Instrument: Klappen und Tonlöcher

Funktion der Klappen: Tonlöcher schließen

Wenn man eine moderne Klarinette mit einer Blockflöte vergleicht, fällt (neben der Größe und der Farbe des Holzes) als erster Unterschied das Klappensystem der Klarinette auf.

Die Klappen der Klarinette sollen die gleiche Funktion übernehmen, die die Finger bei der Blockflöte haben: Tonlöcher zu schließen und zu öffnen.

Tonlöcher: Zu weit weg und zu groß für Finger

Klarinetten gibt es in verschiedenen Größen. Bei den kleinen Klarinetten, der Es-Klarinette und der B-Klarinette, wäre es möglich, zumindest die oberen Tonlöcher noch mit den Fingerkuppen zu schließen. Weiter unten und bei größeren Löchern geht es dann nicht mehr - die Abstände werden immer größer, genau wie die Tonloch-Durchmesser. Darüber hinaus können Tonlöcher, wenn sie direkt mit den Fingerkuppen geschlossen werden sollen, nur an bestimmten Stellen liegen. Auch da helfen die Klappen. Vom akustischen her wäre es am besten, alle Tonlöcher würden schnurgerade untereinander auf der Vorderseite der Klarinette liegen - also der Seite, die zum Zuhörer zeigt. Und als Tonloch sollten sie möglichst groß sein (auch da gibt es aber Einschränkungen, siehe unten).

Klarinetten müssen mehr Tonlöcher als andere Blasinstrumente haben

Um die Klappen der Klarinette zu verstehen, sehen wir uns zuerst mal die Verhältnisse bei der wesentlich einfacheren Blockflöte an, die in ihrer einfachsten Form überhaupt keine Klappen hat. Eine Blockflöte hat acht Tonlöcher; sieben auf der Vorderseite und eins beim linken Daumen auf der Rückseite - das Überblas- oder Oktavloch. Mit den Tonlöchern kann man eine einfache Oktave spielen. Der tiefste Ton - C - erklingt, wenn man mit allen Tonlöchern geschlossen bläst. Öffnet man von unten nach oben ein Tonloch nach dem anderen, erklingt eine C-Dur-Tonleiter von C bis H.

Das hohe c und das d erreicht man über Gabelgriffe, dazu weiter unten mehr.

Höheres Register spielen: Überblasen

Öffnet man nun das Überblasloch - mit dem linken Daumen - halb und spielt die gleiche Tonleiter, erklingen die Töne wie eben, aber eine Oktave höher.

Tonleiter auf Blockflöte (Spielzeug-Instrument - hochwertige Flöten sind anders!)

Das geöffnete Überblasloch der Blockflöte führt also dazu, dass die Blockflöte dann genau doppelt so hoch - also eine Oktave höher - klingt. Das ist nicht nur bei der Blockflöte so, sondern auch bei Oboe, Saxophon und allen anderen Holzblasinstrumenten (den akustischen Hintergrund findest Du hier). Damit das Überblasloch auch wirklich zum Überblasen führt und nicht wie ein normales offenes Tonloch einen passenden Ton erzeugt, muss das Überblasloch klein sein. Sonst würde die schwingende Luftsäule schon aus dem Überblasloch in die Umgebung austreten, es gäbe einen hohen Ton, unabhängig davon, welche anderen Tonlöcher noch geschlossen wären. Deshalb öffnet man das Überblasloch der Blockflöte auch nur halb.

Die Klarinette bildet unter den Holzblasinstrumenten die Ausnahme: Sie hat zwar auch ein Überblasloch, allerdings klingt der Ton beim Öffnen nicht acht Töne höher, eine Oktave, also doppelt so hoch, sondern zwölf Töne höher - eine Duodezime. Um die Tonleiter ohne Lücke weiter nach oben zu spielen, braucht man jetzt also 11 Tonlöcher, ein-einhalb Oktaven pro Register. Die Tonleiter der Klarinette im unteren und mittleren Register sieht dann so aus (das Klarinettenregister nur für die ersten Töne abgebildet):

Einfache Klarinette ohne Löcher für Halbtöne: Tonleiter

Das heißt praktisch: Ohne Klappen, nur mit unseren zehn Fingern, könnte man eine Klarinette nicht spielen, selbst wenn es eine einfache Version in nur einer Tonart - ohne Halbtöne - wäre.

Wenn man den rechten Daumen nutzt, um das Instrument zu halten, braucht man mindestens Klappen. Das ist, was wir an den ersten Instrumenten finden: Eine lange Klappe für den untersten Ton und eine Überblasklappe. Und da wir also mit 9 Fingern 11 Löcher bedienen müssen, hatten die Finger schon bei diesen ersten Klarinetten Doppelfunktionen.

Halbtöne erzeugen - 1. Methode: Gabelgriffe

Einfache Holzblasinstrumente wie die Blockflöte geben mit den einfachen Griffen gerade eine Dur-Tonleiter wieder. Damit kann man aber noch nicht einmal die üblichen Kinderlieder spielen; denn die erfordern Halbtonschritte - von anderen Tonarten ganz zu schweigen. Andere Tonarten haben Kreuze oder Bs (wie Fis, Cis, Es). Auf der Blockflöte wird das durch Gabelgriffe gelöst - und auf den meisten alten Holzblasinstrumenten wurde das genauso gemacht:

Will man beispielsweise ein Ges spielen, greift man das G und schließt das übernächste Tonloch (das E-Loch): So bleibt das F-Loch offen, das E-Loch ist geschlossen. Das ergibt ein ziemlich gut stimmendes Ges.

Warum ergibt der Gabelgriff nun eine Ges und nicht eine Mischung aus einem schraddeligen G und einem D, wie man vielleicht erwarten könnte?

Die schwingende Luftsäule tritt aus dem offenen (Gabel-)Tonloch, im Beispiel dem F-Loch, nur zum Teil aus. Unterhalb des Tonloches schwingt sie weiter. Es bildet sich also eine schwingende Luftsäule aus zwei Teilen mit einem "Schwingungsknoten" unter dem geöffneten Tonloch. Der untere Teil setzt sich bis an das geöffnete D-Loch fort. Physikalisch betrachtet verlängert sich dadurch die schwingende Luftsäule, um etwa die Halbe Länge des Abstands zwischen Gabelloch und geöffnetem Tonloch. # Dadurch ergibt ein erstaunlich sauberes Ges.

Gabelgriffe funktionieren aber nur, solange das Gabel-Loch nicht zu groß ist: Sonst würde die schwingende Luftsäule aus dem F-Loch vollständig aus dem Instrument austreten und der entstehende Ton wäre ein F.

Deckt man jetzt noch weitere Tonlöcher nach "unten hin" ab (also hier das D-Loch), wird der erklingende Ton noch etwas tiefer. Grundsätzlich funktioniert das immer, solange das unterste Tonloch nicht zu groß und der Abstand zu den geschlossenen Löchern nicht zu weit ist. Mit dem "Abdecken" von tieferen Tonlöchern kann man zu hohe Töne absenken. Natürlich verschlechtert sich der Klang ein bisschen, aber das ist - vor allem beim Unisono-Spielen - im Vergleich zum schlecht stimmen nachrangig...

Halbtöne erzeugen - 2. Methode: zusätzliche Tonlöcher

Obwohl Gabelgriffe in der Praxis gut funktionieren, haben sie Nachteile: die Tonlöcher, die für Gabelgriffe benötigt werden, dürfen nicht zu groß sein, weil sich sonst unterhalb davon keine schwingende Luftsäule mehr bilden kann. Ein kleines Tonloch ist aber dann, wenn es seine eigentliche Funktion als Tonloch erfüllen soll und das Ende der schwingenden Luftsäule bildet, nachteilig. Da wäre ein großes Tonloch besser. Das führt zu unglücklichen Kompromissen und macht die Gabelgrifftechnik problematisch. Bei Gabelgriffen muss ein Tonloch also drei Zustände haben: Ganz zu, ganz auf, und ein kleines bisschen auf - genau wie beim Überblasloch der Blockflöte. Jetzt wird auch sicher klar, warum die Tiefen Klarinetten Klappen mit einem sehr kleinen, hineingebohrten Loch haben - damit kann man sie leicht "ein bisschen" öffnen, zum Beispiel für das hohe c. Zu allem Überfluss wirken sich die Größen der Tonlöcher in den verschiedenen Registern noch unterschiedlich stark aus, weil der Akustische Widerstand mit steigender Frequenz zunimmt. Gerade im Klarinettenregister funktioniert das dann nur noch schlecht. [ist das so?? TODO]

Darum hat man bei modernen Klarinetten anstelle der Gabelgriff-Lösung für alle Halbtöne eigene Tonlöcher gebohrt, und es gibt kaum noch Gabelgriffe (der Spieler greift teilweise sogar einen Gabelgriff, die Mechanik macht aber eine eigene Klappe auf.) Im Ergebnis hat man pro Oktave fünf Tonlöcher mehr als eine Blockflöte:

C - Cis - D - Dis - E - F - Fis - G - Gis - A - Ais(B) - H

Weil die Klarinette aber pro Register nicht nur eine Oktave, sondern eine Duodezime, also 12 Töne abdecken muss, sind es nicht nur 5 mehr, sondern 7 mehr; es gibt also mindestens 19 Tonlöcher (wenn oberster und unterster Ton gleich sind):

E - F - Fis - G - Gis - A - Ais(B) - H - c - cis - d - dis - e - f - fis - g - gis - a - ais(b)

Dazu kommt das Überblasloch, macht 20 Tonlöcher. Bei so vielen Tonlöchern ist dann an das Schließen mit den Fingern nicht mehr zu denken! An meiner Schülerklarinette ist nur das Tonloch des linken Daumens ohne Klappe ausgeführt. Dafür gibt es aber jede Menge Ausgleichs- und Trillerklappen. Zwischen 22 und 28 Klappen und Ringe sind beim deutschen System üblich.

Offene und geschlossene Klappen

Wenn man die Klarinette betrachtet, stellt man fest, dass es offene und geschlossene Klappen gibt, also solche, die man durch Drücken schließt, und solche, die man durch Drücken öffnet. Die offenen Klappen entsprechen nun den Löchern der Blockflöte, die man mit den Fingern verschließen würde. Aber warum gibt es geschlossene Klappen - warum gehen Klappen auf, wenn man sie drückt?

Diese geschlossenen Klappen öffnen in erster Linie die Tonlöcher für die Halbtonschritte - am Klavier wären das die "schwarzen Tasten".

Bestimmte geschlossene Klappen sind auch als Alternative zu Tonlöchern (bei Trillern) oder zur Korrektur von Tönen gedacht und öffnen sich teilweise automatisch mit, wenn andere Klappen gedrückt werden.

Anforderungen an Klappen

Die Klappen müssen dafür sorgen, dass

• die Tonlöcher komplett dicht sind: Im geschlossenen Zustand darf eine Klappe keinerlei Luft mehr durch die Tonlöcher strömen lassen
• es im offenen Zustand der Klappe möglichst keinen Widerstand für den Luftstrom mehr gibt; das erreicht man durch einen großen Lochdurchmesser und eine Öffnungshöhe der Klappe von mindestens einem Drittel des Bohrungsdurchmessers (wenn die unterste gerade offene Klappe nicht weit genug auf geht, klingt der Ton nicht gut oder wird sogar tiefer)
• der Schließ- und Öffnen-Vorgang sehr schnell gehen kann - das ist besonders kritisch bei den Klappen, die durch eine Feder geschlossen werden. Hier muss die Federkraft stark genug sein, und es darf möglichst keine Reibung im Lager der Klappe geben

Entwicklung der Klappen

Frühe Klappe mit Filzpolster

Die ersten Klappen waren nur eine einfache Verlängerung der entsprechenden Finger - man brachte an einem Hebel ein Filzpolster an. Das war natürlich auch nur im feuchten Zustand halbwegs dicht. Mit der Erfindung der Löffel-Klappe durch Iwan Müller in Verbindung mit dem versenkten Tonloch konnte man endlich auch große Löcher dicht schließen.

Die zweite wesentliche Verbesserung war die Ringklappe durch H. Klosé. Ein Ring ist eine Klappe mit Öffnung - sieht man gut auf dem Foto direkt neben dem Zeigefinger. Damit kann man auch Tonlöcher sicher schliessen, die eigentlich schon an der richtigen Stelle liegen, nur aus akustischen Gründen eigentlich größer gebohrt werden mussten, als für normale Finger möglich.

Das Klappensystem der modernen Klarinette ist eine sinnreiche, über Jahrhunderte immer weiter verbesserte mechanische Meisterleistung. Mit ihm lassen sich tatsächlich fast lautlos und schnell alle Tonlöcher öffnen und schließen, egal, wo sie sich befinden.

Im Laufe der Zeit ermöglichten dann spezielle Verbindungen zwischen Klappen auch Triller und Sprünge, die sonst nur mühevoll oder überhaupt nicht möglich gewesen wären. Die Klappentechnik passte sich aber auch der Gewohnheit an: Zum Beispiel greift man zwar noch Gabel-Griffe, aber die Klappenmechanik setzt das in ein akustisch besseres Ergebnis um.

Heutige Tonlöcher: Nicht nur einfach ein Bohrloch

Tonlöcher

einfach / versenkt

Nur wenige Tonlöcher der Klarinette sind einfach Bohrlöcher wie bei der Blockflöte: Das sind nur noch solche, die mit Fingern abgedeckt werden. Alle anderen Tonlöcher, die mit einer Klappe verschlossen werden, sehen anders aus: Sie sind "versenkt" - sie liegen also in einer schalenförmigen Vertiefung und sind von einer kreisrunden Erhebung mit scharfem Rand umgeben.

Versenkte Tonlöcher sind notwendig, weil die Oberfläche der Tonlochöffnung bei der einfachen Bohrung nicht flach ist, sondern entsprechend der Oberfläche der Klarinette gebogen. Mit einem flachen Polster kann man ein Tonloch wie an der Blockflöte nicht abdecken, und gebogene Polster herzustellen und zu montieren wäre schwierig.

Die einfachste - und erste praktische - Lösung war, die Oberfläche um das Tonloch flach zu schleifen. Genau das haben die frühen Klarinettenbauer auch gemacht. Um mit einem Lederpolster das Tonloch gut zu verschließen, ist ein scharfkantiger, ringförmiger Wulst um das Tonloch besser als eine Fläche: Die scharfe Kante drückt sich in das Polster ein, und die Klappe schließt dadurch auch dann, wenn sie nicht perfekt aufliegt. Diesen Wulst nennt man Zwirl. Der kann natürlich nur so hoch sein, wie die Versenkung tief ist. Um nicht zu viel Material wegzuschleifen, senkt der Instrumentenbauer nur einen schüsselförmigen Bereich um das Tonloch ab (ca 2 mm).

Unterschiede deutsch / Boehm-System

Deutsch / Boehm

Dieser Abschnitt befasst sich nur mit den Unterschieden bei Tonlöchern und Klappen. Eine Diskussion der verschiedenen Systeme insgesamt findet sich hier.

Das deutsche System und das französische (und in der gesamten restlichen Welt verbreitete) Boehm-System unterscheiden sich neben der Bahn, der Bohrung und dem Klang vor allem in den Klappen, also der Griffweise. Man erkennt ein Boehm-System sofort daran, dass es statt der "Rollen" an den langen Klappen "einfache" Hebel hat. Darüber hinaus sind die langen Heber-Klappen des deutschen Systems, die aufgrund der langen Hebel gern mal brechen oder verbiegen, beim Boehmsystem durch Dreh-Mechanik-Klappen ersetzt. Auch neue Versionen der deutschen Klarinette setzen Dreh-Mechanik-Klappen ein, wo es nur geht; insbesondere bei langen Klappen: zum Beispiel sind die Sonderklappen der tiefsten Töne bei Bassklarinetten meist als Drehklappe gebaut.

Die Boehmgriffe vermeiden vor allem das "Rutschen" zwischen Klappen insbesondere mit dem kleinen Finger, die deutschen haben hier die typischen Rollen angebracht. Einzelne Griffe und Bindungen gehen mit dem einen oder dem anderen System besser.

Materialien

Klappe - Polster - Blöcke

Das Klappensystem besteht in der Regel aus Neusilbergussteilen. Neusilber ist eine Kupferlegierung. Bei Drehklappen sind die Neusilberteile mit Stahlröhrchen verlötet. Richtig teure Instrumente haben geschmiedete Klappen, die weniger bruchanfällig sind als gegossene Teile. Man unterscheidet dann auch noch zwischen fallgeschmiedet (ein großes Gewicht fällt auf das Metall und presst es in Form) und handgeschmiedet (der Schmied arbeitet an einem Metallstück mit Hammer und Amboss) - klar, dass handgeschmiedet am besten und teuersten ist.

Grundsätzlich lassen sich die eingesetzten Metalle alle recht einfach mit Silberlot löten. In der Regel werden die Metallteile im Galvanisierbad dünn versilbert, vernickelt oder vergoldet. Dabei gilt:

•   Silber läuft schnell an, vor allem in Kontakt mit Schweiß - das muss man putzen
•   Nickel läuft nicht an, ist haltbar, gleitet gut, kann aber Allergien auslösen (das ist sogar sehr häufig!)
•   Gold läuft nicht an, ist aber teuer und sieht ungewöhnlich aus

Polster

Lederpolster
(aufgeschnitten)

Die Polster für Klarinetten sind in der Regel aus Leder, Filz und Pappe, manchmal aus Silikon, teilweise auch aus Kork und neuerdings auch noch aus ganz anderen Materialien.

Lederpolster haben sich durchgesetzt und sind immer noch der häufigste Typ. Hier wird auf eine Papp-Scheibe (im Bild grau) eine gleich große Scheibe aus Filz (im Bild weiß) geklebt, und dann ein weiches Leder oder Fischhaut darüber gezogen (im Bild gelb, tatsächlich ist auch das Leder meist weiß) und auf der Rückseite der Pappe verklebt.

Diese Polster kann man selbst in weniger gut sortierten Läden für Musikinstrumente in allen Größen kaufen. Sie halten recht lange, sind dicht, weitgehend geräuschlos und passen sich dem Tonloch an. Im feuchten Zustand schließen sie nach mehrfachem kräftigen Drücken auch dann, wenn sich die Klappe leicht verbogen hat. Allerdings wird das Leder, vor allem bei Klappen, die oft feucht werden (weiter oben am Instrument), irgendwann hart, spröde und muss dann gewechselt werden. Die Lederpolster sind meist mit Siegellack in die passenden Klappen-Löffel geklebt - heute nimmt man auch oft Heißkleber. Wie man das selbst macht, ist unter Wartung / Erste Hilfe beschrieben.

Silikonpolster sind eine neuere Lösung. Sie haben etliche Vorteile: Sie lassen sich in jeder Form herstellen, sie verändern sich dann nie mehr, und sie schließen lautlos. Das Silikonpolster muss nie ausgetauscht werden, denn es ist nicht anfällig gegen Feuchtigkeit und Druck. Das ist aber auch ein Nachteil: Verbiegt sich eine Klappe nur ein klein wenig, würde sich das Lederpolster an das Tonloch wieder anpassen und nach kurzer Zeit schließen, das Silikonpolster schließt aber nur noch bei starkem Druck. Manche Musiker meinen auch, dass sie den Klang negativ beeinflussen. Objektive Messungen sagen das Gegenteil, die Diskussion ist noch nicht zu ende.

Korkpolster werden vor allem bei den tiefen Klarinetten für Überblasklappen eingesetzt - sie schließen kleine Tonlöcher, die in Form von Röhrchen in die Klarinette eingelassen sind. Hier würde sich auch ein Silikonpolster anbieten. In amerikanischen Klarinetten für den Band-Einsatz findet man manchmal auch spezielle Korkpolster, die aber immer mehr durch Silikon verdrängt werden.

Eine Neuentwicklung sind sogenannte Quarz-Resonanzpolster - sie sollen von den akustischen Eigenschaften her den Lederpolstern überlegen sein und gleichzeitig wesentlich länger halten. Der Hersteller gibt fünf (!) Jahre Garantie. Sie setzen aber präzise gearbeitete Klappen und Tonlöcher voraus und müssen - ebenso wie Silikonpolster - sehr genau eingepasst werden. Daneben sind sie - ebenso wie Silikonpolster - anfällig gegen das Verbiegen von Klappen sein. Es bleibt abzuwarten, ob sie sich durchsetzen werden.

Federn

Alle Klarinettenklappen haben Federn, wobei man einmal unterscheidet zwischen solchen, die die Klappe offen halten (dann drückt man sie mit dem Finger zu, und sie geht von selbst wieder auf) und solchen, die die Klappe schließen (dann muss man sie mit dem Finger öffnen).

Technisch sind Federn im Wesentlichen in zwei Arten ausgeführt. Beide Arten funktionieren sehr gut, sind robust und lassen sich ohne Spezialwerkzeug in ihrer Federwirkung beeinflussen. Biegt man nämlich die Federn stärker in ihre Druckrichtung, verstärkt sich die Wirkung, biegt man sie gerader, schwächt sich die Wirkung ab.

Drehklappe mit Nadelfeder

Die Nadelfeder wird in erster Linie bei drehenden Klappen verwendet; hier ist eine Stahlnadel am Instrument (meist am Lager für die Drehklappe) befestigt, die in einen Haken an der drehenden Achse fasst und die Achse in eine Richtung drückt.

Kippklappe mit Blattfeder

Die Blattfeder wird in erster Linie bei "kippenden" Klappen eingesetzt wird (vor allem, um Klappen aufzuhalten), ist ein Stück flacher Federstahl, der an der Klappe angeschraubt wird. Das andere Ende drückt gegen das Instrument.

Auswirkung der Klappe auf die Akustik

Idealerweise würde die Klappe, wenn sie offen ist, überhaupt nicht mehr da sein, also den Luftstrom überhaupt nicht mehr behindern. Theoretisch wäre es sogar ideal, wenn die Klarinette dann am oberen Rand der Klappe endete (dann gingen aber natürlich keine Gabelgriffe mehr...) So wie es jetzt ist, hat die Klappe aber noch einen ziemlichen Einfluss auf die Luftströmung, auch über dem Tonloch bei voller Öffnung. Man öffne nur mal eine Ringklappe und schwinge den Finger dabei über dem Tonloch schnell ein paar Millimeter auf und ab. Dann stellt man fest, dass auch noch mehr als einen Zentimeter weg vom Tonloch der Finger einen Einfluss auf die Tonhöhe hat. Das gilt natürlich auch für die Klappe. Die Einstellung der "voll geöffnet"-Position der Klappe hat ziemlichen Einfluss auf die korrekte Stimmung des Instruments. Das hat der Instrumentenbauer aus Erfahrung natürlich berücksichtigt. Die Tonlöcher sind immer eine Spur zu weit oben (also zum Mundstück hin) gebohrt, als sie es ohne Klappen (rechnerisch) sein müssten. Die Position stimmt, wenn man eine Klappe mit Lederpolster annimmt, die im voll geöffneten Zustand etwa einen Abstand über der Tonlochoberfläche hat, der etwa einem Drittel des Lochdurchmessers entspricht.

Ein (theoretisch) ideales Klappensystem

Idealerweise (zumindest theoretisch) würde übrigens die Klappe auch nicht da das Tonloch verschließen, wo sie jetzt sitzt, nämlich außen am Instrument, sondern das Tonloch an der Bohrung im Inneren der Klarinette verschließen, so dass die Bohrung in der Klarinette dann perfekt glatt wäre. So wie es jetzt ist, entstehen eine Menge Wirbel im Luftstrom im Inneren des Instruments. Die Instrumentenbautechnik gibt aber im Moment nichts anderes her - daher bleibt die Betrachtung theoretisch. Jack Brymer hat in seinem Buch einige interessante Überlegungen hierzu angestellt.

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