РОЯЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ С УСТАНОВЛЕННЫМ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ ВРАЩЕНИЯ МОЛОТОЧКОВЫМ РОЛИКОМ Российский патент 2004 года по МПК G10C3/22 

Изобретение относится к рояльному механизму, содержащему толкающий язычок, независимый от него репетирующий рычаг и расположенный на рукоятке молоточка молоточковый ролик, находящийся в контакте с толкающим язычком и репетирующим рычагом.

Механизм современных роялей, т.е. механизм с толкающим язычком, основывается на изобретениях Бартоломео Кристофори в 1726 г., Джона Бродвуда в 1777 г., Роберта Стоддарта в 1777 г. (запатентован на имя Джона Джилба в 1786 г.) и Себастьена Эрара в 1808 г. (в усовершенствованном виде запатентован в 1821 г.). Названный последним механизм обеспечивает так называемое репетирование, при котором после удара по клавише она снова ударяется, предварительно не возвращаясь полностью снова в свое исходное положение, что обеспечивает более быструю игру. Развитие механизма с толкающим язычком и его состояние в настоящее время поясняются в публикациях Ehrlich "The Piano, A History", Oxford University Press, 2. Auflage (1990) и Palmieri "Piano Information Guide, An Aid to Research", Garland Publishing Inc., New York & London, 1989.

Тот факт, что очень старый принцип механизма с толкающим язычком в течение столь длительного времени сохранился до сих пор, в основном, без изменений и взят на вооружение всеми мировыми ведущими производителями роялей, подтверждает высокое техническое качество системы и возможность ее использования с музыкальным совершенством.

Несмотря на технически высокие стандарты механизма с толкающим язычком, он все еще является не совсем удовлетворительным. Удар по клавише все еще требует относительно высоких затрат усилия. Они приводят у физически менее крепких исполнителей и, в частности, у профессиональных пианистов зачастую к перегрузкам вплоть до причинения вреда здоровью, такого как воспаление сухожильного влагалища, которое уже приводило к отказу от учебы или от профессии у потерпевшего. Имеются признаки того, что в последние годы возросло причинение вреда здоровью профессиональным пианистам (Wagner "Medizinische Probleme bei Instrumentalisten", Laaber-Verlag, Laaber (1995) и "Causes and cures of focal limb dystonia in musicians", ISSTIP-Journal, Nr. 9 (1998), стр.13-17).

В этой связи интерес представляет также то, что знаменитые пианисты, такие как Владимир Горовиц и Гленн Гоулд, во избежание этой так называемой "тяжелой манеры игры" предпочитали более старые инструменты с изношенным механизмом с тем, чтобы достичь более легкой манеры игры.

Между тем с помощью измерительной техники уже удалось зарегистрировать затраты усилия и даже временную характеристику приложенного усилия при ударе по клавишам рояля. Для этого следует сослаться на публикацию Drescher, Parlitz, Thiedemann und "Ein neues Meβinstrument zur Bestimmung und Darstellung von auf der Klaviertastatur", EURO PIANO, 39. Jahrgang April-Juni 1999, Heft 2/99, стр.23-28. Описанное в ней измерение должно служить в том числе для того, чтобы, с одной стороны, приучить начинающих пианистов к экономящей усилия манере игры, а с другой стороны, оптимизировать технику удара опытных пианистов таким образом, чтобы затраты их усилий были более экономичными.

В отношении усилия, которое пианист должен приложить для удара по клавише рояля, молоточковый ролик является критической конструктивной деталью. При этом следует прежде всего иметь в виду, что под термином "ролик" специалист в области рояльных механизмов всегда понимает неподвижную деталь, которая в соответствии с этим также не вращается. Обозначение "ролик" возникло просто из-за внешней формы этой детали, у которой желательной является криволинейная поверхность. Проще всего она достигается за счет того, что деталь изготовляют в форме маленького цилиндра. Закрепление молоточкового ролика на рукоятке происходило, однако, на практике с начала появления механизма с толкающим язычком вплоть до сегодняшнего времени всегда таким образом, что молоточковый ролик устанавливался в виде неподвижного невращающегося цилиндра. Этот вид использования молоточкового ролика ведет к тому, что при ударе по клавише он не катится по толкающему язычку, а движется вдоль него, лишь скользя. Это скольжение существенно способствует вышеназванным нежелательным высоким затратам усилия при ударе. Эта проблема затронута, например, также в публикации Junghanns "Der Piano-und ", Verlag Das Musikinstrument, Frankfurt am Main, 5. Auflage (1979), стр.266, где говорится: "Манера игры рояльного механизма, помимо механически правильного распределения плечей усилий и нагрузок, связана с положением толкающего язычка относительно молоточкового ролика. Если положение слишком вертикальное, то толкающий язычок легко соскользнет и вызовет тем самым более легкую манеру игры, однако без всякого усилия. Если же оно слишком наклонено, то при ударе усилие возрастает, толкающий язычок, однако, выйдет тяжело и даст себя знать неприятной манерой игры."

В отношении возникающих у этого механизма трений в этой публикации на стр. 269 говорится еще следующее: "Трения: О трениях в осях можно сказать то же самое, что и у пианино. Из вызванных двумя прилегающими друг к другу деталями с собственными центрами вращения трений сильно дает себя знать трение между роликом (имеется в виду центр вращения рукоятки молоточка, на которой жестко закреплен ролик. Примечание изобретателя) и репетирующим рычагом".

Далее с неподвижным молоточковым роликом связан тот неизбежный недостаток, что в результате игры на рояле с течением времени испытывающая трение скольжения поверхность неподвижного молоточкового ролика подвержена износу. Поверхность этих известных молоточковых роликов состоит, как правило, из кожи. У роялей трение скольжения на поверхности молоточкового ролика часто приводит к очень мешающим побочным шумам, например к скрипу, и тяжелой манере игры. При соответствующем концертном сервисе и настройке за счет нанесения вспомогательных веществ, такого как тальковой пудры, так называемого "dry-lube" ("сухая смазка"), или пудры из политетрафторэтилена (торговое название "тефлон") трение скольжения временно уменьшают.

Из US-A-5239907 известен рояльный механизм, отвечающий современному уровню техники. Здесь предусмотрен ролик, соприкасающийся с репетирующим рычагом. Из различных фигур чертежа виден крепеж для ролика, очевидно, не допускающий его вращения. Также эта публикация не содержит иного указания на возможное вращение ролика.

Рояльный механизм более старой конструкции известен из DE 630420. Он содержит в соответствии с фиг.5 и 6 этой публикации маленький ролик или кулачок, состоящий из замши и закрепленный на рукоятке молоточка. Также здесь не содержится указания на то, что ролик должен быть вращающимся. Далее из указанного в качестве альтернативы ролику кулачка следует, что при этом вращающаяся деталь не продумывалась.

В уровне техники сообщается, однако, и о вращающихся роликах. Так, DE 1163123 раскрывает рояльный механизм, у которого тело молоточка снабжено подвижным или вращающимся роликом, обкатывающимся по репетирующему рычагу вверх и вниз, как это указано в п.3 формулы названной публикации. Однако эта конструкция неэффективна в отношении уменьшения затрат усилия при ударе по клавише. Причина кроется в том, что известный ролик контактирует лишь с репетирующим рычагом, но не с толкающим язычком. Вследствие этого ролик при нажатии на клавишу не функционирует. Напротив, он вступает в действие только тогда, когда после удара о струну молоточек снова падает назад.

Далее в DE 38810 описан механизм с установленным с возможностью вращения резиновым валиком. Этот механизм является, однако, не рояльным механизмом, а вертикально стоящим механизмом пианино. Вращающийся резиновый валик расположен, однако, не на молоточке, а на острие толкающего язычка. За счет этой конструкции ролик не уменьшает необходимые для нажатия на клавишу затраты усилия, поскольку здесь большая часть трения возникает не между толкающим язычком и телом молоточка, а между освобождающей бобышкой и коромыслом молоточка.

Наконец из US-A-2466498 известен рояльный механизм, у которого неподвижный молоточковый ролик закреплен на несущем блоке, расположенном, в свою очередь, в сквозной выемке рукоятки молоточка с возможностью поворота в ней в пределах ограниченного диапазона. Из-за выемки изготовление рукоятки молоточка является технически более сложным и тем самым более дорогостоящим делом. Это относится не только к новому изготовлению, но и особенно к важному случаю дооборудования имеющегося рояльного механизма названными несущими блоками вместе с неподвижным молоточковым роликом. В остальном для относительно большого несущего блока и его соответствующего диапазона движения требуется очень большая сквозная выемка в рукоятке молоточка, из-за чего она механически заметно ослабляется.

В основе изобретения лежит поэтому задача создания рояльного механизма описанного выше рода, с помощью которого возможны снижение требуемых для нажатия на клавишу затрат усилия и тем самым более легкая манера игры для пианиста, которая заметно уменьшает риск причинения вреда здоровью.

Другая задача изобретения состоит в том, чтобы за счет снижения требуемых для нажатия на клавишу затрат усилия избежать необходимости многократного покрытия поверхности молоточкового ролика у часто используемых роялей средством улучшения скольжения.

Эти задачи решаются согласно изобретению посредством рояльного механизма, содержащего толкающий язычок, независимый от него репетирующий рычаг и расположенный на рукоятке молоточка молоточковый ролик, который противолежит на обычном расстоянии толкающему язычку и контактирует с репетирующим рычагом, отличающегося тем, что молоточковый ролик расположен с возможностью вращения на закрепленной на рукоятке молоточка удерживающей скобе. Обычное расстояние между молоточковым роликом и толкающим язычком составляет преимущественно около 0,2 мм.

В п.п.2 и 3 приведены предпочтительные формы выполнения рояльного механизма согласно изобретению.

У рояльного механизма согласно изобретению применявшееся вплоть до новейшего времени трение скольжения между репетирующим рычагом и толкающим язычком, с одной стороны, и неподвижным роликом, с другой стороны, заменено посредством вращающегося вокруг своей собственной оси молоточкового ролика трением качения.

Неожиданным образом несмотря на продолжающееся уже более чем 270 лет развитие рояльного механизма, до сих пор во всем мире ни от одного из производителей роялей на рынке не появился механизм, у которого неподвижный ролик или соответствующая деталь (как вышеназванный кулачок) был бы заменен вращающимся роликом. Это тем более удивительно, что, без сомнения, с самого начала существовала потребность (например, также для женщин, детей и подростков) сделать как можно ниже затраты усилия при игре на рояле. Настоящее изобретение удовлетворяет эту потребность очень простым образом и с большим эффектом совершенно вопреки многолетней практике, согласно уровню техники.

Достигаемое за счет изобретения уменьшение требуемого для нажатия на клавишу усилия видно из нижеследующей таблицы. В ней приведены измеренные значения усилия в г для случаев обычного неподвижного ролика и вращающегося ролика согласно изобретению, а также соответствующая экономия усилия. В обоих случаях, за исключением ролика, использовался один и тот же рояльный механизм. Измеренные значения представляют собой средние значения всех клавиш клавиатуры рояля от баса до дисканта.

У каждой клавиши затраты усилия измерялись для трех различных фаз удара. При этом низкая нагрузка соответствует усилию, необходимому для движения молоточка вверх. Высокая нагрузка соответствует усилию для удержания клавиши после удара внизу. Освобождающая нагрузка соответствует усилию, необходимому для репетирования.

Из таблицы видно, что экономия усилия за счет изобретения составляет 20-25%, т.е. означает очень большое преимущество.

Другое значительное преимущество изобретения состоит в том, что уже существующие обычные рояльные механизмы очень простым и тем самым экономичным образом могут быть переоснащены на вращающийся молоточковый ролик согласно изобретению. При этом из-за неизменного веса молоточка полностью сохраняется динамика удара от пианиссимо до фортиссимо. Благодаря простому осуществлению изобретения переоснащение может осуществляться не только производителями роялей и на фабриках, специализирующихся на производстве рояльных механизмов, но и ремонтными мастерскими.

Согласно изобретению предпочтительно использовать молоточковый ролик с поверхностью из упругого материала, который снижает шум от удара и обкатывания молоточкового ролика по репетирующему рычагу и толкающему язычку. Особенно пригодным для этого материалом является фетр. Имея форму жгута или рукава, он имеет изотропную структуру и обеспечивает тем самым равную нагрузку соприкасающихся поверхностей. Изменение необходимого для удара усилия с течением времени, таким образом, практически исключено, а применения средств скольжения на ролике и его ответной поверхности не требуется.

Изобретение обладает не только тем преимуществом, что при игре затраты усилия пианистом заметно ниже, чем на известных механизмах. Следствием этого является также расширение возможностей его музыкального выражения, например улучшенная, поскольку более легкая, репетируемость.

В рамках изобретения вместо одного вращающегося молоточкового ролика могут использоваться также несколько таких.

Изобретение поясняется ниже с помощью чертежей, на которых изображают:

- фиг.1 - схематичный вид сбоку первой формы выполнения рояльного механизма, описанного в уровне техники;

- фиг.2 - фотографию части второй формы выполнения рояльного механизма, имеющегося в продаже и относящегося к уровню техники;

- фиг.3а - схематичный вид сбоку важнейших частей рояльного механизма согласно изобретению;

- фиг.3b - увеличенный схематичный вид сбоку вращающегося молоточкового ролика в его удерживающей скобе;

- фиг.3с - схематичный вид сбоку молоточкового ролика по фиг.3b, однако с разворотом на 90° вокруг вертикальной средней оси;

- фиг.4 - фотографию части рояльного механизма аналогично фиг.2, однако с вращающимся молоточковым роликом согласно изобретению;

- фиг.5а-5с - фотографии рояльного механизма по фиг.4 в трех разных положениях молоточкового ролика.

На всех фигурах данного чертежа все признаки с одинаковой функцией обозначены одинаковой ссылочной позицией.

На фиг.1 изображен схематичный вид сбоку первой формы выполнения рояльного механизма, известного из Uchdorf "Handbuch Klavierbauer", Wilhelmshaven (1985), стр.78. Механизм содержит клавишу 1, выступающий вверх из него пилотный винт 2, вышележащее подъемное звено 3, а также закрепленные на нем с возможностью поворота толкающий язычок 4 и проходящий наклонно вверх репетирующий рычаг 5.

Приблизительно параллельно репетирующему рычагу 5 над ним расположена рукоятка 6 молоточка. На его нижней стороне посредством соединительного элемента 7 закреплен невращающийся молоточковый ролик 8, который прилегает к верхней стороне репетирующего рычага 5 там, где на его нижней стороне находится верхний конец толкающего язычка 4 на расстоянии 0,2 мм от молоточкового ролика 8.

При ударе по клавише 1 толкающий язычок 4 и репетирующий рычаг 5 приподнимаются за счет пилотного винта 2 и подъемного звена 3. Движущийся вверх репетирующий рычаг 5 давит на молоточковый ролик 8 и тем самым на рукоятку 6 молоточка вверх. Поскольку репетирующий рычаг 5 и рукоятка 6 молоточка поворачиваются вокруг разных центров вращения, принудительным образом происходит то, что участок поверхности молоточкового ролика 8, соприкасающийся с репетирующим рычагом 5, должен скользить по его поверхности 5а на определенную длину. Это движение скольжения создает трение между репетирующим рычагом 5 и молоточковым роликом 8 и вызывает упомянутую выше нежелательную тяжелую манеру игры рояльного механизма.

На фиг.2 изображена фотография части второй формы выполнения рояльного механизма, имеющегося в продаже и относящегося к уровню техники. Отсюда видно, что молоточковый ролик 8 посредством соединительного элемента 7, который, с одной стороны, входит в рукоятку 6 молоточка, а с другой стороны, в молоточковый ролик 8, закреплен на рукоятке 6 молоточка таким образом, что это исключает вращение молоточкового ролика 8.

На фиг.3а изображен схематичный вид сбоку важнейших частей рояльного механизма согласно изобретению. Его конструкция в основном соответствует формам выполнения известного механизма по фиг.1 и 2. На фиг.3а рояльный механизм согласно изобретению содержит толкающий язычок 4, независимый от него репетирующий рычаг 5 и расположенный на рукоятке 6 молоточка молоточковый ролик 8а, находящийся в контакте с репетирующим рычагом 5. Как и у известной формы выполнения на фиг.2, у формы выполнения согласно изобретению на фиг.3а верхний конец 4а толкающего язычка 4 проходит сквозь продолговатую сквозную выемку 5b в репетирующем рычаге 5 и свободно подвижен в ней. В изображенном исходном положении механизма вращающийся молоточковый ролик 8а прилегает к репетирующему рычагу 5. Проходящий сквозь него верхний свободный конец 4а толкающего язычка 4 находится примерно на 0,2 мм ниже верхней кромки репетирующего рычага 5.

Между известными механизмами на фиг.1 или 2 и механизмом согласно изобретению на фиг.3а существует, однако, то существенное отличие, что согласно изобретению молоточковый ролик 8а установлен с возможностью вращения. Для этой цели он расположен с возможностью вращения в удерживающей скобе 9, закрепленной на рукоятке 6 молоточка.

На фиг.3b изображен увеличенный схематичный вид сбоку вращающегося молоточкового ролика 8а в удерживающей скобе 9.

На фиг.3с изображен схематичный вид сбоку молоточкового ролика по фиг.3b, однако с разворотом на 90° вокруг вертикальной средней оси.

На фиг.4 изображена фотография части рояльного механизма аналогично фиг.2, однако с вращающимся молоточковым роликом 8а согласно изобретению вместо невращающегося молоточкового ролика 8.

Со ссылкой на фиг.5а-5с поясняется использование рояльного механизма согласно изобретению.

На фиг.5а изображено исходное положение (положение покоя) механизма. Вращающийся молоточковый ролик 8а покоится на поверхности 5а репетирующего рычага 5 и отстоит примерно на 0,2 мм от проходящего сквозь репетирующий рычаг 5 верхнего свободного конца 4а (фиг.3а) толкающего язычка 4. Исходное положение вращающегося молоточкового ролика 8а обозначено булавкой 10, воткнутой сбоку в фетр молоточкового ролика 8а. Рукоятка 6 молоточка занимает приблизительно параллельное репетирующему рычагу 5 положение (с наклоном влево).

При ударе по клавише (не показана) за счет совместного действия вышеназванных промежуточных элементов (пилотный винт, подъемное звено; не показаны) приподнимаются толкающий язычок 4 и репетирующий рычаг 5. Это движение передается через вращающийся молоточковый ролик 8а на рукоятку 6 молоточка.

На фиг.5b изображено положение механизма на половине хода. Это означает, что положение рукоятки 6 молоточка почти горизонтальное. В то же время вращающийся молоточковый ролик 8а совершил по репетирующему рычагу 5 небольшое движение качения (на фиг.5b влево). Это видно на фиг.5b по смещенному вправо положению булавки 10 относительно положения на фиг.5а.

На фиг.5с изображено положение механизма после удара молоточка по струне. При этом рукоятка 6 молоточка находится, по существу, в горизонтальном положении. Также вращающийся молоточковый ролик 8а совершил обкат дальше по репетирующему рычагу 5 (на фиг.5с влево), что видно по положению булавки 10 на фиг.5с по сравнению с положением на фиг.5b. Кроме того, согласно фиг.5с толкающий язычок 4 внутри продолговатой выемки 5b в репетирующем рычаге 5 повернулся от вращающегося молоточкового ролика 8а (на фиг.5с вправо) и выходит затем своим верхним свободным концом 4а из названной выемки 5b вверх. Это означает, что и при таком движении поворота толкающего язычка 4 произошло обкатывание между его верхним свободным концом 4а и вращающимся молоточковым роликом 8а.

В целом, вращающийся молоточковый ролик 8а совершает, таким образом, при ударе по клавише движение качения по ответным поверхностям репетирующего рычага 5 и толкающего язычка 4. В случае уровня техники по фиг.1 и 2 вместо этого движения качения возможно только движение скольжения невращающегося молоточкового ролика 8, что неизбежно сопряжено с повышенным трением. Оно не возникает в механизме согласно изобретению, что уменьшает поэтому затраты усилия пианиста. За счет этого возникает также меньший риск причинения вреда его здоровью.

Рояльный механизм для снижения усилий для нажатия на клавиши исполнителем содержит молоточковый ролик, установленный с возможностью вращения в удерживающей скобе, закрепленной на рукоятке молоточка. 2 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

1. Рояльный механизм, содержащий толкающий язычок (4), независимый от него репетирующий рычаг (5) и расположенный на рукоятке (6) молоточка молоточковый ролик (8а), противолежащий толкающему язычку (4) на обычном расстоянии и находящийся в контакте с репетирующим рычагом (5), отличающийся тем, что молоточковый ролик (8а) установлен с возможностью вращения в удерживающей скобе (9), закрепленной на рукоятке (6) молоточка.2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что поверхность молоточкового ролика (8а) состоит из упругого материала.3. Механизм по п.2, отличающийся тем, что поверхность молоточкового ролика (8а) состоит из фетра.