EP0045462A2

EP0045462A2 - Resonanz- und/oder Schwingkörper für Klangerzeugungsgeräte

Info

Publication number: EP0045462A2
Application number: EP81105864A
Authority: EP
Inventors: Georg Ignatius
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-07-31
Filing date: 1981-07-24
Publication date: 1982-02-10
Also published as: EP0045462A3; JPS5758192A; DE3029065A1

Abstract

Bei Resonanz- und Schwingkörpern für Klangerzeugungsgeräte, wie Saiten- und Blas-Musikinstrumente sowie Lautsprecher, besteht das Problem, mit geringtem Aufwand eine hohe Klangfülle und insbesondere ein breites, im relevanten Hörbereich ausgeprägtes Resonanzspektrum zu erzielen. Langgestreckte Ansatzelemente (V1, V1a, V1b, V2, V22, V1s, V2s; Vb) mit geringem Querschnitt, insbesondere auch in Parallelanordnung und mit gemeinsamen Fusselement (VF), sowie mit hohem Verhältnis von Längs-Biegesteifigkeit zu Masse, in schubfester Verbindung mit einem flächenhaften oder stabförmigen Resonanz- bzw. Schwingelement (RB), bewirken bezüglich der stehenden Schwingungen in Längsrichtung der Ansatzelemente eine überwiegende Versteifung bzw. Betonung höherer Frequenzen und bezüglich der Schwingungen in Querrichtung der Ansatzelemente eine überwiegende, zusätzliche Massenbelegung bzw. Betonung tieferer Frequenzen. Die Anwendung erstreckt sich insbesondere auch auf Resonanzböden von mechanisierten Saiten-Zupfinstrumenten mit stegförmigen Ansatzelementen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Resonanz-und/oder Schwingkörper für Klangerzeugungsgeräte, insbesondere für Saiten- oder Blas-Musikinstrumente sowie für Lautsprecher mit elektrischer Erregung, mit mindestens einem flächenhaften oder balkenförmigen Resonanz- bzw. Schwingelement, wobei auf mindestens einer Oberfläche des Resonanz- bzw. Schwingkörpers wenigstens ein langgestrecktes Ansatzelement angeordnet ist, welches hinsichtlich von Biegeschwingungen des Resonanz- bzw. Schwingkörpers in seiner Längsrichtung vorwiegend versteifend und in seiner Querrichtung vorwiegend die Schwingmasse erhöhend wirkt.
Resonanzkörper mit Ansatzelementen der vorgenannten Art sind bekannt, beispielsweise in Gestalt des bekannten Bassbalkens bei Saiten- Streichinstrumenten wie Violinen, Violen und Violoncelli. 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 die Saiten abstützenden Steges angeordnet ist, gegen den Resonanzboden abgestützt ist. Der Bassbalken hat als Versteifungselement nicht 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 Resonanzdeckenbereich 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 verlaufende Balken bekannt. Diese Balken haben üblicherweise eine vergleichsweise grosse Querschnittsfläche und haben daher vorwiegend statische Festigkeitsfunktionen bei vergleichsweise grosser Schwingmasse und Dämpfung.
Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung eines Resonanz- bzw. Schwingkörpers, der sich durch hohe Biegesteifigkeit in Längsrichtung des Ansatzelementes bei vergleichsweise wenig erhöhter Schwingmasse und Dämpfung und somit durch ein verbessertes Schwingverhalten auszeichnet.
Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich gemäss verschiedenen, grundsätzlich voneinander unabhängig anwendbaren Massnahmen,durch die Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 5 bzw. 7 bzw. 9, 12 oder 15. Diese Lösungen beruhen auf den gemeinsamen Grundgedanken, die angewendeten Ansatzelemente 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 Längsversteifung mit verbessertem Schwing-Resonanzverhalten vor allem im oberen Frequenzbereich des Hörspektrums mit vergleichsweise sehr geringen Querschnittsflächen des Biege-Versteifungselementes erreichbar ist. Der angegebene Wert von etwa 12mm² stellt erfahrungsgemäss eine Grenze dar, oberhalb deren - ohne sonstige Vorkehrungen- die Massen - und Dämpfungszunahme infolge des zusätzlichen Versteifungselementes den Einfluss der verbesserten Längs-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 2,5 mm. Die maximale Querschnitthöhe ist dabei ebenfalls vergleichsweise gering, vorzugsweise zwischen etwa 2,5 und 3,5 mm.
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 Maximalwert 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 Ansatzelementen in nebeneinanderliegender Anordnung mit vergleichsweise geringem gegenseitigen Abstand vor. Eine solche Mehrfachanordnung führt zur Einbeziehung eines wesentlich grösseren Flächenbereiches des zu versteifenden Resonanzelementes in den Schubverbund mit den Längsversteifungselementen ein, so dass insgesamt eine grössere Querschnittsfläche zugelassen werden kann. Gleichzeitig bewirken solche Anordnungen eine erhöhte Massenbelegung ohne wesentliche Versteifung, d.h. eine-Betonung vergleichsweise tiefer, in wichtigen Hörbereichen liegender Resonanzfrequenzen in Bezug auf die sich quer zur Längsrichtung der Ansatzelemente erstreckenden, stehenden Schwingungen des Resonanz- bzw. Schwingkörpers. Damit ergibt sich erfahrungsgemäss eine besondere Verbesserung der Klangfülle. Hervorragende Klangergebnisse haben sich insbesondere auch bei durch ein gemeinsames Fusselement miteinander und mit dem Resonanzelement verbundenen Ansatzelementen ergeben, wobei sich eine grossflächige und besonders schubsteife Verbindung zwischen den Ansatzelementen und dem Resonanzelement ergibt.
Die dritte Lösungsvariante bezieht sich auf Saiten-Streichinstrumente und richtet sich im wesentlichen auf eine bestimmte Schräganordnung von langgestreckten Ansatzelementen gegen die mittlere Saitenvorrichtung, d.h. bei der üblichen Resonanzköqer-Bauform von Violinen, Violen und Violoncelli gegen die Instrumentenlängsachse. Der angegebene Schrägwinkelbereich von 30° 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, sektorenartige Flächenbereiche, die von der Längsversteifungswirkung an ihren Rändern weitgehend erfasst bzw. überdeckt werden. Dies gilt vor allem für eine Winkelanordnung im Bereich zwischen etwa 35° und 45°, die zu etwa symmetrischen Sektorenbereichen der Resonanzflächen führt. Im Interssse einer flächenhaften Aussteifung und Aufteilung in kleinere, ringsum mehr oder weniger geschlossen durch Versteifungselemente umrandete Bereiche empfiehlt sich eine sternartige Verzweigung mehrerer langgestreckter BiegeVersteifungselemente, die unter.einem Winkel gegeneinander angeordnet sind und im Schnittpunkt ihrer Längsachse wenigstens annähernd zusammenlaufen.
Weitere Lösungsvarianten, die in den Ansprüchen 9, 12 und 13 gekennzeichnet sind, beruhen ebenfalls auf dem Gedanken einer hohen Versteifungswirkung in bestimmten Richtungen bei vergleichsweise geringer Massen - und Dämpfungszunahme, jedoch unabhängig von der Gesamtgrösse der Ansatzelemente. Hierzu gibt der erstgenannte Anspruch eine seitliche Einschnürung der Querschnittskontur an die Hand. 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 13 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 des Querschnitts trägt der Tatsache Rechnung, dass durch die schubfeste Verbindung mit 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 13 trägt endlich quantitativen Versuchsergebnissen hinsichtlich der Querschnittsgestaltung von Längs-Versteifungselementen Rechnung, die auf dem Verhältnis von Flächenträgheitsmoment und Querschnittsfläche des Ansatzelementes enschliesslich eines mit dessen Fuss 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 Ansatzelementes - 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 Ansatzelemente nach Art der üblichen Bassbalken bei Streichinstrumenten bzw. der Quer- und Schrägbalken bei Hand- und Mechanik-Zupfinstrumenten. Es ist besonders zu erwähnen, dass praktische 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.
Es versteht sich übrigens, dass Ansatzelemente auch aus dem Material des Resonanz- bzw. Schwingkörpers heraus gearbeitet oder aus diesem einstückig angeformt sein können.
Der grundliegende 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 diese Schwingungsgebilde durch Massenverminderung bei mehr oder weniger unbeeinträchtigter Biegesteifheit eine beachtliche Verbesserung des Klangbildes hervorrufen kann. Hierzu findet sich im Anspruch 16 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-Ansatzelementen,
Fig. la eine Profil-Seitenansicht eines Dreifachsatzes von Ansatzelementen,
Fig. lb einen Querschnitt des Ansatzelementes nach Fig. la,
Fig. lc eine Profil-Seitenansicht eines ersten, seitlich angeordneten Ansatzelementes,
Fig. ld eine Profil-Seitenansicht eines ersten Schräg-Ansatzelementes,
Fig. le einen Querschnitt des Ansatzelementes nach Fig. ld,
Fig. lf eine Profil-Seitenansicht eines zweiten, auf der anderen Seite des mittleren Elementes angeordneten Ansatzelementes,
Fig. lg eine Profil-Seitenansicht eines zweiten, im unteren Bereich des Resonanzbodens angeordneten Ansatz-Elementes,
Fig. 2 eine Innenansicht einer Resonanzdecke entsprechend dem Resonanzboden nach Fig. 1,
Fig. 2a eine Profil-Seitenansicht eines seitlichen Ansatzelementes am Resonanzboden nach Fig. 2,
Fig. 2b und
Fig. 2c je eine Profil-Seitenansicht eines an das Ansatzelement nach Fig. 2a stossenden Schräg-Versteifungselementes,
Fig. 2d undFig. 2e je eine Profil-Seitenansicht eines an einen Bassbalken stossenden Schräg-Ansatzelementes,
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-Querschnittsprofils mit angrenzendem Abschnitt der Resonanzdecke,
Fig. 3b eine zweite Ausführung eines Bassbalken-Querschnittprofils 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 Innenansicht der Resonanzdecke einer Gitarre mit Quer-Ansatzelementen,
Fig. 4a bis Fig. 4d je eine Seitenansicht eines der Quer-Ansatzelemente nach Fig. 4,
Fig. 4e in grösserem Massstab das Querschnittsprofil der Ansatzelemente nach Fig. 4 mit angrenzendem Abschnitt der Resonanzdecke,
Fig. 5 eine schematische Draufsicht des Resonanzbodens eines Flügels mit teilweise angedeuteter Bespannung und Schräg-Ansatzelementen,
Fig. 5a eine Seitenansicht eines Schräg-Ansatzelementes aus Fig. 5,
Fig. 5b in grösserem Massstab das Querschnittsprofil des Ansatzelementes nach Fig. 5a,
Fig. 6 eine schematische Rückansicht eines Klavier-Resonanzbodens mit Schräg-Ansatzelementen,
Fig. 6a eine Seitenansicht eines der Schräg-Versteifungselementes nach Fig. 6,
Fig. 6b in grösserem Massstab das Querschnittsprofil der Ansatzelemente 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-Ansatzelementen in Einzel- und Mehrfach- sowie Längs-und Schräganordnung versehen. Ein Längsversteifungs-Ansatzelement V₁ ist in Parallelanordnung mit zwei weiteren, gleichartigen Ansatzelementen V_la und V_lb längs der Mittelachse X-X des Instrumentes angeordnet, die mit der mittleren Saitenrichtung der Bespannung übereinstimmt. Wie aus Fig. la hervorgeht, verläuft die Querschnittshöhe h₁dieses Ansatzelementes in Längsrichtung von einem Minimalwert h₁₀ am oberen Ende über einen Maximalwert H₁₀ im mittleren Bereich des Elementes zu einem zweiten Miniwert h₁₁ am unteren Ende. Die minimale Querschnittshöhe entspricht im Beispielsfall der Dicke eines gemeinsamen Fusselementes VF, mit dem die drei Elemente einstückig verbunden sind. Das gemeinsame Fusselement ist in der aus Fig. lb ersichtlichen Weise mit der Innenseite des Resonanzbodens RB verleimt, wobei die grossflächige Verleimung für eine schubfeste und steife Verbindung mit dem darunter befindlichen Abschnitt des Resonanzbodens sorgt. Es ergibt sich insgesamt ein vergleichsweise breiter, zusammenhängender Querschnittsbereich des versteiften Schwingungsgebildes. Der in Fig. lb im Massstab 3 : 1 dargestellte Maximalquerschnitt der Ansatzelemente V₁, V_1a und V_lb zeigt weiterhin, dass die Querschnittsfläche der einzelnen Elemente einschliesslich des zugehörigen Abschnitts des gemeinsamen Fusselementes etwa bei 10mm² und somit unter dem Grenzwert von etwa 12mm² liegt. Weiterhin beträgt die maximale Querschnittsbreite Bl gemäss Fig. lb etwa 2,5mm, während die maximale Querschnittshöhe H₁ etwa 3mm beträgt. Der gegenseitige Abstand a der nebeneinanderliegenden Elemente 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, grossfächige Verbindung mit dem Resonanzboden begünstigt.
Die Längsausdehnung A der Ansatzelemente V₁, V_la' V_1b übergreift den wesentlichen Teil der Resonanzbodenlänge, so dass praktisch der gesamte Mittelbereich dieses Resonanzelementes in die Längsversteifungswirkung einbezogen ist.
Weiterhin sind im Beispielsfall noch beiderseits der Mittelachse X-X verschiedene, dreigliedr Sätze von Ansatzelementen V₂, V₂₁ und V₂₂ mit je einem gemeinsamen Fusselement in Parallelanordnung zur Mittelachse X-X schubfest mit dem Resonanzboden verbunden. Die Längspro . file dieser Ansatzelemente gemäss Fig. lc und lf sind einerseits der Wölbung des Resonanzbodens angepasst und andererseits entsprechend der angestrebten, maximalen Längsversteifungswirkung im mittleren Resonanzbodenbereich ebenfalls bogenförmig gestaltet. Damit ergibt sich eine Versteifungswirkung praktisch über die gesamte Breite des Resonanzbodens in dessen Mittelbereich und mit gleichmässiger Abnahme nach oben und unten bis zum Beginn der seitlichen Ausbauchungen. Die letztgenannten Bereiche sind durch weitere Ansatzelemente V_1s und V_2s sektorartig ^ge-gliedert, wobei diese Elemente unter einem Winkel W₁ bzw. W₂ von etwa 45⁰ gegen die Mittelachse X-X geneigt angeordnet sind. Im Beispielsfall ist die Länge dieser Elemente entsprechend der Gesamtlänge A der mittleren Ele- ^mente V₁, V_1a. V_1b gewählt, womit die oberen und unteren Ausbauchungen über ihre Breite gleichmässig von der Versteifungswirkung erfasst sind.
Wesentlich für die gleichmässige Längsversteifungswirkung ist die aus Fig. 1 ersichtliche Anordnung jeweils mehrerer Ansatzelemente in der Weise, dass ihre Längsachsen Y bzw. Z (für die Versteifungselemente V_ls bzw. V_2s) jeweils in einem Schnittpunkt S wenigstens annähernd zusammenlaufen, so dass sich eine Verzweigungsstelle ergibt, in die im Beispielsfall auch die Endabschnitte der mittleren Ansatzelemente einbezogen sind. Die Winkelanordnung der beiderseitigen Schräg-Ansatzelemente ist symmetrisch zur Mittelachse X-X, wie dies dem im wesentlichen längssymmetrischen Aufbau des Resonanzkörpers entspricht. Die Neigungswinkel der Schräg-Ansatzelemente gegen die Mittelachse können dabei in gewissen Grenzen variiert werden, und zwar erfahrungsgemäss zwischen etwa 30° 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 35⁰, 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 Schrägwinkel angeordneter Ansatzelemente oder auch durch Verlängerung der beiderseitigen Ansatzelemente erreicht werden.
Die Längsversteifungs- und Querbeschwerungsanordnung für eine Resonanzdecke RD gemäss Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen des Resonanzbodens durch eine vereinfachte Ausbildung der Schräg-Ansatzelemente, die mit ihrem Längsprofil in den Fig. 2b bis 2e angedeutet sind, sowie durch die Einbeziehung eines Bassbalkens Vb und eine abweichende Ausbildung von durch den Ansatzpunkt B des Stimmstockes verlaufenden Längs-Ansatzelementen V₃. Während die entsprechenden Elemente V₂und V₂₁ am Resonanzboden gemäss Fig. 1 zueinander fluchtend in gegenseitigem Längsabstand im Bereich der Stimmstock-Ansatzstelle B angeordnet waren, sind die Ansatzelemente V₃ mit ihren beiderseits des Stimmstockes angeordneten Abschnitten durchlaufend einstückig ausgebildet, wobei jedoch im Bereich des Stimmstockes ein ausgeprägtes, relatives Minimum h12 der Querschnittshöhe vorgesehen ist (siehe das in Fig. 2a angedeutete Längsprofil). Im übrigen bilden die Elemente V₃ wiederum einen dreigliedrigen Satz mit gemeinsamem Fusselement, wie dies in Fig. 1 für das mittlere Element angedeutet ist.
Gegebenenfalls können auch die Schräg-Ansatzelemente als mehrgliedrige Sätze und vorzugsweise mit gemeinsamem Fusselement ausgebildet werden. Dies ist in Fig. 2 am Beispiel von zweigliedrigen Versteifung_ssät_zen für die in der Stimmstockhälfte der Resonanzdecke liegenden Schräg-Ansatzelemente 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_l und b₂ (symmetrisch beiderseits des Längsprofilscheitels gemäss Fig. 3 jeweils zweifach vorhanden). Das Profil b_list demgemäss doppel-T-förmig, das Profil b₂ T-förmig mit an der Resonanzdecke RD liegendem, verbreiterten Flanschteil, welcher den Fussabschnitt des Profils bildet, während der zur Resonanzdecke entgegengesetzt angeordnete Scheitelbereich des Profils als geradlinig begrenzter Stegabschnitt ausgebildet ist. In jedem Fall verlaufen die Profilflanken f₁ bzw. f₂ mit einem Maximalabstand a₁ bzw. a₂ innerhalb der zugehörigen äusseren Profiltangenten s₁ bzw. s₂. 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 p der Resonanzdecke in die zugrundegelegte Querschnittsfläche und das entsprechende Flächenträgheitsmoment einbezogen. Beispielsweise für das Profil b₂ ergibt sich ein Verhältnis 1/F (Flächenträgheitsmoment zu Querschnittsfläche) von 22,7mm , während der entsprechende Verhältniswert für ein Vollprofil entsprechend den strichpunktiert gezeichneten Profiltangenten 15,8mm2 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 grossflächige Verleimung einer Scheitelfläche 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. Erfahrungsgemäss sind Werte von mehr als 28mm 2 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 Versteifungswirkung auf die wichtigsten Resonanzbereiche mit vergleichsweise grosser Einsparung an Holzmasse und damit zur Verbesserung des Klangbildes wesentlich bei. Das Längsprofil gemäss Fig. 3 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, in Längsrichtung der langgestreckten Ansatzelemente wirkende Versteifungskonstruktion auf die bei Gitarren und Lauten üblichen Querbalken. Diese Ansatzelemente V₄ bis V₇ sind in der aus Fig. 4e ersichtlichen Weise mit dem 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 Fig. 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-Ansatzelementen 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 Elementen versehenen Cembalo ergaben sich besonders ausgeprägte Verbesserungen in der Klangfülle. Aehnliche Ergebnisse wurden bei einem Klavier einfacher Bauart mit entsprechenden, in den Fig. 6, 6a und 6b angedeuteten Ansatzelementen erzielt. Es ergab sich ein weich einsetzendes und gleichzeitig volles Klangbild, wie es einem Instrument weit höheren Bauaufwandes entspricht.
Endlich zeigt Fig. 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_I 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 beträchtliche Masseneinsparung im Bereich der zueinander parallelen Bodenflächen der Einsenkungen ES ermöglicht. Durch isolierte Anwendung dieser Stegausbildung wurden auch hierfür merkliche Verbesserungen reproduzierbar nachgewiesen.
Die erfindungsgemässe Klangverbesserungseffekte lassen sich durch sinngemässe Anwendung der verschiedenen Massnahmen für sich oder in Kombination grundsätzlich bei Klangerzeugungsgeräten verschiedenster Art anwenden also z.B. auch bei Blasinstrumenten und sogar bei Lautsprechern. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist jedoch dasjenige der Saiteninstrumente, vor allem auch der mechanisierten Zupfinstrumente wie Klavier und Cembali.

Claims

1. Resonanz- und/oder Schwingkörper für Klangerzeugungsgeräte, insbesondere für Saiten- oder Blas-Musikinstrumente sowie für Lautsprecher mit elektrischer Erregung, mit mindestens einem flächenhaften oder balkenförmigen Resonanz- bzw. Schwingelement, wobei auf mindestens einer Oberfläche des Resonanz- bzw. Schwingkörpers wenigstens ein langgestrecktes Ansatzelement angeordnet ist, welches hinsichtlich von Biegeschwingungen des Resonanz- bzw. Schwingkörpers in seiner Längsrichtung vorwiegend versteifend und in seiner Querrichtung vorwiegend die Schwingmasse erhöhend wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Querschnittsfläche des Zusatzelementes (V₁) höchstens etwa 12mm 2 beträgt.

2. Resonanzkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Querschnittshöhe (H₁) und die maximale Querschnittsbreite (B₁) des Ansatzelementes (V₁) höchstens etwa 4 mm, vorzugsweise höchstens 3mm beträgt.

3. Resonanzkörper nach Anspruch 1 oder 2, 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 annähernd parallel zur mittleren Saitenrichtung (X-X) verlaufendes Ansatzelement (V₂, V₂₁) am Resonanzboden und/oder an der Resonanzdecke angeordnet ist.

4. Resonanzkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei wenigstens annähernd fluchtend verlaufende Ansatzelemente (V₂, V₂₁) mit gegenseitigem Längsabstand im Bereich des Stimmstockes vorgesehen sind.

5. 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 Ansatzelement angeordnet und wenigstens teilweise schubfest mit dem flächenhaften Resonanzelement verbunden ist, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von langgestreckten Ansatzelementen (V₁, V_1a, V_1b) mit einem gegenseitigen Abstand (a) nebeneinanderliegend angeordnet ist, welcher Abstand (a) höchstens etwa gleich der maximalen Querschnittsbreite (B₁) der Biegeversteifungselemente bemessen ist.

6. Resonanzkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von nebeneinanderliegenden Ansatzelementen durch ein gemeinsames Fusselement (VF) zu einer Baueinheit verbunden ist.

7. 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 wenigstens ein langgestrecktes Ansatzelement 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 Ansatzelement (V_1s' V2s) mit seiner Längsachse (Y, Z) unter einem Winkel (W₁, W₂) zwischen etwa 30° und 60°, vorzugsweise zwischen 35° und -45°, gegen die mittlere Saitenrichtung (X-X) angeordnet ist.

8. Resonanzkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von unter einem Winkel gegeneinander angeordeten und im Schnittpunkt (S) ihrer Längsachsen (Y, Z), wenigstens annähernd zusammenlaufenden Ansatzelementen (V_1s' V_2s) vorgesehen ist.

9. Resonanzkörper für Saiteninstrumente, mit mindestens einem flächenhaften Resonanzelement, wobei auf mindestens einer Oberfläche dieses Resonanzelementes wenigstens ein langgestrecktes Ansatzelement angeordnet und wenigstens teilweise schubfest mit dem flächenhaften Resonanzelement verbunden ist, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansatzelement mindestens einen Abschnitt aufweist, innerhalb dessen die Flanken (f₁, f₂) des Querschnittsprofils (b₁, b₂) wenigstens teilweise mit Abstand (a₁, a₂) innerhalb der zugehörigen, äusseren Profiltangente (s₁, s₂) verlaufen.

10. Resonanzkörper nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch wenigstens ein Ansatzelement mit einem in wenigstens einem Längsabschnitt T-förmig ausgebildeten Querschnittsprofil.

11. Resonanzkörper nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch wenigstens ein Ansatzelement mit einem in wenigstens einem Längenabschnitt doppel-T-fömig ausgebildeten Querschnittsprofil.

12. Resonanzkörper für Saiteninstrumente, mit mindestens einem flächenhaften Resonanzelement, wobei auf mindestens einer Oberfläche dieses Resonanzelementes wenigstens ein langgestrecktes Ansatzelement angeordnet und wenigstens teilweise schubfest mit dem flächenhaften Resonanzelement verbunden ist, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansatzelement 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 Resonanzkörpers hin abnehmender, wirksamer Querschnittsbreite aufweist.

13. Resonanzkörper für Saiteninstrumente, mit mindestens einem flächenhaften Resonanzelement, wobei auf mindestens einer Oberfläche dieses Resonanzelementes wenigstens ein langgestrecktes Ansatzelement angeordnet und wenigstens teilweise schubfest mit dem flächenhaften Resonanzelement verbunden ist, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansatzelement 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 Wert 20mm2, vorzugsweise einen solchen von mehr als 28mm2, aufweist.

14. Resonanzkörper nach einem der Ansprüche 9 bis 13, 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).

15. Resonanzkörper nach einem der Ansprüche 9 bis 14, 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.

16. 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 Abschnitte des Stegkörpers verminderter Restdicke des Stegquerschnitts vorgesehen ist.