DE54886C - Einrichtung von Klaviatur-Musikinstrumenten zur Erzielung reiner Stimmung - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Die mit Klaviatur gespielten Instrumente, wesentlich also Klavier, Orgel und Harmonium, tragen gleichschwebend temperirte Stimmung. Jede Octave dieser Instrumente ist in zwölf gleiche Tonstufen getheilt, zu denen je eine Taste gehört. .

Durch die vorliegende Erfindung soll nun eine neue Einrichtung für Klaviaturinstrumente geschaffen sein, mittelst welcher in allen Tonarten Musikstücke rein gespielt werden können, ohne dazu wesentlich schwierige Abweichungen von der gebräuchlichen Spieltechnik zu erfordern.

Die neue Einrichtung,, welche im Nachstehenden in Verbindung mit einem Harmonium erläutert werden soll, hat natürlich für jeden der vielen in den Grenzen jeder Octave liegenden Töne je eine besondere Stimmerzeugungsvorrichtüng. Innerhalb der Octave ist indessen eine geringere Anzahl von Tasten vorhanden, deren Verbindung mit den tonabgebenden Theilen wechselbar gemacht ist. Es wird für eine bestimmte Tonart durch Einstellen des Instrumentes dafür eine bestimmte, der Tonart zugehörende, rein gestimmte Tonreihe gewissermafsen selbstthätig von den Tasten aus allen den durch die vorhandenen Erzeugungsvorrichtungen (Einzeltonwerke) möglichen Tönen heraus ausgewählt. Erreicht wird dies einestheils durch Benutzung der als Transponirvorrichtung bekannten Verschiebungsmöglichkeit der Klaviatur gegen die Tonerzeugungswerke seitlich hin und her, und zwar hier in der Länge einer ganzen Tastenoctave.

Was das zur Herstellung reiner Stimmung im Instrument nothwendige Tonmaterial zunächst anbelangt, so ist zu beachten, dafs die vierte Quinte von c (c-g-d-a-e), also e, in einen Octavenrahmen reducirt, nicht ganz gleich mit der rein gestimmten Terz vom c-Ton ist. Die Quinte ist um ein kleines Intervall höher als die Terz. Es ist üblich, solche Tondifferenz »Komma« zu nennen und sie durch einen kurzen waagrechten Strich über oder unter dem Tonbuchstaben zu bezeichnen, je nachdem der gemeinte Ton um ein Komma erhöht oder erniedrigt auftritt. Werden die Töne, die vom Grund-c-Ton aus in Quintenschritten in allen Octaven zu erreichen sind, mit einfachen Buchstaben bezeichnet, so ergiebt sich e als die vierte Quinte von c und e als die reine grofse Terz von c. In der temperirten Stimmung ist für e und e nur ein Ton vorhanden, der in Wirklichkeit für keinen der beiden Töne richtig ist, sondern zwischen beiden liegt. In dem mit reiner Stimmung ertönenden Instrumente müssen beide Töne e sowohl wie e wirklich vorhanden sein.

Dasselbe gilt auch für die Beziehungen aller anderen Töne zu einander. Es ist h z. B. als

Quinte zu e die grofse Terz von g, und a als Quarte zu e ist die grofse Terz von f und ähnlich weiter.

Wenn die Komma-Erniedrigung bezw. -Erhöhung der Töne in Anbetracht reiner Stimmung bis zu einem gewissen Grade fortgetrieben wird, so kann man das gesammte

Tonmaterial in vier Reihen gesondert zusammenstellen. · Die erste Reihe enthält dann die Töne mit reiner Buchstabenbezeichnung., sie heifst Quintenreihe. Die Reihe der Töne einer Komma-Erniedrigung, welche unter sich Quinten bilden, a-e-h-ßs-gis mag die

erste Obergrofsterzreihe oder kurz die erste Terzreihe heifsen; sie bildet in der Reihengruppe die zweite Reihe. Die rein gestimmte diatonische c-Dur-Tonleiter würde ihrer musikalischen Bestimmung gemäfs, aus drei reinen Dreiklängen bestehend, zu schreiben sein/-a-c, c-e-g, g- h -d oder diatonisch angeordnet c, d, e,f,g, a, h. Die Moll-Tonleiter für α ist in demselben Sinne zu schreiben: a, h, c, d, e, f, gis und für e-Dur: e,fis, gis, α, h, eis, dis. Hier sind eis, gis, dis als Terztöne zu a, e, h

um zwei Komma tiefer als die entsprechenden Töne der ursprünglichen Quintenreihe und um ein Komma tiefer als diejenigen der ersten Terzreihe. Die Töne in zwei Komma-Erniedrigung mögen die zweite Terzreihe heifsen und geben in der gedachten Reihengruppe die dritte Reihe ab.

Die vierte Reihe der Gruppe bilden die um ein Komma erhöhten Töne, welche z. B. aus dem Dur-Dreiklang as - c - es oder ■ dem Moll-Dreiklang c-es-g heraus zu entwickeln sind.

Die Reihe ist zu schreiben as- es- b-f- c

und die Reihe der Unterterzen zu nennen.

Für eine Anzahl von Tönen haben im vorliegenden Apparat je zwei auch nur eine einzige Tonerzeugungsvorrichtung, denn es ist nach theoretischen Folgerungen für die Praxis genügend, genau als gleich zu setzen ges=ßs, des = eis, as = gis und andere mehr.

In dem vorliegenden Harmonium entsprechen die in Fig. ι erkennbaren vier Reihen von Zungen und Cancellen nicht, wie sonst, vier Registern, sondern in den vier Reihen liegen die Töne gewissermafsen eines einzigen Registers nach der hier erwähnten Gruppe von vier Tonreihen geordnet. Die Töne sind darin so zahlreich vorhanden, dafs am vorliegenden Instrument in den Grenzen jeder Octave 55 Tonerzeugungsvorrichtungen liegen;

13 Töne kommen davon auf die erste und je

14 auf die drei anderen Tonreihen.

Nach gewöhnlichen Instrumentanordnungen müfsten dafür nun auch entsprechend viele Tasten in jeder Octave liegen. Es sind dagegen hier nur 20 Tasten in der Octave vorhanden, die noch dazu so liegen, dafs sie äufserlich für die Klaviatur wesentlich nur das gewohnte Bild von zwölf Unter- und Obertasten geben (Fig. 4 und 6).

Die Vermittelung zwischen der geringeren Anzahl der Tasten und der mehr als doppelt so grofsen Zahl der Tonerzeuger ist einestheils dadurch möglich gemacht, dafs die Hebel zu den Ventildeckeln der vier Cancellenreihen nicht entsprechend in vier, sondern nur in drei Reihen geordnet sind. Es lassen dies Fig. 3 und 5 erkennen. Es haben dazu je eine Cancelle der Unterterzreihe und eine der zweiten Terzreihe, also zwei Cancellen zusammen nur einen Ventildeckel und entsprechend einen Ventilhebel b². Auf diesen und den Ventilhebeln b und b^l stehen senkrecht prismatisch geführte, Stöfser genannte Stäbchen a² a a¹-.

Den so vorhandenen drei Stöfserreihen entsprechen an den Tasten drei Reihen nach unten weit abstehender Klötzchen c c¹ c², Fig. 1, welche gewöhnlich auf den oberen Köpfen gewisser Stöfser liegen. Wie bei jedem Harmonium werden auch hier die Tasten vermöge der Stützung auf diesen Stöfsern und Klötzchen von den Federn, welche die Ventildeckel niederdrücken, emporgehalten, und ein Druck auf irgend eine Taste bewirkt das Oeffnen eines Ventils.

Von der in Fig. 4 und 6 in der Länge einer Octave dargestellten Klaviatur haben die weifsen Untertasten die herkömmliche Gestalt, während die Obertasten in zwei oder auch in drei kürzere Tasten. getheilt sind. Von der c-Taste als Anfang sollen die weifsen Tasten der Reihe nach die rein diatonischen Stufen der ^vHauptdur-Scala und dies in allen Lagen der Klaviatur geben. Wie schon gesagt und wie weiterhin genauer beschrieben, lätst sich die Klaviatur derartig versetzen, dafs die c-Taste der Reihe nach oder auf Wunsch auch aufser der Reihe auf jeden Ton der Scala fafst und diesen auslösbar macht und jeder solchen Versetzung selbstverständlich alle anderen Tasten entsprechend folgen. In Fig. 6 bedeuten die mit Zahlen bezeichneten Kreise die an den Tasten nach unten weit vorspringenden Klötzchen c c¹ c². Die mit den Kreisen bezeichneten Orte, an denen die Klötzchen unter den Tasten stehen, sind so gewählt, dafs z. B. für die Tasten c, d, f und g als Repräsentanten der Quinttöne durch deren Klötzchen immer die Stöfser richtig belastet werden, welche den Ventilen der entsprechend richtigen Töne angehören. Es müssen Stöfser der ersten Reihe sein. Die Tasten e α h müssen dazu den

Terztönen entsprechend Stöfser erfassen und nehmen diese aus der zweiten Reihe.

So kommt es, dafs die Aufsetzpunkte verschiedener Tasten die Nachbartasten unterschneiden müssen. Der zu einer Taste gehörige Klötzchenkreis in Fig.' 6 ist also nicht immer unter dieser Taste zu finden. Pfeile an den Kreisen weisen auf die zugehörigen Tasten

hin. Die Klötzchen der Untertasten sind zudem durch Doppelkreise kenntlich gemacht.

Der Abstand eines jeden Klötzchens von seinem Nachbarklötzchen links und rechts ist in Richtung der Tastenbreite entsprechend den zwölf chromatischen Tonlagen gleich dem zwölften Theil der Octavenabmessung. Die erste von solchen chromatischen Lagen ist von der Taste c mit ihrem Klötzchen in der ersten-Reihe zu finden, die mit 5 bezeichnete dritte Taste d liegt mit ihrem Klötzchen in derselben Reihe, die mit 8 bezeichnete fünfte Taste e findet sich mit ihrem Klötzchen in der zweiten Klötzchenreihe u. s. w.

Die übrigen chromatischen Tonlagen sind in verschiedenen Klötzchenreihen von den Obertasten in Anspruch genommen. Die Obertasten sind zur Erzielung der nächsfliegenden Modulationen aus den durch die weifsen Tasten repräsentirten Hauptdur-Tonarten . bestimmt, und zertheilen. sich, wie gesagt, in zwei bezw. drei Theile. In der c-Lage der Klaviatur ist die Vertheilung der Klötzchen auf den Stöfsern in der Fig. 5 durch schwarze Ausfüllung der Stöfserkreise markirt. Die Tonzugehörigkeit und die Vertheilung der Klötzchen der Obertasten sind aus der Bezeichnung der Tasten in Fig. 6 leicht zu erkennen.

Zwischen die e- und die /-Taste ist eine besondere schwarze Obertaste für die,Töne eis oder f mit dem Klötzchen in der dritten Reihe eingeschaltet.

Aus der eigenartigen Klötzchenanordnung unter den zwanzig Tasten und aus den erwähnten Klaviaturverschiebungen ist ersichtlich, dafs die Enden der Ventilhebel zu den ersten beiden: Stöfserreihen durch einander liegen müssen, wie dies Fig. 3 und 5 auch erkennen, lassen, und dafs die meisten Hebel mehr als einen Stöfser tragen. Die zwei oder drei Stöfser auf einem Ventilhebel gehören dabei verschiedenen Reihen an, und zwar befinden sich in den Grenzen einer Octave in jeder Reihe 24 Stöfser. Die Abstände der Nachbarstöfser von einander sind genau gleich gröfs und halb so grofs als die entsprechenden Abstände der Klötzchen unter den Tasten von einander. Es erhellt hieraus, dafs — in der Richtung der Tastenbreite betrachtet — immer erst ein Stöfser um den anderen ein Klötzchen zur Auflage erhalten kann.

Man hat sich nun die Stöfser in zwei Gruppen von in jeder Octave je zwölf in chromatischer Lage zusammengehörige getheilt zu denken, und zwar gehören zu einer Gruppe aus den Reihen immer ein Stöfser um den anderen, so dafs man, von den neben einander stehenden Stöfsern auf dem Ventilhebel für den c-Ton ausgehend, von einer rechten und einer linken Stöfsergruppe sprechen kann. Es gehören also der erste, dritte, fünfte u. s. w. Stöfser jeder Reihe zur linken, und der zweite, vierte, sechste u. s. w. Stöfser zur rechten Gruppe. Die rechte Gruppe wird zum Spiel in allen Kreuztonarten, d. h. in den Klaviaturlagen g, d, a, e, h und ßs von den Tastenklötzchen belastet. Die linke Stöfsergruppe wird zum Spielen in c-Tonart und in den b -Tonarten, also in den Klaviaturlagen für f, b, es, as und des durch Klötzchen belastet.

Sind in Fig. 5 zur Kennzeichnung der Stöfserbelastung durch eine c-Klaviaturlage die Stöfserkreise schwarz gefüllt, so ist als ein Beispiel der Belastung einer rechten Stöfsergruppe in derselben Figur die ßs -Klaviaturlage durch Durchkreuzung der Stöfserkreise markirt.

Die so erklärte Gruppentheilung hat den Werth, dafs für gewisse . Tonarten gewisse Sondertöne für das Reinspielen einfügbar sind, wobei die Zugehörigkeit verschiedener Ventilhebel zu den beiden ersten Stöfserreihen (Fig. 5) von Belang ist.

Die Stellung der Stöfser auf den Ventilhebelenden und die Klötzchenanordnung ist so ordnungsgemäfs durchgeführt, dafs in allen zwölf Lagen der Klaviatur die Klötzchen diejenigen Stöfser erfassen, die zur Auslösung der richtigen Töne führen.

Zur praktischen Ausführung der Musikstücke auf vorliegendem Instrument werden diese sämmtlich in der Notenschrift in c-dur oder α-moll geschrieben und danach auf den diesen Tonarten zugehörigen meist weifsen Tasten gespielt. In . Modulationsfällen werden auch die Extratasten, welche mit besonderen Zeichen in der Notenschrift deutlich kenntlich zu machen sind, zum Gebrauch herangezogen. Die richtige Intonation, das ist die Tonart des Vortrages, wird unter Benutzung des oben beschriebenen Transponirverfahrens, also durch Verlegung der Klaviatur herbeigeführt.

Zur Verschiebung der Klaviatur und zur Feststellung in ihren einzelnen Lagen dient die im Folgenden beschriebene mechanische Einrichtung.

Die Klaviatur ruht in einem besonderen Gestell g, welches im Instrument auf dem Ventilverdeck d mit Leichtigkeit seitlich hin und her verschiebbar ist. In der unmittelbar hinter der Klaviatur emporgehenden Wand· h des Instrumentenkastens befindet sich ungefähr in der Mitte der Klaviaturlänge ein horizontaler Schlitz. Durch diesen reicht ein mit einem Handhabungsknopf versehener Schieber / hervor. An den Knopf k anfassend, vermag man die Klaviatur seitlich hin und her zu verschieben, doch mufs sie dazu vorher einmal aus ihrer Stellungssicherung ausgeklinkt sein und zweitens mufs sie ein wenig angehoben worden sein, damit eine Lösung der Klötzchen c von den Stöfsern α stattgefunden hat.

Ohne dies möchten Klötzchen und Stöfser unter der auf ihren Kopfflächen bei der Verschiebung stattfindenden Reibung leiden.

Die Stellungssicherung besteht aus einem Klinkhebel i, der mit seinem oberen schneidenartigen Ende in irgend eine der Zahnlücken einer gezahnten Leiste ο auf der Rückseite der Wand h einfafst. Der zweiarmige Klinkhebel ist am Klaviaturgestell g gelagert und trägt am anderen unteren Ende eine in Fig. 2 in zwei Theile zerlegte Rolle e. Der untere, diese Rolle bezw. Rollen haltende Arm des Hebels i steht im Ruhezustand schräg und fafst mit einem seitlich von ihm abstehenden Stift in in ein Hohlprisma η ein, das auf dem Schieber I senkrecht zu dessen Prismaführung festsizt. Zieht man an dem Knopf k in Richtung nach aufsen parallel der Tastenlänge, so versetzt das Hohlprisma η den Hebel i in eine Drehung in seiner Lagerung, und das Klinkenende löst sich aus der Zahnleiste 0. Hatte es durch Eingriff in die Zahnleiste die Verschiebung der Klaviatur gesperrt, so ist diese jetzt durch entsprechenden Druck auf den Knopf k frei hin und her bewegbar, ihre Anhebung vorausgesetzt.

Längs unter allen Tasten liegt eine Platte p, die am Gestell g hinten mit Gelenken r befestigt ist. An zwei Gehängen q hängt die Platte an zwei zweiarmigen Hebeln t i¹, Fig. 2. Die Hebel sind am Gestell g auf Stiften s gelagert, und von jedem Hebel reicht ein freies Ende nach der Instrumentenmitte hin unter den Klinkhebel i. Wird dieser mittelst des Knopfes k zur Zahnleiste ο aufs'er Eingriff gebracht, so pressen die nach abwärts sich bewegenden Rollen e die Hebelenden mit nieder. Die entgegengesetzten Hebelenden steigen dann an und ziehen die Platte ρ empor. Diese fafst mit ihrer vorderen Kante unter die gesammten Tasten und hebt diese um ein Weniges an. Die Klaviatur wird nun seitlich verschoben und durch Zurücklassen des Knopfes k mit dem Klinkhebel i an einer anderen Stelle wieder festgeklinkt. Eine bezw. zwei Federn u unter den Hebelenden tt^l befördern und sichern dann die Einklinkung und veranlassen zugleich damit die Senkung der Platte ρ und aller Tasten.

Die Entfernungen der Einklinkungen in der Zahnleiste ο sind von ungleichem Abstande (Fig. 7 und 8). Es entspricht dies der Festsetzung der Klaviatur auf rechte oder linke Gruppen von Stöfsern, wie oben beschrieben ist. Auf der Vorderseite der Wand h ist über dem Schlitz jede Einklinkung mit der ihr zugehörigen Tonart bezeichnet (Fig. 7).
■ Der oben erwähnten Zusammenfassung der dritten und vierten Ventilreihe und für deren wechselseitigen Gebrauch dient folgende mechanische Einrichtung:

Aus der Fig. 6 ist ersichtlich, dafs zur dritten Stöfserreihe die Hebel b² eine doppelte Ventilklappe bewegen. Diese Ventilklappe deckt immer eine Cancelle der dritten und eine Cancelle der vierten Reihe gemeinsam. So sind, wie schon oben gesagt, Paare von Cancellen gebildet, die zugleich geöffnet werden. Beide Töne eines solchen Cancellenpaares dürfen aber nicht gleichzeitig ertönen, es soll vielmehr für den enharmonischen Wechsel der eine oder der andere allein zum Ertönen kommen. Deshalb befindet sich unter der Windlade, die für die hier in Rede stehenden Cancellenraumreihen ganz längs durch eine Scheidewand n, Fig. i, getheilt ist, in dem Windvorrathskasten eine besondere, mit einem Knieschwengel sch bewegbare Windsperrvorrichtung. Die Ventilklappen v¹ und v², die aus dem Windvorrathskasten in die besonderen Windladenräume w^l und n>" einführen, stehen mit ihren im Winkel abstehenden Angriffsarmen zu den beiden Anläufen auf der Stange st derartig beiderseits aufserhalb der Anläufe,- dafs je nach Lage der prismatisch in Richtung ihrer Länge verschiebbaren Stange nur das eine oder nur das andere der beiden Ventile geöffnet sein kann. Die gegen einen dritten Anlauf an der Stange drückende Feder f zwingt im unberührten Zustand der Einrichtung die Stange, nach der Zeichnung nach rechts hingedrückt zu liegen. ■ Danach ist das Ventil v¹ immer geöffnet, und es wird bei einer Bewegung des Hebels b² der niedrigere Ton zur Erzeugung kommen, während für den enharmonischen Wechsel der höhere Ton auftritt, wenn mittelst des Knieschwengels die Stange st in ihre Lage nach links hingerückt und deshalb das Ventil i>² geöffnet, das Ventil v¹ geschlossen wird.

Klötzchen und Stöfser in ihrer Berührung am vorliegenden Harmonium entsprechen an anderen Klaviaturinstrumenten der mechanischen Instrumentenpaarung, in der eine Ueberführung der Tastenbewegung in Tonerzeugung oder Tonauslösung vor sich geht. Man kann also allgemein für andere Klaviaturinstrumente von Tonerzeugungswerk - Angriffspunkten (Stöfserköpfen) und angreifenden Tastenpunkten (Klötzchen füfsen) reden und diese sich unabhängig von der Gestaltung der einzelnen Tonerzeugungswerke gemäfs der hier beschriebenen Reihenordnung und Gruppenzusammenfassung angeordnet denken.

Durch Gebrauch der in Fig. 6 genau bezeichneten 7 Unter- und 13 Obertasten sind in der c-Lage der Klaviatur folgende Dreiklänge vollständig rein zu spielen.

Dur: ges, des, as, es, b.

^b, S-, c,.g, d, a. d, a, e, h, fis.

Moll: b,f, c, g,d.

g, d, a, e, h, fis. fis, eis, gis, dis, ais.

Liegt eine andere als c-Lage vor, so kann man Dreiklänge spielen, welche in demselben Verhältnifs zu der Tonart der jeweiligen Lage stehen, wie die hier aufgeführten Dreiklänge zum c-Ton.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Einrichtung an Klaviatur-Musikinstrumenten zur Erzielung reiner Stimmen, dadurch gekennzeichnet, dafs

   a) die Angriffsklötzchen (c) an den Tasten und die Stöfser (a) für die Tonerzeuger in parallelen Reihen derart angeordnet sind, dafs durch Verschieben der Klaviatur die einer bestimmten Tonart entsprechenden Angriffsklötzchen (c) und Stöfser (a) über einander gestellt werden,

   b) die Stöfser (a) innerhalb der Reihen in eine rechte und eine linke Gruppe derart getheilt sind, dafs für eine gewisse Anzahl der Tonarten ausschliefslich die Stöfser der einen Gruppe und für eine Anzahl anderer Tonarten die Stöfser der anderen Gruppe von den Angriffsklötzchen (c) der Tasten beeinflufst werden.
2. 2. An einem mit den unter i. angegebenen Einrichtungen versehenen Instrumente die Anordnung einer Reihe Ventilklappen für zwei Reihen (3. und 4. Reihe) von Tonerzeugern in der Weise, dafs die Ventile hebel (bj dieser Reihen nur von einer Reihe der Angriffsklötzchen (c₂) bethätigt werden und das. Ertönen der einen oder anderen Reihe dieser Tonerzeuger nur von der Luftzuführung in die eine oder andere Cancellenreihe (V₁ oder W₂) abhängt, je nachdem vermittelst des Kniepedals (sch) die Klappe der einen Reihe (vj oder der ·, anderen Reihe (v%) geöffnet wird.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.