直立式钢琴的制音器杆的制作方法

专利名称：直立式钢琴的制音器杆的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于直立式钢琴并作为制音器部件而提供的制音器杆，制音器杆响应于键松开而被压靠在振动弦上以停止其振动，从而停止由振动弦所产生的声音。
背景技术：
通常，直立式钢琴中使用的制音器包括制音器杆活动连结器(flange)、可枢转地安装到制音器杆活动连结器并且在垂直方向上延伸的制音器杆、附装到制音器杆上端的制音器头、和推动制音器杆向后向着相关弦的制音器杆弹簧。传统的制音器杆由诸如ABS树脂的合成树脂或者木质材料制成。在键松开状态下，制音器头通过制音器杆弹簧的推动力接触并压靠在垂直张紧的弦上。
当演奏者触动键时，制音器杆被附装到舟型杆(wippen)的止音匙(spoon)驱动或按压，并且克服制音器杆弹簧的推动力枢转运动，使得制音器头从弦移动开。接着，弦在此状态下从前部被敲击而振动，由此产生声音。随后，当键被松开时，制音器杆执行与键触动过程相关的那些操作相反的操作，使得制音器头在与槌的敲击点不同的点处从前部与弦接触。于是，制音器头利用制音器杆弹簧的推动力被压靠在弦上，使得弦和制音器一起振动，并且该振动快速衰减以使声音消失(制音)。
如上所述，在直立式钢琴中，制音器头通过制音器杆弹簧的推动力以与槌相同的方式从前部压靠在弦上，以使弦的振动衰减，由此停止声音。由于上述构造，直立式钢琴需要较长的时间来停止声音。因此，例如当相同键被反复触动时，即使槌敲击弦在某些情况下相关的弦也不能正常振动。特别地，当相同键被反复触动时，弦顺次被反复敲击，因此如果花很长时间来衰减弦和制音器的振动，则制音器头在前次敲击产生的弦振动还没有充分衰减之前就响应于键触动而从弦移动开。所以，在弦振动仍然残存的同时弦被再次敲击，可能导致正常振动弦以产生清楚演奏音的故障。虽然试图增大制音器杆弹簧的弹簧力来提高反复触动能力，但增大的弹簧力将不利地影响键触动感觉。
例如早期公开的日本专利申请No.2004-318042公开了用于传统钢琴的击弦器(第5-7页，图1、2)。基本上具有与普通击弦器相同的构造的此击弦器包括在键松开状态下承载在键上的舟型杆、可枢转地附装到舟型杆的反复杆、顶杆等。舟型杆包括由含碳纤维进行增强的ABS树脂制成的成型件，并因此具有非常高的刚度。高刚度允许在舟型杆的左右侧面上形成多个凹入，以最大化地减小舟型杆的重量。结果，舟型杆敏捷地操作以在较早时机敲击弦，因此提高了击弦器对键触动的响应性。
制音器还设置在三角钢琴中。此制音器通过其自重从上方在槌敲击点附近压靠水平张紧的弦，由此使弦振动衰减来停止声音。因此，三角钢琴可以有效地衰减弦的振动来立刻停止声音，因此即使在相同键被反复触动时，三角钢琴也不会有直立式钢琴存在的上述缺点。

发明内容
已经做出本发明来解决直立式钢琴固有的上述问题，并且因此本发明的目的是提供一种用于直立式钢琴的制音器杆，其能够提高声音停止能力并最终提高顺序触动能力而不会不利地影响键触动感觉。
为了实现上述目的，本发明提供了一种用于直立式钢琴的制音器杆，其适于响应于键松开而压靠振动的弦来停止该振动，以停止已经从振动的弦产生的声音。所述制音器杆的特征在于包括通过连续纤维方法成型并由含长纤维进行增强的热塑树脂制成的成型件。
根据上述制音器杆，该制音器杆包括通过连续纤维方法成型并由含长纤维进行增强的热塑树脂制成的成型件。此处，连续纤维方法包括颗粒的注射成型以产生成型件，该颗粒包含用热塑树脂覆盖的相同长度的纤维增强材料。根据此连续纤维方法，例如具有0.5mm长度的较长纤维增强材料包含在成型件中。因此，本发明的制音器杆包含较长纤维进行增强并且与合成树脂制成的顶杆相比可以因此表现出非常高的刚度，结果固有频率可以增大更多。
制音器杆被提供为制音器的部件，并且在弦已经被敲击振动而产生声音之后响应于键松开而压靠在振动的弦上来停止弦的振动，由此停止声音。从制音器杆如上所述表现出更高固有频率的事实，即使当制音器杆与其所压靠的弦一起振动时，它也在比传统制音器杆高的频率下振动。所以，振动可以在更早的时间被停止以迅速停止声音，由此提高声音停止能力。此外，振动迅速停止，因此即使当相同键被连续触动时，弦的振动也可以在弦被再次敲击之前基本上停止，由此使得可以正常振动弦，产生清楚的演奏音，并由此提高连续触动能力。
因为高的声音停止能力和连续触动能力可以通过提高制音器杆的固有频率来实现，键的触动感觉根本不受影响，这与增大制音器杆弹簧的弹簧力不同。此外，因为制音器杆由热塑树脂制成，可以获得合成树脂的优点，即高的加工精度和尺寸稳定性。
优选的，在上述用于钢琴的制音器杆中，长纤维是碳纤维。
粘到击弦器的可移动部分上的尘土可以导致它们的缓慢移动，这可能劣化制音器的响应性。此外，通常碳纤维比其他用于增强的纤维(例如玻璃纤维)导电性更好。因此，通过在制成制音器杆的热塑树脂中包含这样的碳纤维作为用于增强的长纤维，制音器杆可以提高传导性以减小其静电属性。结果，因为减小的静电属性限制尘土粘到制音器杆上，制音器可以提供一致良好的移动和响应性。此外，限制尘土粘到制音器杆上可以保持制音器杆外观清洁并防止在调节制音器等的操作中操作者的手和衣物被弄脏。
优选的，在上述用于钢琴的制音器杆中，热塑树脂是ABS树脂。
在热塑树脂中，ABS树脂具有高的粘附性。因此当制音器杆由ABS树脂制成时，其他部件可以用粘合剂容易地粘附到制音器杆，由此便于制音器的组装。
通常，当含有诸如碳纤维的增强材料的热塑树脂在高熔体流率下被注射成型时，热塑树脂在较高速度下流入模具中，由于增强材料趋向于在成型件中的特定方向上对齐而导致对成型件刚度方面的各向异性更高的敏感度。此外，ABS树脂是含有橡胶类聚合物的热塑树脂，并且可以在低熔体流率下成型。所以，当制音器杆如上所述由ABS树脂制成时，制音器杆可以在各向异性方面被限制并且一致地提供高刚度。此外，ABS树脂表现出的延展性可以提高制音器杆的冲击强度。


图1是图示处于键松开状态下的直立式钢琴的击弦器、槌和本发明所应用到的制音器杆的侧视图；图2是图示图1中的制音器的侧视图；图3是一张表，以对第一比较示例的比值形式分别示出了根据本发明的制音器杆以及第一和第二比较示例的制音器杆的重量和刚度；图4是曲线图，示出了当发自弦的声音被根据本发明的制音器杆所停止时的振动衰减波形；图5是曲线图，示出了当发自弦的声音被第一比较示例的制音器杆所停止时的振动衰减波形；图6是曲线图，示出了当发自弦的声音被第二比较示例的制音器杆所停止时的振动衰减波形；和图7是一张表，以对第一比较示例的比值形式分别示出了当使用根据本发明的制音器杆以及第一和第二比较示例的制音器杆来停止声音时的弦振动衰减时间。
具体实施例方式
下面，将参照附图详细说明本发明的优选实施例。图1示出了处于键松开状态下的直立式钢琴的包括制音器杆32(其应用了本发明)的制音器1、键盘2、击弦器3等。在下面的说明中，当从演奏者侧观察时假定直立式钢琴的前侧被称为“前”并且其背侧被称为“后”。键盘2包括从左至右(在图1中的深度方向上)并排布置的大量键2a(仅示出了其中之一)，并且每个键2a可摆动地由支点所支撑，该支点是内置在键座5中的平衡销5a。
击弦器3附装到在键盘2后端上方布置在键座5左右两端处的左右支架(两者均未示出)上，并且布置为在两个支架之间延伸。击弦器3还包括为每个键2a设置的舟型杆6和顶杆7(两者均仅示出了一个)。此外，中心轨16和槌轨17在左右支架之间延伸，并且对每个键2a舟型杆活动连结器12和击打器(bat)活动连结器25(两者均仅示出了一个)利用螺钉被固定到中心轨16。舟型杆6在其后端部分处由舟型杆活动连结器12可枢转地支撑。同样，槌8由击打器活动连结器25可枢转地支撑。
舟型杆6(其例如由诸如ABS树脂的合成树脂或者木质材料形成为预定形状)具有从前部向下延伸的基座6a，并且通过基座6a承载在导杆2b上，导杆2b在后端区域中布置在相应键2a的顶表面上。倒退制止器棒(back check wire)9a在前端区域中嵌入舟型杆6的顶表面，并且倒退制止器9附装到倒退制止器棒9a的头端。止音匙11也在后端区域中嵌入舟型杆6以驱动制音器1。此外，上述舟型杆活动连结器12布置在刚好在止音匙11之前，并且舟型杆活动连结器12固定到止音匙11上方的中心轨16。
例如由合成树脂或者木质材料制成的顶杆7通过例如注射成型一体地成型为L形。顶杆7包括在前后方向上延伸的基部7a、和从基部7a后端向上延伸的槌上推杆7b。顶杆7通过在基部7a和槌上推杆7b之间的转角处的销形顶杆支点在舟型杆6的倒退制止器棒9a之后的位置处可枢转地支撑在舟型杆6的中部区域。顶杆弹簧10附装在顶杆7的基部7a和舟型杆6之间。包括螺旋弹簧的顶杆弹簧10设置来推动顶杆7(下面将说明)，并且具有预定弹簧常数。
调节钮13布置在顶杆7的基部7a上方。通过布置在中心轨16上的多个调节支架14(仅示出了其中之一)和附装到调节支架14前端并从左至右延伸的调节轨15而为每个键2a设置调节钮13。
槌8(仅示出了一个)也为每个键2a设置，并且包括击打器20、槌柄21、槌头22、倒退卡座(catcher)24等。例如由合成树脂或木质材料形成为预定形状的击打器20可枢转地由上述击打器活动连结器25支撑。击打器活动连结器25又在其下端处固定到中心轨16。
嵌入击打器20的顶表面上的槌柄21向下延伸，并且槌头22附装到槌柄21的上端。槌头22与在其后面处垂直张紧的弦S相对，使得当相关键被触动时槌头22敲击弦S。
击打器20还设置有倒退卡座柄23。倒退卡座柄23从击打器20的前表面在前侧倾斜向下延伸，并且倒退卡座24附装到倒退卡座柄23的前端上与位于前面的倒退制止器9相对。击打器弹簧20a设置击打器20和槌柄21之间用于在图1中的顺时针方向上推动槌8。在键松开状态下，槌8在顶杆7的槌上推杆7b从下与推角20c(由击打器20的底表面的前端区域形成)接合的情况下保持静止。
制音器1(仅示出了其中之一)在击弦器3之后为每个键2a设置。如图2所示，制音器1包括通过销形支点31a可枢转地附装到制音器活动连结器31(其拧紧到中心轨16)的制音器杆32、附装到制音器杆32的制音器棒33和制音器头34、用于将制音器杆32向着弦S推动的制音器杆弹簧35等。制音器1设置为通过制音器头34来停止声音，当键2a松开时制音器头34通过制音器杆弹簧35的推动力与弦S接触。
制音器杆活动连结器31成型为块形，并且具有分别从其左右端部向后延伸的一对杆支撑件31b(仅示出了其中之一)。制音器杆32插入在两个杆支撑件31b之间并且由支点31a支撑。
通过连续纤维方法形成的制音器杆32如下所述使用颗粒来注射成型。该颗粒通过用挤压机挤压出的含有橡胶类聚合物的热塑树脂(其是一种合成树脂，例如ABS树脂)覆盖由碳纤维制成的粗纱(lobing)来生产的，同时粗纱由施加到其上的预定张力被制成。这样，当在不弯曲粗纱的情况下成型颗粒时碳纤维的粗纱可以包含在颗粒中，使得颗粒包含与颗粒等长度的碳纤维。在此实施例中，颗粒的长度被设定为5至15mm的范围中，由此0.5至2mm长的碳纤维包含在使用该颗粒注射成型的制音器杆32中。对上述橡胶类聚合物，熔体流率设定为较小值，例如在包括230℃的温度和2.12kg的负荷的测试条件下在0.1至50g每10分钟的范围中。
制音器杆32通过上述连续纤维方法整体上形成为杆形，并且在其中部由支点31a支撑，并且在垂直方向上延伸。制音器杆32形成有在其前表面的下端中凹入的台阶表面32a，并且毡36利用粘合剂粘附到台阶表面32a。此外，在制音器杆32的前表面上形成弹簧支撑件32b以从其上端在前面延伸，并且在制音器杆32的前表面上形成弹簧支撑凹槽32c以在垂直方向上延伸。在制音器杆32的左右侧表面上分别形成上下凹入32d以减小重量(仅示出了左侧表面)。
制音器弹簧35设置在制音器杆32的制音器杆活动连结器31和弹簧支撑凹槽32c之间。制音器杆弹簧35在下端处附装到制音器杆活动连结器31，并且在上端通过弹簧支撑件32b的弹簧支撑凹槽32c推靠在制音器杆32上，以在逆时针方向上推动制音器杆32。
制音器棒33嵌入制音器杆32的上表面上，并且制音器头34附装到制音器棒33的上端。制音器头34包括附装到制音器棒33上端的制音器块体34a，和粘附到制音器块体34a后表面的制音器毡34b。制音器头34通过制音器杆弹簧35的推动力与位于其后的弦S接触并且压靠在其上。
下面，将给出从键按压开始到结束由制音器1、击弦器3、槌8等执行的一系列操作。当演奏者从如图1所示的松开状态触动键2a时，键2a绕平衡销5a在图1中的顺时针方向上枢转移动，以向上推动承载在其后端区域中的舟型杆6，由此使得舟型杆6向上枢转移动(逆时针方向)。与舟型杆6的枢转移动相关联，顶杆7、倒退制止器9和止音匙11一起移动，并且槌8使得其击打器20被顶杆7的槌上推杆7b向上推动，以在逆时针方向上向着位于其后的弦S摆动。
当舟型杆6在键触动开始后已经枢转移动达预定角距离时，布置在舟型杆6的后端区域中的止音匙11通过毡36与制音器杆32的下端接触，并且被压靠在制音器杆32上。当键触动推进时，止音匙11使得制音器杆32克服制音器杆弹簧35的推动力在顺时针方向上绕支点31a枢转移动。这使得制音器头34从弦S移动开，由此允许弦S振动。
当舟型杆6进一步枢转移动达预定角距离时，顶杆7的基部7a的前端从下方与调节钮13接触。结果，顶杆7被限制向上移动，并且克服顶杆弹簧10的推动力相对于舟型杆6在顺时针方向上枢转移动，使得槌上推杆7b在前面解脱击打器20并从槌8脱离开。即使顶杆7已经脱离，槌8利用惯性继续摆动以敲击弦S振动，由此产生声音。然后，槌8通过弦S的排斥力开始在顺时针方向上枢转移动以返回初始位置。
在键2a被松开而完成键触动之后，键2a、击弦器3等在与键被触动时相反的方向上枢转移动，并且与此相关联，止音匙11也与舟型杆6一起在与当键被触动时相反的方向即顺时针方向上移动，并且从制音器杆32移动开。结果，制音器1也通过制音器杆弹簧35的推动力在与当键被触动时相反的方向上枢转移动，使得制音器头34从前面与弦S接触而恢复压靠在弦S上。
当制音器头34与弦S进行接触时，弦S仍然在振动，因此就在由制音器头34执行的声音停止操作开始之后，弦S与制音器1一起振动。然后，振动快速衰减以快速减小音量。当振动最终停止时，所产生的声音静音，由此结束声音停止操作。然后，在与键触动和键松开相关的一系列操作结束之后各个构件返回图1所示的键松开状态。
如上所述，根据此实施例，因为制音器杆32包括由包含长纤维进行增强的热塑树脂制成并且通过连续纤维方法成型的成型件，制音器杆32表现出非常高的刚度，结果具有很高的固有频率。所以，当包括上述制音器杆32的制音器1在制音器1被压靠在弦S上的同时与弦S一起振动时，其频率也可以增大超过传统制音器杆。结果，因为振动更快速停止，声音可以迅速静音，由此提高了声音停止能力。
此外，振动迅速停止，因此即使相同键2a被连续触动，弦S的振动也可以在弦S被再次敲击之前基本停止，由此使得可以正常振动弦S，产生清楚的演奏音，结果提高了连续触动能力。因为高的声音停止能力和连续触动能力可以通过增大制音器32的固有频率来实现，键2a的触动感觉根本不受影响，这与增大制音器杆弹簧35的弹簧力不同。此外，因为制音器杆32由热塑树脂制成，可以获得合成树脂的优点，即高的加工精度和尺寸稳定性。
此外，因为制音器杆32由含有长碳纤维进行增强的热塑树脂制成，制音器杆32可以提高传导性以减小静电属性。因为减小的静电属性可以限制可能粘到制音器杆32的尘土，制音器1可以提供一致良好的移动和响应性。此外，限制尘土粘到制音器杆32可以保持制音器杆32外观清洁并防止在调节制音器1等的操作中操作者的手和衣物被弄脏。
在热塑树脂中，ABS树脂具有高的粘附性，因此当制音器杆32由ABS树脂制成时，毡36等可以用粘合剂容易地粘附到制音器杆32，由此便于制音器1的组装。
此外，ABS树脂是含有橡胶类聚合物的热塑树脂并且可以在低的熔体流率下被成型。所以，当制音器杆32由ABS树脂制成时，制音器杆32可以被限制各向异性并且一致地提供高的刚度。此外，ABS树脂表现出的延展性可以提高制音器杆32的冲击强度。
图3示出了与第一和第二比较示例一起，被进行来验证根据上述实施例的制音器杆32的重量和增强效果的刚度测试的结果。第一比较示倒是包括由合成树脂制成的传统成型件的制音器杆，而第二比较示例是由木质材料制成的制音器杆。第一和比较示例具有与制音器杆32相同的尺寸和形状。刚度测试包括从上向在另一端处被支撑的每个制音器杆的一端施加负荷，测量位移，并从负荷和位移之间的计算来计算刚度。如图3所示，当第一比较示例的制音器杆的重量为1.0时，这些制音器杆的重量比对根据此实施例的制音器杆32是1.04，并且对第二比较示例是0.89。可以看出，根据此实施例的制音器杆32稍微重于由木质材料制成的制音器杆，并且具有与合成树脂制成的制音器杆基本相同的重量。当假定第一比较示例的制音器杆表现出1.0的刚度时，根据此实施例的制音器杆32的刚度比是2.02，并且第二比较示例的制音器杆是2.33。验证了根据本实施例的制音器杆32表现出基本上是合成树脂制成的制音器杆两倍高的刚度，并且该刚度可以增大到与木质材料制成的制音器杆相同的水平。
图4至6是曲线图，示出了被进行来验证分别采用本实施例、第一和第二比较示例的制音器杆的制音器的声音停止能力的测试结果。测试以如下方式进行。首先，加速度传感器附装到制音器头34，并且用手指以中强到强的强度触动键，并且从键触动开始就记录来自加速度传感器的输出值(电压值)的波形。此外，从此记录中，收敛于0.02伏或者更低值的波形幅值被定义为声音停止，并且从键触动开始到声音停止测量出衰减时间。
图4至6示出了从上述测试获得的本实施例和第一及第二比较示例的典型波形。如图5所示，当使用第一比较示例的制音器杆时，在制音器与弦S接触时(图5中的点A)幅值突然增大，并且然后随时间衰减，但由于衰减期间频率低所以花很长时间使振动衰减。相反，当使用根据本实施例的制音器杆32时，如图4所示幅值在比第一实施例短的时间内被减小，因为在振动衰减期间频率更高。此外，如图6所示，当使用第二比较示例的制音器杆时，基本上产生与使用根据本实施例的制音器杆32所产生的波形相同的波形。在此测试中，对本实施例和第一及第二比较示例的制音器杆中的每个提供五个样品，并且对每个样品进行上述测试总共十次。然后，计算50次测试(5(样品数)×10(测试次数)＝50)中测得的衰减时间的平均值以得出衰减时间。
图7以比值形式示出了如上所述计算出的本实施例和第一及第二比较示例的衰减时间。根据图7，当为第一比较示例的制音器杆计算出的衰减时间被假定为1.0时，对本实施例的制音器杆32衰减时间减小为0.84，并且对第二比较示例的制音器杆减小为0.91。从上述结果验证了与当使用合成树脂制成的制音器杆时和当使用木质材料制成的制音器杆时相比，当使用本实施例的制音器杆32时振动相当迅速地衰减，从而极大提高了声音停止能力。
应当理解到本发明不限于上述实施例，而是可以用多种实现方式来实施。另外，构造中的细节可以在本发明的范围之内进行适当修改。
权利要求
1.一种用于直立式钢琴的制音器杆，其适于响应于键松开而压靠到振动的弦上来停止该振动，以停止已经从振动的弦产生的声音，其中所述制音器杆包括通过连续纤维方法成型并由含长纤维进行增强的热塑树脂制成的成型件。
2.根据权利要求1所述的用于钢琴的制音器杆，其中所述长纤维是碳纤维。
3.根据权利要求1或2所述的用于钢琴的制音器杆，其中所述热塑树脂是ABS树脂。
全文摘要
提供了一种用于直立式钢琴的制音器来提高声音停止能力并由此提高连续触动能力而不会不利地影响键触动感觉。用于直立式钢琴的制音器杆响应于键松开而压靠在振动的弦上来停止该振动，以停止已经从振动的弦产生的声音。所述制音器杆包括通过连续纤维方法成型并由含长纤维进行增强的热塑树脂制成的成型件。
文档编号G10C1/00GK1892809SQ20061010312
公开日2007年1月10日 申请日期2006年7月5日 优先权日2005年7月5日
发明者吉末健治 申请人:株式会社河合乐器制作所