CN103210442A - 立式钢琴 - Google Patents

Abstract

一种立式钢琴，其特征在于：a）在整个杠杆弦槌3内，转击器（18）加上锄头（19）的总重量超出弦槌（22）的重量至少60%；b）杠杆弦槌（3）的杠杆臂即连接所述杠杆弦槌（3）的总体重心B与转击器（18）的销（21）的线段从而具有少于65毫米的测量值；c）杠杆弦槌（3）的重心B从穿过销（21）的竖线V在与朝着琴弦（1）的方向相反的方向上向后移动超过一厘米的距离，使得在击打时刻，连接所述重心B与杠杆弦槌（3）的销（221）的线段（即该杠杆的杠杆臂）与竖线V形成至少7°的正角；d）在制音器（30）的杆（26）的另一侧上增加与固定到联动器（10）的匙样件（31）对称且相对的匙样件（31A），该匙样件（31A）通过设有配重（36）的杠杆（35）铰接到固定结构（39，37，6；39，37，5；32A，33）。

Description

立式钢琴

技术领域

本发明涉及一种立式钢琴。

背景技术

水平式钢琴（三角的和平台式的）和立式钢琴是已知的。这些钢琴的主要不同在于关于动作机构的部分，在水平钢琴中，弦槌从底部向上移动，而在立式钢琴中，弦槌前后移动。

图1示出现有技术的立式钢琴动作机构的示意性侧视图，非排他性地示出了处于虚线区域内的那些器件，即弦槌（hammer）22、弦槌柄（shank）20、转击器（hammer butt）18和锄头（balance hammer）19，所有这些器件在销21上枢转且一起刚性连接成一个杠杆弦槌（lever hammer）3。这些器件中，弦槌具有恒定地近似水平地运动，而转击器18和锄头19近似竖直地移动。然而，已知弦槌的重量是较重的，在演奏期间该杠杆弦槌的重心朝琴弦1前进直到它超出经过销21的竖线。杠杆作用变成起反作用，这表示在某一瞬间阻力变为零，因此弦槌从钢琴演奏者的感知中消失。实际上，所有剩余的是由于动作机构的其它部件（键2和联动器（wippen）10）、特别是由于弹簧的能量产生的阻力，这形成完全不同于三角钢琴的人为情形。在这方面，在三角钢琴中，钢琴演奏者感知的阻力是由于弦槌的角动量产生的，该角动量比立式钢琴的大，特别地是恒定的，直到达到琴弦；而在立式钢琴中，从开始已经就不大的杠杆弦槌3的角动量快速下降成为负的。这确定在击打瞬间弦槌的总控制损失，和因此触感即影响声音的音色和表现特性的能力的损失，这些损失仅能在击打时刻决定。

物理上，触感包括确定打击瞬态，即其中先于固定波的明显混乱阶段。在钢琴中，在击打之后固定波进入声音的延续，在该延续中钢琴演奏者不能直接干预。因此，通过控制弦槌与琴弦相遇的形式确定打击瞬态是钢琴演奏者为了影响声音质量而所能做的。

在立式钢琴中，仅能在弦槌偏离时决定的这些形式之一是声音强度，因此钢琴演奏者仅能够控制振动幅度，该振动幅度是通过初始致动能量确定的。

在这一点上，必需补充如下事实，即由于弹簧（图1中转击器18的弹簧28和制音器（damper）26的弹簧27）的作用，控制声音的便利性进一步减少，在音乐执行的动作方面不能改变其力度强弱。其中，保证弦槌22返回的转击器18的弹簧28直接干预弦槌行程，直到它用其自身能量完全替换无效阻力，弹簧28在触感控制上的负作用因此明显。另一方面，制音器26的弹簧27作用在动作机构的中间杠杆、即联动器10上。然而，比另一个更有力的是，弹簧27在触感上的负作用（可假定不小于弹簧28的）表现其本身特别作为声音的关闭（暂时消失），这是钢琴演奏者总体上不可控的。

因此，为了清楚，还必需从主观观点即钢琴演奏者的感知来限定触感。触感控制是反馈过程，即某一肌肉动作确定某一声音效果，这实时影响下一个肌肉动作，等等，直到产生构成钢琴演奏者的技术的基本原则之一的自动处理，即对声音给出的音乐意义的能力。然而，该处理仅从某一阈值开始（即从最小感知值），能够认为该阈值基本上是客观细节，仅在某些情况下且部分取决于主观情形，必需达到要求乐器的特别特征的某些客观物理条件。这意味着如果因为乐器的限制，钢琴演奏者的手指没“感知”到弦槌，耳朵不能听到音质中的振动，从而影响运动神经的动作。在以该方式限定的阈值之下，显然没有反馈是可能的，这客观上意味着乐器不能实现触感，就像没有一样。

该阈值在三角钢琴中是固有的——假设弦槌的角动量足够高，且如已描述的基本恒定，但是在立式钢琴中，该阈值看起来不可得到。然而存在对该问题的解决方案，基于利用“透镜效应（lens effect）”，钢琴演奏者通过该感觉现象可持续感知杠杆弦槌的初始阻力直到到达琴弦，或更确切地感觉该阻力，就如同在击打时刻弦槌的角动量与开始时相同那样。作为这种现象还不可行的原因的特别研究，能够设想其取决于我们感觉的反应时间——其无论是对于关于听觉（还有视觉）还是关于大的肌肉组织而言通常限定为一秒的75/1000。因此，立式钢琴中，仅当弦槌22的行程具有小于该时间的持续时间时，触感或许是可能的，因此如果最后的动量是正的且到达可感觉的最小值，不可能将杠杆弦槌3的行程的初始角动量的感觉与最后动量分离开来。

发明内容

因此本发明的目的是能够表现出“透镜效应”——其仅能够通过协同且整体的干预系统而实现，该干预系统能够增加杠杆弦槌3的角速度和角动量的整体值，并且能够使该杠杆的重心B从穿过销18的竖线V退回（与琴弦1相反的方向），其是为了实现角动量的进一步的增加。通过该协同的整体系统，还有关联的重力，而不是弹簧操作，弦槌22的返回和制音器26的动作，具有消除弹簧27、28以及动作机构中的钢琴演奏者不可控的那些其它器件的优势。

通过如权利要求1描述的立式钢琴，实现了根据本发明的该目的。

附图说明

参考附图，通过非限制性示例的方式，下文描述本发明的一些可能的实施例，其中：

图1示出根据现有技术的立式钢琴的动作机构，

图2仅示出了根据现有技术的杠杆弦槌3，标示出弦槌22、弦槌柄20、转击器18和锄头19的重心b以及总体重心B，

图3示出在建议的实施例之一中根据本发明重新定位的相同重心，

图4示出与当前弦槌相比，可变重心的弦槌的建议方案，

图5示出与已知技术相比重力操作的制音系统的两个可能的方案。

具体实施方式

如能够从附图中看到的，图1表示根据当前现有技术的立式钢琴的动作机构的侧面示意图，动作机构主要包括在4处枢接到键盘6的基座且一端设置有导杆（pilot）8的键2，该导杆8与在12处枢接到动作条24的联动器10相互作用。刚性固定到联动器10的有顶杆16的叉14（或第一擒纵叉），顶杆16的上端与支撑弦槌22的弦槌柄20的转击器18相互作用。转击器18（和与之一起的整个杠杆弦槌3——其如所述地由虚线圈起来）在销21上枢接到转击器叉29，该转击器叉29安装到动作机构的动作条24上，联动器10在销12上枢接到动作条24。

仅仅表示杠杆弦槌3的图2示出弦槌的重心b22、弦槌柄的重心b20、转击器的重心b18和锄头的重心b19以及最终的总体重心B。如可以从图中看到的，杠杆3的杠杆臂即连接重心B与转击器销21的线段测得为73毫米，与穿过销21的竖线V形成大于3°的负角，因此比该竖线V更靠近琴弦1（销21与琴弦1的距离为50毫米）。在这些条件下，任何触感（touch）当然都是不可能的。

图3以示意性形式示出构成本发明实质内容的协同的测量组。杠杆3的杠杆臂B-21缩短为60毫米，由该臂与穿过销21的竖线V形成的角度变成正7°而不是负的。这些结果通过两种类型的干预来实现。首先，通过增加转击器18和锄头19的重量使得它们的总重量超过弦槌22的重量的60%。第二，通过将转击器18的销21与整个动作机构一起朝琴弦1移动到与之相距38毫米的距离（与图2的50毫米形成对比），因此使得重心B前进超出穿过销21的竖线V直到它达前述角度7°。

图3中表示的测量数据现在将被精确描述，以进一步阐明本发明的用于解决前言中所述问题的逻辑。在实验的钢琴（同样如图3所示）中，弦槌22重7.3克（在此处且在下文中对“中间的白色C键”弦槌进行参考，其在新钢琴中通常具有多至少1克的重量），弦槌柄20重1.8克，转击器18重6克，锄头19重1.2克。在25处2.8克的配重被应用到转击器，在26处2.2克的配重被应用到锄头。

现在可以具体的形式说明由这些值的相互依存性所导致的结果。如果，代替在25处增加转击器的重量和在26处增加锄头的重量，将弦槌22的重量减少直到其重量少于它们总重量的37.5%（即至4.5克），将类似地获得臂B-21的必要的减少以及随之发生的角速度的增加。将在下文中看到该假设的结果，其包括更小的角动量的总体值。除此之外，应该注意到在图3所示的解决方案中，还可以对于各种部件的测量中的可能差别、或选择以单独增加转击器的重量、或关于移动重心B的其它选择（将在后面提到）不同地计算干预。在任何情况下应注意本发明的实质不在于配重，而是在于：通过改变个别部件的重量和设计，包括过使用不同材料，能够实现限定的弦槌22与组合的转击器18和锄头19之间的重量比，从而以任意方式获得本发明所提出的测量值体系。

作为示例，关于转击器18，我们建议由轻质合金或不比木材重太多的其它材料构成的构造，其厚度（小于当前的8毫米）应该进行调节，使得根据设计选择确定重心的位置在任何情况下都尽可能靠近穿过销21的水平线O和销本身（显然在该销21的与琴弦1的相反侧）。

必需保持不变的是我们在前面限定的测量值体系。特别地，指导原则必需是声音变化的清楚感知（如同声音活跃），这在当该测量值体系完全实现时实现，在那一刻之前是不稳定的。

可以设想对于涉及弦槌22的力度强弱的部件进行不同设计，但是这将包括超出本发明框架的动作机构中的改动——即便它们可构成其有效的应用。我们仅提及如下事实：作用在联动器10或键4上在影响杠杆弦槌3的角速度或在杠杆弦槌3的更大重量的补偿方面有用。然而，我们认为必要的是，对于立式钢琴中的触感控制的影响而言，在钢琴演奏者的感知中，杠杆弦槌3的阻力特别是由重力决定的阻力部分必需总是占优。键2和联动器10仅起致动弦槌22的作用。产生声音的是弦槌，稳定可能的致动速度的是其臂的长度，决定乐器的声音效率的仅是杠杆弦槌3的总重量，而不是乐器的其它部件的重量（更不是钢琴演奏者的肌肉块的重量）。

相对于竖线V朝后移动销21是本发明的重要元素之一，如图3所示，其可以通过将转击器18的销21从琴弦1向后移动38毫米的距离来实现。然而，在实验阶段中能够实现所需目标的该解决方案可能存在缺陷，因为在某些情况下动作机构朝琴弦1移动与乐器的其它结构干预，并且在任何情况下需要对动作机构进行改造，以调整弦槌22的行程且保证其正确的方向。另一方面，通过向后移动转击器重心b18特别是锄头重心b19而向后移动重心B的尝试——假设该移动为水平方向——能够移远而不是移近销21（后者将是减少臂B-21的长度所必须的），这显然将减少干预的整体效果。

实际上，对于相同重量和长度的臂B-21，杠杆3中的必须的重心水平移位不发生改变的唯一部件是弦槌22。由此，在图4中我们提出了该弦槌22的不同方案，作为实现本发明的进一步可能的方面，其作为图3和文字中描述的方案的替代。本发明的该进一步细节是，具有图中的具有原始弦槌22的情形相比，弦槌具有可变的重心22B。该图仅示出基本思想的可能方案之一：弦槌，其整体重量不增加（如果可能的话，减少），且使可调整配重可被施加到弦槌柄的后方以实现重心的向后移动。作为对图3的描述的注释，我们曾经提到4.5克的弦槌18，这使得可以避免转击器18和锄头19的重量增加。我们下面将讨论，该方案——包括与讨论中的重心B的水平移动相组合——具有局限。设想给出触感的充分听觉感知，但是没有弦槌的重量上升和能够控制的感知，这在使立式钢琴总体上可与三角钢琴匹敌方面是重要的。所有钢琴演奏者（尽管并非所有人都拥有有意识的触感的听觉感知）可清楚地感知的该效果事实上仅归因于杠杆弦槌3的角动量的显著增加，因此归因于该杠杆的重量的实际增加——而不仅仅是该杠杆的速度。

因此在图4中示出的本发明的特别方面，不使用增加的重量来避免这些重量增加，但是通过增加可调整的配重46使得重心B的向后移动可行。

如能够在该图中看到的，毡元件41在打击点具有与弦槌22相同的形状和厚度，但是只具有大约一半的重量。（镁合金或碳纤维的）板42和螺杆43使得毡元件能够被板42限制（以防止在击打时刻推力的后向和侧向分散），并且使得配重46能通过螺杆43进行调整以使重心B向后移动，其与传统木支撑40相比同样可以进一步减少重量。

“轻质”弦槌的构想似乎与在立式钢琴中满意的声音力度强弱和音量需要大重量和尺寸的弦槌的思想相反，其是在实际中并非没有基础的构思。然而保留提供大重量的弦槌22的事实，给定其与销21的距离，使杠杆弦槌3的角速度对应减少；而毫无疑问的是，相关的重量并不是单单弦槌的重量，而是杠杆弦槌3的总重量。

如能够清楚地在图4中看到的，杆43经由通孔旋拧到弦槌柄44的头上，且通过螺钉45以正确的倾斜度锁定（即与琴弦的倾斜度对应的倾斜度），因此能够实现现有的弦槌22（同样参见图4）不可能的精确调整，其中块体40在工厂中被正常地钻孔。然而应该注意螺钉可能不足够有效率，可以考虑用于锁定弦槌倾斜度的其它系统。这种系统和用于图4中示出的构想的任何不同设计（即我们重复，弦槌由于水平可移动的配重而具有可改变的重心）被认为是落入本发明范围内的可能的变型。

弦槌22B还解决在本发明实验阶段提到的问题：由于在限定重心B的位置方面的极小的容差限制，毡元件的任何重复填充（在乐器的制造中是常有的）都不可避免地引起该重心前进——对于钢琴而言，几毫米就足以失去触感。该新型弦槌显然可以容易地进行需要的校正。

作为对之前建议方案的替代，通过将琴弦1和所有动作机构向前（朝键盘）倾斜，重心B从琴弦和从穿过销21的竖线V的回退也是可能的。我们提到该构想——尽管其由USA专利保护直到2012年6月——以表达如下观点，即：这种类型的变型本身不能使杠杆3的角速度增加且因此不能提供触感的实际听觉感知。然而，如果在本发明中建议的杠杆弦槌3的范围内和重量复新平衡一起使用到至少5°的程度，可以解决水平移动重心B的问题，作为前述解决方案的替代。

在前言中提到了弹簧问题是本发明建议解决的构成对触感的实现的障碍之一。我们应该注意在图3中建议的解决方案中，实现弦槌22的自然返回（即由于重力），从而转击器18的弹簧28可被取消。我们现在在图5中建议用于制音系统的重力操作的简单机构（然而当前在美国保留的），制音器26的弹簧27能够省略。

第一图（图5A）描述现有技术的制音系统的操作。弹簧27将制音器30压靠到琴弦1上。当键2（见图1）下降时，导杆8使联动器10升高，联动器10通过销12枢接到动作条24（固定结构），使匙样件（spoon）31作用为杠杆。通过按压杆26的通过销34枢接到作用条24的端部，该匙样件31使制音器30从琴弦1退回，其返回到其初始位置，允许键2升高，从而释放弹簧27的动作。

在附图5的图B中，前一图的弹簧27由与匙样件31相同且相对的匙样件31A替换。如可从图中看到的，匙样件31A与杠杆35刚性联接，杠杆35通过销38枢接到叉39，该叉39固定于作为固定结构的条37（可能是金属的，在图中以剖面示出），且必需通过图中未示出的适当竖立部件刚性连接到键盘6的基座（参考图1），从而保持动作机构的独立；或连接到动作机构的框架5（再次见图1）。

再次在图5中，图C表示所述动作机构的变型。在该变型中，杠杆35A通过销12A枢接到相同叉32A，该叉32A通过销12将联动器10枢接到动作条24。如能够在附图中看到的，该叉32A是具有两个销（12，12A）的双叉。

在图5B和图5C的布置中，需要足够空间以保证配重35或35A的必要的运动。在大型钢琴中不存在该问题——导杆8比图1中示出的导杆要长；而在其它情况下，键2的端部必需通过改变它而变型。

从已经陈述的内容中，清楚的是，根据本发明改造的立式钢琴的动作机构具有明显的优势，特别是：

-对立式钢琴给出触感，

-限定相互依赖的测量值体系，其以非随意或直觉的方式而是基于客观因素来实现该结果；

-建议的基本结果能够通过以不同程度将不同建议的方案组合在一起而获得的不同设计方案来实现；

-借助杠杆弦槌3的不同重力布置，钢琴演奏者并不会获得任何类型阻力的感知，但是能够如在三角钢琴中一样清楚地感知弦槌22的重量升降和对其确切地操纵，

-由于杠杆弦槌3的高角动量，能够以更高精确度控制的乐器的声音可能性被大大开发，

-包括可变重心弦槌22B的解决方案的使用提供了精确调整弦槌的便利性，这在当前钢琴中是不存在的，

-杠杆弦槌3能够仅通过重力返回，能够避免由于弹簧28的使用而造成的在触感方面的那些负影响，

-能够通过重力制音，因此在取消弹簧27的情况下可以提供总的性能控制，包括声音关闭，而不实质上改变当前用于制音器26的操作系统。

Claims (7)

1.一种立式钢琴，其特征在于：

a）在整个杠杆弦槌3内，转击器（18）加上锄头（19）的总重量超出弦槌（22）的重量至少60%；

b）杠杆弦槌（3）的杠杆臂即连接所述杠杆弦槌（3）的总体重心B与转击器（18）的销（21）的线段从而具有少于65毫米的测量值；

c）杠杆弦槌（3）的重心B从穿过销（21）的竖线V在与朝着琴弦（1）的方向相反的方向上向后移动超过一厘米的距离，使得在击打时刻，连接所述重心B与杠杆弦槌（3）的销（221）的线段（即该杠杆的杠杆臂）与竖线V形成至少7°的正角；

d）在制音器（30）的杆（26）的另一侧上增加与固定到联动器（10）的匙样件（31）对称且相对的匙样件（31A），该匙样件（31A）通过设有配重（36）的杠杆（35）铰接到固定结构（39，37，6；39，37，5；32A，33）。

2.如权利要求1所述的立式钢琴，其特征在于：不改变转击器（18）加上锄头（19）的总重量，而是将弦槌（22）的重量减少至少37.5%。

3.如权利要求1所述的立式钢琴，其特征在于：转击器（18）的销（21）接近琴弦（1），且距离琴弦的最大距离为38毫米。

4.如权利要求1所述的立式钢琴，其特征在于：设有弦槌（22B），其中通过沿杆（43）可滑动的配重（46），杠杆弦槌（3）的重心B从穿过销（21）的竖线V在与朝着琴弦（1）的方向相反的方向上退回超过一厘米的距离。

5.如权利要求1所述的立式钢琴，其特征在于：匙样件（31A）经由设有配重（36）的杠杆（35）的销（38）枢接到与条（或动作条）（37）刚性连接的叉（39），其本身刚性连接到键盘基座（6）。

6.如权利要求1所述的立式钢琴，其特征在于：匙样件（31A）经由设有配重（36）的杠杆（35）的销（38）枢接到与条（或动作条）（37）刚性的叉（39），其本身刚性连接到动作机构的框架（5）。

7.如权利要求1所述的立式钢琴，其特征在于：匙样件（31A）经由设有配重（36）的杠杆（35）的销（12A）枢接到双叉（32A），该双叉刚性连接到动作机构的动作条（33）。

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