DE3029065A1 - Resonanzkoerper fuer saiteninstrumente - Google Patents

Description

Αι.-ί- Jiί

RESONANZKOERPER FUER SAITENINSTRUMENTE

Die Erfindung bezieht sich auf einen Resonanzkörper für Saiteninstrumente mit mindestens einem flächenhaften Resonanzelement, wobei auf mindestens einer Oberfläche des flächenhaften Resonanzelementes wenigestens ein langgestrecktes Biege-Versteifungselement angeordnet und wenigstens teilweise schubfest mit dem flächenhaften Resonanzelement verbunden ist.

Resonanzkörper mit Versteifungselementen der vorgenannten Art sind bekannt, beispielsweise in Gestalt des bekannten Bassbalkens bei Saiten - Streichinstrumenten wie Violinen, Violen und Violoncelli. Ein solcher Bassbalken ist im wesentlichen parallel oder unter einem sehr geringen, spitzen Winkel gegen die mittlere Saitenrichtung der Bespannung des Streichinstrumentes an der Innenseite der Resonanzdecke angeordnet, und zwar durch Verleimung in schubfester Verbindung mit diesem flächesmaften Resonanzelement. Die Resonanzdecke, welche zusammen mit dem Resonanzboden und den diese beiden flächenhaften Resonanzelemente miteinander verbindenden Zargen einene Resonanzhohlraum bildet, ist an ihrer Aussenseite durch den die Bespannung stützenden Steg mit den Saiten als Schwingungserzeuge gekoppelt. Der Bassbalken befindet sich dabei im Bereich unter den tieferen Saiten der Bespannung, etwa unter der g-Saite bei der Violine, während die Resonanzdecke im Bereich der höheren Saiten bekanntlich durch den Stimmstock, der unterhalb des Steges angeordnet ist, gegen den Resonanzboden abgestützt und mit diesem direkt gekoppelt ist. Der Bassbalken hat als Versteifungselement nicht

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nur eine statische Funktion zur Erhöhung der Deckenfestigkeit gegen den Bespannungsdruck und die entsprechende Biegebeanspruchung, sondern vor allem auch eine Funktion in der Beeinflussung der Schwingeigenschaften der Decke, indem nämlich die Biegesteifigkeit erhöht wird. Damit ist grundsätzlich unvermeidlich auch eine Vergrösserung der Schwingmasse und wegen der inneren Dämpfung des Balkenmaterials - im allgemeinen Holz - eine erhöhte Gesamtdämpfung des Resonanzelementes verbunden. Es ist dabei üblich, dem Bassbalken eine von seinem Fuss an der Resonanzdecke zum freien Scheitel hin sich verjüngende Querschnittsform zu geben. Es sind in diesem Zusammenhang auch bereits Versuche zur Verbesserung des Schwingverhaltens des aus Bassbalken und damit gekoppeltem Resonanzdekkenbereich bestehenden Gebildes angestellt worden, und zwar durch Anbringen von Querlöchern innerhalb des Balkens. Dadurch wird zwar die fertigkeitserhöhende Wirkung des Balkens nicht beeinträchtigt, wohl aber die Schub- und Biegesteifigkeit vermindert, so dass trotz der durch die Löcher verminderten Balkenmasse und Dämpfer keine lohnenden Ergebnisse erzielt worden sind.

Balkenförmige, mit einem flächenhaften Resonanzelement verbundene Versteifungen sind im übrigen sowohl bei Saiten-Zupfinstrumenten wie Gitarren und Lauten in Form von quer zur Bespannung angeordneten Balken wie auch an mechanisierten Saiten-Zupfinstrumenten wie Cembali, Flügel und Klavieren in Form von schräg zu den Saiten verlaufenden Balken bekannt. Diese Balken haben üblicherweise eine vergleichsweise grosse Querschnittsfläche und haben daher vorwiegend statische Festigkeitsfunktionen bei vergleichsweise grosser Schwingmasse und Dämpfer.

Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung eines versteiften Resonanzkörpers, der sich durch erhöhte Biegesteifigkeit bei vergleichsweise wenig erhöhter Schwingmasse und Dämpfung und somit durch ein verbessertes Schwingverhalten auszeichnet.

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Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich gemäss verschiedenen, grundsätzlich voneinander unabhängig anwendbaren Massnahmen durch die Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 9 bzw. 14 bzw. 17, 21 oder 22. Diese Lösungen beruhen auf den gemeinsamen Grundgedanken, die angewendeten Biege-Versteifungselemente innerhalb ihres Querschnittes möglichst schubsteif und insgesamt über ihre Länge möglichst biegesteif zu gestalten, während die für die Massenerhöhung und Dämpfung massgebliche Querschnittsfläche möglichst gering gehalten wird.

Die erstgenannte Lösungsvariante beruht im einzelnen auf der durch eingehende praktische Versuche gesicherten Erkenntnis, dass im Gegensatz zu den üblichen Bass- und sonstigen Versteifungsbalken mit grossflächigem Querschnitt eine wesentliche Versteifung mit verbessertem Schwing-Resonanzverhalten vor allem im oberen Frequenzbereich des Hörspektrums mit vergleichsweise sehr geringen Querschnittsflächen des Biege-Versteifungs-

2 elementes erreichbar ist. Der angegebene Wert von etwa 12mm stellt erfahrungsgemäss eine Grenze dar, oberhalb deren - ohne sonstige Vorkehrungen - die Massen- und Dämpfungszunähme infolge des zusätzlichen Versteifungselementes den Einfluss der verbesserten Biegesteifheit bei höheren Frequenzen mehr oder weniger kompensiert oder sogar überwiegt. Besonders deutliche Verbesserungen hinsichtlich Fülle und Tragweite des erzeugten Klanges haben sich bei solchen Kleinquerschnitt-Versteifungen dann ergeben, wenn die Querschnittsbreite vergleichsweise gering gehalten wird, und zwar im allgemeinen unter etwa 4mm, vorzugsweise jedoch noch niedriger, und zwar zwischen 1,5 und 2,5mm. Die maximale Querschnittshöhe ist dabei ebenfalls vergleichsweise gering, vorzugsweise zwischen etwa 2,5 und 3,5mm.

Weiterhin hat sich auch das Längsprofil solcher Kleinquerschnitt-Versteifungen als wesentliche Einflussgrösse erwiesen. Im allgemeinen trägt es zur Verbesserung des Klangbildes bei, wenn die Querschnittshöhe des Versteifungselementes in Längsrichtung desselben von einem ersten Minimalwert an einem Ende über einen Maxi

malwert oder mehrere relative Maximalwerte zu einem zweiten Minimalwert am anderen Ende verläuft. Dies ist insofern plausibel, als die Versteifungswirkung gegen die Enden des langgestreckten Elementes hin abnimmt, vor allem in den Randbereichen des flächenhaften Resonanzelementes, so dass hier zweckmässig die Querschnittsfläche im Vergleich zu den mittleren Abschnitten vermindert wird.

Die zweite Lösungsvariante, besonders wirksam anwendbar bei Kleinquerschnitt-Versteifungen, jedoch erfahrungsgemäss gegebenenfalls auch bei grösseren Versteifungsquerschnitten, sieht eine Mehrzahl von langgestreckten Biege-Versteifungselementen in nebeneinanderliegender Anordnung mit vergleichsweise geringem gegenseitigen Abstand vor. Eine solche Versteifungs-Mehrfachanordnung führt zur Einbeziehung eines wesentlich grösseren Flächenbereiches des zu versteifenden Resonanzelementes in den Schubverbund mit dem Versteifungselement ein, sodass insgesamt eine grössere Querschnittsfläche zugelassen werden kann. Hervorragende Klangergebnisse haben sich insbesondere bei einer solchen Mehrfachanordnung von Kleinquerschnitt-Versteifungen der vorgenannten Art ergeben. Die nebeneinanderliegenden Versteifungselemente können insbesondere auch durch ein gemeinsames Fusselernent miteinander und mit dem Resonanzelement verbunden werden, wobei sich eine grossflächige und besonders schubsteife Verbindung zwischen Versteifung und Resonanzelement ergibt.

Die dritte Lösungsvariante bezieht sich auf Saiten-Streichinstrumente und richtet sich im wesentlichen auf eine bestimmte Schräganordnung von Biege-Versteifungselementen gegen die mittlere Saitenrichtung, d.h. bei der üblichen Resonanzkörper-Bauform von Violinen, Violen und Violoncelli gegen die Instrumentenlängsachse. Der angegebene Schrägwinkelbereich von 20 bis 60 ermöglicht eine Gliederung der flächenhaften Resonanzelemente, also des Resonanzbodens und der Resonanzdecke, vor allem im Bereich der oberen und unteren Ausbauchungen beiderseits der Instrumentenlängsachse, in vergleichsweise kleine, sektorartige Flächenbereiche, die von der

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Versteifungswirkung an ihren Rändern weitgehend erfasst bzw. überdeckt werden. Dies gilt vor allem für eine Winkelanordnung im Boreich zwischen etwa 25 und 4 5 , die zu etwa symmetrischen Sektorbereichen der Resonanzflächen führt. Im Interesse einer flächenhaften Aussteifung und Aufteilung in kleinere, ringsum mehr oder weniger geschlossen durch Versteifungselemente umrandete Bereiche empfiehlt sich eine sternartige Verzweigung mehrerer langgestreckter Biege-Versteifungselemente, die unter einem Winkel
gegeneinander angeordnet sind und im Schnittpunkt ihrer Längsachsen wenigstens annähernd zusammenlaufen.

Weitere Lösungavarianten, die in den Ansprüchen 17, 21 und 22
gekennzeichnet sind, beruhen ebenfalls auf dem Gedanken der
möglichst weitgehenden Versteifungswirkung bei vergleichsweise
geringer Massen- und Dämpfungszunahme, jedoch unabhängig von
der Gesamtgrösse der Versteifungselemente. Hierzu gibt der erstgenannte Anspruch eine seitliche Einschnürung der Querschnittskontur an die Hand, indem nämlich die Flanken des Querschnittsprofils mit Abstand innerhalb der äusseren Profiltangenten verlaufen. Als äussere Profiltangenten sind dabei die Verbindungslinien zwischen den äusseren Kanten des Fuss- und Scheitelabschnitts des Versteifungselementes zu verstehen.Damit werden
diejenigen Querschnittsteile, welche den grössten Einfluss auf
die Biegesteifheit haben, gegenüber den übrigen vergrössert.
Die Fussbreite ist dabei gegebenenfalls gross bemessen, was die schubfeste Verbindung mit dem flächenhaften Resonanzelement durch Verleimung erleichtert.

Die Lösungsvariante nach Anspruch 21 beruht auf dem gleichen
Prinzip, jedoch kommt es im wesentlichen nur auf die vergleichsweise grosse Bemessung des Scheitel- oder Kopfquerschnitts bei
zum flächenhaften Resonanzelement hin abnehmender Querschnittsbreite an, während die Fussbreite gegebenenfalls vergleichsweise gering ist. Diese Gestaltung dos Vorntci f ungsqueri;c'hni 11 s 1 riiyt der Tatsache Rechnung, dass durch die schubfeste Verbindung mit

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dem flächenhaften Resonanzelement ein mehr oder weniger breiter Bereich dieses Elementes mit dem eigentlichen Versteifungselement einen zusammenhängenden Schwingkörper bildet und damit praktisch ohnehin einen vergleichsweise breiten Fussbereich des sich insgesamt ergebenden Biegeelementes darstellt. Es kann also durch Geringhaltung des Fussabschnitts des Versteifungselementes an Querschnittsfläche und damit an Masse gespart werden. Allerdings erfordert die Verleimungstechnik im Fussbereich dann wegen der vergleichsweise geringen Verbindungsfläche besondere Aufmerksamkeit.

Die Lösungsvariante nach Anspruch 22 trägt endlich quantitativen Versuchsergebnissen hinsichtlich der Querschnittsgestaltung von Biege-Versteifungselementen Rechnung, die auf dem Verhältnis von Flächenträgheitsmoment und Querschnittsfläche des Versteifungselementes einschliesslich eines mit dem Fuss des Versteifungselementes schubfest verbundenen Abschnitts des flächenhaften Resonanzelementes beruht. Letzterer bildet ja, wie bereits vorstehend erwähnt, einen Teil des sich insgesamt ergebenden Biegeschwingers. Für die Zwecke der vorliegenden Quantifizierung der Querschnittsbemessung im Sinne von eindeutig definierten Vergleichsgrössen ist dabei angenommen, dass jeweils der unter dem Fussabschnitt des Versteifungselementes liegende und mit diesem schubfest verbundene Bereich des Resonanzelementes, also ein streifenförmiger Bereich des Resonanzelementes von der Breite des Versteifungselementfusses, in die Berechnung der Querschnittsfläche und des Flächenträgheitsmomentes einzubeziehen ist. Für die Gewinnung von für die Optimierung massgeblichen, reproduzierbaren Vergleichsgrössen hat sich diese Annahme als zulässig erwiesen. Die angegebenen Grenzwerte des Verhältnisses von Flächenträgheitsmoment und Querschnittsfläche haben sich durch Untersuchungen an verschiedenen Vergleichsausführungen als entscheidend erwiesen, und zwar insbesondere für vergleichsweise grosse Versteifungselemente nach Art der üblichen Bassbalken bei Streichinstrumenten bzw. der Quer- und Schrägbalken bei Hand- und Mechanik-Zupfinstrumenten. Es ist besonders zu erwähnen, dass prak-

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tische Versuchsergebnisse sowohl bei Gitarren wie auch bei Cembali und Klavieren die genannten Grenz- und Vorzugswerte bestätigt und zu bemerkenswerten Verbesserungen des Klangbildes auch bei diesen Instrumenten geführt haben.

Der grundlegende Erfindungsgedanke der Biegeversteifung mit möglichst geringer Massen- und Dämpfungszunahme ist ferner auch auf den bei Resonanzkörpern von Streichinstrumenten üblichen Steg als Koppelglied zwischen den Saiten und der Resonanzdecke anwendbar. Es hat sich überraschend gezeigt, dass auch dieses Schwingungsgebilde durch Massenverminderung bei mehr oder weniger unbeeinträchtigter Biegesteifheit eine beachtliche Verbesserung des Klangbildes hervorrufen kann. Hierzu findet sich im Anspruch 26 das massgebliche Lösungsmerkmal. Insbesondere hat es sich in diesem Zusammenhang als Vorteilhaft erwiesen, die obere Begrenzung der Einsenkung des Stegkörpers bogenförmig mit zu den Seitenkanten des Steges hin zum Fuss gerichteten Endabschnitten zu gestalten. Dadurch ergibt sich im Hauptteil des Stegkörpers infolge der unveränderten Dicke im Randbereich eine nach wie vor grosse Steifheit, während die Gesamtmasse wesentlich vermindert ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispiele erläutert. Hierin zeigt:

Fig.l eine Innenansicht des Resonanzbodens einer Violine mit verschiedenen Kleinquerschnitt-Versteifungselementen,

Fig.la eine Profil-Seitenansicht eines Dreifachsatzes von mittleren Längs-Versteifungselementen,

Fig.Ib einen Querschnitt des Längs-Versteifungselementes nach Fig.la,

Fig.Ic eine Profil-Seitenansicht eines ersten, seitlich angeordneten Längs-Versteifungselementes,

Fig.Id eine Profil-Seitenansicht eines ersten Schräg-Verstei-

fungselementes,

Fig.le einen Querschnitt des Schräg-Versteifungselementes nach Fig.Id,

Fig.If eine Profil-Seitenansicht eines zweiten, auf der anderen Seite des mittleren Versteifungselementes angeordneten Längs-Versteifungselementes,

Fig.Ig eine Profil-Seitenansicht eines zweiten, im unteren Bereich des Resonanzbodens angeordneten Schräg-Versteifungselementes,

Fig.2 eine Innenansicht einer Resonanzdecke entsprechend dem Resonanzboden nach Fig.l,

Fig.2a eine Profil-Seitenansicht eines seitlichen Längs-Versteifungselementes am Resonanzboden nach Fig. 2,

Fig.2b und

Fig.2c je eine Profil-Seitenansicht eines an das Längs-Versteifungselement nach Fig.2a stossenden Schräg-Versteifungselementes,

Fig.2d und

Fig.2e je eine Profil-Seitenansicht eines an einen Bassbalken stossenden Schräg-Versteifungselementes,

Fig.3 eine Profil-Seitenansicht des Bassbalkens nach Fig.2 mit in Längsrichtung verteilt eingezeichneten Querschnittsprofilen dieses Balkens,

Fig.3a in grösserem Massstab eine erste Ausführungsform eines Bassbalken-Querscnnittsprofils mit angrenzendem Abschnitt der Resonanzdecke,

Fig.3b eine zweite Ausführung eines Bassbalken-Querschnittsprofils in einer Darstellung entsprechend Fig.3a,

Fig.3c eine dritte Ausführungsform eines Bassbalken-Querschnittsprofils mit schmalem Fussabschnitt, ebenfalls in einer Darstellung gemäss Fig.3a,

Fig.4 in kleinerem Massstab eine schematische Innanansicht der Resonanzdecke einer Gitarre mit Quer-Versteifungselementen,

Fig.4a bis Fig.4d je eine Seitenansicht eines der Quer-Versteifungselomente nach Fig.4,

Fig.4e in grösserem Massstab das Querschnittsprofil der Versteifungselemente nach Fig.4 mit angrenzendem Abschnitt der Resonanzdecke,

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Fig.5 eine schematische Draufsicht des Resonanzbodens eines Flügels mit teilweise angedeuteter Bespannung und Schräg-Versteifungselementen,

Fig.5a eine Seitenansicht eines Schräg-Versteifungselementes aus Fig.5,

Fig.5b in grösserem Massstab das Querschnittsprofil des Versteifungselementes nach Fig.5a,

Fig.6 eine schematische Rückansicht eines Klavier-Resonanzbodens mit Schräg-Versteifungselementen,

Fig.6a eine Seitenansicht eines der Schräg-Versteifungselementes nach Fig.6,

Fig.6b in grösserem Massstab das Querschnittsprofil der Versteifungselemente nach Fig.6,

Fig.7 eine Ansicht eines Violinsteges mit Einsenkung und

Fig.7a einen Vertikal-Querschnitt des Steges gemäss Schnittebene VIIa - VIIa in Fig.7.

Der in Fig. 1 angedeutete Resonanzboden ist mit Kleinquerschnitt-Versteifungselementen in Einzel- und Mehrfach- sowie Längsund Schräganordnung versehen. Ein Biege-Versteifungselement V^ ist in Parallelanordnung mit zwei weiteren, gleichartigen Versteifungselementen V.. und V längs der Mittelachse X-X des Instrumentes angeordnet, die mit der mittleren Saitenrichtung der Bespannung übereinstimmt. Wie aus Fig. la hervorgeht, verläuft die Querschnittshöhe h.. dieses Versteifungselementes in Längsrichtung von einem Minimalwert h.. _n am oberen Ende über einen Maximalwert H,_ im mittleren Bereich des Elementes zu einem zweiten Minimalwert h,, am unteren Ende. Die minimale Querschnittshöhe entspricht im Beispielsfall der Dicke eines gemeinsamen Fusselomentes VF, mit dem die drei genannten Versteifungselemente einstückig verbunden sind. Das gemeinsame Fusselement ist in der aus Fig. Ib ersichtlichen Weise mit der Innenseite des Resonanzbodens

RB verleimt, wobei die grossflächige Verleimung für eine schubfeste und steife Verbindung der Versteifungselemente mit dem darunter befindlichen Abschnitt des Resonanzbodens sorgt. Es ergibt sich insgesamt ein vergleichsweise breiter, zusammenhängender Querschnittsbereich des versteiften Schwingungsgebildes.

Der in Fig. Ib im Massstab 3 : 1 dargestellte Maximalquerschnitt der Versteifungselemente V,, V und V zeigt weiterhin, dass die Querschnittsfläche der einzelnen Elemente einschliesslich des zugehörigen Abschnitts des gemeinsamen

2
Fusselementes etwa bei 10mm und somit unter dem

2
Grenzwert von etwa 12mm liegt. Weiterhin beträgt die maximale Querschnittsbreite Bl gemäss Fig. Ib etwa 2,5mm, während die maximale Querschnittshöhe H, etwa 3mm beträgt. Der gegenseitige Abstand a der nebeneinanderliegenden Versteifungselemente entspricht etwa der maximalen Querschnittsbreite B₁, so dass sich für die Gesamtheit der Versteifungselemente eine vergleichsweise grosse Breite mit einem entsprechenden breiten Fusselement ergibt, was die bereits erwähnte, grossflächige Verbindung mit dem Resonanzboden begünstigt.

Die Längsausdehnung A der Versteifungselemente V- , V.. , V₁, übergreift den wesentlichen Teil der Resonanzbodenlänge, so dass praktisch der gesamte Mittelbereich dieses Resonanzelementes in die Versteifungswirkung einbezogen ist.

Weiterhin sind im Besipielsfall noch beiderseits der Mittelachse X-X verschiedene, dreigliedrige Sätze von Biege-Versteifungselementen V , V₃₁ und V mit je einem gemeinsamen Fusselement in Parallelanordnung zur Mittelachse X-X

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schubfest mit dem Resonanzboden verbunden. Die Längsprofile dieser Versteifungselemente gemäss Fig. Ic und If sind einerseits der Wölbung des Resonanzbodens angepasst und andererseits entsprechend der angestrebten, maximalen Versteifungswirkung im mittleren Resonanzbodenbereich ebenfalls bogenförmig gestaltet. Damit ergibt sich eine Versteifungswirkung praktisch über die gesamte Breite des Resonanzbodens in dessen Mittelbereich und mit gleichmassiger Abnahme nach oben und unten bis zum Beginn der seitlichen Ausbauchungen. Die letztgenannten Bereiche sind durch weitere Biege-Versteifungselemente V₁ und V sektorartig gegliedert, wobei diese Versteifungselemente unter einem Winkel W, bzw. W von etwa 45 gegen die Mittelachse X-X geneigt angeordnet sind. Im Beispielsfall ist die Länge dieser Versteifungselemente entsprechend der Gesamtlänge A der mittleren Versteifungselemente V , V ,

x la

V,, gewählt, womit die oberen und unteren Ausbauchungen über ihre Breite gleichmässig von der Versteifungswirkung erfasst sind.

Wesentlich für die gleichmässige Versteifungswirkung ist die aus Fig. 1 ersichtliche Anordnung jeweils mehrerer Versteifungselemente in der Weise, dass ihre Längsachsen Y bzw. Z (für die Versteifungselemente V, bzw. V„ ) jeweils in einem Schnittpunkt S wenigstens annähernd zusammenlaufen, so dass sich eine Verzweigungsstelle für die Versteifungselemente ergibt, in die im Beispielsfall auch die Endabschnitte der mittleren Versteifungselemente einbezogen sind. Die Winkelanordnung der beiderseitigen Schräg-Versteifungselemente ist symmetrisch zur Mittelachse X-X, wie dies dem im wesentlichen längssymmetrischen Aufbau des Resonanzkörpers entspricht. Die Neigungswinkel der Schräg-Versteifungselemente gegen

die Mittelachse können dabei in gewissen Grenzen variiert werden, und zwar erfahrungsgemäss zwischen etwa 20° und 60 , jeweils gemessen gegen die nach oben bzw. nach unten weisenden Endabschnitte der Mittelachse X-X. Im allgemeinen hat es sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, den Neigungswinkel nicht über 45 zu erhöhen, ihn vielmehr gegebenenfalls wesentlich geringer zu halten, vorzugsweise bis herab zu etwa 25 , was zu einer Konzentration der Versteifungswirkung in den mittleren Endbereichen des Resonanzkörpers führt. Die Versteifung in den weiter nach aussen liegenden Bereichen der Ausbuchtungen kann gegebenenfalls mit Hilfe zusätzlicher , mit grösserem Schägwinkel angeordneter Versteifungselemente oder auch durch Verlängerung der beiderseitigen Längs-Versteifungselemente erreicht werden.

Die Versteifungsanordnung für eine Resonanzdecke RD gemäss Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen des Resonanzbodens durch eine vereinfachte Ausbildung der Schräg-Versteifungselemente, die mit ihrem Längsprofil in den Fig. 2b bis 2e angedeutet sind, sowie durch die Einbeziehung eines Bassbalkens Vb und eine abweicnende Ausbildung von durch den Ansatzpunkt B des Stimmstockes verlaufende-n Längs-Versteifungselementen V-.Während die entsprechenden Versteifungselemente V~ und V„, am Resonanzboden gemäss Fig. 1 zueinander fluchtend in gegenseitigem Längsabstand im Bereich der Stimmstock-Ansatzstelle B angeordnet waren, sind die Längs-Versteifungselemente V_ mit ihren beiderseits des Stimmstockes angeordneten Abschnitten durchlaufend einstückig ausgebildet, wobei jedoch im Bereich des Stimmstockes ein ausgeprägtes, relatives Minimum h₁_ der Querschnittshöhe vorgesehen ist (siehe das in Fig. 2a angedeutete Längsprofil). Im übrigen bilden die Längs-Versteifungselemente V-, wiederum einen dreigliedrigen Satz mit gemeinsamem Fusselement, wie dies in Fig. 1 für das mittlere Versteifungselement angedeutet ist.

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Gegebenenfalls können auch die Schräg-Versteifungselemente als mehrgliedrige Sätze und vorzugsweise mit gemeinsamem Fusselement ausgebildet werden. Dies ist in Fig. 2 am Beispiel von zweigliedrigen Versteifunq_ssätzen für die in der Stimmstockhälfte der Resonanzdecke liegenden Schräg-Versteifungselemente angedeutet.

Fig. 3 zeigt schwingungsgünstige Querschnittsgestaltung des Bassbalkens Vb. Die in gleichmässigen Abständen über die Länge dieses Versteifungselementes verteilt angedeuteten Querschnittsprofile lassen erkennen, dass in jedem Fall eine seitliche Einschnürung des Querschnittes bei unterschiedlicher Querschnittshöhe und entsprechend unterschiedlicher Höhenausdehnung dieser seitlichen Einschnürung verwirklicht sind. Die Fig. 3a und 3b zeigen in grösserem Massstab die Querschnittsprofile b.. und b_? (symmetrisch beiderseits des Längsprofilscheitels gemäss Fig. 3 jeweils zweifach vorhanden). Das Profil b, ist demgemäss doppel-T-förmig, das Profil b„ T-förmig mit an der Resonanzdecke RD liegendem, verbreiterten Flanschteil, welcher den Fussabschnitt des Profils bildet, während der zur Resonanzdecke entgegengesetzt angeordnete Scheltelbereich des Profils als geradlinig begrenzter Stegabschnitt ausgebildet ist. In jedem Fall verlaufen die Profilflanken f.. bzw. f~ mit einem Maximalabstand a, bzw. a_ innerhalb der zugehörigen äusseren Profiltangenten s bzw. s . Dies bedeutet die erwähnte seitliche Profileinschnürung, welche ein vergleichsweises grosses Verhältnis des Flächenträgheitsmomentes zur Fläche des jeweiligen Querschnitts zur Folge hat. Dabei ist jeweils der unter dem Fussabschnitt des Profils liegende Abschnitt ρ der Resonanzdecke in die zugrundegelegte Querschnittsfläche und das entsprechende Flächenträgheitsmoment einbezogen. Beispielsweise für das Profil

b ergibt sich ein Verhältnis I/F (Flächenträgheitsmoment

zu Querschnittsfläche) von 22,7mm , während der entsprechende Verhältniswert für ein Vollprofil entsprechend den strich-

2 punktiert gezeichneten Profiltangenten 15,8mm beträgt.

Dies entspricht einer markanten Steigerung der genannten Verhältnis-Kenngrösse gegenüber der üblichen Gestaltung mit volltrapezförmigem Bassbalkenquerschnitt. Für ein doppel-T-förmiges Profil ergibt sich ein noch stärkerer Kontrast zugunsten der erfindungsgemässen Querschnittsform.

Während bei den Profilformen gemäss Fig. 3a und Fig. 3b die schubfeste Verbindung mit der Resonanzdecke durch gros.sflächige Verleimung einer Scheitelflache des Versteifungsprofils gebildet ist, findet sich bei der Ausführung nach Fig. 3c kein verbreiterter Fussabschnitt mit entsprechender Scheitelfläche. Vielmehr stösst der stegförmige Mittelabschnitt des T-förmigen Profils mit seiner Schmalseite gegen die Resonanzdecke RD. Seitliche Verleimungskehlen K sorgen hier für eine wiederum ausreichend grossflächige Schubverbindung mit der Resonanzdecke. Die Breite der genannten Verleimungskehlen zuzüglich der Breite des Profilsteges bilden einen Fussabschnitt entsprechend den Ausführungen nach Fig. 3a und Fig. 3b, wobei wiederum der unter diesem Fussabschnitt befindliche Resonanzdeckenabschnitt in die Berechnung der Verhältnis-Kenngrösse I/F einzubeziehen ist. Es ergibt sich wegen des Fortfalls von Holzmasse im Fussbereich ein mindestens gleich guter Wert dieser Kenngrösse.

2 Erfahrungsgemäss sind Werte von mehr als 28mm erreichbar, die sich in einer markanten Verbesserung des Klangbildes wiederspiegeln. Im übrigen trägt auch die Konzentration der Querschnittshöhe auf den mittleren Bereich der Bassbalkenlänge und die zu den Enden hin spitz auslaufende Längsprofilform zu einer Konzentration der Versteifungs-

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wirkung auf die wichtigsten Resonanzbereiche mit vergleichsweise grosser Einsparung an Holzmasse und damit zur Verbesserung des Klangbildes wesentlich bei. Das Längsprofil gemäss Fig. kann für Violinen und ähnliche Instrumente als Optimalform gelten.

Fig.4 zeigt eine grundsätzliche Anwendungsmöglichkeit der vorstehend am Beispiel eines Bassbalkens erläuterten, masse- und dämpfungsarmen Versteifungskonstruktion auf die bei Gitarren und Lauten üblichen Querbalken. Diese Biege-Versteifungselemente V. bis V_ sind in der aus Fig.4e ersichtlichen Weise mit einem an beiden Flanken eingeschnürten und daher massearmen Querschnittsprofil nach Art von Fig.3c versehen, wobei sich der verstärkte Flanschabschnitt am freien Profilscheitel gemäss den Profil-Seitenansichten nach den Figuren 4a bis 4d über den spitz zulaufenden Längsprofilabschnitt an beiden Enden der Versteifungselemente bis zum Profil-Fussabschnitt mit seinen Verleimungskehlen K erstreckt. Es ergibt sich so ein rahmenartiges Gebilde besonders hoher Biegesteifheit bei geringer Masse.

Fig.5 zeigt die Anordnung von Schräg-Versteifungselementen bei Resonanzkörpern von Cembali oder Flügeln, wobei der Querschnitt gemäss Profil-Seitenansicht in Fig.5a und der Querschnittsdarstellung in Fig.5b im wesentlichen mit den gleichen Flankeneinschnürungen wie die Querbalken nach Fig.4 versehen ist. Bei einem mit solchen Biege-Versteifungselementen versehenen Cembalo ergaben sich besonders ausgeprägte Verbesserungen in der Klangfülle. Aehnliche Ergebnisse wurden bei einem Klavier einfacher Bauart mit entsprechenden, in den Figuren 6, 6a und 6b angedeuteten Versteifungselementen erzielt. Es ergab sich ein weich einsetzendes und gleichzeitig volles Klangbild, wie es einem Instrument weit höheren Rauaufwandes entspricht.

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Endlich zeigt Pig.7 einen Violinensteg üblicher Umrissgestaltung, jedoch mit Querschnittseinsenkungen ES an beiden Flachseiten des Stegkörpers. Die Restdicke des Stegkörpers im Bereich zwischen den Einsenkungen ES ist in der aus Fig.7a ersichtlichen Weise stark vermindert, was eine entsprechende Masseneinsparung bedeutet. Die Einsenkungen erstrecken sich vom mittleren Höhenbereich des Steges bis zum Fussabschnitt, wobei die obere Begrenzungslinie G, der Einsenkungen in der Breitenmitte etwa auf halber Steghöhe und sodann nach beiden Seiten bogenförmig abwärts bis zu den Seitenkanten des Stegkörpers verläuft. Dadurch ergibt sich eine umrandungsartige Partie des Stegkörpers, die im mittleren und oberen Stegbereich für die Aufrechterhaltung ausreichender Biegesteifheit sorgt, gleichzeitig aber eine beachtliche Masseneinsparung im Bereich der zueinander parallelen Bodenflächen der Einsenkungen ES ermöglicht. Durch isolierte Anwendung dieser Stegausbildung wurden auch hierfür merkliche Verbesserungen reproduzierbar nachgewiesen.

ORIGINAL INSPECTED

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Claims (30)

Patentansprü ehe

1. Resonanzkörper für Saiteninstrumente,, insbesondere für Saiten-Streichinstrumente j, mit mindestens einem flächenhaften Resonanzelement, insbesondere einem Resonanzboden und einer Resonanzdecke zur Bildung eines Resonanzhohlraumes, wobei auf mindestens einer Oberfläche des flächenhaften Resonanzelementes wenigstens ein langgestrecktes Biege-Versteifungselement angeordnet und wenigstens teilweise schubfest mit dem flächenhaften Resonanzelement verbunden ist, dadurch gekennzeichnet^, dass die maximale Querschnittsfläche des Biege-Verstei-

2 fungselementes (V·,) höchstens etwa 12mm beträgt„

2. Resonanzkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, dass die maximale Querschnittshöhe (H,) und die maximale Querschnittsbreite (B,) des Biege-Versteifungselementes (V,) höchstens etwa 3mm beträgt ο

3. Resonanzkörper nach Anspruch 2₃ dadurch gekennzeichnet,, dass die maximale Querschnittshöhe (H,) des Biege-Versteifungselementes (V,) in einem Bereich zwischen etwa 2^,5 ^ur*d 3*5*™» liefjt

4. Resonanzkörper nach Anspruch 2 oder ;?,, dadurch gekennzeichnet _s dass die maximale Querschnittsbreite (B,) des Bie^e-Versteifungselementes (V ) in einem Bereich zwischen etwa 1,5 ^u::d 2,5mm liegt.

BAD ORIGINAL

5. Resonanzkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittshöhe (h, ) des Biege-Versteifungselementes (V,) in Längsrichtung desselben von einem ersten Miniinalwert (h, „) an einem Ende über wenigstens einen Maximalwert (H₁₀, H₁₁) zu einem zweiten Minimalwert (h,,) am anderen Ende verläuft.

6. Resonanzkörper nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, dass für einen Resonanzhohlraum mit Resonanzboden und Resonanzdecke sowie mit einem die beiden letztgenannten Elemente gegeneinander abstützenden Stimmstock wenigstens ein im Bereich dieses Stimmstockes, vorzugsweise wenigstens annähernd parallel zur mittleren Saitenrichtung (X-X) verlaufendes Biege-Versteifungselement (Vp, V ,) am Resonanzboden und/oder an der Resonanzdecke angeordnet ist.

7· Resonanzkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Minimalwert (h»₂) der Querschnittshöhe des Biege-Versteifungselementes (Vo) im Bereich des Stimmstockes angeordnet ist.

8. Resonanzkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei wenigstens annähernd fluchtend verlaufende Biege-Versteifungselemente (V₂, V₃₁ ) mit gegenseitigem Längsabstand im Bereich des Stinimstockes vorgesehen sind.

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9· Resonanzkörper für Saiteninstrumente, insbesondere für Saiten-Streichinstrumente, mit mindestens einem flächenhaften Resonanzelement, insbesondere einem Resonanzboden und einer Resonanzdecke zur Bildung eines Resonanzhohlraumes, wobei auf mindestens einer Oberfläche des flächenhaften Resonanzelementes wenigstens ein langgestrecktes Biege-Versteifungselement angeordnet und wenigstens teilweise schubfest mit dem flächenhaften Rresonanzelement verbunden ist, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von langgestreckten Biege-Versteifungselementen

(V,, V₁ , V₁ ) mit einem gegenseitigen Abstand (a) neben-JL -La ID

einanderliegend angeordnet ist, welcher Abstand (a) höchstens etwa gleich der maximalen Querschnittsbreite (B,) der Biege-Versteifungselemente bemessen ist.

10. Resonanzkörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils drei nebeneinanderliegende Biege-Versteifungselemente vorgesehen sind.

11. Resonanzkörper nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von nebeneinanderliegenden Biege-Versteifungselementen durch ein gemeinsames Fusselement (VF) zu einer Baueinheit verbunden ist.

12. Resonanzkörper nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Satz von nebeneinanderliegenden Biege-Versteifungseleinenten im Bereich der parallel zur mitt-

leren Saitenrichtung (X-X) verlaufenden Mi-fete-Sachse- -eines"-£!"£--' chenhaften Resonanzelementes sowie wenigstens annähernd parallelzur mittleren Saitenrichtung (X-X) angeordnet ist.

13. Resonanzkörper nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens je ein Satz von nebeneinanderliegenden Biege-Versteifungselementen beiderseits mit Abstand von der parallel zur mittleren Saitenrichtung (X-X) verlaufenden Mittelachse eines flächenhaften Resonanzelementes angeordnet ist,

14. Resonanzkörper für Saiten-Streichinstrumente, mit einem durch einen Resonanzboden und eine Resonanzdecke gebildeten Resonanzhohlraum, wobei auf mindestens einer Oberfläche des Resonanzbodens und/oder der Resonanzdecke wenigsten ein langgestrecktes Biege-Versteifungselement angeordnet und wenigstens teilweise schubfest mit dem Resonanzboden bzw. der Resonanzdecke verbunden ist, insbesondere auch nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das langgestreckte Biege-Versteifungselement (V. , V- ) mit seiner Längsachse (Y, Z) unter einem Winkel (W., W) zwischen etwa 20° und 60 , vorzugsweise zwischen 25° und 45°, gegen die mittlere Saitenrichtung (X-X) angeordnet ist.

15. Resonanzkörper nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass am Resonanzboden und/oder an der Resonanzdecke je mindestens zwei unter einem Winkel gegeneinander geneigt angeordnete Biege-Versteifungselemente (V. , V_ ) vorgesehen sind.

16. Resonanzkörper nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von unter einem Winkel gegeneinander angeordneten und im Schnittpunkt (S) ihrer Längsachsen (Y, Z) wenigstens annähernd zusammenlaufenden Biege-Versteifungselementen (V. , V„ ) vorgesehen ist.

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17. Resonanzkörper für Saiteninstrumente, in It mi^idesTdn¥ '" einem flächenhaften Resonanzelement, wobei auf mindestens einer Oberfläche dieses Resonanzelementes wenigstens ein langgestrecktes Biege-Versteifungselement angeordnet und wenigstens teilweise schubfest mit dem flächenhaften Resonanzelement verbunden ist, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Biege-Versteifungselement mindestens einen Abschnitt aufweist, innerhalb dessen die Flanken (f,, f_) des Querschnittsprofils (b,, b„) wenigstens teilweise mit Abstand (a.. , a_?) innerhalb der zugehörigen, äusseren Profiltangente (s,, s„) verlaufen.

18. Resonanzkörper nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch wenigstens ein Biege-Versteifungselement mit einem in wenigstens einem Längenabschnitt T-förmig ausgebildeten Querschnittsprofil.

19. Resonanzkörper nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch wenigstens ein Biege-Versteifungselement mit einem in wenigstens einem Längenabschnitt doppel-T-förmig ausgebildeten Querschnittsprofil.

20. Resonanzkörper nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Biege-Versteifungselement an einer Scheitelfläche des T- bzw. Doppel-T-Profils schubfest mit dem Resonanzkörper verbunden ist.

21. Resonanzkörper für Saiteninstrumente, mit mindestens einem flächenhaften Resonanzelement, wobei auf mindestens einer Oberfläche dieses Resonanzelementes wenigstens ein langgestrecktes Biege-Versteifungselement angeordnet und

wenigstens teilweise schubfest mit dem flächenhaften Resonanzelement verbunden ist, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Biege-Versteifungselement innerhalb wenigstens eines Längsabschnitts einen über die gesamte Querschnittshöhe mit schubfestem Material besetzten Querschnitt von auf wenigstens einem Teil der Querschnittshöhe in Richtung zur benachbarten Oberfläche des Resonanzkörpfer hin abnehmender, wirksamer Querschnittsbreite aufweist.

22. Resonanzkörper für Saiteninstrumente, mit mindestens einem flächenhaften Resonanzelement, wobei auf mindestens einer Oberfläche dieses Resonanzelementes wenigstens ein langgestrecktes Biege-Versteifungselement angeordnet und wenigstens teilweise schubfest mit dem flächenhaften Resonanzelement verbunden ist, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Biege-Versteifungselement wenigstens einen Abschnitt aufweist, der schubfest mit einer benachbarten Oberfläche des Resonanzkörpers verbunden ist und innerhalb dessen das Verhältnis von Flächenträgheitsmoment (I) zum Flächeninhalt (F) des Profilquerschnitts (b) einschliesslich des unter dem Profilfuss befindlichen und mit diesem schubfest verbundenen Querschnittsbereich (p) eines benachbarten Resonanzkörperteils mindestens den

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Wert 20 mm , vorzugsweise einen solchen von mehr als 28 mm , aufweist.

23. Resonanzkörper nach einem der Ansprüche 17 - 22 für Saiten -Streichinstrumente mit einem durch einen Resonanzboden und einer Resonanzdecke gebildeten Resonanzhohlraum, wobei die Resonanzdecke an ihrer Aussenseite über einen Steg mit den Seiten gekoppelt ist, insbesondere für Violinen, Violen oder Violoncelli, gekennzeichnet durch die Anordnung des langgestreckten Biege-Versteifungselementes nach Art

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eines an sich bekannten Bassbalkens arf der Imien'S'eite'" der Resonanzdecke in annähernd paralleler oder spitzwinkliger Anordnung zur mittleren Saitenrichtung (X-X).

24. Resonanzkörper nach einem der Ansprüche 17 - 22 für Saiten- Zupfinstrumente mit einem durch einen Resonanzboden und einer Resonanzdecke gebildeten Resonanzhohlraum, insbesondere für Gitarren oder Lauten, gekennzeichnet durch die Anordnung des langgestreckten Biege-Versteifungselementes in an sich bekannter Weise an der Innenseite der Resonanzdecke sowie quer zur mittleren Saitenrichtung (X-X).

25. Resonanzkörper nach einem der Ansprüche 17 - 22 für mechanisierte Saiten -Zupfinstrumente, mit mindestens einem flächenhaften Resonanzelement, welches mit den Saiten der Bespannung gekoppelt ist, insbesondere für Cembali, Flügel oder Klaviere, gekennzeichnet durch die Anordnung wenigstens eines langgestreckten Biege-Versteifungselementes in an sich bekannter Weise an einer Oberfläche des flächenhaften Resonanzelementes sowie in einer die Saiten der Bespannung kreuzenden Richtung.

26. Resonanzkörper für Saiteninstrumente, insbesondere für Saiten-Streichinstrumente, mit mindestens einem flächenhaften Resonanzelement, das durch einen Steg mit der Bespannung gekoppelt ist, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich zwischen dem mit der Bespannung in Berührung stehenden Scheitelteil und dem mit dem flächenhaften Resonanzelement in Berührung stehenden Fussabschnitt des Steges auf mindestens einer Flachseite des Stegkörpers eine sich wenigstens teilweise

über die Breite des Stegkörpers erstreckende Einsenkung (ES) mit in Bezug auf die benachbarten Abschnitt des Stegkörpers verminderter Restdicke des Stegquerschnitts vorgesehen ist.

27. Resonanzkörper nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Begrenzungslinie (G ) der Einsenkung (ES) bogenförmig und etwa parallel zum gekrümmten Scheitel des Stegkörpers verlaufend ausgebildet ist.

28. Resonanzkörper nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Begrenzungslinie (G₁) der Einsenkung (ES) etwa im Bereich der halben Steghöhe verlaufend angeordnet ist.

29. Resonanzkörper nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Einsenkung (ES) über den Stegkörper nach unten bis in den Bereich des Fussabschnitts erstreckt.

30. Resonanzkörper nach einem der Ansprüche 26 bis 29. dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Flachseiten des Stegkörpers je mindestens eine Einsenkung (ES) vorgesehen ist und dass die Bodenflächen der beiderseitigen Einsenkungen zueinander wenigstens annähernd parallel verlaufend ausgebildet sind.

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