專利名稱：具有最大慣性矩的推桿頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于高爾夫運(yùn)動的推桿頭設(shè)計。
背景技術(shù)：
當(dāng)推桿頭擊打高爾夫球時，推桿對高爾夫球施加一個力，同時高爾夫球?qū)ν茥U施 加一個方向相反的同等力。通常，高爾夫球?qū)ν茥U施加的力具有兩個作用減緩?fù)茥U的前向 直線運(yùn)動；及使推桿頭圍繞穿過其質(zhì)心(COM，center ofmass)的縱軸旋轉(zhuǎn)。由于推桿頭的旋轉(zhuǎn)會導(dǎo)致高爾夫球在方向上和速度上的誤差，所以這種旋轉(zhuǎn)是不 希望存在的。如果推桿頭擊球時其表面(face)垂直于高爾夫球的所期望初始運(yùn)動方向(本 應(yīng)如此)，那么由于推桿頭的旋轉(zhuǎn)而使其指向偏離這個所期望方向，導(dǎo)致誤差產(chǎn)生。在高爾 夫球與推桿頭表面接觸的短暫過程中，推桿頭以小角度旋轉(zhuǎn)，因此，當(dāng)高爾夫球離開推桿頭 表面時，高爾夫球?qū)⒃谂c旋轉(zhuǎn)后的表面垂直而不是與初始表面垂直的方向上運(yùn)動。并且，由 于撞擊推桿頭的部分動能轉(zhuǎn)化為推桿頭所獲得的轉(zhuǎn)動能，所擊打的高爾夫球的速度也將小 于預(yù)期速度。但是，如果在推桿頭的質(zhì)心前部直接擊中高爾夫球，將不會引起圍繞質(zhì)心軸的轉(zhuǎn) 動，也可以避免上述方向上和速度上的誤差。當(dāng)然，并不能經(jīng)常在推桿頭的質(zhì)心前部直接擊 中高爾夫球。因此，推桿頭的穿過推桿頭質(zhì)心的縱軸的慣性矩(MOI，moment of inertia) 就非常重要。(慣性矩可定義為Σ，其中，每個質(zhì)量單元叫乘以該單元的位置和所選與 推桿頭質(zhì)心相交的縱軸之間的垂直距離^的平方)。對于并未直接與推桿頭的質(zhì)心前部撞 擊，慣性矩越大，則角度誤差就越小。換句話說，慣性矩越大，產(chǎn)生可接受擊球的推桿頭擊球 面的面積也越大。這種關(guān)系也說明了為何慣性矩如此重要。美國高爾夫球協(xié)會(USGA)章程限定了推桿頭的尺寸，但并未限定推桿頭的重量 或慣性矩。職業(yè)高爾夫球員一貫擊打與推桿面上的點極其接近的高爾夫球部分，該點位于 推桿頭質(zhì)心的前部，被稱作推桿頭表面上的質(zhì)心點或最佳擊球點。許多文章、書籍和專利都錯誤地認(rèn)為最佳擊球點是推桿頭撞擊中心(COP，center of percussion)前部的點。產(chǎn)生這種混淆是因為在推桿頭的撞擊中心點，撞擊不會在球桿 插入至推桿頭的點上引起反作用力。因此，推桿頭撞擊中心上的撞擊不會消除推桿頭的旋 轉(zhuǎn)，而是產(chǎn)生圍繞推桿頭質(zhì)心的旋轉(zhuǎn)，而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)必然抵消撞擊所產(chǎn)生的球桿直線運(yùn)動。 該旋轉(zhuǎn)使得高爾夫球從錯誤的方向離開推桿頭擊球面。因此，推桿頭的最佳擊球點是推桿 頭的質(zhì)心而非撞擊中心。另一方面，業(yè)余高爾夫球員通常使用推桿頭擊球面上的點擊打高爾夫球，這個點 離推桿頭的質(zhì)心點非常遠(yuǎn)(通常為0.5"，有時超過1")。因此，為了大多數(shù)高爾夫球員的利益，應(yīng)使用盡可能大慣性矩的球桿。


圖1示出了用于解釋本發(fā)明的三種推桿頭結(jié)構(gòu)；
圖2示出了用于解釋本發(fā)明的一種推桿頭結(jié)構(gòu)；
圖3示出了在多種現(xiàn)有技術(shù)中的推桿頭設(shè)計；
圖4示出了載荷及用于連接推桿頭的連接件的形狀；
圖5示出了慣性矩值大的四載荷推桿頭、三載荷推桿頭和雙載荷推桿頭
圖6示出了圖5中四載荷和三載荷推桿頭的平滑式變型；
圖7示出了另一種四載荷和三載荷推桿頭；
圖8示出了雙載荷推桿頭；
圖9為四載荷推桿頭的立體圖10為具有球桿的四載荷推桿頭的立體圖11為各種推桿頭類型的I/W與長度的對比圖12為圖11的同類圖。
具體實施例方式根據(jù)推桿頭的實施例，推桿頭的特征在于具有極大的慣性矩。所述慣性矩值遠(yuǎn)遠(yuǎn) 大于市場上或現(xiàn)有技術(shù)中公開的推桿頭的慣性矩值。所述大慣性矩值可以通過以下四種新 方法中的一種或多種來獲得。第一，推桿頭包括兩個到四個相對重的載荷件；這些載荷件盡可能地遠(yuǎn)離推桿頭 的質(zhì)心，并通過最少數(shù)量的相對輕的連接件相互連接。連接件包括面板(face plate)和球 桿支架(shaft holder)。第二，所選的上述元件的形狀可增大推桿頭的慣性矩。這些元件的形狀及其在推 桿頭的分布形成了推桿頭的新外觀。第三，所選的載荷件的尺寸(垂直方向上較大，水平方向上較小)可增大推桿頭慣 性矩。這些尺寸也形成了推桿頭的新外觀。第四，根據(jù)推桿頭的結(jié)構(gòu)、總重量和總尺寸(尺寸符合美國高爾夫球協(xié)會章程)， 通過數(shù)學(xué)上的最優(yōu)化計算來確定載荷件的重量，以使推桿頭的慣性矩最大化。獲得具有較大慣性矩的推桿頭的一種方法是給予其較大的重量。然而，高爾夫球 員更喜歡重量在一個限定范圍內(nèi)的推桿頭，如在11至16盎司之間(太輕的推桿頭需要 的揮桿速度相對大并且難以控制，反之，太重的推桿頭需要的揮桿速度相對小并且難以調(diào) 整)。因此，在推桿頭上分布所需的重量以取得較大的慣性矩，使其盡可能地遠(yuǎn)離推桿頭的 質(zhì)心。因此，應(yīng)考慮到的相關(guān)量值是I/W比值，其中，I代表慣性矩;W代表重量。這里公開 的推桿具有較大的I/W比值，該I/W比值遠(yuǎn)大于在先獲得的值。取得較大I/W比值的一種方法是給予推桿頭相當(dāng)大的尺寸，并將其大部分重量放 置在遠(yuǎn)離質(zhì)心處。但是，實際情況和官方要求限制了推桿頭的可接受尺寸。美國高爾夫球 協(xié)會限定了推桿頭的最大尺寸(如下)；并且，不管怎樣，太大的推桿頭在外形上和手感上 都會顯得不靈活并且難以控制。
給定推桿頭的最大線性尺寸由a表示。因此，需考慮的最相關(guān)的參數(shù)為無量綱比 值I/Wa2。這里所述的推桿頭具有該比值的最大可能值。在此公開的推桿尺寸符合美國高爾夫球協(xié)會章程。美國高爾夫球協(xié)會限定了推桿 頭的尺寸，包括總長度(OL)、表面長度(FL)、總寬度(OW)及總高度(OH)。限定條件為總長 度大于總寬度，但最大為7英寸；表面長度至少為總寬度的2/3，且至少為總長度的一半；總 高度最大為2. 5英寸。因此，最大線性尺寸a為總長度?？倢挾仍诖擞涀鱞;總高度在此記 作h ；表面長度在此記作f。因此，推桿頭的限定條件為b彡a彡7"，f彡2b/3，f彡a/2, 并且h<2.5"。因此，符合條件的推桿頭必須在長度a <7〃，寬度b<a，高度h<2.5" 的矩形框內(nèi)。慣性矩的國際單位為kg-m2。但是，由于美國高爾夫球協(xié)會章程和大部分球棒制造 商給出的規(guī)格為英制單位(盎司和英寸)，本文指定慣性矩的單位為oz-in2。因此，本文使 用的慣性矩，使用慣性矩定義中材料件的重量，而不是質(zhì)量。換句話說，本文慣性矩是國際 單位制下的慣性矩和重力加速度(32ft/s2)的乘積。下面示出了推桿頭I/Wa2理論上的最大絕對值為0. 50。為了使推桿頭符合美國高 爾夫球協(xié)會章程(a彡7" )，I/Wa2的最大絕對值意味著I/W的最大值為24. 5in2。理論上，這些推桿頭僅由點重量(point weight)構(gòu)成，不包括面板、連接件或球桿 支架。實際推桿頭包括上述元件并具有非點重量，當(dāng)然無法達(dá)到這些最大值。但是，實際的 推桿頭的I/Wa2為0. 42，因此，Ι/ff為2Iin2是可能的。相比之下，市場上較大的推桿頭之一的I/W值大約為6in2。盡管許多專利公布了 具有較大I/W值的推桿頭，沒有一種實際的推桿的ι/w計算值能與本發(fā)明實施例所述的推 桿頭的I/W值一樣大。在使用傳統(tǒng)推桿擊球入洞時，高爾夫球員必須以正確的揮桿速度、正確的揮桿方 向，并以推桿頭表面的最佳擊球點擊打高爾夫球。對于具有與本發(fā)明實施例所述同樣大的 慣性矩比值(Μ0Ι ratio)的推桿頭來講，以推桿頭表面的最佳擊球點擊打高爾夫球并不是 必要的。事實上，整個推桿頭的表面都是最佳擊球點，擊中的球?qū)娜魏巫矒酎c上以預(yù)期的 方向前進(jìn)。因此，高爾夫球員可以僅專注于前兩個要求。為了給推桿頭確定I/Wa2可能值的理論上限，應(yīng)考慮理論上的推桿頭。這些推桿 頭為數(shù)學(xué)上的結(jié)構(gòu)，僅包括相互之間盡可能分開并遠(yuǎn)離系統(tǒng)質(zhì)心的質(zhì)點。實際的推桿所需 的連接件、面板、球桿附件并未出現(xiàn)在理論上的推桿中。以上任何元件的出現(xiàn)都將降低I/W 值，因為它們可能會增加更接近質(zhì)心處的重量。為了符合美國高爾夫球協(xié)會章程，質(zhì)點必須在長度a < 7"，寬度b < a，高度 h<2.5"的矩形框內(nèi)。最佳選擇是b = a，僅需考慮到質(zhì)點位于邊長為a的正方形周緣上 的情況。質(zhì)點必須位于正方形的四角，以使分開距離最大化。圖Ia和圖2示出了該結(jié)構(gòu)。 四角處的重量為wl、w2、w3和w4 ；固定總重量為W = wl+w2+w3+w4。在圖2中，坐標(biāo)系以w3為中心；質(zhì)心的坐標(biāo)(xO，y0)由以下公式得出x0 = a (w2+w3) /W,y0 = a(wl+w2)/W。系統(tǒng)中穿過質(zhì)心的橫軸的慣性矩由以下公式得出I (wl, w2, w3) = Σ wi*ri2，
其中，總量為i = 1,2,3,4時所得量的總和，ri為wi和質(zhì)心之間的距離。I的最 大值為三個聯(lián)立方程的解= 當(dāng) i = 1，2，3 時。由以下公式得出該解wl = w2, w3 = w4 = ff/2-wl,由以下公式得出相應(yīng)的最大值 _] Imax = Wa2/^這是重量為W，長度為a的推桿頭的慣性矩的最大可能值。質(zhì)心在正方形的中心 (x0 = yO = a/2)。因此，I/ff的最大值為a2" ；I/ffa2的最大值為1/2 = 0. 50。這些值作為實際推桿 頭的慣性矩上限。對于符合美國高爾夫球協(xié)會章程的推桿頭，a最大為7"，所以可得到以 下值(I/ff)max = a2/2 = 49/2 = 24. 5in2，(l/ffa2)max = 1/2 = 0· 50。目的在于，使包括面板、連接件和球桿支架的實際推桿頭，具有的慣性矩值應(yīng)盡可 能地接近所述上限值。一個特別有利的情況是重量相等，即wl = w2 = w3 = w4 = W/4。理論上的推桿頭 左右對稱，市場上大多數(shù)的實際推桿頭確實如此。另一個特別有利的情況是這樣一個新的 選擇wl = w3 = 0,w2 =w4 = W/2。該選擇僅包括兩個載荷，這導(dǎo)致理論上的推桿頭完全 不左右對稱，如圖Ib所示。盡管這種推桿頭看起來并不尋常，但是，在被制成實際的推桿頭 時具有需要較少連接件的優(yōu)點。理論上并沒有最佳的三載荷推桿頭，因為最佳重量的選擇并不包括其中一個Wi 為0的情況。然而一種有利的情況是，三載荷推桿頭具有非常大的但并非最佳的慣性矩。圖 Ic示出了該系統(tǒng)，兩個相等的重量w2位于上面的兩個角，一個單獨(dú)的重量wl位于正方形下 邊的中心。在后面一種情況中，總重量W = wl+2w2，長度a固定；使I/Wa2最大化的重量比值 s = wl/W可以確定。以下公式給出了質(zhì)心坐標(biāo)x0 = a/2,yO = a(l-s),慣性矩比值為I/ffa2 = l/4+3s/4-s2 = f (s) 通過f’ (s) = 0給出了 s的最佳選擇。解為s = 3/8，因此wl = 3W/8,w2 = 5W/16,yO = 5a/8,并且(I/ffa2)max = f (3/8) = 25/64 = 0· 391。因此，慣性矩比值與最佳四個或兩個載荷推桿頭的最佳值0.50相比小了 22%，下 面將會示出對于基于平臺的實際推桿頭來講，這個差別是相當(dāng)小的。
在圖Ia和Ib中的四個或兩個載荷平臺的底面添加面板時，由于靠近質(zhì)心位置處 的重量增加，所以I/W減小。但是，在圖Ic中的三載荷平臺的底面添加面板時，由于該位置 已經(jīng)有重量了，所以I/W減小的較少。然而，如果在三載荷平臺的頂面添加面板，則不具備 該優(yōu)勢。增加推桿頭慣性矩的最早嘗試是，將載荷放在刃形設(shè)計的踵趾端。相應(yīng)地，理論上 的推桿頭如圖3a所示。該結(jié)構(gòu)的最佳選擇是在長度a的元件14的相對端設(shè)置兩個相等的 重量10、12 (每端的重量為w/2)。這樣，I/Wa2 = 1/4 = 0.250。該值遠(yuǎn)小于上述四載荷或 雙載荷情況下的值0. 500，或三載荷情況下的值0. 391。眾所周知具有較大慣性矩的推桿的益處。最早的嘗試是將重量添加到表面(face) 的踵趾位置以改變?nèi)行瓮茥U頭，該設(shè)置如圖3a所示。這種類型推桿的典型專利包括有斯卡 伯勒(Scarborough)的美國專利3，516，674，羅茲馬斯(Rozmas)的美國專利3，966，210和 芬尼(Firmey)的美國專利4，898，387。如上所述，該推桿頭有望具備的最大慣性矩比值為 I/Wa2<0. 25。Finney提出，可在長度a = 5〃，頭重量W = 10. 6oz時，實現(xiàn)的值為I/Wa2 =0.17。該推桿設(shè)計已相當(dāng)接近理論上的最大值。隨后認(rèn)識到，可以在推桿表面的中心近后處添加重量來進(jìn)一步增大慣性矩。因此， 推桿表面具有位于長度為a的元件20的相對端的重量16、18以及在元件20的中心近后處 添加的第三重量22，該設(shè)置如圖北所示。該推桿頭的研究實例在溫切爾(Winchell)的美 國專利5，080，365中公開。他提出，可在長度a = 5"，重量W = 1 Ib時，實現(xiàn)I/W的值為 1. 94in2。如上所示，三載荷推桿頭理論上的I/W最大可能值為0. 391a2,當(dāng)a = 5〃時，I/W 為9.78in2。下面將討論為何實際的三載荷推桿頭a = 5"時，能得到I/W = 8_9in2。本實 施例所述的三載荷推桿頭能夠得到明顯高于Winchell所提出的上述值的原因有四點(1) 更好地選擇了載荷和連接件的形狀；( 更好地選擇了載荷的尺寸；C3)通過最佳方式選擇 了載荷的重量比值；及(4)通過最佳方式放置了位于推桿頭后部的兩重量線以及位于面板 的中心的第三個重量。朗(Long)的美國專利4，010, 958中公開了一個四載荷推桿頭。其推桿頭的優(yōu)選 實施例如圖3c所示。正方形載荷對、26、觀和30放置于正方形(典型地5" X5")的四 角處，并通過三個低密度管狀支架(strut)32、34和36以及面板38互相連接。推桿的球桿 40插入到正方形的中心，并通過三個支架32、34和36與后載荷M和沈以及面板38相連接。載荷對、26、觀和30的重量并未指明，但要求前載荷28和30的重量應(yīng)小于后載 荷M和沈的重量，以使質(zhì)心位于正方形的中心40。Long并未定量計算慣性矩值，但是可 以算出圖3c中結(jié)構(gòu)的I/Wa2值最大為0. 30。0. 30這個值雖然是個很大的進(jìn)展，但并不足以令人驚訝。而本發(fā)明實施例公開的 四載荷推桿頭具有超過0. 42的I/Wa2值，這要比Long設(shè)計的推桿頭增加了 40%。如上所 述，第2部分所示的四載荷推桿頭的I/Wa2理論上限為0. 50。本發(fā)明實施例公開的推桿頭的新特征，以及其值遠(yuǎn)大于Long的設(shè)計并非常接近 理論最大值的原因如下(1)通過數(shù)學(xué)方法選擇本發(fā)明實施例公開的推桿頭的載荷重量以 使I/Wa2最大化；(2)通過選擇本發(fā)明實施例公開的推桿頭的連接件(支架)的數(shù)量、形狀和位置以使I/Wa2最大化；及(3)通過選擇本發(fā)明實施例公開的推桿頭的載荷形狀和尺寸 以使I/Wa2最大化。羅勒(Rohrer)的美國專利7，077，758中公開了一種不同類型的推桿頭。Rohrer 聲稱他的設(shè)計得到的慣性矩高于Long的設(shè)計，甚至實際達(dá)到I/Wa2的最大值。他的聲明是 與事實不符的。Rohrer描述了一種推桿頭，其大部分重量(至少70% )集中在與質(zhì)心同心的圓環(huán) 中。Rohrer提出，對于給定的尺寸和重量，他的推桿頭的慣性矩要比Long的設(shè)計大34%。 該觀點以圖3d所示的對比為基礎(chǔ)。與Long設(shè)計的長度為a并且載荷對、26、觀和30的重 量都集中在四角的推桿頭相比，圖3d示出了 Rohre的推桿頭具有表面長度a，并且重量集 中在兩個突出圓弓形42、44上。對上述推桿頭中的每一個推桿頭來講，其I/Wa2值的理論限值(零重量體積，無面 板連接件)相同，均為0. 50。但是，因為Rohre的推桿頭的尺寸明顯地大于Long的推桿頭， 所以這兩種推桿頭的對比并不公平。美國高爾夫球協(xié)會限定了推桿頭的總長度a和總寬度b (b < a < 7 “)，而非僅限 制表面長度。因此，如果a = 7"，則Long的推桿符合美國高爾夫球協(xié)會的要求，而Rohrer 的推桿則不符合。推桿之間的公平比較，必須是在推桿頭的總尺寸(和重量)相等的情況下 進(jìn)行比較。如圖:3e所示的對比，Long的推桿46理論上的I/Wa2值又是0. 50，但是，Rohrer 的推桿48的I/Wa2值僅為0. 25，這與圖3a中的簡單刃形推桿的值相同。Rohrer還聲稱，與Long的推桿頭相比，其推桿頭的慣性矩進(jìn)一步增大了，因為球 桿插入點相對遠(yuǎn)離質(zhì)心。這個聲明并不公平，因為被擊打的高爾夫球和推桿頭的接觸時間 太短，以至于大多數(shù)的球桿都感覺不到。因此，對于上述分析的結(jié)論是對于給定的重量和尺寸，Long的推桿頭具有大于 Rohrer的推桿頭100%的慣性矩，并小于本發(fā)明實施例所述的四載荷推桿頭40%的慣性矩。佐藤(Sato)的美國專利6，409，613中公開了一種雙載荷推桿頭，如圖3f所示。該 推桿頭為L形，具有重量未知的圓柱形載荷50、52，放置在相對的角上，并通過低密度臂M 和56，及面板58相連接。Mto沒有討論慣性矩概念，但是陳述了由于偏離最佳擊球位置的 撞擊而導(dǎo)致的推桿頭旋轉(zhuǎn)與刃形推桿頭相比有所減小。他提出，這種旋轉(zhuǎn)減小是因為施加 在推桿頭上的轉(zhuǎn)矩減小，這是由于質(zhì)心進(jìn)一步遠(yuǎn)離表面(face)造成的。這個論點是不符合 事實的。轉(zhuǎn)矩等于施加的力乘以該力的方向到質(zhì)心的縱軸之間的垂直距離，因此轉(zhuǎn)矩取決 于表面上的撞擊點和最佳擊球點之間的距離，但與表面上最佳擊球點到質(zhì)心的距離無關(guān)。盡管&ito的推理并不正確，但其旋轉(zhuǎn)減小的結(jié)論是正確的，因為其推桿頭的慣性 矩相對較大。他并沒有定量計算慣性矩的值，但是可以計算出他設(shè)計的結(jié)構(gòu)的I/Wa2值最大 為0. 27。這個I/Wa2值很大，但是本發(fā)明實施例所述的雙載荷推桿頭具有高達(dá)0. 41的I/ Wa2值，增大了 52%。對于上述雙載荷推桿頭來講，I/Wa2的理論上限為0. 50。本發(fā)明實施例公開的雙載荷推桿頭的新特征，及其I/Wa2值遠(yuǎn)大于Mto的設(shè)計并 更接近理論最大值的原因如下(1)通過數(shù)學(xué)方法選擇本發(fā)明實施例公開的雙載荷推桿頭 的載荷重量以使I/Wa2最大化；(2)通過選擇本發(fā)明實施例公開的雙載荷推桿頭的連接件的形狀和位置以使I/Wa2最大化；及(3)通過選擇本發(fā)明實施例公開的雙載荷推桿頭的載 荷形狀和尺寸以使I/Wa2最大化。在一個實施例中，本發(fā)明實施例所考慮的推桿頭包括四種組件載荷、面板、連接 件和球桿支架。本發(fā)明實施例將充分論述前三種。球桿支架為一個簡單的低重量增加物， 將在前三種之后描述。這些組件位于長度aO < 7〃，寬度b0 < a0,高度cO < 2. 5〃的矩形 框內(nèi)。為簡單起見，假定每個組件具有恒定的密度，但這樣的假設(shè)并不是必須的。首先對于載荷組件，必須將其放置于距離穿過推桿頭質(zhì)心的縱軸盡可能遠(yuǎn)的地 方，以獲得最大的可能的慣性矩。因此，載荷將位于基底為aOXbO的矩形四角處，并在垂直 方向上向上延伸。同理，每個載荷的質(zhì)心都能盡可能地遠(yuǎn)離推桿頭的質(zhì)心。在實際的載荷 形狀中，本實施例采用了三角形。任何其他簡單的形狀都會使載荷質(zhì)心和推桿頭的質(zhì)心互 相靠近，如下所示。圖如示出了典型的三角形載荷。基底尺寸為aXb;載荷高度記作c(圖中未示 出)。盡管三角形載荷基底是優(yōu)選設(shè)計，但對于各種其他形狀來說，本實施例公開的推桿頭 將獲得相當(dāng)大的慣性矩比值。本實施例公開的推桿頭的另一新特征在于推桿頭的高度采用了美國高爾夫球協(xié) 會最大值2. 5"。無論載荷基底是什么形狀，使用接近該上限的載荷高度都會有助于獲得非 常大的慣性矩比值。現(xiàn)有技術(shù)中的推桿頭的載荷沒有利用這種自由。如果垂直方向上的載 荷更大，則載荷的基底可以更??；因此，更多載荷可以更加遠(yuǎn)離質(zhì)心，從而取得更大的慣性 矩比值。連接件的最簡單形狀是穩(wěn)固的矩形框。該元件的矩形基底如圖4b所示。因為它 們更接近推桿頭的質(zhì)心，這些連接件必須盡可能的輕以便最大限度地減少由其所引起的總 慣性矩比值I/W的降低。但是，連接件又必須足夠結(jié)實以便牢固連接其他元件。連接件的方位有兩種可能，如圖如和4d所示。在圖如中，連接件上長度為a的 短邊在水平方向，而長度為b的長邊在垂直方向。圖4d中正好相反。這兩種連接件可能向 后具有寬度C。圖如中的連接件會更遠(yuǎn)離推桿頭的質(zhì)心，但是其對穿過質(zhì)心的縱軸的慣性 矩更?。欢鴪D4d中的連接件會更靠近推桿頭的質(zhì)心，但是其對穿過質(zhì)心的縱軸的慣性矩更 大。如下所示，圖4c中的連接件實現(xiàn)了最大的推桿頭慣性矩比值。為了限定距離，選擇沿著推桿表面的長度方向(踵部-趾部方向)為χ軸(軸1)； 選擇沿著推桿表面的寬度方向(前部-后部方向)為y軸(軸幻；選擇垂直方向為ζ軸 (軸3)。具有如圖如所示的基底的三角體載荷(triangular solid load)的質(zhì)心為χ = a/3, y = b/3，ζ = c/2。該三角體對穿過質(zhì)心的縱軸的慣性矩比值由以下公式得出IT。/WT = (a2+b2)/18。具有如圖4b所示基底的長方體連接件的質(zhì)心為χ = a/2, y = b/2，ζ = c/2。該 長方體對穿過質(zhì)心的縱軸的慣性矩比值可由以下公式得出IE0/ffR = (a2+b2)/12。每個組件(C = T或R)對穿過推桿頭質(zhì)心的縱軸的慣性矩比值由平行軸定理得 出，并由以下公式得出Ic/ffc = Ico/ffc+l2o其中，1為穿過載荷或連接件質(zhì)心的縱軸與穿過推桿頭質(zhì)心的縱軸之間的距離。
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現(xiàn)在可確定的是，三角形載荷對推桿頭質(zhì)心的慣性矩比值，比同樣尺寸和重量為W 的矩形載荷對推桿頭質(zhì)心的慣性矩比值更大。圖4e示出了在推桿頭一個角上的同樣位置 的一個三角形載荷(基底a和高度b的右下三角形“T”)和矩形載荷(基底a和高度b的 全矩形“R”)。三角形的質(zhì)心為χ = a/3, y = b/3 ；矩形的質(zhì)心為χ = a/2, y = b/2。對這 些質(zhì)心的慣性矩比值由以下公式得出IT0/ff= (a2+b2)/18,IE0/ff = (a2+b2)/12。矩形的慣性矩比值更大，將要示出的是，這個差異大于將三角形遠(yuǎn)離推桿頭所能 彌補(bǔ)的部分。圖如表明了相關(guān)距離，其中J =^02+妁/3表示原點和三角形質(zhì)心之間的距離；D 表示矩形外角和推桿頭質(zhì)心之間的距離。因此，矩形頭對推桿頭質(zhì)心的慣性矩比值由以下 公式得出IE/ff = IE0/ff+ (D+3d/2)2 = 3d2/4+ (D+3d/2)2三角形對推桿頭質(zhì)心的慣性矩比值由以下公式得出IT/ff = IT0/ff+ (D+2d)2 = d2/2+ (D+2d)2差值由以下公式表示IT/ff-IE/ff = Dd+3d2/2,該差值總為正數(shù)。以上證實了三角形載荷的慣性矩比值總是大于矩形載荷的慣性 矩比值。在證實這個結(jié)論的過程中，圖4e示出了載荷和推桿頭質(zhì)心之間的具體幾何關(guān)系， 但這個結(jié)論是完全通用的。對于任何實際的幾何體，慣性矩的差值總是正數(shù)，并接近上面給 出的值。也可以確定的是，圖如中的“垂直”矩形連接件實現(xiàn)的對推桿頭質(zhì)心的慣性矩比 值，比圖4d中具有同樣尺寸aXbX c和重量W的“水平”矩形連接件實現(xiàn)的對推桿頭質(zhì)心 的慣性矩比值更大。參見圖4，垂直連接件的公式如下Ic/ff = a2/3+c2/12+l2-al，水平連接件的公式如下Id/W = b2/3+c2/12+l2-bl。差值由以下公式表示(Ic-Id) /W = (b-a) (l-a/3-b/3)。對于所有相關(guān)參數(shù)值(0. 125〃彡a彡0.25〃，0.5〃彡b彡1〃，1彡2〃)，該差 值為正數(shù)，所以圖4c中的“垂直”矩形連接件提供的慣性矩比值更大。在一個優(yōu)選實施例中，根據(jù)所選的密度和所需重量，將載荷選擇為三角形，該三角 形的基底尺寸a和b在0.25"到1"之間選取。根據(jù)載荷密度、所需重量和最優(yōu)規(guī)格，在 1"到2.5"(美國高爾夫球協(xié)會章程規(guī)定的最大值)之間選擇高度尺寸。作為新的貢獻(xiàn)， 為了取得可能的最大慣性矩比值，選擇接近極限值2. 5"的載荷高度。為了保證推桿頭的總 體穩(wěn)定，優(yōu)選地，連接件的短邊長度a至少選為0.125"，長邊高度b優(yōu)選為約1"。為了簡便經(jīng)濟(jì)，面板的選擇應(yīng)與前部載荷之間的連接件相符合。這種選擇也可以 最小化I/W總值由此引起的降低。面板元件的高度應(yīng)最少為1"以避免在垂直方向上無法擊中高爾夫球。面板的長度必須足夠長，以連接前部載荷，并為了符合美國高爾夫球協(xié)會章 程，其至少為總長度的三分之二。面板的厚度(寬度)應(yīng)至少為0.125"，以使球桿和高爾 夫球之間進(jìn)行穩(wěn)定的碰撞(動量轉(zhuǎn)換)。現(xiàn)在將展示如何把三個推桿頭元件結(jié)合成一個完整的實體，該實體具有盡可能大 的慣性矩比值I/Wa2。將盡可能多的重量放在盡可能遠(yuǎn)離推桿頭質(zhì)心的位置。該結(jié)構(gòu)由美 國高爾夫球協(xié)會尺寸章程限制，也是令人滿意且易于管理的外觀的要求。本發(fā)明將描述的 具體結(jié)構(gòu)為優(yōu)選實施例，所述具體結(jié)構(gòu)包括這些規(guī)范；當(dāng)使用下文推導(dǎo)出的最佳重量比值 時，所述具體結(jié)構(gòu)將取得最佳的最大慣性矩比值。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可使用類似組件和最 優(yōu)化計算來取得具有非常大慣性矩比值的其他結(jié)構(gòu)。首先描述四載荷推桿頭。對于給定的總重量W和總長度a，該結(jié)構(gòu)具有最大的慣性 矩絕對值，該值盡可能地靠近理論極限值I = Wa2/2。圖fe示出了推桿頭60的大致結(jié)構(gòu)。 總長度標(biāo)為a0 ；總寬度標(biāo)為bO。美國高爾夫球協(xié)會章程要求b0 ( aO，所以最佳選擇為b0 =a0o四個三角形載荷62、64、66和68位于基底矩形的四角。三角形的長度為cl (前部 載荷66、68)和dl (后部載荷62、64)；寬度為c2和d2。前部載荷66、68的高度(圖fe中 未示出)為c3;后部載荷62、64的高度為d3。面板70，作為前部連接件，為矩形，該矩形長 度為al = a0_2cl，寬度(厚度)為a2，高度(圖fe中未示出)為a3。左右連接件72、74 為矩形，該矩形長度為bl，寬度為= b0-c2-d2，高度為b3(圖fe中未示出)。除了可裝 載在任何理想位置的球桿支架(圖5c中未示出)以外，以上就是所需的最小結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)使相對較重的載荷62、64、66和68盡可能地遠(yuǎn)離推桿頭60的質(zhì)心，使相對 較輕的連接件70、72和74盡可能地遠(yuǎn)離質(zhì)心，在規(guī)定下，必須將載荷62、64、66和68以及 面板70固定在適當(dāng)?shù)奈恢?。下文將?zhí)行結(jié)構(gòu)規(guī)格中的最后一步為自由參數(shù)(a0、bl、cl等)選擇數(shù)值。這些 選擇由以下四個條件決定(1)如圖4c，連接件70、72和74為垂直朝向，以使其對總慣性 矩的貢獻(xiàn)最大化；(2)根據(jù)推桿頭60的所需總尺寸，選擇各種組件尺寸；(3)在實用的情況 下，使載荷62、64、66和68的基底面積盡可能的小，并使其高度盡可能的大，以使其對總慣 性矩的貢獻(xiàn)最大化；及(4)根據(jù)最優(yōu)化計算來選擇前部載荷66、68和后部載荷62、64的相 應(yīng)重量，以使最終總慣性矩最大化。圖恥示出了三載荷推桿頭80，具有一個中心前部載荷82和兩個后部載荷84、86。 三角形的角可削去、或可由低密度材料制造、或可由彎曲型材代替以制造出U型連接。但 是，這個設(shè)計必然會導(dǎo)致推桿頭的慣性矩比值小于四載荷推桿頭的慣性矩比值。三載荷推 桿頭80為T型設(shè)計。面板與中心前部載荷82整合，后部三角形載荷84、86位于基底的兩 個后部的角上，這個設(shè)計非常新穎。前述三載荷推桿頭的表面位于基底的另一端(T形的頂 點)。當(dāng)實現(xiàn)不如四載荷頭60的慣性矩比值那樣大的慣性矩比值時，三載荷推桿頭80具有 前部結(jié)構(gòu)更緊湊的優(yōu)點，而前部載荷與面板整合在一起，從而可提供更有力的撞擊。三載荷推桿頭80的各種組件的尺寸給定為總長度a0和總寬度b0。最佳地，如前所 述b0 = a0。每個后部載荷84、86的長度為dl，寬度為d2，高度(圖恥中未示出)為d3。 面板，也用作前部載荷82，為三角形，該三角形長度為al ^ 2b2/3，寬度為a2，高度(圖恥 中未示出)為a3。后部連接件88為矩形，該矩形的長度cl = a0-2dl，寬度為c2，高度(圖恥中未示出)為c3。中心連接件90為矩形，該矩形的長度為bl，寬度為= b0-c2-a2， 高度(圖恥中未示出)為b3。除了可裝載在任何所需位置的球桿支架以外，以上就是所需 的最小結(jié)構(gòu)?？紤]到理想幾何體的限制，該結(jié)構(gòu)已經(jīng)實現(xiàn)這樣一個目標(biāo)，即將相對較重的載荷 置于盡可能遠(yuǎn)離質(zhì)心的位置，并將相對較輕的連接件置于盡可能遠(yuǎn)離質(zhì)心的位置。下文將 執(zhí)行結(jié)構(gòu)規(guī)格中的最后一步為自由參數(shù)(a0、bl、cl等)選擇數(shù)值。這些選擇由以下四個 條件確定(1)如圖4c，后部連接件88為垂直朝向；如圖4d，中心連接件90為水平朝向， 以使它們對總慣性矩的貢獻(xiàn)最大化；(2)根據(jù)推桿頭80的所需總尺寸，選擇各種組件尺寸； (3)在實用的情況下，使載荷82、84、86的基底面積盡量的小，并使其高度盡量的大；及(4) 根據(jù)最優(yōu)化計算來選擇前部載荷82和后部載荷84、86的相應(yīng)重量。圖5c示出了雙載荷推桿頭100?；旧?，該載荷頭100是圖fe示出的四載荷推桿 頭的2/3，可使用同樣的長度標(biāo)簽。雙載荷推桿頭100具有密實的三角形載荷102、104，分 別位于右上角和左下角；以及較輕的連接件106、108，如前所述，其也為穩(wěn)固的矩形框。下 部連接件108包括雙載荷推桿頭100的面板；下部右邊的輕型三角形件110提供結(jié)構(gòu)支撐。 所述輕型三角形件110便于球桿插入，插入位置如圓孔標(biāo)示。以下討論其他可能的雙載荷 結(jié)構(gòu)。關(guān)于理論上的限制(點載荷和無重量連接)，雙載荷推桿頭100具有與四載荷推桿 頭60相同的慣性矩(Wa2/2)。但是，使用實際的載荷尺寸和連接件重量的所產(chǎn)生的效果相 互混合一方面，因為具有更少的連接件(兩個，而不是三個)，所以雙載荷推桿頭100更有 利；但是另一方面，對于給定的總重量，因為載荷62、64、66、68可比載荷102、104更小，因而 距質(zhì)心更遠(yuǎn)，所以四載荷推桿頭60更有利。第一種效果增大了雙載荷推桿頭100的I/W，第 二種效果增大了四載荷推桿頭60的I/W。結(jié)果證明第二種效果占優(yōu)勢，因此，實際的四載 荷頭60具有(稍微)更大一些的慣性矩比值。下文將執(zhí)行雙載荷頭結(jié)構(gòu)中的最后一步為自由參數(shù)(aO、bl、cl等)選擇數(shù)值。 這個選擇由以下四個條件確定(1)如圖4c，連接件106、108為垂直朝向，以使其對總慣性 矩的貢獻(xiàn)最大化；(2)根據(jù)推桿頭的所需總尺寸，選擇各種組件尺寸；(3)在實用的情況下， 使載荷102、104的基底面積盡量的小，并使其高度盡量的大；及(4)根據(jù)最優(yōu)化計算來選擇 前部載荷104和后部載荷102的相應(yīng)重量，以使最終總慣性矩最大化。圖5所示的推桿頭結(jié)構(gòu)包括最基本的三角形載荷和矩形連接件的簡單組合。為了 取得更美觀和更有市場的外觀，這些結(jié)構(gòu)可進(jìn)行平滑處理，但不會明顯減小其慣性矩比值 例。圖6示出了眾多可能性的其中一部分。圖6a示出了四載荷推桿頭60的光滑版；圖6b 示出了三載荷推桿頭80的光滑版。圖6c示出了雙載荷推桿頭120的另一版。雙載荷推桿 頭120具有載荷122、124，載荷122、IM通過連接件1沈、1觀和130互相連接。由于連接件 126,128和130更遠(yuǎn)離質(zhì)心，因此雙載荷推桿頭120的慣性矩比值大于三載荷推桿頭80的 慣性矩比值，但并不那么緊湊，且雙載荷推桿頭120的慣性矩比值小于四載荷推桿頭60的 慣性矩比值。雙載荷頭100的光滑版與沒有下臂的四載荷推桿頭60的光滑版相似。圖7a、7b和7c示出了四載荷推桿頭的其他一些可能。圖7d、7e、和7f示出了三載 荷推桿頭的其他一些可能；圖8a_8f示出了雙載荷推桿頭的其他一些可能。圖9a為四載荷 推桿頭60的立體圖；圖9b提供了圖9a中推桿頭的光滑版。
對于給定的結(jié)構(gòu)，慣性矩I取決于所包括組件的尺寸和密度。為簡單起見，這里假 設(shè)每個推桿頭僅使用兩種不同的密度重型載荷件的密度dh和輕型連接件的密度dl。慣 性矩比值I/W為密度比值r = dh/dl的函數(shù)。輕型連接件可能采用的材料為鋁，重量密度 大約為1. 6oz/in30重型載荷件可能采用的材料包括銅(dh = 5. 30z/in3)，鉛(dh = 6. 7oz/ in3)，和鎢(dh = 11. Win3)。得出的密度比值為r = 3. 3、r = 4. 2和r = 7. 1。r的選 擇取決于推桿頭的所需重量、尺寸和慣性矩。優(yōu)化推桿頭的第一步是選擇最佳參數(shù)。這些參數(shù)的可能選擇包括載荷重量比值、 尺寸比值或密度比值。以說明為目的，使用單個參數(shù)s，即前部載荷件和后部載荷件的尺寸 比值，。第二步是選擇并非由最優(yōu)變量s決定的組件尺寸。這些尺寸由推桿頭的所需尺 寸、重量和慣性矩限定。每個選擇都會影響s的最佳值si ；部分尺寸值必須調(diào)整以獲得所 需的重量和慣性矩。第三步是用s的函數(shù)來表示質(zhì)心(x(s)，y(s))、總重量W(s)、慣性矩I(S)以及比 值f(s) = I(s)/W (S)0通過解出以下微分方程的最佳解來確定s的最佳值si:df(s)/ds = f，(s) = 0。對于所選的密度和尺寸，本步驟確定了質(zhì)心&1，71)、重量11、慣性矩11和比值打 = f(sl)的最佳值。如果所得的重量是不合要求的，則可以調(diào)整部分尺寸和/或密度；并再次進(jìn)行最 優(yōu)化計算以求得所需重量?；蛘撸{(diào)整重量條件W(S)=常數(shù)，對其與f’(s) =0同時進(jìn)行 求解。作為上述最優(yōu)步驟和所得慣性矩值的第一個實例，考慮了四載荷推桿頭60?；?矩形的總尺寸為abO = a0 = b0。踵部-趾部尺寸為al、bl等；前部-后部尺寸為a2、b2 等；垂直尺寸為a3、b3等。連接件70、72和74的厚度選為a2 = bl = 1/8" =0.125"，高 度為a3 = b3 =丨“。參數(shù)ab0可在4"和7"(美國高爾夫球協(xié)會允許的最大值)之間變 化；載荷/連接件密度比值r在3 (如銅/鋁)和7 (如鎢/鋁)之間變化。選擇最優(yōu)變量s = c3/d3，該比值為前部載荷與后部載荷高度的比值。后部載荷高度d3從1"和2.5"(美 國高爾夫球協(xié)會允許的最大值)之間選擇。載荷基底尺寸(cdl2 = cl = c2 = dl = d2) 從0. 5"和1"之間選擇，以使總重量保持在Iloz和17oz之間。表1給出了關(guān)于四載荷推桿頭的上述部分選擇的最優(yōu)化計算結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種用于推桿的推桿頭，其特征在于，包括 趾部；踵部；擊打高爾夫球的前部； 與所述前部相對的后部； 所述踵部和趾部之間的長度a ； 所述前部和后部之間的寬度b ； 重量W;對所述推桿頭質(zhì)心縱軸的慣性矩I ； 其中，I/Wa2大于0. 30。
2.如權(quán)利要求1所述的推桿頭，其特征在于，所述a小于或等于美國高爾夫球協(xié)會對美 國職業(yè)高爾夫球協(xié)會巡回賽許可的最大長度，且所述b小于或等于a。
3.如權(quán)利要求1所述的推桿頭，其特征在于，所述I/Wa2大于0.40。
4.如權(quán)利要求1所述的推桿頭，其特征在于，還包括通過至少一個連接件相互連接的 多數(shù)個載荷；其中，所述載荷具有載荷密度，所述連接件具有連接件密度，所述載荷密度與 所述連接件密度的比值在3到8之間。
5.如權(quán)利要求1所述的推桿頭，其特征在于，還包括通過至少一個連接件相互連接的 多數(shù)個載荷；其中，所述每個載荷具有載荷寬度和載荷高度，所述載荷高度與所述載荷寬度 的比值至少為3。
6.如權(quán)利要求1所述的推桿頭，其特征在于，還包括通過至少一個連接件相互連接的 多數(shù)個載荷；其中，所述每個載荷具有載荷寬度，所述寬度b與所述載荷寬度的比值至少為 8。
7.如權(quán)利要求1所述的推桿頭，其特征在于，還包括通過多數(shù)個連接件相互連接的多 數(shù)個載荷；其中，所述所有連接件設(shè)置在所述推桿頭的周緣上。
8.如權(quán)利要求1所述的推桿頭，其特征在于，所述推桿頭具有矩形形狀，在該矩形形狀 兩個以上的角上設(shè)置有載荷。
9.如權(quán)利要求8所述的推桿頭，其特征在于，還包括與所述載荷相連接的垂直朝向的 連接件。
10.如權(quán)利要求1所述的推桿頭，其特征在于，所述推桿頭具有三角形形狀，在矩形形 狀兩個以上的角上設(shè)置有載荷。
11.如權(quán)利要求10所述的推桿頭，其特征在于，還包括連接所述載荷的垂直朝向的連 接件。
12.如權(quán)利要求1所述的推桿頭，其特征在于，所述推桿頭具有T型形狀，在該T型形狀 兩個以上臂端設(shè)置有載荷。
13.如權(quán)利要求12所述的推桿頭，其特征在于，所述載荷包括至少兩個后部載荷和前 部載荷；所述推桿頭進(jìn)一步包括至少一個垂直朝向的連接件，所述垂直朝向的連接件連接所述后部載荷；及 至少一個水平朝向的連接件，所述水平朝向的連接件將所述垂直朝向的連接件連接至 所述前部載荷。
14.如權(quán)利要求1所述的推桿頭，其特征在于，所述推桿頭具有U型形狀，在該U型形狀 兩個以上臂端設(shè)置有載荷。
15.如權(quán)利要求14所述的推桿頭，其特征在于，還包括連接所述載荷的垂直朝向的連 接件。
16.如權(quán)利要求1所述的推桿頭，其特征在于，還包括第一載荷，該第一載荷設(shè)置于所述推桿頭的所述前部；和第二載荷，該第二載荷設(shè)置于所述推桿頭的所述后部；其中，所述第一載荷具有第一重量，所述第二載荷具有第二重量，所述第一重量與所述 第二重量的比值在1. 0到1. 5之間，含端值。
17.如權(quán)利要求1所述的推桿頭，其特征在于，進(jìn)一步包括共四個載荷；其中，每個所述載荷設(shè)置在大致呈正方形的相應(yīng)角上，每個所述載荷具有 大致呈三角形的基底和高度，所述高度小于或等于2. 5英寸；及將所述四個載荷相互連接的連接件；其中，所述每個連接件為垂直朝向，具有長度1、 高度h、寬度w，1 > h > w，所述每個連接件的長度1在相對應(yīng)的一對所述載荷之間延伸。
18.如權(quán)利要求8所述的推桿頭，其特征在于，所述w等于0.125英寸，且所述h等于1 英寸。
19.如權(quán)利要求1所述的推桿頭，其特征在于，進(jìn)一步包括共三個載荷；其中，所述三個載荷中的兩個位于所述后部的相應(yīng)角上，所述三個載荷中 的第三個載荷位于所述推桿頭的所述前部，所述每個后部載荷具有大致呈三角形的基底和 高度，所述高度小于或等于2. 5英寸；及將所述三個載荷相互連接的連接件；其中，所述每個連接件為垂直朝向，具有長度1、 高度h、寬度w，1 > h > w，所述其中一個連接件的長度1在所述兩個后部載荷中延伸。
20.如權(quán)利要求19所述的推桿頭，其特征在于，所述w等于0.125英寸，且所述h等于 1英寸。
21.如權(quán)利要求1所述的推桿頭，其特征在于，進(jìn)一步包括共兩個載荷；其中，所述兩個載荷中的一個位于所述踵部和所述趾部的其中一個的后 部的角上，所述兩個載荷中的另一個載荷位于所述踵部和所述趾部的其中另一個的前部的 角上，所述每個載荷具有大致呈三角形的基底和高度，所述高度小于或等于2. 5英寸；及將所述兩個載荷相互連接的連接件；其中，所述每個連接件為垂直朝向，具有長度1、 高度h、寬度w，1 > h > w，所述長度1的一端連接相對應(yīng)的載荷。
22.如權(quán)利要求21所述的推桿頭，其特征在于，所述w等于0.125英寸，且所述h等于 1英寸。
23.如權(quán)利要求1所述的推桿頭，其特征在于，所述a小于或等于7英寸，且所述b小于 或等于a。
24.一種推桿，其特征在于，包括球桿；及與所述球桿接合的推桿頭；其中，所述推桿頭包括在打球入洞過程中擊打高爾夫球 的前部；長度a、寬度b、重量W、慣性矩I ；所述寬度b沿著與所述推桿頭的所述前部垂直相 交的水平寬度軸延伸；所述長度a沿著與所述水平軸垂直相交的水平長度軸延伸；a小于或等于7英寸，b小于或等于a，且I/Wa2大于0. 30。
25.如權(quán)利要求M所述的推桿頭，其特征在于，所述I/Wa2大于0.40。
26.如權(quán)利要求M所述的推桿頭，其特征在于，還包括通過至少一個連接件相互連接 的多數(shù)個載荷；其中所述載荷具有載荷密度，所述連接件具有連接件密度，所述載荷密度與所述連接件密 度的比值在3到8之間；所述每個載荷具有載荷寬度和載荷高度，所述載荷高度與所述載荷寬度的比值至少為3 ；所述寬度b與所述載荷寬度的比值至少為8 ；及第一載荷設(shè)置在所述前部，具有第一重量，第二載荷設(shè)置在所述后部，具有第二重量， 所述第一重量與所述第二重量的比值在1. 0到1. 5之間，含端值。
27.如權(quán)利要求M所述的推桿頭，其特征在于，進(jìn)一步包括共四個載荷；其中，所述每個載荷設(shè)置在大致呈正方形的相應(yīng)角上，所述每個載荷具有 大致呈三角形的基底和高度，所述高度小于或等于2. 5英寸；及將所述四個載荷相互連接的連接件；其中，所述每個連接件為垂直朝向，具有長度1、 高度h、寬度w，1 > h > w，所述每個連接件的長度1在相對應(yīng)的一對所述載荷之間延伸，w 等于0.125英寸，且h等于1英寸。
28.如權(quán)利要求M所述的推桿頭，其特征在于，進(jìn)一步包括共三個載荷；其中，所述三個載荷中的兩個位于所述后部的相應(yīng)角上，所述三個載荷中 的第三個載荷位于所述推桿頭的所述前部，所述每個后部載荷具有大致呈三角形的基底和 高度，所述高度小于或等于2. 5英寸；及將所述三個載荷相互連接的連接件；其中，所述每個連接件為垂直朝向，具有長度1、 高度h、寬度w，1 > h > w，所述每個連接件的長度1在相對應(yīng)的一對所述載荷之間延伸，w 等于0. 125英寸，且h等于1英寸。
29.如權(quán)利要求M所述的推桿頭，其特征在于，進(jìn)一步包括共兩個載荷；其中，所述兩個載荷中的一個位于所述踵部和所述趾部的其中一個的后 部的角上，所述兩個載荷中的另一個載荷位于所述踵部和所述趾部的其中另一個的前部的 角上，所述每個載荷具有大致呈三角形的基底和高度，所述高度小于或等于2. 5英寸；及將所述兩個載荷相互連接的連接件；其中，所述每個連接件為垂直朝向，具有長度1、 高度h、寬度w，1 >h> w，所述長度1的一端連接相對應(yīng)的載荷，w等于0.125英寸，且h 等于1英寸。
30.一種用于推桿的推桿頭的設(shè)計方法，其特征在于，包括a)為所述推桿頭選擇一個最優(yōu)參數(shù)op；b)為所述推桿頭選擇并非由所述最優(yōu)參數(shù)op確定的尺寸和/或密度；c)將質(zhì)心COM(op)、總重量W(Op)、慣性矩I(op)和比值f (op) = I (op)/W(op)表示為 op的函數(shù)；d)從下述微分方程的解中確定op的最佳值df(op)/dop = f，(op) = O ；及e)根據(jù)所述最佳值op確定所述質(zhì)心COM、所述重量W和所述慣性矩I的最佳值。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括當(dāng)所述重量W不合要求時， 修改所述尺寸和/或所述密度中的至少一個，借此重復(fù)所述步驟a)_e)。
32.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括當(dāng)所述重量W不合要求時， 可解重量條件W(op)=常數(shù)，且f’ (op) =0。
33.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，所述推桿頭包括前部載荷和后部載荷；所 述最優(yōu)參數(shù)op包括所述前部載荷與所述后部載荷的重量比值。
34.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，所述推桿頭包括前部載荷和后部載荷；所 述最優(yōu)參數(shù)op包括所述前部載荷與所述后部載荷的尺寸比值。
35.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，所述推桿頭包括載荷和連接所述載荷的 連接件；所述最優(yōu)參數(shù)op包括所述載荷與所述連接件的密度比值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種推桿頭，具有在擊球入洞過程中擊打高爾夫球的前部、長度a、寬度b、重量W、慣性矩I。所述寬度沿著與所述推桿頭的所述前部垂直相交的水平寬度軸延伸。所述長度沿著與所述水平軸垂直相交的水平長度軸延伸；各尺寸例如為a小于或等于7英寸，b小于或等于a，且I/Wa2大于0.30。
文檔編號A63B53/04GK102099083SQ200980127548
公開日2011年6月15日 申請日期2009年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月13日
發(fā)明者R·A·布蘭特 申請人:R·A·布蘭特