专利名称：带有能完全闭合孔的键机构的木管乐器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及木管乐器，特别是涉及配备有键机构以闭合形成在管上的孔的那类木管乐器。
背景技术：
木管乐器的家族成员多种多样，如长笛类、八孔长笛、单簧管、双簧管类、萨克斯管类和巴松管类。虽然词组“木管乐器”是由单词“木材”和“乐器”构成的合成词，但词组“木管乐器”并不是简单地表示乐器材料。巴松管和单簧管通常是木制的。但萨克斯管是用金属制的。有几个家族成员如长笛是直接由演奏者来吹奏的。但对另一些家族成员，演奏者吹奏双簧管时要用簧片。虽然它们都是木管乐器家族的，但演奏者要用不同的方式引起空气柱的振动。不过，所有木管乐器的家族成员都为带孔的管，演奏者可选择地打开和闭合管上的孔以改变发出的音调。八孔长笛的管并不长，演奏者用其手指就可以选择打开和闭合孔。但是长笛、萨克斯管、双簧管和巴松管的管上有孔，孔间较宽，间隔太长，演奏者不能用其手指选择打开和闭合孔。由于这个原因，这类乐器需要独特的键机构。本实用新型的目的是为这类乐器提供这种键机构。
以长笛为例，能拆成可分成几个部分的一个管和一个键机构。管具有吹口和孔。吹口位于管的一端，孔沿着管的中心线排列到另一端。键机构包括多个键，演奏者用键可选择地打开和闭合管上的孔以改变发出的音调。
图2表示现有技术中装在长笛上的键4。现有技术中的键4可分成垫10、垫杯11和紧固件12。垫杯11是用金属或合金制的，并且具有正好能容置垫10的凹部。紧固件12防止垫10从垫杯11上不小心松脱分离。调孔筒5环绕在管上的一个孔2外周，并且调孔筒5的上缘5a是圆的。将垫10压在圆形上缘5a上以闭合孔2。
垫10是气密封的、可适应的、牢固的。在演奏者演奏长笛时，湿润的呼吸气通过管并由被演奏者保持开放的孔2排出。希望由垫10将湿气限定在管中。如果呼吸气从垫10漏出，调就变得不稳定，演奏者会感到不能控制定音、声音和音质。为了能将呼吸气可密封地闭合在管内，希望垫10本身与孔2相适应。因此，垫10要适当且具气密性。
在演奏和表演期间，垫10要处在湿气中。虽然演奏者在演奏后会擦掉管1内壁上的凝结水滴，但仍有凝结水滴留在垫10上。在下次演奏/表演前要干燥垫10。因此，垫10反复地处于湿气中和随后的干燥过程中。不过，希望垫10能保持合适和气密。如果短期内垫10不合适且漏气，演奏常常会用新垫10换掉旧的。这种更换工作浪费时间，令演奏者讨厌。为此，要使垫10可耐用。
基于这些观点，将垫10设计成具有芯体10a/15和密封层10b。芯体10a/15与垫10匹配，密封层10b使垫10气密。芯层10a和后纸板15整体构成芯体。后纸板15是纸制的，芯层10a是透气材料制的，如压缩毡。将芯层10a叠放在后纸板15上，并将密封层10b固定在与后纸板15反向的芯层10a上。期望密封层10b能密封地将气柱闭合在管里。密封层10b可用皮和膀胱制成。优选密封层10b用羊皮、小牛皮和羊或牛的膀胱制成。垫10形成有中心孔。芯层/密封层10a/10b到后纸板15的中心孔的直径增加，从而在后纸板15与芯层10a之间的边界处形成一个台阶。
垫杯11是将金属板或合金板拉伸变形成型的。每个垫杯11都有限定凹部的周边的壁部11a。凹部内径基本上等于垫10的外径，以便垫10贴合地容放在凹部中。然而，凹部的深度大于垫10的厚度。演奏者直接用他或她的手指按压垫杯11，并用他或她的拇指和手指推动与另一垫杯11通过轴相连的控制杆，以闭合孔2。当演奏者从垫杯11或控制杆上除去力时，回动弹簧使垫杯11打开。
紧固件12由中心螺母13、螺钉14和圆片12a构成。中心螺母13铜焊到垫杯11的内表面，沿着中心螺母13的中心线形成有内螺纹。在中心螺母13的内螺纹开口处具有一端面13a，该端面13a呈平面状。中心螺母13具有直径基本上等于形成在后板15上孔的直径的宽突起部，而且其余部分基本上等于通过芯层10a和密封层10b的孔的直径。因此，中心螺母13贴合地放进垫10的中心孔中。
螺钉14具有头部14a和带螺纹的杆部14b，该带螺纹的杆部14b从头部14a的背面突起。头部14a的背面也是平面状。
圆片12a具有也为平面状的主表面，并且在中心区域形成有孔。圆片12a中的孔的内径大于带螺纹的杆部14b的外径，所以，带螺纹的杆部14b宽松地通过圆片12a中的孔。圆片12a的外径小于垫10的外径，因而小于凹部的内径。
键4的组配如下组装工将垫10放进凹部中；将中心螺母13插进垫10的中心孔，使平面状端面13a位于中心孔内；随后，组装工将圆片12a放在密封层10b上，使圆片12a中的孔与中心螺母13中的孔对齐。组装工将带螺纹的杆部14b插进中心螺母13，拧动螺钉14。将带螺纹的杆部14b用螺纹装配到中心螺母13上，将螺钉14拧进中心螺母13中。头部的平面状背面与圆片12a的平面状主表面面对面接触，头部14a被压在圆片12a上。圆片12a依次将垫10挤压到中心螺母13的突起部上。因此，用紧固件12能将垫10紧固到垫杯11上。
假定垫杯11被失误地铜焊到臂上，如图2所示，中心螺母(column)13的中心线相对于调孔筒5的中心线倾斜一角度θ。如果将垫10紧固到垫杯11上而不作任何调整，则垫10相对于调孔筒5的中心线也是倾斜的。当演奏者将键4压到调孔筒5上时，不能很好地使垫10与上缘5a接触，并且在垫10与调孔筒5间有缝隙。结果使呼吸气泄漏。为此，如果角度θ不能解决问题，装配工就要试着将垫10调整到合适位置。
装配工将调整片18插在后纸板15与垫杯11之间。调整片18是纸制的，并使垫10与垫杯11内表面上的一定区域间隔。如果用调整片18适当地调整垫10，就能使调孔筒5的中心线垂直于垫10，且使垫10与调孔筒5的整个上缘接触。垫10阻止孔2漏气。然而，现有技术中键4存在的问题是在调整后，通过某些孔2仍会漏气。
实用新型内容本实用新型的主要目的是提供一种木管乐器，在调整之后，其键机构能精确地闭合和打开管上的孔。
本实用新型人研究了现有技术中键存在的问题，并发现圆片12a紧紧压靠在插有调整片18处的垫10的特定部位。在该特定部位形成有凹陷，并在临近该凹陷处的上缘5a与垫10之间形成空隙17。呼吸气通过该空隙17而泄漏。
本实用新型人从现有技术中键4的结构得出原因如下。中心螺母13相对于调孔筒5的中心线是倾斜的，在无力作用于圆片12a的情况下，垫10和圆片12a都与调孔筒5的中心线垂直。由于螺钉14被拧在倾斜的中心螺母13中，所以头部14a沿着倾斜的中心螺母13中心线前进到圆片12a上。头部14a的平面状背面与圆片12a平面状表面的特定区域部分地接触。头部14a将力施加在该特定区域上，导致圆片12a相对于调孔筒5的中心线倾斜。结果头部14a的平面状背面与圆片12a的平面状表面面对面接触。由于头部14a均匀地将力施加在圆片12a的平面状表面上，迫使圆片12a沿着中心螺母13倾斜的中心线移动。尽管垫10阻挡着圆片12a，但密封/芯层10b/10a是可变形的，圆片12a使垫10中产生凹陷。因此，本实用新型人的结论是，当头部14a与圆片12a接触而使圆片12a改变形态，从而产生凹陷和缝隙。
为实现该目的，本实用新型提出对垫圈进行自动调整，在将螺钉拧进中心螺母的同时，能将垫圈自动调整为平行于垫。
根据本实用新型的一个方面，提供一种通过振动的空气柱产生音调的木管乐器，它包括一个管和一个键机构；该管带有内部空间和多个孔；该内部空间产生振动的空气柱，该多个孔将内部空间与外界环境相连；该键机构包括固定在管上的一个联接件和多个键；该多个键由联接件支撑在多个孔上，并在孔被打开的各个打开位置和孔被密封的各个闭合位置间变化；每个键都有一个垫杯、一个可变形垫、一个调整片、一个紧固件；垫杯连接到联接件上且形成有凹部；可变形的垫置于凹部中，且保持与管上限定闭合位置处与此相应的一个孔的外周接触；调整片在需要时插在垫杯与可变形垫之间，以便使可变形垫和管上限定闭合位置处与此相应的一个孔的整个外周保持接触；紧固件连接到垫杯上，并在可能时，给垫上施加力，将可变形垫和调整片挤压到垫杯和与紧固件相连的自动调整器上，在紧固件和可变形垫间接触表面上产生基本均一的力。
参照附图和与此相应的下面说明，将会更清楚地理解木管乐器的特点和优点。
图1是表示现有技术长笛包括的键结构的横剖面图；图2是表示中心螺母被错误铜焊到垫杯上的横面图；
图3是表示长笛中包括的键机构一部分的配置的透视图；图4是表示长笛中包括键的结构的横剖面图；图5是表示用自动调整器将垫圈套调整为平行于垫的横剖面图。
具体实施方式
参照附图3，本实用新型长笛包括管1和键机构3。在管1中限定有内部空间1a，管1具有吹口(未示出)和孔2。在管1的一端部，吹口开口通向外界环境，孔2排列到端部。在下面的说明中，术语“上游”是指距吹口的键位，而不是指术语“下游”限定的位置。即，孔2沿着管1从上游侧到下游侧排列。内部空间1a在另一端部开口向外界环境，并通过孔2连通到外界环境。管1另一端部的孔在下面用“端孔”表示，以区别于孔2。
管1上具有键机构3，演奏者通过操纵键机构就可选择打开和闭合孔2，孔2分别被赋予不同音阶的音符，利用端孔或最接近吹口的开孔2，限定空气柱的长度。因此，演奏者利用键机构3就能可选择地改变音调。
键机构3包括多个控制杆3a、传送装置3b和键20。在这个实施例中，多个控制杆3a和传送装置3b作为一个整体构成一个联接件。将键杆3c如3c1/3c2/3c3/3c4、臂3d/3f和键柱3e装配进传送装置3b中。将键柱3e固定到管1的外表面，键杆3c如3c1/3c2可转动地由相连的键柱3e支撑。将控制杆3a连接到被选择的一个键杆3c上，回动弹簧(未示出)总是在一定方向中促使键杆3c转动。
键20由臂3f可选择地固到键杆3c上，并分别与孔2相连。将调孔筒5以环绕孔2的方式固定到管1的外表面。调孔筒5构成管1的部分。虽然回动弹簧(未示出)促使键杆3c保持键20与调孔筒5隔开，但演奏者用他或她的拇指和手指在控制杆3a上或直接在键20上施加力，就能将键20与调孔筒5的上周缘接触。
有些键杆3c具有主从关系。虽然这些键杆3c与相连的键杆3c配对，但转动只能从由演奏者驱动的主键杆3c传到从键杆，而不能反向传出。臂3d固定到一定键杆3c上，并在另一端连接到另一键杆3c上。臂3d将转距从一定键杆3c传送到另一键杆3c上，以便演奏者只操纵一个控制杆3a就能同时启动多个传送装置3b。主从键杆3c和臂3d能让演奏者顺序地将键20与孔2隔开，以便逐步改变音调。
在演奏者用长笛演奏一段乐曲时，他或她将空气呼吸进入吹口，引起空气柱振动。演奏者进行吹奏，并通过键机构3可选择地打开和闭合孔2。振动的空气柱响应手指弹奏键机构3而变短和变长，从而变化音调。
图4表示键机构3中的一个键20。键20是直接由演奏者按压的那种。键20具有一个垫杯11、一个垫10、一个紧固件12A和一个自动调整器21。自动调整器21是新组装到键20中的。用紧固件12A将垫10紧固到垫杯11上。自动调整器21设置于紧固件12A和垫10之间，而且不管紧固件12A的形态如何，都能使紧固件12A均匀地将垫10压到垫杯11上。
垫杯11是将一块金属片或合金片拉伸形成的。垫杯11具有圆周部11a和中心部11b。圆周部11a从中心部11b开始变弯，从而内表面限定了一凹部11c。将垫10和紧固件12A设置于凹部11c中。中心部11b还在外表面中限定一浅的凹陷11d，在演奏期间，演奏者将他或她的手指放进该凹陷11d中。
垫10也能分成芯体10a/15和密封层10b。芯体10a/15与垫10适配，密封层10b使垫10气密。芯层10a和后纸板15作为一个整体构成芯体。后纸板15是纸制的，芯层10a是透气材料制的，如压缩毡。将芯层10a叠放在后纸板15上，并将密封层10b固定到后纸板15反面的芯层10a上。希望密封层10b将空气柱密封地闭合在管1内部。皮和膀胱可用于密封层10b。密封层10b最好是用羊皮、小牛皮和羊与小牛的膀胱制成。垫10形成有中心孔，在后纸板15中的中心孔大于芯体/密封层10a/10b中的中心孔。
紧固件12A由一个中心螺母13、一个螺钉22和一个垫圈23构成。中心螺母13铜焊到垫杯11的内表面上，沿中心螺母13的中心线形成有内螺纹13a。中心螺母13具有一个突起部13b和一个端部13c。突起部13b保持与中心部11b的内表面接触，并铜焊到其上。端部13c从突起部13b突出，中心螺母13的高度不大于凹部11c的深度。突起部13b的直径近似等于后纸板15中形成的孔的直径，端部13c的直径近似等于芯体/密封层10a/10b的直径。当将中心螺母13插入垫10的中心孔中时，在突起部13b和端部13c之间的边界处的台阶与在后纸板15和中间/密封层10a/10b之间边界处的台阶面对面接触，从而保持垫10基本上垂直于中心螺母13的中心线。在该示例中，垫10的厚度小于凹部11c的深度，将衬垫18插在垫10和垫杯11的内表面之间。
螺钉22分成头部22a和带螺纹的杆部22b。带螺纹的杆部22b上的螺钉螺纹与内螺纹13a对应，将螺钉螺纹与内螺纹13a彼此螺合装配。头部22a不同于螺钉头部14a。尽管头部14a的背面是平面状，但头部22a具有凸表面22c。在该示例中，凸表面22c形成球部的一部分，以便凸表面22c是一个半球形表面22c。
垫圈23是盘状，由金属或合金制成。垫圈23的外径小于垫10的外径。当将垫圈23放在垫10上时，垫圈23的周边与垫杯11的外周部11a隔开。
垫圈23也不同于垫圈12a。垫圈12a有一个平面状主表面。另一方面，垫圈23具有限定了半球状凹部的凸表面或曲面23a。该曲面23a形成球部的一部分。该曲面23a与头部22a的半球形表面22c相应。垫圈23形成有孔24，孔24的直径大于带螺纹的杆部22b的直径。因此，带螺纹的杆部22b能宽松地通过孔24。
曲面23a是通过将钢球压靠在环绕孔24的内周区上形成的，钢球外表面的一部分与半球形表面22c相同。曲面23a和半球形表面22c的曲率半径在1mm至10mm范围内。较优选的是曲率半径在1.5mm至5mm的范围内。半球形表面22c和曲面23a作为整体构成自动调整器21。因此，自动调整器21与紧固件12A相连。
如下所述，将垫杯11、垫10、紧固件12A和自动调整器21组装成键20。首先，假定将垫杯11已经正确地铜焊到臂3f上。即，中心螺母13的中心线垂直于垫10和垫杯11，并且平行于调孔筒5的中心线。组装工将中心螺母13插进衬垫18的孔和垫10的中心孔中，以便将衬垫18和垫10叠放在垫杯11的内表面上。组装工将垫圈23放在垫10上，使孔24与中心螺母13的孔对齐。垫圈23呈适当形态，即，平行于垫10。
将螺钉22拧进中心螺母13中。半球形表面22c与曲面23a接触，将垫圈23挤压到垫10上。由于垫杯11已经正确地铜焊到臂3f上，半球形表面22c在曲面23a中的接触区域之上均匀地给垫圈23施压，垫圈23对着垫杯11挤压垫10和衬垫18，不会改变初始形态。因此，只要垫杯11正确地铜焊到臂3f上，自动调整器21就能按初始的适当形态保持垫圈23。
如果垫杯11被失误地铜焊到臂3f上，如图5所示，中心螺母13的中心线相对调孔筒5的中心线是倾斜的。组装工在垫10和垫杯11的内表面间插进调整片18a，并使垫10垂直于调孔筒5的中心线。组装工将垫圈23放在垫10上，使孔24与垫10的中心孔对齐。垫圈23呈平行于垫10的形态。
组装工将螺钉22拧进中心螺母13。螺钉头部22a沿着中心螺母13的倾斜中心线向垫圈23前进。半球形表面22c与整个曲面23a接触。这是因为实际上半球形表面22c的曲率半径等于曲面23a的曲率半径。组装工进一步将螺钉22拧进中心螺母13中，半球形表面22c使力施加到垫圈23的整个曲面23a上。垫圈23不会改变初始的形态，对着垫杯11的内表面挤压垫10和调整片18a。因此，自动调整器21致使垫圈23保持初始形态，在垫10中不会产生任何凹陷。这就意味着垫10与调孔筒5的整个圆形外周5a接触。键20确实能将振动空气柱限定在管1中，在演奏中，不会影响音调、音量和音质。
如上所述可以看出，本实用新型的自动调整器21是与紧固件12A相连的，不管垫杯11与紧固件12A如何连接，它都能将垫圈21的形态调整为总是平行于垫10。紧固件12A均匀地将力施加在垫10上，从而在垫10中不会产生任何凹陷，即使中心螺母13，即，紧固件12A不能正确地固定到垫杯11上，自动调整器21位置不正确，紧固件12A也能将力均匀地施加在垫10上，好象紧固件12A已被正确地固定在垫杯11上。利用自动调整器21的作用，紧固件12A支撑着垫10平面状外露表面，在演奏期间键20确实能响应手指在键机构3上的而弹奏打开和闭合孔2。
虽然在此显示和描述的是本实用新型特定的实施例，但对于本领域的普通技术人员来说，明显可以看出，在不脱离本实用新型精神的范围内，可以进行各种变化和变型。
例如，中心螺母13与垫杯11可以是一体的。
自动调整器还可以具有一个螺钉和一个垫圈，该螺钉具有曲面23a，该垫圈具有环绕螺钉孔24的半球形表面22c。
另一种，自动调整器还可以具有一个在半球形表面22c或曲面23a上的螺钉，以及一个带环的垫圈。该环可在半球形表面22c和曲面23a上滑动，以便自动调整器能将垫圈的形态保持为基本平行于垫。该环可以由多个小半球凸部取代。小半球凸部也可以在半球形表面22c和曲面23a上滑动。
再一种，自动调整器还可以具有一个在半球形表面22c或曲面23a上垫圈，以及一个带环的螺钉。该环可在半球形表面22c和曲面23a上滑动，以便自动调整器能将垫圈的形态保持为基本平行于垫。该环可以由多个小半球凸部取代。小半球凸部也可以在半球形表面22c和曲面23a上滑动。
权利要求1.一种通过振动的空气柱产生音调的木管乐器，包括管(1/5)，该管具有一个内部空间(1a)和多个孔(2)，在内部空间(1a)中产生所述振动的空气柱，多个孔(2)将所述内部空间(1a)与外界环境连通；键机构(3)，其包括联接件(3a/3b)和多个键(20)，所述联接件(3a/3b)固定在所述管(1)上，所述多个键(20)由所述联接件(3a/3b)支撑在所述多个孔(2)上并在所述孔(2)被打开的各个打开位置与所述孔(2)被闭合的各个闭合位置之间变化，所述键(20)的每一个都具有垫杯(11)，其连接到所述联接件(3b)上并形成有凹部(11c)，可变形垫(10)，其容放在所述凹部(11c)中并保持与所述管(5)的周边接触，在所述闭合位置处限定相关的所述孔(2)中的一个，如果需要，将调整片(18a)插在所述垫杯(11)和所述可变形垫(10)之间，以便能使所述可变形垫(10)保持与所述管(5)的整个外周接触，在所述闭合位置处限定所述相关的所述孔(2)中的一个，和紧固件(12A)，其连接到所述垫杯(11)上，并将力施加在所述可变形垫(10)上，以便在可能时将所述可变形垫(10)和所述调整片(18a)挤压到所述垫杯(11)上，其特征在于，还包括一个自动调整器(21)，该自动调整器(21)与所述紧固件(12A)相连，并使得所述力基本上均匀地施加在所述紧固件(12A)与所述可变形垫(10)之间的接触表面之上。
2.根据权利要求1所述木管乐器，其特征在于，所述紧固件(12A)包括中心螺母(13)，其形成有内螺纹，并以伸进所述凹部(11c)的方式连接到所述垫杯(11)上，垫圈(23)，其位于所述可变形垫(10)上，并形成有孔(24)，和螺钉(22)，其具有头部(22a)和带螺纹的杆部(22b)，头部(22a)可被转动，带螺纹的杆部(22b)可宽松地通过所述垫圈(23)中的所述孔(24)，并与所述内螺纹保持螺合装配，以便将所述头部(22a)挤压到所述垫圈(23)上。
3.根据权利要求2所述木管乐器，其特征在于，所述头部(22a)和所述垫圈(23)分别具有一个凸表面(22c)和一个环绕所述孔(24)并与所述凸表面(22c)滑动接触的凹表面部分(23a)，所述凸表面(22c)和所述凹表面部分(23a)作为一个整体构成所述自动调整器(21)。
4.根据权利要求3所述木管乐器，其特征在于，所述凸表面(22c)和所述凹表面部分(23a)分别形成球体的各部分。
5.根据权利要求4所述木管乐器，其特征在于，所述球体的曲率半径在1mm至10mm的范围内。
6.根据权利要求4所述木管乐器，其特征在于，所述球体的曲率半径在1.5mm至5mm的范围内。
7.根据权利要求2所述木管乐器，其特征在于，所述中心螺母(13)与所述垫杯(11)是一体的。
8.根据权利要求2所述木管乐器，其特征在于，所述中心螺母(13)铜焊接到所述垫杯(11)的内表面上。
9.根据权利要求1所述木管乐器，其特征在于，所述可变形垫(10)具有由可变形材料形成的芯层(10a)和叠放在所述芯层(10a)上的保护层(10b)，该保护层(10b)由气密材料制成，并接受由所述紧固件(12A)施加的所述力。
10.根据权利要求9所述木管乐器，其特征在于，所述可变形材料是被压缩的毡，所述气密材料选自皮和膀胱。
专利摘要本实用新型公开了一种木管乐器。木管乐器具有设于管(1)上的键机构(3)，演奏者通过手指弹奏可选择地闭合和打开管(1)上的孔(2)。该键机构(3)包括与孔(2)相对应的键(20)。每个键(20)都有一个自动调整器(21)，用于将垫圈(23)均匀地挤压到容纳于垫杯(11)中的垫(10)上，从而即使在垫杯(11)未正确地固定在键机构(3)的联接件(3b)上的情况下，也能用垫(10)确实闭合孔(2)。
文档编号G10D9/00GK2561049SQ02247718
公开日2003年7月16日 申请日期2002年7月26日 优先权日2001年7月26日
发明者冈田繁, 芝宫纯 申请人:雅马哈株式会社