强弱羽管键琴的制作方法

本发明涉及键盘乐器，特别是羽管键琴，具体为一种能够自由演奏强弱力度的羽管键琴。

背景技术：

羽管键琴是一种古老的键盘弦乐器，在演奏者按动琴键时，由琴键末端支架上的羽管或其他材质拨子拨动琴弦发音。羽管键琴声音的强弱力度不能像钢琴一样通过手指按键的力量大小来自由控制、随时变化，只能靠音栓调节一组键盘的整体强弱，或通过演奏重复音、装饰音、分解和弦等技巧达到类似强弱力度的听觉效果。

为了让羽管键琴能够演奏强弱力度，意大利制琴师克里斯托弗里于1709年，在羽管键琴的框架结构上进行了改进，做出的新乐器用一套击弦机构代替了拨弦装置，采用弦槌击弦的方式发音，使演奏者可以通过按键力度轻松控制琴的音量强弱。由于弦槌击弦发音的原理已完全不同于羽管键琴的拨弦结构，所以虽然克里斯托弗里当时将这件新乐器命名为“能够演奏强弱的羽管键琴”（gravicembalocolpianoeforte），但之后它却被称为“钢琴”。

因而，现有的采用拨弦装置发音的羽管键琴仍然不能实现自由演奏强弱力度功能。

技术实现要素：

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种羽管键琴，该羽管键琴能够不借助其他辅助能源（如电能），仅由演奏者手指的力量自由控制羽管键琴发音音量的强弱。

本公开的强弱羽管键琴具有传统羽管键琴的外形和框架结构，采用全新的拨弦机和制音器系统代替传统羽管键琴原有的拨弦装置。

拨弦机采用硬质拨子联动配重物的结构代替传统羽管键琴的原来软质拨子。拨子拨动琴弦时，自身不发生形变，而是绕旋转轴旋转。并经由机械部件传动，带动配重物从静止状态变成运动状态，产生加速度。依据牛顿第二定律：f=ma，即拨子拨弦的力(f)等于配重物质量(m)与拨子加速度(a)的乘积。由于琴键的杠杆作用，拨子拨弦速度与手指按键速度成正比例，且不按键时琴键初速为零，所以拨子拨弦的力与琴键运动的加速度成正比例。因而，可以通过手指按动琴键的快慢速度来控制拨子拨弦力的大小，从而自由控制琴弦发音音量的强弱。

制音器系统包括位于琴键后部的制音器和与之相连的延音踏板，可以通过脚踩踏板带动制音器离开琴弦，可以达到延音效果。

传统羽管键琴不能自由演奏强弱力度且没有延音效果，不再普遍流行，而被称为一种古钢琴，学名为“拨弦古钢琴”。本发明既能达到像钢琴一样自由控制强弱力度的演奏效果，又采用了拨弦的方式、保留了羽管键琴特有的拨弦音色，同时还可以演奏出像钢琴一样的延音效果。从这个角度讲，本发明也可以称为“拨弦钢琴”。

附图说明

图1是本发明强弱羽管键琴外观斜视图。

图2是本发明的第一实施方式所涉及的琴体内部拨弦机和制音器的斜视图。

图3是第一实施方式的拨弦机和制音器结构的左视图。

图4是第一实施方式中不包含平衡配重杆的拨弦机和制音器结构的右视图。

图5是第一实施方式的拨弦机部件——拨架的斜视图。

图6是第一实施方式的拨弦机部件——拨子斜的视图。

图7是第一实施方式的拨弦机部件——联动器的斜视图。

图8是第一实施方式的拨弦机部件——钩杆的斜视图。

图9是第一实施方式的拨弦机部件——平衡配重杆的斜视图。

图10是在第一实施方式中，琴键运动到最下方瞬间时，拨弦机的运动状态示意图。

图11是在第一实施方式中，琴键运动到最下方后平衡配重杆反弹旋转，拨弦机的运动状态示意图。

图12是在第一实施方式中，拨弦机即将回到初始位置的运动状态示意图。

图13是本发明的第二实施方式所涉及的琴体内部拨弦机和制音器结构的斜视图。

图14是第二实施方式的拨弦机和制音器结构的左视图。

图15是第二实施方式的拨弦机各部件的右视图。

图16是在第二实施方式中，琴键运动到最下方瞬间时，拨弦机的运动状态示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

(第一实施方式)下面，一边参照图1至图12，一边对本发明的第一实施方式所涉及的强弱羽管键琴100进行说明。此外，为了容易观看附图，适当调整了各结构要素的厚度、尺寸的比例。

图1是强弱羽管键琴100的整体外观斜视图。外壳框架5与传统羽管键琴样式相同。踏板3后部的支棍6连接琴体内部制音器7，起延音作用。拨弦机1在琴键2的后部，拨动琴弦4发音。

图2是拨弦机和制音器结构的斜视图。

图3是拨弦机和制音器结构的左视图。

为了清晰表明联动器13靠的拨架12一侧的结构，图4是不包含平衡配重杆15的拨弦机和制音器结构的右视图。

拨弦机1如图3、图4所示，位于琴键2后部，具有拨架11、拨子12、联动器13、钩杆14、平衡配重杆15等部件，图5至图9是以上各部件的斜视图。

拨架11的两侧有两个圆柱形的拨架轨道16。拨架轨道16底部固定于键盘架9，上端向上直立，从琴键2中对应的孔穿过，伸到拨架11两侧。拨架11上的定位环17套在拨架轨道上，使拨架可以随琴键后部一起上下垂直运动，保证拨子垂直于琴弦拨弦。为保证拨架11运动顺畅，拨架11一侧的有两个环形闭环的定位环17，另一侧是一个半环形开放的定位环17。

拨架11下方有垂直限位钮18，被固定于琴键2上的垂直限位杆19钩住，使拨架11下端始终保持与琴键2贴合，不会在向上运动时随与其惯性脱离。

拨架11中上部固定装有调节钮20。调节钮20的自身长短可在羽管键琴进行调修时人工调节。

拨架11上端安装可以转动的硬质拨子12。在拨子12随拨架11向上运动时，拨子头36碰到琴弦4被向下拨动，拨子12绕旋转轴37转动，产生拨弦效果。

拨架11中部有旋转轴21，旋转轴21两侧分别装有联动器13、平衡配重杆15，他们可以绕旋转轴21旋转。

联动器13的一端设有配重物22和限位钮23。配重物22使联动器13的旋转轴21两侧的质量相同。联动器13的另一端设有挡块24和旋转轴25。挡块24向平衡配重杆15一侧的方向伸出，挡住平衡配重杆15的旋转运动轨迹。

旋转轴25上装有钩杆14，钩杆14可以绕旋转轴25旋转。钩杆14顶端设有凸起26和限位挡27，末端为钩子28形状，可以钩住平衡配重杆挡块29。钩子背侧的弹簧30顶在联动器13和钩杆14之间，弹簧30的推力使钩杆14末端向平衡配重杆挡块29方向旋转靠拢。该旋转行程在钩杆限位挡27抵住联动器对应部位40时被限位停止。这个位置也是钩杆14末端钩子刚好可以钩住平衡配重杆挡块29的位置。

拨子后部连接孔38与联动器13中部连接孔39间用一根连杆31相连，使二者围绕自身旋转轴的旋转相互联动。

平衡配重杆15两端分别设有具备一定质量的且相等的配重物32，使其在旋转轴21两侧的质量平衡。平衡配重杆15在与钩杆14末端钩子对应位置设有挡块29，向钩杆方向伸出，挡住钩杆的运动轨迹。挡块29为楔形，方便与钩杆末端钩子28进行挂钩和脱离。

平衡配重杆的配重物32下方位置的琴键上设有尼毡33，当平衡配重杆15旋转到一端的配重物32与尼毡33接触时被阻挡，停止转动。尼毡33可以避免接触碰撞时发出较大噪声。

下面，一边参照图3、图10至图12，一边对本发明的第一实施方式所涉及的拨弦机在进行弹奏时的运动过程进行说明。

图3是静止时，拨弦机1的初始位置状态示意图。

当手指按动琴键2弹琴时，拨架11随琴键2后部上升。拨子12随拨架11上升，拨子头36被琴弦4拨动向下旋转，拨子后部连接孔38向上抬起。通过连杆31带动联动器13旋转，钩杆14随联动器13后部一起运动。由于钩杆14末端钩子28钩住平衡配重杆挡块29，使平衡配重杆15受力产生加速度，随之在轴向由静止状态变为旋转运动状态。同时，琴键2末端顶起制音器7，使制音器7上的制音头8抬起离开琴弦4。

图11是手指按动琴键2到最底部瞬间，拨弦机1的运动状态示意图。钩杆上端凸起26被拨架上的调节钮20抵住，钩杆14绕旋转轴25旋转，使钩杆末端钩子28与平衡配重杆挡块29脱离。同时，平衡配重杆一端配重物32与尼毡33接触，旋转被阻挡停止。

之后，如图12所示，平衡配重杆15在惯性作用下反弹，向相反方向旋转。由于每次按键的力量大小不同，平衡配重杆旋转的惯性大小也不同，平衡配重杆15在被限制的行程中来回反弹旋转，并在某一位置停下。由于钩杆末端钩子28与平衡配重杆挡块29脱离，同时联动器限位钮23抵住固定于拨架轨道上的上限位34，所以联动器13和钩杆14保持原位不动。

图12是手指松开琴键2时，拨弦机1即将回到初始位置的过程中的运动状态示意图。联动器限位钮23抵住固定于拨架轨道上的下限位35，使联动器13向初始位置方向旋转。这时拨子12下降到琴弦4下方，由连杆31带动向初始位置方向旋转。

当钩杆末端钩子28遇到停在某一位置的平衡配重杆的挡块29时，被挡块29挤压，使钩杆14绕旋转轴25旋转，钩杆末端钩子28与楔形的挡块29相对滑动。当钩子28滑过挡块29时，钩杆14在弹簧30作用下反方向旋转，使钩杆末端钩子28与平衡配重杆挡块29挂钩。同时联动器挡块24抵住平衡配重杆15，带动其一起向初始位置方向旋转。

之后，如图3所示，当琴键2完全抬起时，拨弦机1回到初始位置，可以开始下一次的按键弹奏。

以上，参照附图，详细说明了本发明的第一实施方式，但具体的结构并不限定于本实施方式，还包含不脱离本发明的主旨范围的设计变更等。

(第二实施方式)下面，参照图13至图15，对本发明的第二实施方式进行说明。在第二实施方式中，强弱羽管键琴琴体结构、制音器系统与第一实施方式相同。另一方面，拨弦机1的结构与第一实施方式不同：第一实施方式的拨弦机安装往复运动的配重物，第二实施方式的拨弦机安装单向运动的配重物。在下面的说明中，对于与已说明的结构共同的结构，标注相同标号而省略重复的说明。

图13是拨弦机和制音器结构的斜视图。

图14是拨弦机和制音器结构的左视图。

图15是拨弦机各部件的右视图。

拨架51的两侧有两个圆柱形的拨架轨道16。拨架51上的定位环17套在拨架轨道上。

拨架51下方有垂直限位钮18，被固定于琴键2上的垂直限位杆19钩住。

拨架51上端安装可以转动的硬质拨子12。

拨架51中部设有旋转轴21和齿轮箱61。旋转轴21两侧分别固定有联动杆52、超越离合器53，他们可以绕旋转轴21旋转。

齿轮箱61上装有加速齿轮组55。加速齿轮组55的末端旋转轴62上装有具备一定质量的惯性轮56。

联动杆52的一端是连接孔59与拨子后部连接孔38间用一根连杆31相连，使二者围绕自身旋转轴的旋转相互联动。联动杆52的另一端是限位钮60，向大齿轮54方向突出。

超越离合器53是一个单向轴承，其自身自由转动方向与拨子12拨弦时带动联动杆52旋转的方向相同。超越离合器53的外圈固定装有大齿轮54。大齿轮54与加速齿轮组55的第一齿轮啮合。

在拨架51一侧的拨架轨道16中与惯性轮56的上、下边缘的对应位置，分别装有上刹车片57、下刹车片58。

下面，一边参照图14、图16，一边对本发明的第二实施方式所涉及的拨弦机在进行弹奏时的运动过程进行说明。

图14是静止时，拨弦机1的初始位置状态示意图。

当手指按动琴键2弹琴时，拨架51随琴键2后部上升。拨子12随拨架51上升，拨子头36被琴弦4拨动向下旋转，拨子后部连接孔38向上抬起。通过连杆31带动联动杆连接孔59，使联动杆52旋转。由于旋转轴21两侧的联动杆52和超越离合器53内圈都与旋转轴21固定，所以旋转轴21自身和超越离合器53内圈也随之旋转。

这时，超越离合器53内外圈之间的相对运动方向和其自身的自由转动方向相反，因而超越离合器53锁死，使其外圈和与之固定的大齿轮54被带动随之旋转。通过加速齿轮组55的传动，放大了旋转速度，惯性轮56从静止状态加速变为转动状态。

图16是手指按动琴键2到最底部时，拨弦机1的运动状态示意图。

联动杆52随拨架51升到最高处，联动杆限位钮60抵住拨架轨道上限位34，所以联动杆52和旋转轴21停止转动。惯性轮56也随拨架51升到最高处，抵住上刹车片57，被减速直至停止转动。

在惯性轮56逐渐减速的过程中，加速齿轮组55、大齿轮54和超越离合器53的外圈随之继续减速旋转。超越离合器53的内圈，随旋转轴21保持不动。这时，超越离合器53内外圈之间的相对运动方向和其自身的自由转动方向相同，内外圈的运动状态互不影响。

之后，如图14所示，当琴键2抬起时，拨弦机1回到初始位置，惯性轮56随拨架51降到最低处，抵住下刹车片58。这时，若因为手指按键没有到底部，惯性轮56被上刹车片57减速不充分、仍然在旋转，则被下刹车片58减速至静止状态。然后可以开始下一次的按键弹奏。

以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。