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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Musikinstrumentkomponente und damit ausgerüstete Musikinstrumente. Typischerweise umfasst eine derartige Musikinstrumentkomponente eine Mehrzahl benachbart angeordneter Tasteneinheiten, die zum Erzeugen von Tönen bewegbar an einem gemeinsamen Tragkörper aufgenommen sind. Die Tasteneinheiten sind dabei zwischen wenigstens zwei Stellungen bewegbar und wenigstens beim Bewegen aus der ersten Stellung in die zweite Stellung wird (mittelbar oder unmittelbar) wenigstens ein Signal zum Erzeugen wenigstens eines Tons ausgelöst. Wenigstens einer Tasteneinheit ist eine steuerbare Bremsvorrichtung zugeordnet, um eine Bewegung der Tasteneinheit gesteuert zu bremsen.
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Im Stand der Technik ist mit der
EP 2 027 576 B1 bzw. der parallelen
US 2010/0031803 A1 ein Musikinstrument mit einer 12 Tasten pro Oktave aufweisenden Klaviatur mit einer Simulationsvorrichtung taktiler oder haptischer Empfindungen bekannt geworden, wobei eine Vorrichtung mit einer eine magnetorheologische Flüssigkeit enthaltenden Kammer umfasst ist, in die eine Klinge zum Durchschneiden der magnetorheologischen Flüssigkeit eintaucht. Die Bewegung der Klinge wird durch die magnetorheologische Flüssigkeit gesteuert abgebremst. Bei einem solchen Musikinstrument kann über die Simulationsvorrichtung die effektive Viskosität der magnetorheologischen Flüssigkeit im Laufe der Bewegung der Tasten der Klaviatur gezielt verändert werden, wodurch die Klangcharakteristik geändert und gezielt eingestellt werden kann. Die Klinge taucht praktisch linear in die Kammer mit der magnetorheologischen Flüssigkeit ein. Das ist sehr vorteilhaft, da dadurch nur wenig Bauraum beansprucht wird. Da für alle Tasten jeweils eine entsprechende Vorrichtung vorgesehen sein muss, um die entsprechenden Tasten entsprechend zu dämpfen, ist nur ein geringer Bauraum verfügbar. Der Bauraum wird hier optimal genutzt. Im Markt durchgesetzt hat sich eine derartige Konstruktion aber nicht. Das könnte daran liegen, dass die Klinge beim Eintauchen in die magnetorheologische Flüssigkeit nicht stark genug abgebremst werden kann. Ein weiteres Problem könnte sein, dass der Grundwiderstand zum Bewegen der Tasteneinheiten zu hoch ist, um ein angenehmes Gefühl beim Spielen des Musikinstruments zu ermöglichen.
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Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Musikinstrumentkomponente und ein Musikinstrument zu Verfügung zu stellen, bei welchem die Charakteristik der Tonerzeugung einstellbar ist bzw. bei dem unterschiedliche Musikinstrumente simuliert werden können, wobei die Nachteile aus dem Stand der Technik vermieden werden können.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Musikinstrumentkomponente mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Musikinstrument mit den Merkmalen des Anspruchs 22. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung der Ausführungsbeispiele.
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Eine erfindungsgemäße Musikinstrumentkomponente umfasst wenigstens einen Tragkörper, an dem wenigstens eine Tasteneinheit zum Erzeugen von Tönen bewegbar aufgenommen ist. Die Tasteneinheit ist wenigstens zwischen zwei Stellungen bewegbar. Wenigstens beim Bewegen aus der ersten Stellung in die zweite Stellung ist wenigstens ein Signal zum Erzeugen wenigstens eines Tons auslösbar. Der Tasteneinheit ist eine (insbesondere mit einer Steuereinrichtung) steuerbare magnetorheologische Bremsvorrichtung zugeordnet, um eine Bewegung der Tasteneinheit gesteuert zu bremsen. Die magnetorheologische Bremsvorrichtung umfasst wenigstens zwei zueinander um eine Schwenkachse schwenkbare Bremskomponenten, zwischen denen wenigstens ein um die Schwenkachse gekrümmt verlaufender Bremsspaltabschnitt (Wirkspaltabschnitt) ausgebildet ist, der mit einem magnetorheologischen Medium ausgerüstet und mit einem steuerbaren Magnetfeld wenigstens einer Magnetfelderzeugungseinrichtung beaufschlagbar ist, um eine Bewegung der Tasteneinheit (wenigstens zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung mittels der magnetorheologischen Bremsvorrichtung) gesteuert abzubremsen.
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Die erfindungsgemäße Musikinstrumentkomponente hat viele Vorteile. Ein erheblicher Vorteil der erfindungsgemäßen Musikinstrumentkomponente besteht darin, dass die magnetorheologische Bremsvorrichtung zwei zueinander schwenkbare Bremskomponenten umfasst, zwischen denen ein gekrümmt verlaufender Bremsspaltabschnitt ausgebildet ist. Durch eine solche Konstruktion kann der Bremsspaltabschnitt optimal ausgenutzt werden. Durch die Krümmung und den gekrümmten Verlauf kann auch die Größe der Fläche des Bremsspaltabschnittes vergrößert werden. Dadurch kann insgesamt ein größeres Drehmoment und damit eine größere Bremskraft aufgebracht werden. Gleichzeitig ist die Konstruktion reibungsarm und weist ein sehr geringes Grundmoment auf, da die Abdichtung von zueinander schwenkbaren Bremskomponenten durch rotative Dichtungen gewährleistet werden kann, wodurch erheblich geringere Grundkräfte bzw. ein geringeres Grundmoment auftritt als bei einer Abdichtung einer Linearbewegung mit einer in eine Kammer eintauchenden Klinge.
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Mit der Erfindung kann einerseits eine hohe Bremskraft zur Abbremsung der Bewegung der Tasteneinheit erzeugt werden, während andererseits nur eine geringe Grundreibung überwunden werden muss. Dadurch kann eine Vielzahl unterschiedlicher Musikinstrumente mit der erfindungsgemäßen Musikinstrumentkomponente simuliert werden. Bei der Erfindung ist es möglich, die Bewegung der Tasteneinheit über den (zurückgelegten) Weg und/oder Winkel und/oder zeitlich gesteuert zu bremsen. Darüber kann eine Anpassung in Abhängigkeit von der Bewegungsgeschwindigkeit der Tasteneinheit erfolgen. Eine Anpassung kann alternativ oder zusätzlich auch in Abhängigkeit von der Betätigungskraft zur Betätigung der Tasteneinheit gesteuert werden.
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In allen Ausgestaltungen ist es möglich, dass nur ein einziger Bremsspaltabschnitt umfasst ist. Möglich und bevorzugt ist es aber auch, dass ein Bremsspalt bzw. wenigstens ein Bremsspalt mit (jeweils) zwei oder mehr Bremsspaltabschnitten ausgerüstet ist. In allen Ausgestaltungen ist es möglich, dass das magnetorheologische Medium in einem Aufnahmeraum zwischen bzw. an den beiden Bremskomponenten aufgenommen ist. Der Aufnahmeraum kann teilweise oder vollständig mit wenigstens einem magnetorheologischen Medium gefüllt sein. Ein Bremsspalt kann (oder es können mehrere Bremsspalte) an dem Aufnahmeraum ausgebildet sein.
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Der Bremsspaltabschnitt verläuft gekrümmt und kann insbesondere ringförmig ausgebildet sein. Insbesondere ist der Bremsspaltabschnitt im Wesentlichen konzentrisch um die Schwenkachse ausgebildet.
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Durch die magnetorheologische Bremsvorrichtung ist insbesondere eine Relativbewegung der Tasteneinheit gegenüber dem Tragkörper abbremsbar.
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In einer bevorzugten Weiterbildung erstreckt sich der Bremsspaltabschnitt ringförmig um eine Schwenkachse der magnetorheologischen Bremsvorrichtung. Insbesondere erstreckt sich der Bremsspaltabschnitt vollständig um die Schwenkachse herum. Der Bremsspaltabschnitt weist vorzugsweise eine über seine Umfangserstreckung variable Spalthöhe auf. Das bedeutet, dass sich über den Umfangswinkel bzw. den Umfang eine insbesondere periodische Änderung der Spalthöhe zwischen der ersten und der zweiten Bremskomponente ergibt.
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Dazu ist es möglich, dass wenigstens eine der beiden Bremskomponenten eine Sternkontur aufweist bzw. auf dem Umfang eine Art von Verzahnung ausgebildet ist. Beispielsweise kann die innere Bremskomponente in dem Bereich des Bremsspaltabschnittes auf ihrem äußeren Umfang eine Art von Außenverzahnung („Sternkontur“) aufweisen, während die äußere Bremskomponente in dem Bereich des Bremsspaltabschnittes eine zylindrische Innenkontur aufweist. Zwischen den beiden Bremskomponenten ergibt sich dann über dem Umfang eine variable Spalthöhe, die im Bereich der äußeren Enden der Zähne eine minimale Spalthöhe und zwischen zwei Zähnen eine maximale Spalthöhe aufweist.
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Umgekehrt ist es auch möglich, dass die äußere Bremskomponente eine nach innen ragende Innenverzahnung aufweist, während die innere Bremskomponente einen zum Beispiel zylindrischen Außenumfang im Bereich des Bremsspaltabschnittes aufweist. Auch hier ergibt sich eine über dem Umfang variable Spalthöhe.
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Möglich ist es auch, dass sowohl die innere Bremskomponente als auch die äußere Bremskomponente periodische Strukturen auf dem jeweiligen Außen- bzw. Innenumfang aufweisen, sodass sich eine über den Umfang variable Spalthöhe ergibt.
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Möglich Ausgestaltungen, Merkmale, Abmessungen und Vorteile sind im deutschen Patent
DE 10 2020 106 335 B3 beschrieben.
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Vorzugsweise weist die Magnetfelderzeugungseinrichtung einen magnetisch leitenden Kern und wenigstens eine elektrische Spuleneinheit auf, um ein steuerbares Magnetfeld in dem Bremsspaltabschnitt zu erzeugen. Vorzugsweise ist wenigstens eine Dichtungseinrichtung zwischen der ersten Bremskomponente und der zweiten Bremskomponente aufgenommen. Mit der Dichtungseinrichtung wird insbesondere ein Aufnahmeraum für das magnetorheologische Medium nach außen abgedichtet. Die Dichtungseinrichtung umfasst insbesondere eine Rotationsdichtung, um bei einem Verschwenken der beiden Bremskomponenten zueinander eine Abdichtung des Bremsspaltabschnittes bzw. des Aufnahmeraums nach außen zu gewährleisten.
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In bevorzugten Ausgestaltungen ist der Tasteneinheit wenigstens eine Sensoreinrichtung zugeordnet, um ein Maß für eine Stellung der Tasteneinheit (kontinuierlich und insbesondere über die gesamte Schwenkbewegung) zu erfassen. Die Sensoreinrichtung umfasst dabei vorzugsweise wenigstens einen Sensor, der einer Gruppe von Sensoren entnommen ist, die einen Winkelsensor und einen Wegsensor und einen Abstandssensor umfasst. Möglich ist es auch, dass zwei oder mehr Sensoren eingesetzt werden. Dabei kann einerseits eine (aktuelle) Position der Tasteneinheit und andererseits ein genaues Maß für eine Bewegung (bzw. Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung) der Tasteneinheit erfasst werden.
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Bevorzugt ist die Position der zweiten Stellung (zur Tonerzeugung) einstellbar. D.h., ein bzw. der Anschlag der Tasteneinheit ist vorzugsweise frei wählbar, wobei dann die Bremsvorrichtung in der zweiten Stellung ein (vorzugsweise hohes und insbesondere maximales) Bremsmoment erzeugt.
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Die Tasteneinheit kann insbesondere schwimmend an dem Tragkörper aufgenommen sein. Dabei ist es möglich, dass die Tasteneinheit zum Beispiel lokal auf dem Tragkörper aufliegt und (minimal) verschiebbar ist. Möglich und bevorzugt ist es aber, dass die Tasteneinheit über wenigstens ein Drehlager drehbar an dem Tragkörper gelagert ist. Das ist insbesondere bevorzugt, wenn die Musikinstrumentkomponente wenigstens teilweise auf elektronische Art und Weise Töne erzeugt. Wird hingegen die Musikinstrumentkomponente bei einem Klavier oder einem Konzertflügel, einem Cembalo oder dergleichen eingesetzt, um beim Betätigen der Tasteneinheiten einer Klaviatur die Bewegung derselben oder von damit gekoppelten Betätigungseinheiten oder Hammereinheiten gezielt zu beeinflussen, dann kann die Tasteneinheit auch zum Beispiel schwimmend aufgenommen sein oder „locker“ auf dem Tragkörper aufliegen.
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In bevorzugten Ausgestaltungen stellt die magnetorheologische Bremsvorrichtung das Drehlager zu Verfügung oder ist damit verbunden. Es ist möglich, dass das Drehlager die Tasteneinheit in einem Endbereich (der Tasteneinheit) schwenkbar lagert. Dadurch wird eine geringere Baulänge ermöglicht, was insbesondere bei transportablen Musikinstrumentkomponenten vorteilhaft ist.
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In allen Ausgestaltungen ist es möglich, dass die magnetorheologische Bremsvorrichtung über ein Getriebe mit der Tasteneinheit gekoppelt ist. Ein derartiges Getriebe kann z. B. als Zugmittelgetriebe ausgeführt sein. Dann ist die Tasteneinheit über ein Zugmittelgetriebe mit der magnetorheologischen Bremsvorrichtung verbunden. Das Zugmittelgetriebe kann beispielsweise einen Riemen oder eine Kette umfassen. Der Riemen kann als Reibriemen oder auch als Zahnriemen ausgeführt sein.
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Es ist bevorzugt, dass das Getriebe eine Verzahnung an der Tasteneinheit und eine Verzahnung an der magnetorheologischen Bremsvorrichtung umfasst. Dann ist es möglich und bevorzugt, dass die Verzahnung an der Tasteneinheit unmittelbar in die Verzahnung an der magnetorheologischen Bremsvorrichtung eingreift. Dadurch wird eine unmittelbare Kopplung der Tasteneinheit und der magnetorheologischen Bremsvorrichtung erzielt. Die Verzahnung an der magnetorheologischen Bremsvorrichtung kann insbesondere unmittelbar an einer der beiden Bremskomponenten angeordnet oder ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Verzahnung an der magnetorheologischen Bremsvorrichtung auf dem Außenumfang der äußeren Bremskomponente ausgebildet sein. Möglich ist es aber auch, dass die Verzahnung an der inneren Bremskomponente ausgebildet ist, die dann beispielsweise eine Welle bildet, die aus der äußeren Bremskomponente hervor steht und dort die Verzahnung aufweist.
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In bevorzugten Weiterbildungen ist wenigstens eine Rückstelleinrichtung der Tasteneinheit zugeordnet. Die Rückstelleinrichtung überführt vorzugsweise die Tasteneinheit wenigstens aus der zweiten Stellung in die erste Stellung. Der Einsatz einer Rückstelleinrichtung an der Tasteneinheit ist sehr vorteilhaft, da dadurch die Rückstellgeschwindigkeit der Tasteneinheit und damit die Frequenz erhöht wird, mit der eine Taste nacheinander betätigt werden kann. Gleichzeitig ist es vorteilhaft, wenn die Rückstelleinrichtung nur relativ geringe Rückstellkräfte aufweist, damit das Betätigen der Tasteneinheiten nicht unnötig erschwert wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann eine Bewegung der Tasteneinheit zwischen der zweiten Stellung und der ersten Stellung (= Ruhestellung) mittels der magnetorheologischen Bremsvorrichtung gesteuert abgebremst werden. Dann ermöglicht die magnetorheologische Bremsvorrichtung eine individuelle Anpassung der Rückstellbewegung, insbesondere der Rückstellgeschwindigkeit, über den Rückstellweg. Alternativ ist es denkbar und möglich, einen Freilauf vorzusehen, der eine Rückstellung der Tasteneinheit in die erste Stellung ohne Einfluss des Grundmomentes der magnetorheologischen Bremsvorrichtung ermöglicht.
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In bevorzugten Ausgestaltungen umfasst die Rückstelleinrichtung wenigstens eine Federeinrichtung. Vorzugsweise ist die Federeinrichtung einer Gruppe von Federeinrichtungen entnommen, welche eine Magnetfeder, eine Gasfeder und eine mechanische Federeinrichtung umfasst. Beispielsweise kann die Federeinrichtung als Biegefeder, Torsionsfeder, Spiralfeder, Tellerfeder oder sonstige Feder ausgebildet sein. Möglich ist es auch, dass die Rückstelleinrichtung eine Motoreinrichtung umfasst. Die Motoreinrichtung kann einen elektrischen, hydraulischen oder auch pneumatischen Motor aufweisen. Möglich ist es auch, dass zwei unterschiedliche Rückstelleinrichtungen zur Rückstellung einer Tasteneinheit vorgesehen sind. Möglich ist es auch, dass für unterschiedliche Tasteneinheiten unterschiedlich ausgebildete Rückstelleinrichtungen vorgesehen sind.
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In bevorzugten Ausgestaltungen greift die Rückstelleinrichtung an der magnetorheologischen Bremsvorrichtung an. Besonders bevorzugt ist die Rückstelleinrichtung mit einer schwenkbaren oder drehbaren Bremskomponente gekoppelt. Regelmäßig ist es so, dass eine der beiden Bremskomponenten feststehend ausgebildet und mit dem Tragkörper gekoppelt oder daran befestigt ist. Die andere Bremskomponente ist dann relativ zu der feststehenden Bremskomponente schwenkbar oder drehbar. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass beide Bremskomponenten schwenkbar aufgenommen sind. Eine Ausgestaltung, bei der die Rückstelleinrichtung an einer schwenkbaren Bremskomponente angreift, bietet insofern Vorteile, als beispielsweise das Spiel von Zahnrädern eines Getriebes kompensiert wird, da die Zahnräder dann gegeneinander vorgespannt sind.
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In allen Ausgestaltungen ist es möglich, dass die Tasteneinheit auf eine Betätigungseinheit einwirkt, wobei eine Bewegung der Betätigungseinheit dann tatsächlich das Signal erzeugt. Beispielsweise kann die Betätigungseinheit auf eine Saite der Musikinstrumentkomponente einwirken und damit direkt ein Tonsignal erzeugt. In solchen Ausgestaltungen kann die Betätigungseinheit beispielsweise als Hammereinheit ausgebildet sein.
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Es ist möglich, dass die Musikinstrumentkomponente als vollständiges Musikinstrument mit mehreren Tasteneinheiten und magnetorheologischen Bremsvorrichtungen ausgerüstet ist. Die jeweilige Einstellung der magnetorheologischen Bremsvorrichtung kann dann die Charakteristik der Musikinstrumentkomponente einstellen und verschiedene Instrumente und Instrumententypen simulieren.
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In bevorzugten Weiterbildungen ist eine (elektronische) Steuereinheit und/oder Steuereinrichtung umfasst, die aus dem mit der Tasteneinheit erzeugten Signal ein elektrisches Tonsignal ableitet und ausgibt. Eine elektronische Steuereinheit kann beispielsweise in eine Steuereinrichtung integriert sein, die auch eine Wegabhängige oder zeitliche Steuerung des Kraftverlaufs der magnetorheologischen Bremsvorrichtung steuert.
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Ein erheblicher Vorteil des Einsatzes von magnetorheologischen Bremsvorrichtungen besteht darin, dass damit in wenigen Millisekunden aus dem Ruhezustand eine maximale Bremswirkung einstellbar ist. Umgekehrt kann auch in wenigen Millisekunden das Bremsmoment von dem maximalen Bremsmoment auf das niedrige Grundmoment reduziert werden, sodass während der Bewegung einer Taste und somit während des Spielens eines Musikinstruments die Bewegungscharakteristik der einzelnen Tasteneinheiten veränderbar ist, um eine gewünschte Charakteristik einzustellen oder ein gewünschtes Instrument zu simulieren.
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Vorzugsweise umfasst das magnetorheologische Medium magnetorheologische Partikel und ein Füllmedium. Das Füllmedium kann beispielsweise ein Gas oder eine Flüssigkeit oder ein Fett umfassen oder als ein solches ausgebildet sein.
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Vorzugsweise ist eine der beiden Bremskomponenten in dem Bereich des Bremsspaltabschnittes rotationssymmetrisch ausgebildet und die andere Bremskomponente weist in dem Bereich des Bremsspaltabschnittes einen unrunden (innersten oder) äußersten Querschnitt auf.
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In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass eine Mehrzahl von Tasteneinheiten und (entsprechend zugeordneten) magnetorheologischen Bremsvorrichtungen umfasst ist.
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Ein erfindungsgemäßes Musikinstrument dient zum Generieren von Tonfolgen und umfasst wenigstens eine Musikinstrumentkomponente mit wenigstens einem Tragkörper. Es ist eine Mehrzahl von Tasteneinheiten zum Erzeugen von Tönen bewegbar an dem Tragkörper aufgenommen. Die Tasteneinheiten sind jeweils zwischen wenigstens zwei Stellungen bewegbar. Beim Bewegen aus der ersten Stellung in die zweite Stellung wird wenigstens ein Signal zum Erzeugen wenigstens eines Tons ausgelöst. Den Tasteneinheiten ist jeweils eine steuerbare magnetorheologische Bremsvorrichtung zugeordnet, um eine Bewegung der Tasteneinheit (über den Weg und/oder zeitlich) gesteuert zu bremsen. Die bzw. jede magnetorheologische Bremsvorrichtung umfasst wenigstens zwei zueinander um eine Schwenkachse schwenkbare Bremskomponenten, zwischen denen wenigstens ein um die Schwenkachse gekrümmt verlaufender Bremsspaltabschnitt ausgebildet ist. Der Bremsspaltabschnitt ist mit einem magnetorheologischen Medium ausgerüstet und ist mit einem steuerbaren Magnetfeld wenigstens eine Magnetfelderzeugungseinrichtung beaufschlagbar, um eine Bewegung der Tasteneinheiten jeweils gesteuert abzubremsen.
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Das Musikinstrument umfasst vorzugsweise wenigstens einen (gemeinsamen) Resonanzkörper. Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von Tasteneinheiten jeweils benachbart angeordnet. Beispielsweise kann das Musikinstrument eine Vielzahl von Tasteneinheiten aufweisen. Beispielsweise können 88 Tasteneinheiten umfasst sein, um ein Klavier oder einen Konzertflügel auszubilden oder zu simulieren.
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Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden in den Ausführungsbeispielen beschrieben, die im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.
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Darin zeigen:
- 1a-c verschiedene Ausgestaltungen von erfindungsgemäßen Musikinstrumentkomponenten;
- 1d-e schematische Abfolgen der Generierung von Tönen;
- 2 einen stark schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Musikinstrumentkomponente;
- 3a-c eine perspektivische Ansicht und zwei Schnittansichten einer Bremsvorrichtung für eine erfindungsgemäße Musikinstrumentkomponente;
- 4-7 stark schematische Schnitte durch weitere erfindungsgemäße Musikinstrumentkomponenten;
- 8 u. 9 eine perspektivische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Musikinstrumentkomponente und eine schematische Seitenansicht; und
- 10a-b Kraftverläufe über den Weg bei unterschiedlichen Musikinstrumenten und unterschiedlichen Betätigungsgeschwindigkeiten.
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1a, 1b sowie 1c zeigen drei verschiedene Ausgestaltungen von erfindungsgemäßen Musikinstrumentkomponenten 100. Dabei zeigt 1a einen Konzertflügel 101 als Musikinstrument bzw. Musikinstrumentkomponente 100. Der Konzertflügel 101 weist eine Klaviatur mit einer Vielzahl von Tasteneinheiten 11 auf, die an einem Tragkörper 10 hier gemeinsam aufgenommen sind. Der Konzertflügel verfügt über einen Resonanzkörper 105. Beim Betätigen der Tasteneinheiten 11 werden Töne 16 ausgegeben.
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1b zeigt hier ein Klavier 102 als Musikinstrumentkomponente 100, an dem wiederum Tasteneinheiten 11 an einer Klaviatur vorgesehen sind. Die Tasteneinheiten 11 werden auch hier an einem gemeinsamen Tragkörper 10 aufgenommen. Es ist ebenfalls ein Resonanzkörper 105 vorgesehen. Nicht eingezeichnet sind in 1a und 1b Pedale, die bei Bedarf betätigt werden können, um die Klangeigenschaften zu verändern.
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1c zeigt eine Klaviatur 103 bzw. ein Musik-Keyboard, welches ebenfalls eine Vielzahl von Tasteneinheiten 11 aufweist, die hier in zwei Ebenen angeordnet sind. Die jeweiligen Tasteneinheiten 11 sind an einem Tragkörper 10 beweglich und hier schwenkbeweglich aufgenommen. An dem Grundkörper 10 bzw. einem Gehäuse kann eine Steuereinrichtung 20 (und gegebenenfalls eine elektronische Steuereinheit 50) aufgenommen sein, die zur Steuerung der magnetorheologischen Bremsvorrichtungen und zur Weiterverarbeitung der erzeugten Signale vorgesehen sind.
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Wahlschalter 25 zur Einstellung einer gewünschten Charakteristik oder zum Ein- oder Ausschalten sind ebenfalls vorgesehen. Zur Kontrolle kann eine Anzeige 29 dienen. An einem Anschluss 22 kann entweder das Signal 14 oder das mittels der Steuereinrichtung 20 erzeugte Tonsignal 17 ausgegeben und weitergeleitet werden.
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Über die im Inneren des Gehäuses angeordneten magnetorheologischen Bremsvorrichtungen 1 (vergleiche 2) kann die Charakteristik beim Betätigen der Tasteneinheiten gezielt und individuell für jede Taste eingestellt und verändert werden.
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1d und 1e zeigen schematische Verfahrensschritte bzw. Abfolgen bei der Generierung von Tönen. Dabei zeigt 1d schematisch eine Tasteneinheit 11, deren Bewegung durch eine magnetorheologische Bremsvorrichtung 1 bremsbar ist. Es ist möglich, dass die Tasteneinheit 11 auf eine Betätigungseinheit 19 wie eine Hammereinheit an einem Klavier oder einem Konzertflügel einwirkt. Bei rein elektronischen Musikinstrumentkomponenten kann auf eine Betätigungseinheit 19 verzichtet werden. Jedenfalls wird ein Signal 14 erzeugt, welches beispielsweise auf eine Saite 18 einwirkt und gegebenenfalls direkt einen Ton 16 erzeugt.
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Alternativ zeigt 1e eine Abfolge an einem elektrischen Instrument, wenn eine Tasteneinheit 11 betätigt wird. Die Bewegung der Tasteneinheit 11 wird durch die magnetorheologische Bremsvorrichtung 1 abgebremst. Es wird ein Signal 14 erzeugt, welches durch eine hier nicht eingezeichnete Steuereinrichtung in ein (elektrisches) Tonsignal 17 und schließlich - gegebenenfalls an einem entfernten Ort - zu einem Ton 16 führt.
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2 zeigt eine mögliche Ausführungsform einer stark schematisch dargestellten Musikinstrumentkomponente 100 in einem schematischen Schnitt. Die Tasteneinheit 11 ist an einem Grundkörper oder Tragkörper 10 aufgenommen. Die Tasteneinheit 11 ist hier um eine Achse 1a an der magnetorheologischen Bremsvorrichtung 1 schwenkbar aufgenommen. Die Tasteneinheit 11 ist hier in einem Endbereich schwenkbar um die Schwenkachse 1a aufgenommen. Durchgezogen dargestellt ist die erste Stellung 12, die eine Ruhestellung bzw. Ausgangsstellung ist. Gestrichelt eingezeichnet ist eine verschwenkte zweite Stellung 13.
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Zur Rückstellung der Tasteneinheit 11 in die erste Stellung, die eine Ruheposition ist, ist eine Rückstelleinrichtung 40 vorgesehen, die hier eine Federeinrichtung 42 umfasst, die als Spiralfeder ausgeführt ist. Beim Betätigen der Tasteneinheit 11 wird die Spiralfeder der Federeinrichtung 42 komprimiert, sodass nach dem Loslassen der Tasteneinheit 11 diese automatisch in die erste Stellung 12 zurückgeführt wird.
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Eine Sensoreinrichtung 21 mit einer ersten Sensorkomponente 21a und einer zweiten Sensorkomponente 21b dienen zur Erfassung eines Maßes für eine Stellung bzw. Position der Tasteneinheit 11. Durch Auswertung der aktuellen Stellung der Tasteneinheit 11 und der Bewegungsgeschwindigkeit und der Änderungsgeschwindigkeit der Beschleunigung kann gegebenenfalls direkt schon ein Signal 14 ermittelt werden. Außerdem wird über die jeweils aktuelle Stellung der Taste 11 die Stärke des Abbremsens bzw. die Stärke der Bremse 1 eingestellt.
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Die magnetorheologische Bremsvorrichtung 1 umfasst hier eine innere feststehende Bremskomponente 2 und eine relativ dazu schwenkbare äußere Bremskomponente 3, die um die Schwenkachse 1a schwenkbar angeordnet ist und die mit der Tasteneinheit 11 verbunden ist. Möglich ist es aber auch, dass die Tasteneinheit an einer schwenkbaren inneren Bremskomponente 2 befestigt ist, die an der feststehenden äußeren Bremskomponente 3 schwenkbar aufgenommen ist.
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In den 3a, 3b und 3c ist eine bevorzugte Ausgestaltung der magnetorheologischen Bremsvorrichtung 1 dargestellt. Dabei zeigt 3a eine schematische perspektivische Darstellung. Eingezeichnet ist die hier innere Bremskomponente 2 und die äußere Bremskomponente 3. Die beiden Bremskomponenten 2, 3 sind relativ zueinander verschwenkbar aufgenommen.
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3b zeigt einen Längsschnitt. Die hier innere Bremskomponente 2 kann beispielsweise feststehend ausgebildet sein. Im hohl ausgebildeten Teil der inneren Bremskomponente 2 können beispielsweise Kabel für die Stromversorgung (nicht eingezeichnet) und Kabel zu gegebenenfalls vorhandenen Sensoren durchgeführt werden. Hier bildet die innere Bremskomponente auch den Kern 26 aus, um den in einer umlaufenden Nut oder dergleichen die elektrische Spuleneinheit 24 gewickelt ist.
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Die Magnetfelderzeugungseinrichtung 9 umfasst hier die elektrische Spuleneinheit 24 und den Kern 26 und kann gegebenenfalls auch noch einen Permanentmagneten umfassen, der z. B. ein Grundmoment auch im stromlosen Zustand zu Verfügung stellt. Im Betrieb kann dann durch Bestromung der elektrischen Spuleneinheit 24 das Magnetfeld des hier nicht eingezeichneten Permanentmagneten entweder verstärkt oder abgeschwächt werden, um ein zeitabhängiges oder wegabhängiges Magnetfeld und somit Bremsmoment zu erzeugen.
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Beispielhaft ist in 3b der Verlauf eines Magnetfeldes 8 eingezeichnet, welches hier benachbart zu der elektrischen Spuleneinheit 24 jeweils etwa radial durch die Bremsspaltabschnitte 5 und 6 des Bremsspaltes 4 durchtritt. Dadurch wird in den Bremsspaltabschnitten 5 und 6 jeweils ein (variables) Bremsmoment erzeugt, welches von der Stärke des Magnetfeldes abhängt.
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Der Bremsspalt 4, der Teil eines Aufnahmeraums ist, ist mit einem magnetorheologischen Medium wenigstens teilweise gefüllt, sodass sich in den Bremsspaltabschnitten 5 und 6 jeweils magnetorheologische Partikel befinden, die durch das Magnetfeld 8 beeinflusst werden.
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Die Bremskomponente 3, die hier die Bremskomponente 2 radial umgibt, umfasst ein Gehäuse mit einem Vorderteil 3a, einem Außenteil 3b und einem Rückteil 3c. Insgesamt bestehen das Außenteil 3b und der Kern 26 aus einem Material mit einer guten magnetischen Leitfähigkeit, sodass ein effektives Magnetfeld 8 erzeugbar ist. Die anderen Teile 3a, 3c bestehen vorzugsweise aus einem Material mit einer (erheblich) geringeren magnetischen Leitfähigkeit als das Außenteil 3b (vorzugsweise Faktor >10). Zwischen dem Vorderteil 3a und dem Außenteil 3b und zwischen dem Außenteil 3b und dem Rückteil 3c ist jeweils ein Dichtmittel 28, z.B. eine Gehäusedichtung aus einem Elastomer, angeordnet.
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Zwischen den beiden Bremskomponenten 2 und 3 kann wenigstens ein Drehlager 15 vorgesehen oder ausgebildet sein. Möglich ist es auch, dass kein separates Lager vorgesehen ist, sondern die magnetorheologische Bremsvorrichtung 1 ein Drehlager 15 zu Verfügung stellt.
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3c zeigt einen Querschnitt durch die magnetorheologische Bremsvorrichtung nach 3b, wobei hier die Struktur des Bremsspaltabschnittes 5a erkennbar ist. Hier weist die innere Bremskomponente 2 im Bereich des Bremsspaltabschnittes 5 eine nach außen ragende Sternkontur bzw. Verzahnung auf, während die äußere Bremskomponente 3 hier eine zylindrische Innenwandung aufweist. Dadurch ergibt sich zwischen den beiden Bremskomponenten 2, 3 eine über den Umfang variable Spalthöhe 5a mit sich periodisch abwechselnden minimalen Spalthöhen 5b und maximalen Spalthöhen 5c. Hier sind die beiden Bremskomponenten 2, 3 in axialer Spaltrichtung 5d über dem Bremsspaltabschnitt 5 bzw. 6 jeweils gleichbleibend ausgebildet.
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Der Bremsspaltabschnitt 5 bzw. 6 weist jeweils eine variable Spalthöhe 5a auf, deren Variation bis zu 1%, 2% oder 5% des Durchmessers des Bremsspaltabschnitts 5 ausmacht. Es sind auch noch größere und kleinere Spalthöhen möglich. In dem Bremsspalt sind vorzugsweise magnetorheologische Partikel enthalten, deren Partikeldurchmesser jeweils erheblich kleiner ist als die minimale Spalthöhe. Vorzugsweise ist der maximale Partikeldurchmesser der magnetorheologischen Partikel 7a kleiner als 1/5 oder 1/10 oder 1/100 der minimalen Spalthöhe 5b. Möglich sind aber auch andere Abmessungen der magnetorheologischen Partikel 7a. Die magnetorheologischen Partikel 7a sind von einem Füllmedium 7b umgeben, welches eine Gas sein kann, sodass trockene magnetorheologische Partikel 7a in dem Bremsspalt 5 bzw. 6 vorhanden sind. Möglich ist es aber auch, dass ein Öl oder ein sonstiges Fluid als Trägermedium eingesetzt wird.
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Die 4 bis 7 zeigen weitere Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Musikinstrumentkomponenten 100, die jeweils eine Tasteneinheit 11 und eine magnetorheologische Bremskomponente 1 aufweisen. Durch die magnetorheologische Bremskomponente 1 wird jeweils eine Bewegung einer Tasteneinheit 11 gesteuert abgebremst.
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In 4 ist als Rückstelleinrichtung 40 eine Magnetfeder mit zwei (Permanent-) Magneten 43 vorgesehen. Eine solche Variante ist dann bevorzugt, wenn die Tasteneinheit klein ausfällt und man trotzdem ein ausreichendes Drehmoment aufbringen kann. Die Magnete an der Tasteneinheit 11 und an dem Tragkörper 10, auf den sich die Tasteneinheit 11 beim Drücken zubewegt, können eine magnetische Rückstellung bewirken. Dazu sind die Magnete 43 entgegengesetzt polarisiert. Bei dieser Ausgestaltung nimmt die Rückstellkraft mit zunehmender Distanz ab.
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5 zeigt eine Variante, bei der ebenfalls eine magnetische Rückstelleinrichtung vorgesehen ist. Dazu wird hier beispielsweise ein Permanentmagnet entweder an der Tasteneinheit 11 oder dem Tragkörper 10 befestigt, während an dem jeweils anderen Element eine elektrische Spule mit einem Kern angeordnet wird. Durch eine Steuerung der Stromstärke kann somit die Größe des Magnetfeldes angepasst werden. Dadurch kann auch bei einem sich ändernden Abstand der beiden Magnete 43 eine gleichbleibende oder gegebenenfalls variable Rückstellkraft eingestellt werden.
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Außerdem ist in 5 die Tasteneinheit 11 über ein Drehlager 15 an dem Tragkörper 10 aufgenommen. Die magnetorheologische Bremsvorrichtung 1 wird über ein Getriebe 30 und hier ein Zugmittelgetriebe 30a mit der Tasteneinheit gekoppelt, sodass bei einer Schwenkbewegung der Tasteneinheit 11 auch eine der beiden Bremskomponenten der Bremsvorrichtung 1 verschwenkt wird. Als Zugmittel kann beispielsweise ein Riemen 33 oder eine Kette 34 dienen.
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In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei hier die Tasteneinheit 11 über ein Drehlager 15 drehbar aufgenommen ist. An der Tasteneinheit 11 ist am Ende eine Verzahnung 31 ausgebildet oder angebracht, die hier direkt mit einer Verzahnung 32 auf dem Außenumfang der äußeren Bremskomponente 3 kämmt. Die äußere Bremskomponente 3 ist hier drehbar gegenüber der inneren Bremskomponente 2 angeordnet. Ein Positionssensor einer Sensoreinrichtung 21 dient zur Erfassung der Drehposition der äußeren Bremskomponente 3, woraus auch eine Position bzw. Stellung der Tasteneinheit 11 abgeleitet werden kann. Eine Rückstelleinrichtung 40 greift hier an der äußeren Bremskomponente 3 an und bewirkt auch eine Rückstellung der Tasteneinheit 11 in die erste Stellung 12. Die Rückstellung erfolgt hier direkt über die magnetorheologische Bremseinrichtung 1. Das hat den zusätzlichen Vorteil, dass das Spiel der Verzahnungen 31, 32 kompensiert wird, da diese gegeneinander vorgespannt sind.
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7 zeigt eine weitere Variante, wobei hier die Verzahnung 31 an der Tasteneinheit 11 unterhalb der eigentlichen Tastenoberfläche der Tasteneinheit 11 angebracht ist. Dort wirkt die Verzahnung 31 mit einer Verzahnung 32 an der Bremsvorrichtung 1 zusammen. Auch hier ist die Bremsvorrichtung 1 unmittelbar über die Verzahnungen 31, 32 mit der Tasteneinheit 11 gekoppelt. Eine Rückstellung der Tasteneinheit 11 in die Ruheposition wird auch hier durch eine Rückstelleinrichtung 40 und hier eine mechanische Federeinrichtung 44 bewirkt. Es könnte auch eine andere Rückstelleinrichtung eingesetzt werden. Beispielsweise können Rückstellfedern in Form von Schenkelfedern, Spiralfedern, Tellerfedern oder auch magnetische Federn eingesetzt werden.
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8 und 9 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei in 8 eine perspektivische Darstellung einer Musikinstrumentkomponente 100 mit hier (beispielsweise) zwei Tasteneinheiten 11 abgebildet ist, die nebeneinander angeordnet sind. Die beiden Tasteneinheiten 11 sind an dem Tragkörper 10 aufgenommen und sind jeweils über Drehlager 15 verschwenkbar angeordnet. Am hinteren Ende der Tasteneinheiten 11 sind jeweils Verzahnungen 31 vorgesehen, die in entsprechende Verzahnungen 32 zweier unterschiedlicher Bremsvorrichtungen 1 eingreifen. Um den Bauraum optimal auszunutzen, sind axial direkt benachbarte Bremsvorrichtungen 1 hier in Umfangsrichtung versetzt angeordnet, wie aus der Querschnittdarstellung gemäß 9 klar wird. Hier sind die Bremsvorrichtungen 1 in drei unterschiedlichen Höhen eingezeichnet, um drei unterschiedliche Tasteneinheiten 11 gesteuert abzubremsen. Dadurch kann der geringe Bauraum optimal ausgenutzt werden. Die jeweilige Bremsvorrichtung 1 einer Tasteneinheit 11 wird in axialer Richtung versetzt angeordnet, sodass die Verzahnung 31 einer Tasteneinheit mit der entsprechenden Verzahnung 32 der zugehörigen Bremsvorrichtung 1 kämmt.
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10a zeigt ein Diagramm der Betätigungskraft über den Weg bzw. den Schwenkwinkel bei unterschiedlichen Musikinstrumenten.
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Beim Tastendruck einer Tasteneinheit müssen verschiedene Kräfte bei verschiedenen Instrumenten aufgewendet werden, aber auch beim gleichen Instrument ist der Kraftverlauf von der Geschwindigkeit des Tastendrucks abhängig.
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Die Kurve 106 zeigt den Kraftverlauf eines Cembalos, die Kurve 107 den Kraftverlauf eines Konzertflügels 101 und die Kurve 109 den Kraftverlauf eines Musik-Keyboards. Dabei zeigt die Kurve 107 den Kraftverlauf bei einer ersten geringeren Geschwindigkeit V1 der Tasteneinheit 11.
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Bei einem Konzertflügel muss der liegende Hammer in Richtung der Saite beschleunigt werden. Da es sich dabei um eine Drehbewegung handelt, wird die notwendige Kraft zuerst noch erhöht, bis sich der Hammer von der Mechanik löst (sog. Auslösung) und nur noch mit seinem Impuls auf die Saite schlägt. Von dem Punkt der Auslösung an, fällt der Kraftbedarf zur weiteren Bewegung ab, der Benutzer spürt (bei einem „echten“ Konzertflügel - und hier simuliert) nur noch die Reibung der Mechanik, bis die Tasteneinheit am Anschlag (Endposition) auftrifft. Dort wird die Bewegung (in der Realität - und hier virtuell) durch einen Filz oder ähnliches gebremst bzw. gedämpft, so dass kein hartes Auftreffen der Tasteneinheit auftritt.
Reale Klaviere (aufrecht stehende Pianos, im Gegensatz zum Flügel) haben einen etwas anderen Kraftverlauf, da der Hammer nicht liegt, sondern steht. Auch das wird auf Wunsch simuliert.
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Ein Cembalo „zupft“ hingegen mit einer Feder an den Saiten. Dadurch muss am Anfang eine größere Kraft aufgewendet werden, um die Feder an der Saite vorbei bzw. darüber zu ziehen. Sobald die Saite von der Feder gezupft wurde, nimmt die Kraft fast komplett ab, so dass der restliche Weg der Tasteneinheit ohne Kraft bewegt wird. Auch hier kann der Verlauf entsprechend eingestellt werden
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Ein Musik-Keyboard hat nur regelmäßig eine Feder als Rückstellelement und Tasteneinheiten (meist aus Kunststoff), die nur wenig Masse und somit wenig Trägheit haben. Deshalb ist die nötige Kraft zum Bewegen der Taste von der Federkennlinie der Rückstellfedereinrichtung vorgegeben, was auch simuliert werden kann.
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10b zeigt nochmals die Kurve 107 mit dem Kraftverlauf beim Betätigen einer Tasteneinheit eines Konzertflügels bei einer ersten geringeren Geschwindigkeit VI, während die weitere Kurve 108 den Kraftverlauf bei der Betätigung einer Tasteneinheit 11 mit einer größeren Geschwindigkeit V2 darstellt.
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In dieser Abbildung ist z. B. schematisch der Unterschied des Anschlags für verschiedene Geschwindigkeiten für einen Konzertflügel dargestellt. Bei langsamer Bewegung (leises Spielen) spürt der Spieler (an einem realen Flügel) zuerst das Gewicht des Hammers und die Reibung zwischen den Teilen der Mechanik. Beim Auslösen des Hammers spürt er den Abfall des Widerstandes (ganz knapp vor der Endposition). Beim lauten Spiel (schnelles Anschlagen der Taste) spürt der Spieler vor allem die Trägheit aller Komponenten, von der Mechanik, dem Hammer und der Tasteneinheit selber. Dies kann ein vielfaches der nötigen Kraft beim leisen Spiel sein. Er spürt dann keine Ansteigen der Kraft, auch das Auslösen des Hammers ist dann nicht mehr so stark spürbar. Dieser Verlauf ist hier einstellbar.
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Mit der Erfindung ist es möglich, den Widerstand einer Tasteneinheit (z. B. Klaviertaste) beim Betätigen (Anschlagen) der Tasteneinheit zu verändern. Es kann die sogenannte Anschlagdynamik verändert werden. Die Bewegung wird durch einen Drehaktor gebremst. Die Rückstellung der Tasteneinheit kann mittels einer Rückstelleinrichtung erfolgen (z.B. in die Bremsvorrichtung integriert oder außerhalb). Die Rückstellkraft sollte nicht zu hoch sein, da der Spieler nicht zu viel Kraft aufwenden sollte, um die Tasteneinheit zu drücken. Gleichzeitig sollte die Kraft auch nicht zu niedrig sein, da die Tasteneinheit schnell genug wieder in die Ausgangsposition zurückbewegt werden muss, damit eine Tasteneinheit auch schnell hintereinander gespielt werden kann.
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Die Bremsvorrichtung kann direkt in der Drehachse der Tasteneinheit angebracht werden und führt das Drehmoment direkt auf die Befestigung bzw. den Tragkörper ab. Diese Variante ist insbesondere dann bevorzugt, wenn die Bremsvorrichtung klein ausfällt und trotzdem ein ausreichendes Drehmoment aufbringen kann.
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Es ist generell möglich, die Kraft über ein Getriebe zu übertragen. Die Kraft kann auch z. B. über eine Koppelstange übertragen werden. Die
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Die Bremsvorrichtungen können gegebenenfalls zu groß sein (ca. 2cm Breite pro Tasteneinheit), um nebeneinander platziert werden (besonders mit den schwarzen Tasten dazwischen). Die Bremsvorrichtungen 1 können dann in verschiedenen Höhen bzw. Winkelstellungen angebracht sein. Das Zahnrad an der Tasteneinheit kann dementsprechend groß gewählt werden oder für jede Tasteneinheit in einem spezifischen Winkelbereich. Ein Vorteil der Kraftübertragung über Zahnräder oder mit einem Riementrieb ist das mögliche Übersetzungsverhältnis, falls die Bremsvorrichtungen 1 für eine direkte Dämpfung nicht stark genug sind. So sind für ein Forte-Spiel am Piano bis zu 12 Nm auf dem Außenbereich der Tasteneinheit nötig.
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Die Bestimmung der Bewegung kann durch interne Sensoren erfolgen, z.B. bei der Bremsvorrichtung 1 mittels eines Magnetrings und eines Hallsensors. Der gleiche Sensor kann auch für die Erzeugung eines Signals (Tonerzeugung) verwendet werden. Beim Anschlag der Tasteneinheit wird ein Signal (Ton) erzeugt, vorzugsweise, wenn die Tasteneinheit eine gewisse (vorbestimmte oder einstellbare) Position überschreitet. Die Geschwindigkeit, mit der die Tasteneinheit bewegt wird, kann insbesondere die Lautstärke vorgeben. Mit einer höheren Geschwindigkeit wird ein lauterer Ton und mit einer niedrigeren Geschwindigkeit ein leiserer Ton erzeugt. Auf diese Weise könnte auf einen weiteren Sensor in der Tasteneinheit verzichtet werden. Alternativ kann nur der Sensor der Tasteneinheit für die Tonerzeugung und auch für die Bremsvorrichtung 1 verwendet werden. Das funktioniert gut, wenn dieser genau genug ist. Es können für die Bremsvorrichtung 1 und die Tonerzeugung auch verschiedene Sensoren verbaut sein.
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Es gibt eine Vielzahl an Versuchen, gute Haptik für Klaviertasten zu erzeugen. Die Schwierigkeit liegt darin, zum einen den Punkt (künstlich) nachzubilden, wenn sich an einem Klavier die Hammereinheit (von der Klaviermechanik) löst. Schwierig ist zum Anderen, die verschiedenen Tastenkräfte nachzubilden, wenn die Tasteneinheiten verschieden schnell gespielt werden. Je nachdem wie schnell die Tasteneinheit betätigt wird, wirkt entweder mehr die Reibung in der Mechanik (langsames Anschlagen bzw. leises Spielen) oder die Massenträgheit des gesamten Systems (schnelles Anschlagen bzw. lautes Spielen). So werden für handelsübliche E-Pianos mechanische Nachbildungen von Hammermechaniken verbaut, die nicht zur Tonerzeugung selbst beitragen, sondern lediglich die Haptik eines Flügels etc. imitieren. Das kann für das Spielgefühl des Spielers wichtig sein.
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Die Erfindung ermöglicht eine feine Steuerung der Tonerzeugung. Die Bremsvorrichtung 1 mit zueinander schwenkbaren Bremskomponenten 2, 3 ist stark und schnell genug, um die notwendigen Momente aufzubringen. Die Grunddämpfung ist sehr gering und eine höchstmögliche Adaptivität erzielbar. Die Dichtung der Bremsvorrichtung kann mit Ferrofluid erfolgen.
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Die Erfindung ermöglicht nicht nur eine einzige Hammermechanik nachzubilden, sondern beliebig viele unterschiedliche Widerstandsverläufe zu imitieren. Alle Parameter können vorzugsweise beliebig vom Spieler eingestellt werden, insbesondere die Höhe der Kräfte und auch der jeweilige Kräfteverlauf über den Schwenkwinkel der Tasteneinheit. Es ist auch möglich, Instrumente vorzuprogrammieren. So kann ein Barpiano, ein Konzertflügel, ein Cembalo, ein Musik-Keyboard, eine Orgel eingestellt werden.
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Die Bremsvorrichtung 1 hat eine große Spreizung zwischen Grundmoment und maximal erzeugbarem Moment. Das geringe Grundmoment ist wichtig, damit die Tasteneinheiten auch mit sehr wenig Kraft angeschlagen werden können. Zusätzlich kann die Rückstellkraft sehr niedrig gewählt werden, da nur das Grundmoment und das Gewicht der Tasteneinheit überwunden werden muss. Es kann so z.B. eine Feder mit kleiner Federkonstante verwendet werden.
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Bezugszeichenliste:
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- 1
- Bremsvorrichtung
- 1a
- Schwenkachse
- 2
- erste Bremskomponente
- 3
- zweite Bremskomponente
- 3a
- Vorderteil
- 3b
- Außenteil
- 3c
- Rückteil
- 4
- Aufnahmeraum, Spalt
- 5
- Bremsspaltabschnitt
- 5a
- Spalthöhe
- 5b
- minimale Höhe von 5
- 5c
- maximale Höhe 5
- 5d
- axiale Spaltrichtung von 5
- 6
- Bremsspaltabschnitt
- 7
- magnetorheologisches Medium
- 7a
- Partikel
- 7b
- Füllmedium
- 8
- Magnetfeld
- 9
- Magnetfelderzeugungseinrichtung
- 10
- Tragkörper
- 11
- Tasteneinheit
- 12
- erste Stellung
- 13
- zweite Stellung
- 14
- Signal
- 15
- Drehlager
- 16
- Ton
- 17
- Tonsignal
- 18
- Saite
- 19
- Betätigungseinheit, Hammereinheit
- 20
- Steuereinrichtung
- 21
- Sensoreinrichtung
- 21a
- Sensorkomponente
- 21b
- Sensorkomponente
- 22
- Anschluss
- 24
- elektrische Spuleneinheit
- 25
- Schalter
- 26
- Kern
- 27
- Dichtungseinrichtung
- 28
- Dichtmittel
- 29
- Anzeige
- 30
- Getriebe
- 30a
- Zugmittelgetriebe
- 31
- Verzahnung an 11
- 32
- Verzahnung an 1
- 33
- Riemen
- 34
- Kette
- 40
- Rückstelleinrichtung
- 42
- Federeinrichtung
- 43
- Magnetfeder
- 44
- mechanische Federeinrichtung
- 50
- Elektronische Steuereinheit
- 100
- Musikinstrumentkomponente
- 101
- Konzertflügel
- 102
- Klavier
- 103
- Klaviatur, Musik-Keyboard
- 105
- Resonanzkörper
- 106
- Kraftverlauf von 104
- 107
- Kraftverlauf von 101 (v1)
- 108
- Kraftverlauf von 101 bei v2
- 109
- Kraftverlauf eines Musik-Keyboards
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2027576 B1 [0002]
- US 2010/0031803 A1 [0002]
- DE 102020106335 B3 [0015]
