JPH0324596A - 楽器用響板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、例えば、ピアノに用いて好適な楽器用響板
に関する。

「従来の技術」 周知のように、ピアノは打弦楽器の一種であり、その発
音メカニズムを第８図を参超して説明すると、まず、鍵
の動きに連動し、ハンマーａが回動して弦ｂを打つ。こ
れにより、弦ｂが励起され、響板Ｃの上に設けられてい
る駒ｄを駆動する。この駒ｄの振動が響板Ｃを駆動し、
これにより、響板Ｃが音を放射する。以上の発音メカニ
ズムから判るように、ピアノにおける響板Ｃの役割は極
めて重要であり、ピアノの音の特性は、ほとんど響板Ｃ
の特性によって決定される。

そして、ピアノ音に要求される性質としては、打弦に対
するレスポンスが良いこと、および音が程良く伸びるこ
との２点がある。したがって、響板Ｃが上記要求を満た
す特性を有することが必要であり、かかる特性を有する
材料として、スブルース等のトウヒ属木材が、従来から
適当とされている。

ところで、天然材だけで響板を構成すると、比弾性率Ｅ
／γ（Ｅ：ヤング率、γ：密度）か木材固有の値によっ
て制限されてしまうため、ある程度以上の発音効率を望
むことができないという問題があった。そこで、発音効
率を上げ、低域から高城までの音を良好に発音させるよ
うにした響板が開発された（例えば、特開昭６０−５７
８９４号、特開昭６０−５７８９５号）。この響板は、
横弾性係数Ｇを大きく、剪断損失正接ｔａｎδ０を小さ
くするように、積層構造の響板の芯材の材質を選択した
り、あるいは積層構造中にシートを介在させるものであ
る。

また、音色を鮮明にするために、内層板の両面に沿って
表層板の木目方向に配列した炭素繊維を貼設して、縦弾
性係数Ｅを大きく、内部摩擦損失Ｑ１を小さくするよう
にした響板も開発されている（特開昭５７−１３６６９
３号）。この響板によれば、内部摩擦による減衰率が小
さくなる。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、上述した従来の響板は、自然楽器として
の木質音の良さ（メタリックでない音の暖かみ）を発揮
するには十分でなく、聴感的な特性に劣るという問題が
あった。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、木
質音の良さを十分発揮することができるともに、その音
質を人為的に設定することができ、さらに、高級天然材
を用いた場合よりも暖かみのある木質音を実現すること
ができる楽器用響板を提供することを目的としている。

また、響板（特にピアノ響板）に適する高級材が不足の
傾向にあるという実情があり、そこで、この発明におい
ては、高価な響板用材の歩留りの向上を図ることも目的
としている。

「課題を解決するための手段」 上記課題を解決するために、所定の間隙をとって対向配
置された柾目本材１板により構戊される積層部材を、そ
の木目方向が平行するように複数配置するとともに、隣
接する積層部材の各板目面に当接する当接部および隣接
する各積層部材の前記間隙に嵌合する嵌合部を有する中
間接続部材を具備し、前記各積層部材を前記中間接続部
材によって接着固定したことを特徴としている。

「作用」 第１図に示すように、第１図〜第３図に示すように、間
隙５を設けたことにより、響板１の横弾性係数Ｇに相当
する特性値が減少し、これにより、縦、横弾性係数の比
Ｅ／Ｇの値が大きくなる。このＥ／Ｇの増大に伴い内部
摩擦損失Ｑ−’の周波数特性が高域において増大する特
性となり、この結果、響板１にハイカットフィルタ的な
作用が生じる。　また、響板ｌを構或する柾目木材単板
２が小単位に分割されているため、材料の欠陥部分があ
ってもこれを除いた部分から有効に単板２を切り出すこ
とができる。

「実施例」 以下、図面を参照してこの発明の実施例について説明す
る。

（１）基本原理 始めに、この発明の基本的原理について説明する。

まず、ピアノの響板の時間軸上での振動特性で重要なの
は、前述したように、弦振動に対するレスポンスの良さ
と、その適度なエネルギー保存性、すなわち、適度な非
減衰性である。前者の特性は音の立ち上がりの良さに対
応し、後者の特性は音の伸びに対応するからである。そ
して、響板材をこの２つの観点から評価する物理量とし
て、比動的ヤング率Ｅ／γ（Ｅ：動的ヤング率、γ：密
度）と内部摩擦損失Ｑ−’が知られている。響板材とし
て優れているトウヒ属スブルースなどは比動的ヤング率
Ｅ／γが大きく内部摩擦損失Ｑ−’が小さい。

次に、ピアノの音質を考慮するには、響板材の周波数特
性を考える必要がある。

この周波数特性は以下のようにして調へる。まず、一定
形状の板状試料を両端自由という条件の下に加振し、励
起されるたわみ振動の各共振周波数と、そこでの減衰特
性の測定を行う。そして、この測定結果と、板の弾性の
みを考慮に入れたオイラー・ベルヌーイはりの振動方程
式の解より、各共振点における見かけのヤング率Ｅ−ｆ
ｒｅｑ，内部摩擦損失Ｑ−’を順次求める。このように
して、各音響材の見かけの周波数特性が調べられる。そ
して、このようにして求められた周波数特性と音響材の
聴感上の音色傾向とを比較すると、これらの間には一定
の相関があることが認められた。これは、見かけ（ｒン
グ率の周波数特性が、弦振動によって励起される響板内
の周期的ひずみ、すなわち、変位振幅の周波数特性を決
め、結果的に内部摩擦によるエネルギー損失の周波数特
性を決めると考えられるからである。

ところで、ヤング率は本来材料固有の物性であり、周波
数依存性がないはずであるが、上記測定結果および解析
によれば、見かけのヤング率は所定の周波数特性を有す
ることになる。これは、板に生じる剪断力（および回転
慣性力）をも考慮に入れたいわゆるチモシェンコはりの
振動方程式に対して両端自由という境界条件下で求めら
れたゴーエンスの解によって説明される。ゴーエンスの
解では、各共振点での見かけのヤング率Ｅ　−　ｒｒｅ
ｑは、系内の剪断力を考慮することによって周波数特性
を持つことが証明される。例えば、等断面な長方形棒の
場合では、 ここで、ｆ：棒の固有振動数、Ｑ：棒長さ、ｈ；厚さｔ
ｓ，　Ｆ（ｍ）　：振動次数、境界条件により決定され
る定数、ｓ；断面形状により決定される定数。

なる式で示される。そして、式（１）から判るように見
かけのヤング率Ｅ　−　ｆｒｅｑの周波数特性は、縦、
横の弾性係数の比であるＥ／Ｇによって変化する。言い
換えれば、Ｅ／Ｇの値が内部摩擦損失Ｑ−’の周波数特
性を決定し、これが響板のフィルタ特性を決め、音色を
決定する。

そして、暖かみのある木質音を発生する材料どして知ら
れているスブルース材等は、縦、横の弾性係数の比Ｅ／
Ｇが他の工業用材料に比してとりわけ高い値を示してい
る。また、一般に高級材と呼ばれるものは、非常に高い
Ｅ／Ｇ値を有することが、これまでの研究により明らか
になっている（例えば、日本機械学会誌第９１巻第８３
６号論文“ピアノ音質のエンジンニアリング〉。これは
、Ｅ／Ｇが大きい値になると、高周波数帯域における損
失が大きくなる特性、言い換えれば、ハイカットフィル
タ的な特性となり、暖かみのあ木質音を作り出す要因に
なっていると考えられるからである。

さらに、Ｅ／Ｇの値は、ピアノ音の次のような特性と強
い相関関係にあることが判った。

（Ｉ）音の響き方特性、すなわち、響きの自然さ、重厚
感と正の相関がある。

（　ＩＩ　）音の深さの特性、すなわち、深さ、低い戊
分の多さと正の相関がある。

（ＩＩＩ）雑音放射特性、すなわち、Ｅ／Ｇと放射音に
含まれる雑音の強さと負の相関がある。

これらの関係を表に示せば以下の通りである。

表ｌ 上述の考察に基づき、この発明においては、響板のＥ／
Ｇを人為的に大きくし、これにより、暖かみのある木質
音を実現することを基本原理としている。

一方、前述した特開昭６０−５７８９４号，６０−５７
８９５号においては、横弾性係数Ｇを大きくしているの
で、Ｅ／Ｇの値が小さくなってしまい、木質音が得られ
なかった訳である。また、特開昭５７−１３６６９３号
においては、高域における内部摩擦損失Ｑ−’を小さく
しているため、高周波戊分が音響放射されてノイズ戊分
となり、暖かみのある木音質が得られなかった。

（２）実施例の構或および作用 第１図は、この発明の第１の実施例の構戎を示す平面図
である。図において、柾目木材単板２ａ、２ａ・・・・
・・は中間接続部材６、６・・・・・・を介して接合さ
れ、全体としてグランドピアノ用の響板ｌを構戊してい
る。ここで、同図におけるＡ−Ａ一線断面およびＢ−Ｂ
′線断面を各々第２図、第３図に示す。これらの図から
判るように、単板２ａ、２ａ・・・・・と対向して単板
２ｂ，２ｂ・・・・・・が設けられている。単板２ａ１
２ｂの幅方向両端部は、第４図（イ）に示すように階段
状の切矢部になっており、中間接続部材６の両端部５ａ
，　６ｂがこの切欠部に嵌合するようになっている。第
４図（口）は嵌合した後の状態を示しており、図示のよ
うに、単板２ａと単板２ｂとの間には、所定距離の間隙
５が生しるようになっている。この間隙５は、第３図に
示すように、単板２ａと２ｂとの間に木目方向に沿って
形成される。また、中間接続部材６の上端面と単板２ａ
の上端面の位置が一致し、中間接続部材６の下端面と単
板２ｂの下端面の位置が一致するようになっている。し
たがって、響板ｌとしては、その上面および下面が平坦
に形成されている。

また、第１図に示す長駒３および短駒４は、各々響板１
の中央部および右上部に木目方向Ｍに沿って設けられて
おり、それぞれ複数の弦を支持する。

第２図、第３図に示す響棒１０は、単板２、２・・・・
・・に対し木目方向に直交して取り付けられており、木
目方向に直交する方向への振動伝搬を補うとともに響板
１全体を補強する。

上述のように、単板２ａと２ｂとの間に間隙５を設ける
と、間隙５の部分において剪断変形に対する強度が低下
し、響板ｌ全体についての横弾性係数Ｇに相当する特性
値が小さくなる。したがって、Ｅ／Ｇの値が増加し、前
述の表ｌに示したような特性が得られることになる。こ
の場合、どの程度までＥ／Ｇを大きくし得るかは、間隙
５の距離や幅等の設定の仕方によって任意に設定するこ
とができる。

例えば、第６図に示すように、単板２ａ、２ｂの左端か
ら右側の単板２ａ、２ｂの右端までの距離をＷ、間隙５
の幅をＷとすると、材料の横弾性係数と等価な特性を（
Ｗ−ｗ）／Ｗ倍にすることができる。

ここで、この実施例における内部摩擦損失Ｑの周波数特
性を第７図に示す。図示の曲線Ｑａが実施例における周
波数特性である。また、曲線Ｑｂは通常の響板材（スブ
ルース材等の天然材料）による周波数特性である。この
図から判るように、本実施例における特性では、高城側
における損失量が多くなっており、一種のノ＼イカット
フィルタ的な特性が得られている。したがって、暖かみ
のある木質音を得ることができる。

この場合、響板１のヤング率、密度自体は変化していな
いから、比動的ヤング率Ｅ／γ、音響変換効率Ｅ／γ３
等のヤング率、密度に依存する他の音響的性質はほとん
ど損なわれることがない。

なお、間隙５は、響板ｌの中立位置に設けるのが、最も
効果的である。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、所定の間隙を
とって対向配置された柾目木材単板により構成される積
層部材を、その木目方向が平行になるように複数配置す
るとともに、隣接する積層部材の各板目面に当接する当
接部および隣接する各積層部材の前記間隙に嵌合する嵌
合部を有する中間接続部材を具備し、前記各積層部材を
前記中間接続部材によって接着固定したので、木音質の
良さを十分発揮することができるともに、その音質を人
為的に設定することができ、さらに、自然材を用いた場
合よりも暖かみのある木質音を実現することができる。

また、響板を構成する柾目木材単板が小単位に分割され
るため、歩留りの向上を図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示す平面図、第２
図は第１図におけるＡ−Ａ　＝線断面図、第３図は第１
図におけるＩ３−Ｂ一線断面図、第４図（イ）は単板と
中間接続部材との組合せ状態を説明するための分解図、
第４図（ロ）は単板と中間接続部材との組み合わせ状態
を示す拡大断面図、第５図は第１図の矢印Ｃにおける矢
視図、第６図は同実施例における間隙幅を示す断面図、
第７図は同実施例における内部摩擦損失の周波数特性を
示す特性図、 第８図はグランドピアノの打鍵機構 を示す概略構或図である。 １ ・・・・・響板、 ２ ・・・単板、 ３ ・・・・・駒、 ５ ・・・・間 隙。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 所定の間隙をとって対向配置された柾目木材単板により
   構成される積層部材を、その木目方向が平行になるよう
   に複数配置するとともに、隣接する積層部材の各板目面
   に当接する当接部および隣接する各積層部材の前記間隙
   に嵌合する嵌合部を有する中間接続部材を具備し、 前記各積層部材を前記中間接続部材によって接着固定し
   たことを特徴とする楽器用響板。