TW201341019A

TW201341019A - 運動球拍及其製造方法

Info

Publication number: TW201341019A
Application number: TW102101917A
Authority: TW
Inventors: Richard A Brandt; Dragoslav Scepanovic
Original assignee: Revolutionary Tennis Innovations Llc
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2013-01-18
Publication date: 2013-10-16
Also published as: JP2015503996A; CA2849514A1; MX2014002361A; EP2731688A4; WO2013109887A1; EP2731688A1; AU2013209591A1; BR112014005796A2; US20130203529A1

Abstract

本發明揭露一種運動球拍，包含一球拍本體及一球拍頭部。該球拍頭部具有一矩形拍面及圓形角部之拍框。該拍框在其矩形拍面之四側預先安排有裝置網線的位置。複數可鎖定之扣環與拍框一體成型，且各可鎖定之扣環係位於不同之網線裝置位置。安裝在球拍頭部網線裝置位置之網線則各自形成直線部分與橫線部分的網線。該可鎖定扣環可調整各網線的張力以控制整個球拍頭部的張力與震動。

Description

運動球拍及其製造方法

本創作係涉及運動球拍，尤指一種運動球拍及其製造與拉線方法。

美國專利號6,344,006及7,081,056提出具有等長直線與等長橫線，或相等網線震動頻率之網球拍的優點。而在美國專利申請案號61/436,259中，則揭露以碳纖維為基礎之製造及測試此種網球拍的方法。

相對於前述的先前技術，本發明之運動球拍具有更高的強度、重量在可接受範圍與較大的甜蜜點，以及較佳的可玩性，可免除所有直線與橫線都必須等長的要求。

本發明揭露一種可抵抗應力而不會過於沈重的運動球拍面。

本發明亦揭露一種具有較多圓形角部與較短外側的運動球拍面，可產生較大強度、較輕的重量、更大的甜蜜點、以及較佳的可玩性與外觀。

本發明更進一步揭露一種具有適度彎曲之角部的運動球拍面，使運動球拍面具有預期之強度與可玩性，而受影響之網線可被製做成與未受影響之網線在相同的頻率下震動。

本發明又更進一步揭露一種具有可鎖定扣環(或LG)之運動拍面，這些可鎖定扣環係與運動球拍面一體成型以在圓形角部內之較短網線上維持相等的網線震動頻率。這些可鎖定扣環可設定各網線的張力以最優化運動球拍面的甜蜜點。

在某些較佳實施例中，運動球拍可由金屬材料製造。金屬框架或結構不會成管狀，但可使可鎖定扣環一體納入其中，以維持狹窄但堅強的角部、控制震動、並產生美觀的外表與符合空氣動力學的一件式產品。

本發明亦同時揭露一體成型式的可鎖定扣環，其強度可使網線承受高達70磅的張力，但仍然夠輕到不會影響網球拍的重量或平衡。

本發明進一步揭露可鎖定扣環的使用，以實作出較佳的拉線程序。該程序係交替拉緊直線與橫線，以在拉線過程中，依序消除拍框或框面之任何明顯的彎曲。這使得拍框的四側非常輕巧，但仍然夠堅強到能維持穩定度，因為網線本身會對穩定度有貢獻。因此，雖然金屬有較低的強度重量比，但網線會提供額外的結構支持力，使得我們可以用金屬而非碳纖維來製造強而輕的網球拍。

本發明又進一步揭露一種等效的拉線機構，其中所有的網線都同時被拉緊。

本發明又進一步揭露可鎖定扣環的使用，使運動球拍的拉線人員可精確地設定各網線預期的張力。因此，我們可藉由對靠近拍框四側之網線提供較低的張力(較高的威力)而進一步放大甜蜜點。同時，可鎖定扣環可使得網線張力容易調整及可方便更換網線。

本發明揭露之網球拍包括金屬拍框及圓形角部、一體成型的可鎖定扣環、以及協調之拉線程序，可提供幾乎佔據整個拍面大小的甜蜜點。該運動球拍可被設計成提供幾乎所有預期的重量與平衡、具備最大威力而不喪失任何控制、以及特殊與美麗的外觀。

10‧‧‧網球拍

11‧‧‧拍框

12‧‧‧角部

14‧‧‧四側

15‧‧‧拍面

18‧‧‧邊側

19‧‧‧網線

17‧‧‧角部曲率

20‧‧‧拍面

21‧‧‧拍框

22‧‧‧邊緣

22‧‧‧角部

20‧‧‧網球拍

22‧‧‧圓形角部

24‧‧‧邊側

25‧‧‧端部

26‧‧‧網線

28‧‧‧網線

100‧‧‧網球拍面

110‧‧‧拍框

120‧‧‧角部曲率

130‧‧‧網線

132‧‧‧最長直線

134‧‧‧最短直線

136‧‧‧最長橫線

138‧‧‧最短橫線

120‧‧‧圓形角部

140‧‧‧長側

150‧‧‧外短側或遠端

160‧‧‧內短側

170‧‧‧喉部

110、140、150及160‧‧‧拍面邊側

130‧‧‧橫線

122‧‧‧遠端角部側

134及136‧‧‧橫線

134及138‧‧‧短網線

132及136‧‧‧長網線

210‧‧‧方形角部

200‧‧‧網球拍

230‧‧‧橢圓形角部

220‧‧‧網球拍

235‧‧‧邊側

240‧‧‧雛形

250‧‧‧圓形的角部

255‧‧‧截面

240‧‧‧網球拍

245‧‧‧邊側

240‧‧‧網球拍

500‧‧‧扣環

510‧‧‧中心孔

520‧‧‧圓形頭部

511‧‧‧孔洞接納段

512‧‧‧內分節(面對網線床)

514‧‧‧外孔

516‧‧‧錐形之中央連結段

519‧‧‧螺紋柱體

516‧‧‧錐形孔段

510‧‧‧扣環洞

525‧‧‧偏心軸

522‧‧‧凸輪

540‧‧‧扣環

541‧‧‧內部

544‧‧‧外部

543‧‧‧外凸面

542‧‧‧碟片

545‧‧‧內凹面

547‧‧‧凹壓痕

546‧‧‧柱體

548‧‧‧柱體

541及544‧‧‧扣環組件

550‧‧‧扣環

551‧‧‧內端部

553‧‧‧外端部

554‧‧‧緊固孔

556‧‧‧小圓柱段

557‧‧‧大圓柱段

555‧‧‧錐形段

558‧‧‧柱體

620‧‧‧網線

600‧‧‧外驅動裝置

600‧‧‧柱體

595‧‧‧柱體

900‧‧‧平台

596‧‧‧接納孔

700‧‧‧扣環

710‧‧‧第一部份

720‧‧‧第二部分

750‧‧‧緊固孔

760‧‧‧內分段

770‧‧‧中分段

780‧‧‧外分段

800‧‧‧扣環

850‧‧‧緊固孔

860‧‧‧錐形部

810‧‧‧內凸端部

820‧‧‧外凸端部

950‧‧‧緊固孔

960‧‧‧內分段

970‧‧‧中分段

980‧‧‧外分段

920‧‧‧網線

910‧‧‧負載球

1000‧‧‧扣環

1010‧‧‧網線

1020‧‧‧左拍框孔

1030‧‧‧螺釘

1040‧‧‧右拍框孔

1050‧‧‧右螺孔

7050‧‧‧鋁合金或鈦

1100‧‧‧角部

1110‧‧‧裂痕

1120‧‧‧扣環

1130‧‧‧凹穴

1140‧‧‧網線

1200‧‧‧短棒

1220‧‧‧彈性體

1240‧‧‧外握把殼體

1200‧‧‧終結棒

1310‧‧‧外拍面側

1320‧‧‧短橫線

1330‧‧‧直線

1300‧‧‧拍框

1340‧‧‧橫向孔洞

1400‧‧‧直線

1420‧‧‧內拍面

1430‧‧‧右拍面

1410‧‧‧橫線

910‧‧‧柱體

911‧‧‧固定結構

912‧‧‧螺紋柱體

913‧‧‧支撐件

1‧‧‧把手

2‧‧‧軸體

3‧‧‧觸發器

4‧‧‧捲邊柱體

5‧‧‧網線拉緊柱體

6‧‧‧內拍框支撐棒

7‧‧‧外拍框支撐棒

8‧‧‧阻尼彈簧

9‧‧‧卡子

20‧‧‧球拍

1500‧‧‧橢圓部內的區域

1500‧‧‧甜蜜點

1600‧‧‧甜蜜點

1700‧‧‧甜蜜點

1800‧‧‧甜蜜點

第1圖係先前技術之示意圖，該先前技術係如圖1A至1D所示。

第1A圖係一傳統矩形運動球拍面的平面圖。

第1B圖係一傳統運動球拍面之與其二鄰側相切之橢圓形角部的放大圖。

第1C圖係一具有最小曲率的運動球拍面。

第1D圖係一具有小曲率及厚角部的運動球拍面。

第2圖係本發明之運動球拍面。

第3圖係本發明運動球拍面之一較佳實施例。

第4A圖係一具有方形角部之碳纖維(CF)運動球拍。

第4B圖係一具有橢圓形角部之碳纖維運動球拍。

第4C圖係一具有厚的圓形角部，且向外彎曲的碳纖維運動球拍。

第4D圖係第4C圖中拉線後具有平直邊側之運動球拍。

第4E圖係第4C圖之運動球拍的CAD。

第5A至5C圖係本發明之第一可鎖定扣環(LG1)。

第6A至6D圖係本發明之第二可鎖定扣環(LG2)。

第7A至7D圖係本發明之第三可鎖定扣環(LG3)。

第8A至8C圖係本發明之第四可鎖定扣環(LG4)。

第9A至9E圖係本發明之一螺紋捲邊柱體。

第10圖係一網線拉緊柱體及一外螺紋捲邊柱體。

第11A至11C圖係本發明之第五可鎖定扣環(LG5)。

第12A至12C圖係本發明之第六可鎖定扣環(LG6)。

第13A至13E圖係本發明之第七可鎖定扣環(LG7)。

第14A圖係本發明之第八可鎖定扣環(LG8)。

第14B圖係第14A圖之LG8的另兩種替代元件。

第15圖顯示由被拉緊之網線對拍框所施加的力量係與CF織料垂直。

第16圖顯示由被拉緊之網線對拍框所施加的力量係與CF夾層板之拍框邊側垂直。

第17圖顯示對近似矩形之拍框，其角部曲度十分陡峭，因此網線張力在角部內產生與織料平行的力量會很大。

第18圖顯示一被大幅度彎曲但又不夠厚的CF運動球拍所產生的破裂。

第19圖係可鎖定扣環、孔洞與網線。

第20圖係一吸收衝擊之運動球拍把手。

第21A至21D圖係本發明固態金屬拍框之一較佳實施例。

第22A圖係運動球拍面在拉線前的示意圖。

第22B圖係具有兩根直線的拍面，圖中誇張地顯示邊側的彎曲情形。

第22C圖係具有兩根直線與兩根橫線的拍面，圖中顯示回復至原始拍面(a)。

第23圖係網線設計的較佳實施例。

第24圖顯示(a)單一拉緊(b)多重拉緊。

第25圖係釋放衝擊的簡單範例。

第26圖係拉線平台的較佳實施例。

第27圖顯示在拉線平台下方之自動齒輪機構，該拉線台同時拉緊所有的網線。

第28圖係一手提式拉線裝置。

第29圖係運動球拍參數的標注。

第30圖係一直線及橫線張力相等，且近似矩形之運動球拍的甜蜜點。

第31圖係一直線及橫線震動頻率相等，且近似矩形之運動球拍的甜蜜點。

第32圖顯示大型正手(相等張力)甜蜜點。

第33圖係第32圖中涵蓋整個拍面的甜蜜點。

第34A及34B圖顯示本發明之一新式鈦/碳纖維運動球拍，其中第34B圖係第34A圖中沿A-A線之截面圖。

請參閱圖示，尤其是第1圖的先前技術。第1A圖顯示一矩形運動球拍或拍面或球拍頭部，均以編號10標示。幾乎成矩形或矩形之運動球拍10，其威力的性能是非常優越的。不過，運動球拍10具有一拍框11及四個角部12。角部12可在第1B圖與第1C圖中更清楚的顯示。角部12有十分小的曲率半徑，因此這些角部12必須彎曲成平直的四側14，而這些平直的四側14基本上無任何曲率，如第1D圖所示。此種結構會在網線已被拉緊之網球拍10的拍框內產生強大的內應力。

本發明揭露之新技術可用來製作可抵抗這些內應力而不會過於沈重的運動球拍。當一直樑具有彎曲的分節時，由施加之外力產生的內應力會在此分節中放大。例如，首先考慮一長度為1及矩形截面為h×b，且兩端固定的均勻直樑。如果在h方向沿著長度l施加一均勻外力F，則應力在兩端會最大。此最大應力為S=Flh/24I=Fl/2bh²其中，I=bh³/12係直樑截面的慣性力矩。如果該直樑不是平直的，而是兩端有曲形分節，則在曲率半徑r的分節中某點的應力，相較於上述直樑的應力值會增加一Q倍(應力集中)。該係數Q是r/h的函數：Q=Q(r/h)。當r/h值大時(大曲率)，Q會下降至1，而當r/h值小時(小曲率)，Q會非常大。r/h值介於中間時，Q值則由拍框材料與結構決定。Q的一些常見數值為：Q(1)=1.4，Q(3)=1.1，Q(5)=1.05。

由於應力加強的原因，本發明運動球拍雛形的角部不能為直角，如第1A圖所示。因為這會產生巨大的應力及導致破裂。因此之故，在角部有一些曲率是必要的，但是因為應力集中的因素，曲率愈小，相對於所需的直樑厚度，所需的厚度h則愈大。例如，運動球拍的直側需要h=0.5”的厚度來承受網線張力產生的應力，則角部的曲率半徑r至少需要：當h=0.55”時，r=1”；當h=0.52”時，r=2”；而當h=0.51”時，r=4”(這些非線性的結果係由軟體算出)。

如第1B圖所示，運動球拍圓形角部12必須在切線方向上與拍面直側相接，以避免更多的應力加強；而欲在切線方向上接合各邊側，最簡單的角部曲線為第1B圖所示的橢圓象限。

第1C圖為一有最小曲率的運動球拍面。這會需要非常厚的角部12，以及產生笨重且難看的運動球拍10。第1D圖為一具有較大曲率的拍面15。邊側18係向外彎曲，以便在裝上網線19後成為平直狀，如美國專利申請案61/436,259所揭露者。如果需要等長的網線，則角部曲率17必須愈大愈好，但此曲率仍然太小而無法避免需要厚的角部，及增加額外的重量。

第2圖顯示本發明之一卵形運動球拍或拍面20。拍面20具有一大型拍框21及在邊緣22有相當均勻的曲率。該拍框21大約1又1/4英尺長及10又3/4英吋寬。拍框21內的網線則大約佔1英尺長及9又1/2英吋寬的區域。拍框21的曲率，尤其是在角部22的曲率，可有助於製造強大、穩固及重量輕的成品。但此種運動球拍20的性能卻很差。此種相當均勻的曲率為圓形的曲線，因為其可提供足夠的強度。如第2圖所示，圓形角部22在軸向(或稱直線方向)上大約佔3英吋長，而在垂直於軸向(或稱橫線方向)的方向上大約為2又1/2英吋寬。請注意在直線方向上，離拍框邊側24有一1英吋的弧部，而離端部25則有1又1/2英吋的弧部。

拍面角部22的曲率必須夠大到提供預期的強度及可玩性，但又需夠小到使受影響的網線26與未被影響的網線28在同一頻率下震動。要形成相等的震動頻率必須讓較短的網線承受較輕的張力，但這些較短的網線必須夠長到能承受適度的張力。

為實作更大的角部曲率，本發明不要求所有的直線及所有的橫線皆為等長，而係要求在所有的直線與橫線皆有相等之震動頻率下仍具有相同的性能(網球拍的網線床對網球衝擊之反應是很複雜的，而且這會涉及到許多頻率的重疊。不過，在美國專利號6,344,006中揭露當基本(最低)頻率相同時，會有最佳的效能)。具有固定端部、長度為l、線性質量密度為m、且在張力t下之震動網線的頻率為如果最長直線(長度l2)具有60磅的張力(t2)，而最短直線(長度l1)具有40磅(一般最低可接受值)的張力(t1)，而且密度m固定，則最小可接受的長度比l1/l2為=0.82。換句話說，l1不得小於l2的82%(若t2=70磅(一般最大可接受值)，則l1不得小於l2的76%)。

因此，對於可容許多少曲率是有限制的。太多曲率會使網線長度小於可接受的長度。選擇較短的網線以得到較高的密度及較低的張力會使網線更短。

第3圖係本發明之運動球拍面100。運動球拍面100具有一拍框110，該拍框110有足夠的角部曲率120，以提供穩定度但不需過厚的角部。運動球拍面100的曲率並不大到使較短網線承受的張力低到不可接受。在本發明之較佳實施例中，若以傳統的方式(纏繞在拍框110的外緣)拉緊網線130，則最長直線132的長度l2為13.25”，而最短直線134的長度l1則為12.5”。最長橫線136的長度k2為10.75”，而最短橫線138(最上及最下)的長度k1則為10.0”。曲形角部120的內徑為2.5”及3.0”。在這些數值下，長度比是可接受的(l1/l2=0.94，k1/k2=0.93)。因此，若長網線的張力是60磅，則最短直線的張力為53磅，而最短橫線的張力為52磅。同時，角部的曲率半徑比為r/h=2.5/0.625=4.0，故若球拍邊側的厚度為0.625”，則角部的厚度僅需0.650”，只增加0.025”。

上述的較佳實施例可被製作成比前述的拍面輕很多。此重量的減輕係由於無厚角部及縮短周邊長度，而這兩者皆是因增加曲率使強度增強及縮短周邊所致。

圓形角部120有另一優點，當網球員企圖以非水平的握拍方式打擊一低球時，這些圓形角部120會有助於順利擊球。

關於本發明揭露之具有較短網線的網球拍，且這些較短網線的張力低於較長網線者，審視拉線程序會有助益。在傳統的拉線程序中，單一網線係滑過扣環，再依序拉緊，以在等化處理後，在所有的直線及所有的橫線上產生大致相等的張力。若要在較短網線上產生較低的張力，這些網線必須以適當的結紮程序分別拉緊。更好的方式是使用下面討論到的可鎖定扣環(或LG)。

在運動球拍內讓網線具不同長度有更進一步的好處。提供拍面不完全平行的長側可增加拍面的強度，因此可更減低其重量。此運動球拍面100之較佳實施例如第3圖所示。拍面的長側140係輕微地向內面向遠端150，相對於內短側的長度，可縮短外短側的長度。此構造可提供許多優點。首先，外短側或遠端150在本質上係較堅強(因為內應力與樑長成正比)，故可更薄及更輕些。內短側160從鄰近的喉部170取得額外的強度，因此它不需要像外側一樣短，也不需要太厚。第二點，外短側150可更輕些，因為樑重也是與樑長成正比。第三點，外短側150對長側140提供更多支持，因為這些長側140比較能抵抗彎曲。第四點，拍面邊側110、140、150及160，如圖所示具有拱形的幾何形狀，彼此互相支持。第五點，在外拍面區域內結束的直線及橫線130比較短，因此可承受較低的張力。所以，這些網線130可提供更大的威力，並將甜蜜點向這些網線延伸。第六點，較短及有較大弧度的外或遠端角部側122可提升可玩性以回擊低球。第七點，外短側150可提供較美觀的外型。

綜合上述優點，本發明提供一具有足夠固有強度的運動球拍100，以允許使用各種可能的製作材料及產生非常輕的總重量。此重量的減輕係由以下之較佳拉線程序而達成者。

由於第3圖中運動球拍面100的形狀，幾乎所有的橫線(例如：134及136)都有不同的長度。因此，以傳統方式來對運動球拍100拉線，並使這些網線具有相同的震動頻率是不可能的。而欲達成此目的，則必須使用可鎖定扣環(或LG)。

使用可鎖定扣環可個別設定網線張力，其中較短的網線接受較低的應力。使用可鎖定扣環可簡化此工作，還有其他的原因。我們可選擇在網線孔中置放各可鎖定扣環的位置，使得在網線孔中固定網線的點為最適當的。因此，較短網線134及138可被夾置在靠近拍框的外緣，使得這些網線長一些，而較長網線132及136則可短一些。以此方式，在設定對應的張力前，網線長度可以幾乎相同。此種安排需要將可鎖定扣環與拍框整合在一起，以產生一全新的運動球拍，以及新的運動球拍設計與拉線方法。此方法如下述。

上述的討論限於運動球拍在拍面平面上的形狀，但拍框或拍面的截面也一樣重要。矩形截面比傳統管狀截面的優點在美國專利申請案號61/436,259中揭露。其他更有效的截面則如下所述。

所有討論過的運動球拍雛形已經建構出來了。一些雛形則如第4A至4E圖所示。

第4A圖顯示一具有方形角部210之碳纖維(或CF)運動球拍200。運動球拍200必須非常重才不會破裂。第4B圖顯示一具有橢圓形角部230的碳纖維運動球拍220。此仍然嫌重的運動球拍220在拉線前係具有平行的邊側235，不過，請注意在拉線後，邊側向內彎曲的方式，如第4B圖所示。如第4C圖所示的碳纖維運動球拍雛形240具有稍微成圓形的角部250，因此角部會很厚。在周緣附近的截面255具有Kevlar(或譯凱夫勒、凱庫勒、功夫龍，是美國杜邦公司於1965年所發明一項芳香聚醯胺類合成纖維的商標名稱，材料名為-聚對苯二甲醯對苯二胺)外殼，以定位扣環並防止損害運動球拍240。此網線未被拉緊的運動球拍具有向外彎曲的邊側245，而在運動球拍的網線被拉緊後，這些邊側245會變成平直的。第4D圖顯示網線被拉緊的運動球拍240。第4E圖則為上述較佳實施例的網球拍雛形之CAD(電腦輔助設計)圖。

第5A-5C、6A-6D、7A-7D、8A-8C、11A-11C、12A-12C、13A-13E、及14A-14B圖顯示本發明可鎖定扣環(或LG)之較佳實施例。可鎖定扣環會堅強到固定網線至最高70磅的張力，但又夠輕到不影響球拍重量或平衡。扣環容易固定在拍框內，而網線則容易固定在扣環內。可鎖定扣環會將網線鎖入定位，使其牢固而不會滑動，但該鎖定扣環並不會穿入網線以減低其強度。

欲在各網線上提供預期的張力，技術上可鎖定扣環會以一體成型的方式納入運動球拍。要能在拍面內的較短網線上維持相等的網線震動頻率，必須使用可鎖定扣環。可鎖定扣環必須足夠堅強到固定網線至最高70磅張力，但又夠輕到不會影響球拍重量與平衡。扣環必須容易固定在拍框內，而網線則必須容易固定在扣環內。可鎖定扣環必須將網線鎖入定位，使其牢固而不會滑動，但該鎖定扣環必須不能穿入網線以減低其強度。本發明揭露該可鎖定扣環之較佳實施例。

如第5A至5C圖所示，扣環500係一段具有中心孔510(讓網線通過)及圓形頭部520之錐形開縫金屬。孔洞接納段511具有三個分節，包括內分節(面對網線床)512、圓柱形的外(螺紋)分節或外孔514、以及錐形之中央連結段516。網線係以一內凹的頭部鎖入外孔514的方式***扣環及一螺紋柱體519。因為在拉緊網線後鎖入此柱體(例如使用一把叉形螺絲起子)，以將扣環500向前推入中心錐形孔段516，此扣環結構會將扣環壓向被***的網線，並將扣環鎖定。除了使用螺紋孔段外，另一種方式是使用一外螺紋支撐元件，如第8圖所示。

如第6A至6D圖所示，扣環洞510接納一圓柱形且具有一偏心軸525的凸輪522。在***及拉緊網線之後，將凸輪522轉動使其推動網線並將其定位。此機構是自動修正的。若網線被向內拉動(例如與網球碰觸)，它會開始轉動凸輪522，使凸輪更壓縮及拉緊該網線。

如第7A至7D圖所示，一兩件式套管型扣環540具有一內部541及一外部544。該內部541為一具有外凸面543的碟片542，而該外部544則為一具有內凹面545之錐形段。中央扣環之外部為一具有錐形內凹壓痕547之柱體546。在網線被***扣環540之中心孔及緊固柱體548，並接著被拉緊後，扣環的兩個組件541及544被推在一起並推入緊固柱體548中。這兩個扣環組件541及544則被夾置在網線上。外部544被夾置是因為其狹窄的端部被推入緊固柱體548的錐形壓痕，而內部541被夾置是因為其外凸之狹窄端部被推入外部544內側上的內凹壓痕。此種網線鎖定機構特別有效，因其將網線夾置在兩個不同位置。此種方式會增加網線的整體固定能力，並因其會分散外力，故對網線有較少的侵入。

如第8A至8C圖所示，此扣環550像第7C圖之LG3一樣，對網線提供兩種不同的夾置方式。扣環550具有一內端部551及一外端部553。內端部551及外端部553均為錐形之外凸金屬段。緊固孔554在一向內之小圓柱段556及一向外之大圓柱段557之間有一內凹的錐形段555。向外的分段具有螺紋以螺接一具有內凹錐形壓痕之螺紋夾置柱體558。該螺紋夾置柱體558則如第9C圖所示。在網線被***扣環中心孔及該螺紋夾置柱體558，並接著被拉緊後，該柱體558被螺接至緊固孔中。由於此柱體558 轉向扣環550之向外端部，它會將此端部夾置在網線上。同時，轉動中的柱體558其向內的運動會將扣環550之向內端部推入緊固孔之內凹錐形部中。這會使得此扣環的端部夾置在網線上。其最終結果是網線被雙重夾置，網線固定能力增加，及網線上的平衡力被分散。

此外，一將扣環壓至網線620之較佳裝置為第10圖所示之外驅動裝置600，其為本發明拉線裝置的一部份。網線620係經由一外螺紋夾置柱體600而被***一雙錐形扣環之中心孔，及一垂直之拉緊柱體595。此螺紋夾置柱體600係被螺接入一外部固定元件之螺孔。運動球拍固定夾置器(未顯示在圖中)、拉緊柱體595、以及固定元件(未顯示在圖中)皆剛性地附接在一固定平台900，如第26圖所示。外螺紋夾置柱體600具有相同的內凹錐形壓痕，以做為第9C圖所示之內柱體558。安裝網線的第一個步驟是轉動拉緊柱體595，直到網線得到預期的張力。達成此步驟的較佳方式是將一扭力扳手***一位於拉緊柱體595頂部的接納孔596。若此扳手被設定成在對應於預期網線張力之扭力下發生滑動，則此預期的張力會被賦予網線620。

第二步驟是將螺紋柱體轉入螺紋固定元件，使其內凹錐形壓痕向前移動至扣環的向外端部。隨著此前向運動，扣環的兩個端部會如上述方式夾置在網線上。此夾置機構比上述機構優異的一點是，可不需對扣環的緊固孔加上螺紋。這會降低拍面所需的強度及重量。另一項優點是，可以一次對所有的網線施以張力。

如第11A至11C圖所示，扣環700亦提供兩種夾置網線的方式，並亦包括兩個部分。第一部份710係朝內，且為一錐形物，其直徑係緩慢逐漸放大至其外端部，具有一中央孔及小外徑。第二部分720為一錐形物，其直徑逐漸放大至其外端部。接納或緊固孔750分為三段。內分段760係一小直徑的圓柱體。中分段770為一錐形物，其直徑逐漸放大至其外端部。外分段780為一大直徑的圓柱體。扣環700係藉著如第8C圖可鎖定扣環550或LG4的機構之一，而被推入內孔段，亦即將螺紋柱體螺入具螺紋的外緊固孔段中，或螺入在外固定元件之螺孔內。當扣環700被推入接納孔之錐形中段時，若已適當地選定所有相關的角度，則其第一及第二部分710、720會各自被夾置在網線上。

如第12A至12C圖所示，扣環800係類似第8圖之可鎖定扣環550(LG4)，但角度不同，且緊固孔850之錐形部860比較長。此處該錐形段860係用來壓縮扣環800之內凸端部810，並亦幫助將扣環800之外凸端部820壓向網線。扣環800係藉著如上述第8C圖可鎖定扣環550或LG4的機構之一而被推入此分段，亦即將螺紋柱體螺入具螺紋的外緊固孔段中，或螺入在外固定元件之螺孔內。該柱體將扣環800推入緊固孔850之錐形部860，使扣環800的兩端夾置在網線上。柱體中的內凹錐形壓痕則進一步將扣環800之外端部壓至網線。此種雙夾置機構可牢牢地及平衡地固定被***的網線。

如第13A至13E圖所示，緊固孔950係類似第11B圖之可鎖定扣環700(或LG5)中的緊固孔750。該緊固孔950分成三段。內分段960為一小直徑的圓柱體。中分段970為錐形物，其直徑係逐漸放大至其外端部。外分段980為一大直徑之圓柱體。可鎖定扣環900包括三根適當尺寸的網線920，及在中央錐形孔段中對稱分佈在網線920周圍的負載球910。此種結構為自動鎖定。將網線朝著網線床向內拉動，會將負載球910緊緊地固定在網線上。

如第14A圖所示，扣環1000為一箍式止動套筒，其係在網線***拍框孔之前夾置在網線的適當位置。網線拉緊步驟如第14A圖所示。網線1010先***左拍框孔1020，接著***一開槽式的固定螺釘1030(螺紋柱體)及扣環1000，最後***有螺紋的右拍框孔1040。扣環1000夾置在網線1010上的位置使得將網線從右拉入拍框孔1040後，提供適當的網線張力。當網線1010固定在預期的張力後，固定螺釘1030螺入右螺孔1050，直到該螺釘1030碰到被夾置的扣環1000，此時該扣環1000會被定位。此種設計的重要優點是只須旋入或旋出固定螺釘1030，即可調整網線張力。

第14B圖的下半部顯示拉線後扣環1000及固定螺釘1030的放大圖。第14B圖的上半部則為另一種設計。在後者的設計中，被夾置的扣環1000係在中空固定螺釘1030內，使得藉由將適當的工具(如右側所示)***緊固孔並旋轉的方式從拍框的外側旋轉固定螺釘來調整網線張力。

使用可鎖定扣環還有另一項重要的優點。對以傳統方式拉線的運動球拍，當一條網線斷裂時，所有與其連結的網線都失去其張力，而該運動球拍基本上就不能用了。在比賽中使用破網線斷裂的運動球拍幾乎每一次都會丟分。如本發明之裝置有可鎖定扣環的網球拍，單一網線的斷裂只會稍微降低網球拍的可用性，因為這不會影響其他的網線。

本發明亦揭露一些拍框材料之較佳實施例，此種材料包括一種金屬拍框，如7050鋁合金或鈦，除了一種特殊的鈦/碳纖維拍頭外，係用於所有的實施例，理由如下。首先，金屬拍框可輕易地接納需用來固定可鎖定扣環之刻蝕凹穴。其次，金屬拍框可提供堅固但重量輕的角部。以每一盎司的強度而言，碳纖維(CF)較佳，但其強度係與織料方向垂直。對於運動球拍拍框而言，由網線張力造成的力大多是與織料方向平行，因此需要較重的碳纖維段來維持穩定性，即使在拍面的角部。金屬在所有方向都一樣強固，所以碳纖維的優點被大大的否定了。其次，將可鎖定扣環固定在碳纖維的拍框上會更困難且需要更多重量。

第三點，我們可以從一片金屬板切割出金屬拍框，同時在垂直於網線床的方向上***大孔。對於減輕拍框的重量，這些孔是必要的，但它們也同時降低揮拍時碰到的空氣阻力，故使得網球拍可以被揮的更快以及有更多的控制。第四點，金屬拍框可輕易地納入震動控制機構以有效地消除所有因與網球碰撞而引起的惱人的低頻震波。

幾乎所有當代的運動球拍都是用以碳纖維為基準之複合材料來製造的。其理由是運動球拍必須要堅固以承受網線對拍框施加的超過2000磅的力，但也必須要輕便以能容易握住及揮動。因為碳纖維相較其他可用材料有大得多的強度重量比，所以過去三十年來它一直是網球拍材料的當然之選。

不過，除了一種特殊的鈦/碳纖維拍頭之外，此種材料並非最佳之選，這有兩個原因。第一，目前需要大曲度的角部以維持平直且幾乎平行的邊側。第二，我們需要使用可鎖定扣環在各網線上產生各自的張力以維持相等的震動頻率。當考慮這兩個需求時，碳纖維就不是最佳的材料了，而鋁或鈦才是製造拍框的最佳金屬。

就每盎司的強度而言，碳纖維預力聚合物表現非常好，但只在垂直於碳纖維織料的方向上。傳統的管狀碳纖維網球拍拍框有較溫和的局部曲度(曲率半徑大)，因此由被拉緊之網線對拍框的施力主要垂直於碳纖維織料的方向。如第15圖所示之一拍框截面，其網線施力方向如箭頭所示。因此，這些拍框可被製作的非常輕。這對於美國專利申請案號61/436,259所揭露之碳纖維夾層板的拍框邊側而言也是相同的，如第16圖所示。不過，本發明之近似矩形的拍框，其角部曲率是非常陡峭(曲率半徑小)的，故網線張力能在角部內產生與織料平行的施力也很大，如第17圖所示。網線對其二鄰側的施力(如箭頭1)，使得這些邊側向內彎曲，而這會沿著碳纖維織料的方向產生強大的切線力(如箭頭2)。這些切線力會壓縮角部的內側及延伸其外側。因為碳纖維在這些切線方向上並不堅強，故需要厚重的角部來支撐這些力並防止破裂，如第1D圖所示(在不夠厚且具有大曲度之碳纖維運動球拍角部開頭之破裂情形則如第18圖所示)。再一次的，這些缺點會在以下之特殊鈦/碳纖維組合式運動球拍拍頭的討論中提及。

不同於碳纖維的是，金屬是均質化且具有等向性。因此，金屬在所有方向都一樣堅強。所以，由金屬製造的球拍角部不需特別厚重，只要其曲率不太大(如前所述之若半徑厚度比(r/h)大於4，則應力集中係數基本上為1)。對於碳纖維球拍而言，即使對更溫和的曲率，角部的應力都有可能造成破裂，因為碳纖維在與織料平行的方向上強度不足。因此，近似矩形的金屬拍框在重量上是比碳纖維拍框有競爭力。

使用金屬而非碳纖維拍框的第二個優點是，金屬拍框可更輕易及均勻地接納可鎖定扣環。將可鎖定扣環納入由碳纖維或其他複合材料製造的拍框是可行的，但這並不常見。對金屬拍框，可鎖定扣環可成為運動球拍整體的一部份。在較佳實施例中，拍框-扣環系統是視為一個整體。拍框是被設計成一整合性的拍面-喉部-握把-扣環實體。易言之，扣環不會被當成是***拍框的管體，而是運動球拍的重要部分之一。

如前述，本發明有一實施例是不同於前面關於碳纖維運動球拍的討論內容，這就是第34A及34B圖所示之特殊拍頭。在此實施例中，運動球拍拍頭2000係由許多鈦柱體或核心A構成。柱體A上面有一碳纖維織料或布料B，而碳纖維織料B則最好是由碳纖維構成，其上並有一層Kevlar。不過，碳纖維織料B應該可以完全由碳纖維或Kevlar碳纖維構成。一條(或一束)鈦金屬C將柱體A固定在織料B中。如第34B圖所示，網線D穿過核心A、一部份的織料B與C層，以及扣環E。應注意的是，每根網線使用兩個核心A。基於上述的種種優點，此種運動球拍應可克服前述碳纖維拍頭的缺點。

無論是使用何種可鎖定扣環，將其納入金屬拍框是有好處的。金屬的等向性強度可牢牢固定住可鎖定扣環，並可有較大範圍的固定凹穴。金屬拍框可被輕易地加上螺紋及更改形狀以容納任何預期的可鎖定扣環。

若將可鎖定扣環納入碳纖維拍框，則需要金屬凹穴以安置這些可鎖定扣環，而這會大大地增加球拍的重量與複雜性。對金屬球拍而言，扣環凹穴可為拍框的一部份，因此不需增加額外的重量。將這些因素一起考量在內，因較薄的角部及整合式的鎖定扣環而減少的重量會使得金屬製的近似矩形且帶有可鎖定扣環的拍框與強度相等的碳纖維拍框一樣輕或甚至更輕。同時，使用下述的拉線步驟可更進一步減輕重量。

除了前述的討論之外，使用金屬拍框還有其他進一步的好處。其中之一是，可改進符合空氣動力學的外型。本發明之拍框的較佳實施例是由一鋁片構成。此拍框在***扣環之區域必須維持其硬度，但在這些區域之間則切割出大的橫向孔以減輕拍框的重量。此種結構顯示在第15圖，其中由被拉緊之網線對拍框的施力主要是垂直於碳纖維織料的方向。第15圖顯示一拍框截面，其網線施力方向則如箭頭所示。因此之故，這些拍框可以製作的非常輕。這對於美國專利申請案號61/436,259所揭露之碳纖維夾層板的拍框邊側也同樣適用，如第16圖所示。對本發明之近似矩形的拍框而言，角部的曲度是非常陡峭的(曲率半徑小)，因此網線張力在平行於織料方向的角部中會產生很大的施力，如第17圖所示。網線對其兩個鄰側的施力(如箭頭1所示)會使得這些邊側向內彎曲，而這會沿著碳纖維織料的方向產生強大的切線力(如箭頭2所示)。這些切線力會壓縮角部的內側，而延伸其外側。因為碳纖維在這些切線方向上並不強固，因此需要厚重的角部來支撐這些切線力並防止破裂，如第1D所示。第18圖顯示在一不夠厚但有大曲度的碳纖維球拍角部1100開頭之裂痕1110。第19圖顯示扣環1120(黑色矩形)，凹穴1130(橢圓)，以及網線1140(箭頭)。

當在空氣中揮動球拍時，這些凹穴1130可大大的降低對該球拍的阻力。空氣阻力係與拍面的正向區域成正比，而由於這些凹穴1130的存在，此區域會縮小很多。此外，拍面上具有凹穴1130之球拍，其阻力係數相較於沒有凹穴的球拍會更小些，這是因為這些凹穴1130會減少在拍面後方擾流尾流的大小。其結果是，本發明具有凹穴1130的球拍比起重量相同的傳統球拍可揮動的更快些。揮動速率的增加與揮拍方向及揮拍速率的細節有關，並與球員的生理條件有關。不過，揮拍速率一般可增加2-4英哩/小時。同樣重要的是，此揮拍速率的增加是因為空氣阻力降低以更容易控制球拍的軌跡。

這些凹穴1130也可被用來輕易調整本發明球拍的重量與平衡。重物可***這些凹穴1130中，並以固定螺釘定位以影響預期的重量或改變平衡。

金屬拍框的一項優點是，此種拍框可設計出多種不同的較佳拍面截面。我們可從金屬中刻蝕出拍框的邊側以產生更有效率及吸引人的幾何形狀。

金屬拍框的另一項好處是，此種拍框可允許非平行地控制球拍的震動。在與網球碰撞後，從網線傳達給拍框的低頻握把震動會使人不舒服且會損傷身體。其伴隨的衝擊可造成立即的分心及疼痛。隨著時間，這會使球員的手腕、手肘、肩膀感到酸痛，即所謂的「網球肘」現象。

這些震動過去在鋁製球拍中是比較嚴重的，因此被認為是比不上碳纖維球拍的主因。令人驚異的是，金屬拍框比起碳纖維拍框可提供更有效的震動控制。而事實上，比起相同重量、大小及網線張力的碳纖維球拍，傳統鋁製球拍的震動頻率較低，但震幅較大。不過，在本發明之較佳實施例中，在拍面周圍***許多大孔洞以降低重量及空氣阻力，同時也能增加震動頻率及降低震動幅度。這是因為在震波分散到孔洞周圍後，它會重新組合成兩個接近但不同頻率的震波的重疊。這些震波的干擾會產生一種平均震幅較低之拍頻波形圖。此外，在金屬球拍中出現的震動可被輕易地納入一適當的彈性體，在該彈性體處，這些震波在達到球員的手中之前就會被分散掉。此種衝擊吸收機構的詳細說明請參見美國專利號6,863,628-震動阻尼衝擊裝置。

若要將此機構實作到本發明之網球拍，則球拍喉部將不會單純地彎曲至硬實的握把座，如第3圖所示，而是會結束至一短棒1200中。此短棒1200會被一適當的彈性體1220圍繞，而一外握把殼體1240則會圍繞此彈性體1220以完成握把，此結構見於第20圖。此終結棒1200的尺寸被選定以增加震動頻率及降低震動幅度，並使此頻率發生在彈性體的吸收帶中。以此方式，基本上所有的潛在衝擊在抵達球員的手中之前都會被降低及吸收。比起類似的碳纖維球拍，此種拍面的孔洞與終結棒的結合已使得震動比較輕微。當與彈性體內的吸收組合時，任何產生的震動幾乎都會完全從球拍上消除。

另一種可能的震動阻尼機構是使用附著在一些(或全部)拉線孔或附著在一些(或全部)扣環中的阻尼彈性體。在網線震動產生會傳遞給握把的拍框震動之前，此裝置可將其吸收。

將這些衝擊吸收機構納入碳纖維球拍是可能的，不過卻困難的多了。若要將一適當的終結棒附著於一碳纖維喉部，會需要特別複雜的機制與增加重量。就此處說明的較佳結構而言，可從同一塊金屬切割出終結棒，而該金屬棒亦同時用來製造拍面與喉部。此單件式結構可提供有很大甜蜜點、威力強、控制佳、重量輕、揮拍速率高、震動很小、及新穎外表的球拍。

本發明金屬拍框之較佳實施例如第21A至21D圖所示。此結構包括前述的設計元件。首先，拍框的寬度朝著外拍面側1310逐漸變窄，如第21A圖所示，以增加強度及可玩性。更重要的是，在此較窄的拍面區域內結束的較短橫線1320與直線1330會承受較低的張力，因此可提供較高的威力，使球拍的甜蜜點延伸至這些網線通過的拍面區域。第二點，每一根網線的一端附著於一整合至拍面內之可鎖定扣環。這使得各網線可以用較佳的拉緊程序及較佳的張力值被各自拉緊。第三點，拍框1300係納入許多可減輕球拍重量、減少空氣阻力、降低震動並產生新穎外表的橫向孔洞1340。第四點，拍框1300係由單一鋁片製成(除了握把的護套外)，因而提供所需的強度、剛度、及震動控制。第五點，拍面截面，如第21B圖所示，具有最優的形狀以容納可鎖定扣環(在所標示的孔洞內)，並提供預期的強度重量比。

球拍握把的內段具有如第21D圖所示的截面。此一分段係從同樣用於製造拍面與喉部的鋁片車工出來的。其設計目的係容納各種不同的輕形***物，使得握把的外周緣具有預期的大小及傳統的八邊形外觀，如第21C圖所示。不過，若使用上述的衝擊吸收機構，則球拍喉部會結束在一適當的金屬棒中，如第20圖所示。握把較輕的外部則會附著在此棒的周圍並環繞彈性體。

在傳統的拉線過程中，單根長直線及單根長橫線各自穿過拍框並被拉緊。拉線人員不使用傳統的拉線過程，而是被提供許多要被***對應之扣環孔的網線，然後將其拉緊至預期的張力，再將其鎖定。拉線順序會在直線與橫線間交替，以避免拍框彎曲及保持平衡。一種新穎的拉線平台則被用來支撐球拍、產生張力、及鎖定扣環。此種程序還有其他的好處，例如拉線時間較短以及無釋放衝擊。此外，拉線平台可被升級，以同時將所有的直線與橫線拉伸至其預期的張力值。這會提供拉線補償程序的好處，並大幅減少拉線的時間。

在一以傳統方式拉線的運動球拍中，無論使用何種拉線法都無法精確地控制網線張力。最常用的拉線法首先使用兩個***從單一長線製作出所有直線，接著用另兩個***將第二根長線纏繞在直線上以製作出所有橫線。各網線則利用一拉線機器拉緊至預期的張力值。由於網線可能會滑過扣環及拍框外側，因此所有的網線都會得到相同的張力。

此種拉線程序有許多問題，如下所述。首先，所有施加的張力都會改變拍框的形狀(多多少少會與球拍及拉線機器上的夾置裝置有關)，因此改變先前已被拉緊的直線與網線的張力。第二點，因為張力本身及摩擦力的關係，滑動機構並非完美的。第三點，當橫線被拉緊至其預期的張力值時，這些橫線會碰到來自其周圍直線之很大的摩擦及彈性阻力。這使得直線及橫線獲得的最終張力不同於其預期的結果，因為當橫線被拉緊時，直線也被拉緊故其張力會增加，而當直線被放鬆時，橫線會被縮短且其張力會減少。第四點，在球拍被拉線後且球拍夾置器被釋放時，拍框的形狀又會被改變，並碰到大的釋放衝擊(見以下的說明)，而這又會改變張力。第五點，由於這些張力的改變，即使對等長的網線而言，其震動頻率也不會相同，這會大幅度降低球拍的威力與甜蜜點的大小。第六點，拍面形狀的改變會在拍框中產生大的內應力，而這會強烈限制球拍設計的彈性。第七點，當網線被拉緊的球拍擊打網球時，衝擊力又會造成網線滑動及改變張力。

上述之拉線法有許多不同的變化版本，但都會碰到這些相同的問題。拉線人員宣稱在拉線時可以將一些因素考慮在內，但即使是最熟練的拉線人員也只能大概完成必要的補償動作。由拉線人員提供給球員的實際張力幾乎總是與所要求的張力值非常不同。不過，幾乎所有的球員都未注意到這一點。

利用本發明之可鎖定扣環與此處說明之拉線法可解決上述的問題。在整個拉線過程中，此拉線法可維持球拍的形狀、補償橫線的摩擦及彈力、以及消除釋放衝擊。可鎖定扣環可完全消除滑動並維持相等的網線震動頻率。因此，網線的最後張力幾乎完全符合預期的張力。

本發明提供之新拉線方法係交替拉緊直線與橫線，使由直線張力產生之任何拍框局部改變都會立即被適當的橫線張力所補償。此拉線的概念係顯示在第22A至22C圖中，以高度誇張的方式呈現以求清晰。第22A圖為拉線前的拍面，為求簡單以矩形表示。第22B圖為在對稱加入兩根直線1400後的拍面，但誇張的顯示其四邊側的彎曲。這些網線1400的張力使得外拍面及內拍面1420向內彎曲，而左拍面及右拍面1430則向外彎曲(為清楚計，彎曲距離被放大且為對稱。一般說來，實際的距離在各邊側都是小於0.1”，而實際的形狀則更加複雜。如圖所示，外彎曲距離與內彎曲距離是相等的，但實際上內彎曲距離會小於外彎曲距離，因為有與內側連結之喉部的支撐)。

第22C圖為一具有兩根直線與兩根橫線的拍面，圖中顯示回復至第22A圖之原始拍面。第22C圖為一具有兩根對稱橫線1410的拍面。這些橫線1410的張力被選定，使得拍面外側與內側都向外彎曲，並大約回復至其原始位置，而拍面左側與右側則向內彎曲，也大約回復至其原始位置。

本發明之拉線程序如下。在***一組其張力的設定使拍面邊側大約維持其原始形狀之直線後，***一組橫線。以此方式，球拍的網線張力會幾乎符合其預期值，但又十分強固，因為未彎曲的邊側會承受減少的內應力。達成此功能並得到相等的網線頻率則是藉由可鎖定扣環來完成。而使拍面兩側穩定並得到相等頻率的實際張力值則由球拍材料及幾何形狀來決定，如下述。

本發明之拉線程序與先前技術一樣有效，但可更快實作。本發明拉線程序的觀念使所有的網線(直線與橫線)被同時拉緊。本拉線程序可確保在拉線過程中，拍面的改變會最少，因為由彈簧施加的直向力與橫向力會一直保持平衡。

例如，在傳統的拉線過程中，會先固定所有的直線，這會在被夾置的拍框中產生非常大的應力。網球拍必須被製造成能承受這些應力、來自橫線的額外應力(即使最後有得到部分補償)、以及更多來自釋放衝擊的額外應力(會瞬間加倍所施加的應力)。這會強烈地限制球拍的設計與製造方法。因此，傳統的球拍具有一卵形的拍面，而這會產生非常強固但輕巧的球拍，不過會嚴格限制球拍的威力與控制。本發明的球拍與拉線程序基本上可克服這些限制。在使用整合式可鎖定扣環的條件下，於整個拉線過程中可大幅降低球拍的內應力。這使得球拍有新的形狀與結構，以及更優異的性能，例如本發明較佳實施例的近似矩形的拍面。若不為了增加穩定度，則在本發明之球拍中納入具有陡峭曲度的角部會使得球拍需要更厚重的角部。

在本發明拉線程序中有許多可能的拉線順序可用以完成本發明拍框穩定度的目標。以下為一實作在本發明球拍之較佳實施例上的範例，如第21A圖所示。

第23圖標示網線。直線以y1、y2、…y16表示，而橫線則以x1、x2、…x18表示。16根直線標示成y1、y2、…y16，而18根橫線則標示成x1、x2、…x18。較佳的拉線順序如下。

兩根橫線x2與x17先固定，接著是兩根直線y3與y14，以此類推。在選定張力後，網線被完全拉緊的球拍與網線未被拉緊的球拍在形狀與尺寸上的差異只有不到1%。

本發明之拉線程序及可鎖定扣環對網線張力提供完整且全新的控制。若對傳統的球拍以傳統方式拉線，則對任一根已經拉緊的網線將無法提供任何張力的控制。在每加入一根新網線時，張力都會改變，而且無法控制及量測。因此，每一根新加入的網線都會改變拍框的形狀，以及已被拉緊之網線的長度與張力。每一根新加入的橫線也會增加直線的張力，因為當橫線被拉緊至定位時，橫線會拉動直線往上或往下移動。使用本發明之可鎖定扣環，則可以重新調整任一根已被拉緊之網線的張力，以補償由加入其他網線所造成之任何改變。結果是得到每一根網線張力都符合預期張力值的運動球拍。

第24A圖顯示在離支點距離g及g’處，作用在一剛性角部的單一張力s及t，而第24B圖則顯示作用在距離xi，間隔z處的多個張力ti。完成本發明拍框穩定度目標的張力值是與球拍的細部結構有關，此處則用一簡單模型說明此技術。如第24A圖所示，兩根剛性棒以直角連結。網線則固定在離角部g與g’的距離處，而張力t與s則被施加至這些網線。若本發明的球拍與此簡單系統相同，則此條件會決定網線的補償張力。

一更實際但仍然高度簡化的剛性棒模型則假設有n/2根網線，彼此以相等間距分佈在拍面的一半區域，張力值為t1、t2、…tn/2，與n’/2根分佈在鄰側的一半區域且張力值為s1、s2、…sn’/2之網線達成平衡(為簡化起見，假設n與n’是偶數)。假設g為角部與第一根網線之間的間距，而z為兩根鄰近網線之間的距離，則網線i與角部之間的距離為(請參見第24B圖)：xi=g+(i-1)z而n/2根網線對角部施加的扭力則為：

當張力為常數(ti=t)時，此式成為：若本發明之球拍為此簡單系統，則讓此扭力等同於由鄰側施加的相似扭力後，可決定出橫線的補償張力。

因為實際運動球拍的複雜性，適當的網線張力只能在電腦上以有限單元分析程式來決定。不過，藉由監測拉線程序來決定張力會比較簡單些。將一數位卡尺或相等之工具橫放在拍面的相反邊側，可以在拉線過程中量測這些邊側間的距離。當一組網線從某一方向***時，此距離會稍微改變。然後，在橫向的一組網線可被拉緊，使此距離回復到其原始值。以此方式繼續下去，網線被拉緊之球拍其形狀會非常近似其原始的形狀。

因為無法用單一一組數字來說明球拍形狀的改變，上述程序不能被用來確保最後的拍面形狀會與初始形狀相同。幸運的是，我們並不需要讓拍面形狀完全回復至其原始形狀，只要拍面形狀的改變小於幾個百分點，拍框內的應力就會最小，而且拍框厚度及重量會在可接受範圍內。無論如何，在拉線過程中將拍框的改變減少至最少並不是設定網線張力的唯一條件，還需包括相等頻率的條件。

本發明拉線程序與傳統的拉線程序相當不同。一旦掌握此程序，本發明拉線程序所需時間將會少於傳統的方法。本發明的網線會被預先切割然後在一端打結，因此只需將其***球拍一側的適當孔洞中，然後即可在可鎖定扣環中之相反孔洞處拉緊。接著也許需要調整張力，不過因為沒有必要解開、量測、切割、夾置、或定位網線，本發明之拉線程序至少會與傳統的拉線程序一樣快。同時，若網線斷裂或需要重新拉緊時，本發明之網球拍上的各網線可以被快速地更換。

有另一種快速但同樣有效的拉線程序也使用本發明之可鎖定扣環。此程序同時提供張力給所有的網線。因此，在任何時間，若拍框沒有顯著的變形時，在拉線過程中以及之後，都會提供所有預期的直線與橫線張力，以及橫線補償。此程序可輕易地納入本發明拉線程序之較佳實施例中。

當網線被拉緊之球拍從夾置器(在拉線過程中，夾置器係用來固定球拍)中釋放出來時，會對拍框產生衝擊。此衝擊在短時間內會加倍網線對拍框的施力。此衝擊將要求拍框比沒衝擊時要更強固及更重些，以在釋放後支持網線張力。此衝擊同時也會改變許多網線張力。使用本發明之拉線程序，在拉線過程中網球拍會自由反應，因此將永遠不會產生突然的拍框釋放衝擊及之後的衝擊。這會使得球拍的形狀跳脫傳統且更優越。

釋放衝擊的來源為彈性系統的固有性質。當在一被拉緊之彈性體(如球拍網線)內之力量瞬間施加至另一物體(如拍框)時，作用在第二個物體的力量起初會增加至大約平衡值的兩倍。達到此最大力的時間、達到平衡的時間、以及該最大力的實際數值則與物體的彈性與阻尼性有關。

第25圖為釋放衝擊的簡單示範。一重物Mg係定位並附著在一未拉緊之無重量阻尼彈簧上。該彈簧的彈性係數為K，且彈簧的頂部連接一剛性或固定的支撐物，如第25A圖所示。首先，在時間為0，且該彈簧尚未被拉緊時，將該重物釋放。第二步，在時間t=icko/(o2 2=K/M，假設無阻尼)後，該重物跌落一最大距離2D=2Mg/K。第三步，在足夠長的時間之後，由於阻尼的關係，重物在比初始釋放高度低一距離D處停止不動。此時，向上的彈力KD會平衡向下的重量Mg。在時間為it/w時，作用在支撐物的最大力是2DK=2Mg，為重物停止後的施力的兩倍大。

易言之，當重物在時間t=0釋放時，它會上下震動，並最終會在彈簧延伸一距離D=Mg/K時停止不動，其中K是彈簧常數。在平衡時，向上的彈力KD會與向下的重力Mg相等，請參見第25C圖。若不計阻尼，則該重物的運動方程式為My”=Mg-Ky，初始條件為y(0)=y’(0)=0，其中y是重物質量中心的位置，該位置等於彈簧延伸的距離。此方程式的解是y(t)=D(1-cos(cot))，其中cot=K/M。y的最大值出現在t=n/co時，此時y=2D。在此位置，被拉緊之彈簧對支撐物的施力是2DK=2Mg，為重物停止後的施力的兩倍，請參見第25B圖。

對互動彈性體的一般情形而言，衝擊力再次地是大約物體之間的靜力的兩倍。若做以下簡化(但非常合理)的假設時，則剛好是兩倍：

1.對靜態或動態負載，彈性勁度都是相同的。

2.支撐物的重量遠低於負載的重量。

3.在邊側變形時，沒有阻能(熱)的損耗。

將上述應用至運動球拍，其結果為當拉線機器之緊固夾置器被瞬間釋放時，作用在球拍邊側的力大約是網線張力對邊側靜力的兩倍。在進行傳統的拉線作業時，若欲避免此力量的放大效應，則需漸漸地釋放緊固夾置器。這可以藉著在拉線前在相反邊側間***一或多個可調整式緊固棒，以及在拉線後緩慢縮短然後移除這些棒來完成。在本發明之拉線程序中則不需此種麻煩又費時的工序。

第26圖顯示一較佳的拉線平台。每一根網線都有一個拉緊柱體，以及一包含螺孔之固定結構。當螺紋柱體被螺入這些孔洞時，其外端會移入扣環孔以捲繞被包圍的扣環，請參見第8至10圖。使用圖中頂部的齒輪，可以一個個或一次全部調校這些拉緊柱體。這些齒輪係位於平台的下方，請參見第27圖，但圖中並未顯示在拉線過程中將球拍定位的夾置器。

目前對本發明運動球拍之較佳實施例拉緊網線的較佳作法是使用一整組預先切割好的網線，且對每組直線孔洞及橫線孔洞都提供一組網線(如第26圖所示的實施例，有36組網線。對所示的拍框，則有空間容納另二組橫線，而此二組橫線之一或全部都可視需要被納入)。各網線會被標示以指明其在網線床中的適當位置，且對應該位置有長度及線性質量密度。各網線會在其一端打結，另一端則***拍框邊側上的孔洞中，然後***在拍框對側上被選定的可鎖定扣環中。網線接著被拉緊至適當的張力，並使用第5至8圖與第11至14圖所示之可鎖定扣環來鎖定。以上所述為較佳的網線拉緊順序。

第26圖為本發明拉線平台900之較佳實施例。該平台900包括36個拉緊柱體910，且每一網線一個，以及一固定結構911。該固定結構911包括一對應每一網線之螺孔。各螺孔具有一螺紋柱體912，其向內端部為一捲繞工具，如第9A至9E圖所示。由於這些柱體係被螺入孔洞中，其外端會移入扣環孔中，並捲繞被包圍的扣環，請參見第8至10圖。使用圖中頂部的齒輪，可以一個個或一次全部調校這些拉緊柱體。這些齒輪係位於平台的下方，請參見第27圖，但圖中並未顯示在拉線過程中將球拍定位的夾置器。可鎖定扣環在拍面左側及右側的位置會被交替設定，以確保拍面的對稱及平衡。不過，所有的直線扣環都放置在拍面的外側，因此沒有來自球拍喉部的干擾(另一種方式是將一或多個可鎖定扣環定位在面對喉部的內側上，且喉部不會干擾的區域。一種可能的方式是將單一網線***在拍面內側中的二個中央直線孔之一，將其環繞在外側上對應的二孔周圍，然後將其***在拍面內側之另一中央孔內的可鎖定扣環中)。

若各自調校網線拉緊柱體，如前述之拉緊程序中的順序，則這些柱體必須旋轉直到網線得到預期的張力(一較佳的方式是，將一扭力扳手***位於拉緊柱體頂部的緊固孔中。若該扳手被設定成在產生對應於預期網線張力之扭力時會滑動，則此預期的張力會被施加給網線)。然後，將螺紋捲繞柱體螺入螺紋固定元件，以使其內凹之錐形壓痕向前移動至扣環面向外側的端部。隨著前向運動，扣環會如前述的夾置網線。

若設置同時拉緊所有的網線，則拉線過程可進行的更快也更精確。第27圖顯示一位於拉線平台下方之自動齒輪機構的較佳實施例，該拉線平台可同時拉緊所有的網線。該自動齒輪機構係置放在第26圖之拉線平台的下方。上棒體具有螺紋以配合在上拉緊柱體(一渦輪機構)的外螺紋，故當該棒體旋轉時，這些柱體會旋轉並拉緊被固定的網線。二根側棒體也具有螺紋以配合側拉緊柱體上的外螺紋。這些側棒體係藉由齒條及小錐齒輪與上棒體連結，如第27圖所示。因此，這些側棒體會隨著上棒體轉動，而側拉緊柱體則與上拉緊柱體同時轉動。所以，所有的網線都同時會被拉緊。拉緊柱體的直徑被選定以提供各網線適當的張力。本系統的啟動是藉由一位於右上角的電動馬達或一手搖曲柄，而棒體則是由滾珠軸承的支撐件913來支撐。

本發明提供一手持式拉線裝置，可用以取代拉線平台或僅用來取代破裂或鬆掉的網線。第28圖為一較佳實施例。該手持式拉線裝置包括把手1、軸體2、觸發器3、捲邊柱體4、網線拉緊柱體5、內拍框支撐棒6、外拍框支撐棒7、阻尼彈簧8、以及卡子9。

在使用此裝置時，由把手1固定一拍框並先將其鎖定在內支撐棒6與外支撐棒7之間，使拍框中對應的網線孔與捲邊柱體4對齊。接著，將一已打結的網線***拍框對側上對應的孔洞，穿過放置在拍框孔內的扣環，並穿過柱體4的中央孔。然後，使用觸發器3-彈簧8-卡子9機構沿著軸體2推動把手段，因此會將捲邊柱體移入拍框孔及移到扣環上。在捲邊柱體將扣環捲繞在網線上時，將網線的外端部纏繞在拉緊柱體5的周圍，再轉動拉緊柱體(例如使用扭力扳手)，直到得到預期的網線張力值。最後，在扣環上轉動捲邊柱體4，以將扣環捲向被拉緊的網線，如此可將扣環鎖定。接著則釋放卡子9，使捲邊柱體從拍框孔中移出，而球拍則可從支撐棒中移除。

上述的實施例有許多不同的變化版本。例如，網線拉緊柱體可以被固定在軸體的外端部，而非在把手段的內部；觸發器機構本身可被用來設定網線張力，而齒輪機構則可被用來取代彈簧滑動機構。其他的變化版本已為精於本技術者熟悉，故不再贅述。

第29至33圖為本發明較佳的網線張力值、張力調整裝置、以及網線更換裝置。

第29圖顯示網球拍參數的標註，其中n根直線，其長度為li及張力為ti。n'根橫線，其長度為kj，而張力則為sj。g是拍框與鄰近直線間的間距，而g’則為拍框與鄰近橫線間的間距。

張力值會被選定以完成三個不同的目標：(1)在直線與橫線上獲得相等的震動頻率(2)消除拍框的彎曲(3)提供較高威力給靠近拍框的網線。為達成所有的目標，都需要在較短網線上使用較低的張力。本發明較佳實施例可同時達成這三個目標。本發明亦在直線與橫線上提供相等的頻率(使用不同密度的網線)。

本發明可鎖定扣環的主要優點是可在任何網線上設定任何預期的網線張力。決定最佳張力有四個準則：(1)頻率必須相等(2)要有額外的威力區(3)要有最大的威力(4)要有橫向補償。各準則皆需要較短網線承受較低的張力，而這使得一次滿足所有條件成為可能。

此處「威力」一詞(傳統上與球拍的性能有關)表示網球拍與網球間的恢復係數(COR)，以作為性能的衡量。COR被定義成衝擊前後相對速率的比值(v’-V)/(v+V)，其中v是網球的入射速率，V是球拍在衝擊點的揮動速率，v’是網球的回跳速率，而V’是衝擊後球拍的速率。對一網球而言，此COR是球拍性能的直接與準確的衡量指標。對一已知網球及網球拍，以及一已知入射球速及網球拍的揮動速率而言，擊球速率是隨著COR的增加而線性增加。此處的「威力」一詞代表準確的COR值。

此處的「控制」一詞(傳統上與球員將網球打到他想要的地方之能力有關)的定義如下。如果擊球的軌跡因不完美的衝擊而與預期軌跡偏離的較少，則稱該球拍提供較多的控制。若技術上要準確，則應使用因不完美衝擊而產生的角度誤差(AE)做為控制的衡量。當球拍完美的揮動時，若網球擊中拍面的幾何中心，則網球會以AE為零的角度回跳並向著預期的方向，以預期的速度及自轉行進。當然此種衝擊是很少見的。此外，拍面中心通常並非最佳的衝擊點，因為該最佳衝擊點離球拍的質量中心太遠了。因此，由於球員的失誤或拍面中心不是預期的衝擊位置，幾乎所有的擊球都是偏心的。

有三個原因使偏心的衝擊產生AE。第一個原因是在單一網線上的偏心衝擊會在網球的兩側產生不相等的切線力，因而使網球偏離垂直方向。這是因為AE會隨著張力的增加而減少。第二個原因是當網球衝擊一組遠離拍面中心的鄰近網線時，若這些網線的長度不等則會從各網線產生不同的力。不過，在本發明之球拍上得到的AE會大幅降低，因為本發明的網線長度是相等或大約相等的。第三個原因是若網球衝擊到遠離球拍中心軸的位置(該軸係穿過並平行於握把)，則在衝擊過程中，球拍會繞著此軸轉動到離開該衝擊點。因為在拍面轉動後，網球會離開該拍面，故會產生AE。對本發明的球拍，此AE會大幅降低，因為本發明的球拍在其中心軸上之慣性力矩非常大，此力矩可大幅減少球拍向後轉動的幅度。

(1)相等頻率。在一拍面上，有n根直線，其長度為li(i=1,2,…n)且張力為ti。另有n’根橫線，其長度為kj(j=1,2,…n’)且張力為sj，請參見第29圖。一長度為l，張力為t，單位長度的質量為m，且兩端固定的網線，其基本頻率為f=(t/m)/2l，則相等直線頻率與相等橫線頻率的條件(假設所有的網線其m都是相同的)為 =,=,=1,2,...,=1,2,...，如美國專利號6,344,006所示，當滿足這些條件時，可得最佳性能。

(2)額外的威力。上述相等頻率的條件會增加威力，因為所有的直線與所有的橫線會一致反應以加速被擊中的網球，因此所有的網線在同一時間會推動網球。不過，另外有一個不同，但較傳統的威力準則。一般說來，張力較低的網線會產生較多的威力，但控制卻較差。通常的解釋是低張力會有較多的「彈跳床效應」，可是這個解釋是錯誤的。正確的理由是張力愈低，則網線床向內彎曲的愈多，因此網球被壓縮的幅度愈少，而這會增加衝擊的效能，因為大部分儲存在被彎曲之網線中的能量會回傳給網球，而大部分儲存在被壓縮之網球中的能量則以熱的形式排除。

本發明之可鎖定扣環提供一種方式來利用此效應。考慮一如第2圖所示之近似矩形的球拍20。此球拍20再次顯示在第30圖中，其中在橢圓部內的區域1500代表大的正手(相等張力)甜蜜點。「甜蜜點」定義成在固定的拍面上的區域，在該區域內回跳球的速率至少為入射球速率的80%。第30圖顯示的是具有相等直線與橫線張力之近似矩形的球拍之甜蜜點。請注意，因為網線在拍面角部結束，完全位於甜蜜點1500之外的網線，其長度會比在同一方向的其他網線短。這表示藉著提供較低張力給這些較短的網線以提供其與較長網線一樣的頻率，這些網線則同時被賦予產生額外威力的能力。此效應會將甜蜜區更進一步往拍框周圍擴散，而變得更大。其結果是得到如第31圖所示之一非常大的甜蜜點1600。若使用本發明之較佳實施例，則此效應會更明顯。第31圖顯示一具有相等直線與橫線頻率之近似矩形球拍的甜蜜點，其中較短的網線其張力較低。

第3圖及第32圖顯示的是本發明之具有大正手(相等張力)甜蜜點1700的較佳實施例。在此球拍100中，某些網線比較短，因為他們在上述之拍面角部中結束，而另一些網線較短是因為拍面會隨著離喉部的距離增加而逐漸變窄，又另一些網線較短是因為這兩個原因。提供較低張力給這些較短的網線可將甜蜜點延伸至上拍面區域內。其結果是得到如第33圖所示之幾乎佔據整個拍面100的超大甜蜜點1800。

前述的分析中有一點需要澄清。雖然較低的網線張力的確會產生較大的威力，但網線較長也的確會產生較大的威力，而且增加的比例相同。亦即張力減少x%所增加的威力與長度增加x%所增加的威力大致相同。因此，由於因張力減少而增加的威力會被因長度減少而降低的威力補償，所以我們可能會認為上述之甜蜜點會向拍框外側延伸的現象不會實現。幸運的是，因為張力的減少是與l²而非1成正比，所以這的確會實現。換句話說，決定威力大小(當t/l減少時，威力會增加)之張力長度比(t/l)，在適用相等頻率的條件(t²/l=const)下時，係與t/t²=1/t成正比。因此，在此情形下，當t減少時，t/l也跟著減少。因此之故，因網線長度縮短而減少之威力會不及因這些網線張力的降低而增加的威力。

藉由提供較短網線更少於相等頻率條件所需之張力，可以給與球拍之較短網線更多的威力，以及更大的甜蜜點嗎？相等頻率的條件會犧牲一些威力，但因低張力也會獲得一些威力。因為所有網線之間的複雜互動關係，故此問題的答案需要藉助電腦的詳細評估。計算結果卻是「否定的」。因為在滿足相等頻率的條件下，才能得到最佳的性能。降低短網線張力至低於其相等頻率的張力值時，會減少其最佳性能。

本發明之可鎖定扣環亦可用在傳統形狀的球拍以降低張力，並因此而增加較短網線所提供之威力。大多數這些較短網線太短而無法以長網線之頻率震動，因此所增加的威力無法彌補控制的降低。

因網線張力的增加而增加控制與減少威力是本發明較佳球拍相較於傳統球拍的另一項重要優勢。比起具有相同網線張力之傳統球拍，本發明之球拍可提供更多的威力，理由是本發明實作相等頻率的功能。這表示本發明之球拍可使用較大的張力以獲得更多的控制，而同時又能重新取回因相等頻率條件而損失的威力。所以，網球選手可同時得到最佳的控制與最佳的威力。

(3)可變密度及最大威力。前述的說明係假設各網線的線性密度(質量/長度)都是相等的(m=const)。由於可鎖定扣環提供的自由度，此限制將不再需要。對以傳統方式拉緊網線的球拍，當單一長網線用於所有的直線時，要在不同的直線上提供不同的密度將十分困難，這對橫線也一樣。本發明較佳實施例則使用可鎖定扣環，而且在拍面上使用預先切割的網線，因此在各網線上提供任一種預期的密度都會非常容易。這會開啟新的拉線方式，並在所有網線上提供相等的頻率而不使用不實際的張力。若密度不相等，則相等頻率的條件會變成 =,=,=,,...,=,,...，其中，mi是直線i的密度，m’j是橫線j的密度。不同的網線可以有不同的線性密度，這有兩個原因：網線可有不同的直徑，或者網線可以由不同材料製造。網線的直徑範圍傳統上以「號數」值來標示，大約如下表：很明顯的，較細的網線有較多的自由度及控制，而較粗的網線則較耐用。一些常用網線的密度(質量/體積)如下表所示：網線的線性密度是m=d²/4，其中d是網線直徑，而是網線體積密度。由上表，可用的線性密度m的範圍是介於m1=0.02g/cm(15號的Kevlar)與m2=0.01g/cm(18號的尼龍)之間。

使用不同的網線線性密度可大幅增加維持相等網線頻率之球拍設計的可接受之網線長度。在密度為常數，以及可接受的張力介於T1=40鎊與T2=70磅時，最短網線與最長網線之間的最小長度比L1/L2為 =0.76。若密度不等，則此最小長度=0.53。若密度為常數，且最長的網線長度為L2=12”，則最短的網線長度必須至少為9.1”，但當密度不等時，最短網線長度則可小至6.4”。以感覺及耐用性而言，這是假設球拍擁有者會接受所有的網線直徑與材料。特定的直徑或材料的需求可增加最短可接受網線之長度，不過利用可變之網線線性密度總是會有益處。

若使用可變的網線密度，則可以設定橫線的頻率使其與直線頻率相同。因為橫線的長度幾乎總是大於直線長度的53%，橫線會有夠大的直徑與體積密度，因此橫線會容易與直線在同一頻率下震動。此時，相等頻率的條件成為=,=,=,,...,=,,...，則所得到的球拍，其所有的網線都有相等的最低頻率，而該網球拍將會是最具威力者。同時，只有使用本發明之可鎖定扣環才達到最佳性能。

(4)橫向對稱。以上討論如何對本發明之球拍拉線以使得直線與橫線平衡，藉以降低拍框內的應力。有許多直線張力值ti及橫線張力值sj可達成此目的。這些張力的最佳值與球拍的細部材料與幾何條件有關，也跟預期的最大張力有關。以下以一簡單模式來說明此觀念。

為示範計，假設所有的直線都具有相等的張力ti=t，且所有的橫線也具有相等的張力sj=s。為簡化起見，拍面模擬成一矩形，其邊側在固定的角部結束。拍框的參數如下：拍框厚度=h，慣性力矩=I，直線長度=l，橫線長度=k，直線數=n，橫線數=n’。

在長邊側上之網線張力所產生之在角部的應力為mslh/24I，而由短邊側網線張力產生之角部應力為ntkh/24I。假設平衡條件(橫向對稱)是此二角部應力相等，則這等於n’sl=ntk或s/t=nk/n’l。

因為k<l及n<n’(固定在長邊側的網線比在短邊側者多)，故此張力比會小於1(s<t)。一般的數值為若s/t=0.66，則n=16，n’=20，k=9.5”，l=11.5”，故若t=60磅，則s=40磅。

一般而言，此模式太簡化，以致於其數值並不正確。不過，請注意上述的橫向對稱條件可加入橫線-直線等頻率條件，而得到 s/tnk/n’1(m/m’)(k/l)²或n/n’mk/m’1在簡單橫向對稱模式中，其網線滿足此條件的球拍在拍框內的應力會最小(故重量也最輕)，而在所有的網線上其頻率都會相同(故有最佳性能)。

選擇滿足此方程式的球拍與網線參數並不困難，即使直線與橫線由同一材料構成(m=m’)。假設z是相鄰兩網線間的距離，g是球拍長(直)邊側與鄰近直線間的間距，而g’是球拍短(橫)邊側與鄰近橫線間的間距，如第29圖所示。則要求解的方程式為k=nl/n’，2g=k-(n-1)z，2g’=l-(n’-1)z例如，選擇l=11.5”，n=16，n’=19，及z=0.5”為輸入，則輸出會是非常合理的數值k=9.7”，g=1.10”，及g’=1.25”。張力比是t/s=1.41。因此，若橫線張力為s=45磅，則直線張力t為63.5磅。

總結來說，本發明之網球拍可滿足相等頻率的條件，因此在拍面的任何位置都有最大的威力。同時，本發明之網球拍亦滿足橫向對稱的條件，因此就其重量而言可得最大強度。本發明最佳實施例為一滿足以上此二個條件的網球拍，因此為一完美的產品。

本發明其他實施例包括使用不同的球拍形狀與材料，以及可鎖定扣環的設計。其他的可能性包括使用一些但非全部可鎖定扣環的網球拍，以及使用碳纖維-金屬組合的網球拍。此種組合的一實施例為碳纖維管狀拍框，其外拍面周圍包含被埋入之金屬條，該金屬條包括置入扣環之金屬柱體。

上述及如第21圖所示之較佳實施例具有下列特性：球拍材料為固態的鋁。拍面具有平直、幾乎平行的邊側，以及半徑為2.5”與3”的角部。拍面的外側比內面短(靠近喉部)。網球拍包括許多大的橫向孔洞。拍面的截面，如第21B圖所示，在向外的端部較寬且內凹。拍面包括可鎖定扣環與伴隨的緊固孔，如上述及第5至8圖，與第11至14圖所示的LG1至LG8。拍面的各根網線都有一可鎖定扣環。運動球拍具有一震動吸收機構。運動球拍係由單一一片金屬製造的。運動球拍的拉線是依照本發明揭露之拉線程序之一，及使用拉線裝置之一。網線張力的選定使得所有的直線都有相同的基本震動頻率，而所有的橫線也有相等的基本震動頻率。拍框的形狀在拉線前及拉線後都大約相同。網線線性密度的選定使得所有的直線與所有的橫線都具有相同的基本震動頻率。

在不改變本發明之精神下，各特性多多少少都可有所變化，如下述：

(1)材料可以不必堅實而且也不一定需要是鋁。其他金屬，如鈦與其他鋁合金，以及非金屬，如碳纖維、Kevlar、或尼龍也可使用，只要他們夠強固及夠輕。同時，管狀或夾層式的拍框(如美國專利申請案號61/436,259所揭露者)也可使用。這些替代方案中，有些可能需要較厚的角部或較複雜的可鎖定扣環***物，不過產生的球拍仍然比傳統的球拍性能佳。

(2)可使用各種不同的施力組態，只要能實作相等頻率的條件，而不需無法接受的網線張力或密度。

(3)拍面的外側長度可與內拍面的長度相等或較長些，只要拍框夠強固到能支撐網線張力而不會過重。若拍面的外側不短於內拍面的長度，則上端的網線不會比其他的網線短，因此不會得到將甜蜜點向外延伸的較低張力。不過，此種運動球拍的性能會比傳統的球拍佳。

(4)若使用堅實的金屬，則必須使用孔洞以減輕拍框，而且這些孔洞也會降低空氣阻力及震動。孔洞可以有任何形狀或大小，只要能減輕所需的重量。若使用較輕的管狀材料或任何較輕的非金屬材料，則不需使用孔洞。

(5)拍面的截面可有任何形狀或大小，只要所產生的網球拍夠強到能支撐網線張力及可鎖定扣環的凹穴，但又夠輕到使球拍重量在可接受範圍內。

(6)本發明可鎖定扣環與接納凹穴的較佳實施例已如上述。不過，也有其他的可能方案，只要他們夠強到能支撐網線張力，而夠輕巧到能防止破壞被鎖定的網線，小到能配合適當大小的拍框，簡單到容易安裝，以及容易使用。使用已介紹過的基本觀念，可以方便地設計及建構這些替代方案。

(7)基於上述的理由，本發明較佳實施例使用可鎖定扣環。本發明使用之近似矩形的拍面形狀可獲得一些好處，而不需在網線上使用可鎖定扣環。若只在比大多數其他網線要短的網線上使用可鎖定扣環，以降低在這些短網線上的張力，則所產生的球拍其性能仍會比傳統球拍佳。即使在任何網線上都不使用可鎖定扣環，只要大多數的直線與橫線的長度與張力大約相同，則所產生的球拍其性能仍會比傳統球拍佳，雖然會失去許多由可鎖定扣環提供的優勢。

(8)一般說來，金屬球拍比非金屬球拍要有較大的震動幅度及較低的震動頻率。不過，所使用的側向孔洞卻會減弱此效應。使用本發明之震動吸收機構，這些震動在抵達球員的手中之前就會被有效的散去。使用本發明的觀念還有其他消散這些震動的方法。但是，球拍震動的效應是主觀的，因此對許多球員而言，是不需要震動吸收機構的。

(9)單片結構具有上述的優點。但是，即使運動球拍是以組合不同元件的方式構成，仍可獲得許多這些優點。重要的是，此種分段式製造方式並不會明顯地增加球拍重量或降低其完整性。

(10)本發明揭露之拉線程序可確保所有的網線張力都設定在其預期的張力值，而拍面的形狀在拉線前及拉線後基本上都是相同的。也可以使用其他的拉線方法，但卻需要較強的拍框及可能會偏離預期的張力值。不過，若嚴格使用本發明的其他方法，則網線被拉緊的球拍，其性能仍會比傳統球拍佳。

(11)本發明之網線張力關係可滿足本發明實施例之相等頻率與橫向對稱的要求，因此可提供威力、控制、甜蜜點大小、以及球拍重量的最佳可能組合。若選用其他的張力，則會降低一些最佳性能，但如果使用本發明之基本原則，則球拍的性能仍會超越傳統的球拍。

(12)因為本發明較佳實施例的直線長度大約相等，而且橫線長度也大約相等，則只使用張力關係即可滿足相等網線震動頻率的條件，但仍在所有的網線上維持相等的線性質量密度。因為如果直線與橫線的頻率相等可得到更加的性能，以及因為若選用合理的張力，則通常橫線會太短而無法完成此目的，所以大多數較佳實施例會在(一些)個別的網線上使用不同的密度，以在所有的網線上得到相等的頻率，如這裡所討論的。對使用一個以上的網線密度感到不舒服的球員，則不需要使用此功能，因為即使近似本發明相等頻率的條件，也會使球拍的性能大幅超越傳統球拍。

(13)本發明之較佳拉線裝置(第26圖)已被設計來對本發明較佳球拍上的所有網線進行拉線、拉緊及鎖定(使用本發明之可鎖定扣環)。使用本發明提供之齒輪組件，此裝置可被用來一根接一根的將網線定位，或將所有網線一次定位。而本發明之較佳手持式拉線裝置(第27圖)則一次定位一根網線，而且可被用來重新拉緊或更換任何網線。當然，使用本發明揭露之基本概念，也可以有不同的拉線方式。

本發明提供各組成元件及其組合的特殊實施例。而這些組成元件則為拍框、可鎖定扣環、產生相等頻率的張力、拉線程序、及拉線裝置。就威力、控制、甜蜜點大小、舒適度、及方便性而言，這些組成元件，尤其是其組合，會產生最佳可能的網球拍。

綜上所述，本發明提供一運動球拍與其製造方法，爰依法提呈發明專利之申請；本發明之技術內容及技術特點已揭示如上，然而熟悉本項技術之人士仍可能基於本發明之揭示而作各種不背離本案發明精神之替換及修飾。因此，本發明之保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本發明之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。

100‧‧‧運動球拍面