CN103026404A - 调节弦乐器的弦张力的调节驱动 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种调节弦乐器的，特别是吉他的弦张力的手动和电动组合式调节驱动，其包括：对缠绕在其上的弦线进行缠绕或者退绕的弦轴(5)；驱动马达(9)，特别是电动机；将驱动马达(9)产生的驱动力传递给弦轴(5)使之旋转的传动环节；和手动操作的调节元件(24，25，26)，该调节元件为了可以手动调节弦轴(5)的旋转位置而与传动环节耦联，其中，该调节驱动应该得到如下地改进：它在可靠的自行制动与良好的手动驱动的可调节性的同时实现紧凑的结构。为此提出：传动环节是一个至少三级减速传动箱(11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23)，其包括：驱动马达(9)以输出轴接入的第一传动级(11)；和接入弦轴(5)使其旋转的最后传动级(22，23)，调节元件(24，25，26)为了力的引入与减速传动箱(11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23)的处于所述第一传动级(11)与所述最后传动级(22，23)之间的传动级(17，18)相啮合。

Description

调节弦乐器的弦张力的调节驱动
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的特征所述的、调节弦乐器的，特别是吉他的弦张力的手动和电动组合式调节驱动。
背景技术
这样的调节驱动原则上是众所周知的，它们与配备有自动调音装置的弦乐器相关联的重要性在增加。在这样的琴载调音装置中，乐器的调音是全自动的并由一个计算和比较单元控制实施，其中，这种计算和比较单元对由检测单元收集到的、与实际的实测基调(Stimmung)相符的信号和数据进行评估，将这些信号和数据与标准基调(Sollstimmung)进行比较并且给调节装置的驱动马达发出相应的修正指令和控制指令。然后调节装置借助驱动马达被电动调节，直至达到所期望精度内的弦线的标准基调。
然而由于通常即使是在这样的自动调音系统中还仍然期望能够对弦线进行手动调节或者调音，所以调节驱动必须被构造成混合式构造，该混合式构造除了驱动马达之外还具有手动操作的调节元件，例如，翼形螺栓、调音工具用的延长销(Ansatzzapfen)或者类似的部件，借助该调节元件需要调音的弦线缠绕在其上的弦轴可以被旋转，这样可以改变弦张力及其基调。
由WO 2005/114647A1公开了一个这样的调节驱动的范例。在该范例中马达组件的输出传递到被直接布置在用作手动调节驱动的叶轮(Fluegelrad)的轴上的正齿轮传动齿轮上，一个被布置在相同的轴上的涡轮然后从它那方面将力传递给与弦轴相连接的另一个齿轮。
在该范例中示出的布置是这样选定的：由于涡轮与正齿轮组合，在弦轴上实现了驱动的自行制动，就是说不会出现由于弦线施加在弦轴上的拉力和与此相关的扭矩导致弦线从弦轴上退绕的现象，这是因为这个弦轴在它的旋转位置中通过传动摩擦被锁定。换言之，基于通常存在的弦拉力而作用在弦轴上的扭矩还没有大到足以超过传动的制动固定力。
由于对于同时能够手动调节来说马达本身不可在静止状态中被锁定，所以自行制动的这个先决条件对于可电动和手动驱动的变型来说是最基本的。否则手动调节元件根本无法活动，手动调节弦轴便是不可能的。
关于自行制动，在WO 2005/114647A1中所示出的方案已经满足所需提出的要求。只不过所示出的方案整体需要的结构空间也很大，这特别妨碍了紧凑布置有弦线和弦轴的现存乐器的附加装设，该附加装设使得这样的方案很难被接受。
发明内容
就这点而言，需要一个改进的手动和电动组合式调节驱动，该调节驱动在同样可靠的自行制动与良好的手动驱动的可调节性下实现了紧凑的结构。
根据本发明这样的驱动具有权利要求1的特征，有益的发展设计在从属权利要求2至8中加以阐述。
在权利要求9和10中作为本发明的其他的观点首先对弦乐器的弦线自动调音装置进行了阐述，该装置含有本发明的新型调节驱动，其次对具有这样的调节驱动的弦乐器进行了阐述。
本发明的调节驱动的出众之处在于：将力从马达的输出轴传递到弦轴上的传动环节为一个至少三级减速传动箱，其中，第一级为驱动马达以其输出轴接入的那个传动级，最后一级为将力传递给弦轴使其旋转的那个传动级。另外本发明的调节驱动的出众之处还在于：手动调节驱动的调节元件为了力的引入而接入减速传动箱的位于第一级与最后一级之间的传动级中。
选择多级，至少是三级传动首先尽管需要传递的力很高，该力是为了将弦线张紧和固定在所期望的基调所需的张紧中所要求的，依然可以比较美观地(filigran)布置单体的传动元件。其次多级性提供了如下的可能性：使单体的传动级很紧凑地相互集中以及实现这样一个在其结构形式中尺寸非常小的传动箱和因此总体上实现一个尺寸特别小的调节驱动。
由于调节元件接入减速传动箱的位于第一级与最后一级之间的传动级中，由所有传动级构成的整个传动链可以被设计用于必要的自行制动，而在操作调节元件时，不论是朝向弦轴方向还是后退朝向未接通的可自由旋转的驱动马达方向，传动中所需要克服的摩擦力都不大，这样可以在无重大附加阻力的情况下手动操作和移动调节元件。
在这种情况下优选减速传动箱为至少四级，特别是七级。多于三级，特别是四级和还有最多七级的传动级在这里允许整个传动的更加灵活的和在单件中更小尺寸的划分和布置，同时在紧凑的结构空间方面具有相应的优点。为了实现这个目标正齿轮传动装置证明是特别有益的。
为了在同时能够进行手动调节的情况下实现整个传动箱的自行制动的目标，优选减速传动箱被如在权利要求4中所述的那样设置。同时在这种情况下，在考虑到可由马达最大施加的力与常力的情况下实现与驱动马达的匹配，所述常力由被保持在基调中的弦线施加在最后的传动级上，或者所述常力对于将弦线牵拉并保持在正确的音区中来说是必不可少的和必须施加的。
关于总减速的减速比，在3000∶1与4000∶1之间，特别是在3500∶1与4000∶1之间，特别优选在3770∶1与3780∶1之间的数值被证实是合适的。位于调节元件的力的引入与弦轴之间的传动级的合适的减速比优选在30∶1与50∶1之间，特别是在35∶1与45∶1之间的区域内。
关于调节元件的力的引入，在七级减速传动箱中在第四传动级上的力的引入被证明是合适的。
特别是对于很精确的调音来说，同时也对于快速达到位于为了精确调音而设置的目标窗口(Zielfenster)内的初始调音来说，使用步进电动机作为驱动马达被证明是有益的。由于可以事先很精确地给定角度位置，这个步进电动机已经可以在无需测量弦线频率的情况下进入目标窗口，这样随后频率窗口(Fenster)以及还有调节行程就不那么大，调音可以较快完成。
如已经在前面述及的那样，本发明的一个方面也是一个弦乐器的弦线自动调音装置，其通常包括：确定弦线的当前基调的检测工具；比较当前基调与标准基调并且产生调节信号的计算和比较单元。该自动调音装置包括如上所描述的调节驱动，该调节驱动的驱动马达能够与调节信号相关地改变弦张力。
最后，本发明的另一个方面在于弦乐器，特别是吉他，该吉他包括一个如上面所描述的调节驱动或者一个如前面所述的自动调音装置。
附图说明
下文借助附图通过实施例对本发明的其他的优点和特征进行阐述。其中：
图1是本发明的调节驱动的实施例的分解图。
具体实施方式
在唯一的图1中示出的是本发明的调节驱动1的实施例，该调节驱动既可以手动操作也可以电动操作。调节驱动连同其重要的部件被布置在壳体内，该壳体由一个壳体下部2和一个可装配在该壳体下部2上的、将该壳体下部2基本上封闭的壳体盖3构成。在壳体盖3上模制有一个导向套筒4，在该导向套筒中弦轴5被径向引导。弦轴5具有一个缠绕部段6，弦乐器的，此处是吉他的，特别是电吉他的弦线以自由端缠绕在该缠绕部段上。弦轴5以本身已知的方式旋转，以便为了变换弦张力和因此改变其基调将弦端缠绕在缠绕部段6上或者从该缠绕部段上退绕。
弦端借助由夹紧销7与夹紧螺栓8构成的组合被固定在弦轴5上。夹紧销7从在图1中的上部示出的端部插入到弦轴5内，夹紧螺栓8具有内螺纹，该内螺纹与被布置在在图1中的上部示出的端面的端部、弦轴5上的圆周面上的外螺纹相对应并且为了旋紧夹紧螺栓8可以从那里开始旋入。在缠绕部段6中以未被示出的方式布置有一个横孔，弦线的自由端可以被引入穿过该横孔。夹紧销从上部作用在如此位于横孔内的弦端并将弦线压向弦轴5内部的、此处未进一步示出的支座并且通过借助夹紧螺栓8施加在夹紧销7上的夹紧力将这个端部夹紧。
为了电动调节弦轴5的旋转位置，调节驱动1具有一个驱动马达9，该驱动马达为电动机，在这个实施例中为步进电动机。在驱动马达9的输出轴上装有带有圆周齿(Umfangsverzahnung)的齿轮10。这个齿轮以其圆周齿与直径较大的齿轮11相啮合，该齿轮构成多级减速传动箱的第一传动级并且可以自由旋转地布置在第一轴上。与这个齿轮11固定连接有一个直径较小的齿轮12，该齿轮与可以自由旋转地布置在第二轴上的直径较大的齿轮13相啮合。这个齿轮构成减速传动箱的第二传动级。齿轮13与在其上方被布置在相同的第二轴上的直径较大的齿轮14固定连接，该齿轮又与在第三轴上可自由旋转的直径较大的齿轮15相啮合，该齿轮构成减速传动箱的第三传动级。与齿轮15固定连接有一个被布置在其上方的直径较小的齿轮16。这个齿轮与另一个直径较大的齿轮17相啮合，该齿轮在齿轮14的上方被布置在第二轴上并且构成第四传动级。与齿轮17固定连接有另一个直径较小的齿轮18。这个齿轮与在齿轮16的上方可自由旋转地被布置在第三轴上的直径较大的齿轮19相啮合，该齿轮构成第五传动级。与齿轮19固定连接有另一个直径较小的齿轮20。这个齿轮与在齿轮18的上方的第二轴上的最后的、直径较大的齿轮21相啮合并且可以自由地和与后者无关地围绕第二轴旋转。这个齿轮构成第六传动级。与这个齿轮21固定连接有一个在该齿轮上方被布置在相同的第二轴上的齿轮22，该齿轮在最后的第七传动级中将力传递给一个与弦轴固定连接的齿轮23并且这样驱动该弦轴旋转。
通过这种方式由驱动马达9施加的驱动力经过多级(总共七级)减速传动箱被传递给弦轴5，其中这个减速传动箱为正齿轮传动装置。在这种情况下总减速比约为3775∶1并且被如此选择，即它为被缠绕在弦轴5的缠绕部段6上的弦线施加力的区域或者为与其相关联的扭矩区域构成了自行制动。这是必要的，因为驱动马达9是一个在无电流状态中可以自由旋转的驱动马达，这一点对于调节驱动1的通过手动驱动的补充驱动可能性来说也是必不可少的。
承受特别应力和力的齿轮10、11、12、13、14和23优选由黄铜或者青铜构成。这些材料一方面十分稳定，另一方面允许这些齿轮的尺寸配合滚动和这些齿轮的“自润滑”。其他的齿轮15、16、17、18、19、20、21和22优选借助所谓的金属注射成型(MIM)由钢材制成。这种方法可以成本比较低廉地制造耐用的和形状精确的小尺寸齿轮。
为了如已经述及的调节驱动1的手动驱动或者手动调节的可能性设置有一个手动驱动轴24，在该手动驱动轴上抗扭地固定有一个翼形转柄25。在这种情况下翼形转柄25用作旋转和调节手动驱动轴24的手柄。在手动驱动轴24的远离翼形转柄的端部上布置有冠状齿轮26。
在组合状态中，手动驱动轴24穿过壳体下部2中的孔24伸入所述壳体下部内，其中冠状齿轮26被定位在壳体下部2之内并且与第四传动级的齿轮17相啮合。以这种方式手动驱动轴24接入减速传动箱的第四级，通过操作翼形转柄25可以使手动驱动轴24旋转并且因此实现使弦轴5旋转对弦张力进行手动调节。这之所以是可能的，是因为手动驱动轴4的冠状齿轮26接在了减速传动箱中的一个点上，在该点上不管是顺着传动朝弦轴的方向还是逆着传动朝驱动马达的方向都不存在不能进行手动操作的那么高的夹紧力或者摩擦力。更确切地说，在传动箱内存在的力能够容易地被克服，弦轴可以被旋转。
如果达到了所期望的弦轴旋转位置并且因此实现了弦线的调音，那么全部七级传动的自行制动负责可靠地锁定位置而弦线在缠绕部段6上不会再退绕。
手动驱动轴24(从冠状齿轮26起经过第四传动级到弦轴5的)减速比在这种情况下为大约40∶1，从手动驱动轴24起到电机轴的传动比约为1∶190。
从前述说明中再次清楚地认识到，本发明的方案带来了哪些显著的优点。它一方面实现了本发明的即可手动又可电动调节的调节驱动的非常紧凑的结构，另一方面通过可靠的传动自行制动保障了在弦轴的旋转角位置调节后被调整的位置的精确锁定并且通过手动驱动轴端部的冠状齿轮的接入的巧妙布局实现了简单的手动调节的可能性。
附图标记列表
1     调节驱动
2     壳体下部
3     壳体盖
4     导向套筒
5     弦轴
6     缠绕部段
7     夹紧销
8     夹紧螺栓
9     驱动马达
10    齿轮
11    齿轮
12    齿轮
13    齿轮
14    齿轮
15    齿轮
16    齿轮
17    齿轮
18    齿轮
19    齿轮
20    齿轮
21    齿轮
22    齿轮
23    齿轮
24    手动驱动轴
25    翼形转柄
26    冠状齿轮
27    开口

Claims (10)

1.调节弦乐器的，特别是吉他的弦张力的手动和电动组合式调节驱动，其包括：对缠绕在其上的弦线进行缠绕或者退绕的弦轴(5)；驱动马达(9)，特别是电动机；将驱动马达(9)产生的驱动力传递给弦轴(5)使之旋转的传动环节；和手动操作的调节元件(24，25，26)，该调节元件为了可以手动调节弦轴(5)的旋转位置而与传动环节耦联，其特征在于，传动环节是一个至少三级减速传动箱(11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23)，其包括：驱动马达(9)以输出轴接入的第一传动级(11)；和接入弦轴(5)使其旋转的最后传动级(22，23)，调节元件(24，25，26)为了力的引入与减速传动箱(11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23)的处于所述第一传动级(11)与所述最后传动级(22，23)之间的传动级(17，18)相啮合。
2.根据权利要求1所述的调节驱动，其特征在于，减速传动箱(11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23)为至少四级传动，特别是七级传动。
3.根据前述权利要求中任意一项所述的调节驱动，其特征在于，减速传动箱(11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23)为正齿轮传动装置。
4.根据前述权利要求中任意一项所述的调节驱动，其特征在于，如此地选择减速传动箱(11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23)的总减速比和单独传动级的减速比并使之与驱动马达(9)相匹配，即根据减速传动箱(11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23)的总减速比形成自行制动，而调节元件(24，25，26)可以用手转动，以便手动旋转弦轴(5)。
5.根据权利要求4所述的调节驱动，其特征在于，减速传动箱(11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23)的总减速比在3000∶1至4000∶1的范围内，特别是在3500∶1至4000∶1的范围内，特别是在3770∶1至3780∶1的范围内。
6.根据权利要求4或5中任意一项所述的调节驱动，其特征在于，位于调节元件(24，25，26)的力的引入与弦轴(5)之间的传动级(17，18，19，20，21，22，23)的减速比在30∶1至50∶1之间，特别是在35∶1至45∶1之间的区域内。
7.根据前述权利要求中任意一项所述的调节驱动，其特征在于，减速传动箱(11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23)为七级传动并且调节元件(24，25，26)的力的引入在第四传动级(17，18)上实施。
8.根据前述权利要求中任意一项所述的调节驱动，其特征在于，驱动马达(9)为步进电动机。
9.弦乐器的弦线自动调音装置，其包括：确定弦线的当前基调的检测工具；比较当前基调与标准基调并且产生调节信号的计算和比较单元，其特征在于根据前述权利要求中任意一项所述的调节驱动(1)，该调节驱动能够与所述调节信号相关地通过驱动马达(9)改变弦张力。
10.弦乐器，特别是吉他，其包括根据权利要求1至8中任意一项所述的调节驱动或者根据权利要求9所述的自动调音装置。
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