專利名稱：：用于彈性修整高爾夫球桿沖擊的方法和設備的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及高級運動設備設計領域，具體地，涉及為了通過彈性地修整法向和切向沖擊柔度來控制由球桿頭部和高爾夫球之間的沖擊導致的旋轉而設計的用于輕擊桿、長打桿或鐵頭球桿的高爾夫球桿頭部系統(tǒng)。
背景技術：
：本發(fā)明涉及通過應用結構設計技術和彈性修整球桿來獲得高爾夫球桿(例如，長打桿、輕擊桿或鐵頭球桿)的精度和距離的增加，具體地，涉及增強或減弱球旋轉。多年來，已經(jīng)有多種改進，對打高爾夫球的人可以獲得的精度和距離已經(jīng)有了可測量的沖擊。典型的被動性能改進，例如，頭部形狀和體積、重量分布和所產(chǎn)生的慣性張量的分量、桿面厚度和厚度輪廓、桿面曲率和CG位置，所有都屬于對高爾夫球桿的最佳恒定物理參數(shù)和材料參數(shù)的選擇。球和頭部之間的沖擊可以被模型化為兩個彈性/可變形的物體之間的沖擊，所述兩個彈性/可變形的物體中的每個具有在空間中平移和旋轉的自由度，SP，都為完全6自由度(DOF)的物體，每個均具有在沖擊下變形的能力，并且每個都具有完全填充的質量和慣性張量。這個作用的典型的初始狀態(tài)是靜止的球以及高速頭部，所述高速頭部以可能為基本上在球桿頭部的桿面上或者基本上不在球桿頭部的桿面上的偏心點撞擊所述球。這個撞擊導致相對于球桿頭部和球之間的接觸面的高法向力和切向力。這些力在隨著時間的過去累積來確定速度和方向，在球離開桿面之后形成球的速度矢量和旋轉矢量，下文稱為沖擊合成矢量。這些界面力由許多特性確定，所述特性包括兩個物體的彈性、材料特性和耗散、表面摩擦系數(shù)、物體質量和慣性張量。本發(fā)明涉及頭部的彈性結構參數(shù)設計，具體地，涉及頭部主體和桿面或桿面插入件之間的連接，使得沖擊力下球桿頭部的彈性/動態(tài)響應對沖擊合成矢量有利。例如，結構設計可以為使得桿面偏轉和動態(tài)響應被選擇為使沖擊導致的球旋轉最大或最小。在彈性修整高爾夫球桿頭部以影響頭部和球的沖擊以及所導致的球飛行的領域中有大量的工作。1985年2月12日授權的Bulla的第4，498，672號美國專利公開了一種球桿頭部，所述球桿頭部被設計成調節(jié)球桿在法向上的彈性響應，使得球桿的彎曲頻率與球的變形頻率相匹配。目的是通過增加恢復系數(shù)(COR)來增加飛行距離。1994年4月5日授權的Hutin的第5，299，807號美國專利公開了一種球桿頭部，所述球桿頭部設計有用于改進沖擊性能和感覺的夾在桿面和球桿頭部之間的薄粘彈性片。雖然沒有提及旋轉，但是該專利說明了一種彈性支撐的桿面。1994年5月31日授權的Hutin的第5，316，298號美國專利公開了一種球桿頭部，所述球桿頭部設計有用于噪聲修整的安裝在桿面和/或主體上的粘彈性阻尼處理的抑制層。雖然沒有提及旋轉或沖擊合成矢量的控制，但是該專利公開了一種彈性支撐的桿面。1996年4月9日授權的Mack的第5,505，453號美國專利(可能最接近于本發(fā)明)公開了彈性支撐的沖擊板的幾種(2種)設計，所述彈性支撐的沖擊板的支撐可以被調節(jié)以使對于特定的打球者的法向響應和出球速度最大化。主要只使用高級分析模型(l-d)法向沖擊來確定法向上的最佳支撐剛度，以使沖擊之后的球速最大化。該專利示出了兩種設計，所述兩種設計中的每種應用于長打桿、鐵頭球桿和輕擊桿。雖然沒有提及旋轉，但是該專利公開了彈性支撐的桿面。1997年10月7日授權的Fisher的第5，674，132號美國專利公開了一種設計有彈性修整的桿面插入件的球桿頭部，所述彈性修整的桿面插入件被設計成具有所需的回彈因子和/或感覺/硬度。雖然沒有提及旋轉，但是該專利公開了彈性修整的桿面。1997年12月16日授權的Aizawar的第5,697,855號美國專利公開了一種設計有彈性支撐的桿面插入件的球桿頭部(鐵頭球桿和長打桿)，所述彈性支撐的桿面插入件被設計成具有所需的阻尼因子。雖然沒有提^及旋轉，但是該專利公開了一種彈性支撐的桿面插入件。1998年9月15日授權的Krumme等人的第5,807,l卯號美國專利、以及2001年8月21日授權的Knimme等人的第6,277,033號美國專利公開了一種設計有可彈性修整的桿面的球桿頭部(鐵頭球桿和長打桿-190以及輕擊桿-033)，所述可彈性修整的桿面包括多個像素，每個像素對于其彈性特性進行選擇，并可選擇地布置成具有所需的桿面效果(最有效的擊球點等)。雖然沒有提及旋轉，但是該專利公開了可彈性修整的桿面設計。1999年12月14日授權的Delaney的第6,001,030號美國專利公開了一種設計有被構造成"具有可控制的壓縮"的桿面插入件(即，設計有彈性支撐的剛性桿面沖擊板)的球桿頭部(僅輕擊桿)，其中，支撐被設計成根據(jù)沖擊強度和/或沖擊位置提供特定的法向運動行為。雖然沒有提及旋轉，但是該專利公開了一種可彈性修整的桿面設計。2001年10月16日授權的Rohrer的第6,302，807號美國專利公開了一種設計有可變能量吸收的高爾夫球桿頭部(優(yōu)選的是輕擊桿)。該專利公開了被構造成使理想撞擊中的耗散最大化并降低偏心打飛球的撞擊(miss-hit)中的耗散的粘彈性支撐的桿面設計。雖然沒有提及旋轉，但是該專利公開了可彈性修整的桿面設計。2001年12月ll日授權的Helmstetter等人的第6,328，661號美國專利、和2002年ll月12日授權的Helmstetter等人的第6,478，690號美國專利"MultipleMaterialGolfClubHeadwithaPolymerInsertBase，，公開了一種設計有硬度和回彈性被仔細限定了的聚合物桿面插入件(即，用于影響沖擊COR和感覺的可彈性修整的插入件)的高爾夫球桿頭部(優(yōu)選的是輕擊桿)。2001年12月15日授權的Beasley等人的第6,332，849號美國專利"GolfClubDriverwithGelSupportofFaceWall"公開了一種設計有粘彈性構件的高爾夫球桿頭部(優(yōu)選地為長打桿)，所述粘彈性構件支撐桿面并連接在球桿頭部的中空體的背面和桿面的中心之間。2002年3月12日授權的Allen的第6，354，961號美國專禾U"GolfClubFaceFlexureControlSystem"公開了一種設計有氣動活塞/氣缸的高爾夫球桿頭部(優(yōu)選地為長打桿)，所述氣動活塞/氣缸支撐桿面并連接在球桿頭部的中空體的背面和桿面的中心之間。所述活塞被設計成在預定的沖擊速度范圍內接觸并改變有效剛度。2002年4月2日授權的Kosmatka的第6,364,789號美國專利"GolfClubHead"公開了一種設計有環(huán)形偏轉增強構件的高爾夫球桿頭部，所述環(huán)形偏轉增強構件設置在球桿頭部主體和硬桿面之間。環(huán)形構件的剛度優(yōu)選地低于桿面的剛度，以增強沖擊處桿面的偏轉并增加COR。2002年11月12日授權的Matsunaga等人的第6，478，693號美國專利"GolfClubHead"公開了一種設計有可變厚度的桿面的高爾夫球桿頭部(優(yōu)選地為長打桿或鐵頭球桿)，所述可變厚度的桿面在多層厚度區(qū)中具有階狀變化。所述區(qū)域的質心被設計和定位成使撞擊響應的均勻性區(qū)域最大化-即，增加法向沖擊下的最有效的擊球點。2002年12月3日授權的Card等人的第6,488，594號美國專利"PutterwithaconsistentPuttingFace"公開了一種設計有桿面插入件的輕擊桿，所述桿面插入件被設計成使理想撞擊中的耗散最大化并且降低偏心打飛球的撞擊中的耗散。雖然沒有提及旋轉，但是該專利公開了一種可彈性修整的桿面設計。2003年7月15日授權的Vincent等人的第6,592,468號美國專利"GolfClubHead"公開了一種設計有粘彈性支撐的插入件的高爾夫球桿頭部，所述粘彈性支撐的插入件用于增加由沖擊導致的球桿中的振動的阻尼。分別于2003年7月22日和2003年8月12日授權的Bissonnette等人的第6,595,057號和第6,605,007號美國專利"GolfClubHeadwithHighCoefficientofRestitution"公開了一種具有其厚度被修整成使COR最大化的桿面的高爾夫球桿。所述桿面的中心區(qū)的剛度較高，而周圍區(qū)的剛度較低。2003年8月5日授權的Kosmatka的第6，602,150號美國專利"GolfClubStrikingPlatewithVibrationAttenuation"公開了一種具有可變厚度桿面(中心部分較厚)的高爾夫球桿，在所述可變厚度桿面上設置有用于桿面振動衰減的粘彈性材料。上述的所有專利涉及球桿頭部設計，使得沖擊期間頭部和桿面的彈性響應對球桿頭部的感覺和/或COR有利。上述專利沒有述及設計球桿頭部的彈性/動態(tài)響應以有利地影響球旋轉的控制。1993年3月16日授權的Burkly的第5，193,806號美國專利公開了一種具有圓形接觸表面以影響旋轉控制的球桿頭部，但是沒有教導使用球桿頭部彈性響應來獲得該目的。假定桿面是剛性的。多個專利已經(jīng)試圖提出通過接觸體的表面處理來控制旋轉，但是都沒有直接提出通過球桿頭部的彈性/結構設計來控制旋轉。
發(fā)明內容本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)利用桿面、主體以及桿面的中間支撐件的彈性修整來影響球和桿面之間的沖擊作用的進展，從而控制球和球桿桿面之間的沖擊作用。具體地，本發(fā)明涉及置于球桿頭部主體和桿面之間的桿面安裝系統(tǒng)的設計，并且具體設計成通過由沖擊導致的桿面運動和變形來有利地影響球旋轉。通過特定地設計系統(tǒng)在沖擊負載狀態(tài)下的彈性和動態(tài)響應來獲得對球旋轉的控制。示出了沖擊負載下桿面的彈性和動態(tài)響應對球沖擊合成矢量(旋轉、速度和方向)的影響。這個影響可以用來獲得對球旋轉的有利的控制。公知的是，法向桿面剛度的彈性修整可以影響球桿頭部-球沖擊的COR。本發(fā)明涉及在橫向上而不是在法向上的系統(tǒng)響應的控制。對系統(tǒng)的橫向變形的控制可以用于影響由與桿面的沖擊導致的球速度、方向以及特別是球的旋轉。球的旋轉由球和桿面之間產(chǎn)生的切向力(沿著桿面而不是垂直于桿面)確定。這些力由物體間的摩擦系數(shù)、物體(球和桿面/頭部)之間的法向力、以及在接觸區(qū)域處球表面和桿面之間的相對運動來確定?？梢酝ㄟ^適當?shù)卦O計桿面在沖擊負載作用下在法向和切向上的彈性和動態(tài)響應來影響這最后的貢獻因素(球和桿面之間的相對運動)。本發(fā)明涉及球桿頭部的設計，以通過修整桿面在沖擊負載作用下的彈性和動態(tài)運動響應來在沖擊時產(chǎn)生球和桿面之間的有利的切向運動。為了表明切向桿面運動可以如何影響旋轉，考慮在球桿桿面和球之間理想的法向沖擊(即，沖擊速度矢量垂直于桿面)。這類沖擊正常將不產(chǎn)生球旋轉。然而，如果沖擊期間沖擊力使桿面切向移動，則可以導致球旋轉。根據(jù)負載下桿面的切向運動的方向，這個旋轉可以為正或負。以相似的方式，桿面切向運動可以顯著地影響球向上或向下旋轉，通過剛性傾斜桿面(具有高擊斜面(loft)的桿面)將發(fā)生上述情況，其中，沖擊速度矢量一開始就具有法向及切向分量。本發(fā)明關于桿面的彈性支撐的設計(或者桿面/頭部系統(tǒng)本身的彈性響應)，使得通過球沖擊力產(chǎn)生球桿頭部和桿面之間的相對切向運動。根據(jù)系統(tǒng)中的彈性結合，可以在向上、向下、向根部或者向尖端的方向上產(chǎn)生桿面的切向運動，導致許多不同的可能的響應并產(chǎn)生(或消除)球旋轉。例如，這些可以用來在長打期間減少旋轉而在鐵頭球桿擊球(ironshot)中增加旋轉。在可選的實施例中，可以選擇彈性支撐、桿面和主體的設計，以減小或增加由沖擊導致的球的側旋。在這些示例中，桿面運動被修整成垂直于沿著桿面的主速度合成矢量，但仍與桿面法向相切。在沖擊的作用下，桿面左右(向根部或尖端)移動而非上下移動。這類桿面運動可以影響沖擊導致的球的側旋。側旋可以顯著地影響后續(xù)的球飛行的鉤射(hook)及斜擊(slice)軌跡?？梢酝ㄟ^桿面上的法向力和桿面的切向運動之間的彈性結合來獲得左右運動。所有這些示例等同地涉及輕擊桿、長打桿和鐵頭球桿，將使用術語"球桿頭部"來沒有偏見地指代所有這些球桿。下面，通過參照下面的附圖對本發(fā)明的詳細描述，將更全面地理解本發(fā)明的各個實施例、特征和優(yōu)點圖1和圖2說明了本發(fā)明的概念上的實施例，其中，彈性安裝件被設置在球桿的桿面和主體之間，將桿面彈性連接到主體上；圖3和圖4是示出彈性桿面安裝系統(tǒng)和彈性支撐的桿面的具體實施例的放置側和桿面視圖的鐵頭球桿頭部的詳細示圖；圖5和圖6A及圖6B是用于彈性支撐的桿面的彈性安裝模塊的具體實施例的詳細示圖；圖7(包括圖7A和圖7B)說明了鐵頭球桿中的彎曲模塊和桿面界面；圖8(包括圖8A和圖8B)示出了具有固定的彎曲部分的球桿頭部和桿圖9(包括圖9A和圖9B)是用于模擬具有修整的桿面-主體彈性、球彈性和全6DOF的球-球桿頭部撞擊作用的示意性模型；圖10(包括圖10A和圖10B)示出了切開桿面罩和彎曲界面的進一步視圖；圖ll是桿面/彎曲界面的示意性邊視圖；圖12(包括圖12A、圖12B、圖12C、圖12D和圖12E)是從模擬中得到的在球對球桿沖擊中的關鍵參數(shù)隨時間變化的圖解，示出了A)沖擊法向力、B)沖擊切向(摩擦)力、C)相對切向速度隨時間的變化、D)頭部旋轉隨時間的變化、以及E)導致的球旋轉隨時間的變化；圖13(包括圖13A、圖13B、圖13C、圖13D和圖13E)是從模擬中得到的在球對球桿沖擊中的關鍵參數(shù)隨時間變化的圖解，示出了A)球彈性偏轉、B)相對法向力偏轉、C)相對切向桿面偏轉、D)切向球CG速度隨時間的變化、以及E)法向球速度隨時間的變化；圖14(包括圖14A、圖14B、圖HC、圖14D和圖14E)是從模擬中得到的通過改變彎曲角度而在球對球桿沖擊中的關鍵參數(shù)隨時間變化的圖解，示出了A)沖擊法向力、B)沖擊切向(摩擦)力、C)相對切向速度隨時間的變化、D)頭部旋轉隨時間的變化、以及E)導致的球旋轉隨時間的變化；圖15(包括圖15A、圖15B、圖15C、圖15D和圖15E)是從模擬中得到的通過改變彎曲角度而在球對球桿沖擊中的關鍵參數(shù)隨時間的變化的圖解，示出了A)球彈性偏轉、B)相對法向桿面偏轉、C)相對切向桿面偏轉、D)切向球CG速度隨時間的變化、以及E)法向球速度隨時間的變化；圖16(包括圖16A、圖16B、圖16C、圖16D和圖16E)是從模擬中得到的通過改變切向剛度(未結合)而在球對球桿沖擊中的關鍵參數(shù)隨時間變化的圖解，示出了A)沖擊法向力、B)沖擊切向(摩擦)力、C)相對切向速度隨時間的變化、D)頭部旋轉隨時間的變化、以及E〉導致的球旋轉隨時間的變化；圖17(包括圖17A、圖17B、圖17C、圖17D和圖17E)是從模擬中得到的通過改變切向剛度(未結合)而在球對球桿沖擊中的關鍵參數(shù)隨時間變化的圖解，示出了A)球彈性偏轉、B)相對法向桿面偏轉、C)相對切向桿面偏轉、D)切向球CG速度隨時間的變化、以及E)法向球速度隨時間的變化；圖18(包括圖18A、圖18B、圖18C、圖18D和圖18E)是從模擬中得到的通過改變桿面摩擦系數(shù)而在球對球桿沖擊中的關鍵參數(shù)隨時間變化的圖解，示出了A)沖擊法向力、B)沖擊切向(摩擦)力、C)相對切向速度隨時間的變化、D)頭部旋轉隨時間的變化、以及E)導致的球旋轉隨時間的變化；圖19(包括圖19A、圖19B、圖19C、圖19D和圖19E)是從模擬中得到的通過改變桿面摩擦系數(shù)而在球對球桿沖擊中的關鍵參數(shù)隨時間變化的圖解，示出了A)球彈性偏轉、B)相對法向桿面偏轉、C)相對切向桿面偏轉、D)切向球CG速度隨時間的變化、以及E)法向球速度隨時間的變化；圖20(包括圖20A、圖20B、圖20C、圖20D和圖20E)是從模擬中得到的通過改變桿面質量而在球對球桿沖擊中的關鍵參數(shù)隨時間變化的圖解，示出了A)沖擊法向力、B)沖擊切向(摩擦)力、C)相對切向速度隨時間的變化、D)頭部旋轉隨時間的變化、以及E)導致的球旋轉隨時間的變化；以及圖21(包括圖21A、圖21B、圖21C、圖21D和圖21E)是從模擬中得到的通過改變桿面質量而在球對球桿沖擊中的關鍵參數(shù)隨時間的變化的圖解，示出了A)球彈性偏轉、B)相對法向桿面偏轉、C)相對切向桿面偏轉、D)切向球CG速度隨時間的變化、以及E)法向球速度隨時間的變化。具體實施方式本發(fā)明的目的是提供一種通過利用沖擊負載下的球桿頭部的彈性和動態(tài)變形響應來控制由球桿頭部-球沖擊導致的球旋轉的方法和設備。沖擊負載引起的頭部變形和球接觸表面(下文中稱為桿面)相對于其與球接觸的點的后續(xù)運動對球的多軸旋轉和速度(下文中稱為沖擊合成矢量)有深遠的影響。本發(fā)明包括使用控制(增加或減少)球上的旋轉的桿面彈性和動態(tài)響應的方法和設備。所述方法可以適于控制上旋和側旋。在球和頭部之間(潛在地傾斜)沖擊期間，在球和桿面之間的接觸點(或整個區(qū)域)上存在大的力。這些力可以被分解成與桿面法線對準的力分量(下文中稱為法向力)、和與撞擊表面或桿面相切的力分量(下文中稱為切向力)。法向在空間中可以是任意的，而切向可以在垂直于法向的平面中的任何地方。根據(jù)桿面方向以及球和桿面的運動，這些力可以沿著桿面向上或向下、向尖端方向或向根部方向。注意，這些方向是相對于彎曲的撞擊表面的局部法向平面和切向平面來限定的，并且在本申請中，彎曲的撞擊表面不喪失一般性。力的法向分量穿過球的CG作用，并在沖擊期間使球加速。力的切向分量作用于球和垂直于所述法向的桿面之間的接觸點處，因此可以分解成球上的關于CG的等效轉矩(影響球旋轉)和直接對CG的加速做出貢獻的力。由于轉矩隨時間的累積而產(chǎn)生球的旋轉速度，所以沖擊導致的切向力完全控制所產(chǎn)生的球旋轉。如本領域所公知的，轉矩以歐拉方程來克服球的旋轉慣量，歐拉方程是在外部轉矩和外力作用下對于自由旋轉和平移的剛性體的動態(tài)的6自由度(DOF)的運動方程。本發(fā)明的一個目的是通過適當?shù)卦O計和修整沖擊期間球桿頭部桿面的橫向彈性和動態(tài)響應來修整沖擊期間的這些力。沖擊力(法向力和切向力)由多個因素確定，所述因素包括沖擊物體的初始速度、物體的質量、以及物體的彈性和動態(tài)。已經(jīng)示出，可以通過調整系統(tǒng)的法向動態(tài)來改進球桿頭部和球沖擊的法向響應(COR)。本發(fā)明關于球桿頭部的橫向彈性和動態(tài)響應的最佳選擇。為了了解物體的彈性如何可以確定沖擊期間力隨時間變化，考慮在法向上具有很柔軟但無損耗的支撐的剛性桿面。在法向沖擊(非傾斜)期間，較軟的支撐允許桿面和沖擊球之間更大的偏轉(桿面遠離沖擊球變形)，導致更長的停留時間(dwelltime)和更小的界面力。因此，桿面彈性響應對力隨時間的變化有主要的影響?？紤]具有切向力以及法向力的傾斜沖擊的情況。切向力從傾斜沖擊中出現(xiàn)的沖擊速度矢量的切向分量中產(chǎn)生。當分解到桿面坐標系統(tǒng)中時，球和桿面之間的接觸點在法向上和切向上移動。桿面和球之間在其接觸點處的切向相對速度使得由桿面和球之間的摩擦而產(chǎn)生切向力。如果在所述物體之間沒有摩擦，則沒有切向力，并且球自其初始狀態(tài)的旋轉沒有改變。兩個物體之間的摩擦力取決于多個因素，所述因素包括所述物體之間的法向力、所述物體之間的摩擦系數(shù)、以及所述物體之間的相對運動/速度。例如，兩個物體之間的傳統(tǒng)的庫侖摩擦的大小為摩擦系數(shù)與法向力的乘積，而所述庫侖摩擦的方向來自兩個物體之間的相對橫向速度矢量。庫侖摩擦方程及其它其它模型具有其大小取決于'兩個物體之間的相對切向速度的大小和方向的力分量。在任何模型中，兩個物體之間的相對切向速度在確定切向力的大小和方向中起重要的作用。這個切向力進而影響球和桿面之間的相對切向速度。球上的切向力用作CG處的切向方向上的力(在切向上對球的CG加速并改變其速度)、以及關于球的CG的轉矩，所述轉矩關于垂直于法向及切向速度矢量的軸起作用。這個等效轉矩用于改變球的旋轉。在多數(shù)情況下，球在沖擊下初始不會旋轉。來自傾斜的沖擊的切向速度以及法向力用于產(chǎn)生切向摩擦力，所述切向摩擦力使球加快旋轉。由于該切向摩擦力不是作用于CG處，而是作用于球和桿面之間的接觸點處，所以所述切向摩擦力產(chǎn)生球旋轉。因而，在沖擊開始時，球主要沿傾斜的桿面滑動，并且滑動力用于使球開始旋轉。當切向力增加球旋轉時，在許多情況下，球旋轉可以增加到點，從而在球和桿面之間的接觸點處不再有任何相對運動。球滾上桿面，在桿面和球之間不再有滑動(沒有摩擦力)。這稱為滾動條件，并且通常當球離開桿面時確定球的最終旋轉。在本發(fā)明中，球桿頭部的彈性設計也允許桿面響應切向力。在桿面可以切向地響應(以及球改變旋轉)的系統(tǒng)中，對桿面和球表面之間的相對速度存在新的貢獻者。由于現(xiàn)在桿面對球表面和桿面之間的相對速度作出貢獻，所以所述桿面的運動可以顯著地影響物體之間的摩擦和所產(chǎn)生的切向力以及球旋轉。這是本發(fā)明的核心概念。為了獲得這個切向桿面運動，球桿頭部被設計成使得撞擊表面(桿面)可以相對于球桿頭部的主體具有切向運動。在這種系統(tǒng)中，在桿面和球桿頭部主體之間存在為了在沖擊負載下適當?shù)仨憫拚膹椥赃B接(或者球桿頭部主體和桿面自身的彈性)。該響應可以根據(jù)應用而改變。例如，如果需要增加旋轉，則彈性可以被修整成使得桿面與球的切向速度矢量相反地移動。這增加了球和桿面之間的相對切向速度，在球達到滾動條件并不再加速旋轉之前，球必須更快地旋轉以與這個更高的相對切向速度匹配。在本發(fā)明的另一實施方式中，可以彈性裝配桿面，使得在沖擊負載下桿面在球的切向速度矢量的方向上移動。這降低了球表面和桿面之間的相對切向速度，從而產(chǎn)生達到滾動條件所必需的較低旋轉。重要的是，考慮桿面運動隨時間的變化，進而考慮確定球表面和桿面之間的摩擦力隨時間變化時的相對切向速度矢量隨時間的變化，并因此考慮最終的球的角速度矢量(旋轉速率)。在一些情況下，在顯著地影響最終球旋轉的沖擊作用的過程期間，桿面相對于主體的速度會反向或顯著變化。因此，在對于給定的應用的設計中，考慮彈性球桿頭部隨時間的變化和動態(tài)是重要的。本發(fā)明的關鍵元件是彈性/有彈力地支撐在主體上的頭部的接觸表面(桿面)，其中，球表面和撞擊面之間的接觸力導致桿面相對于球桿頭部主體運動?；旧嫌袃深愑糜跅U面的彈性支撐，其特征在于，在法向和切向上的力和運動是否彈性結合或未結合。在下面的部分中將說明這兩類。未結合(Uncoupled)在這類系統(tǒng)中，桿面上的法向力只在法向上產(chǎn)生桿面變形而不會在切向上產(chǎn)生桿面變形。同樣地，桿面上的切向力只產(chǎn)生桿面的切向運動。這些運動被理解為沖擊負載下的桿面的彈性變形，而不是與沖擊負載下的頭部的球形剛性體運動相關的變形。因此，在法向變形和負載以及切向變形和負載之間未結合。該系統(tǒng)被稱為未結合。在這種類型系統(tǒng)的設計中，如圖l中示意性所示，球桿頭部設計者只需考慮橫向剛度和在橫向負載下的球桿頭部系統(tǒng)的橫向響應，并且大大簡化了設計。然而，橫向負載典型地低于法向負載，所以可以降低系統(tǒng)可獲得的力和所產(chǎn)生的變形，所有剛度相等。結合(Coupled)在這類系統(tǒng)中，用于桿面的支撐件的有效剛度矩陣被結合，使得法向力產(chǎn)生系統(tǒng)的法向變形及橫向變形、以及撞擊表面的法向運動和橫向運動。通過適當?shù)卦O計彈性支撐件(例如，圖2和圖3中所說明的傾斜的支撐件)，可以形成這個結合，以根據(jù)支撐中的傾斜在沖擊負載下產(chǎn)生桿面的變化的橫向運動，相對于球桿頭部向上、向下、向根部和向尖端。該彈性修整的橫向運動可以被用于指示桿面和球之間的相對滑動運動，并在這些方向上增加和減小旋轉。因此，該結合對于設計者從沖擊中產(chǎn)生寬范圍的球旋轉來說可以是很有用的，這是因為可以容易地控制桿面運動(例如，球桿向上或向下)來產(chǎn)生桿面和球之間的寬范圍的相對運動，并因此產(chǎn)生寬范圍的球旋轉。如下面的部分中所說明，桿面結合可以用于產(chǎn)生球上的上旋、去除球旋轉或者增加球旋轉。優(yōu)選實施例用于獲得上述效果的一個具體的方法和設備包括由桿面和主體構成的球桿頭部，其中，所述桿面以多種可能的構造支撐在彈性安裝件上。在沖擊下，由于支撐的彈性而導致撞擊面(桿面)和主體之間存在相對運動。在一個實施方式中，如圖2和圖3，支撐件形成后板和桿面的后側之間的彈性連接，所述后板是球桿頭部主體和所述支撐件的后側之間的界面。所述支撐件可以螺紋連接到、焊接到、壓配合到或者以其它方式連接到主體結構和桿面，使得所述支撐件和所述主體結構以及桿面緊密地機械連接。在優(yōu)選實施例中，所述支撐件是彈性的并具有低阻尼，但有可能在桿面和主體之間的相互連接中引入阻尼，以在球桿頭部中獲得理想的感覺。如上所述的支撐的一個可能的形式是在球桿的主體之上支撐桿面的一系列梁、肋狀部或支柱。如圖2和圖3所示，該支撐件可以橫過桿面表面分布，以在沖擊期球桿的沖擊位置的函數(shù)。例如，使得桿面沿著其外圍在法向上產(chǎn)生更軟的效果。此外，如圖2所示，所述支撐件可以布置成只允許桿面在切向上近似純平移。如圖2所示，梁、肋狀部或支柱可以排列成使得其主軸平行于法向沖擊力的方向。在這種情況下，這些法向力通過支撐件軸向獲得，而橫向沖擊力在支撐件的彎曲中獲得(圖2)。在這個構造中，彈性支撐為未結合類型，并且法向力不產(chǎn)生實質的橫向偏轉。在這種類型的支撐中，可以修整支撐件的彎曲剛度，使得桿面的切向運動用于增加或降低球旋轉，這將在下面說明。另一方面，主軸可以從法向稍微傾斜，以將法向力和切向力都用作支撐上的軸向負載以及彎曲負載。在圖2和圖3中示出的傾斜取向導致桿面法向負載和桿面切向運動之間的結合。支撐件的傾斜度和支撐件的傾斜方向可以用來修整桿面和主體之間的彈性連接，并且在沖擊負載下獲得寬范圍的所需的桿面運動。具體地，傾斜的支撐允許法向力在支撐的傾斜方向上產(chǎn)生大的切向運動。這可以用于在特定的切向上發(fā)射(launch)桿面，允許桿面在沖擊作用結束時返回其原始狀態(tài)/位置。當法向力降低時，這對于修整在沖擊作用結束時的球旋轉可能是重要的。在支撐的一個實施方式中，如圖2所示，個別支撐件由連接到桿面的后側和球桿的主體的梁構成。在如圖3和圖4所示的優(yōu)選實施例中，桿面與背襯結構設計有2.0mm(在從0.25mm到4mm的范圍內)的基線分離，這允許在沒有任何桿面傾斜和接觸或干涉問題的情況下進行大的偏心撞擊。也有可能對切向或者法向上(或者既對切向和又對法向上)的桿面運動引入機械停止，以限制在沖擊期間將看到的彈性安裝件的偏轉和應力，即，保護彈性安裝件。例如，考慮推桿球(skulledshot)。這里，負載遠非9000/2000(N法向/N切向)，而更接近(4000N/4000N)，如果不限制所述運動，則將損壞安裝件。在優(yōu)選實施例中，彈性安裝件可以被布置成擠出形狀總計在96mm和80mm之間的兩行安裝件。在兩行的布置中，如圖5-ll所示，典型的5號鐵頭球桿(5iron)采用成40/50(頂行/底行)的總長為90mm的支撐件。這允許所述安裝件被制造成為20mm和10mm安裝模塊的配列，所述安裝模塊被布置成使得在頂行中有兩個20mm的單元而在底行中有兩個20mm的單元和一個IOmm的單元來支撐桿面。彈性支撐模塊可以允許相互平接好?？梢允?移動'部分變窄千分之幾英寸，以使摩擦最小化。彈性安裝模塊設計細節(jié)在優(yōu)選實施例中，如圖5和圖6所示，彈性安裝模塊(EMM)由布置成折疊梁結構的三個彎曲梁構成。在這個布置中，外面的兩個梁中的每個的一端連接到主體背襯結構。所述兩個梁在背襯結構的下面凸出到連接臺。連接臺用作可移動的平臺，中心梁的一側連接到所述可移動的平臺上。因為連接臺由兩個梁對稱地支撐，所以所述連接臺主要平行于桿面平移。法向負載和偏轉通過梁均為軸向。里面的中心梁受到?jīng)_擊負載而處于受壓中，而外面的梁受到?jīng)_擊法向負載而處于受拉中。只要整個模塊與沖擊負載的法向對準，兩組梁(里面的和外面的)就都會受到橫向負載而處于彎曲中。如前面所述，可以使彈性安裝模塊傾斜以產(chǎn)生彈性連接的支撐模塊。中心梁從連接臺連接到形成單個彈性安裝模塊的殼體的后側，如圖5所示，所述彈性安裝模塊在垂直于梁彎曲方向的方向上延伸成棱柱形擠出部。根據(jù)所需的模塊性(modularity)和設計剛度，可以以各種擠出長度制造所述模塊。彈性支撐模塊的設計是為了提供設計法向和切向剛度(我們的連接剛度)，使得在沖擊負載的情況下獲得所需的運動。滿足負載下結構完整性標準的系統(tǒng)必須符合所需的彈性(下面描述)。也就是說，系統(tǒng)必須沒有永久(屈服)變形或屈曲地承受負載。在圖5和圖6中呈現(xiàn)的設計滿足這些標準。在圖5中示出的設計是未結合型的。所述設計具有為21.4N/mm/mm或者(2050N/mm每96mm長)的目標切向剛度，并且如所設計地獲得23.9N/mm/mm或者(2300N/mm每96mm長)的切向剛度。所述設計具有為2140N/mm/mm或者(205000N/mm每96mm長)、或者近似100倍于切向剛度的目標法向剛度。所述的設計獲得2188N/mm/mm或者(210000N/mm每96mm長)、或者大約91倍于切向剛度的法向剛度。通過這些所獲得的剛度，在9000/2000N負載(法向和切向)的作用下，對于圖5中所示的橫截面的96mm長的擠出部，ESM的偏轉為(0.042mm/0.870mm)。法向位移由于所述設計的高法向剛度而很小，而切向位移在2000N的準靜態(tài)負載下幾乎為1mm。這個設計的挑戰(zhàn)在于在結構加強設計中獲得這些彈性常數(shù)。為彈性支撐模塊選擇的材料是Ti-4Al-6V材料，這是因為該材料的高比強度和高屈服應力?？梢允褂闷渌牧?，例如，鋼或者鈦合金。在上述的組合的法向和切向負載的作用下，所述設計中的峰值應力為940MPa，該峰值應力低于材料的屈服應力。除應力分析之外，彈性支撐模型(ESM)必須被設計成防止其內柱在壓縮沖擊負載下屈曲(buckling)。分析顯示，對于這個設計，用于這個設計的屈曲負載容限(屈曲負載/峰值負載)為3.6。因此，所述模塊在不損害結構完整性的情況下滿足所需的彈性性能。優(yōu)選的制造工藝是具有標準表面光潔度的線切割(wire)EDM(放電加工)。雖然也可以使用其它的標準加工或成形工藝，例如，鉆削(Plunge)EDM,只要這些工藝產(chǎn)生所需強度的部件即可。在圖7-ll中呈現(xiàn)的設計具有從前(桿面)到后(連接臺)19mm的總深度、以及在球桿的桿面上以兩行布置的20mm長模塊和10mm長模塊中的總共90mm的擠出長度。這允許桿面沿著球桿向上平移，并且在法向或者切向上具有高剛度。在本設計中，桿面質量是41.6克。如上選擇剛度使得桿面運動的第一固有切向頻率被近似調節(jié)成沖擊作用的持續(xù)時間。在下面在切向剛度調節(jié)狀態(tài)下的部分中說明精準調節(jié)狀態(tài)。所述優(yōu)選的設計的關鍵元件是主體背襯結構、桿面結構與彈性支撐模塊(ESM)之間的連接件。為了獲得所述系統(tǒng)的設計彈性常數(shù)，在ESM和桿面及主體之間的界面處不能有額外的柔度。這意味著配合必須緊密(用環(huán)氧樹脂潛在地粘合)或者軟焊或焊接到一起，使得系統(tǒng)用作在接合處具有小的游隙或附加柔度的單一整體。在優(yōu)選的實施例中，ESM的梁的端部設計有楔形燕尾，所述楔形燕尾配合到桿面和背襯結構中的對應的匹配槽中。在圖7-16中示出了桿面、ESM和主體安裝結構的橫截面。所述橫截面示出了兩個折疊梁ESM以及與背襯結構和桿面的界面。所述界面可以用環(huán)氧樹脂或簡單的定位螺釘永久地保持，以對ESM和桿面及主體之間的界面預加載。ESM具有被設計成使得在沖擊負載下梁中的應力最小的沿著其長度厚度可變的梁結構。這個特征使得梁在靠近其中心變薄，而在端部變厚。這種類型的厚度變化適于經(jīng)歷這類運動的梁，即，經(jīng)典的滑動-滑動梁邊界狀態(tài)，其中端部沒有角偏轉而只有切向上的滑動平移。在這類運動中，峰值彎曲應力產(chǎn)生于夾緊-滑動(clamped-sliding)端，而在中心處幾乎沒有負載。由于中心處的材料只承受輕微的應力，所以可以使中心處變薄。如其它的設計特征，桿面在厚度方向上呈錐形，以允許在球桿的外邊緣處在桿面和背襯結構之間有額外的間隙。這是為了適應高偏心擊球，其中法向負載遠離兩個ESM行的位置。在這種情況下，桿面懸離于兩個ESM行，并且在法向上顯得稍微更柔軟。在優(yōu)選實施例中，背襯結構很硬，并且對系統(tǒng)基本上不提供額外的柔度。通常基座2.0mm寬且高度為4.0mm的中心肋狀部被添加在ESM行之間，以提供這個剛度。應該提及的是，在背襯/支撐結構中也可以設計/允許一些柔度，但是在彎曲彈性修整中必須考慮該柔度，使得總的系統(tǒng)彈性為最佳值。最后在本設計中，在ESM的外梁和背襯結構的邊緣之間形成接角蟲之前，可以容許桿面的2.14mm的左右運動(sidetosidemotion)。這由背襯結構中的裁切寬度確定。輕擊桿應用在輕擊中，本領域公知的是，減少打滑的關鍵是在球離開輕擊桿表面之前給予球盡可能多的上旋，并且有利的是使球在開始滾動之前滑行的距離最小。長打桿應用在長打中，本領域公知的是，在高速沖擊的情況下增加球飛行距離并減小橫向范圍行程的關鍵是減小球上旋，以避免球在高速沖擊下過度升咼。非線性系統(tǒng)建模在這部分中，將說明用于對可彈性變形的球和球桿頭部之間的沖擊進行模擬的模型，其中所述球桿頭部在桿面和主體之間具有可彈性修整的桿面支撐。圖9示意性示出了該模型的幾何形狀。系統(tǒng)由多個部件構成，所述多個部件包括與彈性支撐在在空間中自由旋轉和平移的剛性球桿頭部主體上的剛性桿面接觸的彈性球。對于所述球桿頭部，主體由完全6自由度(3個平移和3個旋轉)剛性體表示，所述完全6自由度剛性體響應通過桿面的彈性支撐引到其上的力。桿面進而響應兩個支撐力，并與球接觸。如圖9所示，允許桿面在法向和與桿面法向相對的橫向上相對于球桿頭部主體作為剛性體移動。支撐件的彈性由2x2剛度矩陣或2x2柔度矩陣表示[XnXt]T={KnnKnt;KtnKtt}'[FnFt]其中，Xn是桿面相對于主體的法向偏轉，X是桿面相對于主體的切向偏轉，F(xiàn)n是由球沖擊導致的桿面上的法向力，F(xiàn)t是由球沖擊導致的桿面上的切向力，Knn、Knt、Ktn、Kn是桿面支撐的彈性矩陣的各元素。球初始以特定的頭部速度與移動的球桿頭部靜止開始，所述球桿頭部隨著球桿頭部前進而與球接觸。模型考慮法向和切向上的接觸力，其中，切向由球在桿面上的滾動/滑動方向限定。這由初始的球桿頭部方向和速度以及桿面的幾何形狀確定。球初始以靜止開始，法向沖擊力和切向摩擦力導致球CG的速度以及關于CG的旋轉。使用可接受的粘彈性模型和表示球動態(tài)的單壓縮模式來將球壓縮和損耗模型化。所述模型表示具有由球及頭部的速度和方向構成的初始狀態(tài)的非線性方程的系統(tǒng)。使用MatlabSimulink工具箱中的數(shù)值積分技術，作為時間的函數(shù)，用數(shù)字解出由這些結合的非線性動態(tài)方程導出的隨時間的變化。所述模型允許探究球頭部沖擊中的主要效果，并且其結果對于給定的球旋轉效果使最佳設計質量和優(yōu)選構造變得顯著。示例研究改變參數(shù)，例如，桿面安裝件的彈性、桿面質量和球/桿面摩擦系數(shù)，來預先形成多個示例研究。當沒有另外說明時，結果用于在10克剛性桿面處具有27度高擊斜面的標稱5號鐵頭球桿。圖12和圖13表示對下面所述的3個示例的沖擊模擬隨時間的變化。為了參考附圖中的曲線，點劃線=1，虛線=2，實線=3。點劃線表示具有K^4.4e6、Ktt=2.8e5、Kn產(chǎn)5.5e5的剛度矩陣的連接的桿面。它表示法向和切向之間相結合的系統(tǒng)。虛線是從未結合但橫向剛度較低(Knn=1.8e7、Knt=0、Ktt=7.2e5)的系統(tǒng)中得出的。這個系統(tǒng)與支撐10克桿面的面積近似為0.5xlmm且長度為5mm的6個垂直柱的彈性安裝件的布置相對應。實線表示法向和橫向剛度很高的"剛性"桿面。這驗證了沖擊參數(shù)(例如，旋轉)接近5號鐵頭球桿的標稱示例。因此，標稱期望的旋轉為6400RPM。增加旋轉的示例l(點劃線)和減小旋轉的示例2(虛線)由桿面在沖擊負載下相對于球桿的主體從桿面的未變形位置的運動引起。所述運動的時序和方向是重要的，并且導致對支持所需的效果(例如，減小或增加旋轉)的安裝件彈性的探究和修整。與沖擊持續(xù)時間和作用相關的桿面運動的時序在確定旋轉中尤其關鍵。在這一系列示例中，桿面質量為10克?？梢杂眠m當?shù)臈U面連接來獲得旋轉的顯著增加或減小。這些結果對于與沖擊持續(xù)時間相對的實際桿面調節(jié)非常敏感。<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>一系列探究未結合的示例中切向剛度調節(jié)的示例，基線示例為:示例l為二K加二1.8e7、Ktt=7.2e5、Knt=0(點劃線)剛度變化表示為示例2=Ktt/2(虛線)示例3=1^*2(實線)示例4=〖/8(雙點劃線)示例5=^*32(基線"剛性切向剛度示例")示例號12345頭部速度(mph):89.4889.4889.4889.4889.48球速度(mph):126.782124.954127.497126.586126.494球發(fā)射角度(仰角)(度)16.735423.167615.743318.474218.5917球發(fā)射角度(偏轉角)(度)0.0640.20620.031870.073130.07265球旋轉(上旋)(rpm)-8406.612845.119206.936691.476658.87球旋轉(側旋)Crpm):62.7807151.81941.569772.1269.7804明顯的是，存在使導致球旋轉增加的效果最大的切向剛度調節(jié)。下面說明沖擊隨時間變化的邏輯和分析。如果切向剛度太低(示例2)，則桿面響應球和桿面之間的摩擦迅速向上移動。由于剛度低(并且桿面輕-10g)，所以桿面迅速加速并超過球CG橫過桿面平移的速度-導致球旋轉減小。當切向剛度最終導致桿面回彈時，使得球再次加快旋轉，但由于沖擊作用已經(jīng)幾乎結束，所以此時所述旋轉太小太遲(對于給定的桿面質量，低剛度意味著低桿面響應頻率)。這個效果可以用來降低旋轉。如果切向剛度大致合適(示例1和示例3說明了可接受的值的范圍)，則桿面以略慢于球接觸點沿著桿面向上滑動/滾動的速度的速度沿著球桿向上移動-因此球繼續(xù)加快旋轉而桿面也沿著球桿頭部向上移動。切向剛度和桿面質量使得在球沖擊仍在進行(仍具有合理的法向和切向力)的同時桿面回彈，使得桿面回彈增加了球和球桿桿面之間的相對切向速度，并繼續(xù)使球加快旋轉適當?shù)爻^正常量(~+3000RPM!)。這可以被用來將球旋轉增加超過傳統(tǒng)的未修整的桿面安裝所出現(xiàn)的球旋轉。如果切向剛度太高(示例4和示例5)，則桿面切向運動不起作用或無關緊要。在這種情況下，球加快旋轉直到球滾動與球和桿面之間的切向速度分量相匹配，并且球主要沿著桿面向上滾動，而在桿面/球界面處沒有滑動。這個旋轉速率與典型地以更簡單的模型計算的速率相同。當桿面切向剛度變得越來越高時，系統(tǒng)旋轉結果接近該"滾動"旋轉值。最佳剛度范圍依次取決于l)球-桿面摩擦系數(shù)、2)桿面高擊斜面和3)桿面自由質量。所有這些都影響對切向負載的桿面響應時序以及切向負載程度?？梢酝ㄟ^很傳統(tǒng)的(未結合的)彎曲結構來獲得這些剛度。這將由支撐桿面的一系列伸長的圓形或矩形柱構成。所述結構也可以為在多個位置處的鋼線(stringsteel)插入件?；€示例由6個1平方毫米且5mm長的支撐件構成。切向偏轉不是太大(對于基線大約為3mm，對于示例3大約為2mm)，這對于設計是有利的，但是這些模塊的安裝應變仍很大，理想的是選擇具有高應變能力的材料。除了通常的鈦或鋼合金之外，其它的潛在材料可以為用于模塊或整個桿面組件的形狀記憶材料或偽彈性材料(如鎳鈦合金)。在下面的幾段中，將說明探究高擊斜面角度和桿面質量的影響的一系列示例。摩擦系數(shù)和髙擊斜面角度圖18和圖19示出了在所示的兩個示例中所有其它都相同而只改變5號鐵頭球桿(27度高擊斜面)上的COF的效果。在這種情況下，摩擦系數(shù)對球旋轉沒有顯著的影響。對于給定的高擊斜面角度，旋轉對摩擦系數(shù)相對較不敏感。點劃線為0.2而虛線為0.8-沖擊差別很大，但結果相似。如果桿面角度從27度(5號鐵頭球桿)改變到47度高擊斜面(形成楔形)，并且如果COF從0.2增加到0.5，則即使使用相同的剛度，也可以恢復呈現(xiàn)出較低高擊斜面的鐵頭球桿/球桿頭部的性能。這是用噴砂處理的表面容易獲得的COF。原因是在較高的高擊斜面角度時有較低的桿面法向力和較高的切向速度。較高的COF導致較高的切向桿面力，并導致較高的桿面速度/如在具有低COFS的較低高擊斜面角度的球桿頭部中發(fā)現(xiàn)的桿面切向速度/球切向速度相同的近似比。這描述了在用于桿面角度不同而期望的球旋轉效果相似的設計中應該保持的關鍵參數(shù)(相對桿面/球切向速度)。質量變化(圖20和圖21)在這部分中，將探究檢査桿面的質量增加的效果的一系列試驗。示例如下示例l(實線)標稱5號鐵頭球桿(27度)-IO克的桿面與所有前面的分析相似，剛度-標稱，COF為0.2示例2(虛線)高擊斜面-標稱，桿面-20g，剛度-標稱，COF為0.2示例3(實線)高擊斜面-標稱，桿面-20g，剛度-x3，COF為0.2示例4(雙點劃線)高擊斜面-標稱，桿面-20g，剛度-x3，COF為0.5示例5:高擊斜面-標稱，桿面-20g，剛度-標稱，COF為0.5結果和解釋如下<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>對結果的解釋如下標稱的示例以7克的質量進行。點劃線是標稱的，其具有K^-1.08e8、Ktt=1.08e6、Knt=0(未結合)的基本剛度，這是用24個厚度為1.5mm的正方形橫截面的1.5cm長的鋼彎曲件來實現(xiàn)的?？吹降淖钪匾膱D是圖21C中的切向表面速度圖。當切向表面速度趨于零時，意味著桿面和球表面之間的相對速度已趨于零，即，球在滾動且桿面在移動，使得接觸點不會滑移。在圖21C的"切向頭部比較"中，桿面在第一半個沖擊中向上移動，然后在1.55秒處開始向下運動。桿面速度從這個曲線導出，并且在確定旋轉中，桿面速度比頭部位置重要得多。當桿面達到其最高點并開始向下移動時，桿面的負速度增加，并且桿面開始盡量使球加快旋轉-這由圖21C中"切向表面速度"曲線在1.5秒和1.8秒之間上升(點劃線)來證明。該回彈使得球加快旋轉并且是增加旋轉的來源。通常，這導致一些調節(jié)傾向-首先，你期望根據(jù)沖擊時標來粗略地調節(jié)切向DOF，使得在第二半個沖擊作用中桿面可以回彈。圖21C中的"切向表面速度"曲線上的點劃線曲線中的在1.8秒處的波峰是桿面隨著其回彈達到向下最遠的程度而變慢的效果。重要的是，在沖擊結束時出現(xiàn)這個"回彈終點"(桿面變慢)-否則，在球離開桿面之前，桿面使得球旋轉變慢(如在圖21E中的"球旋轉"中的雙點劃線所示)。虛線(示例2)表示將桿面質量增加到20g而所有其它均相同的效果。從圖21C中的"切向表面速度"曲線中可以看出，大的桿面慣性使桿面變慢，使得加速到與球匹配需要更長的時間-球只在1.45秒處才開始滾動。更重要的是對于旋轉，似乎較重的質量使得達到滾動點之后的加快旋轉變慢。這是因為球移動得更慢-時間常數(shù)更長且速度相應地更慢。當球在桿面上滾動時發(fā)生的球加快旋轉與桿面的加速度相關。由于具有較大質量(且剛度相同)時加速度不那么高，所以加快旋轉顯著地不那么明顯。長時間常數(shù)確實有助于后面沖擊中發(fā)生的回彈，因此對于系統(tǒng)有大量時間來加快旋轉。在使系統(tǒng)加速的嘗試中，(法向和切向上的)剛度被增加到3倍(實曲線)。這只有小的效果，但確實將系統(tǒng)加速至回彈結束點，所述回彈結束點恰好出現(xiàn)在沖擊結束之前。這允許振蕩的桿面在球與桿面脫離接觸之前稍微地使球反旋轉(de-spin)。這三個示例都有良好的旋轉-證明了設計的堅固性。示例4(雙點劃線)采納上一示例并將COF提高到0.5(期望值)，這具有的效果是使球滾動得更快。滾動狀態(tài)與較低的摩擦力相關，從而桿面的加速較不顯著，導致相對于沖擊時序更快的回彈。更快的回彈經(jīng)歷其過程并在沖擊結束之前開始減速。由于摩擦力高，所以這導致圖21E中的"球旋轉"曲線(雙點劃線)中出現(xiàn)顯著的反旋轉。示例5試圖通過返回原始的剛度、20g桿面、COF-0.5來修正該現(xiàn)象。想法是降低剛度，使得桿面回彈得更慢并且行進得更遠。這起作用-由高摩擦力給予的慣性使桿面保持向上移動，并且由于這個系統(tǒng)較慢，所以在沖擊基本上結束之后返回，導致幾乎沒有反旋轉。即使對于20g的較大桿面，基線剛度也表現(xiàn)出精確值。另夕卜，重要的是，即使質量增加，桿面的COR也不改變。典型地，較大的桿面質量對球的動能起消耗作用。因此，本發(fā)明已經(jīng)公開了多個實施例，現(xiàn)在明顯的是，可以有多種其它的變更，并且這里所說明的實施例只是為了說明本發(fā)明的概念。因此，本發(fā)明的范圍不受上面的公開限制而由權利要求及其等效形式限定。權利要求1.一種由擊球桿面和主體限定的高爾夫球桿頭部，所述主體具有頂部、底端、尖端、根部和背面；所述頭部包括至少一個彎曲模塊，所述彎曲模塊被置于所述桿面和所述主體的所述背面之間，用于控制在所述頭部與高爾夫球的沖擊下所述桿面相對于所述主體的切向運動。2.根據(jù)權利要求l所述的高爾夫球桿頭部，其中，所述頭部為高爾夫球桿的鐵頭部。3.根據(jù)權利要求l所述的高爾夫球桿頭部，進一步包括平面背襯結構，所述平面背襯結構在所述桿面的后面并大體平行于所述桿面。4.根據(jù)權利要求l所述的高爾夫球桿頭部，其中，所述至少一個彎曲模塊包括用于所述桿面的切向彈性運動的折疊梁，所述折疊梁具有固定到伸長的彎曲梁上的桿面安裝件。5.根據(jù)權利要求3所述的高爾夫球桿頭部，其中，所述至少一個彎曲模塊包括用于所述桿面相對于固定的背襯結構的切向彈性運動的折疊梁，所述折疊梁具有桿面安裝件和至少一個背襯結構安裝件，其中所述桿面安裝件被固定到第一伸長的彎曲梁，所述至少一個背襯結構安裝件被固定到第二伸長的彎曲梁。6.根據(jù)權利要求l所述的高爾夫球桿頭部，所述頭部包括多個所述彎曲模塊，所述彎曲模塊被置于所述桿面和所述主體的所述背面之間，用于控制在所述頭部與高爾夫球的沖擊下所述桿面相對于所述主體的切向運動。7.根據(jù)權利要求6所述的高爾夫球桿頭部，其中，每個所述彎曲模塊包括用于所述桿面的切向彈性運動的折疊梁，所述折疊梁具有固定到伸長的彎曲梁上的桿面安裝件。8.根據(jù)權利要求6所述的高爾夫球桿頭部，其中，每個所述彎曲模塊包括用于所述桿面相對于所述主體的切向彈性運動的折疊梁，所述折疊梁具有桿面安裝件和至少一個額外的安裝件，其中所述桿面安裝件被固定到第一伸長的彎曲梁，所述至少一個額外的安裝件被固定到第二伸長的彎曲梁和所述主體。9.根據(jù)權利要求6所述的高爾夫球桿頭部，進一步包括平面背襯結構，所述平面背襯結構在所述桿面的后面并大體平行于所述桿面，并且固定到所述主體。10.根據(jù)權利要求9所述的高爾夫球桿頭部，其中，每個所述彎曲模塊包括具有桿面安裝件和背襯結構安裝件的折疊梁，所述折疊梁用于允許控制所述桿面相對于所述背襯結構的切向彈性運動。11.一種具有擊球桿面和主體的高爾夫球桿頭部，所述主體由頂部、底端、尖端、根部和背面限定；所述頭部包括桿面，所述桿面被構造成響應所述頭部與高爾夫球的沖擊用于相對于所述主體的受限的切向運動。12.根據(jù)權利要求ll所述的高爾夫球桿頭部，其中，所述桿面相對于所述主體受到彈性支撐。13.根據(jù)權利要求ll所述的高爾夫球桿頭部，其中，所述頭部為高爾夫球桿的鐵頭部。14.根據(jù)權利要求ll所述的高爾夫球桿頭部，其中，所述桿面由多個彈性安裝件支撐。15.根據(jù)權利要求ll所述的高爾夫球桿頭部，其中，所述桿面由伸長梁上的至少一個彈性運動安裝件支撐。16.根據(jù)權利要求15所述的高爾夫球桿頭部，其中，所述梁沿著其長度具有變化的厚度。17.根據(jù)權利要求16所述的高爾夫球桿頭部，其中，所述梁在其中心處比在其端部薄。18.根據(jù)權利要求ll所述的高爾夫球桿頭部，其中，所述桿面被支撐在多個彈性安裝件上，所述多個彈性安裝件被支撐在延伸到所述主體的所述背面的折疊梁上。19.根據(jù)權利要求ll所述的高爾夫球桿頭部，其中，所述桿面被構造成用于受限的切向運動，所述受限的切向運動響應與所述高爾夫球的沖擊降低高爾夫球的旋轉。20.根據(jù)權利要求ll所述的高爾夫球桿頭部，其中，所述桿面被構造成用于受限的切向運動，所述受限的切向運動響應與所述高爾夫球的沖擊增加高爾夫球的旋轉。21.根據(jù)權利要求ll所述的高爾夫球桿頭部，其中，所述桿面被構造成用于受限的切向運動，所述受限的切向運動在所述主體頂部和底端之間的方向上改變球的旋轉。22.根據(jù)權利要求ll所述的高爾夫球桿頭部，其中，所述桿面被構造成用于受限的切向運動，所述受限的切向運動在所述主體根部和尖端之間的方向上改變球的旋轉。23.根據(jù)權利要求ll所述的高爾夫球桿頭部，其中，所述桿面被構造成用于受限的切向運動，所述受限的切向運動改變由所述高爾夫球桿頭部沖擊的高爾夫球的軌跡。24.—種彈性修整高爾夫球桿頭部以改變由所述頭部沖擊的高爾夫球的軌跡的方法；所述方法包括步驟a)提供具有桿面的高爾夫球桿頭部，所述桿面響應高爾夫球的沖擊相對于所述頭部的主體在切向上自由移動；b)通過彈性結構支撐將所述桿面連接到所述主體；c)修整所述彈性結構支撐以產(chǎn)生桿面運動，以在高爾夫球上獲得所需的改變效果。25.根據(jù)權利要求24所述的方法，其中，執(zhí)行所述步驟c)以使由所述桿面的沖擊造成球的旋轉產(chǎn)生變化。全文摘要一種用于有利地控制球桿頭部和高爾夫球之間的沖擊的方法和設備。高爾夫球桿頭部(例如，在長打桿、鐵頭球桿和輕擊桿上)具有主體和機械支撐在所述主體上的桿面，其中，彈性修整桿面和主體，以在沖擊下產(chǎn)生有利的桿面運動和變形。修整的球桿頭部柔度顯示出影響由球桿的桿面和高爾夫球之間的沖擊作用導致的沖擊特性和所得到的球參數(shù)，例如，速度、方向和旋轉速率。呈現(xiàn)了通過設計沖擊負載下桿面和主體的彈性和動態(tài)響應來控制球旋轉的多個實施例。文檔編號A63B53/04GK101257951SQ200580048575公開日2008年9月3日申請日期2005年12月22日優(yōu)先權日2004年12月22日發(fā)明者耐斯比特·W·哈格伍德,詹森·霍羅德茨基申請人:海德技術有限公司