专利名称：弦乐器用弦轴装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及吉他等弦乐器的弦轴装置及其制造方法，特别是涉及通过使蜗轮蜗轮杆装置与轴承不产生晃动，降低齿轮之间的齿隙的技术。
背景技术：
图9是表示现有技术中古典吉他用弦轴装置的一个例子的图示。该图中所示的弦轴装置的结构为，一个端部固定有旋钮2的蜗轮杆3可自由旋转地支承在安装到吉他头上的主体1上，将与蜗轮杆3啮合的蜗轮4可自由旋转地支承在主体1上的同时，在蜗轮4上，用螺钉6安装轴线与其一致的卷轴5。
这里，在主体1上，形成将普通钢板压力加工成形的大致翘起呈直角的多对轴承7。轴承7备有侧部敞开的U字形的凹部7a，通过将形成在蜗轮杆3的两个端部上的槽3a嵌合到凹部7a上，支承蜗轮杆3的两个端部。
此外，通过利用轴承7、7从两侧将蜗轮杆3的壁部夹住，给蜗轮杆3的旋转以阻力，防止其反转(向弦的松弛的方向的旋转)。而且，该弦轴装置通过将弦卷绕到卷轴5的卷绕面5a上，使旋钮2旋转，将弦卷绕或者将弦松卷，进行调音。
但是，在如上所述的弦轴装置中，蜗轮杆3和蜗轮4之间的齿隙较大，进而，在使用期间，齿隙会慢慢变大，所以，存在着调音困难并导致演奏障碍的问题。
即在上面所述的弦轴装置中，轴承7的侧方是敞开的，所以，组装比较简单，但为此，在蜗轮杆3和蜗轮4之间设置比较大的间隙，蜗轮杆3相对于蜗轮4可以移动该间隙的量。因此，两者之间的齿隙大，稍稍使旋钮2旋转，卷轴5不会跟随，存在着很难进行微小的调音的问题。
此外，当从图9的侧方观察使蜗轮杆3向顺时针方向旋转时，由于作用在蜗轮杆3上的以图中点P为中心的顺时针旋转的力矩，蜗轮杆3向蜗轮4侧移动。其结果是，由于两者的齿面彼此摩擦，将齿面磨损，齿轮的齿隙进一步加大。进而，在上述弦轴装置中，轴承7是用强度低的普通钢板制造的，而且，由于轴承7的侧方敞开，所以与圆孔的轴承相比，支承轴的壁部少。
另一方面，考虑到轴承7的制造误差和组装操作性，将蜗轮杆3的槽3a形成得比轴承7的厚度宽。因此，由于受到的蜗轮杆3的推力负荷，开始时从两侧夹住蜗轮杆3的槽3a、3a的轴承7、7变形张开，其结果是，蜗轮杆3有可能向推力方向(轴线方向移动)。在产生这种推力方向的晃动的情况下，即使使蜗轮杆3旋转，由于直到该槽3a与轴承7接触之前为空转状态，使旋钮旋转时的游隙变大，调音变得非常困难。
进而，当蜗轮杆3和轴承7之间具有晃动、蜗轮杆3变成自由状态时，在演奏中，弦的振动传递到蜗轮杆3上，会发生异常音，或者由于振动蜗轮杆3反转，造成调音发生故障的问题。
如果把轴承制成圆孔的话，可以阻止蜗轮杆3向蜗轮4侧的移动，解决大的齿隙和因齿隙面摩擦引起的齿隙扩大的问题。但是，由于轴承是圆形，尽管提高了轴承的强度，但是，仍然不能充分防止因受到蜗轮杆的推力负荷引起的变形，从而，依然操作着由于轴承变形引起的晃动，以及由此引起的异常音的发生以及蜗轮杆的反转等问题。
这里，提供了一种主体和轴承分别独立制作，将两者焊接或铆接加工接合起来的弦轴装置。在该弦轴装置中，利用形成在蜗轮杆上的凸缘或垫片和螺钉等从两侧完全夹住轴承的每一个。在这种弦轴装置中，由于任何一个方向的推力负荷由一对轴承支承，所以，对轴承变形的阻力高。但是，在这种轴承中，为了夹住各个轴承，不仅需要很多部件，而且，为了防止蜗轮杆脱落，需要进行铆接加工，存在着组装工时增加的问题。
此外，在利用压力成形成一整体地制造主体和轴承的弦轴装置中，将环可自由旋转地支承在蜗轮杆的一个端部上，在该环的外周上形成螺纹，与形成在轴承内周上的螺纹相互螺纹配合。在这种弦轴装置中，通过使环移动，推压蜗轮杆的蜗轮杆端面，可以将轴承在外侧敞开地加以紧固，使轴承与蜗轮杆在推力方向的晃动消失。此外，也有在蜗轮杆的轴上形成螺纹，用与之螺纹配合的环将轴承紧固的结构。但是，在这种弦轴装置中，存在着增加复杂部件的数目，制造成本偏高的问题。
本发明的目的是，提供一种基本上不增加制造成本、可以抑制轴承向推力方向的变形的同时，可以消除蜗轮杆与轴承的推力方向的晃动，从而，容易进行调音，不会发生异常音及蜗轮杆的反转等麻烦的弦轴装置。
发明内容
本发明的弦乐器的弦轴装置，包括安装在弦乐器的头部上的主体，与该主体成一整体地构成的同时从其两侧部向上竖起的相互对向的一对轴承，两个端部可自由旋转地支承在相互对向地设置在所述一对轴承上的圆孔内、并在一个端部上具有旋钮的蜗轮杆，以及经由蜗轮连接到该蜗轮杆上的卷轴，其特征为，由弹性材料构成轴承。
在上述结构的弦轴装置中，由于轴承由弹性材料构成，而且具有圆孔，所以，即使从蜗轮杆施加推力负荷也难以变形。从而，蜗轮杆和轴承之间不容易发生晃动，可以抑制齿隙的增加以及异常音或者由蜗轮杆的反转引起的调音失常等问题。
这里，所谓弹性材料，例如，当然包括弹簧用不锈钢板材，SUP材料及弹簧用磷青铜等弹簧用材料，同时，也包括将普通材料进行热处理提高了弹性限度的材料。例如，通过采用在冷轧软钢板(SPC材料)这样的普通钢板上实施了从表面起深度优选地为0.05～0.3mm、更优选地为0.1～0.15mm的渗碳淬火处理的板材，可提高表面张力，提高弹性限度，付与其弹性。或者，也可以对普通钢板进行过氮化及碳氮化处理的材料。但是，在这些情况下，弹性限度的上升(弹性)不充分，此外，镀敷处理有困难，所以还是渗碳淬火的材料更好。此外，对轴承(包括与主体的交界部分)施以渗碳淬火等处理就足够了。
优选地，轴承以向竖立向上的方向稍稍撑开的方式相对于主体倾斜地设置，在蜗轮杆的两个端部上设置向接近方向从两侧将轴承紧固的紧固机构。在这种结构中，通过用紧固机构将轴承紧固，轴承弹性变形，利用轴承的弹性产生的反弹力，付与和蜗轮杆之间的摩擦阻力。借此，在轴承和蜗轮杆的推力方向上不会有晃动，在旋转旋钮时也产生适度的阻力，调音变得很容易。
进而，即使振动传递到蜗轮杆上，也可以抑制异常音的发生以及卷轴的反转等麻烦。此外，当紧固预先撑开的轴承时，由于它们处于相互平行或者接近它的状态，所以，由轴承的弹性产生的反弹力直接作用到轴向方向，可以有效地产生与蜗轮杆的摩擦阻力。进而，在轴承的圆孔为正圆的状态与蜗轮杆嵌合，可良好地保持轴承特性。此外，相对于轴承主体的倾斜角度在可以获得适度的紧固力上以相对于和主体垂直的面在0～6°的范围内为好。
具体地说，紧固机构具有设置在蜗轮杆的基端部侧的凸缘，以及压入到该蜗轮杆前端部的推力螺母，优选地，在蜗轮杆的前端部上设置向要与推力螺母的内周卡合的内周方向刻制的槽，更优选地，设置多个这种槽。一般地，推力螺母是将垫圈状的构件的中央部向板厚方向凹入，在其上形成放射状狭缝构成的。将轴插入到推力螺母内时，可以向狭缝撑开方向穿过，在相反方向，狭缝闭合，推力螺母咬入轴使之不会脱落。
另一方面，蜗轮杆一般地进行镀敷，如果原封不动地使用的话，其摩擦系数小，推力螺母有可能从蜗轮杆上脱落。从而，优选地，如上所述，在蜗轮杆的前端部上形成槽，使之与推力螺母的内周卡合。借此，可以防止蜗轮杆从轴承中脱落，可以用单触的方式进行向推力方向的紧固力的设定，减少组装工时。
此外，通过连接设置多个槽，在可以恰当地调整向轴承的推力方向的紧固力的同时，通过严格控制槽的位置和间隔(例如0.1mm)，使推力螺母可以和任何槽都能卡合，标准化，可以将轴承的推力方向的紧固力恒定，使质量稳定。进而，在万一轴承向内侧变形的情况下，进一步将推力螺母紧固，可以消除蜗轮杆和轴承之间的晃动。
设于蜗轮杆的基端部侧的凸缘部的轴承侧的面既可以垂直于轴线，也可以和轴承的倾斜相一致，形成锥形。此外，在凸缘部和轴承之间以及推力螺母于轴承之间，优选地加装合成树脂制的或者表面上设置润滑覆膜的金属制的垫圈。借此，防止金属彼此之间的面接触，在可以防止使蜗轮杆旋转时滑动接触面的烧伤烧熔的同时，在调音时，还可以获得柔软顺滑的触感。
作为垫圈的材料，可以采用在聚缩醛树脂中含有10重量％以上的聚四氟乙烯的材料，或者，在金属制的垫圈的表面上涂敷二硫化钼等固体润滑材料覆膜的材料，以及在表面上镀敷后设置聚四氟乙烯混合覆膜的材料等。
其次，如上所述的弦轴装置，优选的制造方法为，将普通钢板用板材冲压成形、形成从两侧以轴承相互对向的方式竖立的主体，将该主体进行渗碳淬火后，进行镀敷等精加工，其次，在将一个端部上具有旋钮的蜗轮杆可自由旋转地安装到轴承上，并在主体上安装具有与蜗轮杆啮合的蜗轮的卷轴。在这种制造方法中，由于将普通钢板进行板材冲压成形，所以，和使用弹性材料时的情况相比，可以大幅度降低材料费用。此外，由于不必加工弹性用材料及渗碳淬火的普通钢板，所以，可以大幅度降低加工费。
图1是表示本发明的实施方式的弦轴装置的组装平面图。
图2是表示实施方式中主体的平面图。
图3A是实施方式中主体的侧视图，图3B是沿图2的B-B线的剖面图。
图4A是表示图3所示的主体的情况不同的侧视图，图4B是其剖面图。
图5是表示实施方式中蜗轮杆的侧视图。
图6是表示实施方式的弦轴装置的侧视图。
图7是表示本发明的另外的实施方式的弦轴装置的侧视图。
图8是表示另外的实施方式中的蜗轮杆的侧视图。
图9是表示现有技术的弦轴装置的组装透视图。
具体实施例方式
下面，参照图1～图6说明本发明的实施方式。
图1是实施方式的弦轴装置的组装平面图。在图中，标号10是主体，20是蜗轮杆组合体，30是卷轴，40是蜗轮。以下，顺序说明这些结构，图2是表示主体10的平面图。如该图所示，主体10在平面视图中呈大致的长方形，由平的基部11，从基部11的两侧竖起的轴承12构成。在基部11上，形成可自由旋转地支承卷轴30用的支承孔13。此外，在基部11上形成用镙钉将弦轴装置安装到古典吉他的头部上用的孔14。
在一个轴承12上形成可自由旋转地支承蜗轮杆组合体20的基部的大直径的孔15，在另一个轴承12上，形成可自由旋转地支承蜗轮杆组合体20的前端部的小直径孔16。如图3(B)所示，轴承12相对于基部11分别向外侧倾斜。其倾斜角度如图3(B)所示。相对于铅直方向最大为6°。
此外，图2及图3所示的主体安装在吉他的头部的一侧，安装在另一侧上的主体则如图4所示，情况与之不同。具有上述结构的主体10在由SPC等普通钢板压力加工整体成形后，通过渗碳淬火付与弹性。
图5是表示蜗轮杆21的侧视图。蜗轮杆21大致由蜗杆22和蜗杆轴23构成。在蜗杆22与蜗杆轴23之间形成凸缘24。凸缘24在蜗杆22侧的端面被制成锥形，该锥形的锥角θ在6°以下。在蜗杆22的一个端部上，形成与轴承12的小直径孔16可自由旋转地嵌合的小直径轴25。在小直径轴25的前端上，进而形成小直径卡合部26，在卡合部26的外周上，等间隔地形成多个沿其整个外周延伸的槽27。此外，在蜗杆轴23的另一个端部上，形成直径比其小的安装部28，在安装部28的两个侧面上，形成平坦的切口28a。同时，将图1所示的旋钮29在旋转方向与切口28a卡合的状态下安装到安装部28上，用粘结等适当的方法加以固定。
如图1所示，在卷轴30的一个端部上，形成鼓状的中央部缩径的卷取面31。在卷取面31的中央部上形成贯通孔32，弦的端部穿过该贯通孔，开始卷绕弦。此外，在卷轴30的另一个端部上，形成与主体10的支承孔13可自由旋转地嵌合的小直径轴33。在小直径轴33的前端部上形成更小直径的安装轴34，在安装轴34的两个侧面上形成平坦的切口35。
蜗轮40与蜗杆22啮合。在蜗轮40的中央的一个端部上，形成与卷轴30的安装轴34嵌合的孔41(参照图6)，孔41在旋转方向与安装轴34的切口35卡合。此外，在蜗轮40的中央的另一个端部上，形成比孔41直径大的锪孔42。同时，蜗轮40通过将头部43a容纳到锪孔42内、螺纹配合到安装轴34的螺纹孔34a上的螺钉43，以夹持基部11的方式安装到卷轴30上。在图1和图6中，标号50，51是垫圈，52上推力螺母。垫圈50，51由合成树脂构成。
在组装上述结构的弦轴装置时，从图1所示的状态将垫圈50穿套在蜗杆组装体20上，将蜗杆组装体20穿过轴承12的大直径孔15。然后，使蜗轮杆21的小直径轴25嵌合到轴承的小直径孔16内，使垫圈51嵌合到小直径轴25上，将推力螺母52压入到卡合部26内。借此，推力螺母52的内周卡合到槽27上，推力螺母52处于不会脱落的状态。其次，使卷轴30的小直径轴33嵌合到主体10的支承孔13上，使蜗轮40的孔41嵌合到卷轴30的安装轴34上。然后，使螺钉43螺纹配合到安装轴34的螺纹孔34a上，完成弦轴装置的组装。
图6是表示如上所述组装之后的弦轴装置的图示。如图所示，轴承12、12是通过将推力螺母52压入到卡合部26内而，被紧固在蜗轮杆21的凸缘24和推力螺母52之间，通过弹性变形，基本上相互平行。在这种状态下，当在蜗轮杆21上作用推力负荷时，经由凸缘24或推力螺母52将推力负荷输入到轴承12上。在上述结构的弦轴装置中，用弹性材料构成轴承12，而且将支承蜗轮杆21的大直径孔15和小直径孔16制成圆形，所以，轴承12不易变形。从而，蜗轮杆21和轴承12直径不容易发生晃动，不容易发生齿隙的增加以及发生异常音，也不容易产生因蜗轮杆21的反转引起的调音的失常。
特别是，在上述实施方式中，通过压入推力螺母52，轴承12、12向内侧弹性变形之后，由轴承12的弹性产生的反弹力，在与蜗轮杆21之间付与摩擦阻力，借此，轴承12与蜗轮杆21在推力方向上没有晃动，同时，在旋转旋钮29时，产生适度的阻力，容易进行调音。此外，即使振动传递给蜗轮杆21，也可以抑制发生异常音和卷轴30的反转等麻烦。进而，由于在凸缘24和轴承12之间，以及推力螺母52和轴承12之间加装合成树脂制的垫圈50，51，所以，防止金属彼此之间的面接触，防止在使蜗轮杆21旋转时的滑动接触面的烧伤烧熔，并且，在调音时可以获得柔软顺滑的触感。
此外，在上述实施方式中，轴承12相对于基部11以稍稍撑开的方式倾斜，通过将推力螺母52压入而相互基本上平行，所以，由轴承12的弹性力引起的反弹力直接作用到轴向方向，可以有效地生成与蜗轮杆21之间的摩擦阻力，并且，在轴承12的大直径孔15与小直径孔16为正圆的状态下与蜗轮杆21嵌合，可以很好地保持轴承特性。
进而，在上述实施方式中，在使推力螺母52卡合到蜗轮杆21的槽27内之后，通过单触就可以防止蜗轮杆21从轴承12上脱落并进行向推力方向的紧固力的设定，可以降低组装工时。此外，如图1～图6所示，如果连接设置多个槽27，在可以恰当地调整向轴承21的推力方向的紧固力的同时，可以严格控制槽27的位置和间隔，通过使推力螺母52能够和任何槽27都能卡合地标准化，可以使轴承12的推力方向的紧固力恒定，使质量稳定。
其次，图7和图8表示本发明的另外的实施方式。该实施方式与前述实施方式的不同之处仅在于，在蜗轮杆21的卡合部26的外周上只形成一个槽27，对于相同的结构部件付与相同的标号。在该实施方式中，除通过连接设置多个槽27所具有的前述实施方式的作用、效果之外，在其它方面，可以获得同等的作用和效果。
根据如上所述的本发明，由于用弹性材料构成轴承，可以基本上不增加制造成本，在可以抑制轴承在推力方向的变形的同时，可以消除蜗轮杆与轴承在推力方向的晃动，从而，可以获得容易调音，不会发生异常音和蜗轮杆反转等麻烦等效果。
权利要求
1.一种弦乐器用弦轴装置，包括安装在弦乐器的头部上的主体，与该主体成一整体地构成的同时从其两侧部向上竖起的相互对向的一对轴承，两个端部可自由旋转地支承在相互对向地设置在所述一对轴承上的圆孔内、并在一个端部上具有旋钮的蜗轮杆，以及经由蜗轮连接到该蜗轮杆上的卷轴，其特征为，由弹性材料构成前述轴承。
2.如权利要求1所述的弦乐器用弦轴装置，其特征为，前述轴承是在普通钢板中渗碳淬火的轴承。
3.如权利要求1或2所述的弦乐器用弦轴装置，其特征为，将前述轴承向竖立方向稍稍撑开地相对于前述主体倾斜设置，在前述蜗轮杆的两个端部上设置从两侧紧固上述轴承的紧固机构。
4.如权利要求3所述的弦乐器用弦轴装置，其特征为，前述紧固机构备有设置在前述蜗轮杆的基端部侧的凸缘部，以及压入到该蜗轮杆的前端部的推力螺母，在蜗轮杆的上述前端部上，至少设置一条向要与上述推力螺母的内周卡合的周向方向刻制的槽。
5.如权利要求4或5所述的弦乐器用弦轴装置，其特征为，在前述凸缘部和前述轴承之间，以及前述推力螺母与轴承之间，加装由合成树脂制的或者表面上设置润滑覆膜的金属制垫圈。
6.一种弦乐器用弦轴装置的制造方法，其特征为，将普通钢板用板材冲压成形、形成从两侧以轴承相互对向的方式竖立的主体，将该主体进行渗碳淬火后，进行镀敷等精加工，其次，在将一个端部上具有旋钮的蜗轮杆可自由旋转地安装到轴承上，同时在前述主体上安装具有与前述蜗轮杆啮合的蜗轮的卷轴。
全文摘要
一种弦乐器用弦轴装置，包括主体10，从该主体10的两侧部竖起的相互对向的轴承12，可自由旋转地支承在该轴承12的大直径孔15和小直径孔16上的在一个端部上具有旋钮29的蜗轮杆21，以及经由蜗轮40连接到该蜗轮杆21上的卷轴30。通过用弹性材料构成轴承12，提高弹性限度，防止变形。
文档编号G10D3/00GK1486483SQ01821919
公开日2004年3月31日 申请日期2001年1月12日 优先权日2001年1月12日
发明者后藤孝夫 申请人:后藤格特有限会社