Clef (organologie)

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Sur certains instruments à vent, les clés constituent des dispositifs mécanisés permettant soit d'atteindre des orifices à boucher hors de portée des doigts, soit d'ouvrir des orifices supplémentaires normalement fermés. L'objectif est alors la suppression des défauts de justesse ou l'amélioration de l'ergonomie de l'instrument.

Les hautbois, les saxophones, les clarinettes, les flûtes traversières disposent d'un clétage élaboré.

Hautbois

Sax Alto

Clarinette

Flûte traversière

Nécessité des clés

différentes flûtes à bec

L'anatomie humaine n'autorise la manipulation que de dix orifices avec les deux mains. La plupart des instruments cités n'emploient que 9 doigts, le pouce de la main droite étant souvent utilisé au maintien de l'instrument.

Le cas de la flûte à bec montre qu'avec seulement 8 trous, on obtient toutes les notes de la gamme (les 7 situés au dessus du tuyau pour les notes de la gamme, et celui en vis-à-vis du pouce gauche pour favoriser le passage en mode harmonique). La position de la main gauche placée en haut de l'instrument rend le petit doigt complètement inopérant parce que trop court pour atteindre le corps de l'instrument.

La gamme diatonique est alors complétée par des doigtés fourchés qui produisent les notes altérées avec une justesse pas toujours satisfaisante. De plus suivant la taille de l'instrument, les orifices se trouvent rapprochés ou écartés ce qui peut le rendre peu ergonomique.

Le neuvième doigt (souvent le pouce de la main gauche), accède à un trou qui permet le saut au registre supérieur, qui correspond en général à l'octave; dans le cas des clarinettes, qui quintoient, le saut ramenant à 12 notes plus haut, la gamme est incomplète: on a recours à des clés supplémentaires pour étendre le registre.

Tous les instruments à clés s'appuient sur cette disposition à 9 trous; le système de clés apportant des extensions ou des facilités de jeu.

De plus chaque main ne peut guère couvrir plus de 15 cm (écart maximal entre le pouce et l'auriculaire). Donc pour les grands instruments, comme le basson, il est nécessaire de proposer un déport de commande, en quelque sorte un prolongement des doigts.

Classification des clés

Les différents clés présentes sur ces instruments répondent à des besoins qui se distinguent par leur effet, et qu'il faut resituer à chaque fois par rapport à un instrument sans clé :

Clé ergonomique

Deux grands tampons de saxophone: celui de gauche est actionné via une tringlerie, l'autre directement actionné par le doigt (touche de nacre)

Lorsqu'un trou est trop éloigné des doigts, on met à disposition une rallonge directe, ou par pièce(s) interposée (s). C'est le cas de la plupart des clés sur les grands instruments (Basson, saxophones, clarinette basse...)

Il en est de même pour les trous dont le diamètre est supérieur à celui des doigts. Dans ce cas on a recours à des palettes portant un tampon, qui peuvent être en vis-à-vis des doigts ou déportés.

Clé de transfert de doigté

À la clarinette en particulier, les petits doigts sont largement sollicités avec 4 ou 5 clés à portée. En fait il s'agit de double-commandes évitant les glisser entre clés comme pour le passage Do-Si dans le grave du saxophone (favorisé par ailleurs par des rouleaux). Une même note est alors accessible avec deux doigtés distincts.

Clés sous l'auriculaire droit à la clarinette.

Les deux doigtés du Fa à la clarinette (touches actionnées en bleu).

Clé d'extension de registre

Lorsque tous les doigts bouchent des trous, ou lorsque ils sont tous libérés, il est possible d'intervenir sur une clé pour obtenir, sur le même registre, soit une note supplémentaire plus grave en bouchant un trou (cas du Si grave au saxophone) soit une note plus haute en ouvrant un trou supplémentaire (cas du La médium à la clarinette qui contribua à sa première grande amélioration).

Clé d'octave ou quintoiement

Sur tous ces instruments, cette clé permet le basculement à l'harmonique supérieure. Il s'agit souvent d'un orifice de petite taille placé près de l'embouchure et manœuvré par le pouce de la main gauche.

Sur le saxophone cette clé est double, même si le mécanisme d'aujourd'hui rend le fait complètement transparent. Les modèles plus anciens disposaient de deux clés actionnées par le pouce gauche, l'une pour les notes allant du Ré au Sol#, ouvrant un orifice en haut du fût principal, et une autre à partir du La, actionnant la clef du bocal. La plupart des solutions modernes reposent sur le principe du palonnier.

Dans le cas de la clarinette, cette clé fait passer à l'harmonique impaire suivante. Il ne s'agit donc pas, contrairement aux autres instruments d'une clé d'octave, même si on la nomme ainsi par abus de langage.

Clé de dièse (#)

À partir d'un doigté donné, l'action sur une clé ouvre un orifice qui hausse la note d'un demi ton, en provoquant un raccourcissement de la colonne d'air. C'est le cas du Sol# aigu de la clarinette actionné par le petit doigt de la main gauche, via une patte excentrée.

Clé de bémol (♭)

À partir d'un doigté donné, l'action sur une clé ferme un orifice qui baisse la note d'un demi ton, en allongeant la colonne d'air. Cette démarche est celle appliquée sur la flûte à bec avec les doigtés fourchés. Moins courant sur les instruments à clefs (ce qui explique certainement une préférence de ces musiciens pour les dièses au détriment des bémols), c'est le cas du Si♭ fourche sur le saxophone ou la clarinette.

Inventé par le flûtiste bavarois Theobald Boehm, le système Boehm et ses anneaux sur les flûtes et les hautbois offre cette possibilité. En effet, une telle clé doit rester fermée pour toutes les notes inférieures.

Clé de justesse

Les anneaux du système Boehm agissent sur des trous supplémentaires à ceux gérés directement par les doigts. Cela permet un raccourcissement sélectif de la colonne d'air en fonction du doigté. Cela apporte un grand confort d'exécution, ne requérant aucun correction ni des doigts ni de l'embouchure.

Sur le dernier modèles de la clarinette Récital de chez Selmer, une clé située sur le pavillon distingue les colonnes entre le grave (registre du chalumeau) et l'aigu (registre du clairon). De ce fait le Fa grave (qui quintoie sur le Do clairon) ne demande plus de correction.

Clé de substitution

Ces clés auxiliaires sont destinées à l'exécution de note sur un autre doigté. Leur emploi pour une note maintenue est parfois peu recommandée en raison de la sonorité ou la justesse peu satisfaisante; elles sont alors utilisées dans l'exécution des trilles. Par exemple, les 4 grandes clés sur le corps haut de la clarinette actionnées par le flanc de l'index de la main droite donnent l'accès à un Si ou un Do clairon, tout en restant dans le registre du chalumeau.

Exemple illustré

Différents types de clé sur une clarinette

Sur la clarinette, on retrouve la plupart de ces clés. Comme sur les autres instruments, il arrive que plusieurs fonctions soient attribuées à une même clé. Les repères sur image ci-contre renvoient aux commentaires suivants :

• O: c'est un orifice directement bouché par le doigt;
• A: clé de La médium, permet d'étendre le registre par un trou supplémentaire, lorsque tous les doigts sont dégagés;
• B: une clé de type anneau, qui force aussi la fermeture de D (Mi♭ fourche dans le registre grave)
• C: clé du Do# chalumeau ou Sol# clairon. Elle est actionnée par l'auriculaire, les trois autres doigts bouchant leur trou respectif.
• D: Clé de justesse. Le tampon permet de libérer plus que la simple libération du trou du majeur (Ré au Mi). Cette clé intervient dans le doigté du Mi♭ fourche (registre grave). En agissant directement sur le tampon avec le majeur gauche, doigté peu académique sur la clarinette mais disponible sur les saxophones, on obtient le même effet.
• E: Clés d'extension pour les notes graves. Le trou bouché se trouve à l'extrémité de la clarinette (30 cm plus loin). Ces clés sont doublées avec les commandes de l'auriculaire de la main droite.
• F: clés de trilles. La main droite agissant parfois sur une, mais plus souvent sur deux clés, d'où la disposition des touches.

le repère (1) montre un axe longitudinal de clé et le repère (2) un axe tangentiel. Sur l'axe (1), sont guidées deux clés distinctes.

Autres exemples:

Clefs de basson. On distingue deux palettes équipées de rouleaux pour faciliter le glissement.

Les clapets de certaines clefs du hautbois sont percées.

les clapets d'une flûte traversière directement actionnés par les doigts.

Au saxophone, les clapets situés près du pavillon sont actionnés par l'auriculaire de la main gauche

Technologie

Terminologie

Vue détaillée de la clé de La médium d'une clarinette

Une clé est constituée des éléments suivants: Le clapet équipé d'un tampon assure l'action sur l'orifice; son maintien est assuré par le ressort. Le trou peut être ouvert par défaut ou fermé par défaut. La touche est la partie atteinte par les doigts du musicien. La tringlerie relie ces éléments.

Sur l'exemple ci-contre d'une clé directe de clarinette (Celle du La médium) on distingue:

1. La touche actionnée par l'index de la main droite.
2. Le corps de la clé constitud'une nervure centrale.
3. Le tampon rapporté sur le clapet.
4. Le ressort à lame assurant le maintien en position fermée. Le point d'appui se situe donc derrière l'axe, du même coté que la touche.
5. Le liège servant de butée lorsque la clé est ouverte. Collé sous la clé, il contribue, en partie, à la justesse de la note obtenue.
6. L'axe de basculement de la clé.
7. La vis maintenant le ressort.

cinématique

L'obturation des trous par les clés nécessite un rapprochement relatif du bord de l'orifice et de l'élément obstruant. Même si le mouvement de translation semble le plus adéquat, la nature a privilégié les guidages en rotation (articulation osseuses) et la réalisation artificielle de telles liaisons est toujours moins problématique que celle des glissières. C'est pourquoi, toutes les clés sont animées d'un mouvement de rotation. Maintenant, la disposition judicieuse des parties fonctionnelles (palettes, clapets et levier) permet de restituer un mouvement proche de la translation, d'obtenir un effet direct (fermeture) ou inverse (ouverture de l'orifice).

Pivot par axe traversant ou vis pointeau

Les liaisons pivots sont construites sur deux principes essentiellement:

• des axes (3) traversant les clés (4) et fixés à des paliers rapportés (2). Sur certains saxophones ces axes peuvent atteindre 20 cm de long pour seulement 4 mm de diamètre, et traversent plusieurs clés. Cela requiert beaucoup de délicatesse dans l'alésage des clés. Ces longs fût sont obtenus à partir de brut en forme de tube, qui sont ensuite rectifiés.
• des vis pointeaux (3) maintenant les clefs en bout d'axe, également fixés sur des paliers rapportés. Cette solution offre une grande réduction des frottements donc une plus grande vélocité à l'instrument. Elle est surtout moins encombrante, mais ne permet pas l'alignement de plusieurs clés. Seulement là aussi, pour les pièces de grande longueur la maîtrise du jeu mécanique est délicate.

On distinguera de plus les axes des clés pivotant, parallèles à l'instrument (cas du dessin), de ceux, tangentiels, des clés basculant (comme la clé de La sur la clarinette). La géométrie diffère un peu mais les solutions retenues sont identiques sur le principe

étanchéité

C'est le point délicat des clefs. Même si le guidage est réalisé avec soin, la fermeture parfaite d'un orifice n'est pas garantie car elle exige une coïncidence irréprochable du clapet et du bord de l'orifice. Ceci ne pourrait être obtenu, en série, qu'avec une précision irréaliste dans la fabrication des pièces. Il y a donc un réglage systématique de chaque instrument ce qui justifie en partie leur coût. Les clés, sont alors légèrement redressées par le luthier. La vérification de l'ajustement est oculaire: une lampe insérée dans l'instrument et l'opérateur recherche les fuites éventuelles de lumière. Il n'est pas possible d'essayer un instrument en cours de fabrication. Une autre solution consiste en un collage en position des tampons sur les clés. Autrefois on utilisait la cire chaude qui en refroidissant solidarisait le tampon à sa clé en lui attribuant le contact idéal avec le trou.

Cependant le recours à des matériaux souples, s'apparentant à la texture de la peau autorise quelques imprécisions tout en assurant l'obturation complète. Suivant la taille des trous à boucher, de 1 mm à 8 cm, on a recours à des matériaux divers, souvent d'origine naturelle: liège, cuir, baudruche.

Certains grands tampons disposent au centre d'une pièce métallique dont le rôle est de favoriser la vibration de la colonne d'air. Cette pièce entre en résonance avec la note jouée, ce qui accentue la puissance de l'instrument. En organologie cet élément est appelé résonateur.

ressorts

Détail d'un ressort en forme d'aiguille

Les clés n'étant actionnées que dans un seul sens, il y a nécessité d'un dispositif de rappel : c'est la fonction des ressorts. Le problème technologique réside dans le faible encombrement autorisé et le réglage de la souplesse (ou raideur) de ces composants. Ils doivent être fermes pour entraîner un rapide retour des clés ou pour garantir l'étanchéité d'un contact mais rester suffisamment souples pour que le musicien puisse s'y opposer sans peine.

La principale configuration employée est celle de ressort en flexion :

• Pour les clés à axe longitudinal (pivotant donc), il s'agit souvent d'aiguilles, en acier, plantées dans les paliers, parallèlement à l'axe de la clé, et appuyé sur une protubérance radiale de cette dernière. Le réglage du ressort est alors réduit à un simple bandage du ressort, c’est-à-dire une éventuelle déformation permanente déplaçant son point neutre. Particulièrement cassant, le ressort doit alors être localement détrempé, ce qui s'obtient par simple chauffage de quelques secondes avec un briquet par exemple.
• Pour les clés d'axe tangentiel (basculant donc), on a recours à une lamelle métallique fixée directement sur la clé et s'appuyant sur le corps de l'instrument. Là aussi le réglage de la raideur se fait par bandage. C'est le cas, sur la clarinette, de la clé de quintoiement ou des grandes clés de trilles.

matériaux

Les clefs généralement réalisées en maillechort ou en laiton, sont constituées d'un ensemble d'éléments assemblés par brasure. Ces matériaux restent suffisamment ductiles ce qui permet les réglages par déformation à froid: le luthier peut à l'aide de pinces dont les mors sont recouverts d'un feutre, tordre les clefs sans les briser, pour rectifier leur géométrie. L'apparence monobloc des clefs est due au plaquage métallique: il peut s'agir de nickel, de chrome, d'argent d'or et exceptionnellement de platine.

Les axes creux sont obtenus à partir d'un tube réalisé par extrusion, puis réalésés après soudure.

Les tampons sont réalisés en baudruche pour les petites tailles (hautbois et clarinette) ou en cuir pour les plus grandes dimensions (saxophone).

Les clefs de vidange des instruments cuivres disposent d'un tampon en liège. Cette clef n'intervient pas dans le jeu mais seulement pour éliminer l'eau accumulée par condensation dans le tuyau.

Maintenance et entretien

La durée de vie du clétage d'un instrument dépend évidemment de l'usage et de l'attention qui en est fait. Hormis les accidents, l'usure des clés prend plusieurs formes, et aboutit toujours au même effet: la mauvaise fermeture des trous. Chaque forme d'usure a son remède. Souvent il convient de refaire l'instrument, qui peut alors retrouver le comportement d'un instrument neuf même s'il n'en a plus l'aspect.

• usure des tampons: lors de l'usage de l'instrument, la condensation en particulier peut altérer les matériaux. Un essuyage systématique avec un écouvillon est recommandé. Lorsque l'état des tampons est insuffisant, la seule solution est leur remplacement.
• usure des lièges: utilisés pour les calages, ils ne s'abîment que sous l'effet de fatigue ou de maltraitance. Le remplacement nécessite parfois un démontage partiel des clés.
• usure des axes: les efforts étant très faibles, l'usure des axes est plus souvent liée à la corrosion qu'aux frottements. Le graissage (huile) des articulations demande un démontage, opération nécessitant beaucoup de soin.
• déformation des clés: Cette situation ne peut être que d'origine accidentelle. Pour les déformations légères on peut redresser en utilisant une pince à mors doux ou recouverte d'un tissu pour protéger des rayures. Le réglage requiert une bonne connaissance de l'instrument. Si la clé est cassée, une brasure est possible; il faudra alors aussi refaire le revêtement métallique pour l'aspect esthétique.

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