Le golf est un sport qui requiert un choix de matériel d'une complexité toute particulière. Un champion professionnel, pour frapper environ 70 fois seulement une balle sur un parcours de 18 trous, pourra utiliser une bonne quinzaine de clubs différents dont les caractéristiques seront adaptés à chaque coup, ces caractéristiques comprenant la longueur du manche, le poids du club et la forme de la tête ainsi que son angle d'ouverture (dit angle de loft). On retiendra ici les caractéristiques qui dépendent essentiellement de la morphologie du joueur, c'est-à-dire la longueur et la flexibilité du manche ainsi que le poids total du club. Ces trois paramètres essentiels conduisent à des définitions «normalisées» communément admises par tous les golfeurs et caractérisant les «séries» de clubs. On entend par série de clubs, un ensemble de près d'une douzaine de clubs, plus particulièrement de 8 fers et 3 bois ou de 9 fers et 6 bois appartenant tous à la fois à l'une des cinq classes d'élasticité définies suivant l'échelle de «Kenneth Smith» et désignées respectivement par L (ladies), A (flexible), R (médium), S (stiff c'est-à-dire raide), E (extra stiff, c'est-à-dire extra raide), ainsi qu'à l'une ou l'autre des deux classes de longueurs de manche (homme ou dame). On peut déjà remarquer ici qu'il n'y a pas de définition précise, scientifique, de ces classes d'élasticité: où s'arrête le médium pour devenir un stiff?
Il convient de rappeler que chacun des 15 clubs d'une série de 9 fers et 6 bois a une tête qui vient frapper la balle sous un angle différent (angle de loft) permettant de lui imprimer une trajectoire plus ou moins tendue et plus ou moins stabilisée selon la giration donnée à la balle pour tenir compte des distances et des obstacles qu'il faut franchir. Cet angle de loft est modifié avec l'élasticité du manche. Ainsi, si un fabricant de clubs de golf veut proposer une gamme un peu complète de clubs, il lui faut fabriquer, pour tenir compte des 5 degrés d'élasticité et des 2 degrés de longueur (homme, dame), 10 séries (5 x 2). Les clubs d'une même série ont des caractéristiques différentes mais ces caractéristiques présentent cependant une certaine homogénéité concernant notamment la caractéristique que constitue le «swing-weight» qui doit rester sensiblement constant pour les clubs d'une même série. Ce «swing-weight», sorte de moment de la force de frappe exercée sur la balle, se calcule en multipliant le poids total du club par la longueur de la distance qui sépare le centre de gravité du club d'un point théorique situé conventionnellement à 12 pouces, c'est-à-dire à 30,5 cm du sommet du manche du club (official scale swing-weight) ou à 14 pouces (35,5 cm) du sommet du manche (lorythmique swing-weight). Il est d'une grande complexité de tenir compte de l'ensemble des paramètres caractéristiques des clubs pour fabriquer des séries de clubs homogènes souhaitées par les joueurs (c'est-à-dire des séries de clubs dites «consistent» pour les joueurs anglophones).
On peut ici signaler qu'il est également intéressant d'alléger le manche d'un club de golf. En effet l'énergie E récupérée par la balle en fin de «swing» sera d'autant plus élevée, c'est-à-dire que la balle ira d'autant plus loin, que le manche sera plus léger.
L'énergie donnée à la balle est telle que E = 1/2 Mv2, M étant la masse du club et v la vitesse du swing. On voit que pour un même effort, si la masse est faible, la vitesse augmente et l'énergie transmise à la balle également dans une proportion qui croît comme le carré de cette vitesse. Il peut donc paraître intéressant d'utiliser des matériaux légers tels les fibres de carbone par exemple pour fabriquer les clubs de golf. Cependant les manches en fibres de synthèse ont d'autres défauts qui n'ont jusqu'à présent pu être facilement maîtrisés, en particulier, il est très difficile d'obtenir une série de clubs en fibres de carbone «consistent» comme dit ci-avant.
On peut observer que la caractéristique physique qui prendra le mieux en compte l'ensemble des variables (poids, longueur, élasticité) est la fréquence de vibrations du club car elle intègre l'ensemble de ces paramètres.
Cette recherche d'équilibrage de la fréquence, ou de «frequency matching» comme disent les anglophones, est connue dans le domaine des clubs de golf. Des auteurs et fabricants se sont penchés sur ce problème et ont pris des brevets.
Ainsi, le brevet U.S. n° 3 871 649 présente une méthode de réglage de la fréquence en faisant varier soit les longueurs des extrémités des clubs métalliques qui ont des diamètres différents, soit l'épaisseur de la paroi métallique mais on ne trouve pas cette juxtaposition par emboîtage sur des longueurs «I» déterminées à volonté de deux parois de modules d'élasticité différents qui est ici présentée.
Le brevet U.S. n° 4 122 593 présente une table permettant de calculer la quantité de matière à enlever à l'une ou l'autre des extrémités d'un club métallique pour l'équilibrer en fréquence à l'intérieur d'une fourchette étroite.
Enfin, le document GB-A-2 146 906 (Wilson Sporting Goods) présente une méthode d'équilibrage des fréquences vibratoires, en faisant, lors de la fabrication par étirage puis martelage du tube métallique varier la longueur d'un retreint (ou «step») intermédiaire puis en enlevant de la matière à une extrémité.
Pour qu'une série de clubs soit homogène («consistent») il faut donc que la fréquence de vibration des clubs de la série soit constante ou, si le joueur le souhaite, qu'elle varie régulièrement d'un club de la série à un autre.
Les dispositifs selon l'invention permettent de contrôler la fréquence de vibration et le swing-weight de clubs de golf obtenus à partir de mêmes matériaux métalliques ou composites en fibres de carbone associées à des fibres de bore, d'aramides ou de verre, produits en séries industrielles.
L'invention a pour objet une méthode de production de clubs de golf constitués d'un manche tubulaire comportant une poignée à une extrémité et dont l'autre extrémité reçoit la tête du club, caractérisée en ce que, pour déterminer la flexibilité du manche, on agit sur sa rigidité en faisant varier la ou les longueurs d'emboîtage de deux ou plusieurs tubes les uns dans les autres, le premier comprenant la poignée, le second ou les autres constituant la partie du manche supportant la tête du club sur des distances telles que la rigidité puisse être déterminée, l'extrémité de la poignée étant solidement maintenue fixe, par la mesure de la fréquence de vibration de la partie libre du club.
Ainsi selon l'invention le club de golf obtenu selon la méthode de production exposée ci-dessus se caractérise en ce qu'il est constitué d'un manche fait de plusieurs éléments emboités les uns dans les autres sur des distances définies comportant une poignée à une extrémité et dont l'autre extrémité reçoit la tête du club, certains au moins des dits éléments étant métalliques.
Ainsi, les clubs sont obtenus à partir de tubes constitués dans des matériaux métalliques ou de synthèse puis emboîtés les uns dans les autres sur des longueurs telles que le manche de club étant solidement maintenu fixe, dans un étau par exemple, on puisse contrôler la fréquence vibratoire de la partie libre image exacte de sa rigidité.
Il faut écrire ici que l'équation qui exprime simplement, dans des conditions sans doute approchées mais satisfaisantes, cette fréquence «f» de vibration peut s'écrire:
- E désigne le module d'élasticité du matériau constituant le manche (module de Jung),
- R et r les rayons extérieur et intérieur du manche creux,
- M la masse de la tête du club
- L désigne la longueur du club
- m la masse du manche.
Pour mesurer cette fréquence f, le club comme dit ci-avant, est fermement maintenu, bloqué, au niveau supérieur de la poignée du manche dans un étau par exemple.
On observe que pour faire varier la fréquence de vibration d'un club on ne peut agir sur tous les paramètres car la masse M et la longueur L sont imposées par les normes. Ainsi, si l'on souhaite par exemple que les 9 clubs «fers» d'une même série aient la même fréquence de vibration f alors que les masses Mi, M2, M3,...des têtes et les longueurs Li, L2, L3,...des clubs sont imposées, il faut agir presque essentiellement sur les paramètres du numérateur de l'équation, c'est-à-dire sur la rigidité.
La caractéristique essentielle de l'invention tient compte de ce qui vient d'être exposé ci-avant, car elle consiste à faire varier «à la demande» la rigidité des manches des clubs en emboîtant sur des longueurs déterminées «I» un fouet central dans un ou des tubes d'extrémité.
Ainsi, la superposition par emboîtage de deux matériaux sertis, frettés ou collés sur des longueurs «I» que l'on peut choisir à volonté permet de faire varier la rigidité également à volonté. La formule exprimant la fréquence de vibration du club doit alors tenir compte dans son numérateur du paramètre «1» de longueur d'emboîtage des matériaux superposés.
Pour bien faire comprendre l'invention, on en décrira ci-après des exemples d'exécution sans caractère limitatif aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 représente un dessin schématique de deux clubs ayant des poids de tête Mi et M2 différents mais des parties centrales (1) et (2) identiques emboîtées au niveau des poignées dans des tubes sur des longueurs différentes I1 et I2.
La figure 2 représente deux clubs dont les fouets (1) et (2) identiques sont emboîtés sur une même longueur dans des tubes au niveau des poignées (7) et (8) mais dans des tubes sur des longueurs différentes au niveau des têtes M3 et M4.
La figure 3 rassemble les caractéristiques des deux figures précédentes et la figure 4 est une coupe schématique d'une autre variante selon laquelle le tube formant fouet se compose d'une paroi tubulaire extérieure d'acier contenant une paroi tubulaire intérieure en fibres de synthèse collées ou frettées.
Selon l'exemple de la figure 1, les deux clubs sont constitués par deux tubes 1 et 2 en fibres de carbone liées par des résines époxydes par exemple. Ces tubes sont absolument identique tant par leur composition que par leurs caractéristiques métrologiques, de sorte qu'ils peuvent être fabriqués en série, ce qui est d'un grand intérêt économique.
Selon une caractéristique de la méthode de fabrication des clubs selon l'invention, ces tubes sont emboîtés puis collés ou sertis sur des longueurs I1, I2 à l'intérieur des tubes métalliques 3 et 4 destinés à constituer les poignées des clubs. Les longueurs I1 et I2 d'introduction, de collage ou de sertissage des tubes 3 et 4 sont choisies, de façon que la fréquence vibratoire des fouets L, et L2 qui s'étendent de la tête aux poignées collées en supportant les charges de tête Mi et M2 soit la même, compte tenu de ce que la vibration est modifiée au niveau de l'entrée des fouets à l'intérieur des tubes 3 et 4. Selon ce dispositif, on conçoit qu'on puisse fabriquer aisément une série de clubs homogènes tout en restant à l'intérieur des limites imposées par les normes et habitudes internationales. On peut également conserver un swing-weight constant car on observe qu'au fur et à mesure que la masse Mi augmente de poids, la longueur emboîtée I1 augmente vers 12 et le déplacement du centre de gravité Ci ne se fait pas uniquement vers la masse Mi selon l'augmentation de cette masse.
Si le swing-weight ne peut être conservé constant, on peut ajouter au niveau de la poignée une petite masse dont l'influence ne s'exercera pas sur la fréquence de vibration puisque la poignée est maintenue fixe qui tendra par contre à éloigner le centre de gravité de la tête Mi.
Selon l'exemple de la figure 2, les deux clubs sont constitués par deux tubes (1) et (2) en fibres de synthèse, fibres de carbone par exemple liées par des résines époxydes. Ces tubes sont absolument identiques tant par leur composition que par leurs caractéristiques métrologiques, de sorte qu'ils peuvent être fabriqués en série également.
Selon une caractéristique de la méthode de fabrication des clubs selon l'invention, ces tubes sont emboîtés puis sertis ou collés dans des manchons (5) et (6) sur des longueurs 13 et 14 choisies de façon que la fréquence vibratoire des fouets L3 et L4, qui s'étendent de la tête aux poignées (7) et (8) maintenues fixes en supportant les charges M3, et M4, soit la même. On a vu en effet, que la fréquence vibratoire tient compte non seulement des masses et des longueurs constituant le fouet, mais aussi des longueurs d'emboîtage qui se trouvent ici transformées à volonté sur les longueurs 13 et 14. Selon ce dispositif, on conçoit qu'on puisse fabriquer aisément une série de clubs homogènes (consistent) tout en restant à l'intérieur des limites imposées par les normes et habitudes internationales. On peut, en effet, conserver un swing-weight constant car on observe qu'au fur et à mesure que la masse M4 diminue de poids, la longueur 14 diminue, et le déplacement du centre de gravité C2 ne se fait pas uniquement vers le manche mais aussi vers la tête avec l'allongement du manchon d'une longueur 13 ou 14.
Selon l'exemple de la figure 3, les deux clubs sont constitués par deux tubes (1) et (2) en fibres de synthèse, fibres de carbone par exemple liées par des résines époxydes. Cette fois-ci encore, ces tubes sont absolument identiques de sorte qu'ils peuvent également être fabriqués en série.
Selon une caractéristique de la méthode de fabrication des clubs selon l'invention, ces tubes sont emboîtés puis sertis ou collés dans les manchons de tête (9) et (10) qui portent les têtes M5 et M6 dans les tubes de poignées (11) et (12) sur des longueurs respectives 15 et 16 puis 17 et 18 de telle façon que la fréquence vibratoire des fouets L5 et L6 qui s'étendent de la tête des clubs au sommet des piognées moins une longueur «d», 4 ou 5 pouces (10 ou 12,5 cm) par exemple, qui délimite la position des mains du joueur, soit la même. Cette longueur d est celle qui lors de la mesure de la fréquence vibratoire est maintenue fixe dans l'étau.
Selon ce dispositif, on conçoit aussi qu'on puisse fabriquer une série de clubs homogènes (consistent) comme dans les deux cas précédents. On peut aussi conserver un swing-weight constant et déplaçant le centre de gravité C3 de façon indiquée dans les cas précédents.
On remarquera aussi que le dispositif selon l'invention permet une économie substantielle de matériaux coûteux puisque la partie du manche au niveau de la poignée du club est surtout constituée par un métal sensiblement moins cher que les fibres de synthèse.
On remarquera également que le dispositif selon l'invention permet de pallier un inconvénient qui freine l'utilisation des fibres de synthèse (aux caractéristiques pourtant si intéressantes) dans la fabrication des clubs de golf: les têtes devant parfois être changées, elles sont de préférence collées avec des adhésifs thermo-fusibles. Or ceux-ci ne peuvent être utilisés car les manches en fibres liées à des résines résistent mal à la chaleur. En l'occurrence, les manchons métalliques (5, 6, 9, 10) qui isolent le manche en fibres des têtes, permettent ces collages thermo-fusibles puisqu'ils résistent à la chaleur.
Selon la variante représentée sur la figure 4, les tubes formant fouets sont des tubes composites résultant de l'association d'une paroi tubulaire extérieure métallique (14, 16) par exemple en acier, et d'une paroi interne (15) formée par un tube de fibres de synthèse fretté à l'intérieur du tube métallique (14) et pouvant accroître ses caractéristiques mécaniques en particulier sa rigidité tout en permettant l'allègement de l'ensemble. Cette disposition peut enfin être adoptée sur une partie seulement du fouet, c'est-à-dire que le tube de fibres fretté (15) prévu à l'intérieur du tube d'acier (14) peut ne s'étendre que sur une fraction de la longueur du tube d'acier (14).
D'autre part, le tube (14) peut être suivi par une succession de tubes (16 etc.) de diamètres décroissants emboîtés et collés ou frettés les uns dans les autres comme représenté sur la figure 4. Enfin, un manchon (17) en produit synthétique isolant peut être interposé entre le tube (14) du fouet et le tube métallique formant le manche.