Brevet FR2706777A1 — publié le 19941230

Manche de club de golf à répartition de flexibilité optimisée. La présente invention a pour objet un manche de club de golf perfectionné et concerne plus particulièrement un manche en matériau composite dont la répartition de la flexibilité a été optimisée afin d'augmenter les performances du club. L'invention concerne également un club de golf équipé d'un tel manche. Les manches de club de l'art antérieur se présentent généralement sous la forme d'un profil tubulaire tronconique dont le diamètre le plus important se trouve à 'extrémité supérieure (appelée généralement 'butt) destinée à recevoir la poignée du club et le diamètre le plus faible à l'extrémité inférieure (appelée 'tip) destinée à recevoir la tête du club. La rigidité flexionnelle, qui est le produit du module de Young du matériau (E) par rinertie de la section (1) décroit de façon sensiblement exponentielle du "but" vers le 'tip' dans la mesure o I = Ir (D4-d4)/64 (D = diamètre externe et d = diamètre interne du manche) (figure 1). Les valeurs de rigidité (El) à r'extrémité en 'butta du manche varient selon les manches du marché de 60 à 100 N.m2 mais rallure de la courbe reste sensiblement la même. Pour les manches traditionnels choisis parmi ceux dont la partie en 'butt' a des valeurs de rigidité faibles, on obtient une augmentation sensible de la vitesse de tête, et par conséquent de la vitesse de départ de la balle. La souplesse est néanmoins répartie sur toute la longueur du manche en raison de la conception traditionnelle du manche comme le montre r'allure de la courbe (C2) (figure 1). La vitesse de déformation du manche lors du mouvement de swing (et plus particulièrement lors de la phase de 'déverrouillage" avant rimpact) s'ajoute à la vitesse d'entraînement du manche générée par le joueur et produit une augmentation de lordre de 1 à 2 m/s. Cependant, la vitesse de rotation (back spin") et r'angle de départ de la balle avec de tels manches dits 'souples' sont plus importants qu'avec les autres manches. Les trajectoires de la balle sont donc plus hautes et la balle s'arrête plus rapidement au contact du sol; ce qui fait que le gain en distance n'est pas meilleur qu'avec des manches traditionnels de rigidité standard (courbe C1). Une correction par la diminution de rangle de la face (dit 'loft' statique) ne suffit pas à modifier suffisamment les valeurs de ces deux paramètres pour augmenter la performance du club. Le document US4,319,750 divulgue la construction d'un-manche en matériau composite dont les 250 premiers millimètres à partir de rextrémité en 'butt' sont assouplis par rapport au reste du manche. Cette zone de rigidité flexionnelle affaiblie correspond à la région de préhension du club. Les mains du joueur réalisent un encastrement qui s'oppose à la déformation dans cette région. En conséquence, un assouplissement dans cette région est peu efficace et conduit à perturber davantage le joueur qui a tendance à se crisper sur la poignée du club pour s'opposer à la déformation engendrée. Le but de la présente invention est d'optimiser la répartition de la rigidité flexionnelle du manche en fonction de sa longueur de façon à augmenter les performances générales du club sans perturber le joueur en déplaçant la fleaxibilité en dehors des mais du joueur. Pour cela, le manche selon rinvention est constitué par un profil tubulaire ayant une rigidité flexionnelle évolutive en fonction de la longueur, comprenant plusieurs parties; - une partie supérieure (en 'butt' rigide s'étendant à partir de l'extrémité supérieure du manche de plus grand diamètre, ayant une longueur (11) au moins égale à 200 mm, et dont la rigidité flexionnelle est au moins égale à 50N.m2, - une partie centrale se raccordant à l'extrémité inférieure de la partie supérieure, ayant une longueur (L2), - une partie inférieure se raccordant à la partie centrale, ayant une longueur (L-3) et s'étendant jusqu'à l'extrémité inférieure destinée à recevoir la tête du club, caractérisé en ce que la partie centrale est constituée d'une zone se raccordant à la partie supérieure rigide, de longueur (d) comprise entre 100 et 300 mm dans laquelle la rigidité flexionnelle est o comprise entre 20 et 40 N.m2; étant entendu que L1 + d partie inférieure à laquelle elle se raccorde. La zone flexible se situe dans la portion du manche la plus solicitée durant le mouvement du swing; c'est-à-dire juste à l'avant de la région correspondant à l'encastrement réalisé par les mains du joueur. Cette dernière est suffisamment rigide pour ne pas perturber le joueur. Au-delà de la zone flexible, la partie du manche est à nouveau plus rigide pour maintenir un taux de rotation de la balle (back spin) et un angle de départ de la balle satisfaisants. Selon une caractéristique avantageuse, le manche de club de golf est caractérisé en ce que la rigidité flexionnelle de la partie supérieure diminue à partir de 'extrémité supérieure du manche vers l'autre extrémité se raccordant à ladite partie centrale. Le demandeur a constaté que la partie en 'tip' avait une influence sur les paramètres de vitesse et de rotation de balle seulement pendant le temps de contact avec la balle. Cette partie est au contraire peu sollicitée pendant le mouvement de swing, au contraire de la partie à proximité du butt'. Il est ainsi avantageux de conserver une valeur de rigidité minimale constante, ou variable progressivement vers l'extrémité en 'tip' afin de diminuer la vitesse de rotation de la balle. Ainsi selon une première caractéristique, la partie inférieure dont la longueur (L3) est comprise entre 200 et 300 mm a une rigidté flexionnelle supérieure ou égale à 20 Nn2. Seblon une caractéristique complémentaire, la rigidité flexionnelle de la partie inférieure augmente à partir de extrémité se raccordant à la partie centrale vers!extréité inférieure du manche. Selon une caractéristique alternative, la rigidité flexionnelle de la partie inférieure est sensiblement constante sur toute la longueur (L3). Afin d'obtenir la répartition de rigidité selon rinvention, et particulièrement, une zone flexible aux valeurs déterminées, sans devoir concevoir une géométrie particulière du manche, l'épaisseur de la paroi tubulaire du manche comprend une succession de couches de matériau composite à base de fibres orientées selon une direction parallèle à rare longitudinal du manche et de couches à base de fibres inclinées par rapport à l'axe longitudinal du manche; lesdites fibres orientées selon la direction parallèle à raxe longitudinal étant en majorité des fibres ayant un module d'élasticité inférieure, dans la zone flexible, au module d'élasticité des fibres pareillement orientées en dehors de la zone flexible. Seblon une caractéristique complémentaire de rinvention, les fibres orientées selon la direction parallèle à raxe longitudinal dans la zone flexible sont majoritairement en verre et/ou aramide. Selon une autre caractéristique de 'invention, les fibres orientées selon la direction parallèle à l'axe longitudinal en dehors de la zone flexible sont majoritairement en graphite. Selon une autre caractéristique complémentaire de rinvention, les fibres inclinées par rapport à raxe du manche sont majoritairement en graphite. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention se dégageront de la description qui va suivre en regard des graphes et dessins annexés et dont, - la figure 1 représente un graphique montrant la répartition de rigidité flexionnelle (El), exprimée 1 o en N.m2 en ordonnée; en fonction de la longueur du manche (L), exprimée en millimètre en abscisse, pour un manche 'rigide' du marché (C1) et un manche 'soup[e' du marché (C2); - la figure 2 représente un graphique montrant rinfluence de la rigidité d'une série de manches à rigidité constante (en abscisse) sur l'évolution de la vitesse de la balle (en ordonnée à droite exprimée en m/s et courbe V) et sur l'évolution du taux de rotation (en ordonnée à gauche en tour/minute et courbe T); - la figure 3 représente un graphique montrant un exemple selon rinvention de répartition de rigidité flexionnelle (El) en fonction de la longueur (L) du manche (courbe C); - la figure 4 représente un graphique montrant rinfluence de la position d'une plage flexible de 100 mm de longueur dans la zone (d) selon rinvention (figurant en abscisse en mm) sur l'évolution du taux de rotation (figurant en ordonnée à gauche et courbe T1) et sur l'évolution de la vitesse balle (figurant en ordonnée à droite et courbe VI). - la figure 5 montre un exemple de la réalisation d'un club selon rinvention; - la figure 6 montre un second exemple de réalisation d'un club selon rinvention; - la figure 7 représente la courbe cdévolution de la rigidité flexionnelle (El), en ordonnée, en fonction de la longueur (L) du manche, en abscisse, pour rexerrmple I du mode selon la figure 5; - la figure 8 représente la courbe d'évolution de la rigidité flexionnelle (El) en fonction de la longueur (L) du manche pour fexemple Il d'un mode selon la figure 6. Comme le montre la figure 1, rallure de la courbe de la répartition de rigidité flexionnelle (El) en fonction de la longueur a une forme sensiblement exponentielle décroissante, à partir de rextrémité supérieure du manche; dite extrémité en 'butt", vers rextrémité inférieure; dite extrémité en "tip'. La courbe (Cl) illustre le cas d'un manche 'rigide' du marché de forme tronconique traditionnelle dont la rigidité flexionnele en 'butt est supérieure à 90 N.m2. La décroissance est en grande partie due à la diminution de section ou des diamètres en direction de fextrémité en 'tip' dont la formule est: El = E.ic (D4 - d4)/64 o D = diamètre extemrne du manche, d = diamètre intemrne, E = module de Young du matériau. La courbe (C2) illustre le cas d'un manche 'souple" du marché dont la rigidité flexionnelle en butt' est voisine de 60 N.m2. L'allure de la courbe (C2) est identique à celle de (Cl). L'influence de la rigidité sur les paramètres de vitesse et de taux de rotation de la balle est illustrée à titre d'exemple à la figure 2. Pour un manche à rigidité constante sur toute sa longueur (diamètre constant et matériau homogène), on remarque que plus le manche est souple (El m2) plus les valeurs de vitesse de balle (V) et de taux de rotation (T) s'élèvent. La figure 3 illustre un exemple selon invention de répartition de rigidité flexionnelle en fonction de la longueur du manche. Le manche (1) peut être décomposé en plusieurs parties distinctes. Une partie supérieure (2) rigide qui s'étend à partir de I'extrémité en 'butt= (20) et se prolonge sur une longueur (L1) au moins égale à 200 mm, correspond sensiblement à la longueur sur laquelle les mains du joueur réalise l'encastrement. Dans cette partie, la rigidité doit être supérieure ou égale à 50 N.m2 de préférence supérieure à 70N.m2, pour assurer une raideur suffisante pour une déformation minimale qui ne perturbe pas le joueur. 1 0 Le manche comprend une partie centrale (3) qui se raccorde à l'autre extrémité (21) de la partie supérieure (2). Cette partie a une longueur (L2) plus ou moins importante selon le type de manche. Cette partie (3) est composée d'une première zone (30) particulièrement flexible de longueur (d) qui se raccorde à l'extrémité (21) de la partie supérieure (2) d'un côté et à la zone restante (31) de la partie centrale (3). Cette zone flexible a une rigidité comprise entre 20 et 40N.m2 et une longueur (d) comprise entre 100 et 300 mm. Toutefois, il est important que la somme de (L1) et (d) soit inférieure ou égale à 500 mnm pour que le manche selon l'invention reste efficace. En effet, comme le montre la figure 4 à titre expérimental, au-delà de 500 mm environ, rinfluence de la zone flexible sur les paramètres recherchés est quasiment nulle. Au-delà de cette limite, la courbe (V/) de vitesse se stabilise à un niveau faible et la courbe (Tl) de taux de rotation 2o décroit faiblement. Le graphe de la figure 4 correspond à une zone flexible de longueur (d) égale à 100 mn sur un manche normal (rigidité en butt' 70 N.m2, rigidité en 'ip' 30 N.m2 sur les 300 derniers mil rimètres, rigidité de 20 N.m2 de la zone flexible d'abscisse variable). La zone restante (31), de longueur (L2 - d) du manche selon l'invention (figure 3), se raccorde d'un cdté à la zone flexible (30) et de rautre à une partie inférieure (4) de longueur (L3). La rigidité flexionnelle de la zone restante (31) est variable en fonction de la longueur. Sa valeur doit être supérieure ou égale à 50 N.m2, de préférence, supérieure à 70 N.m2 au début, c'est-à-dire à proximité de la zone flexible (30). El!e diminue vers la partie inférieure (41) pour atteindre une valeur au moins égale à 20 N.m2 de préférence comprise entre 25 et 55 N.m2. La décroissance n'est pas nécessairement continue. En raison du changement du nombre de couches de matériau composite sur un manche en foncton de la longueur (le nombre de couches augmentent généralement en direction de rextrémité inférieure), la valeur de rigidité augmente brusquement de quelques N.m2 dans la zone de transition puis décroit à nouveau en raison de la diminution de diamètre. Néanmoins, il est nécessaire pour lefficacité de linvention que la zone restante (31) ait un niveau de rigidité suffisant pour diminuer significativement le taux de rotation de la balle. Enfin, le manche comprend une partie inférieure (4) se raccordant par son extrémité (41) à ladite zone restante (31) de la partie centrale (3) et se terminant par lextrémité inférieure (40). La demanderesse a constaté que cette partie de longueur (L3) comprise entre 200 et 300 mm à partir de l'extrémité inférieure (40) joue un rôle important sur les paramètres recherchés pendant le temps de contact avec la balle. La rigidification progressive de cette partie n'apporte pas d'améliorations sensibles sur la vitesse de la balle mais entraîne une diminution du taux de rotation à partir d'une valeur minimale de 20 N.m2 seulement, qui est intéressante. De préférence, la partie inférieure (4) aura une rigidité flexionnelle constante ou légèrement croissante à partir de rextrémité (41) reliée à la zone restante (4). La figure 5 illustre un mode particulier de réalisation d'un club comprenant un manche selon l'invention. Le manche comprend une partie supérieure (2) de longueur (L1) de forme sensiblement tronconique régulière recouverte, en partie au moins, par une poignée (5). La partie supérieure (2) est suivie d'un retreint s'étendant sur une longueur (d) et constituant la zone flexible (30) du manche. Ce retreint est obtenu par une brusque diminution du diamètre interne et du diamètre externe du manche dans cette zone par rapport à l'extrémité inférieure (21) de la partie supérieure (2). Le retreint peut être cylindrique ou au contraire légèrement tronconique. Le reste de la partie centrale est constituée d'une seconde partie tronconique régulière (31) dont le diamètre le plus grand est à proximité du retreint et le plus petit diamètre se raccorde à la partie inférieure (4) du manche. Cette dernière a une forme tronconique inversée par rapport aux autres troncs de cône du manche, c'est-à-dire que le diamètre le plus petit est situé à rextrémité (41) se raccordant à la partie centrale (3) et le diamètre le plus grand est situé à!extrémité inférieure (40) du manche. Le club de golf selon rinvention comprend une tête (6) dont le cou (60) pénètre à rintérieur de la partie inférieure (4) du manche, sur une certaine blongueur, au moins de celle-ci. Le manche de la figure 5 est construit d'un empilement de couches composites de fibres, principalement, de carbone et de résine thermodurcissable ou thermoplastique. L'empilement peut être réalisé, d'une manière connue en soi, par drappage de nappes successives de composite, puis moulage. Le diamètre interne moyen au niveau de la zone flexible (30) comprenant le retreint est compris entre 6 et 7 mm. L'épaisseur de la paroi tubulaire dans cette zone est comprise entre 1,5 et 2 mm environ. La figure 6 illustre un second mode de réalisation de Iinvention. Le manche est de forme classique, c'est-à-dire qu'il est tronconique sur la plus grande partie de sa longueur (L). Toutefois, une faible partie à rextrémité en "tip" peut être prévue cylindrique pour faciliter l'adaptation de cette partie avec le cou (60) de la tête (6) du club. En effet, lors du montage de la tête sur le manche, il peut être nécessaire de raccourcir préalablement le manche pour obtenir la longueur finale du club souhaité. Bien entendu, toute la partie inférieure (4), telle que précédemment définie, pourrait être aussi 3o cylindrique ou encore identique à celle du mode de la figure 5. L'épaisseur de la paroi tubulaire du manche de la figure 6 comprend une succession de couches de matériau composite à base de fibres orientées selon une direction parallèle à l'axe longitudinal (i-r) du manche et de couches à base de fibres inclinées d'un certain angle, de préférence 45 , par rapport à Faxe (- I'). Les fibres sont imprégnées dune résine thermodurcissable du type époxyde ou encore thermoplastique. Dans la zone flexible (30) de longueur (d), les fibres à 0 par rapport à (I-r) sont majoritairement constituées en verre et/ou aramide. En dehors de ladite zone, les fibres à 0 sont majoritairement constituées en carbone. Enfin, sur toute la blongueur (.) du manche, les fibres inclinées, de préférence à 45 par rapport à ([-I'), peuvent être en verre, aramide et/ou carbone selon les caractéristiques de résistance et rigidité en torsion souhaitées. Les deux exemples suivants correspondent aux caractéristiques d'un manche de l'invention respectivement selon les modes des figures 5 et 6. Exemple 1 (mode de ta figure 5). - Longueur totale (L) = 1057,2 mm - Diamètre en 'butt" = 12,1 mm Conicité générale partie supérieure (2) = 0,2 - Longueur (.1) partie supérieure (2) = 200 mm - Longueur du retreint cylindrique = 100 mm Diamètre interne retreint = 8,6 mm - Epaisseur composite = 1,75 mm Longueur (L2) partie centrale (3) = 600 mm - Conicité zone restante (3) = 0,2 - Longueur (L3) partie inférieure (4) = 257,2 mm - Conicité partie inférieure (4) = 0,3 Le type d'empilement est le suivant: Position/butt Normbre de couches Disposition des couches _____________ _ (du 'butte vers le 'tip) O à 300 mm 12 couches OAi 45B/I 45B/OAi 45B1 45B/OA/OA 300 à 1057 12 couches OA/ 45Bi 45BiOA/ 45B/ 45B/OBIOB Le type de matériaux employés sont: N A B Fournisseur Tomy Tomy 9 Matériau T300 (carbone) M40 (carbone) Module 112GPa 164GPa Epaisseur 0,124 mm 0,124 mm Densité 1, 52 1,48 La courbe d'évolution de la rigidité fonctionnelle en fonction de la longueur est donnée par la figure 7. Exempla 2 (mode de la figure 6): Longueur totale (L) = 1057 mm - Diamètre en 'butt' = 12,1 mm - Conicité générale = 0,21 - Longueur (LI) partie supérieure (2) = 200 mm - Longueur (d) zone flexible (30) = 100 mm Longueur partie inférieure = 250 mm. Type d'empilement: Position/butt Nombre de couches Dispostion des couches (du 'butt vers le 'tip') O à 200 mm 12 OAI 45A/ 45A/OA/ 45A/ 45A/OA/OA à300 mmn 12 OBI/ 45A/+45A/OB/ 45A/+45A/OAIOC 300 à 800 mm 12 OAI+45A/ 45A/OA/ 45A/ 45AIOC/OC 800 à 920 mm 13 OAI 45A/ 45A/0A/ 45AI 45A/OCIOCIOC 920 à 1057 14 OA/+45A/ +45A/OAI 45A/ 45A/OC/OC/OClOC o0 Type de matériaux employés: NO A B C Fournisseur Toray Toray Toray Matériau T300 (carbone) Verre M40J (carbone) Module 112 GPa 29 GPa 190 GPa Epaisseur 0,124 0,104 0,124 Densité 1,49 1,75 1,49 La courbe d'évolution de la rigidité flexionnelle en fonction de la longueur est donnée par la figure & Bien entendu, rinvention n'est pas limitée aux modes de réalisation ainsi décrits et comprend tous les équivalents techniques pouvant entrer dans fétendue des revendications suivantes. REVENDICATIONS 1. Manche de club de golf constitué par un profil tubulaire ayant une rigidité flexionnelle évolutive en fonction de la longueur, comprenant plusieurs parties; - une partie supérieure (2) (en 'butt) rigide s'étendant à partir de l'extrémité supérieure (20) du manche de plus grand diamètre, ayant une longueur (L1) au moins égale à 200 mm, et dont bla rigidité flexionnelle est au moins égale à 50 N.m2, - une partie centrale (3) se raccordant à l'extrémité inférieure (21) de la partie supérieure (2), ayant une longueur (-2), - une partie inférieure (4) se raccordant à la partie centrale (3), ayant une longueur (L3) et o s'étendant jusqu'à rextrémité inférieure (40) destinée à recevoir la tête du club, caractérisé en ce que la partie centrale (3) est constituée d'une zone flexible (30) se raccordant à la partie supérieure rigide (21), de longueur (d) comprise entre 100 et 300 mm dans laquelle la rigidité flexionnelle est comprise entre 20 et 40 N.m2; étant entendu que L1 + d; 500 mm; et, 1 $- d'une zone restante (31), se raccordant à ladite zone flexible (30), et dont la rigidité flexionnelle à partir d'une valeur supérieure ou égale à 50 N.m2 à proximité de ladite zone flexible, est décroissante vers la partie inférieure (41) à laquelle elle se raccorde. 2. Manche de club de golf selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rigidité flexionnelle de la partie supérieure (2) diminue à partir de l'extrémité supérieure (20) du manche vers l'autre extrémité (21) se raccordant à ladite partie centrale (3). 3. Manche de club de golf selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie inférieure (4) a une longueur (3) comprise entre 200 et 300 mm et une rigidité flexionnelle supérieure ou égale à N.mr2. 4. Manche de club de golf selon la revendication 3, caractérisé en ce que la rigidité flexionnelle de la partie inférieure (4) augmente à partir de fextrémité (41) se raccordant à la partie centrale (3) vers rextrémité inférieure (40) du manche. 5. Manche de club de golf selon la revendication 3, caractérisé en ce que la rigidité flexionnelle de la partie inférieure (4) est sensiblement constante sur toute la longueur (.3). 6. Manche de club de golf selon rune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que iépaisseur de la paroi tubulaire du manche comprend une succession de couches de matériau composite à base de fibres orientées selon une direction parallèle à l'axe longitudinal (I-r) du manche et de couches à base de fibres inclinées par rapport à raxe longitudinal (-r) du manche; lesdites fibres orientées selon la direction parallèle à faxe longitudinal (I-r) étant en majorité des fibres ayant un module d'élasticité inférieure, dans la zone flexible (30), au module d'élasticité des fibres pareillement orientées en dehors de la zone flexible (30). 7. Manche de club de golf selon la revendication 6, caractérisé en ce que les fibres orientées selon la direction parallèle à raxe longitudinal (I-r) dans la zone flexible (30) sont majoritairement en verre eVou aramide. 8. Manche de club de golf selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les fibres orientées selon la direction parallèle à raxe longitudcinal (-r) en dehors de la zone flexible sont majoritairement en graphite. 9. Manche de club de golf selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les fibres inclinées par rapport à l'axe M-r) du manche sont majoritairement en graphite.