0033]图9A和9B显示在两个位置处示出的弹簧布置的另一个实施例的示意性表示；
[0034] 图10是可以在本文中所描述的实施例中的至少一些中采用的特征的示意性表示；
[0035] 图11是根据一个实施例并且在图9的实施例的一部分的上下文中示出的止动特征 的特与不意图；
[0036] 图12是根据又另一个实施例所配置的弹簧布置的示意性表示；
[0037] 图13是根据另一个实施例所配置的弹簧布置的示意性表示；
[0038] 图14显示采用了如在图12中所示的实施例中的特征的张力设备的实施例；
[0039] 图15显示在吉他的琴头上采用张力设备的低音吉他的示意性表示；
[0040] 图16是根据另外的实施例所配置的弹簧布置的示意性表示；以及
[0041] 图17显示采用如在图16中所示的实施例中的特征的张力设备的实施例的透视示 意图。
[0042] 说明
[0043]下面的描述提供了阐明在多个实施例中采用的本发明的方面的实施例。应理解的 是，可能存在本文中未明确讨论的实施例，但其可以采用本文中所描述的原理中的一个或 多个。此外，这些原理主要在弦乐器的背景中进行讨论。然而，应理解的是，本文中所描述的 原理可以具有其它应用，诸如体育用品、工业和/或建筑应用，在这些应用中可能期望向物 品施加接近恒定的力，该物品可在操作范围内移动且/或采用可展现正的弹簧刚度的弹簧 布置。
[0044]本公开描述一种设备的实施例，该设备可以将接近恒定的张力施加到弦、丝或类 似物，甚至当该弦、丝或类似物的长度在一定范围的距离内变化时。值得注意的是，申请人 的美国专利第7,855,440号（其通过引用以其整体并入本文)教导类似的但是不同的原理， 该原理用于随着丝或弦伸展和/或缩短而实现丝或弦中的接近恒定的张力。
[0045]首先参考图1A，基于弹簧的张力设备30包括具有固定端34和可动端36的丝32和具 有固定端42和可动端44的主弹簧40。丝32的固定端34被安装在固定的丝座架38上；主弹簧 40的固定端42被安装在固定的弹簧座架48上。主弹簧40具有弹簧常数k。丝32和主弹簧40的 可动端都被附接在载体50(或附接点）处，使得主弹簧40和丝32是共轴的。主弹簧40拉动丝 32,使得在主弹簧40中的力Fp是与在丝中的张力Tw相同。在本实施例中，优选的张力是Tp。 在图 1Α 中，Fp = Tw = Tp。
[0046]随着时间的推移，丝32可以拉伸或缩短。图1B示出这样的情况，因为丝32已经拉伸 了轴向距离X。由于弹簧40遵从胡克定律，因此在弹簧40中的力降低了-kx，引起在丝中的张 力Tw的相应变化。因此，Fp = Tw = Tp-kx。这样，在丝32中的张力不再是在优选的张力Tp。值 得注意的是，胡克定律(F = -kx)是线性函数。
[0047]图2A-2B示出基于弹簧的张力设备30的另一个实施例，该设备30用于保持在丝32 中的张力在优选的张力Tp处或接近优选的张力Tp。辅助弹簧60具有固定端62和前面的可动 端。固定端62被附接于辅助弹簧座架68。辅助弹簧60的可动端64在载体50处被附接于主弹 簧40和丝32的可动端36、44。如图2Α中所示，辅助弹簧60施加力Fs，其在图2Α中所示的初始 位置处正交于力Fp指向，力Fp由主弹簧60施加到丝。二。优选地载体50被约束，以便只沿着 与主弹簧40和丝32共轴线的路径移动。由于在图2A中Fs正交于附接点指向，因此Fs具有沿 轴线的零(0)的矢量力分量Fsa。这样，辅助弹簧力Fs不影响Tw。
[0048]参照图2B，如以上结合图1B所讨论的，随着时间的推移，丝32可拉伸，从而导致由 主弹簧40施加到丝32的主力Fp的减少(减少了 kx)。然而，由于载体50沿着轴线移动距离X， 因此辅助弹簧60绕其固定端62旋转一角度α。辅助力Fs不再正交于轴线指向，而是具有由等 式Fs(sina)确定的轴向矢量分量(Fsa)。这样，在该丝中的张力被计算为Tw = Tp_kx+Fs(sin α)。值得注意的是，Fsa也可以通过Fs(cos0)来确定，从而Tw = Tp-kx+Fs(cos0)。
[0049]在α的相对较低的角度，如约0-20°，更优选地0-15°，仍更优选地0-10°以及最优选 地0-5，sina大体上是线性函数。如上所述，-kx是完全线性函数，在其中主弹簧刚度k为常 数，并且该函数是负的。因此，在α的这种相对低的角度上，辅助弹簧力Fs可以被选择成使得 在偏转(X)的操作范围内，函数k(s)x的值与Fs(sina)近似，并且辅助轴向弹簧刚度k(s)随α 变化并且该弹簧刚度函数是正的。正因为如此，在图2Β中所示的操作范围内，当丝32伸长 时，由主弹簧40施加的力Fp减少，但由辅助弹簧施加的力Fs的轴向力分量Fsa相应地增加， 并且在与该主力相同的轴向方向上指向。其结果是，在丝上的总张力Tw保持在优选的张力 Tp处或接近优选的张力Tp。值得注意的是，在α的这些范围内的辅助轴向弹簧刚度k(s)是正 的，与负的主弹簧刚度相反。因此，如果图2B的丝在长度上缩短，使得α变成负的，则由主弹 簧施加的拉伸力Fp将增加，但由辅助弹簧施加的力Fs的压缩轴向力分量Fsa将与Fp相反地 指向并且具有类似的值。其结果是，在丝上的总张力Tw将保持在优选的张力Tp处或接近优 选的张力Tp。
[0050]下面的表1提供演示具有如图2A-2B中所描绘的结构的一个实施例的性能的现实 场景的电子表格。在表1中所描绘的场景中，主弹簧40 (弹簧1 )、辅助弹簧60 (弹簧2)和弦32 被附接，如在图2A-2B中所表示的。主弹簧(弹簧1)具有64镑每英寸的弹簧刚度(kl)。辅助弹 簧(弹簧2)是在压缩中并且具有10镑每英寸的弹簧刚度(k2)。附接点（载体50)的行进范围 是0.0625英寸。在本实施例中，辅助弹簧(弹簧2)具有0.3英寸的初始长度y，并且被压缩成 具有19.7镑的初始张力(Fs)。在这种场景下，辅助弹簧60的初始位置是正交于主弹簧40。
[0051]
[0052] 表 1
[0053] 在表1中所描绘的场景中，张力Fp最初在主弹簧(弹簧1)中，并且因此在丝中的优 选的张力Tp是10镑，并且主弹簧40的初始长度L1是1.4英寸。该电子表格模拟譬如吉他的应 用，在其中弹簧将张力施加到吉他弦，并且随着时间的推移该吉他弦拉伸(这里在0.0625英 寸的行进范围内）。该电子表格显示在沿0.0625行进范围的各点处各弹簧的状态和在丝/吉 他弦中的张力。
[0054] 如在图2Α-2Β中所示和在表1中所表示的，当弦32拉伸时，载体50和相关联的附接 点移动。其结果是，主弹簧40(弹簧1)的长度减少距离X并且主力Fp相应地减小。然而，辅助 弹簧60(弹簧2)旋转，从而增加了轴向指向的分量力Fsa，该分量力Fsa被计算为Fscos0或 Fssina。值得注意的是，弹簧2的长度L2将随该旋转(计算为（（y~2+x~2n/2)略有变化，并 且因此Fs将因弹簧2的弹簧刚度略有变化。
[0055] 在表1中所示的场景中，在0.0625英寸的弦拉伸内，辅助弹簧60(弹簧2)旋转几乎 12度，并且在丝中的总张力(Tw)从优选的(初始的)张力Tp至多改变约0.4%。这样的改变将 导致吉他弦调中的最少的(如果有的话)可听变化。
[0056] 应理解的是，各种长度、弹簧刚度等可以被选择以用于主弹簧和辅助弹簧，以便改 变特定的结果，但原理保持为，辅助弹簧被选择以使当主弹簧线性移动时由主弹簧施加的 张力中的线性变化和辅助弹簧(或至少辅助弹簧的作用线）的变化接近，使得轴向指向的分 量力的变化率近似抵消主弹簧力的变化率。
[0057] 接下来参考图3,在另一个实施例中，相对的弹簧座架68被相对彼此固定并且彼此 间隔开宽度w。提供一对相同的弹簧60,其中每个弹簧的固定端62被附接于固定弹簧座架68 中的相应的一个并且前面的可动端被附接于被配置成沿轴线a线性平移的载体50。如图所 示，弹簧60优选地围绕该轴线被对称地布置。丝32或类似物可以被附接于载体50。
[0058]在图3中所示的实施例中，每个弹簧60具有相对于