(19)
(11) EP 0 522 997 A2

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
13.01.1993  Patentblatt  1993/02

(21) Anmeldenummer: 92810274.8

(22) Anmeldetag:  14.04.1992
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC)5G10C 3/18, G10D 3/10, G10C 3/08
(84) Benannte Vertragsstaaten:
AT BE CH DE DK ES FR GB GR IT LI NL SE

(30) Priorität: 18.04.1991 CH 1172/91

(71) Anmelder: Haferkorn, Friedrich Paul
CH-8055 Zürich (CH)

(72) Erfinder:
  • Haferkorn, Friedrich Paul
    CH-8055 Zürich (CH)


(56) Entgegenhaltungen: : 
   
       


    (54) Verfahren zur Berechnung von Saiten und den zugehörigen Hammergewichten in Klavieren und Flügeln unter Berücksichtigung der Chöre


    (57) Das Verfahren bezieht sich auf die rechnerische Relation zwischen der Saite und dem zugehörigen anschlagenden Hammer, unter Berücksichtigung der "Chöre" mit 1, 2 oder 3 Saiten pro Taste und gewährleistet eine gleichmässige Spielbarkeit des ganzen Instrumentes und gleicher Anschlag gibt gleiche Laut- und Klangstärke.
    Die Berechnung von Saiten und Hammern beruht auf der Analyse handelsüblicher Instrumente, deren Unregelmässigkeiten, besonders bei den Übergängen zwischen den Chören, mit den angewandten mathematischen Analyse-Methoden erkannt wurden und den Weg öffneten zu den in der Erfindung beschriebenen Beziehungen zwischen Saite und Hammer. Die Hammergewichte sind meistens besser ausgeglichen als die Zugkräfte der Saiten. Die Erfindung betrifft nur das gesamte Erregungssystem zur Erzeugung der Töne, geht aber nicht ein auf das davon abhängige Resonanzsystem.


    Beschreibung


    [0001] Die Erfindung bezieht sich auf die rechnerische Relation zwischen der Saite und dem zugehörigen anschlagenden Hammer,unter Berücksichtigung der "Chöre" mit 1,2 oder 3 Saiten pro Taste und gewährleistet eine gleichmässige Spielbarkeit des ganzen Instrumentes und gleicher Anachlag gibt gleiche Laut-und Klangstärke.

    [0002] Die Dimensionierung von Saiten an sich und die in der Praxis bisher gebräuchlichen physikalischen und empirischen Regeln sind beschrieben in der eigenen europäischen Patentanmeldung 86810481.1-2205.Neuerdings gibt es noch die"Turbo-Mensuration" von P.Tholey,die ,besonders in den Bässen,stark von den Ergebnissen der Erfindung abweicht.Die Hammergewichte sind nur sehr approximativ behandelt in Pfeiffer:Vom Hammer(1948) und unterliegen sonst ausschließlich der handwerklichen Erfahrung.

    [0003] Die Berechnung von Saiten und Hammern,gemäß Oberbegriff und Patentansprüchen,beruht auf der Analyse handelsüblicher Instrumente,deren Unregelmässigkeiten,besonders bei den Übergängen zwischen den Chören,mit den angewandten mathematischen Analyse-Methoden erkannt wurden und den Weg öffneten zu den in der Erfindung beschriebenen Beziehungen zwischen Saite und Hammer. Die Hammergewichte sind meistens besser ausgeglichen als die Zugkräfte der Saiten.Die Erfindung betrifft nur das gesamte Erregungssystem zur Erzeugung der Töne,geht aber nicht ein auf das davon abhängige Resonanzsystem.

    [0004] Die Saite an sich,gemäss Patentanspruch 2 der oben erwähnten europ.Patentanmeldung,muss einzeln und innerhalb eines Chores die Bedingung erfüllen


    Da innerhalb der Chöre die Saitenlängen-Änderung zur sogenannten Mensur einer Funktion der Art y = xP·F unterliegt (siehe Tabelle),lässt sich die obige Formel auch schreiben


    In kleinen und mittleren Flügeln und den Klavieren sind die Mittellage und der Diskant so gestaltet,daß die Gleichsetzung erfolgt

    was auf den Bereich des Es in der Mitte der Klaviatur zutrilft.Die Anschlagslänge heutiger Instrumente ist oder sollte sein L₁/8,wodurch der 8.Oberton der stärkste Teilton ist.

    [0005] Die Feststellung und die Kenntnis der Exponenten p in allen Bereichen(ausschliesslich auf die Chöre beschränkt) des Instrumentes ist zugleich fundamental wichtig für die Zuordnung der Hammergewichte nach Anspruch 2.Jeder Halbtonschritt ist für die





    [0006] Die in der erwähnten Patentanmeldung gemachten Angaben über die relativen Zugkraftverhältnisse zwischen den Chören werden hier in Anspruch 1 verändert und richtiggestellt,Es muß heißen für die Zugkraft Z in kg


    Die Zugkräfte in den Chören mit umsponnenen Saiten verlangen gemäß Anspruch 2 in den Bässen nicht die schwerbeweglichen Kerndraht-Durchmesser,wie sie in den tiefen Lagen von den Herstellern verwandt werden.Von der Mittellage her müssen die der Spannung adäquaten Stahldraht-Durchmesser sich verhalten bei Saitenzahl n maximal


    minimal gemäß der bekannten Beziehung über die Zerreißfestigkeit,nach der bei gleichem Sicherheitsfaktor die Kerndrähte nur sein müßen





    [0007] Die Umspinnung von Baßsaiten läßt sich primär und sehr angenähert bestimmen mit einer durchschnittlichen Dichte D = 7.23 g/cm³,die Saite über die Länge der Mensur mit dem äusseren Durchmesser der Umspinnung gerechnet.Für die genaue Bestimmung bis zum Erreichen des präzisen erforderlichen Gewichtes der umsponnenen Saite muss der Kern mit der Dichte D₁ = 7.7 g/cm³ und die Umspinnung aus Kupfer mit Dichte D₂ = 9.33 g/cm³ verrechnet Werden,D₂ ist durch den Umspinnungsprozess erhöht gegen DichteCu = 8.96 g/cm³. Nach den bekannten stereometrischen Bedingungen ist das Gewicht der umsponnenen Saite


    Die Tourenzahl wird gegen die tiefen Bässe kleiner .Klavierbauer,die weiterhin wechselnde Zugkräfte innerhalb der Chöre für zumutbar und/oder für richtig halten,sind gezwungen,jede Saite einzeln zu rechnen,obwohl die Mensurverkürzung geometrisch verläuft.

    [0008] Der Anspruch 3 betrifft die Beziehung der oben beschriebenen Saite zum zugehörigen Hammergewicht.Der Exponent p der Saitenlängenänderung,die Zugkraft Z der Einzelsaite wie die gesamte Zugkraft pro Taste,sowie die Länge Ln gehen ein in die Formel(Beispiel Tabelle Seite 6)


    Das zusätzliche Gewicht des Hammerstieles wirkt sich nur minimal auf dieses Resultat aus,da der Schwerpunkt der bewegten Masse sich nur sehr wenig vom Massenschwerpunkt des Hammerkopfes entfernt.

    [0009] In der höchsten Oktave sinkt das errechnete Hammergewicht unter eine technisch praktikable Grösse und muss entsprechend ausgeglichen werden,was der Starrheit der kürzesten Saiten entgegenkommt.

    [0010] In traditioneller Weise besteht das Hammergewicht ausser dem fast immer gleichen Kern aus dem aufgezogenen Filz, der dann mit zunehmendem Gewicht auch eine wergrösserte Schlagfläche aufweisst,was bisher in Kauf genommen wird.In Bezug auf den Patentanspruch 4 wird,entgegen diesen Voraussetzungen,ein immer gleicher Hammer gesetzt,dessen Gewichtsausgleich durch ein zusätzliches Gewicht am Ende des rückwärtigen Teiles des Hammerkernes erfolgt.Die Fixierung und das Material des Ausgleichgewichtes sind beliebig wählbar.

    [0011] Es bedeuten in den Formeln,alle Dimensionen in cm
    Ln
    Wellenlänge aus

    L₁
    Länge der Saite = Mensur
    r₁
    halber Durchmesser der Seiten
    p
    Exponent der Funktion der Saitenlängenänderung
    F
    Faktor (Multiplikator) der Funktion mit Exp.= p
    D
    Dichte des Saitenmaterials in g/cm³
    Z
    Zugkraft der Saite in kg
    n
    Anzahl der Saiten pro Taste (Chor)
    dk
    Durchmesser der Kernsaite
    du
    Durchmesser des Umspinnungsdrahtes
    c
    Abstand der Umspinnung vom Saitenende
    Die Tabelle ist Teil der Beschreibung und Teil der Erläuterung.(Seite 5 )




    Ansprüche

    1. Verfahren zur Bestimmung der Zugkräfte Z im Verhältnis der Saitenzahl n , dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis ist gleich Z·n±0.5


     
    2. Verfahren zur Bestimmung der relativen Kerndrahtdruchmesser der umsponnenen Saiten in Bezug auf die Zugkraft Z der glatten Saiten mit der Saitenzahl n pro Taste,vorbehaltlich der handelsüblichen Drahtdurchmesser,dadurch gekennzeichnet,daß das Verhältnis in der Weise besteht


     
    3. Verfahren nach Anspruch 1 zur Bestimmung des Hammergewichtes bei Klavieren und Flügeln im Verhältnis zur vorgegebenen Saite und unter Berücksichtigung der Saitenanzahl n,dadurch gekennzeichnet, daß,ausgehend von den Bedingungen der Saitenlängenänderung gegen die Länge Ln, ausgedrückt im Exponenten p der Funktion Ln = L₁P·F, der Zugkraft Z der Saite un der Saitenzahl n die Beziehung besteht


     
    4. Verfahren nach Anspruch 3,betreffend die generelle Ausführung der Hammerköpfe,dadurch gekennzeichnet,daß bei gleichbleibendem Hammer der Gewichtsausgleich durch ein dem Hammerken zugefugtes Gewicht erfolgt.