WO2020136932A1 - スロープ付きジャックを用いたピアノアクション機構 - Google Patents

Abstract

既存グランドピアノには、ジャック・ローラー間の滑り摩擦が原因でピアニッシモ演奏時にキーが引っかかる構造的欠陥があり、これを解決する。　併せて、打弦点移動による音色可変ピアノを提供する。 ピアノのアクション機構であって、既存のハンマーシャンクローラーの代わりにシャンクホイールＺを備え、既存のレペティションレバーの代わりにジャック本体Ａ１側面にスロープ面Ａ１ｂを備えることを特徴とする。このような構成とすることで、キー押下げ行程の最後でジャックＡの脱進時、シャンクホイールＺがジャック突上げ面Ａ１ａ上を転がり、脱進時滑り摩擦は消える。また、キー戻し行程で、シャンクホイールＺが、スロープ面Ａ１ｂを転がり、ジャック突上げ面Ａ１ａの上に滑らかに乗る。　併せて、既存のハンマーの代わりにノッカーシャンク２１ａとキャッチャーシャンク２１ｂとを持ち、両者の中央をコンロッドＸでピン結合し、シャンクフレンジｃ２をカムシャフトＷで移動させることを特徴とする。このような構成とすることで、ハンマーヘッド２２の打弦点を張弦方向に可動とする。

Description

スロープ付きジャックを用いたピアノアクション機構

　本発明は、ピアノのアクション機構に係るものである。

　鍵盤楽器は、音楽の発展と共に、外観や機構を変えながら進化を続けてきた。

　例えば、鍵盤楽器の祖と言えるオルガンは、２０００年以上前から、水力で動作する水オルガンに始まり、主に教会に設置されるパイプオルガンが多用されてきた。

　また、１８世紀前半までは、弦にくさびを打付けて音高決定と打弦・発音を同時に行うクラヴィコードや、弦を爪で引掻き発音するハープシコードが盛んに使われた。しかしこれらの鍵盤楽器は、音量が小さい、発音量の加減が自由にできない等の欠点があり、音楽表現力の制約が大きかった。

　また、１８世紀中場には、弦をハンマーで打ち、直ちにハンマーが退避するアクション機構（＝エスケープメント機構）を持った打弦楽器が出現した。この楽器は発音量を自由に加減でき、ピアノ・エ・フォルテと呼ばれ、現在のピアノの前身となった。しかし、ピアノ・エ・フォルテにも同一弦を高速で連打できないという欠点があった。

　上記欠点に関して、フランスのエラールにより、レペティションレバーを導入し高速連打を可能とする機構（＝ダブルエスケープメント機構）が発明され、解決された。このダブルエスケープメント機構を使ったグランドピアノは、打弦楽器として完成度が高く、演奏性に優れていたため、以後２００年以上、現在にいたるまで基本構造が全く変更されないまま、現代のグランドピアノの中心的機構として使われ続けている（図１、図１９）。

（課題１＝ジャック・ローラー間の滑り摩擦力）
　しかしながら、この完成度の高い既存グランドピアノアクション機構にも、「最弱音（ピアニッシモ（ｐｐ））での演奏性能が非常に悪い」という明らかな構造的欠陥がある。以下で詳細を示す。

　ピアノの演奏は、アクション機構を介して奏者の指により加速されたハンマーが、ジャックから離脱し、その時点で与えられた速度で慣性運動をした後、打弦することで成立する。この離脱の時点でのハンマーの速度を決める作業が、“ピアノ演奏”の物理的意味である（図１９）。

　ところで、既存のグランドピアノのアクション機構では、キーを静かに押下げて行くと、所定の距離下がった位置で、ハンマーの加速に伴う慣性力とは違う、特有のガクッとする抵抗感を指に受ける。この抵抗感は、「レットオフ感」あるいは「アフタータッチ」と呼ばれている。そして、この現象は周知の事実であり、グランドピアノの不可避の特徴とみなされてきた。

　しかし、当然ながらこの抵抗感は、ハンマーの加速に要する力ではなく、演奏に寄与しない不要な「外乱」である。

　この抵抗感の原因は、ジャックの突上げ面（図１９に表示）が非回転式シャンクローラーに接触しつつ滑り摩擦で移動する際の摩擦力が、キーの押下げ力に反映した押下げ抵抗力である（図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、図１９）。

　このキー抵抗力を「アフタータッチ」と呼ぶ場合があるが、アフタータッチの用語は別の内容を示す用例も多く、大きな混乱が見られる。また、用語「レットオフ感」も定義が明確ではない。以上から、以下では別の用語として、「レットオフ摩擦力」を定義して用いることとする。

　「レットオフ摩擦力」の定義は以下の通りである。
　即ち、「ジャックの突上げ面が、シャンクローラーとの間で相対的な位置のずれを生ずる際、ジャックの突上げ面がシャンクローラーから受ける力」と定義する。

　そして、既存のグランドピアノのアクション機構では「レットオフが発生する直前のキーの押下げ速度の時間変化（履歴）に依存して、レットオフ摩擦力が大きく変動する」ことが大きな問題となる。これについて、詳細を以下に述べる。

　既存のグランドピアノのアクション機構に用いられるシャンクローラーの「ローラー」という呼び名は、単に形が丸かったことに由来しており、シャンクローラー自体は、回転機構を有していない。
　実際には、「固定された円筒状バックスキンが、その円周面において、ジャックの突上げ面と滑り摩擦運動をしている」こととなる。この部品の機能は「ジャックの突上げによる衝撃を受け止め、ハンマーを振る」、「キーの押下げ行程の最後で、ジャックの突上げ面がローラーの下面から逃げる（＝レットオフする）際に、滑り摩擦をしながらジャックと相対的にずれてゆく」ことにある。

　ここで、キーの押下げ速度の時間変化（履歴）とレットオフ摩擦力との関係について、詳細を以下に述べる。

（状況Ａ）
　奏者が、キーの押下げ行程の前半で十分にハンマーを加速させた後、ジャックテールがレギュレーションボタンに接触する直前にキーの押下げ速度を緩めると、ハンマーは慣性で走り続け、突上げ面より僅かに先行する。この時、ジャックテールがレギュレーティングボタンで止められ、ジャックが回転し、シャンクローラーとジャックとの相対的な位置のずれが起きても、この場合には接触圧は０であるから、滑り摩擦は発生しない。
　即ち、状況Ａにおいて、レットオフ摩擦力は０である。

（状況Ｂ）
　奏者が、途中までキーをゆっくりと押下げ、レットオフ直前で急に押下げ速度を早めると、ジャック突上げ面は、ハンマー重量によるシャンクローラー面圧力とハンマーの加速に伴う慣性力によるローラー面圧力との合計を受け、シャンクローラーとの間で大きな滑り摩擦力が発生する。
　即ち、状況Ｂにおいて、明らかで大きなレットオフ摩擦力が発生する。

　ここで、ピアノを常識と離れた観点から観察することにする。
　ピアノは、「手でキーから情報を入力し、ハンマー速度という出力を出す情報伝達装置である」と捉えることができ、また逆に、「ハンマー慣性力が入力で、キーから指への反力が出力となる情報伝達装置である」とも捉えることができる。
　以下では後者の観点で演奏場面を観察することにする。
　なお、ここでの出力は信号値Ｓ（＝ハンマーに与える運動エネルギー）と外乱Ｎ（ハンマー運動に直接寄与しない摩擦や介在部品の運動・制止に費やされるエネルギー）の和である。

　奏者が、ピアニッシモ（ｐｐ）で演奏する時、ハンマー質量に与えるべき加速度は大変小さい。
　信号伝達の観点からは、扱う信号値Ｓが非常に小さく０に近いと言える。

　一方、レットオフ摩擦力は、状況Ａや状況Ｂで示した様に「キーの押下げ速度の履歴」に依存して大きく変動する。即ち、外乱Ｎは大きく変動し不安定で再現性が低い。

　この様に、ピアニッシモ（ｐｐ）の極繊細なコントロールを要する場面において既存のグランドピアノのアクションは、非常にＳ／Ｎ比が小さい（即ち悪い）。

　以上の考察から、「既存のグランドピアノのアクション機構には、ジャック・ローラー間の滑り摩擦が原因して、ピアニッシモ（ｐｐ）の演奏性が非常に悪いという明らかな構造的欠陥がある」と結論できる。

（課題２＝不要な介在機構）
　さらに、既存のグランドピアノアクションでは、レットオフが発生する時点で、２段階でエスケープが発生する。即ち、ジャックがシャンクローラー下方から逃げる際（第１のエスケ－プメント）と、その直後にレペティションレバーがドロップスクリューで静止されレペティションレバーが回旋する時点（第２のエスケープメント）である。グランドピアノアクションが、上記したダブルエスケープメント機構と呼ばれるのは、このためである（図１９参照）。

　ここで、第２のエスケープメントの機能は、「キーをわずかに戻した際に、レペティションレバーがスプリング作用によってシャンクローラーを持ち上げ、ジャック頭が滑らかにシャンクローラー下方に戻るのを助け、キーを休止位置まで戻さずとも連打を可能にする」事のみである。
　他方で、このレペティションレバーによる第２のエスケープメント機構は、ピアノを演奏するという楽器本来の機能である「ハンマーが弦を叩き発音する」行程には直接関与しない。
　もし、何らかの方法で「ジャックをローラー下に、常に、滑らかに、確実に戻す」事が可能であるなら、上記の第２のエスケープメント機構は不必要であり、「余計な作業負担を指に負わせる排除すべき外乱」でしかない。

　本発明は上記のような実状に鑑みてなされたものであり、既存の構造的欠陥を取り除き、最弱音での演奏性能を大幅に向上させたピアノアクション機構を提供することを課題とする。

（図１参照）
　上記課題を解決するために、本発明は、
　キーの打鍵操作に応じて弦を振動させるピアノアクション機構であって、
　前記キーが設けられたキーアセンブリと、前記弦を打つハンマーが設けられたハンマーアセンブリと、前記キーに付与された打鍵力を前記ハンマーの揺動力として伝達するウィッペンアセンブリと、を備え、
　前記ウィッペンアセンブリは、ジャックと、前記打鍵力により基端を支点に回転するウィッペンと、前記ジャックを前記ウィッペンの他端に回転自在に連結するジャック連結部と、を有し、
　前記ハンマーアセンブリは、車輪状のシャンクホイールと、前記ハンマーから延びるハンマーシャンクと、前記ジャックと接触することにより前記ジャックを前記シャンクホイールから離脱させるレギュレーティングボタンと、を有し、
　前記ジャックには、前記シャンクホイールを突上げる突上げ面と、前記シャンクホイールと接触するスロープ面と、前記レギュレーティングボタンと接触するジャックテールと、が設けられ、
　前記シャンクホイールは、前記ハンマーシャンクに回転自在に設けられ、
　前記ジャックと前記シャンクホイールとは、同一面内で回転し、
　前記スロープ面は、前記突上げ面と連接し、かつ前記ジャックテールと反対側に隆起・湾曲して形成されていることを特徴とする。

　本発明によれば、上記した既存の２つの構造的欠陥を取り除くことができる。
（第1の構造的欠陥「ジャックの摩擦力」の解決）
　即ち、既存のグランドピアノアクション機構における、シャンクローラーに相当する部材を、回転自在なシャンクホイールとすることで、ジャックがレットオフする際に、既存の機構で生じていた滑り摩擦が回転摩擦へと変更され、大幅な摩擦力低減ができる。
（第２の構造的欠陥「不要な介在機構」の解決）
　また、既存のグランドピアノアクション機構におけるレペティションレバーを排除し、ジャックの突上げ面に連接して新たにスロープ面を設けることで、打鍵後のキー戻し行程においてジャック突上げ面がシャンクホイール下に戻ろうとする際、スロープがホイールを支持しつつ滑らかに突上げ面までホイールが転がる事が出来、ジャックテールがレギュレーションボタンを離れると同時にシャンクホイール下にジャック突上げ面が潜り込こむ事が可能となる。
　即ち、新しいスロープ付きジャックが既存グランドピアノのダブルエスケープメント機能を提供する事になる。
　以上により、既存のグランドピアノアクションにあった、ピアノ発音機能には本来不必要なレペティションレバー機構を省略する事が可能となる。

　本発明においては、前記スロープ面の湾曲形状は、前記ジャックテールの前記レギュレーティングボタンに対する接触点を中心とし、前記突上げ面と前記スロープとの連結点までを半径とする円弧であることが好ましい。

　このような構成とすることで、打鍵行程の最後において、ジャックテールがレギュレーティングボタンに触れると同時にジャックのシャンクホイール突出し作用が途絶し、シャンクホイールの（従ってまたハンマーの）突放し機能（＝レットオフ機能）が発生し、ハンマーは慣性運動をして打弦する。
　打弦後に戻ってきたシャンクホイールは、レギュレーティングボタンにより回旋させられた後静止しているジャックのスロープ面に接触し支持される。
　引き続いて、キーを休止位置に向かって戻してゆく時、シャンクホイールを全く上下に加速する事無く、滑らかに突上げ面がシャンクホイール下にもぐる事を可能にする。

（図３、図６参照）
　本発明においては、前記シャンクホイールと前記突上げ面との接点が、前記シャンクホイールの中心点と前記ジャック連結部の中心点とを結んだ線分よりも前記スロープ面寄りに形成されることが好ましい。

　このような構成とすることで、ジャックがシャンクホイールを押している間中、ジャックがシャンクホイールから受ける力の分力が突上げ面をジャックテールの反対側に押し付け、ジャック頭部がテール側に逃げる事故を防止する。即ち、ジャック突出し行程の安定化がなされる。

　本発明においては、前記突上げ面は、前記スロープ面と前記突上げ面との交点と、前記ジャック連結部の中心点とを結んだ線分の垂線に対して、前記ジャックテールに向かって傾斜していることが好ましい（図６参照）。

　このような構成とすることで、シャンクホイールが突上げ面に乗った際に、シャンクホイールと突上げ面との接触点が、自動的にシャンクホイール中心・ジャック連結中心間線分に対し、ジャックテールの反対側に位置する事になる。その結果、上記の様に、ジャック突出し行程を安定化する。

　本発明においては、前記ウィッペンアセンブリは、前記ジャックを前記基端側に付勢するジャックスプリングを有していることが好ましい（図２参照）。

　このような構成とすることで、打鍵後のキー戻り行程に伴い突上げ面がシャンクホイール下に戻る行程の間中、ジャックのスロープ面がシャンクホイールから受ける反力に抗してスロープ面がシャンクホイールを支持し、突上げ面をシャンクホイール下に押し込む作用をする。

　前述した本発明の一の実施形態では、前記キーアセンブリは、略水平方向に延び、前記打鍵力を指から受ける第一キーと、略鉛直方向に延び、前記ウィッペンを突き出す第二キーと、前記打鍵力を前記第二キーに伝達する伝達部材と、を有し、
　前記第二キーは、前記打鍵力により、前記伝達部材を介して前記ウィッペン側に傾斜することが好ましい（図７参照）。

　このような構成とすることで、弦を鉛直方向に張設した場合、即ちアップライトピアノにおいても、グランドピアノでの適用と同様に、本発明によるウィッペンアセンブリ及びハンマーアセンブリを適用することができ、アップライトピアノにグランドピアノと同等のダブルエスケープメント機能に基づく演奏性能を付与することが可能となる。

　前記［００３７］記載の実施形態における、一の実施形態では、前記第一キーは、略水平方向に延びる水平部分と、上方に延びる鉛直部分と、が設けられた略Ｌ字状であり、
　前記水平部分は、前記鉛直部分下端から演奏者側に伸び、
　前記第二キーの下端から前記ウィッペン側に突出して前記伝達部材が形成され、
　前記鉛直部分は、前記伝達部材を介して第二キーと接触することが好ましい。

　前記第１キーと前記第２キーの力伝達方法をこのような構成とすることで、アップライトピアノにおいて、打鍵力を有効にハンマーの揺動力として伝達することがシンプルな設計で可能となる。

　前記［００３７］記載の実施形態における、他の一の実施形態では、前記伝達部材は、略垂直方向に延び、両端に係止部材が設けられた棒状に形成され、
　前記第一キーには、前記係止部材の一方が係合する第一取付孔が設けられ、
　前記第二キーには、前記係止部材の他方が係合する第二取付孔が設けられ、
　前記第一キーと前記第二キーとの間に、前記伝達部材が設けられていることが好ましい（図８参照）。

　このような構成とすることで、演奏部のキー高さとウィッペンアセンブリ及びハンマーアセンブリ設置高さの設計上の要請に合わせて、伝達部材の長さを自由に設定可能となる。
　従って、弦長の拡大や縮小への要望に対し、効果的に対応可能となる。

　前記［００４１］記載の実施形態における、他の一の実施形態では、前記第一キーより下方に、前記第二キーと、前記ウィッペンアセンブリと、前記ハンマーアセンブリと、が設けられていることが好ましい（図１０参照）。

　このような構成とすることで、ピアノ全体の重心が大幅に低くなり、設置上の安定性が大きく高まる。また、この構成により、ピアノの弦長に関して、非常に広い範囲が選択可能となる。

　前記［００２７］、［００３７］記載の実施形態(即ち、この型のグランドピアノ全てあるいはこの型のアップライトピアノ全て)のいずれかにおける一つの実施形態では、前記ハンマーの打弦位置を変化させるＳｗａｙアセンブリを備え、
　前記ハンマーシャンクには、前記シャンクホイールが設けられるキャッチャーシャンクと、前記ハンマーから延び、前記キャッチャーシャンクよりも前記弦寄りに配置されるノッカーシャンクと、前記キャッチャーシャンクと前記ノッカーシャンクとの間に懸架されるコンロッドと、が形成され、
　前記キャッチャーシャンクと前記ノッカーシャンクとは、互いに前記コンロッドにより、張弦方向と略鉛直方向に揺動可能に連結され、
　前記Ｓｗａｙアセンブリには、前記ノッカーシャンクを前記張弦方向に移動させるＳｗａｙ動作伝達機構が形成されていることが好ましい（図１１参照）。

　このような構成とすることで、ペダル駆動のＳｗａｙ動作伝達機構により、打鍵により惹起されるハンマーヘッドの打撃位置（即ち、打弦点）の、当該弦上での近い方の固定端からの距離を大きく（最大１０～２０ｃｍ程度）伸長する事が可能となる。このハンマーヘッドの移動を「Ｓｗａｙ」と呼ぶ事にする。
　このＳｗａｙした状態での打弦・発音では、このペダルを踏む前と比べ、大きな音色の変化を惹起する。

　この時、キーの演奏者押下げ部分が受けるハンマー慣性力による反力は、ハンマーヘッドの位置によって変化を受けず、また、発音の強弱変化性能、連打性能、ダンパー性能、もハンマーヘッド移動が無い時と同じで、変化しない。

　即ち、「音量・キーの操作感覚・同音連打性能・ダンパー性能に影響を与えることなく、演奏中のペダル操作によって自在に連続的に音色の変化を提供可能」という機能（＝Ｓｗａｙ－Ｈａｍｍｅｒ機能と呼ぶ）を持った「スロープ付きジャックのアクション機構を持ったピアノ」が実現する。

　本発明においては、前記Ｓｗａｙ動作伝達機構には、前記ノッカーシャンクと連結されたアンカーアームと、前記アンカーアームを押圧するカムと、が設けられ、
　前記アンカーアームは、前記張弦方向に揺動可能に構成され、
　前記カムは、前記キーの整列方向に延び、前記整列方向を軸に回転するカム本体と、前記カム本体から張り出すカムローブと、により構成されていることが好ましい（図１８（ａ）参照）。

　このような構成とすることで、Ｓｗａｙ動作伝達機構を設けるスペースを極力減らしつつ、ピアノにＳｗａｙ－Ｈａｍｍｅｒ機能を持たせることが可能となる。

　本発明においては、前記カムローブは、前記整列方向において、前記キーの高音側に向かうに伴い、その張り出す長さが漸次減少していくことが好ましい（図１２、図１８（ｂ）参照）。

　このような構成とすることで、各ハンマーに、対応する各弦の弦長に合わせた適切なＳｗａｙ量を付与することが可能となる。

　本発明によれば、「ジャック・ハンマ―シャンクローラー間にある滑り摩擦が原因で生ずる、最弱音での演奏性能の不良」及び「不必要な介在機構の存在」という既存の２つの構造的欠陥を取り除き、「最弱音での演奏性能を大幅に向上させたピアノアクション機構」を提供し、更に、ペダル操作で簡単に「打弦点移動による音色変化機能」を提供することができる。

本発明のアクション機構を実施形態１（＝グランドピアノ型）に適用したピアノの、打鍵前における拡大縦断面図である。 本発明のアクション機構を実施形態１に適用したピアノの、打鍵後における拡大縦断面図である。 本発明のアクション機構を実施形態１に適用したピアノにおいて、ジャック近傍の動作態様を説明する図である。 本発明のアクション機構を実施形態１に適用したピアノにおいて、ジャック近傍の動作態様を説明する図（ａ、ｂ）、及びダンパータブの作動態様を説明する図（ｃ、ｄ、ｅ）である。 本発明のアクション機構を実施形態１に適用したピアノの、ジャック近傍を示す図であって、（ａ）拡大斜視図、（ｂ）拡大縦断面図である。 本発明のジャックのスロープ形状の算出方法を説明するための図である。 本発明のアクション機構を実施形態２（＝アップライトピアノ・折り曲げキ―型）に適用したピアノの拡大縦断面図である。 本発明のアクション機構を実施形態３（＝アップライトピアノ・テンションロッド上部アクション型）に適用したピアノの拡大縦断面図である。 本発明の実施形態３及び４におけるテンションロッドの装着態様を説明するための図である。 本発明のアクション機構を実施形態４（＝アップライトピアノ・テンションロッド下部アクション型）に適用したピアノの拡大縦断面図である。 本発明のアクション機構を実施形態５（＝打弦点可変ピアノ）に適用したピアノの拡大縦断面図である。 本発明のアクション機構を実施形態５に適用したピアノの概略斜視図である。 本発明のアクション機構を実施形態５に適用したピアノにおいて、アンカーアーム近傍の動作態様を説明する図である。 本発明のアクション機構を実施形態５に適用したピアノの、平面視での動作態様を説明する図である。 本発明のアクション機構を実施形態５に適用したピアノの、平面視での部分拡大断面図である。 本発明のアクション機構を実施形態５に適用したピアノにおけるＳｗａｙ量の算出方法を説明するための模式図である。 本発明のアクション機構を実施形態５に適用したピアノにおける、Ｓｗａｙ動作に伴うハンマーの上下動をシミュレーションした結果を示す図である 本発明のカムの形状の算出方法を説明するための模式図である。 従来のグランドピアノのアクション機構を示す拡大縦断面図である。 従来のアップライトピアノのアクション機構を示す拡大縦断面図である。

　以下、図１～図１０を用いて、本発明の実施形態に係るアクション機構について説明する。
　なお、以下に示す実施形態は本発明の一例であり、本発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、これらの図において、ハッチングが施された部材は、キーの整列方向に延びる梁状の部材であり、ハッチングが施されていない部材は、各キーに個別で設けられている部材である。

＜実施形態１（＝グランドピアノ型）＞
　以下、図１～図６を用いて、本発明の実施形態１に係るアクション機構について説明する。
　本実施形態では、アクション機構をグランドピアノに適用した例を示す。

　まず、本実施形態１に係るアクション機構の構成部材について、図１及び図２を用いて説明する。

　図１及び図２に示す様に、本実施形態１に係るアクション機構は、ウィッペンアセンブリ１と、ハンマーアセンブリ２と、ダンパーアセンブリ３と、キーアセンブリ４と、弦５と、を備えている。
　なお、図１及び図２において、ハッチングが施された部材は、キーの整列方向に延びる梁状の部材であり、ハッチングが施されていない部材は、各キーに個別で設けられている部材である。また、説明の便宜上、図２に示しているスプリングｓ１～ｓ５は、図１では省略している。

　ウィッペンアセンブリ１は、ジャックＡと、ウィッペン１１と、ジャックスクリュー１２と、ウィッペンレール１３と、ウィッペンレスト１４と、を有している（ジャックＡの詳細は図５を参照）。

　ウィッペンアセンブリ１において、さらに詳述すれば、ウィッペン１１は、その左端が、ウィッペンレール１３に固定されたウィッペンフレンジｃ１に断面内で回転自在に連結され、ウィッペンスプリングｓ１により常時時計回り（以後、右回りと表示する）に圧迫されている。
　また、ウィッペン１１の右端には、ジャック連結ピンｐ１（ジャック連結部）を介してジャックＡが断面内で回転自在に連結され、ジャックスプリングｓ２により常時左回りに圧迫されている。
　また、ウィッペン１１には、その略中央から下方に向かって山なりに突出するウィッペンヒール１１ａが設けられ、キャプスタン４２の上端と接触している。

　ジャックスクリュー１２は、ネジ部１２ａと、上端がジャックＡのジャック本体Ａ１（図５参照）と接触する略円柱状の頭部１２ｂと、により構成されている。ネジ部１２ａは、ウィッペンヒール１１ａとウィッペン１１の右端との間で、ウィッペン１１の上下方向を貫通する様に設けられており、適宜回転させることにより、ウィッペン１１から上方向へ突出する長さを変更することができる。また、頭部１２ｂには、その円周方向に沿って複数の孔が設けられており、この孔に、工具等を挿入することで、ネジ部１２ａの回転を容易に行うことができる。

　ウィッペンレール１３は、その上部がハンマーレストになっており、ハンマーレストフェルトｆ１が設けられている。ただし、特別にハンマーを強打した時とメンテナンス時を除き、通常はハンマーシャンク２１とハンマーレストフェルトｆ１とは離れている。

　ここで、上記した様に、“ピアノ演奏”の物理的意味は、「弦をたたくハンマーに指が外力を与え、加速することで発音させる」ことである。ハンマーの慣性力のみが指に反力を生じさせることが発音機構の理想であり、それ以外に追加の操作上の力を必要とする場合、その力は“演奏操作”にとって有害なノイズとして機能する。
　従って、指からハンマーまでの介在部品の質量は最大限ゼロに近づける必要がある。
　処が、現状のグランドピアノ、アップライトを見ると、鍵盤からハンマーまでの間に介在する機構の静的バランスを取るために、習慣的に無批判に「介在部品に鉛の錘をつけて」調節している。そのため、ハンマー慣性力以外に不必要な介在部品の慣性力が発生しており、有害なノイズとなっている。
　特に高速で操作する場合の邪魔な大きな外乱となり、対策が必要である。

　具体的解決策は、介在部品の無意味な慣性質量を徹底的に削除することである。
　バランス取り力、部品位置の戻り力などの力発生源を目的とした錘の重力は使わない。
（例：ダンパー押し付け力用錘、ハンマー等のアクション部品の戻り力・バランス用錘）
　これらの力発生源を全てバネに変更する。即ち、本発明では、図２に示す様に、スプリングｓ１～ｓ５を設けることで、上記の問題は解決する。

　ハンマーアセンブリ２は、ハンマーシャンク２１と、ハンマーシャンク２１の先端に設けられたハンマー２２と、ハンマーシャンクレール２３と、レギュレーティングボタン２４と、シャンクホイールＺと、を有している（図１参照）。

　ハンマーアセンブリ２において、さらに詳述すれば、ハンマーシャンク２１は、その基端が、ハンマーシャンクレール２３の上面に固定されたシャンクフレンジｃ２の端部に、断面内で回転自在に連結され、ハンマー戻しスプリングｓ３により常時反時計回り（以後、左回りと表示する）に圧迫されている。このハンマー戻しスプリングｓ３のバネ定数は、実施形態がグランドピアノの場合とアップライトピアノの場合とで、適性値が大きく異なる点に留意する。

　ハンマー２２は、ハンマーシャンク２１と連結されるハンマーウッド２２ａと、ハンマーウッド２２ａから上方に延び、弦５を打弦するハンマー本体２２ｂと、により構成されている。

　シャンクホイールＺは、ハンマーシャンク２１の基端の至近位置から下方に向けて突設されたホイールブラケットＢを介して、断面内で回転自在に設けられている。
　シャンクホイールの円周面は浅いＶ型溝を形成し、表面にフェルト層を張り、更にその上に既製品のＯ－リングを被せる。これにより打鍵時の衝撃吸収作用を付与する。
　また、シャンクホイールＺは、休止時及び突上げ行程の間中、ジャックＡの突上げ面Ａ１ａ（図５参照）と接触している。

　レギュレーティングボタン２４は、ネジ部２４ａと、打鍵時に下端がジャックＡのテールＡ２（図５参照）における端部の隆起部Ａ２ａ（図５参照）の頂点ｐ２（図５参照）と接触する略円柱状の頭部２４ｂと、により構成されている。ネジ部２４ａは、ハンマーシャンクレール２3の底面から、鉛直下方に突設されており、適宜回転させることにより、その突出する長さを変更することができる。また、頭部２４ｂには、その円周方向に沿って複数の孔が設けられており、この孔に、工具等を挿入することで、ネジ部２４ａの回転を容易に行うことができる。

（ウナコルダ機能とアクションアセンブリ）
　ここで、ウィッペンアセンブリ１とハンマーアセンブリ２とは、数個のリブ板で１体に締結され、１本の鍵盤全幅相当の長いアクションアセンブリ（図示せず）を構成する。
　このアクションアセンブリは、鍵盤幅の数か所で本体からコロ軸受け（図示せず）で支持される。
　そして、このアクションアセンブリをウナコルダペダル（図示せず）操作で演奏中に左右に数ｍｍ程度移動することにより、ハンマーの打弦位置を変更し、音量と音質を変化させることが可能となる。
　この機能は既存のグランドピアノアクションに備わっている「ウナコルダ機能」と相同であるが、はるかに軽い操作力で演奏でき、微妙な加減を容易にする。

　ダンパーアセンブリ３は、下方に向けて突設されたダンパーフェルトｆ２が設けられたダンパーヘッド３１と、ダンパーワイヤー３２と、ダンパーブロック３３と、ダンパータブ３４と、ソステヌートロッド３５と、ダンパーレバー３６と、ダンパーガイドレール３７と、リフティングレール３８と、ダンパーレバーレール３９と、を有している（図１参照）。

　ダンパーアセンブリ３において、さらに詳述すれば、ダンパータブ３４は、ダンパーブロック３３にピン止めされ、ダンパータブスプリングｓ５により通常時は突起が水平になる様に下から上に向けて圧迫されている。また、ダンパータブ３４の突起に対向する位置にソステヌートロッド３５が設けられている。

　ダンパーレバー３６は、その左端が、ダンパーレバーレール３９に固定されたダンパーフレンジｃ３と連結され、常時ダンパーレバースプリングｓ４により下方に圧迫されている。そのため、休止時には常にダンパーフェルトｆ２が弦５を押さえ、振動を止めている。ダンパーレバー３６は、キー４１に押し上げられることで左回りに回動しダンパーヘッド３１を上昇させる。なお、既存のグランドピアノアクションでは、ダンパーレバー３６を、スプリングではなく錘の重力で下方に押下げ、ダンパー圧着力として用いている。

　リフティングレール３８は、その左端が、ダンパーレバーレール３９に固定されたダンパーフレンジｃ３と連結され、常時リフティングレールスプリング（図示せず）により下方に圧迫されているが、奏者は、ダンパーペダル（図示せず）を用いて、リフティングレール３８を左回りに回動させ、全てのダンパーレバー３６を一塊として上昇させることができる。

　キーアセンブリ４は、キー４１と、キャプスタン４２と、キー４１の内部に梁部４３ｂから上方に延びるバランスレールピン４３ａが挿通されたバランスレール４３と、バックチェック４４と、キー受け４５と、リフティングレール受け４６と、棚板４７と、キー４１の内部に梁部４８ｂから上方に延びるフロントキーピン４８ａが挿通されたフロントキーレール４８と、を有している（図１参照）。
　バランスレール４３と、キー受け４５と、リフティングレール受け４６と、棚板４７と、は互いに一体として不動に締結されている。
　キー４１のキャプスタン側先端には、ダンパーレバー３６と接触するダンパーレバーフェルトｆ３が設けられている。

　キーアセンブリ４において、さらに詳述すれば、キャプスタン４２は、ネジ部４２ａと、上端がウィッペンヒール１１ａと接触する頭部４２ｂと、により構成されている。ネジ部４２ａは、キー４１の上下方向を貫通する様に設けられており、適宜回転させることにより、キー４１から上方向へ突出する長さを変更することができる。また、頭部４２ｂには、その円周方向に沿って複数の孔が設けられており、この孔に、工具等を挿入することで、ネジ部４２ａの回転を容易に行うことができる。

　次に、本実施形態１に係るアクション機構の動作態様について、図３及び図４（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。

　まず、奏者がキー４１の奏者側端部（フロントキーレール４８近傍）を押下げると、バランスレール４３を支点として、キー４１の左端が上昇する。

　キー４１の左端の上昇により、キャプスタン４２が、ウィッペンヒール１１ａを押し上げ、ウィッペンヒール１１ａが、ウィッペンフレンジｃ１の端部を軸として、断面内を左回りに回転する（図３（ａ）の矢印ａ）。これにより、ジャック連結ピンｐ１が上昇する（図３（ａ）の矢印ｂ）。

（突上げ行程）
　ジャック連結ピンｐ１の上昇により、突上げ面Ａ１ａが、シャンクホイールＺを突上げ（図３（ａ）の矢印ｃ）、ハンマーシャンク２１が、シャンクフレンジｃ２の左端を軸として、断面内を右回りに回転する（図３（ａ）の矢印ｄ）。

（レットオフ行程の開始）
　この突上げ行程が進むにつれ、キー４１の押下げによりウィッペンヒール１１ａは押され続け（図３（ｂ）の矢印ｅ）、頂点ｐ２がレギュレーティングボタン２４に接触する（図３（ｂ）の矢印ｆ）。この瞬間がレットオフ行程の開始時点である。

（レットオフ行程）
　更にキー４１を押し続けると、ジャック連結ピンｐ１が更に上昇し（図３（ｃ）の矢印g）、突上げ面Ａ１ａとスロープ面Ａ１ｂとは、頂点ｐ２を中心とし、突上げ面Ａ１ａの接点を半径とする円を描いて右回りに回転する（図３（ｃ）の矢印ｈ）。
　なお、キー押下げ行程は、フロントキーレール４８により制限されるので、図３（ｃ）、図３（ｄ）の状態を超えて更にジャックＡが右回転する事はない。

　奏者が、キー４１を非常にゆっくり押下げた場合には、このレットオフ行程の間も、キー４１の押下げによりウィッペンヒール１１ａは押され続け、突上げ面Ａ１ａに連続して結合しているスロープ面Ａ１ｂは、シャンクホイールＺと離れること無く接触を保ちながら右回りに回転を続ける（図３、４、５）。
　しかし、このレットオフの行程の間中、スロープ面Ａ１ｂは全くシャンクホイールＺを押したり引いたりすることがなく、あたかも「突上げ行程を突然凍結した」かの様にシャンクホイールＺは静止する。

　逆に、奏者が、キー４１を早く押下げ、ハンマー２２に充分なスピードが与えられた場合には、頂点ｐ２がレギュレーティングボタン２４に接したと同時にシャンクホイールＺはジャックＡを離脱し、惰性で進行し続け（図３（ｄ）の矢印ｉ）、弦５を打弦する。

　ここで、弱く打弦した場合のハンマー２２の戻りについて説明する。
　この場合には、ハンマー２２は、弦５の弱い反発力と、ハンマー２２の重力と、ハンマー重心に作用するハンマー戻しスプリング力と、の合力で引き戻され（図４（ａ）の矢印ｊ）、回転した後止まっているスロープ面Ａ１ｂに軽く当たり、押付けられて止まる。

（ジャック戻り行程）
　次いで、キー４１を休止位置に向かって戻していくと、ジャック連結ピンｐ１は、打鍵前の位置に向かって戻り始め（図４（ａ）の矢印ｋ）、ジャックスプリングｓ２の作用によりジャックＡはシャンクホイールＺを支えながら左回りに回転する（図４（ａ）の矢印ｌ）。
　ここで、このジャック戻り行程を円滑に行わせるためには、ハンマー重量がシャンクホイールＺに与える圧力とハンマー戻しスプリングｓ３がシャンクホイールＺに作用する圧力との合計に抗してジャックＡを左回りに回転させるに足る大きさの力をジャックスプリングｓ２に与えておく必要がある。
　このスプリング力については、[０１１４]で詳述する。

　このジャック戻り行程の間、スロープ面Ａ１ｂは、シャンクホイールＺと接触しながらもシャンクホイールＺを上下に加速させることなく、回転摩擦の状態で回転し（図４（ａ）の矢印ｍ）、突上げ面Ａ１ａがシャンクホイールＺの下方に潜り込む。
　この動作は、シャンクホイールＺから観察すると、「水平な床上でホイールが転がる」様に見える。
　即ち、ジャック戻り行程において、ジャックＡとシャンクホイールＺとの間の抵抗はほとんど無く（回転摩擦）、滑らかである。

　なお、ハンマー２２の位置・状態が何であれ無関係に、キー４１を押し切った状態から緩めて戻して行くと、ジャックＡは、右回りに回転した後静止した状態から常に滑らかに左回りに回転して戻り、突上げ面Ａ１ａがシャンクホイールＺの下方に滑らかに戻る。
　従って、頂点ｐ２がレギュレーティングボタン２４から僅かに離れた直後には、再度の打弦が可能となる。

　ここで、強く打弦した場合のハンマー２２の戻りについて説明する。
　この場合には、ハンマー２２は、高速で戻ってくる。そして、ハンマーウッド２２ａは、上方にせり出しているバックチェック４４により受け止められ、静止する。

（ジャックスロープの緩衝機能）
　そして、同時にシャンクホイールＺも高速で戻り（図４（ｂ）の矢印ｎ）、右回りに回転した後静止しているスロープ面Ａ１ｂを強めに打つ（図４（ｂ）の黒矢印）。この時、シャンクホイールＺの戻り方向に対して斜めに位置しているスロープ面Ａ１ｂはシャンクホイールＺによって叩かれて、スロープ面Ａ１ｂが右に押し戻される形で右回りに回転し（図４（ｂ）の矢印ｏ）、ジャックＡが逃げることでシャンクホイールＺの衝撃を逃す。
　即ち、シャンクホイールＺやその他構成部材が衝突で破壊されることなく、機構要素の干渉が対処される。

　なお、図２は、強く打弦した後に戻ったハンマーウッド２２ａがバックチェック４４により受け止められた直後の状態を示している。また、打弦時のハンマー２２は、一点鎖線により部分的に示している。

（ソステヌート機能）
　次に、本実施形態１に係るアクション機構のダンパータブ３４の作動態様について、図２及び図４（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）を用いて説明する。なお、この機構は、既存グランドピアノのソステヌートペダル機構と全く同じである。

　まず、図２及び図４（ｃ）に示すように、奏者が特定のキー４１の奏者側端部を押下げると、ダンパーレバー３６を介してダンパーブロック３３が上昇し（図４（ｃ））、ダンパーブロック３３に連結されたダンパータブ３４も、これに伴い上昇し（矢印ｄａ）、ダンパーフェルトｆ２は弦５から離れる。

　引き続いて、その特定のキー４１を押下げたままソステヌートペダル（図示せず）を踏むことで、ソステヌートロッド３５が右回りに回転し、ダンパータブ３４の突起の下にソステヌートロッドの突起が入り込む（矢印ｄｂ）。このペダル状態で、奏者がその特定のキー４１を離すと、ダンパータブ３４の突起がソステヌートロッド３５の突起に引っ掛かるため、ダンパーヘッド３１の下降が妨げられる。
　即ち、その特定のキー４１の押下げにより発音された音だけが長く振動し続けることとなる。

　この特定の音だけが伸びるペダル状態（図４（ｃ）の状態）において、引き続いて別の新しいキーを押下げると、その新しいキーのダンパータブ３４が上昇し（図４（ｄ）の矢印ｄｃ）、ダンパータブ３４の突起の上面がソステヌートロッド３５の突起に接触する。これにより、ダンパータブ３４は右回りに回転して逃げながら（矢印ｄｄ）上昇を続け、ダンパーフェルトｆ２は弦５から離れる。
　これにより、後から押した新しいキー４１は、通常通りに打鍵・発音が可能となる。

　引き続いて、後から押した新しいキー４１を離すと、そのキーのダンパータブ３４は、ソステヌートロッド３５に支えられていないので、ダンパーブロック３３が下降し、新しいキー４１により発音された弦５は消音される（矢印ｄｅ）。

　上記のような作動態様により、ソステヌートペダルを踏む直前に押下げていた特定のキー４１の音のみを、長く伸ばす機能（＝ソステヌート機能）が生まれる。

　なお、図４（ｅ）に示す様に、ダンパーブロック３３は、ダンパータブ３４の上面に接した部位が、ダンパータブ３４側に突出した段構造になっており、ダンパータブ３４のスプリングによる左回りの戻り回転を受け止める機能を果たしている。

　次に、本実施形態１に係るジャックＡの具体的な態様について図５及び図６を用いて説明する。

　図５（ａ）に示す様に、ジャックＡは、ジャック本体Ａ１と、テールＡ２と、を有し、全体が略Ｌ字状に構成されている。

　ジャック本体Ａ１は、上部に突上げ面Ａ１ａを持ち、この面に連続して左側に曲面＝スロープ面Ａ１ｂを持つ。
　突上げ面Ａ１ａとスロープ面Ａ１ｂとの交点Ｖとジャック本体Ａ１の基部にあるジャック連結ピンｐ１を結ぶ線がジャック中心軸Ｊである。
　突上げ面Ａ１ａは、ジャック中心軸Ｊの垂線から右下がりに、５～１０度傾斜する。

　テールＡ２は、ジャック本体Ａ１の基部右側から伸び、その先端は、上方に隆起する。この隆起部Ａ２ａの最上部を頂点ｐ２とする。線分ｐ１ｐ２はジャック中心軸Ｊと直交する。

　図５（ｂ）に示す様に、スロープ面Ａ１ｂの曲線は、頂点ｐ２を中心とし、線分Ｖｐ２を半径（Ｒ）とする円弧である。
　ここで、交点Ｖにおける曲線の接線とジャック中心軸Ｊとがなす角をスロープ傾斜角ωとする。また、線分Ｖｐ１をジャック長さｊとし、線分ｐ１ｐ２をテール長さｔとし、（ｔ＝ｋ・ｊ）と置く。なお、ｋは長さｔの長さｊに対する倍率値である。
　この時、ω＝ａｔａｎ（１／ｋ）の関係にある。あるいは、ｔａｎ（ω）＝１／ｋである。

　図６に示す様に、突上げ面Ａ１ａは、ジャック中心軸Ｊの垂線に対して右下方にθ（５～１０度前後）だけ傾斜した平面である。
　なお、シャンクホイールＺの半径を半径ｒとし、シャンクホイールＺの中心を中心ｐｈとする。

（ジャック突上げ位置の調整、図６）
　休止時（＝打鍵前）の状態において、ジャックスクリュー１２を回転させ頭部１２ｂを下げて行くと、交点Ｖは、線分ｐｈｐ１を右側から左側に横切って移動してゆくことができる。この時、最初は交点ＶだけがシャンクホイールＺに接している。さらに交点Ｖを左側に移動させてゆくと、突上げ面Ａ１ａ上にシャンクホイールＺが乗って、接点ｕが現れる。シャンクホイールＺが突上げ面Ａ１ａに乗ったことを確認したら、ジャックスクリュー１２の回転を止め、調整終了とする。
　これが演奏前に行う準備である。

　この状態において打鍵をすると、ジャックＡは接点ｕにおいて、線分ｐｈｕ方向にハンマー慣性による反力ｆをシャンクホイールＺから受ける。この反力ｆの線分ｐｈｐ１に垂直な分力（＝ｆ・ｓｉｎα）がジャックＡ頭部を左方向に押付け、ジャックＡはジャックスクリュー１２の頭部１２ｂに圧迫される。
　即ち、打鍵時にジャックＡが右回りに回旋して逃げることを阻止する。
　この作用により、ウィッペン１１とジャックＡとが「一体の剛体テコ」として機能し、安定した打鍵が可能になる。

（ホイール突上げ角αとジャック突上げ面傾斜角θの関係）
　ここでホイール突上げ角αとジャックＡ製作時点で決められる突上げ面傾斜角θとの関係を確認しておく。
　交点Ｖと接点ｕとは、極近傍になる様に調整し決定するので「重なっている」と近似して計算することにすると、γ＝βである。
　また、図６から、ｒ・sinα＝ｊ・sinβ、かつ、α＝θ－βである。
　α、βは共に小さいので、ｒ・α＝ｊ・βと近似できる。
　ホイール半径ｒ＝ｍ・ｊを用い、各式を整理すると、αは次式で表現される。

　即ち、ホイール突上げ角αは、突上げ面傾斜角θと、シャンクホイールＺの半径ｒのジャック長さＪに対する倍率値ｍ、とで決まる。
例えば、ｍ＝０．２５の時、α＝０．８・θである。そして、θ＝５度なら、αは４度、となる。

　次に、本実施形態１に係るジャックＡのスロープ面Ａ１ｂのスロープ形状の設計方針とその機能について、図５、図６を用いて説明する。

（スロープ形状の要件）
　既存ピアノアクションのジャックの機能は、「突上げ面がシャンクローラーを押上げハンマーを加速し、レギュレーティングボタンにテールが当たった時点で突上げを中止、シャンクローラーを突き放す」ことである（図１９）。
　打弦後に戻ってきたシャンクローラーは、従来のスロープのないジャックでは、レペティションレバーが無い場合にあっては、ジャック中心軸に平行なジャック本体の左側側面に沿って、突上げ面よりも下方まで下がってゆく。従ってこの状態では、ジャックが左回旋で戻ろうとする際、ジャック本体の左側側面がシャンクローラーの右側面にあたって押すだけで、突上げ面をシャンクローラーの下方に潜らせることができない（図４（ａ）,（ｂ）、図１９）。
　これが、よく知られたシングルエスケープメント機構の欠点である。

　ここで新たな斜面を付加することにより、「シャンクローラーが斜面により支持され、かつ斜面上を滑らかに移動できる」という要件を満たせば、ジャック上部の突上げ面をシャンクローラーの下方に滑らかに戻すことが可能になる（図４（ａ））。
　しかし、滑り摩擦のシャンクローラーが斜面を滑らかに移動する事は不可能であり、この発明で提案した「シャンクホイールＺが備わっている事」が、上記の要件を満たす上で必須である。
　この場合に、斜面の曲線が満たすべき性質は「ジャック戻り行程中に、シャンクホイールを支えるが、突上げたり引いたりしない（＝＋も、－も加速しない）こと」である。
　一方、ジャック戻り行程では、ジャックＡの頭部は頂点ｐ２を中心とする円運動をする（図４（ａ））。
　従って、スロープ形状を「交点Ｖを通り、ジャックＡの頭部の動きと同じ円」とすれば上記の必要条件を満たすことになる（図５（ａ））。

（スロープによるホイール戻り衝撃の緩衝作用、図４ｂ、図５ｂ）
　上記［００８９］～［００９１］で説明した様に、強い打弦後にはシャンクホイールＺが高速で戻り、右回りに回転した後に静止しているスロープ面Ａ１ｂをシャンクホイールＺが叩く場合がある。
　この場合、シャンクホイールＺの衝撃を受けたスロープ面Ａ１ｂが「右方向へ押しのけられて逃げる」ことで緩衝機能が実現する（図４（ｂ））。
　このスロープ面Ａ１ｂの逃げ易さは、スロープ傾斜角ωによって変わり、ωが小さい程逃げやすくなる（図４（a）、図５（ｂ））。

（スロープのホイール支持力、図４ａ、図５ｂ）
　いま、ジャック戻り行程において、スロープ面Ａ１ｂ上かつ交点Ｖ近傍においてスロープ面Ａ１ｂがホイールＺを支持している場面を考える。
　スロープ面Ａ１ｂがホイールＺから受ける力は、線分ｖｐ１方向分力Ｗと直交する分力Ｔに分解できる。
　ＴとＷの関係は、以下の数式［数２］で表せる。
　ホイールＺをスロープ面Ａ１ｂが支えている時には、ハンマー２２の戻り力（ハンマー重量）を分力Ｗが支え、それを更にはウィッペン１１が支えており、他方で、分力Ｔについては、ジャックスプリングｓ２が支える事になる。
　従って、ジャックスプリングｓ２が持つべき最低限のバネ力がＴに相当する。

　ωが４５度の時、Ｔ＝Ｗであるが、ωが０に近づくとＴは無限大になり、支えられなくなる。
　この「ωと支持に必要なスプリン力との関係」と、上記［０１１３］で示した関係「ωが小さい程、斜面は逃げ易すい」を総合すると、「ωには最適値が存在する」と言える。
　ここで上記［０１０３］のジャックテール長さｔのｊに対する倍率値ｋを使うと、
　ｔａｎ（ω）＝１／ｋの関係から、Ｔは次式でも表現できる。

　従って、「ｋ値には適正範囲がある」と言える。
　ｋ値は１．０前後が適性値と推定されるが、実験的な確認が必要である。

＜実施形態２（＝アップライトピアノ・折り曲げキー型）＞
　以下、図７を用いて、本発明の実施形態２に係るアクション機構について説明する。

　ここで、実施形態２の説明に入る前に、アップライトピアノのアクション機構・全般を対象として議論しておくべき問題点があり、以下で詳述する。

　アップライトピアノ用に鉛直に設置されたハンマーの運動に関して、グランドピアノとの比較において、以下の様な説が古くから主張され、現在でもこの主張が繰り返されている。
即ち、「グランドピアノにおけるハンマーは重力で下に引っ張られるので、打弦後速やかに弦から離脱する。他方、アップライトピアノにおいてはハンマーが鉛直に設置されるため、戻す方向に重力が作用せず、戻りが遅くなる。従って、グランドピアノに比べアップライトピアノの最大可能連打頻度が小さくなる。」という主張である。
　しかし、上記主張は以下で示すように、物理学の原則から見て不合理である。

（一回打弦した時のハンマーの運動）
（１）既存のグランドピアノにおいて、“ハンマー戻り動作”でハンマーが受ける外力は、打弦に伴う弦からの反発力Ｆとハンマーが重力加速度により受ける下向きの重力Ｇの合計である（図１９）。
（２）同じハンマーをアップライトピアノ用に設置した場合に、“ハンマー戻り動作”でハンマーが受ける外力は、打弦に伴う弦の反発力Ｆ（グランドピアノの時と同じ）とハンマー重心でハンマー戻しバネｓ３が作用するバネ力Ｓの合計である（図２０）。
（３）上記（１）、（２）において、ハンマー質量は同じである。
　アップライトピアノでのハンマー戻しバネのハンマー重心でのバネ力Ｓを、既存のグランドピアノでのハンマーが受ける上記重力Ｇと等しく適切に設定すれば、ハンマーが戻る際のハンマー加速度と到達速度は、全く等しくできる。
　即ち、「アップライトピアノにおいて重力が働かないからハンマーの戻りが遅い」と言いう主張は誤りである。
　更には、アップライトピアノでの戻りバネ力を大きく設定すれば、通常のグランドピアノのハンマー戻り速度より大きな速度でのハンマー戻りが実現できる。
（４）現実の既存のアップライトピアノの大多数にあっては、「ハンマー戻しバネ力Ｓが高速で演奏するには過度に小さく、ハンマー戻し力不足分を（ワイヤーを介してウィッペンに固定された）ブライドルテープという紐で引き戻す」という不合理な構造を無批判に伝統的に継承している。

（同じ弦を連打する場合の問題）
　連打する場合、単回打弦の戻り速度の他に、再打弦準備動作の速さの問題がある。
　既存のグランドピアノのアクションで、レットオフを使う奏法（＝通常奏法）では（図１９）；
　一度レットオフするまでキーを押し下げた後、キーをわずかに戻すと、まず初めにレペティションレバーがシャンクローラーを支え上げ、続いてレギュレーティングボタンからジャックが離れると同時にジャック突上げ面がローラー下に戻り、直ちに次の打弦が可能となる。即ち、既存のグランドピアノの通常奏法では高速連打が可能である。
　ジャックがボタンから離れた後、極短距離だけキーを戻して次の打鍵をすると、ほとんどハンマー加速ができないため発音音量は大変小さく、より多くキーを戻した後にキーを押すとより大きなハンマー速度が可能となり大音量の発音が可能となる。
　即ち、既存のグランドピアノの通常奏法では、「キーの戻し加減の調整で自由に、ピアニッシモｐｐからフォルテッシモｆｆまでの音量で高速連打が可能」である。

　既存のグランドピアノのアクションで、レットオフを使わない奏法（＝ハーフタッチ）では；
　打鍵行程をレットオフが生じない様な浅い押下げ範囲のみで弾く奏法では、ジャック突上げ面が常にローラー下にある。
　サッカーボールのリフティングの様に、打弦後のローラーが戻ってくればいつでも次の打弦が可能となる。従ってこの奏法では、ハンマーが戻る限りにおいて幾らでも高速連打が可能となる。
　だだし、この奏法ではハンマーに与えうる力積が小さいので大音量は出せず、弱音での連打となる。

　既存のアップライトピアノのアクションで、レットオフを使う奏法（＝通常奏法）では（図２０）；
　既存のアップライトピアノはシングルエスケープメントのため、一度レットオフするまで打鍵した後は、キーを少しだけ戻した状態ではジャックはスプリングで左に圧迫されるもののハンマーバットの右側壁に当たるだけでバット下に潜ることが出来ず、再度キーを押し下げてもハンマーを突き出すことが出来ない。キーを大きく戻し休止位置まで戻って初めて、次の打弦が可能となる。
　その後、引き続きキーを押し下げる時、キー押下げの全行程距離を経た後、打弦がなされる。
　ハンマー戻しバネ力を高速演奏に適するまで大きくし、かつ打鍵機械で強制的に打つなどの条件を揃えた場合、「毎回キーを完全に戻し、全押下げ行程を押す作業を繰り返す」ならば、既存のアップライトピアノの通常奏法でも高速連打は可能である。
　しかし、全押下げ行程を高速で押すということは必然的にハンマーの打弦速度が大きく
なり、大音量とならざるを得ない。即ち、「既存ＵＰでのレットオフを使う奏法では、弱音での高速連打が原理的に不可能」という大きな欠陥がある。
　また、機械打鍵装置とは違い、演奏者の手で考えると、長い全押下げ行程距離を高速で繰り返すことは不可能ではないにしろ非常に困難な作業である。
即ち、「既存のアップライトピアノでの通常奏法による高速連打」は演奏技術上も無理がある。

　既存のアップライトピアノのアクションで、レットオフを使わない奏法（＝ハーフタッチ）では；
　この奏法ではレットオフが作動しない範囲で打鍵するので、ジャック突上げ面が常に
ハンマーシャンクの根本（＝バット）の下にあり、いつでも突き出すことができる。
即ち、ハンマー戻しバネさえ適切であれば、ハーフタッチでの高速連打が理論上は可能である。
　既存のグランドピアノでのハーフタッチ奏法と同様、大音量は出せず、小音量の連打となる。
　ただし、ハーフタッチが使えるキー押下げ深さの幅は狭いため、全くレットオフを作動
させないで高速連打を継続することは演奏技術的には大変困難である。現実的には演奏中にレットオフが作動してしまう事態の多発が常である。一度でもレットオフが作動すると、キーを大きく戻さない限りジャック突上げ面はバット下に戻らず、次の打鍵のための準備が完了しない。
　この時、直前までの「キー戻し幅が小さい弾き方」のままで打鍵してしまうと、ジャックがバットから外れたままであるから、有効な打弦ができない。
即ち、「突然、空打ち」という事態が生ずることとなる。
　一度もレットオフを起こさずに継続的に高速連打することは、現実的には不可能に近い。
従って、「既存のアップライトピアノでハーフタッチ奏法の高速連打を、安定して続けることは現実的には不可能」と言える。

　以上を総合すると、アップライトピアノ・アクション機構全般に対して以下の様に結論される。
　「既存アップライトピアノで高速連打が不可能であるのは、そのシングルエスケープメント・アクションの機能に原因がある。ハンマーが鉛直に設置されているからではない。」
　言い換えれば、「アップライトピアノであっても、ダブルエスケープメント機能を持つアクションがあれば、既存のグランドピアノと同等あるいはそれ以上の高速連打が、強弱自由な音量で可能となる」と結論される。

（実施形態２の説明）（図７）
　本実施形態２に係るアクション機構は、ウィッペンアセンブリ１と、ハンマーアセンブリ２と、ダンパーアセンブリＵ３と、キーアセンブリＵ４と、弦５と、を備えている。

　ウィッペンアセンブリ１及びハンマーアセンブリ２は、実施形態１の構成を右回りに９０度回転させた点を除き、実施形態１と同様であるため、その説明を省略する。
　また、本実施形態２において、先の実施形態１と基本的に同一の構成要素については、同一符号を付してその説明を簡略化する。

　ダンパーアセンブリＵ３は、ダンパーヘッドＵ３１と、ダンパービームＵ３２と、ダンパークランクＵ３３と、リフティングレールＵ３４と、ダンパースプーンＵ３５と、下部キーガイドピンＵ３６と、ダンパークランクガイドピンＵ３７と、ダンパービームレールＵ３８と、ヨーイングバーＵ３９と、ダンパータブ３４と、ソステヌートロッド３５と、を有している。

　ダンパーアセンブリＵ３において、さらに詳述すれば、ダンパークランクＵ３３はクランク状に構成され、その左端側部から、略Ｌ字状のダンパースプーンＵ３５が突設されている。
　ダンパービームＵ３２は、ダンパービームレールＵ３８に固定されたダンパービームフレンジｃ５に断面内で回転自在に連結され、ダンパービームスプリングｓ６により右回りに圧迫され、ダンパーヘッドＵ３１を弦に圧着している。
　リフティングレールＵ３４は、その下端が梁部Ｕ３６ｂに固定されたヨーイングバーフレンジｃ４に断面内回転自在に接続され、奏者がダンパーペダル（図示せず）を用いてリフティングレールＵ３４を左回りに回動させる事で、全てのヨーイングバーＵ３９を一塊として左回りに回動し、ダンパークランクＵ３３を介してダンパーヘッドＵ３１を浮かせ、全ての弦を自由振動させる事ができる。
　下部キーガイドピンＵ３６は、ピン部Ｕ３６ａと、梁部Ｕ３６ｂと、により構成され、ピン部Ｕ３６ａは、後述する下部キーＵ４１に設けられた孔Ｕ４１ａを貫通するように、梁部Ｕ３６ｂから水平方向に延びている。
　ダンパークランクガイドピンＵ３７は、ピン部Ｕ３７ａと、梁部Ｕ３７ｂと、により構成され、ピン部Ｕ３７ａは、ダンパークランクＵ３３に設けられた孔Ｕ３３ａを貫通するように、梁部Ｕ３７ｂから水平方向に延びている。
　ヨーイングバーＵ３９は、その上端がダンパークランクＵ３３の左端で回転自在に接続され、その下端が下部キーガイドピンＵ３６の梁部Ｕ３６ｂに固定されたヨーイングバーフレンジｃ４に断面内回転自在に接続されている。

　キーアセンブリＵ４は、下部キーＵ４１と、上部キーＵ４２と、支点部Ｕ４３と、上部キーガイドピンＵ４４と、キャプスタン４２と、下部キーＵ４１の内部にバランスレールピン４３ａが挿通されたバランスレール４３と、バックチェック４４と、フロントキーレール４８と、を有している。

　キーアセンブリＵ４において、さらに詳述すれば、下部キーＵ４１は略Ｌ字状に構成されている。
　上部キーＵ４２は、上下方向に延び、上端に孔Ｕ４２ａ、下端に下部キャプスタンＵ４２ｂ、が設けられている。
　支点部Ｕ４３は、略コ字状に形成された支点部本体Ｕ４３ａと、梁部Ｕ４３ｂと、支点軸ロッドＵ４３ｃと、により構成されている。梁部Ｕ４３ｂからは薄いフィンが各上部キーＵ４２の両脇を挟む様にして櫛の歯状に並び（約９０枚）、そのフィン先端上部に支点軸ロッドＵ４３ｃが差し込まれている。支点軸ロッドＵ４３ｃに、上から支点部本体Ｕ４３ａが跨り、回転自在に結合される。この跨り構造により、上部キーＵ４２の分解組み立てが容易となる。なお、この支持機構は、フレンジ結合に変更もできる。
　上部キーガイドピンＵ４４は、ピン部Ｕ４４ａと、梁部Ｕ４４ｂと、により構成され、ピン部Ｕ４４ａは、孔Ｕ４２ａを貫通するように、梁部Ｕ４４ｂから水平方向に延びている。

＜実施形態３（＝アップライトピアノ・テンションロッド上部アクション型）＞
　以下、図８を用いて、本発明の実施形態３に係るアクション機構について説明する。
　本実施形態３では、長さを自由に選択できるテンションロッドの採用により、演奏する鍵盤高さとアクション設置高さ関係の自由度が大幅に拡大される。
従って、弦長の拡大や縮小への要望に対し、効果的に対応可能となる。

　本実施形態３に係るアクション機構は、ウィッペンアセンブリ１と、ハンマーアセンブリ２と、ダンパーアセンブリＵ３´と、キーアセンブリＵ４´と、弦５と、を備えている。

　ウィッペンアセンブリ１及びハンマーアセンブリ２は、実施形態１の構成を右回りに９０度回転させた点を除き、実施形態１と同様であるため、その説明を省略する。
　また、本実施形態３において、先の実施形態１及び２と基本的に同一の構成要素については、同一符号を付してその説明を簡略化する。

　ダンパーアセンブリＵ３´は、ダンパーヘッドＵ３１と、ダンパーアームＵ３２と、ダンパーリンク部Ｕ３３´と、リフティングレールＵ３４と、ダンパーアームガイドピンＵ３７と、ダンパーアームレールＵ３８´と、ダンパーリンクレールＵ３９´と、ダンパータブ３４と、ソステヌートロッド３５と、を有している。

　ダンパーアセンブリＵ３´において、さらに詳述すれば、ダンパーリンク部Ｕ３３´は、略Ｌ字状に構成されたL字ブロックＵ３３ａ´と、スイングバーＵ３３ｂ´と、略Ｌ字状に構成されたダンパー梃Ｕ３３ｃ´と、により構成されている。
　L字ブロックＵ３３ａ´は、その鉛直部分下端が、スイングバーＵ３３ｂ´左端と断面内回転自在に結合される。
　スイングバーＵ３３ｂ´の右端は、ダンパーリンクレールＵ３９´の下端に固定されたスイングバーフレンジｃ６に、断面内で回転自在に連結されている。
　ダンパー梃Ｕ３３ｃ´の左端は、Ｌ字ブロック上部で回転自在に結合され、ダンパー梃Ｕ３３ｃ´の中央部でダンパー梃フレンジｃ７と回転自在に結合される。また、ダンパー梃Ｕ３３ｃ´下端はダンパーアームＵ３２下端と常時接触している。
　ダンパーアームレールＵ３８´は、断面が縦長の略長方形状であり、その上端にダンパーアームフレンジｃ５、その下端にダンパーアームガイドピンＵ３７が設けられている。

　キーアセンブリＵ４´は、押下げキーＵ４１´と、インパクトアームＵ４２´と、押下げキーバランスレールＵ４３´と、インパクトアームバランスレールＵ４４´と、押下げキーレストＵ４５´と、ダンパースプーンＵ４６´と、インパクトアームガイドピンＵ４４と、キャプスタン４２と、バックチェック４４と、フロントキーレール４８と、テンションロッドＬと、を有している。

　キーアセンブリＵ４´において、さらに詳述すれば、押下げキーＵ４１´は、水平方向に延びる細長状であり、右端及び中程に孔Ｕ４１ａ´及び孔Ｕ４１ｂ´が設けられている。
　インパクトアームＵ４２´は、略Ｌ字状であり、下方のテール部分右端から、水平方向にダンパースプーンＵ４６´が突設されている。また、インパクトアームＵ４２´は、鉛直部分の上端及び下端に孔Ｕ４２ａ´及び孔Ｕ４２ｂ´が設けられ、水平部分の中程にスリットＵ４２ｃ´が設けられている。
　ダンパースプーンＵ４６´は、その右端の下面が、L字ブロックＵ３３ａ´の水平部分の上面に常時、接触している。
　押下げキーバランスレールＵ４３´は、バランスレールピンＵ４３ａ´と、梁部Ｕ４３ｂ´により構成され、バランスレールピンＵ４３ａ´が、上方から下方に向かって孔Ｕ４１ａ´に挿通されている。
　インパクトアームバランスレールＵ４４´は、インパクトアームバランスピンＵ４４ａ´と、梁部Ｕ４４ｂ´により構成され、インパクトアームバランスピンＵ４４ａ´が、下方から上方に向かって孔Ｕ４２ｂ´に挿通されている。
　押下げキーレストＵ４５´は、押下げキーＵ４１´の中央よりも左寄りに、押下げキーＵ４１´の上面と接するように設けられ、キーの休止位置を決めている。

　次に、図９（ａ）～（ｄ）を用いて、テンションロッドＬの構成について説明する。

　図９は、押下げキーＵ４１´とインパクトアームＵ４２´とを結合させるテンションロッドＬの形態の一例を示している。
　また、図９の例は分解組み立てを容易にし、かつ指とハンマー間の介在質量を軽減する方針でデザインされた。
　このテンションロッドＬの採用により、演奏する鍵盤高さとアクション設置の高さ関係の自由度が大幅に拡大される効果がある。

　図８、図９に示す様に、テンションロッドＬは、ロッド本体Ｌ１と、上端に設けられる球Ｌ２と、ロッド本体Ｌ１と直角にＴ字状に結合されたウェッジＬ３と、により構成されている。ウェッジＬ３は、その頂点を球Ｌ２に向けた三角柱状をなし、球Ｌ２と共にそれぞれキー操作における回動の支点を形成する。

　球Ｌ２は、インパクトアームＵ４２´に取付けられる。
　詳述すれば、図９（ａ）に示す様に、ロッド本体Ｌ１をスリットＵ４２ｃ´に挿し込み（矢印ｌａ）、図９（ｂ）に示す様に、スリット終端に設けられた球面座ｕ１に、球Ｌ２を着座させる。
　なお、インパクトアームＵ４２´は、スリットＵ４２ｃ´を挟んだ両側が異なる長さとなっており、ロッド本体Ｌ１の着脱が容易となっている。また、長い方の右端に、ダンパースプーンＵ４６′が設けられている。

　ウェッジＬ３は、押下げキーＵ４１´に取付けられる。
　詳述すれば、図９（ｃ）に示す様に、ウェッジＬ３を、孔Ｕ４１ｂ´に挿し込み（矢印ｌｂ）、ウェッジＬ３を孔Ｕ４１ｂ´から突出させる。そして、図９（ｄ）に示す様に、ウェッジＬ３を９０度回転させ（矢印ｌｃ）、ウェッジＬ３をロッド本体Ｌ１側に移動させることで（矢印ｌｄ）、ウェッジＬ３の頂点が、ウェッジ溝ｕ２の上面に接する。
　なお、ウェッジ溝ｕ２の開き角度は、ウェッジＬ３の頂角よりも大きく形成されており、図９（ｄ）の状態において、頂点を支点としたウェッジＬ３の揺動を可能としている。

　また、押下げキーレストＵ４５´を外して、押下げキーＵ４１´の左端を持ち上げると、ウェッジＬ３の頂点がウェッジ溝ｕ２の上面から離れ、この状態でロッド本体Ｌ１を９０度回転させることで容易にウェッジＬ３を孔Ｕ４１ｂ´から抜き取ることができる。

　ロッド本体Ｌ１の長さは、設計時点で要求されるキー高さとハンマー高さの条件に合わせ、原則として自由に選定できる。

＜実施形態４（＝アップライトピアノ・テンションロッド下部アクション型）＞
　以下、図１０を用いて、本発明の実施形態４に係るアクション機構について説明する。
　本実施形態４は、実施形態３の構成のほぼ全部を一塊として左回りに１８０度回転させ、機構の大部分をキーより低位置に置く物である。
　これにより、ピアノ全体の重心が大幅に低くなり、設置上の安定性が大きく高まる。
　なお、以下に示す実施形態は本発明の一例であり、本発明を以下の実施形態に限定するものではない。

　本実施形態４に係るアクション機構は、ウィッペンアセンブリ１と、ハンマーアセンブリ２と、ダンパーアセンブリＵ３´と、キーアセンブリＵ４´と、弦５と、を備えている。

　ウィッペンアセンブリ１、ハンマーアセンブリ２、ダンパーアセンブリＵ３´及び弦５は、実施形態３の構成を左回りに１８０度回転させた点を除き、実施形態３と同様であるため、その説明を省略する。
　また、本実施形態４において、先の実施形態１、２及び３と基本的に同一の構成要素については、同一符号を付してその説明を簡略化する。

　以下、キーアセンブリＵ４´について、実施形態３との相違点のみ説明する。

　本実施形態４におけるインパクトアームの支持方法は実施形態３と異なる。
　本実施形態４におけるキーアセンブリＵ４´は、インパクトアーム支持梁Ｕ４４´にインパクトアームフレンジｃ８が設けられ、インパクトアームＵ４２´の上部右端が、インパクトアームフレンジｃ８の下端に、断面内で回転自在に連結されている。

　本実施形態４での演奏部は、アクション構造物の最上部にある突上げキーＵ４１´である。
　突上げキーＵ４１´は、ほぼ単純な棒状で、右端にフロントキーピン４８ａが入る溝とフロントキーレール４８、中央にバランスレールピンＵ４３ａ´が入る孔Ｕ４１ａ´と突上げキーバランスレールＵ４３´、その左にテンションロッドのウェッジＬ３が入る孔Ｕ４１ｂ´とが設けられ、その左端下面は突上げキーレストＵ４５´に接している。

　本実施形態４の作動態様は、実施形態３とほとんど同じであり、図１０から明らかであるため、その説明は省略する。

＜実施形態５＝打弦点可変ピアノ（＝Ｓｗａｙ－Ｈａｍｍｅｒピアノと呼ぶ）＞
　以下、図１１～図１８を用いて本発明の実施形態５に係るアクション機構について説明する。
　なお、本実施形態５において、先の実施形態１、２、３及び４と基本的に同一の構成要素については、同一符号を付してその説明を簡略化する。
　ここで、用語“Ｓｗａｙ”は［００４６］で定義した様に、ハンマーヘッドの張弦方向への移動という動作を指す新術語である。

　本実施形態５に係るアクション機構は、ウィペンアッセンブリー１と、ハンマーアッセンブリ２と、ダンパーアッセンブリ３と、キーアッセンブリ４と、弦５と、更にＳｗａｙアッセンブリ６と、を備えている（図１１）。

　前記実施形態１～４全てにおいて、基本的に同じ方式で実施形態５に特有のＳｗａｙ－Ｈａｍｍｅｒ機能を付加できるので、ここでは、実施形態１の場合を例にとり説明し、残りの実施形態２～４に関しては説明を省略する。

　以下、実施形態１（＝グランドピアノ型）との違いを中心に説明し、共通部分は説明を省略する。
　実施形態１を出発点にして、以下の変更を加える。

・アクション機構全体を、ピアノの前後軸方向ではなく、張弦方向に揃えて並べる。
・キー４１の演奏者側（前方と言う）半分の方向はピアノの前後軸に一致し、演奏者と反対側（後方と言う）に向かうキャプスタン４２から先のキー部分は張弦方向に一致する、という、ねじれの関係とする。

　実施形態１との主な違いは、新設されたＳｗａｙアッセンブリ６とハンマーアッセンブリ２の変更とにある。

　ハンマーアッセンブリ２の構成を更に詳述すると、ハンマーシャンク２１には、ノッカーシャンク２１ａとキャッチャーシャンク２１ｂとが形成されている。
　ノッカーシャンク２１ａの後方側端部にはハンマーヘッド２２が固定され、前方側端部は、アンカーアームＹ頂部に固定されたシャンクフレンジｃ２と連結されている。
　キャッチャーシャンク２１ｂの後方側端部にはキャッチャーＳ２５が固定され、前方側端部は、ハンマーシャンクレール２３に固定されたキャッチャーフレンジｃ９と連結されている。
　さらに、２つのシャンク（ノッカーシャンク２１ａ及びキャッチャーシャンク２１ｂ）の中央が、コンロッドＸにより断面内で回転自在に結合されている。

　Ｓｗａｙアッセンブリ６の構成を更に詳述すると、略円柱状のアンカーアームＹと、アンカーアームＹの先端に固定されるシャンクフレンジ取付台６１と、アンカーアームＹの基部が固定されるアンカーハブ６２（図１２、図１５参照）と、アンカーハブ６２が断面内で回転自在に固定されたアンカー軸受け６３と、アンカー軸受け６３が固定されたアンカー梁６４と、カムシャフトＷと、を備え、アンカー梁６４は、更に鍵盤幅の数か所で隔板によりハンマーシャンクレール２３に固定される（図１１）。

　また、左右方向に延びるカムシャフトＷは、略円柱状のカムシャフト本体Ｗ１と、カムシャフト本体Ｗ１から外方に張り出すカムローブＷ２と、により構成されている（図１３、図１８（ａ）、（ｂ））。
　そして、左右方向に整列したアンカーアーム６１にカムローブＷ２が対面するように設置され、カム軸受け（図示せず）は、ピアノ本体に固定されている（図１１、図１２）。
　なお、図１２では、最も手前側のアクション機構のみ図示し、これより奥側のアクション機構は、シャンクフレンジ取付台６１、シャンクフレンジｃ２及びキャッチャーフレンジｃ９以外は省略している。

　カムシャフトＷは、Ｓｗａｙペダル（図示せず）と連結される。Ｓｗａｙペダルを操作しない休止時では、個別のアンカーバネ（図示せず）で常時前方に押されるアンカーアームＹがカムローブＷ２を前方に圧迫し、カムローブＷ２は右回旋した状態で静止している（図１３（ａ））。

　アンカーアームＹは、個別のアンカーバネにより、カムシャフトＷに常時圧着されているが、カムシャフトＷがＳｗａｙペダルを介して回転（０度～約９０度）するのに伴い押し出され、アンカーアームＹは、張弦方向に０～約６０度の振れ幅で振れ動く（図１３、図１４）。

　上記のような構成により、奏者がＳｗａｙペダルを操作することで、カムシャフトＷが、キー４１の整列方向を軸にして左回旋する。そして、カムローブＷ２が、アンカーアームＹを後方に圧迫することで、アンカーアームＹが後方に振れ動く。
　このような動作態様により、Ｓｗａｙ動作伝達機構が実現され、ハンマー２２のＳｗａｙ運動が惹起される。
　なお、図１３（ｂ）のみ、上部にＳｗａｙアッセンブリ６の平面図を示している。また、図１４（ａ）は、カムシャフトＷ及びアンカーアームＹが図１３（ａ）のような位置関係（即ち、Ｓｗａｙペダル休止位置）での、ハンマーアセンブリ２及びＳｗａｙアッセンブリ６の平面図、図１４（ｂ）は、カムシャフトＷ及びアンカーアームＹが図１３（ｃ）のような位置関係（即ち、Ｓｗａｙペダル踏込みＭａｘ）での、ハンマーアセンブリ２及びＳｗａｙアッセンブリ６の平面図である。

（Ｓｗａｙペダル踏力・調整方法）
　個別のアンカーバネに押されたアンカーアーム合計８８本が、常時、カムローブＷ２を圧迫し、ペダルを休止位置に向けて押し戻している。
　この状態でのペダル操作は、時に、足に対して過大な負荷になる場合がある。
　アンカーバネに対抗する向きのカウンターバネ（１本で可）をペダル近傍に設置し、踏込み方向に前置圧力（＝バイアス）を付加する事で、奏者の「Ｓｗａｙペダル踏力特性」（＝踏込み初圧、ペダル変位・踏力特性）を自在に設計可能となる。

　Ｓｗａｙアッセンブリ６とハンマーアッセンブリ２とウィッペンアッセンブリ１とは、共に、張弦方向の同一鉛直面内に設置され、さらにこのセットが、隔板で互いに結合されたハンマーシャンクレール２３とウィッペンレール１３との上で演奏者の左右方向に整列して設置され、全体でアクションアッセンブリを形成する。
　なお、図１５に示す各Ｓｗａｙアッセンブリ６の断面図は、図１３（ｂ）におけるＡＡ´線断面図である。

　このアクションアッセンブリは、鍵盤幅の数か所で、本体からローラー（図示せず）で支持される事で左右に移動可能となり、ペダル操作によるウナコルダ機能を提供する。

　ここで、打弦点と音色の関係を考える。
「打弦点を弦長の１／９（１１％）～１／７（１４％）の間で変えると明らかな音色変化が出る」と、経験上知られている。即ち、打弦点を弦長の３％程Ｓｗａｙさせると、打弦による音色変化が生ずる。

　このＳｗａｙ量について具体的な数値の例を求める。最低音弦長２Ｍ、最高音弦長５ｃｍのピアノを想定する時、上記の３％は「最低音部で６ｃｍ、最高音部で０．１５ｃｍ」のＳｗａｙ量に相当する。

　即ち、低音部にあっても、上記６ｃｍより大きな「最大で１０ｃｍ程のＳｗａｙ量があれば、演奏中に音色変化を得るために充分ゆとりある量である」と推定できる。

　他方で、Ｓｗａｙ動作の間に、「レットオフ時点の弦までのハンマー惰性走行距離」（即ち、接近幅）が大きく変わると演奏に支障がでる。
　従って、Ｓｗａｙ動作に伴う接近幅変化をある範囲に制限するための工夫が必要である。

　「アンカーアーム長さをコンロッド長さの半分にする」事で、Ｓｗａｙの間にハンマーヘッドは近似的に水平運動する。
　Ｓｗａｙ動作の間にハンマー２２がどの様に動くか、アンカーアーム角度（α）を媒介変数として、数値計算でシミュレーションした（図１６）。
　その結果をグラフに示す（図１７）。
　なお、図１６に示すように、コンロッドＸ、アンカーアームＹ、ノッカーシャンク２１ａ及びハンマー２２は、寸法関係を明示する目的で、単純な線分又は点として示している。

　図１７において、横軸はＳｗａｙ量（ｍｍ）、縦軸はＳｗａｙ動作に伴うハンマー２２の上下動の変化量（ｍｍ）を拡大表示してある。このグラフは、ノッカーシャンク長さ２００ｍｍ、コンロッド長さ２００ｍｍで固定し、アンカー長さを「１００ｍｍ（黒丸）、１０３ｍｍ三角）、２００ｍｍ（白丸）」の３種類とした場合のシミュレーションである。

（計算例）
　ノッカーシャンク長２００ｍｍとコンロッド長２００ｍｍを固定した時
（１）アンカー長＝１０３ｍｍでアンカー角度が－２５度から＋２０度まで向かう時、Ｓｗａｙ量＝７９ｍｍ、ハンマーヘッド上下動＝０．０８ｍｍ以下である。即ち、この範囲ではほとんどハンマーヘッド上下動はないといえる。
（２）アンカー長＝１００ｍｍでアンカー角度が－４０度から＋２０度まで向かう時、Ｓｗａｙ量=１００ｍｍ、ハンマーヘッドは＋１．６４ｍｍから０．００ｍｍに向かって動く。
　一般に、低音弦では弦中央の振幅が大きく、固定端から離れると急速に振幅が拡大する傾向がある。低音弦でＳｗａｙペダルを踏んでＳｗａｙ量が増加して行く時、ハンマーヘッド２２と弦５との距離（即ち、接近幅）が不足し、不必要にハンマーヘッド２２が弦５と接触する危険がある。低音弦では、Ｓｗａｙ量増加に伴い、ハンマーヘッド２２が弦５から遠ざかる配慮が必要である。
　この様な要請に対しては、上記（２）のハンマーヘッド変動範囲を利用する事ができる。

（ハンマーヘッド上下動特性の選択方法）
　Ｓｗａｙペダルの休止時、アンカー角度の標準の例示では－３０度で設置される。
　Ｓｗａｙ量が小さめで上下動を小さくしたい場合、ペダル休止時にアンカー角度が０度付近となる様に、アンカー軸受け６３の設置位置をカムシャフト本体Ｗ１の軸に向かって数ミリ接近して固定する。
　逆に、Ｓｗａｙ量の増加でハンマーヘッド２２が沈下する事を求める場合、ペダル休止時のアンカー角度が－４０度付近になる様に、アンカー軸受け６３の設置位置をカムシャフト本体Ｗ１の軸から数ミリ遠ざけて固定すると良い。

　即ち、アンカー軸受け６３の固定位置により、ハンマーヘッド上下動特性を選択可能となる。
　コンロッド長さをより大きくすれば、「ハンマーヘッド上下動が１．０ｍｍ以下に収まる様なＳｗａｙ範囲」はさらに拡大できる。

　以上の考察から、「中音域から最低音までのキーでは、ペダル最大踏み込みによる最大Ｓｗａｙ量を（１００ｍｍ程度）で一定とし、中音域から最高音まではペダル最大踏み込みに伴う当該音高キーでの最大Ｓｗａｙ量を漸減し、最高音キーでは２５ｍｍとする方針が適正値である」と推定できる。
　この「音高キー毎の最大Ｓｗａｙ量」の中で、ペダル踏み込み量に連動して、連続的に「打弦音の音色」を変化さることができる。
　なお、各音高キーの、Ｓｗａｙ量の「最終的適正値」は、音楽的・芸術的観点から別途検討が必要である。

　以下、図１８を用いて、上記Ｓｗａｙ量を提供するための、カム摺動面の設計例を示す。

　カムシャフトＷは、その全体像が、ヘリコプターの一枚のローターに近似し、長さ１．５Ｍほどの円柱の切片様である。カムシャフト本体Ｗ１の基礎面は半径１０ｍｍの円柱で、これにカムローブＷ２を形成する大きな半径の円柱の切片が接している。切片を形成する円柱の半径はキーの位置に依存して変化する。
　カムローブ張出量ｄと同部の円柱半径Ｒとは、次の関係式で表せる（図１８（ａ）及び（ｂ）参照）。
Ｒ＝（ｄ^２＋１００）／２０

　「音高キー別・最大Ｓｗａｙ量」の最大値は最低音キーで起こり、１００ｍｍであり、対応するカムローブＷ２は、（張出量６５ｍｍ、円柱半径２１６ｍｍ）である。
　この形状が最低音部から中音域まで一定で連続する。

　弦長がこの最大Ｓｗａｙ量の最大値（１００ｍｍ）の２倍となる音高キーから高音側のキーでは最大Ｓｗａｙ量を弦長の１／２に制限する必要があり、高音に向かって漸減する必要がある。
　最高音キーでは、最大Ｓｗａｙ量が２５ｍｍであり、対応するカムローブＷ２は、（張出量１３ｍｍ、円柱半径１３．５ｍｍ）にまで縮小する。

　なお、実施形態５では、図１１に示すように、実施形態１の場合に比べ、弦及び響板の取り付け位置がコンロッドＸの長さ分だけ高くなり、楽器のハイトがその分高くなる。
　また、通常のグランドピアノにおいて、元々低音部弦は、立体交差で中～高音弦の位置より上にある。この段差は、低音部コンロッドは長く、中高音部コンロッドは短く作る事に利用できる。
　また、実施形態５のようなＳｗａｙ－Ｈａｍｍｅｒ機能を持ったピアノにあっては、ペダルによる簡単な操作で大幅な音色変化を演奏中に提供できるので、「音色変化を目的としたウナコルダ機構」は、必ずしも設ける必要はなく、省略しても良い。

　なお、上述の実施形態１～５において示した各構成部材の諸形状や寸法等は一例であって、設計要求等に基づき種々変更可能である。

　ここで、以下に、実施形態１～５における構成部材を符号と共に一覧で示した表を示す。
　［表１］、［表２］は、実施形態１～５共通の構成部材、［表３］は、実施形態１の構成部材、［表４］は、実施形態２の構成部材、［表５］は、実施形態３の構成部材、［表６］は、実施形態４の構成部材を示した表である。［表７］は、実施形態５の構成部材を示した表である。
　また、［表８］は、請求項に記載の構成部材と明細書に記載の構成部材との対応関係を示した表である。

 

Claims (12)

1. 　キーの打鍵操作に応じて弦を振動させるピアノアクション機構であって、
   　前記キーが設けられたキーアセンブリと、前記弦を打つハンマーが設けられたハンマーアセンブリと、前記キーに付与された打鍵力を前記ハンマーの揺動力として伝達するウィッペンアセンブリと、を備え、
   　前記ウィッペンアセンブリは、ジャックと、前記打鍵力により基端を支点に回転するウィッペンと、前記ジャックを前記ウィッペンの他端に回転自在に連結するジャック連結部と、を有し、
   　前記ハンマーアセンブリは、車輪状のシャンクホイールと、前記ハンマーから延びるハンマーシャンクと、前記ジャックと接触することにより前記ジャックを前記シャンクホイールから離脱させるレギュレーティングボタンと、を有し、
   　前記ジャックには、前記シャンクホイールを突上げる突上げ面と、前記シャンクホイールと接触するスロープ面と、前記レギュレーティングボタンと接触するジャックテールと、が設けられ、
   　前記シャンクホイールは、前記ハンマーシャンクに回転自在に設けられ、
   　前記ジャックと前記シャンクホイールとは、同一面内で回転し、
   　前記スロープ面は、前記突上げ面と連接し、かつ前記ジャックテールと反対側に隆起・湾曲して形成されていることを特徴とする、ピアノアクション機構。
2. 　前記スロープ面の湾曲形状は、前記ジャックテールの前記レギュレーティングボタンに対する接触点を中心とし、前記突上げ面と前記スロープ面との接点までを半径とする円弧であることを特徴とする、請求項１に記載のピアノアクション機構。
3. 　前記シャンクホイールと前記突上げ面との接点が、前記シャンクホイールの中心点と前記ジャック連結部の中心点とを結んだ線分よりも前記スロープ面寄りに形成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のピアノアクション機構。
4. 　前記突上げ面は、前記スロープ面と前記突上げ面との交点と、前記ジャック連結部の中心点と、を結んだ線分の垂線に対して、前記ジャックテールに向かって傾斜していることを特徴とする、請求項１～３の何れかに記載のピアノアクション機構。
5. 　前記ウィッペンアセンブリは、前記ジャックを前記基端側に付勢するジャックスプリングを有していることを特徴とする、請求項１～４の何れかに記載のピアノアクション機構。
6. 　前記キーアセンブリは、略水平方向に延び、前記打鍵力を指から受ける第一キーと、略鉛直方向に延び、前記ウィッペンを突き出す第二キーと、前記打鍵力を前記第二キーに伝達する伝達部材と、を有し、
   　前記第二キーは、前記打鍵力により、前記伝達部材を介して前記ウィッペン側に傾斜することを特徴とする、請求項１～５の何れかに記載のピアノアクション機構。
7. 　前記第一キーは、略水平方向に延びる水平部分と、上方に延びる鉛直部分と、が設けられた略Ｌ字状であり、
   　前記水平部分は、前記鉛直部分下端から演奏者側に伸び、
   　前記第二キーの下端から前記ウィッペン側に突出して前記伝達部材が形成され、
   　前記鉛直部分は、前記伝達部材を介して第二キーと接触することを特徴とする、請求項６に記載のピアノアクション機構。
8. 　前記伝達部材は、略鉛直方向に延び、両端に係止部材が設けられた棒状に形成され、
   　前記第一キーには、前記係止部材の一方が係合する第一取付孔が設けられ、
   　前記第二キーには、前記係止部材の他方が係合する第二取付孔が設けられ、
   　前記第一キーと前記第二キーとの間に、前記伝達部材が設けられていることを特徴とする、請求項６に記載のピアノアクション機構。
9. 　前記第一キーより下方に、前記第二キーと、前記ウィッペンアセンブリと、前記ハンマーアセンブリと、が設けられていることを特徴とする、請求項８に記載のピアノアクション機構。
10. 　前記ハンマーの打弦位置を変化させるＳｗａｙアセンブリを備え、
    　前記ハンマーシャンクには、前記シャンクホイールが設けられるキャッチャーシャンクと、前記ハンマーから延び、前記キャッチャーシャンクよりも前記弦寄りに配置されるノッカーシャンクと、前記キャッチャーシャンクと前記ノッカーシャンクとの間に懸架されるコンロッドと、が形成され、
    　前記キャッチャーシャンクと前記ノッカーシャンクとは、互いに前記コンロッドにより、張弦方向と略鉛直方向に揺動可能に連結され、
    　前記Ｓｗａｙアセンブリには、前記ノッカーシャンクを前記張弦方向に移動させるＳｗａｙ動作伝達機構が形成されていることを特徴とする、請求項１～９の何れかに記載のピアノアクション機構。
11. 　前記Ｓｗａｙ動作伝達機構には、前記ノッカーシャンクと連結されたアンカーアームと、前記アンカーアームを押圧するカムと、が設けられ、
    　前記アンカーアームは、前記張弦方向に揺動可能に構成され、
    　前記カムは、前記キーの整列方向に延び、前記整列方向を軸に回転するカム本体と、前記カム本体から張り出すカムローブと、により構成されていることを特徴とする、請求項１０に記載のピアノアクション機構。
12. 　前記カムローブは、前記整列方向において、前記キーの高音側に向かうに伴い、その張り出す長さが漸次減少していくことを特徴とする、請求項１１に記載のピアノアクション機構。

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