DE19902702A1

DE19902702A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Spannen oder Entspannen eines membranartigen Elementes, insbesondere einer Membran eines Musikinstrumentes

Info

Publication number: DE19902702A1
Application number: DE19902702A
Authority: DE
Inventors: Dieter Roman Dill; David Faulwasser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-01-14
Filing date: 1999-01-14
Publication date: 2000-08-03
Also published as: DE20001152U1; AU2535400A; DE10080077D2; EP1062654B1; DE50011794D1; EP1062654A1; ATE312397T1; WO2000042597A1; US6483017B1; DE10080077B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Spannen oder Entspannen in einer Membran, insbesondere eines Musikinstrumentes, wobei ein Druckfluidum in mindestens eine variable Druckkammer geleitet und die Membran zwischen einer Membranauflage und einer Membranfixierung gesteuert druckbeaufschlagt wird. Um ein einfacheres und schnelleres Spannen oder Entspannen der Membran als mit herkömmlichen Spannmethoden zu ermöglichen und zugleich ein verhältnismäßig schnelles und unkompliziertes Auswechseln der Membran zu gewährleisten, erfolgt die Druckbeaufschlagung der Membran zwischen der Membranauflage und der Membranfixierung über den umfangsmäßigen Wirkungsbereich der Membran in deren Umfangsrichtung insgesamt gleichmäßig über das in die variable Druckkammer eingeführte Druckfluidum unmittelbar oder mittelbar, und die Membran wird zwischen der Membranauflage und der Membranfixierung verhältnismäßig stark nach außen oder nach innen gewölbt. Erfindungsgemäß dient das Verfahren auch zum Spannen oder Entspannen der Saiten eines Saiteninstrumentes, deren Decke von einer Membran gebildet ist sowie zum Einstellen der Saitenlage über dem Griffbrett des Saiteninstrumentes.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spannen oder Entspannen eines membranartigen Elementes, insbesondere einer Membran eines Musikinstrumentes, bei dem ein Druckfluidum in mindestens eine variable Druckkammer geleitet und die Membran zwischen einer Membranauflage und einer Membranfixierung gesteuert druckbeaufschlagt wird.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Spannen oder Entspannen eines membranartigen Elementes, insbesondere einer Membran eines Musikinstrumentes, die auf einer Membranauflage aufliegt, mit einer insbesondere am Resonanzkörper des Musikinstrumentes vorgesehenen Membranfixierung verbunden ist und mittels eines Druckfluidums, das in mindestens eine variable Druckkammer führbar ist, zwischen der Membranauflage und der Membranfixierung gesteuert mindestens teilweise druckbeaufschlagbar ist.

Es ist bekannt, daß Temperatur- und Feuchtigkeitsänderungen Spannung und Masse der Membranen von Musikinstrumenten verändern. Dies gilt insbesondere für mit tierischen Häuten, sogenannten Naturfelle, bespannte traditionelle Trommeln, bei denen die Spannung des Trommelfells und die Tonhöhe durch Wärme und geringe Luftfeuchtigkeit erhöht wird.

Bei traditionellen Trommeln werden die Trommelfelle auf die verschiedenste Weise befestigt. So werden die Felle z. B. mittels Pflöcken, Nägeln oder durch Leimen starr befestigt und dann durch Verwendung einer Wärmequelle gespannt. Herkömmlich ist auch das Spannen der Felle mittels Schnüren, meist mit Spannreifen, was jedoch das Spannen des Fells bzw. das Stimmen des Instrumentes oder das Wechseln des Fells zeitlich aufwendig gestaltet. Exakte Tonhöhen sind schwer stimmbar. Zudem besteht ein begrenzter Spannungsbereich. Die Spannschnüre bewirken jedoch durch die Vergrösserung der Schwingungsebene eine optimale Schwingung der Membran und somit u. a. eine verhältnismäßig große Dynamik.

Geläufig ist auch, die Felle traditioneller Trommeln mit ineinandergreifenden mechanischen Elementen wie z. B. Schrauben und Spannböcken oder mit zwei Spannreifen mit gegenseitiger Schraubverbindung etc. zu spannen. Spannschrauben erleichtern zwar den Spannvorgang, erfordern aber zusätzlich Spannreifen, bevorzugt aus Metall, da die punktuelle Kraftübertragung beim Spannen des Fells mittels Spannschrauben einer verhältnismäßig stark versteiften Ausführung des Spannreifens bedarf. Eine derartige Spannmechanik macht dadurch häufig den größten Anteil des Gewichtes der Trommel aus. Auch führt die versteifte Membranaufnahme zu einer Schwingungsbehinderung der Membran und dadurch u. a. zu einer verringerten Dynamik. Die verhältnismäßig schwere Spannmechanik muß am Resonanzkörper der Trommel befestigt werden, was aufgrund des erhöhten Gewichtes und der steifen Verbindung eine unerwünschte Dämpfung und damit eine negative Klangbeeinflussung mit sich bringt. Außerdem entstehen Nebengeräusche wie Klirren oder mebran- und resonanzkörperfremde Klangspektrumanteile.

Weiterhin erweisen sich die abstehenden Elemente der Spannmechanik beim Körperkontakt als unangenehm und die Gefahr von Handverletzungen, speziell an den Handgelenken ist bei Anfängern oder beim sehr kräftigen Schlagen der Trommeln verhältnismäßig groß.

Um die nötige Verwindungssteifigkeit des Resonanzkörpers im Bereich der Spannböcke zu erreichen, ist eine verhältnismäßig hohe Materialfestigkeit bzw. verhältnismäßig große Materialstärke des Resonanzkörpers erforderlich. Spröde Materialien wie Keramik, Glas, aber auch Weichhölzer etc. eignen sich aufgrund der punktuellen Belastung durch die Spannmechanik nicht für den Resonanzkörper. So wird z. B. die moderne Ausführung einer traditionellen Darabuka aus Keramik als Aluminiumkörper mit Spannschrauben hergestellt.

Die erforderliche Anzahl der Spannschrauben steigt mit zunehmendem Trommeldurch messer. Um z. B. bei einer Orchesterpauke eine genaue Stimmbarkeit zu gewährleisten, muß eine aufwendige und verhältnismäßig schwere Spannmechanik bei Inkaufnahme der genannten Nachteile eingesetzt werden.

Naturfelle verschleißen bei dauerhaft hoher Spannungsbeanspruchung sowie durch Wärme- und Luftfeuchtigkeitswechsel verstärkt. Ihre Nutzungszeit umfaßt maximal 20 bis 25% eines Tages. Ein schnelles Entspannen und intoniertes Neuspannen von aus Naturfellen gebildeten Trommelfellen wird durch die genannten bekannten Spannvorrichtungen oder -mechaniken nicht gewährleistet und daher in der Praxis auch selten durchgeführt.

Durch die herkömmliche Verwendung von Kunststofffellen wird zwar das Problem der negativen Wärme- und Luftfeuchtigkeitseinflüsse gelöst, jedoch weisen Kunststofffelle infolge des ihnen eigenen Elastizitäts- und Steifigkeitsverhältnisses im Vergleich zu Naturfellen ein Schwingungsverhalten mit einer geringeren Dynamik und unangenehmen Obertonspektren auf.

Bekannt ist weiterhin (US-PS 5,392,681), zum Stimmen einer Trommel, deren membranartiges Trommelfell am Resonanzkörper von einer Spannmechanik festgelegt ist, die von einem auf dem Trommelfell aufliegenden Spannring aus Metall und mit diesem über dessen Umfang verteilt in Eingriff stehenden und am Resonanzkörper der Trommel angreifenden Spannschrauben gebildet ist, ein dehnbares, blasenartiges Ringelement festzuklemmen, das steuerbar zum Stimmen der Trommel von einem Druckfluidum aufblasbar ist. Von Nachteil ist bei dieser Stimmvorrichtung der Trommel, daß der Hub des die Druckkammer bildenden aufblasbaren Ringelementes begrenzt ist; d. h., der Intonationsbereich wird hauptsächlich durch die Spannmechanik bestimmt. Starke Veränderungen der Membranspannung bedürfen der Betätigung der Spannschrauben. Das Problem der großen Dehnung von Naturfellen bleibt erhalten. Der Einsatzbereich ist als ergänzende Vorrichtung zum Feinstimmen des traditionellen Schlagzeugs beschränkt. Die zuvor benannten Nachteile des durch die Spannmechanik bedingten übermäßigen Gewichtes, der unerwünschten Schwingungsdämpfung, der punktuellen und/oder versteiften Kraftübertragung und des zeitaufwendigen Wechselns des Trommelfells werden nicht behoben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zur Verfügung zu stellen, mit dem bzw. der auf einfachere und schnellere Weise als bisher ein Spannen oder Entspannen eines membranartigen Elementes, insbesondere einer Membran eines Musikinstrumentes gesteuert ohne Verwendung einer herkömmlichen Spannmechanik und bei Ermöglichung einer verhältnismäßig schnellen und unkomplizierten Auswechselbarkeit der Membran sowie einer exakten Intonation des Musikinstrumentes bei optimalem Schwingungsverhalten durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Druckbeaufschlagung der Membran zwischen der Membranauflage und der Membranfixierung über den umfangsmäßigen Wirkungsbereich der Membran in deren Umfangsrichtung insgesamt gleichmäßig über das in die variable Druckkammer eingeführte Druckfluidum erfolgt und die Membran zwischen der Membranauflage und der Membranfixierung verhältnismäßig stark gewölbt verformt wird.

Vorzugsweise erfolgt die insgesamt gleichmäßige Druckbeaufschlagung der Membran über deren gesamten Umfang hin, wobei bei jeder Membranverformung für einen gleichmäßigen Spannungsausgleich innerhalb der Membran gesorgt wird.

Bevorzugt erfolgt die insgesamt gleichmäßige Druckbeaufschlagung der Membran zwischen der Membranauflage und der Membranfixierung über das in die variable Druckkammer eingeführte Druckfluidum auf die Innenfläche oder auf die Außenfläche der Membran und wird die Membran zwischen der Membranauflage und der Membranfixierung ausgeprägt nach außen bzw. ausgeprägt nach innen gewölbt verformt.

Die gleichmäßige Druckbeaufschlagung der Membran zwischen der Membranauflage und der Membranfixierung erfolgt durch das in die variable Druckkammer eingeführte Druck fluidum unmittelbar oder mittelbar.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Spannen oder Entspannen eines membranartigen Elementes, insbesondere einer Membran eines Musikinstrumentes zeichnet sich erfindungs gemäß dadurch aus, daß die Membran zumindest den Abschnitt der Wand der variablen Druckkammer bildet, durch den die volumenmäßige Veränderbarkeit der Druckkammer gegeben ist, und daß die Druckkammer steuerbar zur Form eines in Umfangsrichtung der Membran gleichmäßig ausgebildeten Ballons zumindest über den umfangsmäßigen Wirkungsbereich der Membran verformbar ist.

Vorzugsweise kann die Wand der variablen Druckkammer von einem die Membranfixierung bildenden Membranhalter und der an diesem abdichtend befestigten Membran oder insgesamt aus der Membran gebildet sein.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Spannen oder Entspannen eines membranartigen Elementes, insbesondere einer Membran eines Musikinstrumentes zeichnet sich erfindungs gemäß ebenso dadurch aus, daß die variable Druckkammer von einem elastisch dehnbaren, an eine Druckfluidumquelle anschließbaren Hohlkörper gebildet ist, von dem die Membran zwischen der Membranauflage und der Membranfixierung mindestens über ihren umfangs mäßigen Wirkungsbereich flächenmäßig beaufschlagbar und steuerbar über den Umfang ihres Wirkungsbereiches gleichmäßig und ausgeprägt gewölbt verformbar ist.

Vorzugsweise ist die Membran zwischen der Membranauflage und der Membranfixierung über ihren gesamten Umfang flächenmäßig beaufschlagbar und steuerbar über diesen gleichmäßig und ausgeprägt gewölbt derart verformbar, daß innerhalb der Membran stets ein gleichmäßiger, an die Druckbeaufschlagung letzterer angepaßter Spannungsausgleich gegeben ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Patentansprüchen 12 bis 31 beschrieben.

Erfindungsgemäß wird das Verfahren zum Spannen oder Entspannen einer Membran nach den Patentansprüche 1 bis 6 zum Spannen oder Entspannen mindestens einer oberhalb der Membran des Musikinstrumentes verlaufenden und mit mindestens einem Ende an der Membran festgelegten und gespannten Saite des Musikinstrumentes oder zum Spannen oder Entspannen mindestens einer gespannten Saite verwendet, die oberhalb der Membran über mindestens eine auf letzterer befindliche Stegeinrichtung verläuft.

Die flächige und flexible Kraftübertragung der gesteuert mit Druckluft gefüllten mindestens einen variablen Druckkammer auf die Membran gewährleistet einen gleichmäßigen Spannungsaustausch innerhalb der Membran einer Trommel. Eine gezielte Intonation ist somit durch einfache Druckveränderung in dem die variable Druckkammer bildenden Hohl raum unmittelbar zu erreichen, so daß sich Instrumente genau und schnell aufeinander abstimmen lassen. Die spontan verfügbare Stimmbarkeit bietet eine Klangvielfalt, die sonst des Einsatzes neuer oder zusätzlicher Instrumente bedarf.

Einige Perkussionsinstrumente wie indische Tabla, Conga, Bongos, Darabuka etc. werden vor allem im professionellen Einsatz auf tonale Bezüge gestimmt. Eine Umstimmbarkeit während des Spielens war bislang nur bei der Orchesterpauke möglich. Durch den Einsatz der erfindungsgemäße Vorrichtung unter Verwendung einer manuell, analog oder digital gesteuerten Druckveränderung der variablen Druckkammer ist jedoch bei allen Trommeln die unmittelare Umstimmbarkeit während des Spielens gegeben.

Zum Beispiel kann mittels der Erfindung mit einer hohen Fellspannung eine virtuose solistische Einlage akzentuiert eingebracht und mit demselben Instrument eine Begleitfunktion mit einer tonal abgestimmten niedrigeren Spannung übernommen werden.

Auch können Instrumente, die traditionell mit begrenztem Stimmbereich ausgestattet sind, durch einen größeren Tonumfang vielseitiger eingesetzt werden.

Beim Öffnen des Steuerventils der mindestens einen variablen Druckkammer kann in kürzester Zeit durch Ausgleich des Drucks in letzterer zum Außendruck eine Entspannung der Membran erfolgen. Felle bzw. Membranen können somit nach dem Spielen durch Entlastung geschont und dadurch länger nutzbar gemacht werden. Die Entlastung bewirkt eine Regenerierung der Naturfelle aufgrund ihrer Elastizität, d. h. die Fellspannung, die sich nach der Entlastung einstellt, erhöht sich allmählich. Da Naturfelle erst nach einer längeren Zeit des Einschwingens ihren optimalen Klang erreichen, führt somit eine längere Nutzbarkeit der Naturfelle zu einer Klangverbesserung der Instrumente.

Die flexible Druckkammer bzw. flexiblen Druckkammern gewährleistet eine schwingende Kraflaufnahme der Membranspannung und dadurch ein optimales Schwingungsverhalten und eine große Dynamik, wie sie bereits bei einer Schnurbespannung gegeben ist.

Die Erfindung läßt sich bei allen Arten von Membranophonen, unabhängig von deren Form, ebenso vorteilhaft einsetzen, wie für Chordophone, deren Decke aus einer Membran gebildet ist.

Die ausgeprägte rundliche Auswölbung des Fellrandes bildet eine elastisch federnde Auflagefläche für die Hände eines Spielers und beeinträchtigt nicht die Spielhaltung der Hände. Da der Aufbau und die Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Spannen oder Entspannen der Membran des Musikinstrumentes dessen visuellen Ausdruck kaum bestimmen, können bei Erhalt des ursprünglichen Designs auch bei traditionellen Instrumenten zeitgemäße Anforderungen an die Stimmbarkeit der Instrumente erfüllt werden.

Da die mindestens eine variable Druckkammer bevorzugt aus einem handelsüblichen Schlauch einer Bereifung gebildet ist, erhöht die Spannvorrichtung kaum das Gewicht der Trommel. Dies ist besonders wichtig bei einer Rahmentrommel, da diese mit einer der Hände gleichzeitig gespielt und gehalten wird. Die Kraft der Membranspannung wird entlang der physikalischen Kraftwirkungslinie des Resonanzkörpers auf diesen gleichmäßig übertragen, durch welche Wirkungsweise der Resonanzkörper im Gegensatz zu einer herkömmlichen Spannmechanik mit Spannschrauben stabilisiert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ein schnelles Auswechseln der Felle. Aufgrund der verhältnismäßig großen Klangvariabilität von Naturfellen läßt sich ein Resonanzkörper für unterschiedlichste Klangansprüche einsetzen. Als neue Produkte sind nun Trommeln mit Wechselfellen für unterschiedliche Klanggestaltungen auf dem Markt einführbar, und durch die vorhandene Auswahl von Wechselfellen wird die Klanggestaltung der Trommeln vom Produzenten auf die Musiker übertragen. Da zerschlissenen Felle jetzt innerhalb von Minuten ersetzt werden können, erübrigt sich eine teilweise aufwendige Reparaturarbeit. Ersatzfelle bieten somit Musikern eine Sicherheit, die bislang nur Ersatzinstrumente gewährleisten konnten.

Für einen Transport können die Felle vom Resonanzkörper abgenommen und diese ineinander gestapelt werden, was vor allem bei großen Trommeln wie z. B. Orchesterpauken nützlich sein kann. Das den kleinsten und empfindlichsten Teil einer Trommel darstellende Fell kann somit getrennt verpackt werden.

Der sehr einfache Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfüllt alle an ein optimales Spannen oder Entspannen von membranartigen Elementen oder Membranen gestellte Erfordernisse, kann kostengünstig hergestellt werden und ist nicht nur bei Musikinstrumenten, sondern auch im Bereich der Siebdrucktechnik und auf äquivalenten technischen Gebieten effektiv einsetzbar, insbesondere auch im Wege einer verhältnismäßig geringe Kosten verursachenden Nachrüstung.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders für alte Musikinstrumente membranophoner Bauweise geeignet verwendbar, und zwar findet das Verfahren am häufigsten bei jener allgemeinen Ausführungsform eines Musikinstrumentes Verwendung, bei der eine Nut in den Resonanzkörper außenliegend unterhalb der Membranauflage eingelassen und ein Schlauch in die Nut eingebettet ist, der im ungefüllten Zustand nicht über den Nutrand vorsteht. Das die Membran bildende Fell ist als Hut vorgeformt und am Rand in einen Reifen eingefaßt, dessen Innendurchmesser geringfügig größer als der zugeordnete Außen durchmesser des Resonanzkörpers ist. Das Fell wird auf den Resonanzkörper aufgesetzt, wobei die Fellwandung die äußere Einfassung des Schlauches bildet und den Reifen unterhalb der Nut positioniert. Der Schlauch wird mittels Druckluft aufgeblasen mit der Wirkung, daß die Membran zwischen der Membranauflage und der Membranfixierung über ihren gesamten Umfang hin durch den Druck des Schlauches wulstförmig nach außen verformt und dadurch gespannt wird und der Reifen durch den Schlauch freischwingend zum Resonanzkörper festgehalten ist. Als Druckluftquelle kann bereits eine einfache Fahrrad- oder Autoluftpumpe dienen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist auch geeignet verwendbar für Rahmentrommeln leichter Bauweise, wobei im Unterschied zu der zuvor beschriebenen allgemeinen Bauweise auf einen gesonderten Reifen verzichtet ist und das Fell mit seinem unteren Rand direkt mit dem Resonanzkörper verbunden ist.

Auch bei Instrumenten, die eine besonders leichte und nebengeräuscharme Umstimmbarkeit erfordern, wie z. B. Orchesterpauken, ist das erfindungsgemäße Verfahren geeignet verwendbar. Hier wird das Fell, das ohne hutförmige Verformung auf den Reifen aufgespannt ist, zentriert auf den Resonanzkörper aufgelegt. Der Schlauch wird zentriert auf das Fell im Bereich zwischen der Membranauflage und dem Reifen aufgelegt. Eine ringförmige Abdeckung, die auf dem Schlauch aufliegt, ist punktuell oder flächig mit dem Resonanzkörper derart verbunden, daß bei einem Fellwechsel die Abdeckung leicht abzunehmen ist.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen erläutert. In diesen sind:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer auf einer Membranauflage aufliegenden und an einer Membranfixierung befestigten Membran mit z. B. kreisförmigen Grundriß,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Membran nach Fig. 1 bei einer Druckbeaufschla gung auf die Innenfläche der Membran zwischen der Membranauflage und der Membranfixierung,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Membran nach Fig. 1 bei einer Druckbeaufschla gung auf ihre Außenfläche zwischen der Membranauflage und der Membranfixierung,

Fig. 4a bis 4e schematische Schnittdarstellungen, die chronologische den Zusammenbau und die Funktionsweise einer häufig verwendeten allgemeinen, ersten Ausführungsform der Vorrichtung verdeutlichen,

Fig. 5 eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung, deren prinzipielle Funktionsweise der der ersten Ausführungsform entspricht,

Fig. 6 eine schematische Schnittansicht einer dritten Ausführungsform der Vorrichtung, deren prinzipielle Funktionsweise der der ersten Ausführungsform entspricht,

Fig. 7 eine schematische Schnittansicht einer vierten Ausführungsform der Vorrichtung, deren prinzipielle Funktionsweise der der ersten Ausführungsform entspricht,

Fig. 8 eine schematische Schnittansicht einer fünften Ausführungsform der Vorrichtung, deren prinzipielle Funktionsweise der der ersten Ausführungsform entspricht,

Fig. 9 eine schematische Schnittansicht einer sechsten Ausführungsform der Vorrichtung, deren prinzipielle Funktionsweise der der ersten Ausführungsform entspricht,

Fig. 10 eine schematische Schnittansicht einer siebenten Ausführungsform der Vorrichtung, bei der die variable Druckkammer von der Membran gebildet ist,

Fig. 11 eine schematische Schnittdarstellung, aus der die Verwendung der Vorrichtung gemäß der prinzipiellen Funktionsweise der ersten Ausführungsform zum Stimmen min destens einer Saite eines Saiteninstrumentes hervorgeht,

Fig. 12 eine Draufsicht auf ein schematisch dargestelltes Banjo, bei dem das Verfahren zum Spannen oder Entspannen der Membran verwendet ist, und

Fig. 13 eine schematische Schnittansicht einer Harfe, gesehen in Richtung des Verlaufs der Saiten der Harfe, bei der das Verfahren in Anwendung ist.

Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Membran 1, deren Grundriß als kreis förmig angenommen wird. Die Membran 1 liegt auf einer Membranauflage 2 auf und ist an ihrem Umfang an einer Membranfixierung 3 befestigt. Verfahrensgemäß wird die Membran 1 über ihren gesamten Umfang hin zwischen der Membranauflage 2 und der Membranfixierung 3 insgesamt gleichmäßig druckbeaufschlagt.

Wie aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht, die in Verbindung mit Fig. 1 zu sehen sind, erfolgt die insgesamt gleichmäßige Druckbeaufschlagung zwischen der Membranauflage 2 und der Membranfixierung 3 über den Membranumfang hin verfahrensgemäß entweder auf die Innenfläche 4 (Auflagefläche) der Membran 1 (Fig. 2) oder auf die Außenfläche 5 der Membran 1 (Fig. 3), wobei die Membran 1 zwischen der Membranauflage 2 und der Membranfixierung 3 ausgeprägt nach außen bzw. nach innen gewölbt verformt wird.

Aus den Fig. 4a bis 4e gehen der Zusammenbau und die Funktionsweise einer häufig verwendeten ersten Ausführungsform der Vorrichtung chronologisch dargestellt hervor. Wie Fig. 4a dabei zeigt, ist in einen Resonanzkörper 6 außenliegend unterhalb der Membranauflage 2 eine Nut 7 eingelassen, in der ein eine variable Druckkammer 8 bildender Schlauch 9 eingebettet ist, der mittels einer nicht dargestellten Druckluftquelle aufblasbar ist. Im ungefüllten Zustand steht der Schlauch 9 nicht über den Nutrand 10 vor. Die Membran 1 ist bevorzugt von einem Fell gebildet, das als Hut vorgeformt und am Rand 11 in einen Reifen 12 (Membranfixierung) eingefaßt ist, wie Fig. 1 zeigt. Der Innendurchmesser des Reifen 12 ist geringfügig größer als der zugeordnete Außendurchmesser des Resonanzkörpers 6. Das Fell wird gemäß Fig. 4b auf den Resonanzkörper 6 so aufgesetzt, daß es über die von letzterem gebildete Membranauflage 2 läuft und die äußere Einfassung für den in der Nut 7 angeordneten Schlauch 9 bildet, wobei der Reifen 12 unterhalb der Nut 7 am Resonanzkörper 6 positioniert wird. Die Fig. 4c-4e verdeutlichen den chronologischen Ablauf der Verformungsstufen der Membran 1 bei der Zufuhr von Druckluft in den die variable Druckkammer 8 bildenden Schlauch 9, wonach der Schlauch 9 bei seiner Ausdehnung die Membran 1 zwischen der Membranauflage 2 und der Membranfixierung 3 über den Membranumfang hin auf der Innenfläche 4 (Membranauflagefläche) druckbeaufschlagt (Fig. 4c) und aufgrund seines gesteigerten Innendrucks wulstförmig nach außen verformt und somit spannt. Der Reifen 12 wird durch den aufgeblasenen Schlauch 9 freischwingend zum Resonanzkörper 6 festgehalten (Fig. 4d und 4e).

Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung, deren prinzipielle Funktions weise der der ersten Ausführungsform entspricht, d. h. der die variable Druckkammer 8 bildenden Schlauch 9 beaufschlagt die Innenfläche 4 (Membranauflagefläche) der Membran 1 zwischen der vom Resonanzkörper 6 gebildeten Membranauflage 2 und der Membranfixierung 3. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch an der Außenfläche 5 der Membran 1 in deren verformbaren Bereich zwischen der Membranauflage 2 und der Membranfixierung 3 ein sich in Richtung des Umfangs der Membran 1 über diesen mindestens teilweise erstreckendes Band 13 auf der Außenfläche 5 der Membran 1 unmittelbar aufgebracht, welches die Membran vor Beschädigung schützt.

Aus Fig. 6 geht eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung hervor, deren prinzipielle Funktionsweise der der ersten Ausführungsform entspricht. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch an der Außenfläche 5 der Membran 1 in dem verformbaren Bereich zwischen der Membranauflage 2 und der Membranfixierung 3 ein sich in Richtung des Umfangs der Membran 1 über diesen mindestens teilweise erstreckender steifer nach außen gewölbter Reifen 14 an der Außenfläche 5 der Membran 1 mittels einer elastischen Lagerung 15 aufgebracht. Der Reifen 14 dient zur Erzeugung spezieller Randschläge, der sogenannten "Rim Shots".

Fig. 7 zeigt eine zur Fig. 4e ähnliche, vierte Ausführungsform der Vorrichtung, deren prinzipielle Funktionsweise der der ersten Ausführungsform entspricht, bei der die Membran 1 jedoch auf einer von dem Resonanzkörper 6 beabstandeten Membranauflage 2 aufliegt.

Aus Fig. 8 geht eine fünfte Ausführungsform der Vorrichtung hervor, bei der die Membranauflage 2 vom Resonanzkörper 6 gebildet ist und die über die Membranauflage 2 verlaufende Membran 1 am unteren Ende eines als äußere Schlaucheinfassung 16 fungurierenden Reifens festgelegt ist, wobei der Innendurchmesser des Reifens geringfügig größer als der zugeordnete Außendurchmesser des Resonanzkörpers 6 ist. Der Resonanzkörper 6 weist in jenem Bereich eine Vertiefung auf, in welchem der zwischen der Membran 1 und der äußeren Schlaucheinfassung 16 befindliche Schlauch 9 beim Aufblasen mittels Druckluft die Außenfläche 5 der Membran 1 zwischen der Membranauflage 2 und der Membranfixierung 3 über den Membranumfang hin insgesamt gleichmäßig druckbeaufschlagt und die Membran 1 zwischen der Membranauflage 2 und der Membranfixierung 3 ausgeprägt gewölbt nach innen verformt und dabei spannt.

Fig. 9 zeigt eine sechste Ausführungsform der Vorrichtung, bei der die den Schlauch 9 aufnehmende Nut 7 in einem Resonanzkörper 6 (Rahmen) unterhalb der am letzteren vorgesehenen Membranauflage 2 ausgebildet ist, wobei die über die Membranauflage 2 laufende Membran 1 die äußere Einfassung des die variable Druckkammer 8 bildenden Schlauches 9 bildet und am unteren Rand und auf der Rückseite des Rahmens festgelegt ist. Die dargestellte Schnittebene zeigt die Lage des Steuerventil 17, das mit einer nicht dargestellten Druckmittelquelle verbunden ist. Die prinzipielle Funktionsweise dieser sechsten Ausführungsform der Vorrichtung entspricht der der ersten Ausführungsform.

Fig. 10 zeigt eine siebente Ausführungsform der Vorrichtung, bei der die über die Membranauflage 2, die von dem Resonanzkörper 6 gebildet ist, laufende Membran 1 die gesamte Wand 18 der variablen Druckkammer 8 bildet, an einer vom Resonanzkörper 6 beabstandeten Membranfixierung 3 befestigt ist und mit ihrem sich jenseits der Membranfixierung 3 erstreckenden Abschnitt 19 unterhalb der vorspringenden Membranauflage 3 am Resonanzkörper 6 sowie mit ihrer Außenfläche 5 am Ende des Abschnitts 19 an ihrer Innenfläche 4 (Membranauflagefläche) abdichtend anliegt. Bei Einführung des Druckfluidums in die variable Druckkammer 8 wird bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung die Innenfläche 4 der Membran 1 zwischen der Membranauflage 2 und der Membranfixierung 3 über den umfangsmäßigen Wirkungsbereich der Membran 1 hin in deren Umfangsrichtung insgesamt gleichmäßig unmittelbar druckbeaufschlagt und nach außen stark gewölbt verformt, wobei die Membran 1 gespannt wird.

Fig. 11 zeigt im schematischen Schnitt ein zitherartiges Saiteninstrument 20, dessen Decke 21 von einer Membran 1 gebildet ist, die mittels der ersten Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 5 in der im Zusammenhang mit letzterer beschriebenen prinzipielle Funktionsweise spannbar und entspannbar ist. Mindestens eine oberhalb der Membran 1 verlaufende Saite 22 liegt an einander gegenüberliegenden Punkten einer zweifachen Stegeinrichtung 23 auf, die wiederum auf der von der spannbaren oder entspannbaren Membran 1 gebildeten Decke 21 des Saiteninstrumentes 20 aufliegt, und ist mit ihren Enden 24 jeweils an einer am Resonanzkörper 6 unterhalb der Spannvorrichtung angreifenden Wirbeleinrichtung 25 derart festgelegt, daß sie auf der Außenfläche 5 der Membran 1 im Bereich deren nach außen ausgeprägter Wölbung 26 zwischen der vom Resonanzkörper 6 gebildeten Membranauflage 2 und der vom Reifen 12 gebildeten Membranfixierung 3 aufliegt und beim Spannen oder Entspannen der Membran 1 mittels der Spannvorrichtung in ihrer Stimmung verändert werden kann. Die aus der Fig. 11 hervorgehende Verwendung des Verfahrens zum Stimmen der Saiten eines Saiteninstrumentes ist bei mit einem Griffbrett ausgerüsteten Saiteninstrumenten, bei denen die Decke des Resonanzkörpers von einer durch die Spannvorrichtung spann- bzw. entspannbaren Membran gebildet ist, von besonderem Vorteil, da beim Spannen oder Entspannen der Membran zugleich die Höhe des Auflagepunktes der Saite, die über den auf der Membran aufgesetzten Steg an einem Ende gespannt ist, oberhalb der Membran zur Höhe der Saite über dem Griffbrett des Instrumentes in ein Verhältnis gebracht werden kann, das dem für eine exakte Feinstimmung des Instrumentes erforderlichen Höhenverhältnis entspricht.

Die Fig. 12 und 13 verdeutlichen die Anwendung der Vorrichtung zum Spannen und Entspannen einer Membran am Beispiel eines Banjos 27 bzw. einer Harfe 28, wobei die Membranauflage, der Membranhalter und die variable Druckkammer jeweils als unvollständiger Ring 29 bzw. zweiteilig ausgebildet sind.

Liste der Bezugszeichen

1

Membran

2

Membranauflage

3

Membranfixierung

4

Innenfläche der Membran

5

Außenfläche der Membran

6

Resonanzkörper

7

Nut

8

variable Druckkammer

9

Schlauch, Hohlkörper

10

Nutrand

11

Rand des Fells

12

Reifen

13

Band

14

gewölbter Reifen

15

elastische Lagerung

16

Schlaucheinfassung

17

Steuerventil

18

Wand der Druckkammer

19

Abschnitt der Membran

20

Saiteninstrument

21

Decke

22

Saite

23

Stegeinrichtung

24

Saitenende

25

Wirbeleinrichtung

26

Wölbung

27

Banjo

28

Harfe

29

unvollständiger Ring

30

Membranhalter
D Druckbeaufschlagung

Claims

1. Verfahren zum Spannen oder Entspannen eines membranartigen Elementes, insbeson dere einer Membran eines Musikinstrumentes, bei dem ein Druckfluidum in mindestens eine variable Druckkammer geleitet und die Membran zwischen einer Membranauflage und einer Membranfixierung gesteuert druckbeaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbeaufschlagung der Membran zwischen der Membranauflage und der Membran fixierung über den umfangsmäßigen Wirkungsbereich der Membran in deren Umfangs richtung insgesamt gleichmäßig über das in die variable Druckkammer eingeführte Druck fluidum erfolgt und die Membran zwischen der Membranauflage und der Membranfixierung verhältnismäßig stark gewölbt verformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die insgesamt gleichmäßige Druckbeaufschlagung der Membran über deren gesamten Umfang hin erfolgt und dabei bei jeder Membranverformung für einen gleichmäßigen Spannungsausgleich innerhalb der Membran gesorgt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die insgesamt gleichmäßige Druckbeaufschlagung der Membran zwischen der Membranauflage und der Membranfixierung über das in die variable Druckkammer eingeführte Druckfluidum auf die Innenfläche der Membran erfolgt und die Membran zwischen der Membranauflage und der Membranfixierung ausgeprägt nach außen gewölbt verformt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die insgesamt gleichmäßige Druckbeaufschlagung der Membran zwischen der Membranauflage und der Membranfixierung über das in die variable Druckkammer eingeführte Druckfluidum auf die Außenfläche der Membran erfolgt und die Membran zwischen der Membranauflage und der Membranfixierung ausgeprägt nach innen gewölbt verformt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichmäßige Druckbeaufschlagung der Membran zwischen der Membranauflage und der Membran fixierung durch das in die variable Druckkammer eingeführte Druckfluidum unmittelbar erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichmäßige Druckbeaufschlagung der Membran zwischen der Membranauflage und der Membran fixierung über das in die variable Druckkammer eingeführte Druckfluidum mittelbar erfolgt.

7. Vorrichtung zum Spannen oder Entspannen eines membranartigen Elementes, insbe sondere einer Membran eines Musikinstrumentes, die auf einer Membranauflage aufliegt, mit einer insbesondere am Resonanzkörper des Musikinstrumentes vorgesehenen Membranfixierung verbunden ist und mittels eines Druckfluidums, das in mindestens eine variable Druckkammer führbar ist, zwischen der Membranauflage und der Membranfixierung gesteuert mindestens teilweise druckbeaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (1) zumindest den Abschnitt der Wand (18) der variablen Druckkammer (8) bildet, durch den die volumenmäßige Veränderbarkeit der Druckkammer (8) gegeben ist, und daß die Druckkammer (8) steuerbar zur Form eines in Umfangsrichtung der Membran (1) gleichmäßig ausgebildeten Ballons zumindest über den umfangsmäßigen Wirkungsbereich der Membran (1) verformbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (18) der variablen Druckkammer (8) von einem die Membranfixierung (3) bildenden Membranhalter (30) und der an diesem abdichtend befestigten Membran (1) gebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (18) der variablen Druckkammer (8) insgesamt aus der Membran (1) gebildet ist.

10. Vorrichtung zum Spannen oder Entspannen eines membranartigen Elementes, insbesondere einer Membran eines Musikinstrumentes, die auf einer Membranauflage aufliegt, mit einer insbesondere am Resonanzkörper vorgesehenen Membranfixierung verbunden ist und mittels eines Druckfluidums, das in mindestens eine variable Druckkammer führbar ist, zwischen der Membranauflage und der Membranfixierung ge steuert mindestens teilweise druckbeaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Druckkammer (8) von einem elastisch dehnbaren, an eine Druckfluidumquelle anschließbaren Hohlkörper (9) gebildet ist, von dem die Membran (1) zwischen der Membranauflage (2) und der Membranfixierung (3) mindestens über ihren umfangsmäßigen Wirkungsbereich flächenmäßig beaufschlagbar und steuerbar über den Umfang ihres Wirkungsbereiches gleichmäßig und ausgeprägt gewölbt verformbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (1) zwischen der Membranauflage (2) und der Membranfixierung (3) über ihren gesamten Umfang flächenmäßig beaufschlagbar und steuerbar über diesen gleichmäßig und ausgeprägt gewölbt derart verformbar ist, daß innerhalb der Membran (1) stets ein gleich mäßiger, an die Druckbeaufschlagung letzterer angepaßter Spannungsausgleich gegeben ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der die variable Druckkammer (8) bildende, elastisch dehnbare Hohlkörper (9) der Membranauflagefläche (4) zugewandt angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (1) zwischen der Membranauflage (2) und der Membranfixierung (3) ausgeprägt konvex gewölbt ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der die variable Druckkammer (8) bildende, elastisch dehnbare Hohlkörper (9) der Membranfläche (5) gegenüber angeordnet ist, die zur Membranauflagefläche (4) entgegengesetzt ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (1) zwischen der Membranauflage (2) und der Membranfixierung (3) ausgeprägt konkav gewölbt ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der elastisch dehnbare Hohlkörper (9) aus einem handelsüblichen, mit einem Ventil versehenen Fahrrad-, Moped-, Rollstuhl- oder Autoschlauch gebildet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der elastisch dehnbare Hohlkörper (9) ein faltbarer Balg ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (1) aus einer Tierhaut gebildet ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (1) aus einem synthetischen Material gebildet ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran auflage (2) Teil des Resonanzkörpers (6) des Musikinstrumentes ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranauf lage (2) Teil der variablen Druckkammer (8) ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Membranhalter (30) durch die variable Druckkammer (8) an der Membranauflage (2) festgehalten ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran auflage (2), der Membranhalter (30) und die variable Druckkammer (8) jeweils ringförmig ausgebildet sind.

24. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran auflage (2), der Membranhalter (30) und die variable Druckkammer (8) jeweils zweigeteilt ausgebildet sind.

25. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der die Mem branfixierung (3) bildenden Membranhalter (30) Teil des Resonanzkörpers (6) ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß an der Mem branfläche (5), die zur Auflagefläche (4) der Membran (1) entgegengesetzt ist, in deren verformbaren Bereich ein sich in Richtung des Umfangs der Membran (1) über diesen mindestens teilweise erstreckendes elastisches Schutzband (13) vorgesehen ist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß an der Mem branaußenfläche (5) in dem verformbaren Bereich der Membran (1) zwischen der Membran auflage (2) und der Membranfixierung (3) ein sich in Richtung des Umfangs der Membran (1) über diesen mindestens teilweise erstreckender steifer Ring (14) angeordnet ist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranauflage (2) auf der variablen Druckkammer (8) aufliegt.

29. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Druck kammer (8) von der Membranauflage (2), der Membran (1) und dem Resonanzkörper (6) gebildet ist, wobei der am letzteren vorgesehene Membranhalter (30) eine druckdichte Verbindung mit der Membran (1) und der Membranauflage (2) und die Membran (1) einen druckdichten Abschluß mit der Membranauflage (2) bilden.

30. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Druckkammer (6) an einen Kompressor angeschlossen ist.

31. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Druckkammer (8) über ein Steuerventil (17) an mindestens eine weitere Druckkammer angeschlossen ist, deren Druck zu dem der variablen Druckkammer (8) unterschiedlich ist.

32. Verwendung des Verfahrens zum Spannen oder Entspannen einer Membran nach den Patentansprüche 1 bis 6 zum Spannen oder Entspannen mindestens einer oberhalb der Membran des Musikinstrumentes verlaufenden und mit mindestens einem Ende an der Membran festgelegten und gespannten Saite des Musikinstrumentes.

33. Verwendung des Verfahrens zum Spannen oder Entspannen einer Membran nach den Patentansprüchen 1 bis 6 zum Spannen oder Entspannen mindestens einer gespannten Saite, die oberhalb der Membran über mindestens eine auf letzterer befindliche Stegeinrichtung verläuft.