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Die Erfindung betrifft das Gebiet der Perkussionsmusikinstrumente und insbesondere das Gebiet der Membranophone oder Trommeln, insbesondere diejenigen, die Stimmrahmen verwenden.
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Auf dem Gebiet der Musikinstrumente, insbesondere bestimmter Klassen von Perkussionsinstrumenten oder Trommeln, wird der Ton durch Vibrieren einer unter Spannung gehaltenen Membran über einem Rahmen erzeugt. Die Spannung der vibrierenden Membran kann durch verschiedene Stimmmittel eingestellt werden, um die Tonhöhe oder die Lautheit der erzeugten Tone zu verändern. Das Instrument, insbesondere in einigen Fällen ein Bodhrán oder andere ähnliche Trommeln, wird während des Spielens in engem Kontakt mit dem Körper des Musikers gehalten; dabei kann der Ton, der mit einer Vielzahl von Perkussionsmitteln erzeugt wird, modifiziert werden, indem die Spannung der Membran mit einer Hand von der Innenseite verändert wird. Es ist von Vorteil, dass das Stimmen des Instruments während des Spielens ausgeführt werden kann, da sich die Spannung der Membran je nach Temperatur und Feuchtigkeit in der Umgebung rasch verändern kann.
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Luftfeuchtigkeit beeinflusst direkt die Eigenschaften der verschiedenen Materialien, die für die Schallerzeugung verwendet werden, z. B die Häute tierischer Abstammung, synthetisches Material und dergleichen. Diese Materialen bringen Veränderungen in Tonhöhe und Lautheit mit sich, welche für das Instrument die charakteristische Tonart und Höhe bestimmen.
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Aufgrund einer solchen Empfindlichkeit der Membrane funktionieren Instrumente wie Trommeln oder Bodhrán am besten, wenn ein Stimmsystem installiert und dies direkt für schnelles und häufiges In-Plag-Tuning zugänglich ist.
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Trommelhersteller bauen Instrumente, bei denen der Stimmrahmen so nahe wie möglich am Hauptrahmen der Trommel angeordnet ist, um eine stabile Anordnung wegen der großen Reibung zwischen solchen Strukturen zu erreichen.
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In einigen Fällen ist die Membran an dem Hauptrahmen befestigt, während sie auf dem Stimmrahmen sitzt, welche eine direkte Verbindung dieser Elemente bestimmt; in anderen Fällen sind der Hauptrahmen und der Stimmrahmen durch andere Struktur- oder Verbindungsmittel gekoppelt, und wenn Schall erzeugt wird beeinflusst ihre Kopplung direkt die Membran.
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Die vorliegende Erfindung kann die spezifischen Ergebnisse dieser traditionellen Konfigurationen hinsichtlich der Effizienz der Schallerzeugung und -qualität zumindest teilweise verbessern, indem zumindest eine teilweise Entkopplung der Hauptstrukturelemente vorgesehen wird.
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Darüber hinaus überwindet die hier offenbarte Erfindung wenigstens teilweise einige der Nachteile, die sich aus den Ergebnissen traditionellerer Trommel- oder Bodhrán-Konstruktionen ergeben. Dies ist insbesondere eine verbesserte Schallqualität durch die Einführung von Mitteln zur Entkopplung des Hauptrahmens von dem Stimmrahmen, wie dies u. a. in Anspruch 1 bestimmt ist. Dies liefert u. a. eine verbesserte Umwandlung von mechanischer Energie in Schall. Die Verwendung der Erfindung stellt damit eine bessere und/oder genauer steuerbare und/oder wiederholbare Schallerzeugung und/oder Schallqualität bereit.
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Bevorzugte Ausführungsformen, die weitere Funktionen erfüllen und ggf., weitere vorteilhafte technische Effekte bereitstellen, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beansprucht eine Trommel mit einem zylindrischen Hohlkörper der ein oberes Ende und ein unteres Ende, eine innere Oberfläche und eine äußere Oberfläche aufweist. Ferner weist sie einen Stimmrahmen mit einem oberen Ende und einem unteren Ende, eine Innenfläche und eine Außenfläche auf, wobei dies konzentrisch zu dem zylindrischen Hohlkörper in der Art angeordnet ist, dass die Außenfläche des Stimmrahmens der Innenfläche des zylindrischen Hohlkörpers zugewandt ist. Eine Membran ist über das obere Ende des zylindrischen Hohlkörpers gespannt, wobei die Membran an der Außenfläche des zylindrischen Hohlkörpers angeordnet ist und mit dem oberen Ende des Stimmrahmens in Kontakt steht. Ein Verbindungselement verbindet den zylindrischen Hohlkörper mit dem Stimmrahmen durch Verbindungsabschnitte, die fest in Bezug auf die Innenfläche des zylindrischen Hohlkörpers angeordnet sind. Die Trommel weist ferner wenigstens ein Dämpfungselement auf, das wenigstens teilweise zwischen dem zylindrischen Hohlkörper und dem Stimmrahmen angeordnet ist.
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Dieses Dämpfungselement stellt aufgrund seiner Anordnung den Vorteil einer besseren Entkopplung zwischen dem Stimmrahmen und dem Trommelkörper bereit.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Dämpfungselement wenigstens teilweise auch zwischen dem Verbindungselement und dem Hohlkörper oder zwischen dem Verbindungselement und dem Stimmrahmen, oder in beiden dieser Positionen angeordnet sein. Dies stellt eine unterschiedliche Isolierung bereit.
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In einer weiteren Ausführungsform kann die Entkopplung von äußeren Einflüssen dadurch verbessert werden, indem kein direkter Kontakt zwischen dem Hauptrahmen und dem Stimmrahmen sichergestellt wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein zylindrischer Hohlkörper, der den Hauptrahmen der Trommel bildet, ein Grundelement einer Trommel. Es ist möglich, dass im Folgenden beide Ausdrücke, d. h. der zylindrische Hohlkörper und der Hauptrahmen, verwendet werden, um sich auf den zylindrischen Hohlkörper zu beziehen.
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Der Stimmrahmen dient dazu die Membran nach den Vorgaben des Musikers zu stimmen. Eine Membran ist an dem Hauptrahmen so angeordnet, dass durch das Anschlagen Klänge erzeugt werden. Durch Drücken des Stimmrahmens an seinem untere Ende, so dass sein oberes Ende gegen die gestreckte Membran presst, wird die Spannung der Membran verändert. Direkt zugängliche Befestigungselementen, die Teile eines Verbindungssystems sind, sind in Längsrichtung bewegbar, um den Stimmrahmen gegen die Membrane veränderbar zu drücken. Die oberen Enden dieser Befestigungselementen, die eine Anzahl von eins bis zu mehreren betragen können, üben einen Druck gegen vorgegebene Stellen des Stimmrahmens aus, wobei insbesondere solche Stellen vorzugsweise mit einem Dämpfungselement versehen sind. Das Dämpfungselement ist beim Entkoppeln der Hauptteile der Trommel, wie Hauptrahmen und Stimmrahmen, entscheidend, und sie sind an wenigstens einer Stelle zwischen ihnen angeordnet. Die Anzahl an Dämpfungselementen kann je nach Trommel variieren, sofern der vorteilhafte schwingungsdämpfende und entkoppelnde Effekt bereitgestellt werden soll.
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Die Trommel, wie sie gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt ist, umfasst einen zylindrischen Hohlkörper oder Hauptrahmen der Trommel, der vorzugsweise aus Holz bzw. Holzwerkstoffen hergestellt ist, um die gewünschte Schallqualität sicherzustellen, wie z. B. bestimmte Klangfarben oder Klangfülle. Übliche Materialien für den Hauptrahmen und/oder Stimmrahmen sind z. B. verschiedene Arten von Holz, wie Birke, Ahorn, Pappelholz, Mahagoni, Esche, Kirsche, Buche und viele andere, aber auch Metall, wie Stahl, Messing, Aluminium, Kupfer, Bronze und Titan, und synthetische Materialien, wie Carbonfaser, Acryl, Fiberglas, um Z. B. gewünschte physikalische Eigenschaften wie zum Beispiel die Steifigkeit oder das Schwingverhalten zu beeinflussen.
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Die erfindungsgemäße Membran ist z. B. eine behandelte Tierhaut, Leder oder synthetisches Material, die über ein Ende des Hauptrahmens gespannt wurde und normalerweise durch mechanische Befestigungsmittel, wie Schrauben oder Nieten, oder ähnliche Befestigungsmethoden, wie Klebeband oder Klebstoff, oder dergleichen oder auch eine Kombination hiervon gehalten wird.
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Das Ausmaß, in dem die Membran gedehnt bzw. gespannt wird, trägt zur Bereitstellung eines gewünschten Bereichs von Klängen bei. In einer Trommel ist die Einführungeiner Vorrichtung zum Stimmen des Instruments und insbesondere eines Stimmrahmens oder eines Stimmmittels bedeutsam. In einer bevorzugten Ausführungsform erlauben solche Stimmmittel oder Stimmrahmen das Stimmen während der Spielens.
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Eine einfache Stimmvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist im Allgemeinen ein Rahmen aus Holz oder anderen holzähnlichen Materialien, um damit die Membran durch ggf. schrittweises Bewegen eines Befestigungselements oder mehrerer Befestigungselementen zu dehnen bzw. zu spannen oder zu lockern bzw. zu entspannen.
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Der Stimmrahmen, welcher im Wesentlichen der Form des Hauptrahmens der Trommel folgt, kann in seiner Geometrie die Spannungsanforderungen der Membran mitbestimmen. Die Kanten sind hierbei üblicherweise geglättet, um Durchstoßen, Zerreißen oder eine außerhalb des gewünschten Umfangs liegende Beanspruchung zu vermeiden. Ferner muss aber eine gute Reibung gewährleistet werden, sodass die Membran nicht über die Ränder des Rahmens hinweg schwimmt.
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In einigen Ausführungsformen ist die innere Oberfläche des Stimmrahmens unter einem Winkel in Bezug auf eine Richtung parallel zu der vertikalen Achse der Trommel ausgeführt, der zwischen 0° und 90°, bevorzugt größer 0° und kleiner gleich 90° und vorzugsweise zwischen 20° und 45° oder bei 30° oder 45° liegt. Damit kann eine Modifikation des Schalls erhalten werden, da dieser von der Membran erzeugt wird und durch ein Volumen übertragen wird, welches zwischen der Rückseite der Membran und der inneren Oberfläche der benachbarten inneren Oberfläche des Stimmrahmens eingeschlossen ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Stimmrahmen einen Aufnahmeabschnitt auf, der ein konzentrischer Abschnitt der Außenfläche des Stimmrahmens ist und welcher der Innenfläche des zylindrischen Hohlkörpers zugewandt ist, und wobei der Aufnahmeabschnitt in Richtung des zylindrischen Hohlkörpers ausgerichtet ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Stimmrahmen ein kurzer hohlzylindrischer Rahmen mit einem kleineren Durchmesser als der Hauptrahmen der Trommel und vergleichbarer Dicke; ein solcher Stimmrahmen ist so angebracht, dass er parallel zu der Membran und zu einer Transversalebene konzentrisch zu dem Stimmrahmen und entlang einer Richtung parallel zu einer Achse im Wesentlichen senkrecht zu dem Stimmrahmen bewegbar ist; die Winkelposition bezüglich einer vertikalen Achse, die dem Hauptrahmen gemeinsam ist, kann an verschiedenen Stellen entlang ihres Umfangs unter Verwendung von Schrauben oder anderen Befestigungsmitteln, die in einem Verbindungselement aufweist, eingestellt werden.
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Das Verbindungselement weist mindestens einen ersten Satz von mechanischen Befestigungselementen auf, die ein oberes Ende und ein unteres Ende aufweisen, und entlang dem Umfang der Verbindungsabschnitte des Verbindungselements angeordnet sind. Dieser Satz von mechanischen Befestigungselementen ist vorzugsweise durch das untere Ende des zylindrischen Hohlkörpers bedienbar. Der zumindest erste Satz von mechanischen Befestigungselementen ist in einem ersten Gewindeelement aufgenommen, wobei das Gewindeelement zwischen den Befestigungselementen und dem Verbindungsabschnitt angeordnet ist.
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Das Verbindungselement weist mindestens einen zweiten Satz von mechanischen Befestigungselementen auf, die ein oberes Ende und ein unteres Ende aufweisen, wobei das untere Ende des mindestens zweiten Satzes von mechanischen Befestigungselementen entlang der Innenfläche des zylindrischen Holzkörpers angeordnet ist. Dieser mindestens zweite Satz von mechanischen Befestigungselementen kann in weiteren Ausführungsformen dazu verwendet werden, um das Verbindungselement an dem Hauptrahmen zu befestigen. Das untere Ende des zweiten Satz von mechanischen Befestigungselementen kann in oder an mindestens einem der Verbindungsabschnitte des Verbindungselements angeordnet sein.
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Der zumindest zweite Satz von mechanischen Befestigungselementen ist in oder an ggf. auch einem zweiten Gewindeelement aufgenommen, wobei das Gewindeelement zwischen den Befestigungselementen und dem Verbindungsabschnitt um die Innenfläche des zylindrischen Hohlkörpers angeordnet ist.
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Der zumindest erste und zweite Satz von mechanischen Befestigungselementen kann in weiteren Ausführungsformen in getrennten Einheiten entlang dem Umfang der Verbindungsabschnitte angeordnet sein.
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In bestimmten Ausführungsformen können der zumindest erste und zweite Satz von mechanischen Befestigungselementen Schrauben sein. Die Befestigungselementen oder Schrauben werden in der Art verwendet, um eine glatte und kontinuierliche, ggf. auch eine stufenweise Veränderung der Position des Stimmrahmens in Bezug auf eine vertikale Achse, die zwischen dem Stimmrahmen und dem Hauptrahmen bestimmt ist, bereitzustellen. Der Hauptrahmen ist vorzugsweise konzentrisch angeordnet und die gesamte Struktur profitiert zumindest teilweise von der strukturellen Symmetrie.
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Die Befestigungselementen sind gemäß einer besonderen Ausführungsform in gleichmäßigem Abstand voneinander entlang des Innenumfangs des Hauptrahmens angeordnet, wobei der Rahmen innerhalb eines Bereichs bewegt werden kann. Indern z. B. alle Befestigungselementen nach oben oder unten bewegt werden, wird ein gleichmäßiger und senkrechter Druck durch den Stimmrahmen auf die Membran ausgeübt; durch unabhängiges Verstellen der Befestigungselementen kann der Stimmrahmen auch einen lokal begrenzten Druck bereitstellen, der eine Variation der Spannung über die Membran erzeugt, indem das obere Ende des Stimmrahmens gegen den Bereich der Membran in seinem unmittelbaren Kontakt gedrückt wird.
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Es ist natürlich auch möglich, miteinander verbundene Befestigungselementen vorzusehen, um einen senkrechten und homogenen Druck auszuüben, so dass die Membran möglichst gleichmäßig gespannt wird. Da das Spielen solcher Instrumente durch einen Musiker auch mit einem gewissen Maß an Asymmetrie verbunden ist, um einen großen Bereich von Klängen erzeugen kann, wäre ein solches System nur eingeschränkt nutzbar.
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Um einer Veränderung der Spannungsverteilung, die z. B. durch den Einfluss der Umgebungsfeuchtigkeit verursacht wird, auf die Elastizitätseigenschaften des Materials entgegenzuwirken, werden Befestigungselementen mit einfachem Zugang bevorzugt. Der zumindest erste Satz von mechanischen Befestigungselementen ist durch das untere Ende des zylindrischen Hohlkörpers bedienbar. In einer bevorzugten Ausführungsform können die Befestigungselementen des zumindest ersten Satzes manuell eingestellt werden.
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Insbesondere weist das untere Ende des zumindest ersten Satzes von mechanischen Befestigungselementen einen Griff oder Knopf zum Einstellen des Stimmrahmens auf, um die Befestigungselementen während des Gebrauchs des Instruments einfach zu betätigen. Durch diese Griffe oder Knöpfe ist der zumindest erste Satz von mechanischen Befestigungselementen entlang einer Richtung senkrecht zu dem Aufnahmeabschnitt des Abstimmrahmens bewegbar.
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Die Befestigungselementen oder das System von Befestigungselementen können/kann einzeln montiert oder in einer ringförmigen Struktur aufgenommen sein. Sowohl der einzelne Befestigungsabschnitt, als auch eine ringförmige Struktur sind mit dem Hauptrahmen verbunden oder ein integraler Teil des Hauptrahmens.
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In einer alternativen Ausführungsform kann der Stimmrahmen den gleichen Durchmesser und die gleiche Dicke wie der Hauptrahmen haben und sich zwischen der Membran und den Befestigungselementen bewegen. Solche Befestigungselementen sind in den meisten Ausführungsformen durch Schrauben verwirklicht, sie können jedoch auch andere Arten von Befestigungsmitteln umfassen, wie zum Beispiel stufenförmige Befestigungsmittel oder Klippbefestigungselemente mit Dellen in vorbestimmten Stufen und weitere Spannsysteme, um die relative Position zwischen einem Befestigungsmitteln und dem zugeordneten Aufnahmeabschnitt zu verändern und damit mehr oder weniger Druck des Stimmrahmens gegen die Membran auszuüben.
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Das Verbindungssystem kann auch aus separaten Einheiten bestehen, welche die Befestigungselemente aufnehmen und den Hauptrahmen mit dem Stimmrahmen verbinden; in einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verbindungssystem selbst eine ringartige Struktur, die um den Hauptrahmen unter Verwendung von Befestigungselementen angeordnet ist.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform steht der Stimmrahmen nicht in direktem Kontakt mit dem Hauptrahmen und ist zwischen der Membran und den Befestigungselementen angeordnet.
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Jede der beschriebenen Ausführungsformen kann einen Grad der Entkopplung zwischen dem Stimmrahmen und dem Hauptrahmen bereitstellen, um die Geräusche, die u. a. von dem Kontakt des Instruments mit dem Körper eines Spielers kommen, zu reduzieren. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Dämpfungselement in dem Aufnahmeabschnitt der Außenfläche des Stimmrahmens angeordnet sein.
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Das Dämpfungselement ist in dem Aufnahmeabschnitt der Außenfläche des Stimmrahmens vorzugsweise mit einem Schutzelement oder einer Schutzplatte angeordnet. Das Schutzelement hat die Funktion, den Stimmrahmen und/oder das Dämpfungsmittel vor den mechanischen Wirkungen der Befestigungselemente zu schützen. Das Schutzelement oder die Platte besteht üblicherweise aus einem härteren Material als das Material des Dämpfungselements oder sogar aus einem ähnlichen Material wie die Befestigungselemente selbst, z. B. harte Kunststoffe, Metalle oder Materialien mit ähnlicher Härte und Verschleißfestigkeit.
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Das obere Ende des zumindest ersten Satzes von mechanischen Befestigungselementen presst an dem Schutzelement in dem Stimmrahmen. Der zylindrische Hohlkörper von dem Aufnahmeabschnitt des Stimmrahmens ist durch das Dämpfungselement, insbesondere in Form einer Hülse, akustisch isoliert. Auf diese Weise, kann auch eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Dämpfungselement und dem Schutzelement geschaffen werden.
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Das Dämpfungselement ist vorzugsweise mit dem Stimmrahmen ausgeformt und/oder verklebt und/oder wenigstens teilweise darin aufgenommen. Das Dämpfungselement nimmt das untere Ende des mechanischen Befestigungselements wenigstens teilweise auf und/oder ist mit diesem kraftschlüssig verbunden. Das Dämpfungselement ist aus einem Material hergestellt, das für die Dämpfung unerwünschter Vibrationen geeignet ist, und ist daher als passiver Schwingungsisolator konstruiert, der aus wenigstens einem Material aus der folgenden Liste oder aus einer Kombination einer beliebigen Anzahl von Materialien aus der Liste hergestellt ist. Die Materialien aus der folgenden Liste unterscheiden sich hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung, der elastischen Eigenschaften und der strukturellen Antwort auf die Schwingungsabsorption oder passive Schwingungsisolierung und ergeben daher unterschiedliche Effekte, wenn sie in verschiedenen Anwendungen verwendet werden. Die Liste umfasst dabei viskoelastische Polymere, Elastomere, weiche und harte Kautschuke, Gummi, Polycarbonat, Kork, Schaumstoff, laminierte Materialien und dergleichen. Schwingungsdämpfende Materialien oder passive schwingungsabsorbierende Materialien können auch aus einem großen Bereich von Materialien mit unterschiedlicher Elastizität oder Viskoelastizität ausgewählt werden.
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Die Wahl eines beliebigen Materials oder einer Kombination davon aus der obigen Liste kann einen anwendungsspezifischen Vorteil hinsichtlich der besonderen Schwingungen zum Dämpfen haben. Gemäß der vorliegenden Erfindung und insbesondere für den speziellen Fall eines Bodhráns hat sich gezeigt, dass harte Kautschuke sich besser in Bezug auf die gewünschte Schallqualität eignen, weil diese bessere Dämpfung/Entkopplung gewährleisten.
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Das Dämpfungselement kann als ein zylindrisches Gewindeelement ausgeformt werden, welches insbesondere wenigstens teilweise einen vorstehenden Abschnitt aufweist, der sich wenigstens teilweise aus dem Stimmrahmen heraus erstreckt, um die Ränder des Aufnahmeabschnitts des Stimmrahmens zu schützen.
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Das Dämpfungselement erweist sich in allen bisher diskutierten Ausführungsformen als vorteilhaft. Um seine Funktion in verschiedenen geometrischen Konfigurationen der relativen Positionierung von Hauptrahmen und Stimmrahmen zu erfüllen, können mehrere Geometrie des Dämpfungselementsverwendet werden; ebenso können viele Kombinationen der vorgenannten oder anderer ähnlicher Materialien, welche die Schwingungen absorbieren, verwendet werden.
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Die Positionierung des Dämpfungselements, das in den bevorzugten Ausführungsformen in gleichmäßigen Abständen voneinander entlang des Umfangs des Abstimmrahmens angeordnet ist, kann auch verändert werden, um ein anderes Ausmaß der Entkopplung zu erhalten.
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Ein Ergebnis eines solchen Dämpfungselements ist eine effizientere Umwandlung der verwendeten Energie in Schall, die mit der Lautheit des erzeugten Schalls messbar ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Dämpfungselement oder die Dämpfungselemente auch oder ausschließlich zwischen den Verbindungselementen und dem Abstimmrahmen positioniert sein, um eine ähnliche Entkopplung des Abstimmrahmens von dem Hauptrahmen zu erhalten. Eine solche Entkopplung kann insbesondere hilfreich sein, um die Schwingungen der Membran von den äußeren Störungen zu trennen, die durch den Spielmodus erzeugt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung stehen der Stimmrahmen und der Hauptrahmen nicht in physischem Kontakt und sind durch Luft oder ein anderes Material oder Dämpfungsmaterial getrennt, um eine weitere Entkopplung der Strukturen sicherzustellen.
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Die Verbindungselemente sind entweder als einzelne Einheiten vorgesehen, welche die Befestigungselemente aufnehmen, oder als ein einheitliches ringförmiges Element mit Aufnahmeabschnitten, die in jedem Fall mit dem Hauptrahmen durch irgendeine Art von Befestigungselementen, wie Schrauben oder Leim oder Klammern, verbunden sind und die dazu dienen, den Stimmrahmen gegen die Membrane zu drücken.
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In einer weiteren Ausführungsform sind der erste Satz von Befestigungsmitteln und der zweite Satz von Befestigungsmitteln in diesen Verbindungabschnitten von Verbindungselementen aufgenommen und durch diese über Gewindeelemente oder Abstandshalter oder Separatoren getrennt. Die Gewindeelemente halten die Befestigungselemente fest, indem sie den Raum zwischen den Befestigungselemente und den Verbindungsabschnitten ausfüllen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das Verbindungselement in einem Teil des Hauptrahmens angeordnet, und die Verbindungsabschnitte des Verbindungselements, die die Befestigungsmittel aufnehmen, sind ebenfalls innerhalb des Hauptrahmens eingebunden.
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Darüber hinaus kann der Hauptrahmen so aufgebaut sein, dass ein zusätzlicher Satz von Befestigungsmitteln vorgesehen ist, bei dem die Befestigungsmittel den Stimmrahmen gegen die Membran drücken können. Dieser zusätzliche Satz von Befestigungsmitteln ist in der Form angeordnet und strukturiert, dass er auch eine Vielzahl von Einheiten umfassen kann. In ähnlicher Weise kann der strukturelle Teil des Hauptrahmens, der wiederum den zusätzlichen Satz von Befestigungsmitteln aufnimmt, entweder wie ein einheitliches Aufnahmeelement oder wie Einheiten von aufnehmenden Strukturelementen angeordnet sein. In jedem Fall erfüllt eine solche strukturelle Modifikation oder zusätzliche Struktur des Hauptrahmens die Funktion der Aufnahme des zusätzlichen Satzes von Befestigungsmitteln, die zum Befestigen des Verbindungselements an dem Hauptrahmen bestimmt sind, wobei das Verbindungselement den ersten Satz von verwendeten Befestigungsmitteln aufnimmt, um den Stimmrahmen gegen die Membran zu drücken.
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Die vorliegende Erfindung betrifft auch Verwendung der Trommel wie vorstehend beschrieben als Perkussionsmusikinstrument und/oder Musikinstrument zur Erzeugung von Klang durch Vibrieren einer Membran, die über das obere Ende des zylindrischen Hohlkörpers gespannt ist, und unter Verwendungvon Händen oder Stöcken oder Schlägeln oder Bürsten oder ähnlichen Gegenstände.
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Die Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1: eine Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der Querschnitt einer erfindungsgemäßen Trommel gezeigt ist und der Hauptrahmen und der Stimmrahmen den gleichen Durchmesser haben;
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2: Querschnittsansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der Querschnitt einer erfindungsgemäßen Trommel gezeigt ist, und der Hauptrahmen und der Stimmrahmen einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Insbesondere weist der Stimmrahmen einen kleineren Durchmesser als der Hauptrahmen auf und der äußerste Teil des Stimmrahmens steht in Kontakt mit dem innersten Teil des Hauptrahmens;
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3: Querschnittsansicht einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der Querschnitt einer erfindungsgemäßen Trommel gezeigt ist, und der Stimmrahmen einen kleineren Durchmesser als der Hauptrahmen aufweist, und insbesondere der äußerste Teil des Stimmrahmens nicht in Kontakt mit dem innersten Teil des Hauptrahmens steht;
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4: Querschnittsansicht einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der Querschnitt einer erfindungsgemäßen Trommel gezeigt ist, welcher einen zweiten Satz von Befestigungselementen aufweist.
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5: Versuchsergebnisse, welche die Lautheit des Schalls der Erfindung (dicke Linie), in Vergleich mit dem Stand der Technik (gestrichelte Linie) über eine Anzahl von gemittelten Wiederholungen zeigen.
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Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 1 gezeigt. In 1 sind die wesentlichen Elemente die Struktur eines Perkussionsmusikinstruments 1, wie etwa einer Trommel oder einer Bodhrán, gezeigt. Insbesondere ist der Hauptrahmen, der ein zylindrischer Hohlkörper 2 mit einem unteren Ende 4 und einem oberen Ende 3 ist, gezeigt. Er wird verwendet, um ein strukturelle Beziehungzu den umgebenden Strukturen herzustellen. Zusätzlich sind die innerste Oberfläche 5 und die äußerste Oberfläche 6 des zylindrischer Hohlkörpers 2 gezeigt, um die relativen strukturellen Anordnungen der zusätzlichen Elemente der Erfindung zu beschreiben.
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Gemäß dieser Ausführungsform ist der Stimmrahmen 7 eine hohlzylindrische Struktur, die den gleichen Durchmesser wie der zylindrische Hohlkörper 2 aufweist und in der Regel aus Holz oder ähnlichen Materialien hergestellt ist. Der Stimmrahmen weist ein oberes Ende 8 und ein unteres Ende 9 und eine Innenfläche 10 und eine Außenfläche 11 auf und ist konzentrisch zu dem Hauptrahmen angeordnet: sein oberes Ende 8 ist in Kontakt mit der Membran 12.
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Die Membran 12 kann aus verschiedenen, wie den vorstehend beschriebenen, elastischen Materialen hergestellt sein, um einen bevorzugten Klang zu erhalten. Die Membran 12 ist um die äußere Oberfläche 6 des zylindrischen Hohlkörpers 2 angeordnet und an dem zylindrischen Hohlkörper 2 unter Verwendung einer Reihe von Befestigungselementen 16 befestigt. Von dem zylindrischen Hohlkörper 2 ist die Membran 12 über den Stimmrahmen 7 gespannt.
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Der Stimmrahmen 7 kann unter Verwendung von Befestigungsmitteln 16 verschoben werden, wobei die Befestigungselemente 16 Druck auf den Stimmrahmen ausüben, um die Spannung der Membran 12 zu erhöhen oder zu verringern. Ein Dämpfungselement 15 ist in einem Aufnahmeabschnitt 18 um das untere Ende 9 des Stimmrahmens 7 angeordnet; an der Grenzfläche zwischen dem Dämpfungselement 15 und dem Anschlussteil des unteren Endes des Stimmrahmens ist ein Schutzelement 19 angeordnet. Das Schutzelement 19 kann die Form einer dicken oder dünnen Platte haben, wobei die Dicke proportional zu dem Druck ist, den das Dämpfungselement 15 erfordert, je nachdem, aus welchem Material das Dämpfungselement 15 besteht und entsprechend seiner Geometrie. In einer anderen Ausführungsform kann das Schutzelement 19 zwischen dem Dämpfungselement 15 und dem Abschnitt des Stimmrahmens angeordnet sein (nicht gezeigt).
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Die Befestigungselemente 16 weisen ein oberes Ende 16a und ein unteres Ende 16b auf, wobei das obere Ende 16a gegen den Aufnahmeabschnitt 18 des Stimmrahmens 7 an der Stelle drückt, an der das Dämpfungselement 15 und das Schutzelement 19 angeordnet sind. Die vorteilhafte Wirkung des Schutzelement 19 besteht u. a. dann darin, das Dämpfungselement 15 vor dem Verschleiß durch Reibung und Verformung durch das Befestigungselement zu schützen.
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Diese Anordnung des Dämpfungselements 15 zu einem Schutzelement 19 zeigt sich immer dann, wenn für das Dämpfungselement 15 ein weicheres Material gewählt wird. Die Befestigungselemente 16 können im Wesentlichen aus gewöhnlich härteren Materialien als jene ausgewählt werden, die zum Absorbieren von Vibrationen verwendet werden, und daher kann das Schutzelement 19 aus gleichen Materialien oder aus Materialien mit ähnlicher Härte hergestellt sein, um den durch Reibung verursachten Verschleiß oder durch Druck verursachte Verformung zu minimieren.
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Das untere Ende 16b des Befestigungselements 16 ermöglicht eine Betätigung der Befestigungselemente ohne Werkzeuge, vorzugsweise unter Verwendung eines vorstehenden Knopfes oder Griffs. Auf diese Weise kann der Musiker die Stimmung während des Spielens durchführen und eine unmittelbare Rückmeldung erhalten.
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In dieser ersten Ausführungsform sind die Befestigungsmittel 16 in einem Verbindungsabschnitt 14 direkt im zylindrische Hohlkörper 2 aufgenommen. Zwischen dem Verbindungsabschnitt 14 und dem Körper des Befestigungsmittels sind Gewindeelemente 20 eingesetzt, die den Körper des Befestigungsmittels zumindest teilweise gleichmäßig umgeben und den Zwischenraum zwischen dem Befestigungsmittel und ihrer Umgebung ausfüllen.
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Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist in 2 gezeigt. In dieser Ausführungsform ist der Querschnitt einer Trommel 1 gezeigt, wobei der Stimmrahmen 7 einen kleineren Durchmesser als der zylindrische Hohlkörper 2 aufweist. Der Stimmrahmen 7 ist so angeordnet, dass die Außenfläche 10 des Stimmrahmens in Kontakt mit der inneren Oberfläche 5 des zylindrische Hohlkörpers 2 ist. In dieser Ausführungsform erstreckt sich der Hauptrahmen 2 in der Art, so dass seine Höhe die Höhe des Gesamtinstruments bestimmt.
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In dieser Ausführungsform ist eine klare Unterscheidung zwischen dem Hauptrahmen und einem Verbindungselement 13 sichtbar, so das dieses entweder ein Teil des Rahmens oder ein Vorsprung von ihm sein kann. Das Verbindungselement 13 umfasst Verbindungsabschnitte 14, die einen ersten Satz von Befestigungselementen 16 aufnehmen. Wie in der vorherigen Ausführungsform haben die Befestigungselemente 16 ein oberes Ende 16a und ein unteres Ende 16b und verbinden den Hauptrahmen 2 mit dem Stimmrahmen 7.
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Das Verbindungselement 13 ist entweder als eine einzelne Einheit, welche die Befestigungselemente aufnimmt, oder als ein einheitliches ringförmiges Element mit aufnehmenden Verbindungsabschnitten ausgebildet. In jedem Fall ist das Verbindungselement 13 an dem zylindrischen Hohlkörper 2 durch irgendeine Art von Befestigungsmitteln wie Schrauben oder Klebstoff oder Klammern befestigt. In diesem sind die Befestigungselemente 16 aufgenommen, die dazu dienen, den Stimmrahmen gegen die Membran zu drücken.
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In einigen Ausführungsformen kann das Verbindungselement 13 zusammen mit seinen Verbindungsabschnitten 14 als ein vorstehender Teil des zylindrischer Hohlkörpers 2 ausgebildet werden, wenn insbesondere eine andere strukturelle Stabilität erforderlich ist.
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In beiden Fällen wird jedoch die Stabilität gewährleistet, um die gleiche Reaktion auf mechanische Beanspruchung zu erreichen.
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In dieser Ausführungsform ist der Zugang zu dem ersten Satz von Befestigungselementen 16 ungehindert möglich. Solche Befestigungselemente 16 sind insbesondere von dem Hauptrahmen getrennt und sie können effizient entkoppelt werden.
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Eine dritte und vierte Ausführungsform sind in den 3 und 4 gezeigt, wobei Querschnittsansichten einer Trommel 1 dargestellt sind. In beiden Ausführungsformen weist der Stimmrahmen 7 einen kleineren Durchmesser als der zylindrische Hohlkörper 2 auf; außerdem ist deutlich zu erkennen, dass die äußere Oberfläche 10 des Stimmrahmens 7 nicht in Kontakt mit der inneren Oberfläche 5 des Hauptrahmens steht. Vielmehr sind diese durch einen Abstand getrennt, in dem sich Umgebungsluft befindet.
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In diesen Ausführungsformen besteht daher keine Reibung zwischen der äußeren Oberfläche 10 des Stimmrahmens 7 und der inneren Oberfläche 5 des Hauptrahmens.
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Das Verbindungssystem 13 ist strukturell ähnlich wie in der zuvor beschriebenen zweiten Ausführungsform angeordnet, wobei Verbindungsabschnitte 14 um die Befestigungselemente 16 herum angeordnet sind. Ein Schutzelement 19 ist in dem Aufnahmeabschnitt 18 des Stimmrahmens angeordnet, wobei das Schutzelement 19 als ein mechanischer Schutz für das Dämpfungselement 15 wirkt. In diesen speziellen Ausführungsformen besteht daher keine Reibung zwischen der äußeren Oberfläche 10 des Stimmrahmens 7, wo die Aufnahmeabschnitt 18 angenommen ist, und der inneren Oberfläche 5 des Hauptrahmens, und die verbleibende vernachlässigbare Reibung ist einfach auf die Wechselwirkung jeder Oberfläche mit der Luft zurückzuführen.
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In der Ausführungsform von 4 ist ein zweiter Satz von Befestigungselementen 17 gezeigt, der ein oberes Ende 17a und ein unteres Ende 17b aufweist. Der zweite Satz von Befestigungselementen ist sowohl in dem zylindrischen Hohlkörper 2, als auch in einem Verbindungsabschnitt 14 des Verbindungssystems 13 aufgenommen. Die Aufgabe eines solchen zweiten Satzes von Befestigungselementen 17 besteht darin, dem gebauten Teil weitere Stabilität zu verleihen. Ein Satz von Gewindeelementen 20 ist im Raum zwischen dem zweiten Satz von Befestigungselementen 17 und dem umgebenden Verbindungsabschnitt 14 angeordnet und ist ferner zu einem ähnlichen Satz von mit Gewinde versehenen Elementen 20, die so eingesetzt sind, dass sie den ersten Satz von Befestigungselementen 16 umgeben, wie in früheren Ausführungsformen beschrieben, angeordnet.
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In 4 ist ein Schnitt der inneren Oberfläche des Stimmrahmens gezeigt, der hier einen Winkel von ungefähr 30° aufweist.
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Der Schall einer Trommel, insbesondere einer Bodhrán mit einem Stimmrahmen, wird üblicherweise unter Verwendung eines relativ harten Holzstabes mit einer abgerundeten Spitze erzeugt. Der Schlag wird in der Art ausgeführt, dass der Stock ungefähr auf der Hälfte seiner Länge lose gehalten wird und durch die Torsion des Handgelenks in einer pendelartigen Bewegung freigegeben wird, um mit anderen Enden des Stabes fast in senkrechter Richtung auf die Membrane zu schlagen.
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Diese Situation wurde während experimenteller Tests wiederholt, um den von einem Musiker verliehenen Schlag zu einem gewissen Grad zu reproduzieren.
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Beim Spiel kann die Membran von der gegenüberliegenden Seite zu derjenigen, wo der Schlag stattfindet, von dem Musiker durch Verwendung einer bloßen Hand oder nur einer Anzahl von Fingern oder der Seite der Hand oder anderen Positionen der Hand getroffen werden, um die erzeugte Schwingung der Membran zu dämpfen oder zu modulieren und einen dynamischen und bunten Tonhöhenbereich zu erhalten.
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Eine Trommel mit zwei unterschiedlichen Sätzen von Druckpunkten, die in dem Aufnahmeabschnitt 18 ihres Stimmrahmens 7 eingebaut sind, wurde verwendet. Der erste Satz von Druckpunkten entspricht einem traditionellen Konzept des Trommelbaus und enthält kein Dämpfungselement; der zweite Satz von Druckpunkten ist gemäß der Erfindung aufgebaut, und daher enthält er sowohl ein Dämpfungselement 15, als auch das entsprechende Schutzelement 19. Beide Druckpunkte wurden verwendet, um die Lautheit gegen die Zeit zu testen. Die Ergebnisse dieser Tests sind in 5 dargestellt.
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Diese Experimente dokumentierten die Lautstärke des von der Trommel erzeugten Schalls, wenn sie von einem Schlagstock auf dem gleichen Bereich der gespannten Membran 12 getroffen wurden. Die Tests wurden durchgeführt während die Befestigungselemente 16 gegen die vorgenannten Drückpunkte, nämlich den traditionellen (ohne das Dämpfungselement 15) und den neuen entsprechend der vorliegenden Erfindung mit Dämpfungselement 15, pressen.
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Der Test wurde in Anlehnung gemäß DIN 45631/A1 (2010) durchgeführt, standardisiert nach ISO 532B und umfasst einen Test der Lautheit vs. Zeit, wobei der Einzelwert N5 erhalten wurde.
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Die Ergebnisse zeigen die Lautheit in typischen Einheiten von sone auf, die eine Einheit der scheinbaren Lautheit ist, die als die wahrgenommene Lautheit eines Schalls im Vergleich zu dem effektiven Maß des Schalldrucks in dB identifiziert wird. Ein sone ist per Definition dann gleich der Lautheit eines 1000-Hertz-Tons bei 40 dB, beginnend mit 1 sone.
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Insbesondere ist die Lautstärke gleich N5 = 17,6 sone GF, wenn die Trommel mit dem isolierten (isolierter Stimmrahmen) oder gedämpften (fester Stimmrahmen) Druckpunkt betrieben wird, wenn die Trommel aber mit dem herkömmlichen Druckpunkt ohne vorgesehenes Dämpfungselement betrieben wird, beträgt die Lautstärke nur N5 = 15,2 sone GF.
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Das Suffix G bedeutet, dass die Lautheit aus Frequenzgruppen berechnet wird; das Suffix F drückt aus, dass sich die Messungen auf die akustische Situation des freien Feldes beziehen und eine Schallquelle messen, die als im Wesentlichen punktförmig betrachtet werden kann und in der keine Reflexionen vorhanden sind oder die resultierende Messung beeinflussen sollten.
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Diese Ergebnisse zeigen, dass die Trommel 1, wenn sie isoliert wurde (isolierter Stimmrahmen) und bei welcher der Stimmrahmen 7 durch die Druckpunkte gedrückt wurde, an denen das Dämpfungselement 15 angeordnet war, einen Schall erzeugte, der lauter ist als der Schall bei der ungedämpften Anordnung der Befestigungselemente 16 (fester Stimmrahmen).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Trommel
- 2
- zylindrische Hohlkörper
- 3
- äußere Oberfläche des zylindrischen Hohlkörpers
- 4
- innere Oberfläche des zylindrischen Hohlkörpers
- 5
- oberes Ende des zylindrischen Hohlkörpers
- 6
- unteres Ende des zylindrischen Hohlkörpers
- 7
- Stimmrahmen
- 8
- oberes Ende des Stimmrahmens
- 9
- unteres Ende des Stimmrahmens
- 10
- Innenfläche des Stimmrahmens
- 11
- Außenfläche des Stimmrahmens
- 12
- Membran
- 13
- Verbindungselement
- 14
- Verbindungsabschnitt/e
- 15
- Dämpfungselement
- 16
- erster Satz von Befestigungselementen
- 16a
- oberes Ende des ersten Satzes von Befestigungselementen
- 16b
- unteres Ende des ersten Satzes von Befestigungselementen
- 17
- zweiter Satz von Befestigungselementen
- 17a
- oberes Ende des zweiten Satzes von Befestigungselementen
- 17b
- unteres Ende des zweiten Satzes von Befestigungselementen
- 18
- Aufnahmeabschnitt des Stimmrahmens
- 19
- Schutzelement
- 20
- Gewindeelement/e
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- DIN 45631/A1 (2010) [0083]
- ISO 532B [0083]