur (L) de la tête correspond à la distance des points d'intersection des arêtes latérales (22, 23) avec l'axe (I, r). De même, la hauteur (H) correspond à la distance des points d'intersection des arêtes supérieure (20, 21) et inférieure avec l'axe (J, J'). Ainsi repérée, la face (2) selon l'invention est divisée en deux surfaces (S1) et (S2) distinctes. La première surface (S1) s'étend d'une part selon une direction horizontale de part et d'autre de l'axe (J, J'), de façon symétrique sur une largeur (l) comprise entre 20 et 40% de la largeur (L) de la face ci-dessus définie. Cette première surface (S1) s'étend d'autre part, selon une direction verticale, à partir du voisinage de l'arête inférieure (21) jusqu'au-delà de l'axe (I, I') sur une hauteur comprise entre 65 et 85% de la hauteur (H) de la face. La surface (S1) est constituée en un matériau à fort module de Young. Selon l'invention, le module est supérieur à 15 GPa, de préférence supérieur à 100 GPa. Sur la figure 1, on a illustré en cercle pointillé (C), la limite d'impact d'une balle autour du centre (O), pour un tir parfaitement centré. Le cercle (C) a un diamètre d'environ 18 (+1 mm) et s'inscrit entièrement dans la surface (S1). Autrement dit, pour les tirs centrés, la balle entre en contact avec un matériau à fort module uniquement. Ainsi, la vitesse de balle est excellente ; l'effet "rétro" ("back spin") est faible mais suffisant pour permettre à la balle de voler correctement. Ainsi le compromis vitesse/"back spin" est parfaitement optimisé pour obtenir une distance maximale. Le cercle (C1) représente la limite d'impact de la balle lors d'un coup décentré en bas de la face. Dans ce cas, la balle ne subit aucune déviation latérale ; en revanche, la rotation rétrograde de la balle ("back spin") est plus important à cet endroit qu'au centre face (O). (C1) s'inscrit entièrement dans la surface (S1) à matériau à fort module de Young ; on limite considérablement le "back spin" et on augmente ainsi la distance parcourue par la balle. Parmi les matériaux qui peuvent convenir pour (S1), on peut choisir les matériaux métalliques tels que l'aluminium (70 GPa), le titane (100-150 GPa), l'acier (170-210 GPa), le bronze (60 GPa), le tungstène (400 GPa). On peut employer également certains caoutchoucs à haut module (75 GPa), les céramiques (600 GPa), les matériaux composites à matrice thermodurcissable telle qu'époxyde ou autres chargée fibres de carbone, verre, métalliques ou autres (graphite =100 GPa), et certains matériaux composites à matrice thermoplastique à haut module chargés fibres de verre (20 GPa). La seconde surface (S2) s'étend sur sensiblement toute la surface restante de la face d'impact. Autrement dit, elle occupe les régions latérales de la face ainsi que la région supérieure. La surface (S2) est constituée d'un matériau à faible module de Young. Selon la caractéristique de l'invention, le module est inférieur à 15 GPa, de préférence compris entre 0,1 et 10 GPa. En deçà de 0,1 GPa, la demanderesse a constaté que la vitesse de la balle chute à des valeurs inférieures à 50 m/s ; alors que les valeurs atteintes au-delà sont de l'ordre de 60-70 m/s pour une vitesse de tête entre 40 m/s et 50 m/s. Lors des tirs décentrés côté talon ("heel") ou côté pointe ("toe"), l'impact de la balle vient s'inscrire, en partie au moins, dans la surface (S2) à faible module de Young, procurant ainsi à la balle un fort effet d'engrennement ("side spin") qui a pour effet positif de recentrer la balle par rapport à une trajectoire rectiligne idéale. Les figures 4 et 5 montrent un essai comparatif pour 10 tirs décentrés en "toe" à 20 mm du centre face (O). L'échelle en abscisse est la déviation latérale relative en mètre par rapport à une trajectoire rectiligne repérée au point (O). L'échelle en ordonnée est la distance parcourue par la balle en mètre. La figure 4 concerne une tête dont la surface (S2) est en acier donc à fort module. La figure 5 concerne une tête dont la surface (S2) est en matière plastique à faible module d'Young. Lors des tirs décentrés en haut, l'impact de la balle s'inscrit, en partie au moins, dans la surface (S2). En raison du faible module du matériau, l'effet de "back spin" est augmenté à une valeur suffisante pour permettre à la balle de voler correctement. Comme on l'a dit précédemment, en dessous d'un taux de "back spin" donné, la distance de balle chute brutalement d'où la nécessité d'assurer une valeur minimale de "back spin" dans cette région. Parmi les matériaux susceptibles d'être utilisés pour recouvrir la surface (S2), on peut citer les matériaux thermoplastiques sans charge (0,1-2 GPa), tels que les polyamides, ABS, polyéthylènes, ionomères et dérivés. On peut citer également les matériaux plastiques chargés de fibres (1-15 GPa). Comme le montre l'exemple de la figure 3, le corps (1) de la tête comprend une coque creuse qui peut être métallique ou dans tout autre matériau résistant tel qu'en composite ou matière plastique injectée. La coque comprend une paroi supérieure (10), inférieure (11), une paroi phériphérique (12) et une paroi avant (13). Ces différentes parois forment une cavité interne fermée (4) avantageusement remplie d'une mousse, telle qu'une mousse de polyuréthane. Sur la paroi avant (13) est ménagé un logement (130) dans lequel est ajustée une pièce rapportée (6) en deux parties (60, 61) de matériaux à module de Young différent. Les deux parties peuvent être rapportées en même temps ou séparément dans le logement. De préférence, le logement (130) a sensiblement une hauteur voisine de la hauteur (H) de la face d'impact. En particulier, le bord (131) du logement a une épaisseur (e) faible de l'ordre de 1-2 mm seulement. La figure 6 illustre un mode particulier de réalisation d'une tête du type "bois" munie d'un logement (130) dont la forme est complémentaire de celle d'une pièce rapportée (6). La pièce (6) comprend deux parties (60, 61) ; une partie (60) en matériau à fort module d'Young, correspondant à la surface (S1) d'impact et une seconde partie en matériau à faible module (61) correspondant à la surface (S2). La pièce (6) peut être fixée dans le logement par tout moyen approprié tel que collage, vissage, rivetage ou autre. La figure 7 illustre une variante dans laquelle, le logement (130) du corps (1) est limité à la surface (S2). La pièce rapportée (61) a une forme complémentaire de celle du logement et est donc réalisée dans le même matériau à faible module d'Young. Le corps (1) comprend une partie avant (131) en relief, correspondant à la surface (S1). Sa surface arrive à fleur avec la surface de la pièce rapportée (61). Avantageusement, le corps (1) est réalisé en métal tel qu'en acier, titane ou aluminium par moulage. La pièce rapportée (6) peut être fabriquée en matière plastique séparément puis collée et/ou vissée à l'intérieur du logement. La figure 8 illustre une autre variante selon laquelle, le logement est limité à la surface (S1) seulement et reçoit une pièce rapportée (60) de forme complémentaire en matériau à fort module. Le corps (1) est réalisé en matière plastique chargée ou non de faible module. Avantageusement, il est obtenu par injection. La figure 9 illustre un exemple de réalisation de l'invention pour une tête du type "fer". La forme particulière de la surface (S1) n'est pas limitée. Avantageusement, elle est de forme trapézoïdale dont la grande base se situe au voisinage de l'arête inférieure (21) de la face. Mais, on peut prévoir d'autres formes sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1) Tête de club de golf comprenant un corps (1) et une face d'impact (2) limitée par une arête supérieure (20), inférieure (21) et deux arêtes latérales (22, 23) ; au centre de la face est défini fictivement le centre de percussion (O) qui est l'origine d'un repère orthogonal fictif défini par un axe horizontal (I, I') et un axe vertical (J, J') ; l'intersection de l'axe (I, I') avec les arêtes latérales (22, 23) définissent la largeur (L) de la face et l'intersection de l'axe (J, J') avec les arêtes inférieure (21) et supérieure (20) définissent la hauteur (H) de la face caractérisé en ce que ladite face d'impact (2) est divisée en deux surfaces (S1) et (S2) distinctes - la surface (S1) étant recouverte d'un matériau à module de Young élevé, supérieur à 15 GPa, de préférence supérieur à 100 GPa ; ladite surface (SI), s'étendant horizontalement de part et d'autre de l'axe (I, I') sur une largeur (l) comprise entre 20 et 40% de (L) ; et verticalement à partir de l'arête inférieure (21), jusqu'au-delà de l'axe (I, I') sur une hauteur (h) comprise entre 65 et 85% de (H) - la surface (S2) étant recouverte d'un matériau à module de Young faible, inférieur à 15 GPa, de préférence compris entre 0,1 et 10 GPa ladite surface (S2) s'étendant sur le reste de la face. 2) Tête de club de golf selon la revendication 1, caractérisée en ce que le matériau de la surface (S1) est choisi parmi les matériaux métalliques, tels que l'aluminium, le titane, le bronze, l'acier et le tungstène. 3) Tête de club selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau de la surface (S1) est choisi parmi le caoutchouc à haut module, la céramique, les matériaux composites à matrice thermodurcissable chargée de fibres, et les matériaux composites à matrice thermoplastique à haut module fortement chargée en fibres. 4) Tête de club selon la revendication 1, 2, ou 3, caractérisée en ce que le matériau de la surface (S2) est choisi parmi les matériaux thermoplastiques à base de polyamides, ABS, polyéthylènes, ionomères et dérivés. 5) Tête de club selon la revendication 4, caractérisée en ce que les matériaux plastiques sont chargés de fibres courtes. 6) Tête de club selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le corps (1) est muni d'un logement (130) dans lequel est insérée une pièce rapportée (6) en deux parties (60, 61) correspondant aux deux surfaces distinctes (S1) et (S2). 7) Tête de club selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le corps (1) est muni d'un logement (130) limité à la surface (S2) et reçoit une pièce rapportée (61) de forme complémentaire ; ledit corps comprenant une partie avant (131) en relief correspondant à la surface (S1). 8) Tête de club selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le corps (1) est muni d'un logement (130) limité à la surface (S1) seulement et reçoit une pièce rapportée (60) de forme complémentaire. 9) Tête de club selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la forme de la surface (S1) est trapézoïdale dont la grande base est située au voisinage de l'arête inférieure (21). 10) Tête de club de golf selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'il s'agit d'une tête du type "bois". 11) Tête de club de golf selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'il s'agit d'une tête du type "fer".