Механизм рояля Советский патент 1981 года по МПК G10C3/22 

(54) МЕХАНИЗЛД РОЯЛЯ

Изобретение касается производства музыкальных инструментов и может быт использовано в качестве кпавиигаого узла роялей.

Известен механизм рояля, содержащий установленные на клавиатурной раме и Бзаимоде ютвующие с клавишами фенгер, репетиционную пружину и гаммерштиль, один конец которого соединен с молоточком, а другой вьтолнен с шарнирсил и упором l.

В известном механизме ро$тя репетиционность достигаетсяценой уменьшения чувствительности: до момента выключения шпилера репетиционная пружина не работоспособна. После момента вы- ключения управление молоточком затруднено.

Целью изобретения является расширение репетиционных возможностей механизма рояля.

Для этого в механизм рояля, содержащий установленные на клавиатурной раме и взаимодействующие с клавишами

фенгер, репетиционную прунсину и гаммерштиль, один конец соединен с молоточком, а другой вьтопнен с шарниром и упором, введены свободно установленные на гаммерштиле маятник и рычаг, причем ось подвеса маятника расположена между шарниром и молоточком, ось подвеса рычага расположена на оси шарнира, а маятник имеет возможность взаимодействовать с упором.

Маятник вьшолнен в виде пластины с грузом к стержнии.

Кроме того, рычаг несет крюк и ограничители хода .крюка.

В предлагаемой конструкции механизма рояля устроено разбиение хода клавиши на рабочую и репетиционную части и каждая из этих частей расширена до полного хода клавиши. Эта конструкция обеспечивает срабатывание репетиционной пружины при Любом положении клавиши в момент броска молоточка. Пружина функционирует при сильных и умеренных ударах молоточка о струны, т.е. имш1но в rex случаях, когда это необходимо для защиты механизма от ударных нагрузок, и для поддержания быстрого темпа с присущими ему относительно высокими скоростями движения молоточка. Указанное вьшолнение механизма обеспечивает также возможность управления молоточком при любом положении клавиши вплоть до полного ее нажатия и позволяет сократить мин.11мальное расстояние, с которого молоточек может быть брошен на струны. На фиг, I показаны механизм-рояля в исходном состоянии, общий вил, и последовательные положения основных частей механизма после броска молоточка; на фиг. 2 представлены узел маятника и вхо дящие в него детали; на фиг. 3-9 предлагаемый механизм, варианты выполнения на фиг. Ю изображена киис-матическая схема предлагаемого механизма; нафиг. I приведены зависимости хода молоточка от хода клавиши в статических условиях для известного и предлагаемого механизмов роляля. Механизм рояля собран на клавиатурной раме I. Клавиша 2 кинематически соединена с гаммерштилем 3,,на конец которого одет молоточек 4. На другом конце гаммерштиля выполнен шарнир 5, установленный на клавиатурной раме. На клавише под молоточком расположен фенгер 6. К гаммерштилю подходит репетиционная пружина 7, скрепленная с рычагом 8| который свободно одет на ось шарнира, общего для рычага и гаммерштиля. Между молоточком и шар ниром на гаммерштиле закреплены ось 9 маятника Ю и упор II, ограничивающий поворот маятника. Маятник содержит плас тину 12 с грузом 13 и стержень 14, ориентирован под углом к пластин и конец которого упирается в рычаг. Под стержнем на рычаге расположен крюк 1 образованныйвитком пружины. По обе стсфоны от крюка на рычаге закреплены ограничители хода крюка - выступ 16 и штифт 17. Стержень выполнен с выемкой 18, об легчающей зацепление стержня крюком. Держатель 19 фенгера соединен с клавишей осью 20, допускаклцей вращение фенгера, и пружиной 21, которая в исход ном положении прижимает держатель к упору 22 в отверстии клавиши. На нижний конец держателя навинчена коническа гайка 23, с ней под клавишей находится ролик 24, одетый по посадке движения на ось 25, скрепленную с кла- иатурной рамой. Такое выполнение фенера ускоряет его отцепление от молоточка увеличивает этим быстродействие меанизма. Пилот 26 представляет собой винт 27, оловка которого выполнена в виде вилки осью 28 и роликом 29. Пилот опирается на гайку 30, частично утопленную в клавишу. От поворота и вьшадения пилот предохранен скрепленной с ним пружиной 3t, конец которой соединен с клавишей. Роликом пилот упирается в фигуру 32, один конец который входит в шарнир 33, установленный на клйвиатурной раме, а другой конец снабжен роликом 34 на оси 35; ролик подпирает нижнюю часть рычага, вьтолняющую функцию кулачка. Сверху перемещение рычага ограничено планкой 36. Гаммерщтиль составлен из двух одинаковых параллельных пластин 37, плоскости которых ориентированы по направлению движения гаммерштиля. Пластины расположены симметрично с зазором и соединены между собой перемычками 38, Одна из перемычек служит гнездом 39 для наконечника 4О репетиционной пружины. В исходном положении репетиционная пружина находится в крайнем верхнем положении, которое фиксировано ограничителем 41, прикрепленным к рычагу винтом 42, Для регулировки зазора между ограничителем и рычагом в этот зазор вставлена упругая прокладка. Положение винта зафиксировано, например, эмалью. Как и гаммерштиль, рычаг выполнен из двух одинаковых параллельных пластин 43, в зазор между которыми входит кронштейн 44 в виде продолговатой пластины, тыльной частью вставленной в шаль 45 гаммфбавка 46. В кронштейн запрессована ось 47. С двух сторон на нее свободно одеты втулки 48, скрепленные с пластинами рычага. В свою очередь, эти втулки служат осями для шайб 49, скретсленных с пластинами гаммерштиля. В процессе изготовления механизма сборку двойного шарнира гамм штиля производят до прикрепления пластин друг к другу. Обращенная к маятнику поверхность рычага образована съемным эластичным вкладышем 50, плотно вставленным в зазор между пластинами рычага и закрепленным там штифтом. Такое выполнение 5 обеспечивает легкую замену вкладыша при его износе. Как репетиционная пруншна, так и крюк выполнены из двух смыкающихся ветвей, симметрично располо5женных по обе стороны от рычага. Крюк соединен с рычагом пружинами кручения 51, одетыми на ось 52- Вегв крюка соединены планками 53, одна из которых.опирается в исходном положении на выступ рычага. Концы ветвей крюка отогнуты в виде усов 54, которые при подъеме крюка задевают за штифт рычага. В отверстие маятника вставлен ант фрикционный вкладыш 55, например,.из графитопласта. В механизме применены также антифрикционные пластмассовые шайбы 56, уменьшающие трение между торцовыми поверхностями деталей и смя чающие биение вдоль осей. Применены также антифрикционные покрытия. В мес тах столкновений поверхности деталей выстелены демпфирующими прокладочными материалами - замшей, тканями, их заменителями. В частности, такими прокладками 57 и 58 снабжены упор маятника и гнездо репетиционной пружины. Ролики покрыты шинами. Перемычки пластин гаммерштиля представляю собой короткий металлический желоб 59 с пластмассовым наполнителем бО- Борт желоба прикреплены точечной сваркой к пластинам гйммерштиля. Пластины, стер жень ифигура изготовлены из магниевого сплава, груз маятника - из латуни. Масса груза I - 2г. Длина гаммерштиля от оси шарнира до оси молоточка 15 см. Предлагаемый механизм рояля работает следующим образом. При быстром нажатии клавиши 2 пилот 26 Поворачивает фигуру 32, ролик к торой 34 подымает конец рычага 8. Через стержень 14-маятника 1О движение передается гаммерштилю 3. После толчка гаммерштиль с маятником отрываются от рычага, испытывающего отдачу со стороны гаммерштиля, и продолжают движение по инерции. Репетиционная пружина выходит при этом из гнезда 39. После столкновения .молоточка со стр нами направление движения гаммерштиля меняется на противоположное, тогда как маятник продолжает двигаться в прежнем направлении, вращаясь вокруг оси под веса 9 (см. фиг. La) В результате этог вращения стержень 14 смещается и при возврате гаммерштиля не попадает на рычаг, тогца как репетиционная пружина снова входит в гнездо 39. При дальнейшем опускании гаммерштиля он увлё кает репетиционную пружину 7 вниз, от91деляя ее ог упора 41 (см. фиг. 1,6). При опуще1гаой клавише фенгер поднят. Молоточек хвостовой частью сталкивается с фенгером и сцепляется с ним. При небольшом отпускашш клавиши фенгер отделяется от молоточка. Под действием репетиционной пружины гаммерщтиль начинает двигаться относительно рычага по направлению .к струнам. Обращегше движения гаммерштиля возможно и без участия фенгера - в результате сопрогивления репетиционной пружины при ее дальнейшей деформации, а также в результате столкновения гаммерштиля с неподвижным упором на клавиатурной раме 1 либо с подвижным упором на рычаге. В последнем случае столкновение смягчав с я прокладкой 58. Одновременно с движением гаммерштиля к струнам происходит движение рычага в обратном направлении, обусловленное опусканием клавиши для подготовки к повторению звука. При относительном движении этих деталей стержень 14 перемещается вдоль вертикальной поверхности вкладыша 5 О на конце рычага (см. фиг. 1,г). Эта . поверхность мешает грузу 13 повернуть маятник. Подъем стержня 14 выше угла вкладыша 5О сопровождается опусканием груза 13, поворотам маятника 10 и возвратом стерж {я 14 на горизонтальную поверхность рычага 8 (см. фиг. 1,в), после чего механизм готов к повторному извлечению звука. Описанный цикл осуществим без крюка 15. Эта деталь добавлена для ускорения возврата маятника на горизонтальную поверхность рычага. На стадии б (см. фиг. l) стержень 14 оттесняет планку на конце крюка. Планка зацепляет.5 ся краем за стенку выемки 18 в стержне. Следуя затем за стержне, крюк поворачивается до тех пор, пока стержень не обогнет конец рычага (см. фиг. 1,в). После этого давление крюка на стержень уменьшается. Сила трения в месте их контакта становится меньше силы, с оторой пружины 51 оттягивают крюк назад. Крюк возвращается на выступ 16. Возврату крюка содействует также ограниитель хода в виде штифта 17. При подъеме фенгера в процессе опусания клавиши коническая 23 адевает за ролик 24 к поворачивает ержатель 19, приближая фенгер 6 к траекории молоточка 4. При обратном движе- ШИ клавиши пружина 21 отводит фенгер т молоточка. Это перемещение складывеется с перемещением клавиши, увеличивая ход фенгера. Выше описана работа механизма в наиболее важном для репетиционности случае быстрого движения молоточка. В этих условиях сила тяжести не оказывает значительного влияния на движение молоточка до его столкновения со струнами, что является здесь количественным критерием быстроты. В случае медленного движения молоточка стержень 14 возвращается сразу на рычаг 8 либо оказывает ся в промежуточн ам положении, из которого выходит, огибая вкладыш 5О. Как и в случае быстрого движения молоточка, .обратное движение рычага, естественное при повторении звуков, ускоряет возврат маятника. В стационарном состоянии репетиционная пружина подд Жйвает го мерштиль на таком расстоянии от конца рычага, чтобы маятника мог свободно зййти на рычаг. Контакт стержня с рычагом достигается нри этом благодаря уклону поверхности рычага. Работоспо собность механизма созфаняется также в случае зазора между стержнем 14 и рычагом 8 в исходнсял положении. Это снижает требования, предъявляемые к регулировке упора 41 ренетнционной пру жины. В исходном положении не обязателен также контакт груза 13 с упором I Поскольку столкновение молоточка со струной не меняет движения маятника, это движение не влияет на время контак та молоточка со струной и, следовательн на качество авука. Работа рассмотренного механизма РОЯЛЯ основана на следующих физич ких явлениях: при достаточно быстром движении молоточка до струн и обратно траектория маятника не зависит от скорости движения молоточка; при падении гамм штиля с маятником в поле силы тяжести маятник вращается быстрее гам мерштйля. За время полета молоточка от места отцепления до струн и обратно маятник независимо от скорости молоточка пово рачивается при быстром движении на угол V 2 Ч (I + -), где VP - угловое расстояние молоточ ка от места отцепления до струн; R - расстояние от оси тиля до оси подвеса маятни У - приведенная длина физическ кого маятника, близкая здесь к расстоянию от оси подвеса до центра тяжести груза, поскольку масса груза на порядок выше массы остальной части маятника. Эта формула справедлива для малых углов поворота. Например, Ч 16 при tf- R|r-3. Время возврата маятника на рычаг под действием силы тяжести и без участия крюка равно приблизительно времени падения груза с высоты I мм, т.е. не превосходит 0,02 с и не ограничивает епетиционной способности имеханизма. Ниже перечислены варианты вьшолнения предложенного механизма рояля. 1.Ось 9 маятника и упор II установлены на пружине 61, которая с помошью перемычки 62 скреплена с пластинами гаммерштиля 37. Эти пластины выполнены с полкой 63 (см. фиг.З). Усилие от рычага 8 передается гаммерштилю через полку 63, к которойдо отцепления молоточка прижат маятник. Это разгружает ось маятника . На фиг. 3 схематически показан также угол Т ежду поверхностью рычбо а и границей круга, описываемого стержнем 14 маятника. Отличие этого угла от нуля обеспечивает встречу конца стержня 14 с по верхностью рычага 8. Для того, чтобы стержень не соскользнул с этой поверхности при толчке со стороны рычага и мог передать усилие гаммерштилю, необходимо выполнение неравенства , где р - угол трения в контакте стержня с рычагом. 2.Маятник 64 входит выступом 65 в зазор методу пластинами 66 рычага, вдоль которых сверху гфоходят две цилиндрические пружины 67, закрывающие зазор (см. фиг.4). При подъеме гаммерштиля с маятником относительно рычага выступ 65 выходит из зазора, раздвигая пружины (см. фиг. 5). Обратнсмиу движению выступа 65 препятствуют силы трения. Таким образом осуществляется : быстрый возврат маятника в исходное положение. После броска молоточка маятник поворачивается и вновь попадает выступом 65 в зазор. 3.Рычаг 68 снабжен осью 69, на которую одет толкатель 70 с ложкой 71 и выступом 72 (см. фиг. б). Ложка 71 упирается в стержень 14 маятника. Пружина 73 притягивает толкатель 7О к рычагу 68. Под гаммерштилем установлена неподвижная планка 74. При подъеме рычага толкатель 7О задевает выступом 7 планку 74 и отходит от маятника, давая ему возможность повернуться после броска молоточка. При обратном движении клавиши и рычага толкатель вновь надавливает ложкой 71 на стержень 14 содействуя возврату маятника в исходно положение. Рычаг 68 связан с осью 35 ро/шка 34 пружиной 75, которая на рычаге крепится к штифту 76. При брос ке молоточка гакар пружина удерживает рычаг в контакте с роликом. 4.Рычаг 77 вьтолнен с двумя шарнирами 78 и 79 (см. фиг. 7). 5.Маятники 80 и 81 снабжены и гак1мерштиль, и рычаг 82 (см. фиг.8). 6.На гаммерштиле 83 маятник Ю соединен с коромыслом 84, которое одето на ось 85 (см.фиг.9). Движение от маятника корся 1ыслу предается через звено 86 с шарниром: 87 и 88 н концах. В контакт с рычагом . входит коромысло 84, которое при таком вьшол вении механиа а реагирует на поворот гаммерштиля сильнее, чем маятник в сяу чае его расположения на той же оси 83. В соответствии с кинематической схе мой (см. фиг. 1О) передаточное число механизма рояля составляет Ь ,БС АГ АР . ОЯ ОР КС 1 - ход клавиши; tl - расстояние, проходимо концом молоточка при опускании клавиши; О, О,ОЗ - малое число, учитываю щее различие между длинами дуги и хорды. Буквы латинского алфавита на фиг. Ю обозначают характерные точки кинематической схемы: Р и В - полюсы зацепления, Н - конец, молоточка, К конец клавиши. А, О, С - шарниры На фиг. II 1i - кривая хода молоточка в известном механизме (штрихи- прямой ход, точки обратный); линии fi, и Кц, указывают максимальные кбординаты молоточка и клавиши, при которых воз. можно управление молоточком в известном механизме; fig - кривая хода молоточка в предлагаемом механизме; ll уровень расположения сipyH (на фиг. Ю и II этот уровень показан штрихпунктирной линией). Вид зависимости хода молоточка от хода клавиши может быть отрегугафован в широких пределах путгем изменения контура нижней част рычага 8. Изобретение дает воаможность улучшить игровые качества рояля без усложнения его конструкции. Формула изобретения I. Механизм рояля, содержащий установленные на клавиатурной раме и взаимодействующие с клавишами фенгер, репетиционную пруншну и гамм рштиль, один конец которого соединен с молоточком, а другойвьгаолнен с шарниром и упором, отличай)шийся тем, что, с целью расширения его репетинионных возмоншостей, он снабжен свободно установленными на гаммерштиле маятником и рычагом, причем ось подвеса маятника, расположена между шарниром и молоточком, ось подвеса -рычага расположена на оси шарнира, а маятник имеет возможность взаимодействовать с упором. 2.Механизм по п. I, о т л и ч а ющ и и с я тем, что маятник вьшолнен в виде пластины с грузом и стержнет«1. 3.Механизм по пп. 1и 2, отличающийся тем, что рычаг несет крюк и ограничители хода крюка. Источкики информации, пр}шягые во внимание при экспертизе ° I. Патент ФРГ fe 1163123, кл. 51В 24, 1964. 37 - /j. 36 tAj±EZFf /

Фиг. в

Л Р0

N

Фиг. W

510

Х,о к/габими fif, мм

Фиъ. 11

К -О