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"Doppel-Prellmechanik"
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Gemäß dem Prinzip eines Prellgetriebes mit einem Hammer ausgebildete
Anschlagsmechanik für Klaviere mit - insbesondere elektromechanisch abgetasteten
- Schwingern Die vorliegende Erfindung betrifft eine gen dem Prinzip eines Prellgetriebes
mit einem Hammer ausgebildete Anschlagsmechanik für Klaviere mit - insbesondere
elektromechanisch abgetasteten - Schwingern, wie Saiten, Zungen, Stäben usw., nach
dem Oberbegriff von Ansrruch 1.
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Die Anschlagsmechanik für Klaviere od.dgl. hat seit langem, dh. schon
seit dem Bestehen dieser Gattung von Musikinstrumenten bekanntlich immer wieder
Probleme aufgeworfen und Anlaß zu Versuchen für Verbesserungen gegeben. Im Laufe
der jahrhundertealten Entwicklung sind die einfachen Anschlagsmechaniken so zu immer
mehr verbesserten, aber auch komplizierteren Konstruktionen weiterentwickelt worden,
die zwar zuletzt hohen Anforderungen an Repetitionsfähigkeit, Dynamik des Spiels
usw. entsprechen, aber einen hohen Aufwand an mechanischen Teilen und deren Maßtoleranzen,
sowie an Präzision beim Zusammenbau erfordern, wobei immer noch viel Arbeit für
dieeKakte Justage durch speziell geschulte Fachkraft aufgebracht werden muß. Beispiele
für diese Entwicklung sind in dem Konversations-Lexikon "Der Große Brockhaus'9»
Leipzig 1931, unter dem Stichwort "Klaviere" in Form einer Übersicht über Mechaniken
der ursprünglichen einfachen bis zu der letzten hochentwickelten Stufe dargestellt.
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Im Zuge der neueren Tendenzen zu besonders preiswerten Klavieren,
insbesondere unter Verwertung der elektromechanischen Abtastung von mechanischen
Schwingern kleiner Größe oder kleiner Spannungsanfordrungen, sind nun viele Versuche
unternommen worden, die Anschlagsmechanik wieder zu vereinfachen, wobei in der Regel
an die Ausbildungen der Zeit um 1920 angeknüpft wurde, zB. der DE-PS 104 871S der
DE-PS 422 o21 usw. Ein Beispiel für die Entwicklungsbemühungen der jüngster Zeit
ist der DE-AS 13 ol 954 zu entnehmen, wobei für die Rückbewegung des Hammers nach
dem Anschlag von gegeneinander wirkenden elastischen Polstern Gebrauch gefacht wirde
Bisher ist es noch nicht gelungen, insbesondere auf solchem Wege und mit solchen
Mitteln eine konstruktiv einfache Anschlagsmechanik zu entwerfen, die weitgehend
die vorteilhaften Eigenschaften der Hochentwickelten Klaviermechanik der neuesten
Zeit, wie Repetierfähigkeit, Dynamik des Anschlags. Fühlrückwirkung auf den
Finger
des Spielers aufweist.
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Der vorliege^1en Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, erz
solche konstruktiv einfache Anschlagsmechanik laut dem Oberbegriff von Anspruch
1 derart zu verbessern, daß sie auch bei leisem Spiel einen gleichmäßig sicheren
Anschlag vermittelt, für starken Anschlag geeignet ist und sichere Repetitionen
des Anschlags ermöglicht; hierin ist auch die Teilaufgabe enthalten, daß die Anschlagsmechanik
an beliebige Schwingerarten anpaßbar, in einfacher Weise mit einer Dämpfermechanik
kombinierbar und schließlich vor allem in einfacher Weise montierbar und mit minimalem
Aufwand justierbar sein soll.
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Die vorbeschriebene Aufgabe wird erfindungsgemaß dadurch gelöst,
daß (a) der Hammer auf dem Prellhebel unmittelbar ebenfalls um eine zur Längsleiste
parallele Achse mittels eines zweiarmigen Hebels schwenkbar gelagert ist, dessen
einer Arm starr auf dem Prellhebel befestigt ist und dessen anderer Arm an seinem
freien Ende den Hammer trägt und mit dem einen Arm mindestens annähernd gelenkartig
so verbunden ist , daß er bei der Ausschwenkung vernachlässigbar wenig durchgebogen
wird, (b) und auf der Taste bzw. dem ihr zugehörigen Hebelverlängerungsstück ein
vorzugsweise U-förmiger Bügel mit zu der Längarichtjung der Taste parallelen Seitenwänden
für einen Magneten in mindestens einer derselben und der zwischen den Seitenwänden
schwenkbare Prellhebel einen gleichartigen Magneten enthalten,
(c)
wobei die magnetischen Pol-Achsen entgegengesetzt parallel gerichtet und die Polachse
des im Zwischenhebel, dh. des Prellhebels angeordneten Magneten entgegengesetzt
der Schwenkrichtung beim Anschlag in einer Linie zwischen den Seitenwänden des U-förmigen
Bügels und parallel zu diesen entsprechend der Anschlagsbewegung um einen Teil des
Hubs derselben versetzt sind.
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Der durch diese Lösung der obenbeschriebenen Aufgabe vermittelte
technische Fortschritt besteht darin9 daß für die einzelnen Teil funktionen der
Anschlagsmechanik besonders zweckmäßige Einzel-Besonderheiten vorgesehen sind, wie
zB. die gelenkartige Verbindung des Hammer Hebelarms mit dem Prellhebel, wodurch
unerwünschte Prelleffekte, wie bei Federlagern, vermieden werden, und die Magnetanordnung,
durch welche eine Druckpunkt-Wirkung herbeigeführt wird, die einen sicheren Anschlag
des Schwingers auch bei schwacher oder zaghafter Tastenanschlags-Bewegung gewährleistet,
bzw. dem Spieler eine Fühlrückwirkung zu seinem Finger vermittelt.
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Der grundlegende Erfindungsgdanke dieser Lösung besteht also darin,
daß sogenannte "weiche" elastische Übertragungsmittel vermieden werden, aber durch
das ebenfalls nicht-elastische Mittel eine magnetischen aus schließlich kraftschlüssigenHemmung
ein. praktisch reibungsarmer Antrieb herbeigeführt und schließlich durch eine zweckmäßige
Abfangvorrichtung für den Hammer Mehrfach Prellanschläge am Schwinger vermieden
werden Bin weiterer erfindungswesentlicher Faktor bei der vorliegenden neuen Konstruktion
besteht also in einer sorgfältig abgestiii'-ten Verwertung von reibungsarmen, nicht-federnd
wirkenden Kraftübertragungs- und Bewegungsmechanismen.
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Die Ausgestaltungen der Erfindung, teilweise in verschiedenen konstruktiven
Varianten, sind Gegenstände der Unterans7rtche.
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Ausführungsbeispiele für die Erfindung sind im folgenden anhand der
Zeichnung näher beschrieben; es stellen dar: Fig.l; einen Querschnitt durch ein
elektronisches Klavier mit elektromechanischer Abtastung von angeschlagenen Zungen,
sowie einer Anschlagsmechanik mit doppelarmigem Prellhebel und einstUckigem, mittels
gelenkartiger Verbindung doppelarmigem Hammerhebel; Fig.2: einen Querschnitt durch
ein im wesentlichen der Fig.1 ähnliches Ausführungsbeispiel, jedoch mit auf einer
Welle gelagertem Hammerhebel; Fig.3: Detailzeichnungen mehrerer Einzelteile des
Ausführungsbeispiels der Fig.2; Fig.4: einen Querschnitt durch ein elektronisches
Klavier mit elektromechanischer Abtastung von angeschlagenen Zungen, sowie einer
Anschlagsmechanik mit einarmigem Prellhebel und zugehöriger Lagerstelle, sowie darauf
montiertem einstückigem, mittels gelenkartiger Verbindung doppelarmigem Hammerhebel.
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In Fig.1 sind auf der Grundplatte l mit der vorderen Abschlußplatte
bzw. -leiste 2 und der rückwärtigen Längsleiste 3 die Lagerstütte 4, die Montagestütze
5 - je mindestens an den Seitenenden der Grundplatte 1, gegebenenfalls aber auch
an mehreren in Längsrichtung verteilten
Stellen - und die U-förmige
Längs-Profilschiene 6 be festigt, auf deren hinterem senkrechtem Schenkel 7 in einer
Schneidenlagerung 8 in an sich bekannter Weise das U-förmige Hebelverlängerungsstück
9 einer jeden Ganztonlo bzw. Halbtontaste 11 geführt ist; die oft übliche Feder-Vorspannung
der Taste ist nicht dargestellt.
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Auf der zweckmäßigerweise in Längsrichtung durchgehenden Welle 12,
die in der Lagerstellenstütze 4 gehalt ten ist, ist der zweiarmige Prellhebel B3
in an sich bekannter Weise reibungsarm gelagert; auf ihm ist der eine Arm 14 des
zweiarmigen Hebels für den Hammer 15 starr bebefestigt, während der andere Arm 16,
an dessen freiem Ende 17 der Hammer montiert ist, mit den einen 14 durch die Quer
rille 18 mindestens annähernd gelenkartig so verbunden ist daß er bei der Ausschwenkung
vernachlässigbar wenig durchgebogen wird.
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Der Prellhebel 13 wird von dem Ängs-Hebelverlängerungsstück 9 mittels
der in dem Gewindeblock 19 geführtten Pilotschraube 20 - also justierbar - an der
mit einem Dämpfungspolster 21 versehenen Unterfläche bei Betätigung der Taste 10
bzw. 11 beaufschlagt und dabei entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn um die Achse der
Welle 12 geschwenkt, obei das dem Hammer 15 benachbarte freie Ende 22 des Prellhebels
13 und damit der Hammer 15 mit dem ohm zugeordneten Arm 16 nach oben, dh. in Richtung
auf die als Schwinger eingebaute einseitig eingespannte Zunge 23 geworfen.
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Da aber die Nase 24 am freien Ende 22 des Prellhebels 13 nach einem
gewissen Hub an dem Anschlag 25 mit Dämpfungspolster 28 anstäßt und somit an einer
weiteren Schwenkung gehindert wird, überträgt sich der Bewegungsimpuls auf den dem
Hammer 15 zugeordneten, gelenkartig gelagerten Arm 16, dh. den eigentlichen Hammerstiel,
so daß
der Hammer 15 an der Zunge2anstößt, diese zum Schwingen
erregt, dann aber sofort infolge der Rückwirkung der Zunge 23 zurückfällt, wobei
das freie Ende 17 des Hammer stiels durch das n der Innenseite der Nase 24 angebrachte
Dämpfungspolster 27 aufgefangen und somit gehalten wird; eine Mehrfachprellung wird
somit dadurch vermieden.
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Bei der Rückkehr der Taste lo, 11 in ihre RuhelagA kehrt auch der
Prellhebel 13 in seine Ausgangslage zurück, wobei sein freies Ende auf dem mit einem
Dämpfungspolster 28 ausgestatteten Anschlag 29 zum Aufliegen kommt.
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Das Dämpfungspolster 26 und der Anschlag 29 mit dem Dämpfungspolster
28 sind auf der U-förmigen Längsschiene 30 montiert, die ihrerseits an der Montagestütze
5 ortsfest befestigt ist und teilweise mit ihrem einen Schenkel als Anschlag 25
dient.
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Die als Schwinger dienenden Zungen, von denen die eine 23 dargestellt
ist, sind mittels eines Fußes 31 und eil.3r Schraube 32 auf der sich ebenfalls in
Längsrichtung erstreckenden Winkelschiene 33 montiert, die auf angewinkelten Lappen
der Montage stütze 5 befestigt ist und die Polschuhe, zB. 34 mit der Wicklung 35,
für induktive Abtastung trägt. Auf dem Hebelverlängerungsstück 9 der Taste 1o bzw.
11 ist in der Nähe der Schneidenlagerung 8, damit eine möglichst achließliche Winkel-Schwenkungskomponente
praktisch ohne Höhenverschiebungskomponente zustandekommt, der Federausleger 36
mit dem Dämpfungspolster 37 montiert, das in Ruhelage der Tasten (to, 11) an dem
freien Ende der Zunge 23 anliegt und diese somit hindert, dann Schwingungen auszuführen.
Bei Betätigung der Taste (lo, 11) wird dieses Polster 37 vom Zungenende abgehoben,
die Zunge 23 also zu Schwingungen - infolge des Hammeranschlags - freigegeben.
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Die Funktion des Anschlagsmechanismus, dh. die Schwenkung des Prellhebels
13 entgegen dem Uhrzeigersinn und damit der Antrieb des freien Arms 16 mit dem Hammer
15 gegen die Zunge 23 wird noch wesentlich gefördert durch die Magnetanordnung 38
am hinteren Ende 39 des Hebelverlängerungsstucks 9, auf dem der U-förmige Bügel
40 montiert ist, zwischen dessen Seitenwänden das hintere Ende des Prellhebels bei
Betätigung der Taste eintaucht. Die Seitenwände des U-förmigen Bügels 40 und das
hintere Ende des Prellhebels 13 enthalten Magnete 41, 42, deren Polachsen senkrecht
auf der Zeichenebene stehen, dh. parallel zu der Längsrichtung der Welle 12 für
die Prellhebel 13 liegen, jedoch mit entgegengesetzter Polarität, so daß sie aufeinander
abstoßend wirken, und mit gegeneinander höhenversetzten Achsen.
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Da die Polachsen der Magnete 41 des Hebelverlängerungsstücks 9 in
der Ruhelage der Tasten lo, 11 in gleicher Weise unterhalb der Polachse des Magneten
42 des Prellhebels 13 liegt, wird bei kleinem Hub der Taste lo bzw. 11 zunächst
der Prellhebel 13 nach oben gedrückt, bis ereh bei Durchlaufen der gegenseitigen
Achsen der Magnete der Prellhebel 13 infolge der Abstoßungskraft nach unten gedrückt
wird, also der andere Arm des Prellhebels 13 mit dem Hammerstiel nach oben geworfen
wird; dabei empfindet der Spieler auf der Taste also einen "Druckpunkt", der ihn
zwingt, eine minimale Anschlagskraft auf zuwenden, andererseits aber auch dafür
sorgt, daß der Prellhebel 13 auch bei extrem langsamem Niederdrücken der Taste lo
bzw. 11 nach Überwindung des Druckpunkts mit verstärkter Kraft ausgelenkt und somit
der Hammer 15 mit Sicherheit gegen die Zunge ge 23 geworfen wird.
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Die gesamte Anschlagmechanik einschließlich der Schwinger (zB. Zunge
23) ist durch die Formhaube 43 gegen
Staub und mechanische Beschädigung
geschützt.
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Das AusfUhru} sbeispiel der Fig.2 unterscheidet sich von denjeniO-n
der Fig.l zunächst vor allem dadurch, daß für alle Lagerungs- und Montagestellen
eine gemeinsame Stütze 51 aus Blech mit angewinkelten Lappen, wie dem Lappen 52
für die Befestigung der Stütze auf der Grundplatte 53, dem Lappen 54 für die Montage
einer Winkelschiene 55 für tie Montage der Schwinger, zB. der Zunge 56, den Lappen
57 und 58 für die Befestigung des unteren 59 bzw. des oberen 60 Anschlags für die
Nase 61 des Prellhebels 62, sowie dem Lappen 63 für die in Längsrichtung durchlaufende
Winkelschiene 64, auf der die Lagerelemente zB. 65 für die Prellhebel zB. 62 mit
Bohrung 66 und Welle 67 montiert sind.
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Ein wesentlicher Unterschied zu dem Ausführungsführungsbeispiel der
Fig.1 besteht darin, daß der Hammerstiel 68 für sich einarmig ausgebildet und echt
gelenkartig durch eine Welle 69 in einer zugehörigen Bohrung des Prellhebels gelagert
ist. Es ist noch hervorzuheben, daß der Hammerstiel 68 in einer Aussparung 70 des
Prellhebels teilweise eingetaucht ist, um trotz Raumeinsparung dem Prellhebel 62
ausreichende Steifigkeit in Längsrichtung zu lassen. Der Tonabnehmer für die Zunge
56 ist in diesem Falle als Elektrode 70 ausgebildet und mittels der Schraube 72
und des zugehörigen Lappens 73 an der Winkelschiene 55 in an sich bekannter Weise
befestigt; außerdem ist die weitere Elektrode 74 für Klangmischungen vorbesehen.
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Alle übrigen Besonderheiten sind praktisch unverändert von dem Ausführungsbeispiel
der Fig.1 übernommen, dies gilt insbesondere auch für die Magnetvorrichtung 75,
durch welche der Druckpunkt-Effekt herbeigeführt wird.
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In Fig.3 sind einige Teile, die für die Erfindung
besondere
Bedeutung haben, einzeln dargestellt: a) der eigentliche Prellhebel 101, mit seiner
eigenen Lagerstele 102, mit magnet 103, Aussparung 1o4, Lagerstelle 115 für den
Hammerstiel (vgl. Fig.3b), und Nase 1o6; b) der Hammerstiel in Seitenansicht mit
Lagerstelle 111 und eigentlichem Hammer 112; c) der Hammerstiel in Unteransicht
mit der Aussparung für einen Längszapfen des Hammers 112 (vgl. Fig.3b); d) der Gewindebock
121 - das Zwischenstück zwischen Hebelverlängerungsstück (9 in Fig. 1) und Prellhebel
(13 in Fig.1) - in Seitenansicht 122 mit der Gewindebohrung 123 für zu die Befestigung
auf dem Hebelverlängerungsstück (9 in Fig.1) und der gewölbten Oberflache 124 anstelle
der Pilotschraube (20 in Fig.1), sowie im Schnitt A-A und im Schnitt B-B; e) das
Lagerelement (65 in Fige2) in Seitenansicht 131, in Ansicht von hinten 132 mit dem
Schraubenloch 133 für die Befestigung auf der Winkelschiene (64 in Fig.2) und im
Schnitt 134; man erkennt dabei die Formgebung als (im Grundriß) U-förmiges Biegeteil
mit Seitenwänden 135, 136 und Rückwand 137; f) der Prellhebel (101 in Fig.2a) mit
dem geschwächten hinteren ende 141, dem Lagerelement 142, dem vorderen Teil 163
mit nase 1#4, Aussparung 145 und darin eingetauchten Hammerstiel 146; g) eine Rückansicht
des Prellhebels 151 mit den
U-förmigen Bügel 152 mit Magneten 153,
154, der auf dem U-Profil-förmigen Hebelverlängerungsstück 155 montiert ist; 156
ist die Grundplatte; h) der U-förmige Bügel 161 mit Magneten 162 in Vorder- und
Seitenansicht.
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Das Ausführungsbeispiel der Fig.4 weist wiederum eine andere Montageart
auf, mit der Seitenwand 201 mit den angewinkelten Lappen 202 für die Befestigung
auf der Grundplatte 203, dem Laßßen 204 205 für die in Längsrichtung durchlaufende
Winkelschiene 206 für die Montage der Schwinger, zB. der Zunge 207, hier zusammen
mit dem Polschuh 208 und dem Polschuhhalter 209 in Verbindung mit einem elastischen
Schwing-Verbindungselement 210. Der einstellbaren Dämpfung dient der elastische
Metallstreifen 211 mit angewinkeltem Lappen 212 für die Befestigung auf dem Hebelverlängerungsstück
und dem Lappen 213, der als Anschlag für dic Nase 214 am Hammerstiel 215 dient.
Mithilfe der in Längsrichtung durchgehenden, in den Seitenwänden gelagerten und
durch einen nicht-dargestcllten Mechanismus schwenkbaren Welle 216 werden alle Dämpfungsglieder
zB. 217 von den freien Enden der Zungen, zB. 207 abgehoben, wobei der sogenannte
Pedal-Effekt zustandekommt. Die Abhebung bei Betätigung der Tasten ist die gleiche
wie in den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen.
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Ein wesentlicher Unterschied dieses Ausfühtungsbeispiels der Fig.4
zu den vorbeschriebenen besteht darin, daß der Prellhebel 218 einarmig ausgebildet
und in dem Lagerstück zB. 219, das wie die anderen entsprechenden auf einer in Längsrichtung
durchgehenden Hohl-Rechteck-Profilschiene 220 montiert ist, auf einer durchgehenden
oder mehreren Wellenstücken schwenkbar gelagert sind. Die Hubübertragung
von
der Taste 221, 222 bzw. ihrem Hebelverlängerungsstück 223 aus U-förmigem Profilmaterial
(224) erfolgt durch die Pilotschraube 225 unter Zwischenschaltung eines Dämpfungspolsters
226.
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Die Magnetanordnung mit einem Magnet 227 in dem Prellhebel und einem
anderen 227a entgegengesetzt polarisierten, aber mit paralleler Magnetpol-Achse
ist in der Seitenwand eines auf dem Hebelverlängerungsstück 223 montierten Winkels
eingesetzt; die Anordnung der Magnete gegeneinander und ihre Funktion entsprechen
identisch derjenigen des Ausführungsbeispiels der Fig.1, wegen des einarmigen Prellhebels,
dh. der extremen Kürze des starr montierten Hebelarms desselben, ist die Magnetanordnung
lediglich zwischen Lagerstelle (219) und dem freien Ende 228 des Prellhebels mit
Nase 229 und Anschlagspolster 230 eingefügt. Die eigentliche Hubbeschränkung des
Prellhebels 218 erfolgt durch den Anschlag des Anschlagpolsters 230 an dem Lappen
213.
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Die Nase 214 des Hammerstiels 215 wird nach dem Anschlag des Hammers
231 bzw. einer Dämpfungseinlage 232 auf der Zunge 207 durch das Auf lagepolster
233 aufgefangen und an einem Rückprall, dh. an der Wiederholung des Anschlags gehindert.
Um die Lösung dieser Fängerfunktion am Dämpfungspolster 233 zu erleichtern, weist
der Hammer 231 auf seiner Rückseite den Ausleger 234 in Stiftform auf, der bei der
Rückkehr des Prellhebels 218 in seine Ruhelage und der Auflage auf dem Widerlager
den Hammerstiel 215 aus der Fängerlage am Dämpfungspolster 233 abhebt.
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Alle sonstigen Einzelheiten entsprechen entweder identisch oder mindestens
ähnlich auch bei diesem Ausführungsbeispiel demjenigen der Fig.1 und Fig2.