KR940008444B1 - 골프볼 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

골브볼

제1도는 1908년 이래 현재까지 사용되고 있는 종래 골프볼의 딤플 구성도.

제2도는 또 다른 종래 골프볼(미국특허 4729861호)의 딤플 구성도.

제3도 및 제4도는 공기 역학적 대칭을 이루기 위하여 딤플이 형성되지 않은 다수의 최대원주선을 사용한 종래 골프볼의 딤플 구성도.

제5도는 딤플의 깊이를 줄이고 이에 의해 골프볼 극지역(POLAR REGION)의 딤플 체적을 줄임으로써 공기역학적 대칭이 어떻게 이루어지는가를 나타내는 미국특허 제4,744,564호에 따른 골프볼.

제6도는 본 발명에 따른 골프볼 구성의 개략도.

제7도는 8개의 동일한 구면 정삼각형과 12개의 동일한 구면 직각 삼각형으로 구성되는 기하학적 구면 다면체(GEODESIC PRISM)에 따른 본 발명의 골프볼 딤플 배치 제한패턴(DIMPLE CONSTRAINING PATTERN)의 극점 평면도(POLAR VIEW).

제8도는 제7도의 딤플배치제한패턴하에 배치된 딤플을 나타내는 본 발명에 따른 골프볼.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

T.S : 상반구 B.S : 하반구

E : 적도선 A : 축

P : 극점 G : 구체

①-⑥ : 딤플 A-J : 구면 다각형

본 발명은 골프볼에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 골프경기시 접하는 여러가지 환경 및 대기상태 하에서 골프볼의 성능이 극대화 될 수 있도록 하기 위한 딤플을 갖는 골프볼 및 그 제조방법에 관한 것이다.

오랜동안 골프볼 제조업자들은 골프볼이 골프 클럽에 의해 타격될때 그 골프볼이 날아가는 거리를 늘리고자 노력해왔으며, 더욱 특히 1번 우드 클럽(WOOD CLUB)이나 드라이빙 클럽(DRIVING CLUB)에 의해 타격될때 그 비행거리를 늘리고자 노력해왔다. 따라서 많은 특허들이 골프공의 비행거리 내지 공기역학적 성능을 증대시키는 발명들에 대하여 부여되어 왔으며, 실질적으로 골프불에 여러가지 크기, 깊이, 형상의 딤플을 사용하고 딤플 평행렬(MULTIPLE PARALLEL ROWS OF DIMPLES)이 생기지 않도록 함으로써 골프볼의 비행거리를 늘렸다. 골프볼의 구면상에 딤플을 배치한다는 것은 필연적으로 골프볼의 구면을 몇개의 작은 면적으로 분할하는 결과로 되는데 골프공에는 이러한 딤플배치제한패턴(DIMPLE CONSTRAINING PATTERN)에 따라 딤플이 배치된다. 딤플배치제한패턴으로는 8면체, 12면체, 20면체와 같이 소위 플라톤 정수(PLATONIAN FIGURES)에 따른 정다면체가 널리 활용되고 있으며 대개는 평면을 구면으로 변환함에 있어서 불규칙한 만곡형상(DISTORTION EFFECT)을 피하기 위해 분할된 면적이 더 작은 면적으로 세분화되며 또한 상기와 같은 플라톤 정수에 덧붙여 다수의 기하학적 각 가둥 및 다른 가하학적 형상들이 딤플배치제한패턴을 개발, 발전시키는데에 사용되어 오고 있다.

골프볼은 임의의 회전축으로 스핀을 주어 치더라도 그 비행거리 및 비행시간에 대한 편차가 일정범위 이내이어야 한다는 것이 미국골프협회(USGA) 또는 영국골프협회(R＆A)등의 규정에 의해 요청되고 있으므로 골프공의 공기 역학적 성능은 골프공이 일정타격력에 의해 임의의 축으로 타격될 경우 필요충분한 비행거리를 확보할 수 있을 뿐만 아니라 그 비행거리와 방향의 편차를 줄일 수 있어야 하고, 나아가 다양한 환경조건 및 기상조건 하에서 그 영향을 적게 받는 것이 바람직하다.

많은 특허들이 골프볼의 성능을 높히기 위하여 특정패턴 또는 공간적인 관련성을 적용한 발명에 대하여 부여되고 있다. 미국특허 제4,141,599호는 다수의 딤플 평행렬 및 딤플이 형성되지 않은 골프볼 외주면의 둘레에 형성된 원주 통로들(CIRCUMFRENTIAL PATHS)을 제거하기 위하여 딤플배치제한패턴으로서 20면체를 사용하는 기술을 개시하고 있으며 미국특허 제4,729,861호 역시 딤플배치제한패턴으로써 20면체를 사용하되 딤플 상호간의 공간적 관계를 특정한 것을 개시하고 있다.

그런데 이러한 패턴들을 사용함으로써 종래 테일러에 부여된 미국특허 제878,254호에 따른 골프공의 비행거리를 늘릴 수 있었으나 실제적으로 이러한 제품들은 그 적도선에 타격되어 적도선을 통하는 축을 기준으로 하여 회전될때 상이한 비행특성을 나타내는바 이는 임의의 축에 대하여 동일한 공기역학적 성능을 발휘하여야 한다는 골프볼의 대칭 비행에 관한 USGA의 규정에 부합되지 않음이 밝혀졌다.

이러한 대칭 규정에 실패함으로 인하여 많은 새로운 패턴과 특허들이 나타나게 되었는데, 가장 손쉽게 시도되어진 개발은 골프볼의 표면상에 다수의 분할선을 사용하거나 또는 딤플이 형성되어 있지 않은 다수의 최대 원주선을 사용하는 것이었다. 미국특허 제4,147,727호, 제4,560,168호, 및 제4,948,143호는 이러한 기술에 관한 예들이다.

그런데 이러한 패턴들은 골프볼의 공기역학적 대칭특성을 높히는 결과를 가져오기는 했지만 반면에 딤플이 형성되지 않은 원주통로 또는 스므스 밴드(SMOOTH BANDS)는 미국특허 제4,141,559호에서 지적된 바와 같이 보다 큰 공기역학적 저항과 이에 따른 비행거리의 감소를 초래케 하였다.

미국특허 제4,744,564호는 골프볼의 공기역학적 대칭특성을 성취하는 의미에서 신기원을 이룩하고 있다. 골프볼의 극지역(POLAR REGION)에서의 딤플의 깊이를 얕게 하고 이에 따라 그 딤플의 체적을 감소시킴으로써 골프볼은 그 비행거리를 감소시키지 않고도 공기 역학적 대칭특성을 만족하며 비행할 수 있게 된 것이다. 지금까지의 모든 골프볼들은 그 볼의 외주면상에 동일 크기의 딤플들이 모우 동일 깊이를 가지도록 형성되었는바 골프볼이 그 외주면상에 크기가 다른 다수의 딤플등을 갖는 경우라면 동일크기의 각 딤플들은 골프볼의 외주면 전체에 걸쳐 동일한 깊이를 가졌을 것이다. 또한 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 골프볼의 딤플 깊이를 깊게 하는 것이 골프볼을 낮게 나르게 하고, 반면에 딤플 깊이를 얕게 하는 것이 골프볼의 비행궤적(TRAJECTORY)을 증대시키는 결과로 된다는 것을 잘 알고 있으며 따라서 골프볼의 일정부위에 형성된 딤플의 깊이를 얕게 할 경우, 볼을 더 높게 나를 수 있게 할 수 있을 것이라고 예측되어졌다. 그러나 이것이 미국특허 제4,744,564호에 해당하는 것은 아닌바, 이는 PH모드(POLESHORIZONTAL MODE:축을 중심으로 회전하는 경우)하에서의 비행궤도는 비교적 변화없이 유지되고, POP모드(POLE OVER POLE MODE: PH모드와 반대, 즉 극(POLE)과 극(POLE)이 서로 위치가 바뀌는 방향으로 회전하는 경우)에 따른 비행궤도는 PH모드와 조화되기 위해 실질적으로 감소되기 때문이다.

공지 기술 및 새로운 딤플패턴을 사용함으로써 많은 신제품들이 개발되었고 종래의 기술들의 발전되었다. 저궤도(LOW TRAJECTORY)를 가지는 볼과 고궤도(HIGH TRAJECTORY)를 가지는 볼과 같은 특수한 제품이 소개되었는데 이것은 역품을 받아 그리고 순풍을 받아 각각 더 좋은 성능을 나타내었다. 이러한 디자인은 골프 경기자로 하여금 상황에 맞게 골프볼을 교체하여 사용할 수 있게 함으로써 주어진 홀(HOLE)에서의 진행된 거리를 증대시킬 수 있었으며, 이로 인해 볼을 교체하지 않은 경기자보다 유리한 위치를 점할 수 있게 하였다.

이러한 불평등 이익을 제거하기 위하여 USGA는 경기자로 하여금 골프 경기의 18홀 모든 라운드를 또는 동안 동일한 형태의 볼을 사용토록 하는 볼에 관한 규칙을 제정하였는데 이러한 규칙이 생겨남으로 인해 골프볼 제조업자들은 그들의 연구노력을 골프경기가 행해지는 광범위한 조건하에서 최적의 성능을 나타내는 골프볼을 개발하는 쪽으로 기울이게 되었다.

본 발명은 골프경기가 행해지는 다양한 조건하에서 골프볼의 성능을 최적화시킬 수 있는 딤플을 갖는 골프볼을 제공하며, 본 발명에 따른 골프볼은 그 볼의 일정 면적에 대해서는 고궤도에 적합한 딤플을 갖도록 디자인하고 다른 면적에 대해서는 저궤도에 적합한 딤플을 갖도록 하며 또다른 면적에 대해서는 중간궤도에 적합한 딤플을 갖도록 디자인함으로써, 또한 더 나아가 비행거리를 최대화할 수 있도록 다양한 크기 및 깊이를 갖는 딤플을 사용함으로써 골프경기가 행하여지는 역풍, 순풍, 무풍, 고고도, 저고도, 고온, 저온 또는 이들의 어떠한 조합하에서도 이들 조건과 상관없이 개선된 공기역학적 성능을 나타내도록 제조되는 것이다.

이하 본 발명에 따른 골프볼을 첨부도면에 의거 상세히 설명한다.

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 골프볼에 형성된 딤플의 배열, 크기, 깊이 및 형상이 비행궤도, 비행거리를 결정하며 어느 정도는 그 편차를 좌우한다는 점에 대하여 잘 알고 있으며 전술한 바와 같이 미국특허 제4,744,564호에서는 골프볼의 극지역(POLAR REGIONS)에 형성된 딤플의 체적을 변화시킴으로써 골프볼의 공기역학적 대칭이 조정될 수 있다는 기술을 개시하고 있다.

본 발명에 있어서 골프볼은 우선 그 표면이 일련의 구면 다각형(SPHERICAL POLYGONS)으로 분할되어진 후 그 분할되어진 딤플배치제한패턴내에 배치될 일련의 딤플배열(CONFIGURATION)이 결정된다. 딤플배열의 한 형태는 순풍에 대하여 최적성능을 나타내도록 결정되고, 또다른 한 형태는 역풍에 대하여 최적 성능을 나타내도록 결정되며, 다른 딤플들은 각각 무풍, 저고도, 고고도, 저온 및 고온조건에 최적의 성능을 나타내도록 그 배열 형태가 결정된다. 본 발명에 있어서 골프볼의 표면에 형성된 체적은 최적화되어지는 각기 다른 조건별로 약간씩 다르게 될 것이라는 점에 주목되어져야 한다.

상기의 결정이 이루어지면 골프공은 각기 다양한 최적화 특성을 이용하여 제조된다. 한 일정 면적에 순풍 조건하에서 최적성능을 나타내는 딤플이 배치될 것이고 다른 한 일정면적에서는 역풍조건에 대하여, 그리고 다른 면적들은 각각 무풍, 저고도, 고고도, 저온 및 고온에 최적의 성능을 나타내는 각각의 딤플이 배치될 것이다. 이들 각 면적은 골프볼의 딤플배치제한패턴의 형태를 결정짓는 구면 다각형에 꼭 들어맞는 것이며 지역화(LOCALIZED)된다. 이것은 상기에서 서술한 바의 최적배열형태를 취하고 그 제한패턴에 따라 잘라내어 조각그림 맞추기 퍼즐(JIGSAW PUZZLE)을 만들고, 각 퍼즐의 부분을 활용하여 새로운 배열형태(CONFIGURATION)를 구성하는 것과 유사한 것이다.

이들 각각의 작은 면적들은 골프볼의 전체적인 공기역학에 기여한다. 놀라운 사실은 요소들의 조합이 적절히 이루어졌을때 골프볼은 공기역학에 대하여 소위 시너지효과(SYNERGISTIC EFFECT:최소 공급에너지로 비행체(골프볼)에 대하여 일정의 위치, 속도를 부여하는 궤도를 얻는 효과)를 가지며 이러한 골프볼은 모든 시험조건하에서 뛰어난 성능을 나타낸다는 사실이다. 이것은 "지역화된 공기의 현상"(LOCALIZED AERODYNAMIC PHENOMENON)이라는 용어를 탄생케 하는 것이다.

본래 어느정도는 경험적이지만 최적화된 요소로부터 골프볼을 재구성하는 데에는 어떤 가이드 라인이 있다. 대부분의 골프경기는 비교적 저고도에서 비교적 바람이 약한 기상상태하에서 행하여지기 때문에 이에 사용되는 골프볼의 대다수는 이러한 조건에 최적화되도록 디지인된 요소로 이루어져야 하며 나아가 최적 구성요소들의 체적의 합인 딤플의 전체 체적은 저고도의 평온한 기상상태에서의 골프경기에 최적인 범위에 있어야 한다. 이것은 그 체적이 딤플의 상부를 가로지르는 현으로부터 측정될 경우 분석적으로 0.02-0.026in³의 범위로 결정되고 있다.

이하 본 발명에 따른 골프볼의 대표적인 실시예를 상세히 기술한다.

제6도는 본 발명에 따른 골프볼 구성의 개략도이며 제7도는 8개의 동일한 구면 정삼각형(본 도면에는 이들 중의 4개인 A,B,C와 D만이 도시되어 있다)과 12개의 동일한 구면 직각삼각형(본 도면에는 이들 중의 6개인 E,F,G,H,I와 J만이 도시되어 있다)으로 분할된 본 발명에 따른 골프볼 구면의 극점 평면도를 나타낸다. 각 구면 정삼각형 및 직각삼각형은 그 크기가 각각 동일하지만 이들 삼각형내에 제한되어지는 딤플의 수와 크기 및 깊이는 반드시 동일할 필요는 없다. 지금까지 본 발명자가 성취한 최선의 결과는 다음의 표 1에 기재한 설계기준을 이용함으로써 달성된다.

설계기준

[표 1]

예측된 대로 본 발명에 따른 골프볼 표면의 대부분의 무풍, 상온 및 저고도에서의 정상궤도를 이룰 수 있는 면적(표면의 25.72%)의 또는 무풍, 고온 및 저고도에서의 정상궤도를 이룰 수 있는 면적(표면의 16.18%)으로 덮혀진다. 그러나 골프볼의 비행에 있어서 적은 공기역학적 저항으로부터 큰 공기역학적 저항으로의 전환은 골프볼의 속도와 공기점성과의 함수이기 때문에 볼의 지역은 기본적으로 골프경기가 행하여지는 모든 조건을 만족하도록 설계되어져야만 한다.

수많은 설계의 반복시행을 통해 제8도에 도시한 바의 골프볼이 개발되었다. 제8도의 골프볼은 제7도에 도시한 제한패턴을 보여주고 있고 그 제한팬턴내에 배치된 딤플들을 도시하고 있다. 제8도에 도시한 골프볼은 아라비아숫자 1-6으로 구분되어지는 여섯 종류의 다른 딤플크기를 갖는다. 딤플의 크기와 갯수는 다음 표 2와 같으며 하나의 골프공은 총 428개의 딤플을 갖는다.

딤플크기 및 갯수

[표 2]

제8도를 면밀히 살펴보면 골프볼은 표 1에 설정된 설계기준에 부합되는 것을 알 수 있는데 동일한 구면 정삼각형 B와 C는 그 딤플의 배치에 있어서 서로 같으며 구면 직각삼각형 G와 H도 그 딤플배치가 동일하다. 그외의 삼각형은 모두 딤플의 배치에 있어서 서로 다르며 특정 조건에 적합하고 지역화된 공기역학 현상에 기여하도록 설계되어진 것이다.

제8도에 도시한 골프볼의 후반구(이면에 나타나는 부분이므로 미도시됨)는 도시된 전반구와 기본적으로 동일한 복제형이지만 가장 공기역학적으로 만족되어지는 금형라인 또는 적도를 이루는 양만큼, 예컨대 60도 만큼 회전된다. 골프볼의 후반구가 전반구와 복제형을 이룬다는 사실은 표 1에서 설명되는데 여기에 기재된 각 삼각형의 구면 점유비율은 실제적으로 이들 삼각형의 양반구 전체에 대한 점유비율을 나타낸다.

제8도의 디자인에 따른 제품에 대하여 수많은 성능시험에 행하여졌는바 이 골프볼은 각각의 시험에 있어서 경기 또는 환경조건에 상관없이, 비교되어지는 모든 다른 골프볼보다 비행거리 성능이 우월하거나 동등하였다. 이에 대한 증명은 USGA 및 R＆A 규정에 따른 시험결과에 나타나 있으며 여기서 골프볼은 거리에 있어서 규정을 훨씬 상회하는 것이었으며 모든 다른 측면(크기, 무게, 초기속도 및 공기역학적 대칭)에서 규정에 부합되었다.

제7도 및 제8도는 단 하나의 골프볼의 디자인만이 이는 본 발명의 일부분으로 이해되고 해석되어져야 하며 다른 제한패턴과 다른 딤플 수를 갖는 골프볼의 수많은 디자인이 지역화된 공기역학적 특성 및 골프볼의 성능을 최적화시키기 위한 조각그림 맞추기라는 본 발명에 따른 원리를 사용함으로써 개발되어질 수 있으며 유일한 요건은 제한패턴이 구면을 공기역학적으로 최적화시킬 수 있는 충분히 작은 면적으로 분할하여야 한다는 것이다.

이 분할숫자는 반구(半球)에 대하여 최소 8개 즉 전체구면에 대하여 최소 16개인 것이 바람직하다.

Claims (5)

1. 적도에 모울드 분할선이 형성되고, 이 모울드 분할선에 의해 구체가 동일한 크기의 상반구와 하반구로 나뉘며, 상기 모울드 분할선상에는 딤플이 형성되지 않도록 형성된 구체와 ; 상기 모울드 분할선에 의해 규정되는 평면의 중앙을 관통하며, 상기 상반구와 하반구와 만나는 점에서 양극점을 이루며, 상기 평면에 대하여 수직인 축과 ; 상기 상분구 표면상에 배설되어 딤플배치제한패턴으로 사용되는 4개의 동일한 구면 정삼각형(A,B,C 및 D) 및 6개의 동일한 구면 직각삼각형(E,F,G,H,I 및 J)으로 된 제1의 구면 삼각형세트와 ; 상기 하반구 표면상에 배설되어 딤플배치제한패턴으로 사용되는 4개의 동일한 구면 정삼각형 및 6개의 동일한 구면 직각삼각형으로서 상기 제1의 구면 삼각형세트와 복제형상이되, 상기 축을 중심으로 60도 만큼 회전된 제2의 구면 삼각형세트와 ; 그리고 형상이 상기 딤플배치제한패턴내에 들어가기 적합하도록 결정되는 일련의 딤플로서, 그 형상의 적어도 하나는 순풍에 대하여 최적의 공기역학적 성능을 나타내도록 결정되고, 또다른 하나는 역풍에 대하여 최적의 공기역학적 성능을 나타내도록 결정되며, 또다른 하나는 무풍하에서 최적의 공기 역학적성능을 나타내도록 결정되며 그리고 다른 형상들은 고고도, 저고도, 저온 및 고온하에서 각각 최적의 공기역학적 성능을 나타내도록 결정되는 일련의 딤플 ; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 골프볼.
2. 제1항에 있어서, 각 상,하반구에 대하여, 상기 4개의 구면 정삼각형중의 하나(A)는 그 중심이 극점에 놓이도록 배치되고 나머지 3개의 구면 정삼각형(B,C 및 D)은 상기 하나의 구면 정삼각형(A)의 둘레에 각각 그 한면씩을 공유하도록 배치되며, 상기 6개의 구면 직각삼각형(E-J)은 각 빗변이 상기 3개의 구면 정삼각형(B,C 및 D)의 변과 각각 접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 골프볼.
3. 제2항에 있어서, 구면 삼각형의 배열 및 딤플의 배치는 제7도에 도시된 바와 같으며 그 딤플의 크기와 갯수는 다음과 같은 것을 특징으로 하는 골프볼.
4. 제3항에 있어서, 딤플의 체적은 최적화되는 서로 다른 기상조건에 따라 다르되, 그 총 체적은 딤플의 상부를 지나는 현으로부터 측정할 경우 0.020 내지 0.026inch³범위내인 것을 특징으로 하는 골프볼.
5. 제1항에 있어서, 골프볼의 외주면 전체에 형성된 딤플의 갯수가 총 428개인 것을 특징으로 하는 골프볼.