恒定张力设备的制造方法
【专利说明】恒定张力设备
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请基于2013年9月3日提交的美国申请第61/873，295号和于2013年9月9日提 交的美国申请第61/875,593号并且要求该两个申请的权益，这两个申请在此通过引用以其 全部并入。
[0003] 背景
[0004] 本公开涉及用于将张力施加于丝或弦的设备的领域，并且更具体地，涉及当丝在 有限的范围内拉伸或缩短时将保持这种张力恒定或接近恒定的设备。
[0005] 各种产品和应用受益于随着时间的推移和在各种环境条件下而将丝或弦保持在 接近恒定的、可预测的张力。值得注意的是，弦乐器通过振动保持在张力下的弦来创作音 乐。如果该弦对于给定的乐器在正确张力下，它将以对应于期望的音符的期望的频率振动。 然而，音乐弦倾向于随着时间的推移且/或因诸如温度、湿度或类似物的环境因素而拉伸或 缩短。这种拉伸或缩短通常导致在该弦中的张力变化，并且该弦因此以与期望的频率不同 的频率振动。这可能导致该弦跑调，发出在听觉上与期望的音符不同的音符。通常的弦乐器 倾向于很快跑调，并且音乐家经常发现自己花费了大量的时间来调整自己的乐器，甚至在 表演当中。
[0006] 音乐家的乐器看起来的外观常常被看作是艺术家的表达，并且因此音乐家倾向于 期望自己的乐器的元件部分是不突兀的，以免主宰外观。此外，某些乐器(特别是声乐器)对 放置在乐器的某些部分中的元件部分可能是敏感的。此外，元件部分应该避免可能在弹奏 时与音乐家发生干扰。
[0007] 概述
[0008] 在本领域中需要用于以一种方式安装弦乐器的弦的方法及装置，该方式使得即使 该弦随着时间的推移且/或因环境因素而拉伸或缩短，该弦仍保持在接近恒定的张力下。
[0009] 在本领域中还需要这样的一种方法及装置，其比较小并且易于在某些弦乐器中安 装而大体上不改变该乐器的声音、不改变其外观或不与可弹奏性发生干扰。
[0010] 根据一个实施例，本发明提供一种恒定张力设备。该设备包括附接于载体以便施 加主弹簧力的主弹簧。当所述载体沿轴线相对于所述主弹簧移动时，施加到所述载体的所 述主弹簧力按照第一函数变化。丝或弦被附接于所述载体并且沿所述轴线延伸使得施加到 所述载体的轴向力被施加到所述丝或弦。辅助弹簧具有附接于所述载体以便将辅助弹簧力 施加到所述载体的第一端。辅助弹簧力横向于所述轴线指向并且具有在沿所述轴线的方向 上施加到所述载体的轴向分量。辅助弹簧力被配置成使得当载体沿所述轴线相对于所述主 弹簧移动时所述辅助弹簧力的轴向分量按照第二函数变化。施加到所述载体的净轴向力包 括所述辅助弹簧力的所述轴向分量与所述主弹簧力之和。
[0011] 在一个这种实施例中，弦乐器包括这样的恒定张力设备，并且丝或弦是具有附接 于所述载体的第一端和相对于所述载体固定的第二端的音乐弦。所述辅助弹簧被选择，使 得当所述载体沿所述轴线纵向移动时，所述辅助弹簧力的轴向分量按照所述辅助弹簧刚度 函数变化，并且所述辅助弹簧刚度函数近似于所述主弹簧刚度函数并且与所述主弹簧刚度 函数相反，使得施加到所述载体的所述净轴向力停留在每毫米纵向移动的优选张力的约 1.2%内。在另一个实施例中，所述辅助弹簧被选择，使得当所述载体沿所述轴线纵向移动 时，所述辅助弹簧力的轴向分量具有近似于施加到所述载体的主弹簧力的变化的量值，使 得施加到所述载体的所述净轴向力停留在每毫米纵向移动的优选张力的约0.6%内。
[0012] 在另一个实施例中，所述辅助弹簧的第二端相对于所述载体固定，并且辅助弹簧 角度被界定在正交于所述轴线的线和所述辅助弹簧的作用线之间。所述载体具有被界定为 沿所述轴线在相对的第一轴向位置和第二轴向位置之间的距离的操作范围，所述载体在第 一轴向位置和第二轴向位置之间。一些实施例还包括在所述操作范围的所述第一轴向位置 处的第一止动器，所述第一止动器防止所述载体在第一方向上移动超过所述第一轴向位 置。一些这样的实施例还包括在所述操作范围的所述第二轴向位置处的第二止动器，所述 第二止动器防止所述载体在第二方向上移动超过所述第二轴向位置。
[0013] 在其它实施例中，所述操作范围对应于高达10°的辅助弹簧角度的变化。
[0014] 在一个实施例中，辅助弹簧力在所述操作范围内的点处在正交于所述轴线的方向 上指向。在另外的实施例中，所述操作范围被界定在一范围内，在所述范围中所述辅助弹簧 角度在±5°之间。
[0015] 在一些实施例中，吉他包括这种恒定张力设备，该恒定张力设备被安装到所述吉 他的琴头或琴桥中的一个。吉他弦具有附接于所述载体的第一端和附接于所述吉他的所述 琴头和琴桥中的另一个的第二端。在所述吉他弦中的张力等于施加到所述载体的轴向力。
[0016] 在一些这样的实施例中，所述载体是可移动到在其处所述吉他弦被保持在完美的 调音张力下的位置的，并且当所述吉他弦伸长时，由所述主弹簧施加到所述载体的所述轴 向力减少并且由所述辅助弹簧在所述载体在所述吉他弦伸长时移动的方向上施加到所述 载体的力的所述轴向分量增加。
[0017]在吉他的另一个实施例中，所述辅助弹簧的第二端被相对所述载体固定，并且辅 助弹簧角度被界定在正交于所述轴线的线和所述辅助弹簧的作用线之间。所述载体具有被 界定为沿所述轴线的对应于高达10°的辅助弹簧角度变化的距离的操作范围。所述主弹簧 具有主弹簧刚度并且所述辅助弹簧具有与所述主弹簧刚度相反的轴向弹簧刚度分量，使得 在所述操作范围内在所述吉他弦中的张力的变化对应于10森特(cent)或更少的频率的范 围。
[0018] 在另外的实施例中，所述辅助弹簧包括作用在所述载体的相对侧上的一对弹簧， 所述辅助弹簧的第二端相对于所述载体固定。在一些这样的实施例中，辅助弹簧可以被刚 性地连接到所述载体并且连接到固定的辅助弹簧座架。
[0019] 在一些实施例中，所述辅助弹簧包括处于压缩中的偏转的平片。在另外的实施例 中，平片被刚性地连接到连接器和固定的辅助弹簧座架。在进一步的实施例中，多个平片被 彼此间隔开。
[0020] 在仍进一步的实施例中，所述一对弹簧包括偏转杆。
[0021 ] -些这样的实施例还包括在每个偏转杆和所述载体之间的连接器。在一些实施例 中，所述连接器包括长形杆。在其它实施例中，所述连接器包括滚珠轴承。
[0022]根据又另一个实施例，提供了一种恒定张力设备。所述设备包括被配置成沿轴线 可移动的载体和丝或弦，所述丝或弦附接于所述载体并且沿所述轴线延伸使得施加到所述 载体的轴向力被传送到所述丝或弦。目标张力被界定为所述丝或弦所期望的张力。弹簧具 有附接于所述载体的第一端和附接于弹簧座架的第二端，所述第二端相对于所述载体固 定，使得所述弹簧将弹簧力施加到所述载体。弹簧角度被界定在正交于所述轴线的线和所 述弹簧的作用线之间。弹簧力被横向于所述轴线指向并且具有在沿所述轴线的方向上传送 到所述载体的轴向力分量和轴向弹簧刚度。所述弹簧被选择，使得当所述弹簧角度为零刚 度角度时，所述轴向力分量等于所述目标张力，在所述零刚度角度，弹簧的轴向弹簧刚度为 零。
[0023] 在另一个实施例中，当所述弹簧角度大于零刚度角度时，所述轴向弹簧刚度是负 的或正的中的一者，并且当所述弹簧角度小于所述零刚度角度时，所述轴向弹簧刚度是负 的或正的中的另一者。
[0024] 附图简要说明
[0025]图1A显示弹簧布置的示意性表示；
[0026]图1B显示在其中弦已经拉伸的配置中的图1A的弹簧布置；
[0027]图2A显示根据一个实施例的弹簧布置的示意性表示；
[0028]图2B显示在其中弦已经拉伸的配置中的图2A的弹簧布置；
[0029]图3-5显示根据另一个实施例的弹簧布置的示意性表示，在三个位置处示出；
[0030] 图6显示根据又另一个实施例的另一种弹簧布置的示意性表示；
[0031] 图7显示根据另一个实施例的又另一种弹簧布置的示意性表示；
[0032]图8A和8B显示根据另一个实施例的弹簧布置的示意性表示，在两个位置处示出； [