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(11) | EP 2 196 987 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Sattel für ein Saiteninstrument |
| (57) Mit der Erfindung soll ein Sattel (3) für ein Saiteninstrument mit Führungsstrukturen
zum Führen der über den Sattel (3) laufenden Saiten angegeben werden, der insbesondere
in dem Bereich der Führungsflächen, mit denen die Saiten in Kontakt geraten, aus einem
einerseits harten, andererseits mit sehr guten Gleiteigenschaften ausgestatteten Material
gebildet ist. Ein solcher Sattel zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass wenigstens
die Oberfläche der Führungsstrukturen (4), die mit den Saiten in Kontakt steht, aus
einem faserverstärkten Polymer mit einem Gleitreibungskoeffizienten µG von weniger als 0,5, insbesondere weniger als 0,4 besteht. Gegenstand der Erfindung ist ferner ein mit wenigstens einem solchen Sattel ausgestattetes Saiteninstrument. |
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sattel für ein Saiteninstrument mit Führungsstrukturen zum Führen der über den Sattel laufenden Saiten. Die Erfindung betrifft ferner ein mit wenigstens einem solchen Sattel ausgestattetes Saiteninstrument an sich.
[0002] Bei Saiteninstrumenten, insbesondere Zupfinstrumenten mit Griffbrett und Streichinstrumenten werden die Saiten zumindest an einem ihrer Längsenden, bei z.B. Geigen sogar an beiden ihrer Längsenden über einen sogenannten Sattel geführt, bevor sie mit ihrem jeweiligen Längsende in entsprechenden Vorrichtungen festgelegt sind, bei Gitarren am Kopf z.B. in den sogenannten Wirbeln spann- und entspannbar auflaufen. Dieser Sattel hat die Aufgabe, die Saiten von dem Griffbrett ab- und zueinander beabstandet zu halten und in einem Auflagepunkt definiert einzuspannen. Der Sattel bildet somit eines der festgelegten Enden der schwingenden Saiten. Damit ist der Sattel auch wesentlich an der Klangerzeugung des Saiteninstrumentes beteiligt. Über ihn wird die Schwingung der Saite und somit der so erzeugte Schall auf den Instrumentenkorpus übertragen, der auch mit dem so übertragenen Schall bzw. Klang zur Resonanz angeregt wird.
[0003] Um hier eine optimale Klangübertragung zu erhalten, besteht eine wichtige Eigenschaft des Sattels in seiner Härte. Je härter das Material des Sattels ist, desto besser ist die Klangübertragung und desto geringer sind Dämpfungsverluste, die zu einer Reduzierung des Klangvolumens und der Klangfülle des Instrumentes führen. Im traditionellen Instrumentenbau wurde und wird für das Material des Sattels entsprechend auch Knochen- oder Elfenbein verwendet, da dieses Material besonders hart ist.
[0004] Eine weitere wichtige Eigenschaft des Sattels, insbesondere der Bereiche, in denen die Saiten geführt sind und an dem Sattel fest anliegen, ist eine möglichst geringe Reibung. Ein hoher Reibungswiderstand an diesem Punkt des Instrumentes bewirkt nämlich, dass die schwingende Saite, die sich auf dem Sattel bewegt, nach einem Abklingen der Schwingung sich nicht mehr ohne weiteres in eine vollständig entspannte Ruheposition zurückbewegen kann. Dies kann letztlich zu einer Längenveränderung und damit Verstimmung des Instrumentes führen. Auch hier ist insbesondere Knochen ein besonders geeignetes Material, da dieser in seinem Material u.a. reibungsvermindernde Substanzen enthält.
[0005] Allerdings ist die Verwendung von Knochen für die Herstellung von Sätteln problematisch: bei Knochen handelt es sich um ein natürliches Material, wobei jedes Stück individuell gewachsen und strukturiert ist. Wo in der Handfertigung von Instrumenten der Instrumentenbauer bei der Auswahl des Materialstückes und der Einrichtung des jeweiligen Instrumentes noch individuell unterschiedliche Sättel prüfen und das für das aktuell zu bauende Instrument am besten geeignete Stück auswählen kann, ist dies bei der heutigen industriellen Fertigung von Saiteninstrumenten, z.B. Gitarren, in großer Zahl nicht möglich. Hier ist es vielmehr wesentlich, ein Material für den Satten anzugeben, das in großtechnischer Anwendung und wiederholter Produktion zuverlässig und reproduzierbar ein gleichbleibendes Ergebnis liefert mit für die Herstellung im industriellen Maßstab geeigneten reproduzierbaren Materialeigenschaften.
[0006] Im aktuellen Instrumentenbau, insbesondere im Bau von Gitarren, wird für die Herstellung des Gitarrensattels weit verbreitet ein akrylgebundender Mineralwerkstoff verwendet, der von dem US-amerikanischen Chemieunternehmen DuPont unter der Marke Corian® gehandelt wird und erhältlich ist. Dieses Material ist jedoch hinsichtlich seiner Härte noch verbesserungswürdig und insbesondere in seinen Reibungseigenschaften noch nicht optimal. Die Reibung des Materials des Sattels spielt insbesondere bei einem von demselben Erfinder entwickelten, unter der Marke PowerTune® derzeit in elektrische Gitarren des Herstellers Gibson eingebauten automatischen Stimmsystem eine bedeutende Rolle. Bei diesem automatischen Stimmsystem erfolgt ein schnelles Stimmen (in Bruchteilen von Sekunden), bei dem die am Kopf der Gitarre angeordneten Wirbel motorisch angetrieben verstellt werden. Hat das Material des Sattels bei einem solchen Verfahren nicht hervorragende Gleiteigenschaften, kann es passieren, dass bei einem Verstellen der Saitenspannung die Saite nicht optimal über den Sattel nachrutscht und die Saitenspannung entlang der Längsrichtung der Saite nicht gleichmäßig verteilt ist. So kann es geschehen, dass in dem kurzen Saitenabschnitt zwischen dem Sattel und dem Wirbel nach dem Stimmen der Gitarrensaite eine höhere Spannung vorherrscht als in dem langen, schwingenden Abschnitt, der korrekt gestimmt ist. Wird die Saite nun angeschlagen, bewegt sie sich mit ihrem Ende auf dem Sattel, so dass sie "nachrutscht" und die Saitenspannung im schwingenden Bereich über dem Steg bzw. Griffbrett sich erhöht, die Saite also verstimmt. Insbesondere für solche Anwendungen einer automatischen Stimmung ist es also von besonderer Wichtigkeit, dass der Sattel ein Material mit sehr guten Gleiteigenschaften aufweist.
[0007] Hier setzt die Erfindung an. Mit ihr soll ein Sattel angegeben werden, der insbesondere in dem Bereich der Führungsflächen, mit denen die Saiten in Kontakt geraten, aus einem einerseits harten, andererseits mit sehr guten Gleiteigenschaften ausgestatteten Material gebildet ist.
[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Sattel mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen eines solchen Sattels sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 8 angegeben. In Anspruch 9 ist schließlich ein erfindungsgemäßes Saiteninstrument genannt, welches einen solchen neuartigen Sattel aufweist.
[0009] Der wesentliche Aspekt der Erfindung besteht darin, zumindest die Oberfläche der Führungsflächen, vorzugsweise aber den gesamten Sattel, aus einem Verbundwerkstoff herzustellen, nämlich einem faserverstärkten Polymer, wobei dieses ein Gleitreibungskoeffizienten µG von weniger als 0,5, insbesondere weniger als 0,4 aufweist. Die Faserverstärkung des Polymers trägt entscheidend zur Härte und damit zur günstigen Klangeigenschaft bei, während die beanspruchte geringe Gleitreibung für ein zuverlässiges und unmittelbares Nachrutschen der Saite über den Sattel bei einem Stimmungvorgang ebenso Sorge trägt wie für eine gleichbleibende Spannung auf der gesamten Saite auch nach dem erneuten in Ruhe Geraten nach einem Anschlagen. Die Faserverstärkung sorgt also mit anderen Worten für den guten Klang des Instrumentes, der geringe Gleitreibungskoeffizient für eine gleichbleibend und zuverlässig gute Stimmung.
[0010] Als Polymergrundstoff hat sich ein halogenhaltiges, insbesondere fluorhaltiges Polymer als besonders geeignet herausgestellt. Von den Fluorpolymeren, die gemäß der vorliegenden Erfindung zur Anwendung gelangen können, sind Perfluorpolymere besonders bevorzugt, da sie über geringere Reibungskoeffizienten als unvollständig fluorierte Polymere verfügen. Besonders bevorzugt ist hierbei Polytetrafluorethylen (PTFE), da dieses den geringsten Reibungskoeffizienten von allen Fluorpolymeren hat. Gleichermaßen geeignet, da mit einem ähnlich geringen Reibungskoeffizienten ausgestattet, ist Ethylen/Tetrafluorethylencopolymer (ETFE). Als verstärkende Fasern kommen insbesondere Glasfasern oder Kohlefasern in Betracht, wobei Glasfasern wegen der geringeren Kosten bevorzugt werden.
[0011] Für die erfindungsgemäßen Zwecke als besonders geeignet, da mit einerseits guter Härte ausgestattet, andererseits noch mit geringem Gleitreibungskoeffizienten, hat sich ein Material herausgestellt, bei dem die Verstärkungsfasern in einem Anteil von wenigstens 15 Gew.-%, insbesondere 20-35 Gew.-%, besonders bevorzugt etwa 25 Gew.-% in dem faserverstärkten Polymer enthalten sind.
[0012] Obwohl es im Rahmen der Erfindung liegt, den Sattel nicht vollständig aus dem erfindungsgemäßen Material herzustellen, sondern z.B. nur aus dem Material gebildete Einsätze in die Führungsstrukturen (z.B. Kerben) für die Saiten vorzusehen, wird es bevorzugt, den Sattel insgesamt aus diesem Material zu fertigen. Auf diese Weise werden insbesondere die sehr guten Eigenschaften hinsichtlich Härte und damit Klanggestaltung des Materials für den gesamten Sattel genutzt; und es vereinfacht sich die Herstellung insgesamt, da nicht in einen gesondert gefertigten Sattel in einem weiteren Produktionsschritt zusätzliche Einsätze bzw. Einlagen eingepasst und dort festgelegt werden müssen. Eine besonders einfache Art und Weise, einen erfindungsgemäßen Sattel insgesamt aus dem Polymermaterial zu bilden, besteht darin, diesen spritzzugießen. Spritzguss ist auch für ein faserverstärktes Polymer möglich, die verstärkenden Fasern können z.B. bereits in einem Granulat des verwendeten Ausgangsstoffes enthalten sein.
[0013] Um eine zusätzliche Verringerung der Reibung zu erzielen, können bei dem erfindungsgemäßen Sattel zumindest die Oberflächenbereiche der Führungsflächen, mit denen die Saiten in Kontakt stehen durch spanende Bearbeitung geglättet sein.
[0014] Weitere Vorteile und Merkmale eines erfindungsgemäßen Sattels ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
- Fig. 1
- den Kopf einer Gitarre mit einem darauf angeordneten Sattel;
- Fig. 2
- den am Kopf der Gitarre angeordneten Sattel aus Fig. 1 in vergrößerter, dreidimensionaler Ansicht; und
- Fig. 3a
- bis 3c in drei verschiedenen Ansichten, einer Ansicht von hinten (vom Ende des Kopfes der Gitarre her) in Fig. 3a, einer Ansicht von oben in Fig. 3b und einer Ansicht von der Seite in Fig. 3c, des erfindungsgemäßen Sattels.
[0015] In den Figuren ist schematisch veranschaulicht und dargestellt ein Sattel 3, wie er beispielsweise an einem Gitarrenkopf 1 angeordnet ist (Fig. 1). In den Figuren 2 und 3 ist der Sattel 3 dann noch einmal in verschiedenen Ansichten losgelöst vom Gitarrenkopf 1 gezeigt.
[0016] In dem Sattel 3 sind für jede der in diesem Fall sechs Gitarrensaiten eine Kerbe 4 eingebracht, in welcher die Gitarrensaiten sicher geführt liegen. In Richtung des Gitarrenkopfes 1 laufen die so in dem Sattel 3 durch die Kerben 4 geführten Saiten weiter und mit ihrem Ende jeweils auf einen der Wirbel 2 auf, auf die die Saiten auf- bzw. von denen die Saiten abgewickelt werden können, um die Saitenspannung zu verstellen. Der Sattel 3 besorgt durch seine Höhe auch, dass die Gitarrensaiten mit ihren dem Gitarrenkopf 1 gegenüberliegenden schwingenden Bereichen frei in der Luft stehen, so dass sie frei zu Schwingungen angeregt werden können. Über den Sattel 3 werden die Schwingungen der Saite in den Gitarrenkorpus eingeleitet, so dass der Sattel 3 einen Beitrag zur Klangbildung leistet.
[0017] Hinsichtlich der mechanischen Abmessungen entspricht der in den Figuren gezeigte Sattel 3 bekannten Modellen. Das Besondere an diesem Sattel ist das Material, aus dem dieser besteht. Bei diesem Material handelt es sich um ein faserverstärktes Polymer mit einem Gleitreibungskoeffizienten µG von weniger als 0,5, insbesondere weniger als 0,4.
[0018] Der Sattel in diesem Ausführungsbeispiel ist bevorzugt aus einem fluorhaltigen faserverstärkten Polymer gebildet, insbesondere aus PTFE oder ETFG.
[0019] Als besonders geeignetes Material hat sich dabei ein glasfaserverstärktes ETFE herausgestellt, wie es von dem US-amerikanischen Anbieter DuPont unter der Handelsbezeichnung Tefzel® HT-2004 angeboten wird. Hierbei handelt es sich um einen mit 25 Gew.-% Glasfasern verstärkten Werkstoff der Handelsbezeichnung Tefzel®, ein ETFE.
[0020] Dieser Werkstoff hat einerseits durch die Glasfaserverstärkung einen besonders hohen Grad an Härte und kann so die von den schwingenden Saiten erzeugten Schallwellen besonders gut und verlustarm weiterleiten, er hat darüber hinaus einen besonders niedrigen Gleitreibungskoeffizienten von 0,31 bei einer Relativgeschwindigkeit von 3 m pro Minute (10 feet / Minute) und einem auflastenden Druck von 6,9 bar (100 psi).
[0021] Darüber hinaus weist dieses Material gegenüber herkömmlichen Lösungsmitteln, Säuren und Basen eine hervorragende Beständigkeit auf und ist insoweit besonders haltbar.
[0022] Aufgrund insbesondere der hervorragenden Gleiteigenschaften eignet sich der erfindungsgemäße Sattel insbesondere für den Einsatz in Verbindung mit schnell agierenden automatischen Stimmeinrichtungen, z.B. der unter der Marke PowerTune® vertriebenen und in Gitarren der Firma Gibson eingesetzten Stimmeinheiten. Er bringt aber auch in eigenständiger Verwendung erhebliche Vorteile mit sich aufgrund der hohen Härte und guten klanglichen Eigenschaften und geringen Reibung, die für eine gute Stimmhaltigkeit der Gitarre oder eines anderen mit einem solchen Sattel ausgestatteten Saiteninstrumentes (z.B. Mandoline, Ukulele, Geige, Bass und dgl.) sorgt.
Bezugszeichenliste
1. Sattel für ein Saiteninstrument mit Führungsstrukturen zum Führen der über den Sattel
(3) laufenden Saiten, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Oberfläche der Führungsstrukturen (4), die mit den Saiten in Kontakt
steht, aus einem faserverstärkten Polymer mit einem Gleitreibungskoeffizienten µG von weniger als 0,5, insbesondere weniger als 0,4 besteht.
2. Sattel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das faserverstärkte Polymer ein halogenhaltiges, insbesondere fluorhaltiges, Polymer
ist.
3. Sattel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer ein PTFE oder ETFE ist.
4. Sattel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern Glasfasern oder Kohlefasern sind.
5. Sattel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern in einem Anteil von wenigstens 15 Gew.-%, insbesondere von
20 bis 35 Gew.-%, besonders bevorzugt von etwa 25 Gew.-% in dem faserverstärkten Polymer
enthalten sind.
6. Sattel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er insgesamt aus dem faserverstärkten Polymer besteht.
7. Sattel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass er durch Spritzgießen hergestellt ist.
8. Sattel nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest die Oberflächen der Führungsstrukturen (4), die mit den Saiten in Kontakt
stehen, durch spanende Bearbeitung geglättet sind.
9. Saiteninstrument mit wenigstens einem Sattel (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.