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Dokumentenidentifikation DE2953114C2 02.11.1989
Titel Elektromagnetische Betätigungsvorrichtung an einem Fußpedal eines elektrischen Klaviers
Anmelder Teledyne Industries, Inc., Los Angeles, Calif., US
Erfinder Ramsey, Vernon Bruce;
Wilkes, Thomas Jewel, Lewisburg, Tenn., US
Vertreter Pagenberg, J., Dr.jur., Rechtsanw.; Dost, W., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Altenburg, U., Dipl.-Phys., Pat.-Anwälte, 8000 München
DE-Anmeldedatum 17.09.1979
DE-Aktenzeichen 2953114
WO-Anmeldetag 17.09.1979
PCT-Aktenzeichen US7900731
WO-Veröffentlichungsnummer 8000631
WO-Veröffentlichungsdatum 03.04.1980
Date of publication of WO application in German translation 18.12.1980
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 02.11.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.11.1989
IPC-Hauptklasse G10F 3/00
IPC-Nebenklasse G10F 5/00   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung an einem Fußpedal eines elektrischen Klaviers mit einem Solenoidantrieb und einer Dämpfungseinrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer solchen elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung, wie sie aus der US-PS 11 84 244 bekannt ist, und welche unmittelbar die Tasten eines elektrischen Klaviers betätigt, stehen der Kolben und die Zylinderwand unmittelbar in Eingriff, was einerseits Geräusche durch den unmittelbaren Kontakt von Metall zu Metall verursacht, und andererseits einen erheblichen Reibungskoeffizient, welcher die Stellkraft des Solenoids stark beeinträchtigt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung der infrage stehenden Art mit einer möglichst geräuschlosen und möglichst gleichmäßig arbeitenden Dämpfungseinrichtung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Durch die erfindungsgemäß schwimmend angeordnete O-Ringdichtung wird einerseits ein geringer konstanter Reibungskoeffizient bei der Bewegung des Kolbens im Zylinder garantiert. Auch bei einem Auswandern des Kolbens aus seiner Zentriervorrichtung wird die O-Ringdichtung nicht härter gegen die Zylinderwand gedrückt, da die O-Ringdichtung durch ihre schwimmende Anordnung in der umlaufenden Nut des Kolbens ein Bewegungsspiel hat, welches die Auswanderung des Kolbens aus seiner Zentrierrichtung kompensiert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung sind in den Unteransprüchen angeführt.

Im nachfolgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform in Verbindung mit der Zeichnung beispielhaft beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Pedal-Gestängesystems eines automatisch zu bespielenden Klaviers,

Fig. 2 einen Teil des Systems nach Fig. 1 mit einer teilweise geschnittenen Dämpfungseinrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 3 eine Endansicht des Teils nach Fig. 2 von rechts, die ebenfalls teilweise im Schnitt die Dämpfungseinrichtung des Solenoids zeigt,

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Teil nach Fig. 3, welche die Dämpfungseinrichtung gemäß der Erfindung zeigt, und

Fig. 5 eine Ausführungsform einer Einrichtung zur Einstellung der Größe der Luftdurchlaßöffnung und zur Dämpfung der Luftdurchtrittsgeräusche.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist ein Fußpedal 10 eines üblichen Klaviers um eine Drehachse 11 schwenkbar gelagert und weist ein Gestänge 12 auf, das mit dem inneren Ende 13 des Pedals 10 verbunden ist. Das Gestänge 12 ist mit dem Mechanismus des Klaviers verbunden, um den vom Klavier erzeugten Klang gemäß dem Wunsche des Spielers zu dämpfen. Eine Feder 14 ist schematisch dargestellt, derart, daß sie das Pedal 10 im Gegenuhrzeigersinn oder in Aufwärtsrichtung drückt. Der Fuß des Spielers ruht normalerweise auf oder über dem Pedal 10 und drückt das Pedal 10 nieder, derart, daß das Pedal im Gegenuhrzeigersinn gedreht und das Gestänge 12 nach oben gedrückt wird. Bei dem elektrischen Klavier ist ein besonderer Fuß 14&min; über ein Gestänge mit dem Pedal 10 verbunden. Dies ist schematisch in Fig. 1 durch das Gestänge 17 dargestellt. Das Gestänge 17 ist über ein Universalgelenk 18 mit einem Betätigungsarm 19 verbunden. Außerdem ist ein Universalgelenk 18&min; zur Verbindung des Fußes 14&min; mit dem Betätigungsgestänge 17 vorgesehen.

Der Betätigungsarm 19 ist um einen Dreh- oder Schwenkpunkt 20 schwenkbar gelagert. Wenn sich der Betätigungsarm 19 im Gegenuhrzeigersinn um den Schwenkpunkt 20 dreht, wird das Gestänge 17 abwärts bewegt, wodurch ein Druck des Fusses 14&min; in Abwärtsrichtung auf das Pedal 10 verursacht wird, wodurch das Pedal des Klaviers betätigt und daher das Spiel des Klaviers in der üblichen Weise beeinflußt bzw. gedämpft wird.

Um den Betätigungsarm 19 um den Schwenkpunkt 20 zu drehen, ist eine Einheit 21 vorgesehen, welche ein Solenoid 21S und eine Dämpfungseinrichtung 21D aufweist. Das Solenoid 21S empfängt Erregungssignale von einer Signalquelle 22. Diese Signalquelle 22 weist im bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Magnetbandkassetten-Spielanordnung bzw. Bandeinheit T auf, welche einem Solenoid-Treiber SD Signale zuführt, welche über Leitungen C zu den Solenoiden 21S gelangen, wobei für jedes Solenoid eine Solenoid-Antriebseinrichtung vorgesehen ist. Das Band in der Bandkassetten-Spielanordnung trägt die Information zur Betätigung der Klavierpedale in Verbindung mit dem normalen Spielen des Klaviers durch andere, hier nicht relevante Vorrichtungen. Die auf dem Band vorhandenen Signale werden dekodiert, um Betätigungssignale für die Solenoide 21S zu erzeugen.

Die Einheit 21 zum Betätigen des Betätigungsarms 19 weist eine Feder S auf, welche das Gestängesystem in einem ausbalancierten Zustand hält. Dies bedeutet, daß die Kraft, welche durch die Feder S in der Betätigungseinrichtung in Abwärtsrichtung auf das Gestänge 17 wirkt, und das Gewicht der Teile gerade ausreichen, um das Gestänge in einem solchen Zustand zu halten, daß kein unnötiges Spiel an irgendeinem Gelenk oder einer Verbindung auftritt, um auf diese Weise die Aufführung (Wiedergabe der musikalischen Darbietung) zu verbessern und ein geräuschloses Arbeiten des Gestänges zu gewährleisten.

Wie in Fig. 2 dargestellt, ist eine Grundplatte 30 aus Metall vorgesehen, die einen Lagerbock 31 mit einem Schwenkpunkt 20 für den Betätigungsarm 19 trägt. Der Schwenkpunkt 20 umfaßt Lager oder Lagerfutter 21&min; aus Nylon (vgl. Fig. 4). Der Lagerbock 31 ist auf der Grundplatte 30 angeschraubt, auf welcher sich eine Reihe von Bohrungen (nicht gezeigt) befinden, um die Lage des Lagerbocks 31 an Klaviere verschiedener Hersteller anpassen zu können. Zusätzlich sind in dem Betätigungsarm 19 eine Reihe von Löchern (nicht gezeigt) zur Aufnahme des Schwenkbolzens und der erwähnten Nylon-Lager vorgesehen.

Wie in Fig. 2 gezeigt, befindet sich die Einheit 21 im betätigten Zustand, wobei der Betätigungsarm 19 im Gegenuhrzeigersinn gedreht worden ist.

Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, ist an einem U-förmigen Träger 32 mit einem Paar herabhängender Schenkel 33, die auf der Grundplatte 30 verschraubt sind, ein Paar von Einheiten 21, eine für das Dämpfungspedal und eine für das Haltepedal des Klaviers, befestigt. Natürlich kann, wenn gewünscht, ein weiteres Solenoid für das dritte oder Baßpedal des Klaviers vorgesehen werden. Der Träger bzw. Montagebügel 32 hat einen die Schenkel 33verbindenden Querarm 34, auf dem die Einheiten 21 tatsächlich montiert sind. Die Einheit 21 weist ein Solenoid 21S und eine Dämpfungseinrichtung 21D auf. Das Solenoid 21S ist von der handelsüblichen Kurzhub-Bauart, die mit einem verhältnismäßig großen Anker 36 ausgestattet ist. Der Anker 36 hat einen konischen Teil 37 und einen Schaftteil 38, dessen Ende 39 mit einem Neopreneinsatzstück 40 in der Unterseite des Betätigungsarms 19 zusammenwirkt. Der Schaftteil 38 des Solenoidankers 36 ist im Bereich 41 mit Gewinde versehen. Am unteren Ende des Ankers 36 ist eine flache Metallscheibe 42 befestigt, auf der ein Kissen 43 aufliegt, so daß beim Ankerhub nach innen, also dem Betätigungshub des Solenoids, der Anker nicht vollständig durchzieht, so daß kein Metall auf Metall schlägt. Beim Entregungshub, wenn die Feder 14 des Klaviers das Gestänge 17 nach oben drückt, wodurch der Betätigungsarm 19 im Uhrzeigersinn gedreht wird (dagegen oder ausgleichend wirkt in gewissem Maße gleichzeitig die Feder S), bewirkt das Gewicht des Ankers und der Entregungshub dessen Bewegung nach unten. Um auch hier den Schlag von Metall auf Metall zu vermeiden, der ein klapperndes oder metallisches Geräusch erzeugt, ist ein weiteres Kissen 46 auf einem Gewindeschaft 47 befestigt und in seiner Lage durch eine Gegenmutter 48 so gehalten, daß die Bewegung des Ankers 36 des Solenoids 21S abgefedert oder der Schlag absorbiert wird. Die Polsterung oder Stoßdämpfung der Bewegung des Ankers des Solenoids an beiden Enden seines Hubes zu schalldämpfenden Zwecken ist bekannt und braucht hier nicht näher erläutert zu werden. Das Kissen 46 wird auf dem Gewindeschaft 47 von einer flachen Metallscheibe 49 gehalten.

Das Solenoidgehäuse 50 ist mit einem Paar von Gewindebolzen 51 versehen, welche den Querarm 34 des Trägers 32 durchdringen, und ist an diesem befestigt, wobei der mit Schraubgewinde versehene Teil 41 des Solenoidankers 38 von diesem aus vorspringt. Ein Dämpfungszylinder 56, der aus gepreßtem Leichtmetall besteht und glatte Innenwände aufweist, ist im Verhältnis zum Solenoid 21S ausgerichtet und in seiner Lage durch die Gewindebolzen 51 gehalten, welche vom Solenoid 21S aus durch ausgerichtete Bohrungen im Träger 32 vorspringen. Ein Paar von Muttern und Unterlegscheiben 52, 53 halten diese Anordnung in starrer Verbindung. Die Feder S sitzt auf dem herausragenden Schaft 38 des Ankers und wirkt, wie im vorhergehenden beschrieben, entgegen der Kraft der Feder 14 des Klaviers. Die Feder 14 ist nur schematisch in der gezeigten Lage dargestellt, sie könnte auch irgendeinen anderen Platz im Klavier haben.

Das untere Ende der Feder S stützt sich auf dem Boden des Dämpfungszylinders 56 und das obere Ende stützt sich an der Unterseite eines Dämpfungskolbens 60 ab. Der Dämpfungskolben 60 weist eine Gewindebohrung 62 auf, welche mit dem Gewindeteil 41 des Ankers 36 verschraubt ist, und bewegt sich daher mit diesem. Die Lage des Dämpfungskolbens 60 kann entlang des Gewindeschaftes 41 justiert und durch eine Gegenmutter 63 festgelegt werden. Der Dämpfungskolben 60 kann ebenso wie der Dämpfungszylinder 56 aus Metall oder Kunststoff bestehen. Im offenbarten Ausführungsbeispiel besteht der Dämpfungszylinder aus einem Aluminiumpreßteil und der Dämpfungskolben aus Aluminium. Am Umfang 66 des Dämpfungskolbens 60 befindet sich eine Ringnut 65. Eine O-Ringdichtung 70 wird von der Ringnut 65 aufgenommen. Diese O-Ringdichtung ist so gewählt, daß sie gerade einige Tausendstel Zentimeter größer ist als der Innendurchmesser des Dämpfungszylinders 56, und sie schwimmt vollständig in der Ringnut 65, so daß, wenn sich der Kolben 60 geringfügig zu einer oder der anderen Seite bewegt, der Kolben die O-Ringdichtung nicht hart gegen diese Seite drückt. Die O-Ringdichtung gleitet innerhalb der Ringnut 65 und ihr Durchmesser ist kleiner als die schlechtestmögliche Zentrierung des Dämpfungskolbens 60im Dämpfungszylinder 56. Jede Berührung von Metall auf Metall muß verhindert werden. Außerdem, was noch wichtiger ist, muß verhindert werden, daß der Kolben die Seitenbelastungen zwischen der O-Ringdichtung und der Kolbenwand verändert. Mit anderen Worten, es muß ein geringer Reibungskoeffizient erzielt werden, so daß die Stellkraft des Solenoids nicht reduziert wird und nur die Geschwindigkeit reduziert oder gedämpft wird. Wie oben erläutert, schwimmt die O-Ringdichtung 70 innerhalb der Ringnut 65. Die Ringnut in dem Kolben ist geringfügig größer als der Durchmesser der O-Ringdichtung, so daß sie einen geringen Schlupf aufweist, um hierdurch jedes Verkleben zu vermeiden. Die O-Ringdichtung schwimmt in der Nut, so daß, falls der Kolben etwas aus seiner Zentrierrichtung auswandert, der Kolben die O-Ringdichtung nicht härter gegen die Wand des Zylinders 56 drücken kann. Der Kolbendurchmesser ist etwa drei- bis viertausendstel Millimeter kleiner als der Dämpfungszylinder 56.

Die O-Ringdichtung 70 ist von hoher industrieller Qualität, und beim Zusammenbau des Kolbens 60, der O-Ringdichtung 70 und des Dämpfungszylinders 56 wird etwas trockener Graphit zugefügt und in die Aluminiumwände des Kolbens eingearbeitet, um die Glattheit und Schlüpfrigkeit der Oberfläche nach kurzer Betriebsdauer zu verbessern.

Ein Paar von Luftdurchlaßöffnungen 80, 81 sind im Kolben 60 vorgesehen. Diese Öffnungen 80 und 81 sind mit Gewinde versehen und nehmen Nadelventilelemente 82 und 83 auf. Wie in Fig. 5 gezeigt, weist jedes Nadelventilelement 82 und 83 einen Gewindeschaft 84 mit einer abgeflachten Seite 86 auf. Ein großes Filzkissen 87 ist konzentrisch um den Gewindeschaft 84 des Nadelventils angeordnet. Außerdem ist am oberen Ende des Nadelventilelements 82 eine Rändelmutter-Verstelleinrichtung 88 ausgebildet. Unterhalb der Einrichtung 88 ist ein verbreiteter Flansch oder eine Schulter 89 ausgebildet, um Druck auszuüben und um eine einheitliche Wirkung des Filzkissens 87 bei der Schalldämpfung des Geräusches der Luft zu erreichen, welche durch die Teile der Öffnungen 80 und 81 dringt, welche durch den abgeschnittenen Teil der flachen Seite 86 des Nadelventilelementes 82 offengeblieben sind. Die Kissen 87 sind aus Filzmaterial und dämpfen das Geräusch der strömenden Luft erheblich, ohne die gewünschte Dämpfungswirkung zu beeinträchtigen. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel sind zwei verengte Öffnungen vorgesehen, aber bei großen Dämpfungsanordnungen oder bei kleineren Dämpfungsanordnungen können mehr oder weniger verengte Öffnungen vorgesehen werden. In jedem Fall ist der wesentliche Zweck der Kissen, das Geräusch der durch die verengten Durchgänge strömenden Luft zu dämpfen. Wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt, ist ein Paar von Einheiten 21 auf der Grundplatte 30 befestigt. Eine Masseleitung 90 verbindet die Einheiten 21 und alle metallischen Teile gemeinsam mit der elektrischen Masse (nicht gezeigt).

Die Dämpfung linearisiert daher das Solenoid. Die Dämpfungswirkung ist eine Doppelwirkung, d. h. die Luft strömt bei Erregung des Solenoids in den Dämpfungszylinder über die verengten Öffnungen und strömt nach Abschalten des Solenoids über die verengten Öffnungen aus dem Dämpfungszylinder heraus. Die Dämpfungsöffnungen sind einstellbar mit Hilfe der abgeschrägten Nadelventilelemente 82 und 83. In Fig. 3 sind die Solenoide teilerregt dargestellt, aber der Dämpfungskolben ist in seiner Endlage gezeigt - allein für Zwecke der Erläuterung der Erfindung. Das heißt, daß das Kissen 43 am Boden des Ankers 36 in Eingriff mit dem Gehäuse 50 des Solenoids steht und verhindert, daß der Konus des Ankers mit dem inneren Konus des Solenoids zusammentrifft, so daß hierdurch ein metallisches Geräusch verhindert wird.


Anspruch[de]
  1. 1. Elektromagnetische Betätigungsvorrichtung an einem Fußpedal eines elektrischen Klaviers mit einem Solenoidantrieb und einer Dämpfungseinrichtung, welche einen Zylinder, einen mit einem Anker des Solenoids verbundenen und in dem Zylinder bewegbaren Kolben und eine Luftdurchlaßöffnung, welche die von dem Zylinder und dem Kolben begrenzte Kammer mit dem Äußeren verbindet, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang des Kolbens (60) eine umlaufende Nut (65) vorgesehen ist, in der eine O-Ringdichtung (70), die an der Zylinderwand anliegt, schwimmend angeordnet ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdurchlaßöffnung (80, 81) Mittel (87) zur Dämpfung des Geräusches der aus dem Zylinder (56) austretenden und in diesen eintretenden Luft aufweist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdurchlaßöffnung (80, 81) im Kolben (60) ausgebildet ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Luftdurchlaßöffnungen (80, 81) vorgesehen ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Boden des Zylinders (56) und dem Kolben (60) eine Druckfeder (S) angeordnet ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (56) und das Solenoid (21S) koaxial angeordnet sind und daß der Anker (36) des Solenoids einen mit Gewinde versehenen Schaft (38, 41) aufweist, der sich durch den Zylinder hindurch erstreckt, und daß Mittel (62, 63) für eine einstellbare Befestigung des Kolbens (60) an dem Ankerschaft (38, 41) vorgesehen sind.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (60) eine Gewindebohrung (62) aufweist, die mit dem mit Gewinde versehenen Schaft (38, 41) des Ankers (36) zusammenwirkt.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Dämpfung des Luftgeräusches ein Filzkissen (87) ist, das über der Luftdurchlaßöffnung (80, 81) angeordnet ist.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdurchlaßöffnung eine Gewindebohrung (80, 81) in dem Kolben (60) ist, ein Nadelventilelement (82, 83) in die Bohrung eingeschraubt ist und das Filzkissen (87) konzentrisch zu dem Nadelventilelement angeordnet ist.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Nadelventilelement (82, 83) einen Flansch (89) aufweist, der mit dem Filzkissen (87) in Eingriff steht, um dieses veränderbar entsprechend einer durch das Nadelventilelement bestimmten Größe der Durchlaßöffnung (80, 81) zusammenzudrücken.






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