CN1835067B - 装配有平衡重的可移动部件、乐器和组装平衡重的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明中，克服相关联动作单元(2)和弦槌(3)的总重量而将钢琴的琴键(10a/10b)压下，从而平衡重元件(12)被嵌入每个琴键(10a/10b)的前部；由于琴键的木质棒材(11)由于环境的条件是可膨胀和可收缩的，所以平衡重元件(12)易于松动；平衡重元件(12)形成有以等于或小于2毫米的细小间距、重复至少七次的脊部(65)和谷部(64)，并且脊部(65)的最大直径稍微长于形成在木质棒材(11)中的孔(11a/11b)的内径；当平衡重元件(12)被压入孔(11a/11b)中时，脊部(65)使内表面部分弹性变形；当平衡重元件(12)到达目标位置时，内表面部分(68)穿入谷部(64)，从而使得平衡重元件(12)容纳其中。

Description

装配有平衡重的可移动部件、乐器和组装平衡重的方法
技术领域
本发明涉及一种键盘的可移动部件，诸如琴键，尤其涉及一种装配有平衡重的键盘可移动部件，一种具有键盘的键盘乐器，以及一种将平衡重组装入可移动部件的方法。
背景技术
钢琴是键盘乐器的典型实例。黑键和白键布置在键架中板(balance rail)上从而上仰和下俯，并且分别与用于驱动弦槌转动的动作单元连接。动作单元和弦槌的总重量施加在相关联黑/白键的后部，从而钢琴演奏者克服总重量下压黑/白键的前部。
由动作单元和弦槌造成的力矩不小，导致琴键的动作不太敏捷。为了减小由动作单元和弦槌造成的力矩，平衡重元件嵌入涂为白色和黑色的木质棒材(wooden bars)中，并且平衡重元件产生相对于动作单元和弦槌引起的力矩的反力矩。
平衡重元件通常被插入形成在木质棒材中的孔中，并且通过塑性变形装配在孔中。为了使平衡重元件装配在孔中，理想地使用柔软的沉重材料诸如铅制成平衡重元件。不过，铅会污染环境。其他的沉重的金属不像铅那样柔软，由硬质沉重金属制成的平衡重元件容易掉落。
人们已经提出了各种措施，其中一个措施公开于日本专利申请未审公开No.2003-150148中。公开于日本专利申请未审公开中的现有技术平衡重元件具有大体上柱体的形状，并且角形脊部(angle ridges)在中心轴线方向上间隔地形成在柱状主体的周表面上。每个角形脊部具有平行于柱状主体的后端表面的后环形表面以及朝向后端表面倾斜的前环形表面。
现有技术平衡重元件以如下方式与木质棒材组装。圆柱形通孔形成在木质棒材中，并且在侧表面上开口。圆柱形通孔的内径稍微小于现有技术平衡重元件的外径。每个现有技术平衡重元件分配至一个圆柱形通孔中。
工人将现有技术平衡重元件的前端表面导引至圆柱形通孔的开口，并且将现有技术平衡重元件的中心轴线与圆柱形通孔的中心轴线对齐。工人将现有技术平衡重元件压入圆柱形通孔。在现有技术平衡重元件向圆柱形通孔的另一开口前进的同时，前环形表面咬入木质棒材的后表面部分，从而防止现有技术平衡重元件掉落。
不过，角形脊部不能将现有技术平衡重元件稳固地保持在圆柱形通孔中。这是因为在工人将现有技术平衡重元件推入圆柱形通孔的同时现有技术平衡重元件以角形脊部切割木质棒材的内表面部分这一事实。换句话说，圆柱形通孔在组装工作过程中内径被扩大，使得一些角形脊部稍微咬入木质棒材。木质棒材在组装后进行干燥，使得角形脊部松动。结果，现有技术平衡重元件将在圆柱形通孔中卡塔作响，并且一些平衡重元件会从木质棒材掉落。
发明内容
因此本发明的重要目的是提供一种乐器的可移动部件，该乐器的平衡重元件不太易于从可移动部件松动。
本发明的另一重要目的是提供一种键盘乐器，该乐器具有该可移动部件。
本发明的又一重要目的是提供一种将平衡重元件牢固地装配入乐器的可移动部件的棒材中的方法。
为了实现该目的，本发明提出将重量件弹性容纳在主体的弹性可变形内表面部分中。
根据本发明的一方面内容，提供了一种乐器的可移动部件，包括主体，该主体形成有至少一个由弹性可变形内表面部分限定的中空空间，和重量件，所述重量件形成有单元形状，所述单元形状以等于或者小于2毫米的细小间距在所述重量件的表面上重复至少七次，并且限定有间隙，并且所述重量件被插入所述中空空间，从而允许所述弹性可变形内表面部分弹性穿入所述间隙。
根据本发明的另一方面内容，提供了一种包括多个用于产生声音的部件的乐器，所述多个部件的至少一个顺序移动从而产生所述声音，所述多个部件的至少一个包括主体，该主体形成有至少一个由弹性可变形内表面部分限定的中空空间，和重量件，所述重量件形成有单元形状，所述单元形状以等于或者小于2毫米的细小间距在所述重量件的表面上重复至少七次，并且限定有间隙，并且所述重量件被插入所述中空空间，从而允许所述弹性可变形内表面部分弹性穿入所述间隙。
根据本发明的又一方面内容，提供了一种将重量件组装入乐器的可移动部件中的方法，包括下述步骤：a)制备主体，该主体形成有至少一个由弹性可变形内表面部分限定的中空空间，以及重量件，所述重量件形成有单元形状，所述单元形状以等于或者小于2毫米的细小间距在所述重量件的表面上重复至少七次，并且限定有间隙，b)将所述重量件插入所述至少一个中空空间，从而通过所述单元形状使所述内表面部分弹性变形；以及c)将所述重量件停止在所述至少一个中空空间的一定位置处，使得所述内表面部分的弹性变形部分穿入所述间隙。
附图说明
可移动部件、键盘乐器和方法的特征和优势将通过下述结合附图的说明得以更清楚的了解，其中，
图1是示出根据本发明的键盘乐器的结构的示意性侧视图，
图2是结合入键盘乐器的白键的构型的透视图，
图3是嵌入白键的平衡重元件的构型的透视图，
图4是示出平衡重元件的脊部和谷部的横截面的剖视图，
图5是示出脊部、谷部和棒材的波浪形内表面的横截面的剖视图，
图6是示出平衡重元件的第一改进方案的透视图，
图7是示出平衡重元件的第二改进方案的透视图，
图8是示出被推入琴键的平衡重元件的侧视图，
图9是沿图8的线A-A所作的剖视图并且示出局部放大的孔和平衡重元件，
图10是示出在孔中转动之后的平衡重元件的侧视图，
图11是沿图10的线B-B所作的剖视图，并且示出咬入棒材的凸起，
图12是示出平衡重元件的第三改进方案的透视图，
图13是示出被压入棒材中的平衡重元件的侧视图，
图14是沿图13的线C-C所作的剖视图并且示出了被压入棒材的平衡重元件，
图15是示出在孔中被转动之后的平衡重元件的侧视图，
图16是沿图15的线D-D所作的剖视图并且示出从在压装操作期间形成的凹槽偏离的平衡重元件，
图17是示出平衡重元件的第四改进方案的透视图，
图18是示出被压入形成在棒材中的椭圆孔中的平衡重元件的侧视图，
图19是沿图18的线E-E所作的剖视图并且示出平衡重元件，
图20是示出在椭圆孔中被转动的平衡重元件的侧视图，
图21是示出沿图20的线F-F所作的剖视图并且示出平衡重元件，
图22是示出平衡重元件的第五改进方案的剖视图，
图23是示出平衡重元件的第六改进方案的剖视图，
图24是示出结合入本发明的另一键盘乐器中的白键的透视图，
图25是示出嵌入白键中的平衡重元件的端表面的前视图，
图26是示出平衡重元件的周表面上的单元形状的侧视图，
图27是示出在周表面上重复的单元形状的横截面剖视图，
图28是示出与形成在白键中的孔对齐的平衡重元件的侧视图，
图29是沿图28的线G-G所作的剖视图并且示出了被压入白键的平衡重元件，
图30是示出在插入平衡重元件期间限定孔的内表面的剖视图，
图31是示出容纳(lodge)在内表面部分中的平衡重元件的剖视图，
图32是示出重复的次数和力与参考力的比值之间的关系的曲线图，
图33A和33B是示出不同地形成有单元形状的平衡重元件的实例的侧视图，
图34A和34B是示出彼此在脊部宽度与谷部宽度之间比例不相同的其他实例的剖视图，
图35是示出图25和26所示的平衡重元件的第一改进方案的侧视图，
图36是示出孔/凹入部与其他改进方案之间的组合的视图。
具体实施方式
在下述说明书中，术语“前部”表示比用术语“后部”表示的位置更靠近坐在琴凳上进行演奏的演奏者的位置，在前部位置与对应的后部位置之间画的线在前后方向上延伸，横向方向以直角与前后方向相交。前后方向垂直于由前后方向与横向方向定义的平面。
参照图1，大钢琴主要包括键盘1、动作单元2、弦槌3、琴弦4、制音器5、踏瓣系统6和钢琴箱7。键盘1安装在中盘(key bed)7a的前部，该中盘限定钢琴箱7的底部，键盘包括黑键10a和白键10b。黑键10a和白键10b采用公知的方式布置，并且可朝向中盘7a倾斜。长形棒材11形成每个黑和白键10a/10b的实体部分，并且由弹性可变形的材料形成，例如木材或者合成树脂。
当演奏者向黑键10a的前部和白键10b的前部施加力时，前部朝向中盘7a下沉。换句话说，黑和白键10a和10b在他们的轨迹上从休息位置移动至末端位置。另一方面，当力从前部移去后，前部由于动作单元2和弦槌3的总重量而被提升。详细地说，键架中板(balance rail)7b在中盘7a上横向延伸。键架中板7b为黑和白键10a和10b提供支点，使得黑和白键10a/10b的前部上仰和下俯。动作单元2由联动器档(whippen rail)2a可转动地支撑在黑和白键10a/10b的后部上，联动器档2a又依次通过动作支架(actionbrackets)2b支撑在中盘7a上，并且动作单元2通过卡定柱(capstan button)1a连接于黑和白键10a/10b上。每个动作单元2在相关联黑/白键10a/10b的后部上施加重力。弦槌3由柄凸缘档(shank flange rail)3a支撑，该柄凸缘档又依次由动作支架2b支撑，弦槌3停止于顶杆上表面上，该顶杆形成动作单元2的一些部分。因此，动作单元2和弦槌3的总重量施加在相关联黑和白键10a/10b的后部上。
动作单元2和弦槌3的总重量使黑和白键10a/10b的前部在中盘7a的上方浮动，如图1所示。动作单元2和弦槌3的总重量产生围绕键架中板7b的力矩。该力矩过大从而导致演奏者不能产生快速的琴键运动。平衡重元件12嵌入黑和白键10a/10b的前部，从而抵消一部分力矩。由于这一原因，演奏者能够快速地产生琴键运动。
在这种情况下，一对平衡重元件12在通孔11a/11b中横向延伸，所述各通孔形成于黑/白键10a/10b的棒材11中，平衡重元件12在棒材11的侧表面上暴露出来。平衡重元件12由无害金属制成，诸如铁、钨或铜。不过，铅由于环境污染的原因不能用于平衡重元件12。理想情况下，金属具有较大的比重，因为密致的平衡重元件可容易地嵌入棒材11中。诸如支柱(brace)的合金可用于平衡重元件12。烧结金属(sintered metal)和包含金属粉末的合成树脂也可用于平衡重元件12。在平衡重元件12由包含粉末的合成树脂形成的情况下，含有粉末的合成树脂的刚度与弹性可变形材料的刚度不同。
虽然在图1中未示出，但是多个脊部与多个谷部以细小间距(finepitches)交替地形成在每个平衡重元件12的周表面上。脊部的最大直径稍稍长于通孔11a和11b的内径。平衡重元件12在与通孔11a和11b的中心轴线平行的方向上被推入通孔11a和11b。平衡重元件12在不刮削内表面部分的情况下深入通孔11a或11b，该内表面部分限定通孔11a或11b。内表面部分在脊部的作用下弹性变形。当平衡重元件12达到通孔11a或11b的目标位置时，内表面部分弹性穿入谷部，并且在脊部上施加弹性力。结果，平衡重元件12被容纳在内表面部分中，并且不会松动。
平衡重元件12可以在不同于与中心轴线平行的方向的特定方向上在通孔11a和11b中进一步移动。在脊部进入通孔的同时，以细小间距重复的脊部使棒材11的内表面部分弹性变形，并且弹性变形的部分在谷部伸展。换句话说，脊部和谷部使限定通孔的内表面形成波浪形。不过，内表面部分没有被刮削。因此，波浪形的内表面部分向脊部施加弹性力，并且防止平衡重元件12松动。如果平衡重元件12在特定方向上移动，内表面部分将保持平衡重元件12更稳固地处于通孔11a和11b中。不过，在特定方向上的移动是可以避免的，因为平衡重元件12已经容纳在内表面部分中。
本发明的发明人通过实验确定细小间距应该是等于或者小于2毫米，并且单元形状，即脊部和谷部的结合，要重复至少7次。通孔11a和11b的直径比单元形状的最大直径小1毫米或者更小。不过，理想情况下，通孔11a和11b的直径小于单元形状的最大直径至少0.2毫米。简而言之，单元形状和孔的直径差处于0.2毫米与1毫米之间的范围内。脊部顶端与谷部底端之间的最小距离为0.2毫米。于是，脊部在不进行刮削的情况下光滑地容纳于限定通孔11a和11b的内表面部分中。在脊部形成为圆形的情况下，内表面部分被完美地防止与脊部相刮削。一个实例被设计成，具有在10毫米的主体的周表面上重复十次的单元形状，10毫米的主体容纳于内表面部分中。于是，该实例能够克服在推进和推出方向上的较大外力，该外力大于假定的长服务时间期间的参考力。因此，平衡重元件12的特征在于细小间距和单元形状的重复。
琴弦4在弦槌3上方伸展，并且与弦槌3的自由转动端相碰撞。于是，琴弦4振动，通过振动的琴弦4产生声学钢琴乐音。制音器5设置在黑/白键10a/10b的后部上方的空间中，并且通过相关联联的黑和白键10a/10b被选择性地驱动进行向上-和-向下运动。当黑和白键10a/10b停留于休息位置时，制音器5保持与琴弦4接触，并且每个制音器5防止相关联的琴弦4与振动的琴弦4产生共鸣。黑和白键10a/10b被相关联黑和白键10a/10b向上提升至末端位置，从而与琴弦4间隔开。在黑和白键10a/10b使相关联的制音器5与琴弦4间隔开时，琴弦4变为振动，从而弦槌3通过碰撞导致相关联的琴弦4产生振动。
踏瓣系统6包括至少延音踏瓣和弱音踏瓣。当演奏者踩在延音踏瓣上时，踏瓣系统6使所有的制音器5与琴弦4间隔开，从而使钢琴乐音延长。另一方面，弱音踏瓣使键盘1相对于琴弦4横向滑动，使得由弦槌3碰撞的琴弦4的数量被减小。结果，声学钢琴乐音的音量被减小。
从上述描述可知，根据本发明的平衡重元件12形成有以细小间距重复的脊部，并且咬入棒材11的脊部防止平衡重元件12松动。出于这一原因，平衡重元件不会在棒材中卡塔作响，也不会掉落。
第一实施例
参照图2，白键10b之一包括棒材11、平衡重元件12和盖板11c。在这种情况下，该棒材11由木材制成，并且具有纵向方向，在该棒材安装入大钢琴之后，该纵向方向与前后方向平行。圆柱孔11a和11b形成在棒材11中，并且具有以直角与纵向方向相交的中心轴线。圆柱孔11a和11b基本上相互平行。圆柱孔11a和11b在棒材11的两侧表面上开口，并且平衡重元件12设置在圆柱孔11a和11b中。
平衡重元件12由铜制成，并且分别稳定地嵌入圆柱孔11a和11b中。平衡重元件12将在下文进行详细的描述。盖板11c是白色的，前部的上表面和前端面覆盖有白盖板11c。
参照图3，平衡重元件12具有大体上呈六边形的柱状。大体上呈六边形的柱体具有旋转外周(rolling periphery)，并且在端表面之间具有中心轴线。六边形通孔66形成在大体上呈六边形的柱体中。六边形通孔66平行于中心轴线延伸，并且在两个端表面63上开口。
大体上呈六边形的柱体假定具有一个在最大直径和最小直径之间的特定直径处的准圆周表面。在准圆周表面上具有九个谷部64和十个脊部65。脊部65类似六边形的板，从而每个脊部65具有六个角。不过，脊部65之间的部分是六角形的或者是环形的。相对角之间的每条对角线稍微长于圆柱孔11a和11b的直径。
十个脊部65与九个谷部64相交替布置，九个脊部65的每个和与其相邻的谷部64形成单元形状67。在这种情况下，单元形状67在中心轴线方向上以1.05毫米的间距重复九次。换句话说，脊部65的峰部以1.05毫米相互间隔开，谷部64的底部也以1.05毫米相互间隔开。峰部和底部之间的距离被调整为0.52毫米。从图4可以更好地看到，脊部65为圆形，曲率半径为0.26毫米。相似地，谷部64具有半圆形的横截面，曲率半径也是0.26毫米。
平衡重元件12如下所述嵌入棒材11中。首先，工人将平衡重元件12的中心轴线与圆柱孔11a或11b的中心轴线对齐，并且将平衡重元件12推入圆柱孔11a或11b。在平衡重元件12进入圆柱孔11a或11b的同时，脊部65使棒材11的内表面部分弹性变形，并且弹性变形的部分伸展入谷部64。因此，内表面部分如图5所示呈波浪形，波浪形表面部分保持平衡重元件12稳定地处于圆柱孔11a或11b中。由于脊部65是圆形并且以细小间距间隔开，所以内表面部分不会被刮削，并且弹性力肯定地被施加到脊部65上。
在这种情况下，工人将具有六角形横截面的工具插入六角形孔66中，并且使平衡重元件12在圆柱孔11a或11b中围绕中心轴线转动。圆形脊部65不会刮削掉内表面。结果，脊部65的角导致内表面部分弹性变形，从而咬入其中。结果，平衡重元件12被棒材11的内表面部分牢固地抓住。即使工人没有转动平衡重元件12而结束工作，波浪形内表面部分也将平衡重元件12稳固地保持在圆柱孔11a或11b中。
从上述描述中可知，以小于2毫米的细小间距布置九个脊部65，使得在插入圆柱孔11a或11b期间内表面部分随着脊部65弹性变形。波浪形内表面部分向脊部65施加弹性力并且扩张入谷部，从而夹紧脊部65。因此，平衡重元件12不会在圆柱孔11a或11b中松动。
第一实施例的改进
图6示出了平衡重元件12的第一改进方案12A。平衡重元件12A具有中心柱体73，并且在中心柱体73的周表面上形成十对脊部75，中心轴线在两个端表面之间延伸。六角形孔76形成在中心柱体73中，并且在中心轴线的方向上延伸。
十对脊部75在中心轴线方向上以细小间距相互隔开，该间距等于脊部65的间距，每对脊部75以180度在中心柱体73的圆周方向上间隔开。每个脊部75的宽度朝向两侧减小，并且类似于脊部65形成圆形。圆形横截面的曲率半径等于脊部65的横截面的曲率半径。不过，每对脊部75相互断开，中心柱体73的周表面暴露在其间。间隙74位于脊部75之间，间隙74的最大深度等于脊部65的顶部与谷部64的底部之间的距离。
每个脊部75和相关联的间隙74形成单元形状77。在这种情况下，单元形状77在中心柱体73的周表面上重复20次。
平衡重元件12A如下所述嵌入黑键的棒材或者白键的棒材中。孔形成在棒材中，并且具有椭圆形的横截面。椭圆形横截面的长轴稍微长于每对脊部之间的最大距离。
工人将平衡重元件12A与孔对齐，并且将平衡重元件12A推入孔中。在平衡重元件12A进入孔中的同时，脊部75使内表面部分弹性变形，弹性变形的部分在间隙74中伸展。因此，内表面部分呈波浪形。波浪形内表面部分在脊部75上施加弹性力，并且夹紧间隙74中的伸展部分之间的脊部75。
在这种情况下，工人将工具插入六角形孔76中，并且围绕孔中的中心轴线转动平衡重元件12A。结果，脊部75咬入内表面部分，使得内表面部分更加稳固地保持平衡重元件。
平衡重元件12A凭借等于或者小于2毫米的细小间距以及等于或者大于七次的单元形状重复实现第一实施例的所有优势。
第二改进方案至第六改进方案的特点在于插入孔后的运动。图7示出第二改进方案12B。平衡重元件12B由铜制成，并且包括中心柱体13、头部14和八个凸起15。中心柱体13、头部14和凸起15形成为一体结构。中心柱体13的直径大概等于圆柱孔11a和11b的直径。不过，可以允许的是，中心柱体13直径稍微小于圆柱孔11a/11b的直径，只要相互间隔180度的凸起15具有峰部，峰部之间的距离大于圆柱孔11a/11b的直径。
头部14形成为平截头圆锥体，并且其直径大于中心柱体13的直径。中心柱体13的中心线与头部14的中心线对齐，头部14的周表面为锥形从而与中心柱体13的周表面合并。头部14的直径长于圆柱孔11a/11b的直径。
六角形孔16沿着中心线延伸，并且在头部14的上表面开口。八个凸起15形成两排，每排的四个凸起15以90度在圆周方向上相互间隔开，一排的四个凸起15在平行于中心线的方向上与另一排的四个凸起15分别间隔开。每个凸起15的形状为三棱锥，因此，具有三个外周表面15a、15b和15c。虽然外周表面15a指向头部14的锥形外周表面，但是另外两个外周表面15b和15c形成边15d，该边与柱体13的中心线没有形成任何扭绞关系。
平衡重元件12B如下所述嵌入圆柱孔11a和11b。首先，工人将中心柱体13的端表面导引入棒材11的侧表面，并且将柱体13的中心线对齐圆柱孔11a或11b的中心线。工人使用冲压器(punch)和锤子将平衡重元件12B压入圆柱孔11a或11b中。在平衡重元件12B进入圆柱孔11a或11b中的同时，棒材11的内表面部分被刮削，从而如图8和9形成四个凹槽17。当头部14到达圆柱孔11a或11b的入口时，工人进一步向头部14施加力，使得平衡重元件12B被压入圆柱孔11a或11b。头部14使入口变宽，如图9的附图标记18所示。
随后，工人将六角形工具(未示出)插入六角形孔16，并且与平衡重元件12B共同转动六角形工具。在工人转动平衡重元件12B的同时，内表面部分由凸起15进一步刮削，并且凸起15偏离凹槽17。换句话说，凸起15咬入内表面部分，如图10和11所示。在这种情况下，即使力在将平衡重元件12B从圆柱孔11a或11b拉出的方向上施加在平衡重元件12B上，外周表面15a也被夹在限定圆周凹槽17a的内表面部分之间，使得平衡重元件12B难于掉下。
可以理解，平衡重元件12B围绕其中心线在圆柱孔11a/11b中转动，使得凸起15偏离凹槽17。限定圆周凹槽17a的内壁防止凸起15在圆柱孔11a/11b的中心轴线的方向上移动。平衡重元件12B不会松动。因此，平衡重元件12B不会在圆柱孔11a和11b中振动，也不会掉落。
图12示出第三改进方案12C。平衡重元件12B由铜制成，并且形成为大体上呈六边形的柱体。三个圆周凹槽24间隔地形成在六边形柱体中，并且圆周凹槽24形成相互间隔开的四个六边形板23。四个六边形板23的每个具有六个角25，棒材11的内表面由该六个角刮削。六边形孔26沿六边形柱体的中心线形成，并且在两个端表面开口。
平衡重元件12C嵌入琴键的木质棒材21，该棒材与黑/白键11类似。圆柱孔21a在棒材21的宽度方向上延伸，并且在棒材21的侧表面上开口。六边形板23的对角线1稍微长于圆柱孔21a的直径。
平衡重元件12C如下所述嵌入圆柱孔21a。首先，工人将平衡重元件12C与圆柱孔21a对齐，并且使用锤子(未示出)将平衡重元件12C压入圆柱孔21a。在平衡重元件12C进入圆柱孔21a的同时，内部表面部分被角25刮削，并且六个凹槽21b形成在内表面部分中，如图13和14所示。
随后，工人将诸如六角形扳手的工具插入六角形孔26中，并且围绕圆柱形孔21a的中心轴线将平衡重元件12C转动30度。不过，工人不能将平衡重元件12C转动超过60度。在工人转动平衡重元件12C的同时，内表面部分被角25进一步刮削，圆周凹槽27形成在其中，如图15和16所示。因此，角25偏离凹槽21b，并且凹槽24填充有木材。结果，平衡重元件12C由棒材21夹住并且不会松动。
第三改进方案12C实现第二改进方案12B的所有优点。
图17示出了第四改进方案12D。平衡重元件12D包含中心柱体33和两对平行于中心柱体33的圆周方向延伸的脊部35。六边形孔36形成在中心柱体33中，并且平行于柱体33的中心线延伸。两对脊部35处于相对于柱体33的中心线扭转的平面上。换句话说，两对脊部35形成为类似螺栓的齿部。两对脊部35中的一对在平行于中心线的方向上与另一对间隔开。每对脊部35在圆周方向上相互间隔180度。每个脊部35在一个端部具有最大宽度，并且朝向另一端部逐渐减小。
平衡重元件12D嵌入琴键的木质棒材31中，与黑键10a或白键10b类似，如下所述。木质棒材31形成有椭圆形的孔31a，并且该椭圆形孔31a被分配于平衡重元件12D之一。
工人粗略地对平衡重元件12D进行导引，使得最大宽度平行于椭圆孔31a的长直径，并且将平衡重元件12D压入椭圆孔31a，如图18和19所示。工人可以使用锤子撞击平衡重元件12D。在平衡重元件12D进入椭圆孔31a的同时，限定椭圆孔31a的内表面部分被脊部35局部刮削，并且两个轴向凹槽留在内表面部分。
随后，工人将六边形扳手插入六边形孔36，并且将平衡重元件12D转动超过90度。然后，内表面部分在圆周方向上被进一步刮削，圆周凹槽37形成在内表面部分中。因此，脊部35沿着圆周方向偏离轴向凹槽，使得脊部35夹在内表面部分，如图20和21所示。因此，第四改进方案实现第二改进方案的所有优点。而且，由于两对脊部35相对于柱体33的中心线扭曲，所以工人通过转动运动使平衡重元件深入椭圆孔。因此，脊部35使平衡重元件12D难于从椭圆孔31a掉落。
图22示出了第五改进方案12E。平衡重元件12E由铜制成，并且形成为柱体。圆形孔46沿柱体的中心线方向形成在柱体中。木质棒材41形成黑/白键10a/10b的一部分，并且形成有圆形孔41a。圆形孔41a的直径稍微小于平衡重元件12E的直径。
平衡重元件12E如下所述地嵌入棒材41中。首先，工人将平衡重元件12E压入圆形孔41a。随后，工人从一个端表面上的开口将一杆(未示出)插入圆形孔46，并且使杆从另一端表面突出。工人用手抓住杆的两端部分，并且使杆相对于圆形孔41a的中心轴线倾斜。于是，端表面的圆周的部分45a和45b容纳在限定圆形孔46的内表面部分中，并且在内表面部分形成凹入部47a和47b，如图22所示。因此，内表面部分将圆周的部分45a和45b保持在凹入部47a和47b中。当力在压入方向上无意地施加在平衡重元件12E上时，圆周的部分45b抵住该力。另一方面，当力在拉出方向上施加时，另一部分45a抵住该力。出于这一原因，平衡重元件12E很难从圆形孔41a掉落。
第五改进方案实现第二改进方案的所有优点。而且，平衡重元件12E比第二至第四改进方案更简单，使得生产成本比第二至第四改进方案的生产成本降低。
图23示出第六改进方案12F。平衡重元件12F的形状与第二改进方案12B的形状类似，除了其中没有形成孔。出于这一原因，平衡重元件12F的部件和部分标注有表示第二改进方案12B的对应部件和部分的附图标记，这里不对其做详细说明。
平衡重元件12F如下所述地嵌入棒材11。首先，工人将平衡重元件12F压入棒材11，与平衡重元件12B类似。随后，工人使用钳子(pliers)夹住平衡重元件12F，并且转动平衡重元件12F。于是，内表面部分在圆周方向上被凸起15刮削，并且圆周凹槽留在内表面部分中。因此，凸起15从轴向凹槽偏离，从而防止平衡重元件12F掉落。    
平衡重元件12F实现第二改进方案的所有优点。由于不需要任何孔进行转动运动，所以平衡重元件12F比平衡重元件12B简单，生产成本降低。
从上述说明可知，平衡重元件12和12A具有单元形状67和77，这些单元形状重复超过七次，并且单元形状67和77以小于2毫米的间距布置。七次和小于2毫米的间距落入由本发明人通过实验确认的范围中，使得平衡重元件12和12A不会松动。出于这一原因，平衡重元件12和12A不会在黑和白键10a和10b的孔中卡塔作响，并且难于掉落。
平衡重元件12和12A被进一步从轴向凹槽偏离，该轴向凹槽在插入孔中期间形成，与平衡重元件12B至12F类似。脊部65、75、凸起15以及角25和45a/45b容纳在限定各孔的内表面部分中。结果，内表面部分抵住拉出方向上的力以及进一步压入孔的方向上的力，并且防止平衡重元件12、12A和12B至12F掉落。
第二实施例
参照附图24，平衡重元件12G嵌入白键10b的木质棒材11中，该白键与其他的白键10b和黑键共同形成键盘的一部分，并且键盘结合入实现本发明的另一个大钢琴中。由于实现第二实施例的大钢琴类似于图1所示的大钢琴的结构，所以下文的描述集中在平衡重元件12G上，以避免不必要的重复。
平衡重元件12G由刚性材料制成，其刚度值(rigidity)远大于用于棒材11的材料的刚度，从而在用于棒材11的材料中产生弹性变形。在这种情况下，棒材11由木材制成，并且平衡重元件12G由铁制成。
平衡重元件12G具有柱状，并且具有中心线CL1。两个端部如附图标记13a和13b所示呈锥形，单元形状14在锥形部分13a和13b之间的周表面上重复。如图27所示，平衡重元件12G假定具有虚拟的周表面PH1。单元形状14包括脊部14a和谷部14b。每个脊部14a的峰部14c呈圆形，谷部14b的底部14d由圆形表面限定。换句话说，脊部14a是半圆环，谷部14b是半圆环形凹槽。
单元形状14以0.64毫米的间距重复。换句话说，一个脊部14a的峰部14c与邻近的脊部14a的峰部14c在中心线CL1的方向上间隔开0.64毫米，并且一个谷部14b的底部14d与邻近的谷部14b的底部14d在中心线CL1的方向上间隔开0.64毫米。如上文所述，脊部14a具有半圆形的横截面，半圆形的横截面的曲率半径为0.16毫米。类似地，谷部14b具有半圆形的横截面，半圆形的横截面的曲率半径为0.16毫米。峰部14c与底部14d之间的距离D1为0.32毫米。单元形状14在锥形部分13a与13b之间重复六次。因此，单元形状14的重复次数落入范围中，即，等于或者大于七，并且间距进一步落入等于或者小于2毫米的范围中。
平衡重元件12G的最大直径在脊部14a的峰部14c进行测量，圆柱孔11a和11b的内直径比平衡重元件12G的最大直径小0.3毫米。因此，最大直径和内径之间的差值进一步落入等于或者小于1毫米的范围内。
平衡重元件12G如下文所述地嵌入木质棒材11中。首先，工人将平衡重元件12G的中心线CL1与相关联圆柱孔11a或11b的中心轴线对齐，如图28所示。随后，工人将平衡重元件12G放置在压力机(press machine)(未示出)上，并且使用压力机的冲压器在平衡重元件12G的端部表面上施加力F1，如图29所示。平衡重元件12G被压入圆柱孔11a或11b。
在平衡重元件12G进入圆柱孔11a或11b的同时，脊部14a导致在内表面部分产生弹性变形，该内表面部分限定圆柱孔11a或11b，如图30中的附图标记15所示。不过，内表面部分不由脊部14a刮削。这是因为最大直径与内直径之间的差值只有0.3毫米的事实。内表面部分没有被刮削的另一个原因是脊部14a是圆形的。
当平衡重元件12G达到圆柱孔11a或11b的目标位置时，工人将力从平衡重元件12G移去。于是，内表面部分穿入谷部14b，如图31中的附图标记16所示，并且脊部14a容纳在内表面部分中。而且，内表面部分在脊部14a上施加弹性力，使得脊部14a被夹住。结果，在内表面部分与脊部14a之间抵抗平衡重元件12G的滑动运动出现较大摩擦。
本发明人确认了重复的单元形状14在容纳于形成在木质棒材中的孔之后抵抗施加在平衡重元件上的外力的效果。本发明人准备了实例。一个实例与平衡重元件12G相同，在下文指代为“第一实例”。其他实例只是单元形状的数量与平衡重元件12G不同，指代为“第二实例”和“第三实例”。第二实例的周表面上没有形成任何的单元形状，单元形状在第三实例的周表面上重复十三次。
各实例分别通过上述方法容纳在木质棒材的内表面部分中。本发明人将参考力限定为临界阻力，在该临界阻力下，琴键的内表面部分克服在常规使用时沿中心线方向施加在平衡重元件上的外力而将平衡重元件保持在其中，所述常规使用即是在温度和湿度被调节至35摄氏度和20至95％的环境下。
本发明人改变施加在各实例上的力。力与参考力的比值由图32中的坐标轴线上的数字表示。尽管第二实例抵住小于参考力一半的外力，但是第一实例和第三实例可承受较大的外力。当本发明人绘制图32中的力的比值时，各值处于直线LN1上，直线LN1在7附近与参考力相交。因此，本发明人推断最小的重复值为七。
本发明人进一步准备了平衡重元件的实例。第四实例形成有沿中心线方向以细小间距重复八次的单元形状14，脊部14a和谷部14b集中在邻近一个端表面的一个端部中，如图33A所示。另一方面，与第四实例相同，第五实例形成有同样以细小间距重复八次的单元形状14，并且脊部14a和谷部14b占满两端表面之间的周表面，如图33B所示。
本发明人将第四实例和第五实例通过上述方法容纳入棒材的内表面部分，并且改变施加在第四实例和第五实例上的外力。第五实例可承受大于施加在第四实例上的外力。不过，两个实例承受参考力。因此，脊部14a和谷部14b的位置在抵抗外力的阻力方面没有严重的影响。
本发明人进一步准备两个实例，即第六实例和第七实例。第六实例以预定的间距形成有单元形状17，第七实例以等于单元形状17的预定间距的间距形成有单元形状19。窄脊部17a和宽谷部17b结合形成于单元形状17，如图34A所示，窄脊部17a的宽度和宽谷部17b的宽度在穿过脊部17a的峰部与谷部17b的底部之间的中点的虚拟平面上被调整至3∶7。另一方面，宽脊部19a和窄谷部19b结合形成在单元形状19中，如图34B所示，宽脊部19a的宽度和窄谷部19b的宽度在穿过脊部19a的峰部与谷部19b的底部之间的中点的虚拟平面上被调整至7∶3。
本发明人将第六实例和第七实例容纳在限定各孔的木质棒材的内表面部分，并且确定第六实例和第七实例所能承受的外力。第七实例可承受的外力大于施加在第六实例上的力。不过，只要重复的数量和间距落入本发明的范围，那么两个实例都可承受参考力。
本发明人进一步准备具有脊部宽度与谷部宽度之间不同比例的实例，并且找到临界比值。本发明人将脊部宽度与谷部宽度之间的最小比例确定为3∶10。当比值低于30％时，实例不能承受小于参考力的力。另一方面，当谷部19b的宽度宽于1毫米时，实例不能承受参考力。
可以从上述说明了解，用刚度大于棒材11的材料刚度的材料制作平衡重元件12G，并且单元形状在平衡重元件12G的周表面上多次重复，即等于或者大于七次，并且具有细小间距，即等于或小于2毫米。平衡重元件12G弹性容纳在限定孔11a/11b的内表面部分，借助细小间距而没有刮削内表面部分。圆形脊部14a易于(conductive to)插入而不会刮削内表面部分。
第二实施例的改进方案
图35示出了第二实施例的第一改进方案12H。平衡重元件12H具有柱状，单元形状24在柱体的周表面上重复。脊部14a和谷部14b结合形成单元形状24，类似单元形状14。不过，脊部14a类似单一螺旋地相互合并。即，脊部14a相对于柱体的中心线倾斜延伸。因此，谷部14b是连续的。单元形状24是以360度缠绕的螺旋的一部分，间距、横截面、最大直径与内直径之间的差值以及深度与单元形状14的相等。单元形状24重复超过七次。
平衡重元件12H实现平衡重元件12G的所有优点。而且，倾斜布置的脊部14a在柱体的中心线方向上产生推力，使得工人容易地将平衡重元件12H插入孔中，而不发生刮削。
其他改进方案具有不同的横截面。图36示出孔的横截面或者凹入部的横截面与其他改进方案的横截面之间的组合。在图36中有三列。
最左端的列示出了圆形横截面的孔/凹入部与相互具有不同横截面的五个平衡重元件之间的组合。五个平衡重元件分别具有伸长的圆形横截面、半圆形横截面、形成有凹口的圆形横截面、圆筒形横截面和由三个圆弧包围的横截面。
最右端的列示出了六边形横截面的孔/凹入部与相互具有不同横截面的两个平衡重元件之间的组合。两个平衡重元件分别具有矩形的横截面和伸长的圆形横截面。
中间的列示出了伸长的圆形横截面的孔/凹入部与相互具有不同横截面的四个平衡重元件之间的组合。四个平衡重元件分别具有伸长的圆形横截面、正方形横截面、圆形横截面和小的伸长的圆形横截面。
即使多个组合方式在孔/凹入部与平衡重元件之间的面积不同，周表面的至少部分将与限定凹入部/孔的内表面部分冲突(collision)，并且单元形状的重复在插入孔/凹入部期间使内表面部分弹性变形。
虽然本发明的特定实施例已经示出并进行了描述，但是对本领域技术人员显而易见的是，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行各种变化和改进。
本发明可以适用于其他可移动部件，诸如动作单元2、弦槌3、形成制音器5的部分的制音杆和踏瓣系统6。平衡重元件可以嵌入那些可移动部件中，从而将重量调节至目标值。
平衡重元件12的第二改进方案至第六改进方案12B至12F可以具有重复七次或者更多的、并具有等于或者小于2毫米的细小间距的单元形状。这些进一步的改进方案在孔中是稳固的而不用在孔中转动它们。
平衡重元件12的另一改进方案可以具有沿中心柱体的中心轴线在至少一列(queue)中布置的半球形凸起。每列的半球形凸起以等于或者小于2毫米的细小间距相互间隔开，每列中的半球形凸起的数量至少为七。
平衡重元件12的又一改进方案可以不形成任何通孔。工人使用适当工具诸如钳子或冲压器转动所述又一改进方案。
部分45a和45b可以在平衡重元件12的又一改进方案中从圆周凸起。
第二至第五改进方案12B、12C、12D和12E没有形成任何孔。工人使用钳子夹紧平衡重元件从而在插入后进行移动。真空吸杯或夹钳(pinch)可用于插入后的运动。
平衡重元件12B至12F的直径可以稍微小于孔的直径。在插入后，凸起或脊部通过将它们压在内表面的部分上而容纳入内表面中。
形成在棒材中的孔可以具有三角形横截面、矩形横截面、六边形横截面、多边形横截面或者这些横截面的组合。
孔11a/11b、21a、31a和41a可以由在任一侧表面上开口的凹入部代替。
平衡重元件12、12A、12B至12F可以嵌入乐器的另外类的部件中。例如将重量件嵌入钢琴的制音杆中。重量件可以由平衡重元件12、12A至12F代替。
谷部可以具有与半圆形横截面不同的横截面。由于仅仅要求谷部允许内表面部分弹性穿入其中，所以一对平面表面可以形成每个谷部。
图36所示的横截面没有对本发明的技术范围设定任何限制。孔或凹入部的横截面可以对应于图36所示的平衡重元件的横截面。孔/凹入部和平衡重元件可以具有椭圆形横截面或者多边形横截面。
大钢琴没有对本发明的技术范围设定任何限制。竖式钢琴，混合键盘乐器，例如自动演奏键盘乐器和静音钢琴(mute piano)、电子键盘乐器、弦乐器的弓和打击乐器需要采用平衡重元件。
重量件12和12A至12H不能部分地抵消负载。换句话说，平衡重元件会增加可移动部件的总重量。
脊部和谷部没有对本发明的技术范围设定任何限制。单元形状可以由间隔布置在圆线或者螺旋线上的多个隆起块形成。
在实施例和改进方案中的部件或部分以如下所述的方式与权利要求的语言相关联。
黑和白键10a和10b作为“主体”，木质棒材11提供“弹性可变形内表面部分”。平衡重元件12、12A、12G和12H用作“重量件”。每个孔11a、11b对应于“至少一个中空空间”，各谷部14b整体构成“间隙”。
黑和白键10a/10b、动作单元2的部件、弦槌3、琴弦4和制音器5的部件对应于“多个部件”，黑和白键10a/10b的每个用作“至少一个所述部件”。

Claims (20)

1.一种乐器的可移动部件(10a/10b)，包括：
主体(11)，该主体形成有至少一个由弹性可变形内表面部分(11)限定的中空空间(11a/11b)；和
设置在所述至少一个中空空间(11a/11b)中的重量件(12；12A；12G；12H)，
其特征在于，
所述重量件(12；12A；12G；12H)形成有单元形状(67；77；14；17；19；24)，所述单元形状以等于或者小于2毫米的细小间距在所述重量件(12；12A；12G；12H)的表面上重复至少七次，并且限定有间隙(64；74；14b；17b；19b)，并且所述重量件被插入所述中空空间(11a/11b)，从而允许所述弹性可变形内表面部分(11)弹性穿入所述间隙(64；74；14b；17b；19b)。
2.根据权利要求1所述的可移动部件，其中所述单元形状(67；77；14；17；19；24)由脊部(65；75；14a；17a；19a)和谷部(64；74；14b；17b；19b)形成，使得所述谷部(64；74；14b；17b；19b)形成所述间隙。
3.根据权利要求2所述的可移动部件，其中所述脊部(65；75；14a；17a；19a)的顶部是圆形的。
4.根据权利要求2所述的可移动部件，其中所述单元形状的脊部(65；75；14a；17a；19a)通过所述谷部(64；74；14b；17b；19b)和与之相邻的所述单元形状的脊部间隔开。
5.根据权利要求2所述的可移动部件，其中所述单元形状(24)的脊部连续于与之相邻的所述单元形状(24)的脊部，使得所有脊部形成螺旋形脊。
6.根据权利要求2所述的可移动部件，其中所述脊部(14a；17a；19a)的宽度等于或大于所述谷部(14b；17b；19b)的对应宽度的30％。
7.根据权利要求6所述的可移动部件，其中所述谷部(14b；17b；19b)的所述对应宽度等于或者小于1毫米。
8.根据权利要求1所述的可移动部件，其中所述单元形状(67；77；14；17；19；24)具有从下述组中选出的横截面，所述组包括圆形、椭圆形、伸长的圆形、半圆形、形成有凹口的圆形、环形、矩形和六边形。
9.根据权利要求1所述的可移动部件，其中所述单元形状(67；77；14；17；19；24)的横截面的最大距离长于所述中空空间(11a/11b)的横截面的对应距离。
10.根据权利要求9所述的可移动部件，其中所述单元形状(14；17；19；24)的所述横截面和所述中空空间(11a/11b)的所述横截面是直径不同的圆形，且所述单元形状的所述截面的直径大于所述中空空间的所述截面的直径。
11.根据权利要求10所述的可移动部件，其中所述圆形之间的直径的差值落入1毫米至0.2毫米的范围内。
12.根据权利要求1所述的可移动部件，其中所述间隙(64；74；14b；17b；19b)的深度等于或者大于0.2毫米。
13.一种包括多个用于产生声音的部件(10a/10b/2/3/4/5)的乐器，所述多个部件的至少一个(10a/10b)顺序移动从而产生所述声音，
其特征在于，
所述多个部件的所述至少一个(10a/10b)包括
主体(11)，该主体形成有至少一个由弹性可变形内表面部分(11)限定的中空空间(11a/11b)和
重量件(12；12A；12G；12H)，所述重量件形成有单元形状(67；77；14；17；19；24)，所述单元形状以等于或者小于2毫米的细小间距在所述重量件(12；12A；12G；12H)的表面上重复至少七次，并且限定有间隙(64；74；14b；17b；19b)，并且所述重量件被插入所述中空空间(11a/11b)，从而允许所述弹性可变形内表面部分(11)弹性穿入所述间隙(64；74；14b；17b；19b)。
14.根据权利要求13所述的乐器，其中所述多个部件的所述至少一个是形成键盘(1)的一部分的琴键(10a/10b)。
15.根据权利要求13所述的乐器，其中脊部(65；75；14a；17a；19a)和谷部(64；74；14b；17b；19b)组合形成所述单元形状(67；77；14；17；19；24)。
16.根据权利要求15所述的乐器，其中所述脊部(65；75；14a；17a；19a)具有圆形顶部。
17.根据权利要求15所述的乐器，其中所述脊部(14a；17a；19a)的横截面上的最大距离比所述中空空间(11a/11b)的横截面上的对应距离长预定值，该预定值落入从0.2毫米至1.0毫米的范围内。
18.一种将重量件(12；12A；12G；12H)组装入乐器的可移动部件(10a/10b)中的方法，包括下述步骤：
a)制备主体，该主体形成有至少一个由弹性可变形内表面部分(11)限定的中空空间(11a/11b)，以及重量件(12；12A；12G；12H)，所述重量件形成有单元形状(67；77；14；17；19；24)，所述单元形状以等于或者小于2毫米的细小间距在所述重量件的表面上重复至少七次，并且限定有间隙(64；74；14b；17b；19b)；
b)将所述重量件(12；12A；12G；12H)插入所述至少一个中空空间(11a/11b)，从而通过所述单元形状(67；77；14；17；19；24)使所述内表面部分(11)弹性变形；以及
c)将所述重量件(12；12A；12G；12H)停止在所述至少一个中空空间(11a/11b)的一定位置处，使得所述内表面部分(11)的弹性变形部分(68；16)穿入所述间隙(64；74；14b；17b；19b)。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括下述步骤
d)将所述重量件(12；12A；12G；12H)在所述至少一个中空空间(11a/11b)中沿着一方向移动，该方向不同于将所述重量件(12；12A；12G；12H)插入所述至少一个中空空间的方向。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述单元形状(14；17；19；24)的横截面上的最大距离比所述至少一个中空空间的横截面上的对应距离长预定值，该预定值落入从0.2毫米至1.0毫米的范围内。
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