Механизм рояля

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалист ичесиих

Республии

<11802991 (6l ) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 29.12.78 (2l ) 2707278/28-12 е присоединением заявки М (23) Приоритет (53)M. Кл.

610 С 3/22

Государственный комитет

СССР

Опубликовако07.02.81. Бюллетень М, Б ло делам изобретений и открытнй (53) УДК 681. ,8 1 6(088.8) Дата опубликования описания 10.02.8 1 (72) Автор изобретения

А Я. Г охштейн (7!) Заявитель (54). МЕХАНИЗМ РОЯЛЯ

Изобретение касается производства музыкальных инструментов и может быть использовано в качестве клавишного узла роялей.

Известен механизм рояля, содержащий установленные на клавиатурной раме и взаимодействующие с клавишами фенгер, репетиционную пружину и гшимерштиль, один конец которого соединен с молоточком, а другой выполнен с шарниром и упором (1 ).

B известном механизме рояля репетиционность достигается ценой уменьшения чувствительности: до момента выключения шпилера репетиционная пружина не работоспособна. После момента вы ключения управление молоточком затруднено.

Целью изобретения является расширение репетиционных возможностей меха низма рояля.

Для этого в механизм рояля, содержащий установленные на клавиатурной раме и взаимодействующие с клавишами фенгер, репетиционную пружину и гаммерштиль, один конец которого соединен с молоточком, а другой выполнен с шарниром и упором, введены свободно установленные на гаммерштиле маятник и рычаг, 5 причем ось подвеса маятника расположена между шарниром и молоточком, ось под-о веса рычага расположена на оси шарнира, а МВН1ННК имеет возможность взаимодействовать с упором. то

Маятник выполнен в виде пластины с грузом и стержнем.

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

I5

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 сильчых и умеренных ударах молоточка о струны, т.е. именно

5 о

15 го

3 802 в тех случаях, когда это необходимо для защиты механизма от ударных нагрузок, и для поддержания быстрого темпа с присущими ему относительно высокими скоростями движения молоточка.

Указанное выполнение механизма обеспечивает также возможность управления молоточком при любом положении клавиши вплоть до полного ее нажатия и позволяет сократить минцмальное расстояние, с которого молоточек может быть брошен на струны.

На фиг. 3. показаны механизм -рояля в исходном состоянии, общий вид, и последовательные положения основных частей механизма после броска молоточка; на фиг. 2 представлены узел маятника и входящие в него детали; на фиг. 3 — 9 предлагаемый механизм, варианты выполнения; на фиг. 3.0 изображена киномиическая схема предлагаемого механпзма; на фиг.3.3. приведены зависимости хода молоточка от хода клавиши в статических условиях для известного и предлагаемого механизмов роляля.

Механизм рояля собран на клавиатурной раме 3.. Клавиша 2 кинематически соединена с гаммерштилем З,.на конец которого одет молоточек 4. На другом конце гаммерштиля выполнен шарнир 5, устаноъленный 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 шарниром на гаммерштиле закреплены ось 9 маятника 10 и упор 3.1, ограничивающий поворот маятника. Маятник содержит пластину 3.2 с грузом 33 и стержень 3.4,который ориентирован под углом к пластине и конец которого упирается в рычаг. Под стержнем на рычаге расположен крюк 3.5, образованный витком пружины. По обе стороны от крюка на рычаге закреплены ограничители хода крюка — выступ . l6 и штифт 37.

Стержень выполнен с выемкой 3.8, облегчающей зацепление стержня крюком.

Держатель 19 фенгера соединен с клавишей осью 20, допускающей вращение фенгера, и пружиной 23., которая в исходном положении прижимает держатель к упору 22 в отверстии клавиши. На нижний конец держателя навинчена коническая гайка 23. Рядсм с ней под клавишей находится ролик 24, одетый по посадке движения на ось 25, скрепленную с кла991 4 виатурной рамой. Такое выполнение фенгера ускоряет его отцепление от молоточка и увеличивает этим быстродействие механизма.

Пилот 26 представляет собой винт 27, головка которого выполнена в виде вилки с осью 28 и роликом 29. Пилот опирается на гайку 30, частично утопленную в клавишу. От поворота и выпадения пилот предохранен скрепленной с ним пружиной 33., конец которой соединен с клавишей. Роликом пилот упирается в фигуру 32, один конец который входит в шарнир 33, установленный на клавиатурной раме, а другой конец снабжен роликом 34 на оси 35; ролик подпирает нижнюю часть рычага, выполняющую функцию кулачка. Сверху перемещение рычага ограничено планкой 36.

Гаммерштиль составлен из двух одииаковых параллельных пластин 37, плоскости которых ориентированы по направлению движения гаммерштиля. Пластины расположены симметрично с зазором и г5 соединены между собой перемычками 38.

Одна из перемычек служит гнездом 39 для наконечника 40 репетиционной пружины. B исходном положении репетиционная пружина находится в крайнем верхнем

3О положении, которое фиксировано ограничителем 43., 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 иэ двух одинаковых параллельных пластин 43, в зазор между которыми входит кронштейн 44 в виде продолговатой плас4о тины, тыльной частью вставленной в щель 45 гаммербанка 46. В кронштейн запрессована ось 47. С двух сторон на нее свободно одеты втулки 48, скрепленные с пластинами рычага. В свою

45 очередь, эти втулки служат осями для шайб 49, скрепленных с пластинами гаммерштиля. В процессе изготовления механизма сборку двойного шарнира гаммерштиля 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 закреп-. ленным там штифтом. Такое выполнение

55 обеспечивает легкую замену вкладыша при его износе, Как репетиционная пружина, так и крюк выполнены из двух смыкающихся ветвей, симметрично расположенных по обе стороны or рычага. Крюк соединен с рычагом двумя пружинами кручения 5l, одетыми на ось 52. Ветви 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 антифрикционный вкладыш 55, например, из графитопласта. В механизме применены также антифрикционные пластмассовые шайбы 56, уменьшающие трение между торцовыми поверхностями деталей и смягчающие биение вдоль осей. Применены также антифрикционные покрытия, В местах столкновений поверхности деталей выстелены демпфируюшими 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 представляют собой короткий металлический желоб 59 с пластмассовым наполннтелем 60. Борта желоба прикреплены точечной сваркой к пластинам гаммерштиля. Пластины, стержень и фигура изготовлены из магниевого сплава, груз маятника — из латуни.

Масса груза 1 — 2 r. Длина гаммерштиля от оси шарнира до оси молоточка

l5 см.

Предлагаемый механизм рояля работает следуюшим образом.

При быстром нажатии клавиши 2 пи лот 26 поворачивает фигуру 32, ролик которой 34 подымает конец рычага 8. Че» рез стержень 14 маятника 10 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 струнами направление движения гаммерштиля меняется на противоположное, тогда как маятник продолжает двигаться в прежнем направлении, вращаясь вокруг оси подвеса 9 (см. фиг. З.,a) В результате этого вращения стержень l4 смещается и при возврате гаммерштиля не попадает на рычаг, тогда как репетиционная пружина снова входит в гнездо 39. При дальнейшем опускании гаммерштиля он увлекает репетиционную пружину 7 вниз, от802994. б деляя ее от упора 41 (см. фиг. 1,б).

При опущенной клавише фенгер поднят.

Молоточек хвостовой частью сталкивается с фенгером и сцепляется с ним. При

5 небольшом отпускании клавиши фенгер отделяется от молоточка. Под действием репетиционной пружины гаммерштиль начинает двигаться относительно рычага по направлению,к струнам. Обращение движения гаммерштиля возможно и без участия фенгера — в результате сопротивления 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 смягчается прокладкой 58.

Одновременно с движением гаммерш20 тиля к струнам происходит движение рычага в обратном направлении, обусловленное опусканием клавиши для подготовки к повторению звука. При относительном движении этих деталей стержень 3,4 пе2$ ремещается вдоль вертикальной поверхности вкладыша 50 на конце рычага (см. фиг. 1,г). Эта . поверхность мешает грузу 13 повернуть маятник. Подъем стержня l4 выше угла вкладыша 50 со30 провождается эпусканием груза 13, поворотом маятника 10 и возвратом стержня l4 на горизонтальную поверхность рычага 8 (см. фиг. l,â), после чего механизм готов к повторному из35 вл бдению звука

Описанный цикл осуществим без крюка l5 Эта деталь добавлена для ускорения возврата маятника на горизонтальную поверхность рычага. На стадии б

4О (см. фиг. 1.) стержень 14 оттесняет планку на конце крюка. Планка зацепляется краем за стенку выемки 18 в стержне. Следуя затем за стержнем, 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 которой пружины 5l оттягивают крюк

50 назад. Крюк возвращается на выступ 16.

Возврату крюка содействует также ограничитель хода в виде штифта 17.

При подъеме фенгера в процессе опускания клавиши коническая гайка 23 задевает за ролик 24 и поворачивает

5S держатель 19, приближая фенгер 6 к траектории молоточка 4. При обратном движении клавиши пружина 2l отводит фенгер от молоточка. Это перемещение склады802993, Работа рассмотренного механизма рояля основана на следующих физичес хих явлениях: при достаточно быстром движении молоточка go струн и обратно траектория маятника не зависит от скорости движения молоточка; при падении гаммерштиля с маятником в поле силы тяжести маятник вращается быстрее гам- мерштиля.

За время полета молоточка от места отцепления до струн и обратно маятник независимо от скорости молоточка поворачивается при быстром движении на угол =29 (l + — ), — угловое расстояние молоточка от места отцепления до струн; — расстояние от оси гаммерштиля до оси подвеса маятника; — приведенная длина физичесхогде вается 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 l4 возвращается сразу на рычаг 8 либо оказывается в промежуточном положении, из которого выходит, огибая вкладыш 50.

Как и в случае быстрого движения молоточка, .обратное движение рычага, естественное при повторении звуков, ускоряет возврат маятника.

В стационарном состоянии репетиционная пружина поддерживает гаммерштиль не таком расстоянии от конца рычага, чтобы стержень маятника мог свободно зайти на рычаг. Контакт стержня с рычагом достигается при этом благодаря уклону поверхности рычага. Работоспособность механизма сохраняется также в случае зазора между стержнем 34 и рычагом 8 в исходном положении. Это снижает требования, предъявляемые к регулировке упора 43. репетиционной пружины. В исходном положении не обязателен также контакт груза 13 с упором 3.1

Поскольку столкновение молоточка со струной не меняет движения маятника, это движение не влияет на время контакта молоточка со струной и, следовательно на качество звука. кого маятника, близкая здесь к расстоянию от оси подвеса до центра тяжести груза, поскольку масса

5 груза на порядок выше массы остальноф части маятника.

Эта формула справедлива для малых углов поворота.

Н пр жер, Ч Ф 16 при f- 2 H R(t"-3.

Время возврата маятника на рычаг под действием силы тяжести и без участия крюха равно приблизительно времени падения груза с высоты 1 им, т.е. не превосходит 0,02 с и не, ограничивает

1 репетиционной способности имеханизма.

Ниже перечислены варианты выполнения предложенного механизма рояля.

1. Ось 9 маятниха и упор 3.3. установлены на пружине 6l, хоторая с но2б мощью 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 которой до от2S цепления молоточка прижат маятник. Это разгружает ось маятника . На фиг. 3 схематически показан также угол между поверхностью рычага и границей круга, описываемого стержнем 14 маятзй ииха. 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, необ- ходимо выполнение неравенства ®

2. Маятних 64 входит выступом 65 в зазор между пластинами 66 рычага, вдоль которых сверху проходят две цилиндрические пружины 67. закрывающие зазор {см. фиг.4). При подъеме гаммерштиля с маятником относительно рычага

4 выступ 6-5 выходит из зазора, раздвигая пружины (см. фиг. 5). Обратному движению выступа 65 препятствуют силы трения. Таким образом осуществляется быстрый возврат маятниха в исходное цоложение. После броска молоточка маят59 ник 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. 6). Ложха 73. упирается в стержень 14 маятника. Пружина 73 притягивает толкатель 70 к рычагу 68. Под гаммерштилем установлена неподвижная пленка 74. При подъеме ры802993.

lO (- ход клавиши; — расстояние, проходимое концом молоточка при опускании клавиши;

Q (0,03 - малое число, учитывающее различие между длинами дуги и хорды.

Буквы латинского алфавита на фиг. 10 обозначают характерные точки кинематической схемы: Р и В - полюсы зацепления, Н - конец молоточка, К. конец клавиши, А, О, С - шарниры. где чага толкатель 70 задевает выступом 72 планку 74 и отходит or маятника, давая ему воэможность повернуться после броска молоточка. При обратном движении клавиши и рычага толкатель вновь надавливает ложкой 71 на стержень 14, содействуя возврату маятника в исходное положение. Рычаг 68 связан с осью 35 ролика 34 пружиной 75, которая на рычаге крепится к штифту 76. При броске молоточка такая пружина удерживает рычаг в контакте с роликом.

4. Рычаг 77 выполнен с двумя шарнирами 78 и 79 (см. фиг. 7).

5, Маятники 80 и 81 снабжены и гаммерштиль, и рычаг 82 (см. фиг.8).

6. На гаммерштиле 83 маятник 10 соединен с коромыслом 84. которое одето на ось 85 (cM.ôèã.9). Движение от маятника коромыслу передается через звено 86 с шарниром: 87 и 88 на концах. В контакт с рычагом . входит коромысло 84, которое при таком выполнении механизма реагирует на поворот гаммерштиля сильнее, чем маятник в случае его расположения на той же оси 85.

9 соответствии с кинематической схемой (см. фиг. 3.0} передаточное число механизма рояля составляет

На фнг. 13. 3< кривая хода молоточка в известном механизме (штрихи- прямой ход, точки — обратный); линии 1 и )(„указывают максимальные коордийаты молоточка и клавиши, при которых воз.можно управление молоточком в известном механизме; fly — кривая хода молоточка в предлагаемом механизме; 13о уровень расположения струн (на фиг. 10

t0 и 3.3. ээттоот т ууровень показан штрихцунктирной линией). Вид зависимости хода мо лоточка or хода клавиши может быть отрегулирован в широких пределах путем изменения контура кижей части рычага 8.

Изобретение дает возможность улучшить игровые качества рояля беэ усложнения его конструкции. формула изобретения

2р 1. Механизм рояля, содержащий установленные на клавиатурной раме и вэа.имодействуюшие с клавишами фенгер, репетиционную пружину и гаммерштиль, один конец которого соединен с молоточ25 ком, а другой выполнен с шарииром и упором, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью расширения его репетиционных возможностей, он снабжен свободно установленными на гаммерштиле маятником

30 и рычагом, причем ось цодвеса маятника расположена между шарниром н молоточком, ось подвеса рычага расположена на оси шарнира, а маятник имеет воэможность взаимодействовать с упором.

2. Механизм но и; 3., о т л и ч а юш и и с я тем, что маятник выполнен в виде пластины с грузом и стержнем.

3. Механизм по пп. 3. и 2, о т л ич а ю ш и и с я тем, что рычаг несет

KpIoK и ol pÿíè÷èтели хода крюка.

Источники информации, принятые во внимание при эксцертиэе о

4,. Патент ФРГ № 1163123, кл. 51.324, 1964.

802993.

Составитель В. Буланов

Редактор Т. Клюкина Техред Н. Бабурка Корректор Н Бабинеи

Заказ 10629/63 Тираж 417 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

13.3035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4