DE3006874A1

DE3006874A1 - Piezoelektrischer tonabnehmer fuer saiteninstrumente

Info

Publication number: DE3006874A1
Application number: DE19803006874
Authority: DE
Inventors: Josip 8521 Bubenreuth Marinic
Original assignee: Shadow K & M Elektroakustik Gm
Current assignee: Shadow K & M Elektroakustik Gm
Priority date: 1980-02-23
Filing date: 1980-02-23
Publication date: 1981-09-24

Description

Piezoelektrischer Tonabnehmer für Saiteninstrumente
Die Erfindung bezieht sich auf einen piezoelektrischen Tonabnehmer für Saiteninstrumente gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solcher Tonabnehmer ist durch die US-PS 3,712,951 bekannt. Dabei besteht das Kristallaufnahmegehäuse aus einer U-förmigen Brücke, welche mit je einem Haltezapfen an ihren beiden Enden in entsprechenden Ausnehmungen des Steges (tailpiece member) und der Korpusdecke gehalten ist. Die Signalausgangsleiter sind als Drähte ausgeführt, welche an die metallisierten Grund- und Deckflächen der Sensoren angelötet sind und so je eine Potentialverbindung für die beiden Polaritäten der Sensorenreihe bilden. An die Drähte bzw. Potentialbrücken sind die Zuleitungen angeschlossen, ebenfalls mittels Lötverbindung.
Bekanntlich versteht man unter Piezoelektrizität das Auftreten elektrischer Ladungen auf den Grenzflächen von aus Ionen aufgebauten Kristallen, wenn diese in bestimmten Richtungen durch Druck oder Zug beansprucht werden. Durch die mechanische Beanspruchung und die dadurch bedingte Deformation treten im Innern des Kristalls elektrische Dipole auf und eventuell bereits vorhandene Dipole ändern sich.
Aus diesem Grunde entsteht eine Aufladung der Kristalloberflächen. Piezokristalle sind temperaturempfindlich. Aus diesem Grunde treten beim Löten Veränderungen der Kristallstruktur auf, die zu einer Verschlechterung der Übertragungseigenschaften führen können. Durch die "»findung sollen diese Schwierigkeiten vermieden, d. h. ein piezoelektrischer Tonabnehmer der eingangs genannten Art geschaffen werden1 welcher keine löttemperaturbedingte Verschlechterung seiner Eigenschaften aufweist. Ein weiterer Nachteil des bekannten Tonabnehmers besteht in der ungenügenden Kopplung des Klangkörpers bzw. Korpus mit dem Kristallaufnahmegehäuse bzw. den als Piezokristallen ausgeführten Sensoren,bedingt durch die ZapfenbefestigungO Der Erfindung liegt deshalb auch die Aufgabe zugrunde, die mechanische und akustische Kopplung des Tonabnehmers mit dem Klangkörper zu verbessern, so daß auch das breite Frequenzspektrum der Klangkörper-Resonanzschwingungen seinen angemessenen Anteil im Klangbild erhält und so die Naturtreue und die Klangqualität wesentlich verbessert werden.
Erfindungsgemäß werden die gestellten Aufgaben durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß die Herstellung des Tonabnehmers vereinfacht und verbilligt ist. Es entfallen Lötverbindungen an den Sensorkontaktflächen; stattdessen erfolgt elektrische Druckkontaktgabe. Überraschenderweise ist diese aufgrund der Saitenspannung so gut, daß Abstandshalter oder dergl. zwischen den Sensoren entfallen können. Mit anderen Worten: es wird zugleich eine mechanisch stabile Halterung für die Sensoren erzielt. Aber nicht nur die Herstellung, sondern auch die Nachrüstung von Gitarren ist auf einfache Weise möglich, vgl. Anspruch 2. Hervorzuheben ist weiterhin die verbesserte Klangqualität aufgrund unbeeinträchtigter Kristallstruktur und der satten Anlage des Stegbrettchens am Klangkörper mit flächigem Kraftschluß von letzterem bis hin zu den Saiten, vgl. Anspruch 10.
Im folgenden wird anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele die Erfindung noch näher erläutert.
Es zeigt in vereinfachter Darstellung unter Fortlassung der für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Teile: Fig. 1 perspektivisch eine Konzertgitarre mit einer ersten Ausführung des Stegbrettchens; Fig. 2 das Stegbrettchen für eine Westerngitarre vergrößert mit strichpunktiert angedeuteten Saiten in Draufsicht; Fig. 3 den Schnitt nach der Linie III - III aus Fig. 2, d.h.
einen Aufrißsdhnitt der Aufnahmenut-Einlage, und Fig. 4 den Schnitt nach der Linie IV - IV aus Fig. 3, vergrößert.
In Fig. 1 bedeuten 1 der Klangkörper oder Korpus einer Konzertgitarre, 2 ihr Boden, 3 die Zarge, 4 die Decke, 5 das Schalloch, 6 der Steg bzw. das Stegbrettchen, 7 der Hals mit Griffbrett, 8 der Bund, 9 die Bundstäbchen, 10 der Kopf, 11 die Wirbel und 12 der Sattel. Ein an den Steg 6 angeformtes oder angeleimtes Ankerbrettchen dient zur Befestigung der einen Saitenenden und weist zu diesem Zweck saiten-achsparallel eingebrachte Bohrungen auf , durch welche die Saitenenden hindurchgeführt sind. Die anderen Saiten enden sind durch nicht ersichtliche Löcher in den Spannwellen 11a gezogen, sodaß die einzelnen Saiten durch Betätigung der Wirbel gespannt oder gelockert und aamit die Gitarre gestimmt werden kann. 13 sind die Saiten der sechs- saitigen Gitarre. Der Steg 6 bildet ein Kristallaufnahmegehäuse mit Aufnahmenut 6a und der Metallstegeinlage 14.
15 ist eine zweipolige, im unteren Zargenbereich befestigte Steckerbuchse, in welche der Stecker des abgeschirmten Kabels eines Verstärkers eingesteckt werden kann, wobei innerhalb des Korpus ein Vorverstärker und an der Decke 4 oder der Zarge 3 ein Potentiometer angebracht seun kann (nicht dargestellt).
Fig. 2 bis 4 zeigen Näheres, wobei der Steg 6 etwas modi-16/ fiziert ist und mit Stegknöpfchen zur Halterung der Saitenenden versehen ist sowie eine etwas schräg zur Saitenquerrichtung verlaufende Aufnahmenut 6a aufweist. Letztere weist eine im wesentlichen horizontale lä>iche Bodenwand 6.1 und zwei von der Bodenwand sich vertikal aufwärts erstreckende, planparallel mit Abstand zueinander verlaufende Seitenwände 6.2 auf. In der Aufnahmenut 6a sind sechs piezoelektrische Sensoren von prismatischer - im vorliegenden Fall quaderförmiger - Gestalt angeordnet, und zwar entsprechend dem Saitenabstand und der Saitenzahl. Die Grund-und Deckflächen 17a., 17b der Sensoren 17 sind metallisiert und jeweils mit oberen und unteren Signalausgangsleitern 14, 18 für je eine der beiden Polaritäten verbunden, d.h.
elektrisch leitend verbunden. Letztere sind wiederum an Zuleitungen 19 a, 19b elektrisch angeschlossen zum Zwecke der Übertragugg der piezoelektrischen Signale als Eingangssignale auf einen Verstärker über die Zuleitungen 19a, 19b.
Die Metallstegeinlage 14 bildet einen allen Sensoren und Saiten 17, 13 gemeinsamen Druckübertragungskörper, welcher mit der Deckfläche der Sensoren 17b einerseits und den Saiten 13 andererseits kraftschlüssig in Eingriff steht und welcher mit planparallelen Flächen 14.2, 14.2 eines in die Aufnahmenut 6a ragenden prismatisch geformten Basisteils 14.1 an den Seitenwänden 6.2 der Aufnahmenut 6a gleitend geführt ist. Die Metallstegeinlage 14 ist an ihrem nach oben aus der Aufnahmenut Ga hinausstehenden Teil 14.3 abgerundet. Dieser Teil 14.3 steht mit den Saiten 13 in Eingriff. Wie ersichtlich, ist der untere Sigialausgangsleiter 18 eine allen Sensoren 17 und Saiten 13 gemeinsame metallische Basisleiste. Der obere Signalausgangsleiter 14, zugleich Druckübertragungskörper, wird - wie schon angedeutet - von der Metallstegeinlage gebildet. Er ist gleichfalls allen Sensoren 17 und Saiten 13 gemeinsam. Die elektrisch leitende Verbindung der Basisleiste 18 und der Metallstegeinlage 14 zu den Grund- und Deckflächen 17a, 17b der Sensoren 17 ist als Druckkontakt ausgeführt, dessen Kontaktdruck von den gespannten Saiten 13 aufgebracht wird, vgl.
die Kraftrichtungspfeile 20.1 und 20.2, welche die Druckkraft und die Reaktionskraft symbolisieren. Mit der Basisleiste 18 und mit der Metallstegeinlage 14 ist je ein elektrischer Zuleitungsdraht 19b, 19a durch Löten, insbes. Weichlöten, verbunden. Die insbes. als flexible Litzen ausgeführten Drähte sind durch eine Durchgangsbohrung 21 im Steg 6 und in der Decke 4 zum Innern des Korpus 1 geführt, und zwar zu Anschlüssen eines Vorverstärkers und/oder zu der zweipoligen Steckerbuchse 15 im unteren Zargenbereich.
Basisleiste 18 und Metallstegeinlage 14 bestehen vorzugsweise aus Messing oder einer Messinglegierung. Günstig ist auch Neusilber. Die an den Grund- und Deckflächen 17a, 17b der Sensoren 17 anliegenden Anlageflächen 18.1, 14.11 der Basisleiste 18 und der Metallstegeinlage 14 sind plan und fein-bzw. feinstbearbeitet sowie in der in Fig 3, 4 dargestellten montierten Lage zueinander planparallel. Die Metallstegeinlage 14 hat eine griffbrettentsprechend gewölbte Kontur 14.31 ihrer mit den Saiten 13 in Eingriff stehenden Oberseite 14.3. Wie ersichtlich, wird das Kristallaufnahmegehäuse von dem die Aufnahmenut 6a aufweisenden Steg 6 gebildet, und der Steg bzw. das Stegbrettchen ist auf der Decke 4 unter satter Anlage seiner ebenen Unter- seite befestigt, z.B. aufgelèimt. Durch den Kraftschluß von den gespannten Saiten 13 über die Metallstegeinlage 14, die Sensoren 17, die Basisleiste 18, die Bodenfläche 6.1 der Aufnahmenut 6a und den Steg 6 selbst bis hin zur Korpusdecke4 iteine innige, auch die Resonanzschwingungen des Korpus 1 auf die Sensoren 17 übertragende Verbindung hergestellt.
Wie unschwer erkennbar, ist die Nachrüstung einer Gitarre mit dem Tonabnehmer nach der Erfindung leicht möglich indem lediglich die Nuttiefe etwas vergrößert wird. Die Nutbreite braucht nicht verändert zu werden, da die Teile 14 und 18 in der Breite mit normalen beinernen oder aus Plastik bestehenden Stegeinlagen übereinstimmt. - Ggfs. können die Teile 14 und 18 aus schweißbarem Stahl bestehen4 wobei dann entsprechende Zuleitungen angeschweißt würden (besonders robuste Verbindung).
Die Erfindung ist grundsätzlich auch für Elektrogitarren, ferner auch für Lauten und andere Saiteninstrumente anwendbar.
10 Ansprüche 4 Figuren

Claims

Patentansprüche 1. Piezoelektrischer Tonabnehmer für Saiteninstrumente, welche mindestens eine schwingfähig angeordnete Saite aufweisen, insbesondere für akustische Gitarren, mit einem Kristallaufnahmegehäuse mit Aufnahmenut, wobei die Aufnahmenut - bezogen auf die Saitenhorizontallage -eine im wesentlichen horizontale längliche Bodenwand und zwei von der länglichen Bodenwand sich praktisch vertikal aufwärts erstreckende, zueinander beabstandete und im wesentlichen planparallel zueinander verlaufende Seitenwände aufweist, mit einer der Saitenzahl entsprechenden Anzahl von prismatischen oder scheibenförmigen piezoelektrischen Sensoren, welche in der Aufnahmenut in Längsrichtung derselben mit Abstand zueinander angeordnet und von der Bodenwand getragen sind, wobei die Grund- und Deckflächen der Sensoren jeweils entgegengesetzte Polarität aufweisen und jeweils mit oberen und unteren Signalausgangsleitern für je eine der beiden Polaritäten elektrisch leitend verbunden und letztere wiederum an Zuleitungen elektrisch angeschlossen sind zwecks Ubertragung der piezoelektrischen Signale als Eigangssignale auf einen Verstärker über die elektrischen Zuleitungen, ferner mit Druckübertragungskörpern, welche mit der Deckfläche der Sensoren einerseits und den Saiten andererseits kraftschlüssig in Eingriff stehen und welche mit im wesentlichen planparallelen Flächen eines in die Aufnahmenut ragenden prismatisch geformten Basisteils an den Seitenwänden der Aufnahmenut gleitend geführt sind sowie nach oben über die Aufnahmenut hinausstehende, die Saiten stützend untergreifende Stegeinlageteile aufweisen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die unteren Signalausgangsleiter von einer allen Sensoren (17) und Saiten (13) gemeinsamen metallischen Basisleiste (18) und die oberen Signalausgangsleiter von einer gleichfalls allen Sensoren (17) und Saiten (13) gemeinsamen Metallstegeinlage (14) gebildet sind, daß die Metallstegeinlage (14) zugleich als allen Sensoren (17) und Saiten(13) gemeinsamer Druckübeftragungskörper dient, daß die elektrisch leitende Verbindung der Basisleiste (18) und der Metallstegeinlage (14) zu den Grund- und Deckflächen (17a, 17b) der Sensoren (17) als Druckkontakt ausgeführt ist, dessen Kontaktdruck von den gespannten Saiten (13) aufgebracht wird, und daß Basisleiste (18) und Metallstegeinlage (14) jeweils mit mindestens einem elektrischen Zuleitungsdraht (19b, 19a) der betreffenden Polarität intermetallisch verbunden sind.
2. Tonabnehmer nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß ein serienmäßiges, in einer etwa saitenqueren Aufnahmenut (6a) normalerweise die beinerne oder aus Plastik bestehende Stegeinlage aufnehmendes, an der Decke (4) befestigtes Stegbrettchen (6) mit einer derart vertieften Aufnahmenut versehen ist, daß die Basisleiste (18) und die Sensoren (17) sowie teilweise die Metallstegeinlage (14) von der Aufnahmenut (6a) aufgenommen und Basisleiste (18) sowie Metallstegeinlage (14) von den Seitenwänden (6.2) der Aufnahmenut (6a) in vertikaler Richtung geführt sowie von den gespannten Saiten (13) gegen die Bodenwand (6.1) bzw. die Grund- und Deckfläche (17a, 17b) der Sensoren (17) drückbar sind.
3. Tonabnehmer nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein die Aufnahmenut (6a) für Basisleiste (18), Sensoren (17) und Metallstegeinlage (14) aufweisendes Stegbrettchen (6) an mindestens einem Ende eine Durchgangsbohrung (21) für eine Plus- und eine Masse-Zuleitung (19a, 19b), welche Zuleitungen an das gleichliegende Ende der Basisleiste (18) bzw. der Metallstegeinlage (14) angeschlossen sind, aufweist und daß die Durchgangsbohrung (21) ihre Fortsetzung in einer Korpusbohrung findet, so daß die Zuleitungen (19a, 19b) zu im Innern des Korpus (1) angeordneten Anschlüssen eines Gitarrenverstärkers und/oder zu einer zweipoligen, z.B. im unteren Zargenbereich angeordneten Steckerbuchse (15) verlegbar sind.
4. Tonabnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Basisleiste (18) und Metallstegeinlage (14) aus Messing bzw. einer Messinglegierung bestehen.
5. Tonabnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die an den Grund- und Deckflächen (17a, 17b) der Sensoren (17) anliegenden Anlageflächen der Basisleiste (18) und der Metallstegeinlage (14) plan und feinstbearbeitet sowie in der montierten Lage zueinander planparallel sind.
6. Tonabnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Zuleitungen (19a, 19b) an die Basisleiste (18) bzw. die Metallstegeinlage mittels Weichlöten angeschlossen sind.
7. Tonabnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 3 sowie 5, wobei Basisleiste und Metallstegeinlage aus schweißfähigem Stahl bestehen, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Zuleitungen an Basisleiste (18) und Metallstegeinlage (14) angeschweißt sind.
8. Tonabnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 7 vorzugsweise für Westerngitarren, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Metallstegeinlage (14) eine griffbrettentsprechend gewölbte Kontur (14.31) ihrer mit den Saiten (13) in Eingriff stehenden Oberseite aufweist.
9. Tonabnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der nach oben aus der Aufnahmenut (6a) hinausstehende Teil der Metallstegeinlage (14) an seiner mit den Saiten in Eingriff kommenden Oberseite abgerundet ist.
10. Tonabnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Kristallaufnahmegehäuse von dem die Aufnahmenut (6a) aufweisenden Stegbrettchen (6) gebildet wird und das Stegbrettchen (6) auf der Korpusdecke (4) unter satter Anlage seiner ebenen Unterseite befestigt, z.B. aufgeleimt, ist und daß durch den Kraftschluß von den gespannten Saiten (13) über die Metallstegeinlage (14), die Sensoren (17), die Baisleiste (18),die Bodenfläche (6.1) der Aufnahmenut (6a) und das Stegbrettchen (6) bis hin zur Korpusdecke (4) eine innige, auch die Resonanzschwingungen des Korpus auf die Sensoren (17) übertragende mechanische Verbindung hergestellt ist.