多功能雁式快速转调筝的制作方法

专利名称:多功能雁式快速转调筝的制作方法
本实用新型是属于对中国乐器“筝”进行的较全面的改良。
筝的突出特点是钢琴、竖琴所无法替代的。但是，因传统筝只有五声音阶，缺少Fa和Si两个音级，又没有其他半音，并且存在不便快速转调的严重缺陷，这就大大地限制了筝的使用和推广。保留其特点、克服缺陷成为筝改良的主攻方向。
多年来筝的改良很活跃，出现过营口产的张力式踏板转调筝、沈阳音乐学院研制的自动移码踏板转调筝、苏州的截弦转调筝、上海的蝶形筝及本申请人曾研制过的雁式筝等。以上改良都以解决转调为主，取得一定成果。但是，也存在一定不足，如操纵费力、弦的张力和音色不统一、变调装置过于外露、传音器过于复杂、低音弦长受到局限等。在解决保留传统筝的划奏时的五声音型和兼顾七声、十二声上尚未发现完美的改良方案。
本实用新型的目的是要在完全保留古典筝传统韵味和演奏技巧的前提下，使它可以快速、省力、准确地变出十多个调，而且每个调都要既能演奏五声、也能演奏七声甚至包括全部半音的东、西方乐曲。它可快速制音，也可以对弦列进行微调。以本实用新型的同一构思同样可对朝鲜伽倻琴和日本筝进行大幅度的改良。
本实用新型可快速转十一个调，可同时演奏五声、七声和十二平均律的乐曲，可快速制音、弦列可整体微调；其音箱是雁式筝音箱收缩琴臂为反翘的雁翅加以改进而成的。所以该新型称为“多功能雁式快速转调筝”(简称多功能雁式筝)。
本实用新型的结构原理是继承和发展了雁式筝的统一音箱、通弦、中置桥码、品式截弦转调的理论和优点。扩大和改进了共呜箱，使琴臂回缩到扇形共呜箱大弧两侧向上反翘的雁翅(见图1俯视外形)，它失去了张弦的功能而起到美化曲线、保护扩大的低音区共呜箱大弧形侧板的作用。高音区平直的侧板改为内凹的小弧形，上面对称装有受到小弧保护的转调手轮。
中置桥码经改进，增加了略低于上排承弦槽的下排承弦槽(见图3)。通过增加一组下排弦使有特色的东方乐器变成了完善乐器，这是兼顾五声音型和解决缺音的两全方案，由于设计了独特的音位体系，使所有的弦都得到充分利用而又不失掉五声音阶的特色。
品式截弦转调的优点是只要把弦压在如同琵琶品一样的装置上，就可以轻易地改变弦的有效振荡长度从而升频变音。弦面的垂直位移不过1至3mm，弦的张力几乎不变，由于品是固定在硬质品台上，压弦就品后就变成了临时的小山口，绝不会出现哑音之类的问题。
本实用新型是将雁式筝的单音品式截弦转调改进为可以联动操纵的两根成倒写的八字安装的凸轮轴(图2之20)以下简称倒八字形凸轮轴。它利用五组形式各异的盘式凸轮片有序地压在相应的水平杠杆上，作为凸轮的板式外接从动件的杠杆牵动与之垂直活络连接的截弦头拉杆，使截弦头适时压弦就品，实现转调。
分为六级的凸轮片，每60度为一级。若以B为原调，本新型在转动手轮的第一周即可变出B→E→A→D→G→C六个主要的调。凸轮驱动的截弦头仅控制上排按五声音阶排列的主演奏弦，左右相同。
仍以B为原调，仅以一个八度内的音位排列(见图5)为例说明其多功能机制，余可类推。
上排主演奏弦由低而高成倒置的等腰梯形架在桥码上，弦的两端在倒八字形凸轮轴驱动下可以迅速改变弦长而转调。
右侧原调音位是B＃C＃D＃F＃G(即B调的五声音阶1 23 56)，左侧的同弦音为C D E G A(即同调的＃1＃2 4＃5＃6)，实际上相当于C调的五声音阶。
在每两根上排弦的中间略低的位置上同样架设一组下排弦，其音位设计为比它最邻近的一根音较低的上排弦之原调音高一个大二度，即高两个半音，左右同理。那么，夹在上述上排弦(包括一个高音B)间的下排弦音，右侧是＃C＃D F＃G＃A，左侧为D、E＃FA B。
从图5可以看出，上排弦组成了B调的十声音阶，缺少7和＃4这两个音。这两个音可以方便地从右侧主演奏区6和1之间找到7(＃A)，从3、5之间找到＃4(F)。在变前几个调时仍按此规律可以找到它们，在变以后的调时，当右侧上排弦都长了半音后，可以在左侧相同位置上抓到另一组升了半音的备用弦。
这一巧妙的音位体系使传统手法演奏时右侧可一如既往地出现五声音型，演奏七声音阶乐曲时，4(E)就是3音弦在左侧的同弦音，7在右侧6和1之间稍低一点的位置上。当利用左侧全部的上排弦时，则十二个半音齐全，变音和暂时离调甚至勿须转调就可演奏。如欲变调则音位关系依旧，勿须改变指法。右侧下排备用弦在第一档用毕变第二档各调时，可以使用左侧备用弦，位置依旧，没有一根弦是多余的。
在变另外五个调时，本实用新型的凸轮轴与弦成一角度(其他转调筝则无此特征)。这为第二档变调时一轴两用提供了独到的条件即将本实用新型的一对凸轮轴沿轴向往高音区滑移10mm，凸轮轴上的凸轮片正好可以对准第二档截弦品相应的杠杆上。与之配合的装置包括一对与凸轮轴颈环形凹槽配合的U形拨叉，在共用的换档手柄的推动下，可使双轴在原级同时换档；(见图8)为使凸轮轴可沿轴向滑移，连轴处装有导向滑键；(图8之57)为便于操纵、手轮角度不致过偏，可使用万向节；(图8之66)手轮有六等分刻度、刻有十一调，内有滚珠、弹簧定位。(图3之64、65)变第二档时须在第一档已变调的基础上进行，为此设计了擒纵器(图6之47)。这是一对长方形的条样装置，长度与凸轮轴相仿。它通过一对绞链可以作有限度的水平摆动，装在凸轮轴外侧与凸轮轴平行、位置略低。擒纵器外侧有水平方向装的压缩簧，当擒纵器没有受到凸轮推动时，在弹簧作用下其极限位置处于工作状态。擒纵器的绞链上带有受凸轮控制的外接从动板，可以在凸轮推动下使擒纵器脱离工作状态。(图6之45)擒纵器内部有与凸轮片数相等的嵌牙，嵌牙在擒纵器内装弹簧作用下露在外面的部分呈立放的直角三角形。每个嵌牙的下直角边与呈工作状态的杠杆上平面处于相同的水平位置。
当凸轮轴转动、凸轮工作将杠杆下压时，杠杆动端与嵌牙斜边吻合的斜面与嵌牙相对滑动，同时迫使嵌牙内缩。到达工作位置时，杠杆顶越过嵌牙顶，嵌牙在内簧的推动下复位而伸了出来，其下直角边嵌住杠杆，不使杠杆随着进入回程的凸轮片复位(图6之46、22)。擒纵器在凸轮作用下适时地(即第五级以前)进入工作状态，以使第一档所有弦都升了半音的这个状态，在变第二档调时维持不变。
当操纵手轮使凸轮顺时针转动时，一档的各调均轻易变出，从第五级转到第六级(即原位第一级)时，截弦头在卡在擒纵器嵌牙上的杠杆作用下仍将弦压在第一个半音品上并不放开。处于第六级的手轮这时面临三种选择首先，根据要变的调如在第一档内，则可以顺时针转动手轮，凸轮在第一级至第二级中间已然把擒纵器推开，嵌牙在其带动下全部从杠杆上脱出使杠杆在截弦头下复位簧的作用下抬起，从而恢复了原调。这是第一级。
这时如果要变第一档内某级所代表的调，只须将手轮的箭头对准刻度即可，左右同理。
如果要变第二档里的调，则在手轮处于第六级时(两侧一样)，推动换档手柄，双轴即向高音区滑移，将凸轮片对准第二档的杠杆，这时只须按第二档刻度选取所须的调即可。
为使近似平行的众多杠杆正确地对准工作凸轮，同时，使第一档杠杆的动端对准擒纵器相应嵌牙，在擒纵器与凸轮之间装有一个片状的导向限位装置(图6、图8之21)。它有平行的长孔套在每个杠杆的动端。除起上述导向作用外，它还限制杠杆动端，不使其复位到底。这使处于第二档的凸轮片复位时，不致因杠杆摩擦而影响其回到第一档。
凸轮轴之间的夹角取决于弦距、弦数、最低弦的弦长和弦径梯度等因素，取值在120度至146度之间，实施例取值130度左右。凸轮轴要大体与上排弦两侧山口处的弦根连线平行，它要装得更向筝体的两侧，这可以留出相当凸轮片外圆半径以上的量，使第一次截弦点(即俯视截弦头拉杆的导孔)位接近凸轮片外圆的近旁，以尽可能缩短杠杆的必要长度。
第二档杠杆要显然长些，大致为凸轮片与杠杆接点到截弦点的水平位置距离的两倍略长些，以保障截弦头有相当于凸轮工作行程一半的行程。
桥码两侧加装制音器。采用在高音区侧板(近演奏位)两个转调手轮间换档手柄上部装有一个横向的制音压杠，它如同外文打字机前的走空的压杠一样，用姆指操纵十分方便。与之相连的内压杠上装有一对可调螺丝，它们压在两对中间成活络连接的平行杠杆的近活络处，杠杆的两端抬起时推动导孔内带有复位簧的四根推杆，固定在推杆顶部的平行制音杠随之上升压弦制音。(图9、图10)截弦品台用硬质材料制造，它要尽可能与腹板分离地固定在结构架上。通过调整弦的张力，使第一次截弦点处在同一条直线上，山口自然也一样，在弦轴板上的共用山口及每个小山口之间加上如钢琴上用的压弦条，上用蝶形螺母固定，这一装置除了使筝的原调音更加结实明亮外，还可以使整个弦列在受到气候影响整体变化时，通过蝶形母调节压弦条高度进行整体微调。
倒八字形凸轮轴上采用盘状凸轮。凸轮工作角为60度，大圆与基圆同心，若不工作用“平”、工作时用“凸”表示，那么五个音的凸轮片按逆时针看上去(这与它顺时针转时工作顺序一致)可以表示为1音片为，平 平 平 平 平 凸；2音片为，平 平 平 凸 凸 凸；3音片为，平 凸 凸 凸 凸 凸；5音片为，平 平 平 平 凸 凸；6音片为，平 平 凸 凸 凸 凸；以上五音片的音均指原调音，平至凸为推程，反之为回程，相邻级相同时杠杆在基圆或大圆的弧上滑动，因半径不变杠杆没有运动。凸轮片形状如图7。
本实用新型的桥形码上的双排承弦槽只使用一组时它还可以具备其他功能。如可以将它简化成只变六个调的转调筝或成为以演奏七声音阶为主的转调筝等。简化时只须不用或去掉凸轮轴的换档器和擒纵器，去掉或不用第二档杠杆等附加装置即可。如欲改成以演奏七声音阶和十二平均律乐曲的筝、或改成以演奏日本五声音阶为主的筝，办法同上，只要再换上一对新的凸轮轴即可，其规律也好推出。
按照本实用新型的同一构思同样可以适用于朝鲜伽倻琴和日本筝的改良。伽倻琴的音位与筝完全相同勿须解释。由于日本筝的音位体系有多种，仅以“2、3、4、6、7”一组为例说明。改良后的日本音位的雁式快速转调筝至少可快速转六个调，每个调可保持一种传统的日本五声音阶，同时双边演奏可以具备演奏七声音阶现代乐曲的能力。若加下排弦还可进一步扩大可用半音。办法是左侧弦要低于右侧两个半音，凸轮轴的凸轮片及相应附件须增加一倍，其工作顺序为2音片为，凸 凸 凸 凸 平 平；＃2音片为，平 平 平 平 平 凸；3音片为，凸 凸 平 平 平 平；4音片为，平 平 平 凸 凸 凸；＃4音片为，平 平 平 平 平 凸；5音片为，平 凸 凸 凸 凸 平；6音片为，凸 凸 凸 平 平 平；＃6音片为，平 平 平 平 凸 凸；7音片为，凸 平 平 平 平 平；i音片为，平 平 凸 凸 凸 凸；其变调规律是每次变调时都是4升两个半音成为新调的2，7降一个半音成为新调的4。空弦的音为＃1＃2 4＃5＃6，原 各音除了4外均处于第一级时杠杆已然截弦的状态，只有4为不截弦的原调空弦音。随着凸轮轴转动，其转调顺序与中国雁式筝完全相同，它每个调具备七声音阶加上＃2，可以将其他音安排在下排弦上。当然，按照中国筝规律，还可以进一步扩大其性能。其他流派音位体系也由同理可以导出。
实施例按照上述设计方案，可先生产中档的，面向专业音乐工作者使用的二十四弦多功能雁式转调筝(中国雁式筝)。琴体以两米长为宜，这是为了保障琴右侧低半音的最低弦如调配得当可以达到一米，如弦径适当加粗则会有理想的低音。高音区弦也不过短从而附件勿须作得过于纤细。
中档琴为便携式，手动转调、制音。结构架如图2右侧之15，扇形音箱的大弧侧板用顺纹硬木直板条弯曲后固定在横撑两端。微拱形音板须有向上的、大于双排弦合力的预应力音梁(图4之32)，音板固定在上述侧板和结构架的上部。两侧留出安排弦轴、弦钉的量。内凹小弧侧板对称开双孔固定手轮。手轮内轴是万向节的一端，万向节另外一端上装导向平键，凸轮轴颈管孔内开导向平键的轴向滑槽，凸轮轴另端用滑动轴承装在结构架上。轴颈开环形凹槽与U形拨叉的滑动爪配合，由共用换档手柄操纵(图8之4、55、56)。
凸轮轴心线夹角约130度，水平弦距15mm，凸轮片中心距34mm，凸轮片大圆直径50mm，基圆直径36mm，(若工艺允许，两个直径都可以再小些)，凸轮轴向在换档时位移10mm。可在正数、倒数第三片之间加装一对控制擒纵器的凸轮片，大小与其他片同，其动程和行程可略小些，形状可以完全采用前述6音片的平平凸凸凸凸(图7之54)。装时须注意方向，因双轴都是顺时针转动而擒纵器却分置两个轴的不同侧(都在外侧)。要满足当手轮转到第五级之前，凸轮片已回缩，使擒纵器在外簧推动下进入工作位置，及时卡住全部杠杆；而从第六级(即手轮原级)向第二级时，该凸轮须进入推程，使擒纵器脱离工作位置、放开全部杠杆以便有序地转调。
擒纵器的嵌牙如图6之22，擒纵器外接从动板和导向限位装置的相互位置如图6之45和21。
第一根低音弦位要在结构架横撑以下(图2之2)。
桥码相对于音板的高度不应低于传统筝筝码(也是低音部更高些)，品台和扶手要尽可能低。品台要硬而并不过厚的材料，最好可以套螺扣以便固定。
在桥码上下排承弦槽却不宜过低，这便于演奏者容易地抓到7和＃4这两个音。桥码弦根处划奏时很少使用，而两侧山口弦根处根本不使用。(图4之31)截弦头拉杆从上穿过弹簧、品台导孔、进入琴体，在穿过杠杆的旷孔后有螺扣与螺母配合，它可以微调截弦头及杠杆的最佳高度。要使其不工作时，套在截弦头上的弦应处于环形的圆心位置，不影响弦的自由振动，杠杆在拉杆簧的作用下靠在导向限位器的上限，其上与处于基圆的、没有工作的凸轮片间有一微小间隙。当工作时，杠杆牵动截弦头刚好把弦牢固地压在品上而又不过份，这时应使杠杆动端正好越过擒纵器嵌牙顶而被其卡住而不随凸轮复位。(图6)
截弦头的圆环上要复有橡胶之类的软保护层，它可以保护弦面不被压坏，也起到缓冲作用。
制音器(如图9、10)可安排在换档手柄的上部，全琴内部空间应尽可能压缩其高度，高音区侧板尽可能窄些以保障高音的明亮。
以上机械及主要构件完全后，只要加上起保护和装饰作用的侧板、雁翅、琴盖、琴架及必要装饰即可。
本实用新型与已有的技术相比具有前述所有改良筝的优点和功能，同时它还具备前述改良筝所不曾具备的许多功能。可以概括为“结构合理、音色统一、演奏方便、操纵省力、保留特色、功能齐全”这二十四个字。
它采用统一音箱、中置桥码、双排通弦可最大限度地增加可奏弦数(为传统筝的四倍)，和有效弦长(与蝶形筝相比)。采用倒八字形凸轮轴，每根轴可用于两档截弦，变十一个调，双轴共用换档器，节省了空间。
因截弦点位于琴的两侧，远离桥码两侧的触弦点，音色自然统一，由于品式截弦转调，弦可保持最佳张力状态基本不变，这保障了最佳音色。
演奏区在中置桥码两侧，中位演奏，右侧主演奏区音位和指法与传统无异，左侧及下排备用弦是七声及十二声的补充音，音位固定，如右侧为3、则左侧同根弦就是4，方便记忆。变调后仍然是同一种音序，勿须改变指法，凡演奏过传统筝的人都可迅速掌握。
转调时，操纵简单省力，六个主要调之内转任何调只须一个动作就可完成，十一个调内转调，换档后也只要一个动作。弦的张力不变，动作小、手动足矣，(当然也可以改成用脚操纵)。
它在转调后仍能保持传统五声音阶的特色和吟、柔、滑、按等韵味，这是筝的灵魂。与此同时，它又增加了新的功能，除快速转调外，每一个调都可演奏七声和十二声的东、西方现代乐曲，这无疑大大扩展了其可以使用的领域，使它走入了完善乐器的行列，为音乐创作，技法的发展打开了新的天地。这件改良乐器不仅作到了古为今用，甚至也可以登上国际乐坛，演奏西洋名曲，中为洋用，为祖国争光。
本实用新型完全具备传统筝的两大特色，这是钢琴、竖琴所不具备的。它同时具备快速转调、十二个音齐全，可演奏具有复杂合声效果的现代乐曲的钢琴功能。在转调上，它要比竖琴方便，在转调后的演奏技法上要比钢琴方便，即，勿须记住复杂的变调规律，只将手轮箭头对准刻度盘上的调即可；它转调后没有黑白键改变指法的问题，只要找到新的五声音位，用原指法即可演奏。
下面对附图的图面作说明图1多功能雁式快速转调筝俯视外形1.雁翅、2.弦列、3.制音器外压杠、4.换档手柄、5.制音杠、6.桥码、7.扇形音箱大弧侧板、8.转调手轮、9.腹板、10.截弦区护盖。
图2琴体局部剖视11.弦钉板、12.压弦条、13.截弦品台、14.蝶形螺母、2.弦列、3.制音器外压杠、15.结构架横撑、16.制音器内压杠、17.带制音推杆导孔和复位簧的零件、18.连接杠杆的活络节、7.扇形音箱大弧侧板、19.换档拨叉在结构架上活络固定点、20.凸轮轴、21.导向限位器、22.擒纵器嵌牙、23.凸轮轴滑动轴承。
图3桥码右视图24.上排承弦槽、25.下排承弦槽、26.码腿、27.码脚、28.雁首(低音区)图4桥码正视双排弦示意图29.上排主演奏弦、30.下排备用弦、6.桥码、31.划奏五声音型触弦位置、9.腹板、32.待粘合的预应力音梁图5八度内原调弦音位排列图6.桥码 29.上排主演奏弦 30.下排备用弦图6凸轮及品式截弦转调示意29.上排主演奏弦、33.截弦半音品、34.截弦头、35.截弦头拉杆复位簧、36.截弦头拉杆、13.截弦品台、9.腹板、37.山口、12.压弦条、14.蝶形螺母、38.擒纵器绞链、39.弦轴、40.弦轴板结构架、41.杠杆支架、42.凸轮从动杠杆、43.截弦拉杆微调母、44.工作时的凸轮片、45.擒纵器从动板、21.导向限位器、46.从动杠杆动端斜面、22.擒纵器嵌牙、47.擒纵器断面、48.擒纵器外复位簧、49.擒纵器内小簧。
图7五种凸轮片外形图50.原调1音片 51.原调2音片52.原调3音片 53.原调5音片54.原调6音片图8倒八字形凸轮轴共用换档装置55.与换档手柄活络连接长孔、56.U形拨叉柄、57.导向滑键、58.凸轮轴颈的环形凹槽及U形拨叉的滑动爪、59.截弦头拉杆点位、60.第二档杠杆、61.第一档杠杆、62.凸轮片、4.换档手柄、63.高音区内凹小弧侧板、64.手轮定位半圆孔、65.定位滚珠及弹簧、66.万向节、21.导向限位器、40.弦轴板结构架、22.擒纵器嵌牙。
图9手动制音器俯视图15.结构架横撑、67.制音器内压杠支点、16.制音器内压杠、68.平行杠杆支点、18.连接杠杆的活络节、69.内压杠上可调螺丝、17.带制音推杆导孔和复位簧的零件、70.制音器构架、63.高音区内凹小弧侧板、3.制音器外压杠。
图10手动制音器左视图15结构架横撑、67制音器内压杠支点、71制音器推杆、68平行杠杆支点、18连接杠杆的活络节、69内压杠上可调螺丝、17带制音推杆导孔和复位簧的零件、70制音器构架、63高音区内凹小弧侧板、3制音器外压杠、9腹板、5制音杠。
权利要求
1.一种由共呜箱、码、弦列、弦轴及转调装置构成的转调筝，本实用新型的特征在于共呜箱主体(俯视)为包括上、下大小弧的扇面形，其上有一对硬质截弦品台，带有上下双排承弦槽的桥形码，由一对成倒八字形(俯视)安装的凸轮轴。
2.按权利要求
1所述的转调筝，其特征是所述扇面形共呜箱的大弧两侧有反翘的雁翅，其小弧内弯里装有对称的转调手轮。
3.按权利要求
1所述的转调筝，其特征是所述桥形码上架有双排横贯筝体中部的通弦，下排弦分别位于两根上排弦中间略低的位置。
4.按权利要求
1所述的转调筝，其特征是所述倒八字形凸轮轴中心线夹角为120度至146度之间；盘状凸轮片驱动杠杆，牵动截弦头拉杆，使截弦头压弦就品实现品式截弦转调。
5.按权利要求
1或3所述的转调筝，其特征是所述凸轮轴有以下配合件装有外露部分呈三角形的嵌牙、内外有弹簧，整体由凸轮轴驱动的擒纵器；带有一对与凸轮轴环形凹槽配合的U形拨叉和共用手柄的换档器；带有套住杠杆动端平行长孔的导向限位器。
6.按权利要求
1所述的转调筝，其特征是所述桥形码两侧，装有一对制音杠，与外操纵压杠相连的内压杠上的可调螺丝压在两对平行活络连接的杠杆的近活络处，杠杆另两端抬起时可推动导孔内带有复位簧的四根推杆，固定在推杆顶部的平行制音杠随之上升压弦制音。
7.按权利要求
1所述的转调筝，其特征是所述硬质品台固定在结构架上，上有按半音排列的品，品间的孔穿着套有弹簧的截弦头拉杆，开口环形截弦头上包有软保护层，拉杆下部有螺扣，品台外侧小山口后有压弦条，上装螺母微调弦列张力。
8.按权利要求
1或3所述的转调筝，其特征是所述凸轮轴的工作角为60度，大圆与基圆同心。
9.按权利要求
1所述的转调筝，其特征是所述倒八字形凸轮轴增加一倍凸轮片及相应附件。
专利摘要
多功能雁式快速转调筝。扇形音箱、中置桥码，上排可变调弦与下排不变调弦互为补充，双边演奏，倒八字形凸轮轴驱动截弦头压弦就品转调，手动、省力、音准可靠、弦的张力、音色统一，在擒纵器、导向限位器配合下一轴三用，加制音。双排弦独特音位体系保障其所变的十一个调都可用传统指法演奏五声音阶的古曲和七声音阶、包括十二个半音的东、西方现代乐曲。弦的使用率高，可对整体弦列张力进行微调。
文档编号G10D1/04GK86201808SQ86201808
公开日1987年1月28日 申请日期1986年3月31日
发明者李松, (林麟) 申请人:李松导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan