CZ27812U1 - Mechanické uzamykatelné vibráto s optimalizovaným ovládacím systémem - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká mechanického uzamykatelného vibráta s optimalizovaným ovládacím systémem. Řešení je použitelné pro všechny typy elektrických, elektrofonických a akustických kytar a baskytar a jejich příbuzných modifikací.

Dosavadní stav techniky

Dosud známé strunné hudební nástroje, například kytary, jsou ve svém základním provedení tvořeny v podstatě tělem, hmatníkem, strunami a jejich uchycením - struníkem s kobylkou a dále ladicím systémem, umístěným na konci hmatníku. Toto základní provedení počítá se stálým napětím strun po jejich naladění. Jak je známo nejen odborníkům v oboru strunných hudebních nástrojů, ale prakticky všem jejich uživatelům, je výška tónu, který struna vydává, závislá nejen na její tloušťce a délkových poměrech struny a místa zvučení, ale citelně závisí právě na napětí struny. Na tom je založen princip ladění strun a například u kytary s pevným laděním je žádoucí dosažení co nej vyšší stability nastaveného napětí strun a tedy udržení ladění i při mechanickém nebo tepelném zatížení.

Princip pevného ladění však již dávno není v oblasti strunných hudebních nástrojů dogmatem, zejména u profesionálních hudebníků, kteří vyžadují a používají nástroje, například kytary, u nichž lze při hře dosahovat zvláštních zvukových efektů právě změnou napětí sady strun přechodným odchýlením od základní naladěné polohy a návratem zpět do této polohy. Zařízení umožňující tyto zvukové efekty se nazývají vibráta nebo tremola. Jde o mechanická zařízení, která souběžně krátkodobě zvyšují nebo snižují nastavené napětí sady naladěných strun. Základní ladicí systém běžně umístěný na konci hmatníku zůstává zachován, hmatník je rovněž používán běžným způsobem, takže mechanický systém zasahující do napětí strun musí být umístěn při jejich druhém konci, poblíž místa zvučení. Lze tedy říci, že vibráto nebo tremolo současně nahrazuje kobylku i struník a slouží tedy pro uchycení všech strun nástroje. Pohybem vibráta vyvozujícím relativně malou změnu délky strun, ale citelnou změnu napětí a tedy výšky tónů, se právě dosahuje požadovaných zvukových efektů.

Je zřejmé, že funkce vibráta musí být pod kontrolou, jednak je třeba, aby napětí všech strun bylo měněno souběžně, ale především je nutné, aby byl zajištěn spolehlivý a opakovatelný návrat vibráta do základní polohy, v níž je dodrženo výchozí, tzv. standardní ladění.

Protože sada uchycených a naladěných strun vyvozuje síly jednostranně působící na pohyblivé vibráto, je nezbytné pro dodržení správného ladění udržovat vibráto v rovnovážné poloze, a to tak, aby byl současně umožněn i pohyb a tedy vlastní funkce vibráta. Z těchto důvodů se pro vyvážení vibráta používají většinou pružiny s vyváženým protitahem odpovídajícím napětí naladěné sady strun.

Popsaný systém konstrukce vibráta a jeho uchycení je citlivý a náročný na správné nastavení a vyvážení. Ladění a postupná precizace nejsou jednoduchou záležitostí. Určité problémy vznikají i při výměně a doladění jednotlivé struny. Některé herní techniky, způsobující mimořádné napětí určitých strun, vedou k přechodnému rozladění strun ostatních, což je další slabinou tohoto typu vibráta. Protože u tohoto systému není vibráto ve své základní poloze poskytující standardní ladění nijak fixováno, prakticky není možno je úplně vyřadit z funkce a přejít na hru s pevným laděním. To je citelnou nevýhodou tohoto typu - tzv. kyvného vibráta.

Trendy a snahy o odstranění uvedené nevýhody kyvného vibráta vedly k vývoji vibráta s ovládací pákou, která by umožnila uvedení vibráta do aktivního stavu a návrat k ukotvenému stavu odpovídajícímu pevnému ladění. Jsou známá různá řešení uvedeného problému, přičemž snahou je, aby ovládání bylo jednoduché, pohotové a přirozené, tedy aby manipulace s ovládací pákou co nejméně zasahovala do techniky hry.

-1 CZ 27812 U1

Celá řada patentů, zejména US patentů, z nichž je možno uvést US 4 679 389, US 4 697 493, US 4 763 555, US 4 823 669, US 4 882 967, US 5 127 298, US 5 419 227, US 5 747 713, US 5 986 161, US 5 986 192, US 6 686 524, US 7 145 065, je zaměřena na vyřešení přechodné fixace vibráta, jak je výše uvedeno. Tato generace řešení je charakteristická tím, že využívají různá přídavná zařízení zvyšující nároky na obsluhu nebo určité omezující prvky. V tom spočívá jejich nevýhoda - složitost ovládání nebo redukce herních možností.

Proto se další vývoj v tomto směru zaměřil na stabilizaci vibráta v základní poloze prostřednictvím konstrukčních prvků, které jsou přímou součástí samotného vibráta. Příkladem může být opět celá řada US patentů. Zde může jít o zamykání vibráta pomocí ovládací páky (US 4 638 711, US 4 704 936, US 5 311 804, US 5 522 288) nebo o vymezení jeho základní polohy tím, že vibráto dosedá na zabudovaný konstrukční prvek, který může být při dalším pohybu překonán (US 4 555 970, US 4 903 568, US 4 928 564, US 4 939 971, US 5 515 761, US 5 672 835, US 6 100 459, US 6 552 252, US 7 189 908). Dosavadní mechanismy zamykání zvyšují nároky na seřízení celého systému. Druhý z uvedených způsobů není příliš příjemný pro uživatele a může být provázen i nepříznivými zvukovými efekty. Časté je i omezení funkčních možností samotného vibráta.

Ze všech dosud uvedených skutečností je zřejmé, že vytvoření optimálně fungujícího, spolehlivého a pohodlně ovládaného vibráta nepřestalo být úkolem a výzvou pro další konstruktéry a vynálezce. Byl hledán takový mechanismus vibráta, který by umožnil plynulý průchod základní polohou, jednoduchou a spolehlivou fixaci v této poloze a dostatečný komfort ovládání. S tímto záměrem bylo vytvořeno řešení vibráta podle patentu CZ 303 746. Jedná se o mechanické vibráto s automatickým zámkem základní polohy, ovládané pouze ovládací pákou bez přídavných mechanismů nebo dorazů, a to v souladu s běžnou praxí ovládání vibráta. Mechanické vibráto s automatickým zámkem je připojeno k tělu kytary pomocí dvou kloubových kulis a pohybuje se vůči tělu kytary na základě změny polohy obou volných ramen těchto kloubových kulis. Jsou-li obě ramena s částmi na ně navazujícími v úhlu 180°, tedy v jedné přímce, je tím bráněno v mechanickém otáčivém pohybu vibráta v kterémkoliv směru, to znamená, že nastupuje funkce automatického zámku. Je-li úhel ramen menší než 180°, pak lze deskou vibráta volně pohybovat.

Důležitou výhodou řešení podle patentu CZ 303 746 je skutečnost, že je-li vibráto v aktivovaném stavu, je zamykací mechanismus nejen mimo provoz, ale jeho přítomnost se žádným způsobem neprojevuje na funkci aktivovaného vibráta, neomezuje ji ani mechanicky nezatěžuje. Další významnou výhodou tohoto vibráta je jednoduché a spolehlivé uvedení do uzamčené (parkovací) polohy běžným, většinou i samovolným pohybem ovládací páky (tzv. automatický zámek). S tím souvisí i snadné ladění strun bez náročného seřizování a postupného dolaďování.

Nevýhodou řešení podle patentu CZ 303 746 je především jeho konstrukční složitost, náročnost na výrobu i bezchybný provoz, s tím související možná poruchovost a nižší životnost. Rovněž poněkud vyšší nároky na ovládací sílu jsou daní za jistou složitost konstrukce, kdy celý mechanismus představuje uzavřený řetěz postupně na sebe navazujících členů, v němž se s určitými obtížemi překonávají tzv. mrtvé polohy. Proto ani toto vibráto i přes své uvedené výhody nepřináší ještě ve všech směrech optimální charakteristiky, tedy skloubení vysoké spolehlivosti, komfortu ovládání, nezkaleného spektra funkcí a konstrukční jednoduchosti, což je společným úkolem dále uvedeného technického řešení.

Podstata technického řešení

Uvedené nevýhody a nedostatky dosud známých konstrukčních řešení uzamykatelných vibrát do značné míry odstraňuje mechanické uzamykatelné vibráto s optimalizovaným ovládacím systémem podle technického řešení. Toto vibráto obsahuje základní desku s uchycením strun, omezeně otočně uchycenou v místě kobylky a struníku k tělu kytary prostřednictvím jednoho nebo více distančních členů tak, že osa otáčení základní desky je v půdorysném průmětu kytary kolmá ke směru hmatníku, přičemž základní deska je mimo svou osu otáčení shora vybavena otočnou ovládací pákou a zdola pevným závěsem. Podstata technického řešení přitom spočívá v tom, že

-2CZ 27812 U1 vibráto má k dolní části pevného závěsu otočně uchycenu kotvu, jejíž pohyblivý konec je pružně přitlačován k pevnému závěsu a směřuje od těla kytary k základní desce po její straně odvrácené od hmatníku, a tato kotva je na straně přilehlé k základní desce opatřena kotevním vybráním, do něhož přechodně zapadá kotvicí čep vytvořený na podélné části T-nosníku, procházející skrze pevný závěs rovnoběžně pod základní deskou; do základní desky je prostřednictvím pouzdra vsazena ovládací páka, o jejíž asymetrický kořen se opírá odpružený vyhazovač, otočně uložený v základní desce mimo osu otáčení ovládací páky a svým pohyblivým koncem dosedající z vnitřní strany na pohyblivý konec kotvy.

Mechanické uzamykatelné vibráto podle technického řešení má s výhodou otočné pružné uložení kotvy provedeno pomocí závitového čepu umístěného v dolní části pevného závěsu rovnoběžně s jeho dolní hranou. Kotva má s výhodou zaoblenou vnější stranu a zúženou koncovou část. Pružný přítlak koncové části kotvy k pevnému závěsu je s výhodou zajišťován zkrutnou pružinou.

Odpružený vyhazovač je v pracovní poloze s výhodou stabilizován pomocí vybrání v objímce a límcové pružiny vedené kolem asymetrického kořene ovládací páky.

Pevný závěs je ve své dolní části s výhodou opatřen drážkami směřujícími k základní desce.

Mechanické uzamykatelné vibráto podle technického řešení stejně jako předchozí řešení vibráta plně respektuje běžné uživatelské návyky hudebníků, to znamená, že jeho ovládání je přirozené a plně komfortní, nevyžaduje žádné nadbytečné či silově náročné manévry a nenarušuje tak průběh hry.

Hlavní výhodou mechanického uzamykatelného vibráta s optimalizovaným ovládacím systémem podle technického řešení je především jednoduchost konstrukce a přitom vysoká funkční spolehlivost. Tato charakteristika je ještě umocněna díky výhodným provedením jednotlivých konstrukčních prvků. Ale již základní provedení, obsahující systém kotvy, kotvícího čepu a odpruženého vyhazovače, je pro svou pracovní lehkost významným krokem vpřed oproti systému vibráta podle CZ 303 746, s nímž má společný princip automatického zamykání, ale do značné míry odstraňuje dříve již uvedené nedostatky, tedy především konstrukční složitost se všemi výrobními, funkčními i ostatními dopady.

Současně je velmi důležitou předností řešení mechanického uzamykatelného vibráta podle technického řešení snadná aplikovatelnost konstrukce ovládacího systému na stávající, stále velmi populární průmyslově vyráběná vibráta (tremola) typu Floyd Rose. To znamená, že náklady na úpravu stávajícího vibráta pomocí systému ovládání a zamykání podle technického řešení budou podstatně nižší než u realizace vibráta dle CZ 303 746, jehož výrobu lze očekávat v téže, možná snad i vyšší cenové hladině než náklady na pořízení základního komerčně nabízeného tremola Floyd Rose. Údržba a dostupnost náhradních dílů bude s velkou pravděpodobností rovněž odrážet rozdíly obou konstrukcí.

Mechanické uzamykatelné vibráto podle technického řešení tento stav zohledňuje jako prioritu. Právě jednoduchost, přímočarost a tím i snadná aplikovatelnost na stávající, stále velmi populární vibráta (tremola) Floyd Rose v podstatě umožňuje jeho, dá se říci, i globální rozšíření.

Objasnění výkresů

Příkladné provedení mechanického uzamykatelného vibráta s optimalizovaným ovládacím systémem podle technického řešení je znázorněno na přiložených výkresech, kde značí:

- obr. 1 - mechanické uzamykatelné vibráto v základní poloze - uzamčeno (nárys),

- obr. 2 - mechanické uzamykatelné vibráto v dolní poloze - aktivní (nárys),

- obr. 3 - mechanické uzamykatelné vibráto v horní poloze - aktivní (nárys),

- obr. 4 - mechanické uzamykatelné vibráto - pohled zdola,

- obr. 5 - mechanické uzamykatelné vibráto - bokorys,

- obr. 6 - řešení ovládací páky a jejího uložení.

-3 CZ 27812 U1

Příklad uskutečnění technického řešení

Jak je vidět z obr. 1, zde zobrazené vibráto má k dolní části pevného závěsu 1 otočně uchycenou kotvu 2, jejíž pohyblivý konec je pružně přitlačován k pevnému závěsu 1 a směřuje od těla 3 kytary k základní desce 4 vibráta po její straně odvrácené od hmatníku 5. Tato kotva 2 je na straně přilehlé k základní desce 4 opatřena kotevním vybráním 6, do něhož přechodně zapadá kotvicí čep 7 vytvořený na podélné části 8 T-nosníku 9. T-nosník 9, sloužící k uchycení vibráta k tělu 3 kytary, je uložen pod základní deskou 4 a jeho podélná část 8 prochází skrze pevný závěs 1 rovnoběžně pod základní deskou 4. Do základní desky 4 je prostřednictvím pouzdra 10 shora vsazena ovládací páka 11, procházející pod úroveň základní desky 4, kde je její průřez upraven na půlkruhový tvar (viz obr. 6). Tím vzniká asymetrický kořen 12 ovládací páky, o nějž se opírá odpružený vyhazovač 13. Tento odpružený vyhazovač 13 je zdola otočně uložen v základní desce 4 u asymetrického kořene 12 ovládací páky H, ale mimo její osu otáčení, a je veden pod základní deskou 4 tak, že svým pohyblivým koncem 14 dosedá z vnitřní strany na pohyblivý konec kotvy 2.

Otočné uložení kotvy 2 je zde provedeno pomocí závitového čepu 15, umístěného v dolní části pevného závěsu 1 rovnoběžně s jeho dolní hranou. Kotva 2 má zde optimálně zaoblenou vnější stranu 16 a zúženou koncovou část 17. Kotva 2 je pružně přitlačována k pevnému závěsu 1 zkrutnou pružinou 18.

Odpružený vyhazovač 13 je v pracovní poloze stabilizován pomocí vybrání 19 v objímce 20 a přilehlé límcové pružiny 21 vedené kolem asymetrického kořene 12 ovládací páky H.

Pevný závěs 1 je ve své dolní části opatřen drážkami 22 směřujícími k základní desce 4.

Na obr. 1 je mechanické vibráto zobrazeno ve své základní poloze, kdy kotvicí čep 7 zapadá do kotevního vybrání 6 kotvy 2, pružně přitlačované k pevnému závěsu 1. Kotvicí čep 7 fixuje polohu T-nosníku 9 a tím i polohu základní desky 4. Tak jsou pohyblivé části systému navzájem fixovány a vibráto je v poloze pevné kobylky.

Při pootočení ovládací páky 11 (viz obr. 2) změna polohy jejího asymetrického kořene 12 (viz obr. 6) vyvolá pootočení odpruženého vyhazovače 13 tlak jeho pohyblivého konce 14 na koncovou část 17 kotvy 2. Tento pohyb vyvolá pootočení kotvy 2 proti tlaku zkrutné pružiny 17 směrem od pevného závěsu 1 a uvolnění kotvícího čepu 7 z kotevního vybrání 6 kotvy 2.

Tím se zruší vzájemná fixace jednotlivých částí systému a základní deska 4 nesoucí vibráto má možnost jednostranně otočného pohybu, naznačeného na obr. 2. Vibráto je tedy aktivní a může být používáno ke své funkci běžným způsobem pomocí kyvných pohybů ovládací páky 11. Napětí strun může být jak zvyšováno, tak snižováno (viz obr. 3), jak vyžaduje běžná funkce vibráta.

Při pootočení ovládací páky 11 zpět do výchozí - neutrální polohy, k němuž dojde v okamžiku bez zatížení v ideálním případě samovolně (stojící hráč, kvalitní seřízení, všechny struny) nebo téměř samovolně na minimální impuls ruky hráče, potom reverzní změna polohy asymetrického kořene 12 ovládací páky 11 umožní návrat odpruženého vyhazovače 13 do výchozí polohy a dosednutí kotvy 2 rovněž do výchozí polohy. Tím dojde k zapadnutí kotvícího čepu 7 do kotevního vybrání 6 kotvy 2. Systém je opět fixován a vibráto je mimo provoz, v poloze pevné kobylky.

Průmyslová využitelnost

Mechanické uzamykatelné vibráto s optimalizovaným ovládacím systémem podle technického řešení je využitelné ve své úplné verzi jako nový výrobek, ale i v dílčí aplikaci jako upgrade komerčně dostupného vibráta typu Floyd Rose. Lze je použít pro všechny typy elektrických, elektrofonických a akustických kytar a baskytar a jejich modifikací.

Claims (6)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Mechanické uzamykatelné vibráto s optimalizovaným ovládacím systémem, obsahující základní desku s uchycením strun, omezeně otočně uchycenou v místě kobylky a struníku k tělu kytary prostřednictvím jednoho nebo více distančních členů tak, že osa otáčení základní desky je v půdorysném průmětu kytary kolmá ke směru hmatníku, přičemž základní deska je mimo svou osu otáčení shora vybavena otočnou ovládací pákou a zdola pevným závěsem; toto vibráto se vyznačuje tím, že k dolní části pevného závěsu (1) má otočně uchycenou kotvu (2), jejíž pohyblivý konec je pružně přitlačován k pevnému závěsu (1) a směřuje od těla (3) kytary k základní desce (4) po její straně odvrácené od hmatníku (5), a tato kotva (2) je na straně přilehlé k základní desce (4) opatřena kotevním vybráním (6), do něhož přechodně zapadá kotvicí čep (7) vytvořený na podélné části (8) T-nosníku (9), procházející skrze pevný závěs (1) rovnoběžně pod základní deskou (4), do níž je prostřednictvím pouzdra (10) vsazena ovládací páka (11), o jejíž asymetrický kořen (12) se opírá odpružený vyhazovač (13), otočně uložený v základní desce (4) mimo osu otáčení ovládací páky (11) a svým pohyblivým koncem (14) dosedající z vnitřní strany na pohyblivý konec kotvy (2).
2. 2. Mechanické uzamykatelné vibráto podle nároku 1, vyznačující se tím, že otočné pružné uložení kotvy (2) je provedeno pomocí závitového čepu (15) umístěného v dolní části pevného závěsu (1) rovnoběžně s jeho dolní hranou.
3. 3. Mechanické uzamykatelné vibráto podle nároku 1, vyznačující se tím, že kotva (2) má zaoblenou vnější stranu (16) a zúženou koncovou část (17).
4. 4. Mechanické uzamykatelné vibráto podle nároku 1, vyznačující se tím, že kotva (2) je pružně přitlačována k pevnému závěsu (1) zkrutnou pružinou (18).
5. 5. Mechanické uzamykatelné vibráto podle nároku 1, vyznačující se tím, že odpružený vyhazovač (13) je v pracovní poloze stabilizován pomocí vybrání (19) v objímce (20) a límcové pružiny (21) vedené kolem asymetrického kořene (12) ovládací páky (11).
6. 6. Mechanické uzamykatelné vibráto podle nároku 1, vyznačující se tím, že pevný závěs (1) je ve své dolní části opatřen drážkami (22) směřujícími k základní desce (4).

   5 výkresů