FR2807862A1

FR2807862A1 - Violin fingerboard and body made from combination of wood and carbon fibres

Info

Publication number: FR2807862A1
Application number: FR0004681A
Authority: FR
Inventors: Gildas Bellego
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-04-12
Filing date: 2000-04-12
Publication date: 2001-10-19

Abstract

The violin has a fingerboard (10) made from a light wood covered with a layer of carbon fibre. The body of the instrument is made from a carbon fibre section (1) for the shell and an spruce wood section (8) for the harmony table, glued together. The shell has a convex outer surface and an additional inner weight (4) close to its core (7). The harmony table is designed to be easily replaced in the event of excessive wear.

Description

DESCRIPTION La présente invention concerne la fabrication du violon, dans son détail et sa globalité (matériaux et forme). .Le violon est un instrument de musique très achevé après 300 ans d'existence. Les moindres modifications se répercutent sur sa structure statique (équilibre des forces), dynamique (production du son), ergonomique (son utilisation), et esthétique (l'harmonie ses lignes). DESCRIPTION The present invention relates to the manufacture of the violin, in its detail and its entirety (materials and form). The violin is a very accomplished musical instrument after 300 years of existence. The slightest changes have repercussions on its static structure (balance of forces), dynamics (sound production), ergonomic (its use), and aesthetics (harmony lines).

Au cours des siècles, le violon a subi des transformations pour s'adapter aux nouvelles exigences sonores (difficulté croissante des oeuvres, salles de concert plus grandes). Mais dans sa conception, il est resté le même. Autour de lui, la musique, l'environnement, le public ont évolué. La notoriété qu'il a eu si longtemps tend à s'amenuiser, au regard de l'attrait populaire qu'il suscitait début du 20ème siècle quand il faisait parti de toutes les fêtes. Il en est de même au regard du développement des matériaux de synthèse depuis les 40 années écoulées. Le secret sa fabrication a été gardé par des générations successives de luthiers. mythe "STRADIVARIUS" s'est épaissi à tel point que de nos jours la sonorité des instruments anciens pose toujours autant de problèmes de compréhension. Over the centuries, the violin has undergone transformations to adapt to new sound requirements (increasing difficulty of works, larger concert halls). But in his design, he stayed the same. Around him, music, the environment, the public have evolved. The notoriety he had so long tended to dwindle, in view of the popular appeal it aroused early in the 20th century when he was part of all parties. The same is true of the development of synthetic materials over the last 40 years. The secret its manufacture has been kept by successive generations of luthiers. The myth "STRADIVARIUS" has grown to the point that nowadays the sound of old instruments still poses many problems of comprehension.

Alors la copie parfaite de la forme et de l'aspect ne pose pratiquement plus de problèmes techniques, l'intérêt musical semble être passé au second plan. Pour exemple, sont apparus des instruments d'étude réalisés industriellement dans le seul souci d'inonder ' bas prix le marché sur lesquels l'apprentissage du jeu est particulièrement délicat. So the perfect copy of the form and aspect is practically no longer a technical problem, the musical interest seems to have taken a back seat. For example, industrial-made study instruments have appeared with the sole aim of flooding the market with low prices, on which learning of the game is particularly difficult.

Aussi, compte tenu des progrès réalisés à ce jour dans la maîtrise des matériaux de synthèse, le moment parait venu de reformuler la structure de l'instrument. Also, given the progress made to date in the control of synthetic materials, the time seems to come reformulate the structure of the instrument.

réhabiliter le violon auprès des nouvelles générations passe préalablement par une réflexion, qui, sans perdre de vue les qualités acoustiques initiales, lui permettra d'aborder tous les styles (variété, pop, rock, trad, jazz, classique, baroque, rap, folk...). rehabilitating the violin with the new generations passes beforehand through a reflection, which, without losing sight of the initial acoustic qualities, will allow him to address all styles (variety, pop, rock, trad, jazz, classical, baroque, rap, folk) ...).

Simultanément, diminuer son coût de production, afin de le rendre accessible au plus grand nombre d'amateurs et de professionnels, apparaît comme une nécessité. 1. EVOLUTION DE LA TOUCHE (10) Premier objectif Diminuer son poids La touche (10) se trouve en bout de bras gauche du musicien. Son poids peut s'avérer fatigant à longue. Afin de soulager et libérer la main gauche, la tenue du violon a évolué. L'artifice contemporain consiste à le tenir entre la cla,.zcule et le menton, au moyen d'accessoires (mentonnière et barre d'épaule). La tension musculaire du bras se retrouve alors au niveau vertèbres cervicales. At the same time, reducing the cost of production in order to make it accessible to the greatest number of amateurs and professionals appears to be a necessity. 1. EVOLUTION OF THE KEY (10) First Objective Decrease its Weight The key (10) is at the end of the musician's left arm. Its weight can be tiring at long. In order to relieve and free the left hand, the holding of the violin has evolved. Contemporary artifice consists of holding it between the cla, tzule and chin, by means of accessories (chin and shoulder bar). The muscular tension of the arm is then found at cervical vertebrae.

L'allègement de la touche (10) contribue à limiter cette tension. Lightening the key (10) helps to limit this tension.

La touche (10) traditionnelle est en ébène massif. C'est un des bois les plus denses, et, de ce fait, plus lourds. En apportant un placage (11) sur une base (12) plus légère, on réalise un allégement. Le placage d'ébène sur épicéa, tilleul, ou peuplier..., est connu depuis longtemps. The traditional key (10) is solid ebony. It is one of the densest woods, and therefore heavier. By providing a veneer (11) on a lighter base (12), relief is achieved. The ebony veneer on spruce, lime, or poplar ..., is known for a long time.

Le placage (11) en fibre de carbone est une proposition actuelle qui va ce sens. Deuxième objectif Augmenter la résistance à l'usure. The carbon fiber veneer (11) is a current proposition that goes that way. Second Objective Increase wear resistance.

La touche (10), même plaquée d'une feuille d'ébène, finit par s'user sous l'agressivité des cordes (métalliques ou non). The key (10), even plated with an ebony sheet, eventually wear out under the aggressiveness of the ropes (metal or not).

De même, le boyau utilisé naguère creusait un sillon jusqu'à ce que devienne nécessaire le "redressage" de la surface. In the same way, the hose used formerly dug a groove until becomes necessary "straightening" of the surface.

Avec un placage (11) en fibre de carbone, matériau de résistance supérieure, la nécessité du redressage disparaît. On acquiert ainsi une grande longévité de la touche. L'entretien devient alors quasi nul. With carbon fiber plating (11), a superior material of resistance, the need for straightening disappears. This gives a long life of the key. The interview then becomes almost zero.

Troisième objectif Supprimer les tensions après collage. Third Objective Delete voltages after pasting.

Comme tout bois, l'ébène est soumis aux contraintes atmosphériques ou qu'il soit. De même, en fonction de sa croissance, il peut subsister une fois le bois débité en touche et collé sur l'instrument des tensions internes qui se révéleront : bosse rebelle, déformation en hélice (gauchissage)... Like any wood, ebony is subject to atmospheric constraints or whatever it is. Similarly, depending on its growth, the wood can once be left touched and glued on the instrument internal tensions that will reveal: rebellious hump, deformation helix (warping) ...

Sur une touche (10) plaquée, on part d'une feuille d'ébène plane que l'on courbe à chaud juste avant collage sur sa contrepartie plus légère. La colle maintient d'une le placage sur son support et d'autre part, la courbure qui ne lui est pas naturelle. Cette courbure provoquée est donc une tension réluctante qui subsiste dans cette pièce, d'où à long terme des déformations et des décollages à prévoir. On a key (10) plated, we start from a flat ebony sheet that is curved hot just before bonding on its lighter counterpart. The glue maintains a veneer on its support and, on the other hand, the curvature which is not natural to it. This induced curvature is therefore a reluctant voltage that remains in this room, hence long-term deformations and takeoffs to predict.

Dans le cas d'un placage (11) à la fibre de carbone, la courbure est moulée préalablement. Elle est rapportée préformée sur la contrepartie (12) en bois léger. Le placage (11) est définitivement stable. In the case of a veneer (11) to the carbon fiber, the curvature is molded beforehand. It is reported preformed on the counterpart (12) light wood. The veneer (11) is definitely stable.

La forme de la partie en bois (12) est obtenue à l'aide d'outils à bois manuels ou mécaniques. La forme de la partie en fibre de carbone (11) est obtenue en superposant plusieurs couches de tissus de carbone noyés dans une résine, le tout sur un moule aux formes idoines. Pendant le durcissement de la résine, une mise sous pression est prévue. Quatrième objectif Limiter la consommation de l'ébène. The shape of the wooden part (12) is obtained using manual or mechanical woodworking tools. The shape of the carbon fiber part (11) is obtained by superimposing several layers of carbon fabrics embedded in a resin, all on a mold with suitable shapes. During the curing of the resin, pressurization is provided. Fourth Objective To Limit the Consumption of Ebony.

Ce bois rare est déjà très recherché par l'industrie des instruments à vent (notamment les bois), et de plus en plus difficile à trouver. Sa croissance est lente, sa disponibilité sur le marché en fait un matériau cher. De plus, son temps de séchage étant très long, le coût de son stockage augmente en proportion. This rare wood is already highly sought after by the wind instrument industry (especially wood), and increasingly difficult to find. Its growth is slow, its availability on the market makes it an expensive material. In addition, its drying time is very long, the cost of storage increases in proportion.

Pour toutes ces raisons, il est intéressant et compétitif d'utiliser la fibre de carbone. 2. EVOLUTION DU COFFRE Premier objectif Problème de la tension des cordes. For all these reasons, it is interesting and competitive to use carbon fiber. 2. EVOLUTION OF THE CHEST First Objective Problem of string tension.

La tension des cordes sur coffre de l'instrument s'est accrue; afin de donner plus de puissance sonore et pour répondre aux exigences musicales liées à l'accroissement de la fréquence de référence, depuis l'époque baroque, 415 Hz, à nos jours, 442, voire 443 Hz dans les grands orchestres internationaux. The tension of the strings on the trunk of the instrument has increased; to give more sonic power and to meet the musical requirements related to the increase of the frequency of reference, since the baroque time, 415 Hz, to the present day, 442, even 443 Hz in the big international orchestras.

Ceci a été possible grâce l'évolution des cordes harmoniques, autrefois en boyau, maintenant, en acier, nylon, kevlar Le coffre traditionnel en bois supporte mal cette contrainte supplémentaire, il est fragilisé et tend à se déformer. This was possible thanks to the evolution of the harmonic strings, formerly in gut, now, steel, nylon, Kevlar The traditional wooden chest badly supports this additional constraint, it is weakened and tends to deform.

L'utilisation de la fibre de carbone révèle des qualités indéniables par nature, permettant de réaliser des formes non développables, impossible avec du bois. The use of carbon fiber reveals undeniable qualities by nature, allowing non-developable forms, impossible with wood.

Alors qu'en tension, ses qualités sont remarquables, en compression, elles le sont beaucoup moins. Or, dans un coffre de violon, la table (8) se trouve en compression (sous la traction des cordes), et le fond en tension, (où le manche (9) tire vers l'extérieur, et tend à arracher le talon). While in tension, its qualities are remarkable, in compression, they are much less. But in a violin case, the table (8) is in compression (under the pull of the strings), and the bottom in tension, (where the handle (9) pulls outwards, and tends to tear off the heel ).

Ces particularités permettent d'envisager l'utilisation de ce matériau pour réaliser l'ensemble fond-éclisses (1) habituellement en érable et plus fragile. These features allow to consider the use of this material to achieve the bottom-joint assembly (1) usually maple and more fragile.

Le cas de la table (8) est très particulier. The case of the table (8) is very particular.

Traditionnellement, la table (8) est réalisée en épicéa, qui offre une structure moins homogène que l'érable et la fibre de carbone. En effet, dans sa largeur, elle présente une succession alternée de fibres dures et de fibres tendres correspondant aux cycles des saisons annuelles. Traditionally, the table (8) is made of spruce, which offers a less homogeneous structure than maple and carbon fiber. Indeed, in its width, it has an alternating succession of hard fibers and soft fibers corresponding to the cycles of the annual seasons.

Ceci est d'un intérêt acoustique réel. This is of real acoustic interest.

Il a été mis en évidence que sur le rectangle moyen d'une table (8) de violon, le son met autant de temps à se propager dans le sens de la longueur que dans celui de la largeur. II s'opère donc, selon les directions de propagations, un amortissement du son plus ou moins variable. Celui-ci est justement recherché dans le cas d'instruments tels que violons, guitares, harpes, pianos, psaltérions, cymbalums, vielles à archet et à roue, mandolines... Ni l'érable, ni la fibre de carbone n'ont ces qualités. Il est donc souhaitable de garder l'épicéa pour la réalisation des tables, dès lors que les qualités musicales restent prioritaires. It has been shown that on the average rectangle of a violin table (8), the sound takes as long to propagate in the direction of the length as in that of the width. According to the directions of propagation, therefore, there is a more or less variable damping of the sound. This one is precisely sought in the case of instruments such as violins, guitars, harps, pianos, psalterons, cymbalums, old with bow and with wheel, mandolins ... Neither the maple nor the carbon fiber have these qualities. It is therefore desirable to keep the spruce for the realization of the tables, as the musical qualities remain priority.

Deuxième objectif Chanement de la forme. Second goal Chance of the form.

Problème posé : le violon, dans sa forme traditionnelle, ne permet pas le démoulage facile de la coque du fait de ses courbes, de ses coins et de ses bords saillants. La forme du violon contemporain sera donc toute en rondeur, éliminant ainsi les bords et, de plus, simplifiant l'application de la fibre de carbone et des résines. Troisième objectif Résistance accrue du coffre aux chocs. Problem: the violin, in its traditional form, does not allow easy demolding of the hull because of its curves, its corners and its protruding edges. The shape of the contemporary violin will be all round, eliminating the edges and, moreover, simplifying the application of carbon fiber and resins. Third Objective Increased U / C Resistance to Shocks.

Dans la forme traditionnelle, les bords saillants sont usés. Le vernis est abimé par les frottements et la transpiration, les coins et bords de "CC" sont attaqués par le talon de l'archet. Cette nouvelle forme élinîne tous les bords saillants du violon et présente vers l'extérieur une partie de coque (1) en fibre de carbone convexe plus résistante aux chocs. In the traditional form, the protruding edges are worn. The varnish is damaged by friction and perspiration, the corners and edges of "CC" are attacked by the heel of the bow. This new shape elinates all the protruding edges of the violin and has outwardly a hull portion (1) convex carbon fiber more resistant to impact.

Quatrième objectif Accroissement de la résistance interne de l'instrument. Fourth Objective Increasing the internal resistance of the instrument.

Dans la forme traditionnelle, aux jointures des différentes natures de pièces apparaissaient des zones de fragilité qui favorisent les fractures de table : extrémités du sillet bas, extrémités du pied de manche, extrémités des tasseaux supérieurs et inférieurs. In the traditional form, at the joints of different natures of pieces appeared zones of fragility which favor the fractures of table: ends of the low nut, extremities of the foot of sleeve, ends of the upper and lower cleats.

Ici, la table collée sur un plat bord (2) uniforme, sans disjointure à son pourtour, élimine les zones susceptibles de fractures. Here, the table glued on a flat edge (2) uniform, without disjunction at its periphery, eliminates the areas likely to fracture.

Cinquième objectif Résistance externe de la table i8). Fifth Objective External Resistance of the Table i8).

Dans la forme traditionnelle, les filets servent de ceinture de la table et du fond et limitent les risques remontée des fractures à partir des bords. In the traditional form, the nets serve as belt of the table and bottom and limit the risk of fractures from the edges.

Ici, les bords étant inexistants, un choc dans le sens des fibres de l'épicéa glisse sur les formes convexes perd sa force d'impact. Here, the edges being non-existent, a shock in the direction of the fibers of the spruce slips on the convex forms loses its force of impact.

Sixième objectif Concept différent la table (8) d'harmonie Dans l'instrument traditionnel, en cas de restauration, la table est considérée comme partie intégrante du violon. Elle est restaurée coûte que coûte en gardant le maximum de bois d'origine dans le de respecter l'oeuvre du luthier et afin d'éviter la difficulté d'en refaire en copie exacte (forme, voûtes, barre, filetage, bords, vernis, couleur, texture, patine...), sans oublier le problème de la sonorité... Sixth Objective Concept Different The Harmony Table (8) In the traditional instrument, in case of restoration, the table is considered an integral part of the violin. It is restored at any cost keeping the maximum of original wood in the respect of the work of the luthier and to avoid the difficulty to remake in exact copy (shape, vaults, bar, thread, edges, varnish , color, texture, patina ...), without forgetting the problem of the sound ...

Dans le modèle présenté, la table (8) est considérée comme une pièce d'usure à part entière. Le bois garde ses qualités tout comme la peau d'un tambour (partie vibratoire par excellence). Son changement ne pose pas de difficultés majeures pour un luthier: la facilité de remplacement de la table (8) est accrue par l'absence de bordé et de filetage, par la simplicité des voûtes, par un vernissage plus libre puisqu'il représente la presque totalité des surfaces en bois. In the model presented, the table (8) is considered as a wear part in itself. Wood retains its qualities just like the skin of a drum (vibratory part par excellence). Its change does not pose major difficulties for a luthier: the ease of replacement of the table (8) is increased by the absence of plating and threading, by the simplicity of the vaults, by a freer varnishing since it represents the almost all wooden surfaces.

Septième objectif Masse additionnelle Avec le bois la sonorité se travaille en enlevant de la matière (masse). laisse juste assez de bois pour obtenir le résultat escompté. Seventh Objective Additional Mass With wood the sound is worked by removing material (mass). leave just enough wood to get the desired result.

Avec la fibre de carbone, on construit la sonorité en superposant une certaine quantité de "feuilles" de cette matière. With carbon fiber, the sound is built by superimposing a certain amount of "leaves" of this material.

Traditionnellement, on laisse une petite masse de bois ou sur-épaisseur de quelques millimètres à proximité de l'âme (7). Elle fait office de masse d'inertie et de rappel de ressort (élasticité naturelle du bois). Traditionally, we leave a small mass of wood or over-thickness of a few millimeters near the soul (7). It acts as a mass of inertia and spring reminder (natural elasticity of wood).

Avec 1d carbone, on noie dans la coque une masse additionnelle (4) autre (métaux de différente densités) sans pour autant rigidifier son pourtour avec des sur-épaisseurs de fibres de carbone. En fonction de sa masse, de sa forme, et de sa localisation par rapport à l'âme, on peut jouer de façon notoire sur la sonorité de l'instrument. On laisse ainsi le maximum de liberté de mouvements transmis par l'âme (7). C'est le moyen simple et économique pour réaliser des expériences sur la qualité sonore et pour répondre aux différents souhaits des musiciens. With 1d carbon, we drown in the hull additional mass (4) other (metals of different densities) without rigidifying its periphery with over-thickness carbon fibers. Depending on its mass, its shape, and its location in relation to the soul, we can play well known on the sound of the instrument. This allows the maximum freedom of movement transmitted by the soul (7). This is the simple and economical way to perform experiments on sound quality and to meet the different wishes of musicians.

Un collage provisoire permet de vérifier les paramètres acoustiques (analyse spectrale du son, méthode de Chladni- vibrations forcées -, calcul de l'amortissement du son...). A temporary collage makes it possible to check the acoustic parameters (spectral analysis of the sound, Chladni- vibrations forced method, calculation of the damping of the sound ...).

Une fois les objectifs atteints, il ne reste plus qu'à recouvrir cette masse (4) d'une pellicule de fibre carbone afin d'assurer son maintien définitif et pour plus de discrétion. Huitième objectif Stockage. La qualité du bois est variable(croissance lente ou rapide, qualité du climat, altitude, onde plus ou moins marquée, tension interne, bois de pied...). Once the objectives achieved, it remains only to cover this mass (4) of a film of carbon fiber to ensure its permanent maintenance and for more discretion. Eighth Objective Storage. The quality of wood is variable (slow or fast growth, climate quality, altitude, more or less marked wave, internal tension, wood of foot ...).

Le bois nécessite un temps de séchage naturel important dans des conditions particulières qui ne sont plus guère employées (trempage du bois...). Wood requires a significant natural drying time in special conditions that are hardly used (soaking wood ...).

La fibre de carbone reste identique à elle-même. Sa résistance mécanique feuilles est connue et fait l'objet d'un contrôle constant par son fabriquant. Elle est utilisable immédiatement après sa fabrication. Le stockage n'est plus nécessaire, le coût de la réalisation est moindre. The carbon fiber remains identical to itself. Its mechanical strength sheets is known and is subject to constant control by its manufacturer. It is usable immediately after its manufacture. Storage is no longer necessary, the cost of production is lower.

Neuvième objectif Temps de fabrication. Ninth Objective Manufacturing Time.

La construction traditionnelle implique le façonnage et l'ajustage d'une trentaine de pièces, ainsi que le collage d'une quarantaine de pièces pour réaliser le fond et les éclisses. Dans ce projet, la mise en forme de la coque (1) est réalisée par moulage de quelques feuilles de carbone. Pour un instrument entier, le nombre de collages est réduit à sept. L'économie du temps de fabrication est importante(de l'ordre de cinq fois moins). Dixième objectif Personnalisation. Il reste possible de vernir les parties en bois de la teinte souhaitée. The traditional construction involves the shaping and fitting of thirty pieces, as well as the gluing of about forty pieces to create the back and sides. In this project, the shaping of the shell (1) is made by molding some carbon sheets. For an entire instrument, the number of collages is reduced to seven. The economy of manufacturing time is important (of the order of five times less). Tenth Objective Personalization. It remains possible to varnish the wooden parts of the desired shade.

La sculpture de la tete (9) peut être également personnalisée sans toutefois compromettre 1a sonorité. The sculpture of the head (9) can also be customized without compromising the sound.

Pour finir il est intéressant de noter que le fonctionnement (production sonore) global de l'instrument proposé est tout point identique au violon traditionnel et qu'il garde des éléments indispensables qui le caractérise, à savoir, le chevalet (6), la barre d'harmonie (3), les ouïes (5) et l'âme (7)Finally, it is interesting to note that the overall functioning (sound production) of the proposed instrument is exactly the same as the traditional violin and that it retains the indispensable elements that characterize it, namely, the easel (6), the bar of harmony (3), the gills (5) and the soul (7)

Claims

1) Key (10) of violin characterized in that it is composed of two parts, glued together, separate, one light wood (12), the other carbon fiber (11), the part in carbon fiber covering the upper surface of the wooden part.

2) A method of manufacturing the key according to claim 1 characterized in that the carbon fiber portion is obtained superimposing several layers of carbon fabrics embedded in a resin, all on a mold with suitable shapes, a pressurizing being during hardening of the resin.

3) Violin chest characterized in that it is composed of two separate parts, glued together, one carbon fiber (1), the other spruce wood (8), the wooden part, called soundboard, covering the upper part of the carbon part, called shell.

4) violin case according to claim 3 characterized in that the shell has a bonding surface (2) for the continuous soundboard and without disjunction at its periphery called flat edge (2).

5) violin trunk according to claim 3 or 4 characterized in that the shell has a convex outer surface all in roundness.

6) A method of manufacturing the trunk (1) according to claim 3 or 4 or 5 characterized in that it is added an additional mass (4) embedded in the bottom of the shell (1) near the core (7). ).

7) violin case according to one of claims 3 to S characterized in that the soundboard is a wear part full part can be replaced without difficulty.