DE3518032C2

DE3518032C2 -

Info

Publication number: DE3518032C2
Application number: DE3518032A
Authority: DE
Inventors: Shuichi Sawada; Yoshihiko Hamamatsu Shizuoka Jp Murase
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1984-05-30
Filing date: 1985-05-20
Publication date: 1990-03-01
Also published as: US4649791A; NL185635C; NL185635B; NL8501525A; JPS6345119B2; DE3518032A1; JPS60254091A; US4718964A

Description

Die Erfindung betrifft einen länglichen Klangkörper für Schlagmusikinstrumente gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein solcher Klangkörper ist aus der JP-OS 59-19 997 bekannt.

Solche Klangkörper werden für Schlagmusik instrumente wie zum Beispiel Xylophon, Marimba und Vibraphon verwendet.

Die übliche Verwendung von Holz zur Herstellung von länglichen Klangkörpern ist unvermeidlich mit nach teiligen Ungleichförmigkeiten der Materialqualität und saisonalen Schwankungen verbunden, die sich auf die Tonqualität, z. B. die Tonfarbe und die Ton abstimmung auswirken.

Als Ersatz für Holz wurden bereits faserverstärkte Kunststoffe FRP (fiber reinforced plastics) vorgeschlagen. Die japanische Patent-Offenlegungsschrift 59-19 997 betrifft solche Vorschläge. Gemäß diesem früheren Vorschlag enthält ein Klangkörperstab aus FRP eine Vielzahl von Hohlräumen in Längsrichtung der Faser ausrichtung, wobei man gute Klangausbreitungseigen schaften zusammen mit milden und warmen Tonfarben erhält. Bei der Herstellung solcher Klangkörperstäbe gemäß diesem früheren Vorschlag werden Fasern oder dünne Stäbe aus Legierungen mit niedrigem Schmelz punkt, thermoplastische Harze oder thermo-schmelzende Materialien in einer Harzmatrix in Richtung der Faser ausrichtung zur Herstellung der obengenannten Hohl räume verteilt, und die Harzmatrix wird zum Entfernen dieser Fasern oder Stäbe durch Schmelzen erwärmt. Dieses Verfahren erfordert mehrstufige Verfahrens schritte, welche naturgemäß hohe Produktionskosten verursachen. Die DE-OS 24 31 151 zeigt einen Klangstab aus faserverstärkten Kunststoffen ohne längsverlaufende Hohlräume. Die US-PS 44 11 187 zeigt Klangstäbe aus miteinander laminierten verschiedenen Materialien.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, den bekannten Klangkörper nach der JP-OS 59-19 997 so weiterzubilden, daß unter Beibehaltung hoher Tonqualität eine einfache Herstellung ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unter ansprüchen enthalten.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, in welcher mehrere Aus führungsformen als Beispiele dargestellt sind. Darin zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines FRP-Teils zur Verwendung bei der Herstellung eines länglichen Klangkörpers nach der Erfindung,

Fig. 2 u. 3 perspektivische Darstellungen eines Beispiels zur Erklärung der Arbeits schritte bei der Herstellung eines länglichen Klangkörpers nach der Erfindung,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Beispiels eines FRP-Teils für die Verwendung bei der Her stellung eines länglichen Klang körpers nach der Erfindung, und die

Fig. 5A und 5B perspektivische Ansichten von zwei weiteren Beispielen von laminierten Kombinationen aus dem in Fig. 4 gezeigten FRP-Teil.

Die Herstellung eines länglichen Klangkörpers nach der Erfindung beruht auf der Art der Lamination, in welcher eine Vielzahl von FRP-Teilen, die jeweils die Form einer dünnen Platte haben, miteinander laminiert werden.

Bei der Herstellung eines FRP-Teils wird eine Vielzahl von Verstärkungsfasern in einer Harzmatrix verteilt und mindestens in Längsrichtung des FRP-Teils gestreckt oder verlängert oder in Längs richtung ausgerichtet. Im Hinblick auf die mechanische Festigkeit des Klangkörpers können sie jedoch teil weise auch in verschiedenen Richtungen ausgerichtet werden.

Ein Beispiel eines FRP-Teils 30 ist in Fig. 1 gezeigt, welches eine Reihe von Längsöffnungen 31 in Form von rechteckigen Nuten enthält. Alternativ hierzu können die Längsnuten 31 auch eine halbmond förmige Querschnittsform haben.

Zur Verstärkung werden Borfasern, Glasfasern, Aramid fasern, Kohlefasern und/oder sogenannte Whiskers bzw. haarartige Fasern aus Siliziumcarbid und Bornitrid verwendet, entweder einzeln oder in Kombination. Hochelastische Kohlefasern werden bevorzugt verwendet.

Für die Matrix werden thermoplastische Harze, z. B. Epoxyharze, ungesättigte Polyesterharze und Phenolharz verwendet. Insbesondere Epoxyharze zeigen gute Haft eigenschaften bezüglich Kohlefasern. Vor dem Aus härten werden ausgerichtete Verstärkungsfasern in ein Harzbad gegeben.

Das Volumengehaltsverhältnis der Verstärkungsfasern mit Bezug auf die Harzmatrix sollte im Bereich von 30% bis 80%, vorzugsweise im Bereich von 50% bis 65% liegen. Unterhalb 30% wird keine ausreichende Verstärkung erwartet, und bei einem Gehaltsverhältnis über 80% ergibt sich keine gleichförmige Verteilung der Verstärkungsfasern. In beiden Fällen erhält man keine ideale Klangausbreitung. Die Art und das Ge haltsverhältnis der hinzuzufügenden Fasern wird vorzugs weise so festgelegt, daß der Young-sche Modul des Produkts möglichst bei 2000 kg/mm² oder höher liegt. Ein Teil der Verstärkungsfasern kann die Form eines Stoffgewebes haben.

Wie vorstehend erwähnt, enthält das FRP-Teil eine Vielzahl von Längsöffnungen oder Längsporen. Die Gesamtgröße der Längsöffnungen in Dickenrichtung des FRP-Teils sollte 90% oder weniger der Dicke des FRP-Teils betragen. Wenn die Gesamtgröße diese Obergrenze überschreitet, wird die Biegefestigkeit des FRP-Teils unannehmbar herabgesetzt.

Die Längsöffnungen sollten im wesentlichen gleich förmig über den gesamten Querschnitt des Klang körpers verteilt sein. Ferner sollte die Gesamt querschnittsfläche der Längsöffnungen vorzugsweise im Bereich von 5% bis 70% von der Querschnitts fläche des Klangkörpers betragen, und die Quer schnittsfläche jeder einzelnen Längsöffnung sollte bei 300 mm² oder weniger liegen. Wenn die Größe der Längsöffnungen diese Obergrenze überschreitet, beein flussen Resonanzmängel der Längsöffnungen nachteilig die Tonqualität. Wenn die Verteilung der Längs öffnungen in Dickenrichtung des Klangkörpers verzerrt ist, hat eine Änderung der Größe eines Bodenaus schnittes zur Tonabstimmung eine Änderung der Ton qualität zur Folge. Wenn die Verteilung der Längs öffnungen in Breitenrichtung des Klangkörpers ver zerrt ist, erzeugt diese verzerrte Verteilung Defor mationskomponenten, welche eine äußere Scherspannung zusätzlich zur normalen Leitungsvibration oder Biegevibration erzeugt, wodurch die Tonausbreitung reduziert wird.

Gemäß einem typischen Herstellungsverfahren nach der Erfindung werden eine Vielzahl von FRP-Teilen zu sammen-laminiert. Ein Beispiel ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt, bei welchem die in Fig. 1 gezeigten FRP- Teile 30 verwendet werden. Gemäß Fig. 2 sind sie so miteinander laminiert oder schichtartig verbunden, so daß die mit den Längsöffnungen oder Längsnuten 31 eines FRP-Teils 30 versehene Fläche mit einer flachen Ober fläche eines benachbarten FRP-Teils 30 bepaart wird. Die letzte mit Längsöffnungen versehene Oberfläche einer solchen laminierten Kombination ist mit einer flachen FRP-Platte 32 abgedeckt. Bei der Lamination können Glas fasermatten und/oder Kohlefasermatten zwischen benach barte FRP-Teile zur Bildung einer sehr starren Ver bindung eingefügt werden. Epoxydharz oder Resorcinol- Typ-Verbindungen werden für die Lamination bevorzugt verwendet. Dabei erhält man einen Klangkörper 100, wie er z. B. in Fig. 3 gezeigt ist, welcher mit einem Bodenausschnitt 33 zur Tonabstimmung versehen ist.

Die Lage des Bodenausschnittes sollte so gewählt werden, daß die Schlagfläche des Klangkörpers gegen über dem Bodenausschnitt sich in einer Ebene senkrecht zu den Bindeschichten zwischen den FRP-Teilen erstreckt. Mit einer solchen Anordnung entstehen bei Biegedefor mationen keine Spannungskonzentrationen, z. B. Scher deformationen, an den Bindeschichten, wodurch ein An stieg des tan δ gut gemildert wird, was die Sicher stellung einer guten Tonausbreitung zur Folge hat. Ansonsten würde durch das Vorhandensein von Binde schichten ein hoher Anstieg im tan δ verursacht. Wenn die Schlagfläche des Klangkörpers sich parallel zu den Bindeschichten zwischen den FRP-Teilen er streckt, entsteht eine Konzentration an verformenden Scherkräften an den nur wenig elastischen Binde schichten bei Biegeverformungen der hochelastischen FRP-Teile und es entsteht eine Erhöhung des tan δ des gesamten Klangkörpers mit einer entsprechenden Reduzierung der Klangausbreitung. Da diese Streß konzentration für den Wohlklang, Harmonie und die hohen Obertöne von großer Bedeutung ist, erzeugt eine geeignete Wahl der Verbindungen von niedrigen tan δ holzartige Klänge. Dadurch ermöglicht die Kombination von Klangkörpern oder Klangstäben mit verschiedenen Schlagflächenausbildungen ein frei festlegbares Tonmusterdesign.

Bei der in Fig. 2 gezeigten praktischen Ausführungs form sind fünf FRP-Teile 30, von welchen jedes 4 bis 5 Längsöffnungen 31 in Form von Längsnuten hat, miteinander laminiert, und die Querschnittsfläche von jeder Nut beträgt 3 mm mal 2,5 mm = 7,5 mm².

Ein in Fig. 4 gezeigtes weiteres Beispiel eines FRP- Teils 40 enthält zwei Reihen von Längsöffnungen 41 in Form von Längsnuten, welche auf voneinander abge wandten Flächen gebildet sind. Anstelle der gezeigten rechteckigen Querschnittsform, können die Längs öffnungen bzw. die Längsnuten auch halbmondförmige Querschnittsformen haben. Die FRP-Teile 40 können in verschiedenen Laminat-Kombinationen miteinander verbunden werden. Ein Beispiel ist in Fig. 5A gezeigt, bei welchem eine Vielzahl von FRP-Teilen 40 und eine Vielzahl von ebenen FRP-Platten 42 wechselweise lami niert sind, so daß die letzten mit Längsnuten bzw. Längsöffnungen versehenen Oberflächen mit den flachen und ebenen FRP-Platten 42 abgedeckt sind. Ein weiteres Beispiel zeigt Fig. 5B, bei welchem eine Vielzahl von FRP-Teilen miteinander laminiert ist und nur die letzten mit Längsöffnungen versehenen Ober flächen mit flachen FRP-Platten 42 abgedeckt sind.

Claims

1. Länglicher Klangkörper für Schlagmusikinstrumente, welcher eine Harzmatrix enthält, in welcher Verstärkungsfasern verteilt sind und sich im wesentlichen in Längsrichtung des Klangkörpers erstrecken, mit in Längsrichtung des Klangkörpers verlaufenden Kanälen, dadurch gekennzeichnet, daß der Klangkörper eine Mehrzahl von Platten (30; 40) aus dem faserverstärkten Harzmaterial umfaßt, die miteinander laminiert sind und zumindest auf einer ihrer einander zugewandten Oberflächen Längsnuten (31; 41) haben, die zusammen mit einer gegenüberliegenden Platte (30; 40) die Kanäle bilden.

2. Klangkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Platten (40) mit einander zugewandten Längsnuten (41) Zwischenplatten (42) ohne Längsnuten (41) angeordnet sind.

3. Klangkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsnuten (41) von mindestens zwei Platten einander so gegenüberliegen, daß jeweils zwei gegenüberliegende Längsnuten (41) zusammen einen Kanal bilden.

4. Klangkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige der Platten (40) auf zwei voneinander abgewandten Oberflächen mit Längsnuten (41) versehen sind.

5. Klangkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Oberfläche, welche sich senkrecht zu den mit den Längsnuten (31) versehenen Oberflächen erstreckt, ein Stimmbogenausschnitt (33) gebildet ist.

6. Klangkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumengehaltsverhältnis der Verstärkungsfasern mit Bezug auf die Harzmatrix im Bereich von 50% bis 65% liegt.