NL8001635A - Resonantiebodem. - Google Patents

Description

*' * t YO 0182

Resonantiebodem.

De uitvinding betreft een resonantiebodem voor snaarinstrumenten, in het bijzonder piano's of vleugels.

Snaarinstrumenten, zoals piano's of vleugels, worden -naar bekend - uitgerust met plaatvornige resonantiebodems, 5 welke tot taak hebben, de trillingen van de klanksnaren onder verhoging van de geluidsafgifte over te dragen aan de lucht.

Bij de gebruikelijke uitvoering van dergelijke resonantiebodems worden deze uit toonhout, bij voorkeur speciaal gegroeid en uitgezocht vurenhout in massieve constructie vervaardigd, 10 Door vermindering van het vurenhoutbestand wordt het echter steeds moeilijker, de voor de vervaardiging van dergelijke resonantiebodems geschikte houtkwaliteiten te vinden, De bekende resonantiebodems uit massieve planken vurenhout zijn zeer gevoelig voor schommelingen in de relatieve luchtvochtig-15 heid, aangezien hierdoor de inwendige spanningen voortdurend veranderen en speciaal bij het begin en aan het einde van de stookperiode optreden. Hierdoor veranderen ook de inwendige trillingsomstandigheden van de resonantiebodem, zodat de over-drachtseigenschappen tij het overdragen van de trilling van 20 de klanksnaren op de lucht op ongewenste wijze veranderen.

Teneinde de bovenvermelde moeilijkheden te vermijden zijn er reeds resonantiebodems uit kunststof vervaardigd, die weliswaar het voordeel meebrengen, dat zij ongevoelig zijn voor temperatuur- en vochtschommelingen, doch welke in ver-25 band met de te grote demping, speciaal van trillingen met ho ge frequentie, tot een onbevredigend resonantie-resultaat leiden.

Het is bekend, dat voor het bereiken van goede over-drachtseigenschappen voor de trillingen in het gehele hoorba-30 re frequentiebereik, een zo groot mogelijke verhouding van de elasticiteitsmodulus tot de dichtheid van de resonantiebodem gewenst is. Bij hout en ook bij kunststof kan deze verhouding slechts in geringe mate door geschikte keuze van de houtsoorten respectievelijk van de kunststofsamenstelling beïnvloed 35 worden. Daarbij worden, door de onvermijdelijk bij houtmateri- 800 1 6 35 - 2 - aal en ook tij kunststof optredende dempingen de overdrachts-eigenschappen voor trillingen van hogere frequentie ongunstig heïnvloed.

Doel van de uitvinding is nu, een resonantiebodem zoda-5 nig uit te voeren, dat deze niet slechts in verregaande mate onafhankelijk van vocht- en warmteschommelingen is, doch ook een zo gering mogelijke demping van de er op overgebrachte trillingen waarborgt en daardoor tot verhoging van het afgegeven geluid in het gehele, gewenste frequentiebereik verze-10 kert, waarbij door de van geval tot geval gekozen opbouw de mate van demping gericht beïnvloed kan worden.

Om dit doel te bereiken, wordt een resonantiehodem van de in de aanhef vermelde soort volgens de uitvinding nader gekenmerkt, doordat een metalen plaat, bij voorkeur een stalen 15 plaat, in de vorm van een sterkteplaat met een elasticiteit- modulus en een inwendige demping, overeenkomstig staal van de kwaliteit St 34 aan weerszijden met één of een aantal evenwijdig aan die stalen plaat verlopende afdeklagen uit hout of materiaal met dempingseigenschappen, die ongeveer corresponde-20 ren met die van hout, over het volle vlak verbonden is.

Er zijn weliswaar reeds resonantiebodems voorgesteld, welke uit plaatvormig, opgeschuimd kunststofmateriaal van geringe dichtheid van 0,05 - 0,3 en daarop aan weerszijden aangebrachte lagen uit materiaal met hogere elasticiteitmodulus, 25 zoals hout of met glasvezels versterkt kunststofmateriaal be staan, doch kan met dergelijke resonantiebodems in verband met de, door de lagen opgeschuimd kunststof van geringe dichtheid veroorzaakte, grote demping verhoging van de geluidsaf-gifte over het gehele gewenste frequentiebereik niet bereikt 30 worden. De door het genoemde, plaatvormige deel uit opge schuimd kunststofmateriaal van geringe dichtheid teweeggebrachte demping kan ook met de opgebrachte versterkingslagen uit materialen van grotere dichtheid, zoals b.v. hout of met glasvezels versterkt kunststofmateriaal niet verkleind worden. 35 Daarentegen vormt bij de uitgevonden uitvoering de aan 8001635 * i - 3 - weerszijden afgedekte metalen plaat het de trillingen dragende deel, dat een zeer geringe demping heeft en slechts in zodanige mate van de dempende afdeklagen wordt voorzien, dat een geluidweergave zonder scherpe en geprononceerde resonan-5 ties van afzonderlijke frequenties plaats vindt. Men kan der halve optimale demping bereiken over het, het geluidseffekt als geheel beïnvloedende frequentiebereik en men kan de van geval tot geval gewenste mate van demping door keuze van het materiaal alsmede de opbouw van de afdeklagen, .afhankelijk 10 van de van geval tot geval toegepaste metalen plaat, beïnvloe den.

Bijzonder doelmatig is het, wanneer bij de uitvoering van de afdeklaag uit een aantal houten lagen, houten platen worden toegepast, waarvan de vezelrichting van naburige hou-15 ten platen ongeveer haaks op elkaar verlopen. Hierdoor worden ongunstige spanningstoestanden van de resonantiebodem vermeden.

De toegepaste houtlagen behoeven daarbij niet die kwaliteit te hebben, welke voor de vervaardiging van resonantiebo-20 dems uit massief vurenhout vereist is. Veeleer kunnen houtkwa- liteiten voor de afdeklagen worden toegepast, welke ook in de toekomst in voldoende mate beschikbaar zullen zijn.

In plaats van de genoemde houten platen kunnen, overeenkomstig een gewijzigde uitvoeringsvorm volgens de uitvinding, 25 de op de metalen plaat aangebrachte afdeklagen ook uit een kunststofbekleding, in het bijzonder uit kunststofplaten of kunststoflaminaten, met in naburige lagen ongeveer haaks op _elkaar verlopende vezels bestaan. Daarbij kunnen, door de keuze van de materialen, respectievelijk van de laminaten, uit-30 eenlopende dempingseigenschappen voor de afdeklagen bereikt worden.

Teneinde een verdere verbetering van de geluidsafgifte van de resonantiebodem te bereiken, verdient het aanbeveling, de buigstijfheid van de metalen plaat in het ranabereik door 35 het in- of uitponsen in de randzonss of door het aanbrengen 80 0 1 6 35 - 4 - van doorgedrukte verdiepingsranden langs het randverloop ten opzichte van het middelste deel van de metalen plaat te verminderen. Hierdoor wordt het trillingsvermogen van de resonan-tiebodem verbeterd en worden gunstige voorwaarden geschapen 5 voor de trillingsoverdracht.

Voor het bereiken van de reeds genoemde, uiteenlopende buigstijfheden in het randbereik en in het middenbereik van de resonantiebodem, kunnen, aanvullend op de in het voorgaande genoemde maatregelen of ook onafhankelijk daarvan, de meta-10 len platen in het middelste deel door in de afdeklagen inge zette metalen, bij voorkeur stalen stroken, stijver tegen buiging uitgevoerd worden dan in de randzones. Dergelijke stalen stroken worden bij voorkeur toegepast, wanneer een zeer dunne metalen plaat gekozen werd, waarvan de buigstijfheid in het 15 middelste deel op de beschreven wijze zonder omvangrijke con structieve voorzieningen verhoogd wordt.

De dikte van de metalen plaat wordt bij voorkeur aanzienlijk geringer gekozen, dan van de afdeklaag, waarbij het gunstig is, wanneer de verhouding van de dikte van de metalen 20 plaat tot die van de afdeklagen ongeveer 1:3 tot ongeveer 1:6 bedraagt en de metalen plaat een dikte heeft van ongeveer 0,5 - 1,5 mm. De in het voorgaande genoemde afmetingen zijn voor metalen platen in de vorm van een uit staal bestaande verster-kingsplaat van de kwaliteit St 50 bijzonder gunstig gebleken. 25 In de tekening zijn, uitsluitend bij wijze van voorbeeld voor de uitvinding, enkele uitvoeringsvormen overeenkomstig de uitvinding, schematisch, weergegeven. Onder verwijzing hiernaar zal de uitvinding thans nog nader worden toegelicht.

Fig. 1 is een schematische langsdoorsnede van het achter-30 ste deel van een piano; fig. 2 toont, in perspectief en gedeeltelijk in doorsnede, een uitvoeringsvorm van een resonantiebodem volgens de uitvinding; fig. 3 toont, op soortgelijke wijze weergegeven als fig.

35 2, een gewijzigde resonantiebodemuitvoering; 80 0 1 6 35 - 5 -

V I

fig. 4 is een bovenaanzicht van een verdere uitvoeringsvorm voor een resonantiebodem; fig. 5 is een langsdoorsnede volgens de lijn Y-Y in fig.

4; 5 fig. 6 is een soortgelijk bovenaanzicht als fig. 4 van nog een andere uitvoeringsvorm; fig. 7 is een doorsnede volgens de lijn VII-VII in fig.

6; en fig. 8 is een gedeeltelijke doorsnede van een resonantie-10 bodem met bijbehorende klankribbe.

I-n fig. 1 - die het principe van het klanklichaam van een piano weergeeft - is het met verwijzingscijfer 1 het gegoten raam aangeduid, dat - naar bekend - ringvormig gesloten is en waarvan de omsloten opening door de klanksnaren 2 wordt 15 overspannen, De klanksnaren zijn met hun éne einde aan stem- schroeven 3 bevestigd, welke zich dóór daarvoor aangebrachte uitsparingen in het gegoten raam 1 in een stemlijst 4 uitstrekken. De klanksnaren 2 nemen daarbij steun op een klankribbe 5, welke verbonden is met de resonantiebodem 6, die 20 door een raam 7 gesteund wordt,

De aanslag van de klanksnaren 2 geschiedt door middel van een kamer 8, welke door middel van een, in de tekening niet nader weergegeven, mechanisme bediend wordt.

De resonantiebodem 6 vormt een zich over een betrekke-25 lijk groot vlak uitstrekkend plaatelement, dat op de gebruike lijke wijze uit speciaal gekozen, massieve gemiddeld van 7 tot 11 mm dikke vurenhoutplanken met loodrecht op elkaar staande jaarringen vervaardigd wordt.

Bij de volgens de uitvinding voorgestelde, nieuwe uitvoe-30 ringsvorm van de resonantiebodem zoals weergegeven in de figu ren 2-8, bestaat deze uit een metalen plaat 9, bij voorkeur uit een stalen plaat in de vorm van een versterkingsplaat minimaal in de kwaliteit. St 34» welke plaat aan weerszijden over het volle vlak is verbonden met één of een aantal afdek-35 ^ lagen uit hout of materiaal met dempingseigenschappen, welke 800 1 6 35 - 6 - ongeveer overeenkomen met die van hout.

Bij het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig. 1 is de metalen plaat 9 aan de tegenoverelkaargelegen zijden telkens met een afdeklaag 10 respectievelijk 11 verbonden, welke afdekla-5 gen bij de weergegeven uitvoeringsvorm uit hout bestaat, waarvan de vlamrichting is aangegeven met pijlen 12 en 13. In plaats van de genoemde afdeklagen 10 en 11 uit hout kunnen ook afdeklagen uit kunststof, b.v. in de vorm van een kunststof plaat worden toegepast, waarvan de dempingseigenschappen 10 ongeveer corresponderen met die van hout. Daarbij komen kunst- stofmaterialen in aanmerking zoals polyester of epoxyharsen, welke door het daarin opgenomen vezels, zoals uit glas of mineralen gewapend zijn. De inrichting is daarbij zodanig, dat de vezelrichting correspondeert met de pijlen 12 en 13 in fig. 15 2. De van geval tot geval gekozen dikte van de afdeklagen 10 en 11 is afhankelijk van de dempingseigenschappen van het toegepaste materiaal en de materiaalkeuze voor de metalen plaat 9 bij de vervaardiging van de resonantiebodem. Enerzijds dient te worden verhinderd, dat te scherpe resonantie, speci-20 aal van de hoge frequenties, ontstaan en door de geluidafgif- te aan de lucht worden overgedragen, terwijl anderzijds de demping binnen zodanige grenzen gehouden dient te worden, dat geen brommige toon ontstaat.

Bij de uitvoering van de resonantiebodem volgens fig» 3 25 wordt de metalen plaat 9 aan weerszijden door twee afdeklagen 14 en 15 afgedekt, waarbij ook deze lagen weer uit hout of bij voorkeur uit gewapend kunststofmateriaal kunnen bestaan.

De vezelrichting van naburige afdeklagen 14 en 15 is daarbij ook weer met pijlen 16 respectievelijk 17 aangeduid. Uit deze 30 figuur blijkt voorts, dat de vezelrichting van de naburige la gen ongeveer haaks op elkaar staan. Twee of eventueel ook meer afdeklagen aan elke zijde van de metalen plaat 9 worden toegepast, wanneer een hoge mate van demping gewenst, of op grond van de eigenschappen van de metalen plaat 9 vereist is.

35 Daarbij kunnen als afdeklagen houten- en kunststofiagen gecom- 800 1 6 35 - 7 -

Bineerd worden.

Zowel Bij de uitvoering volgens fig. 2 als volgens fig.

3 kunnen voor de afdeklagen ook kunststoflaminaten met van laag tot laag variërende vezelrichtingen toegepast worden.

5 Bij de Beschreven uitvoeringsvormen van de resonantiebo- dem met de, tussen de afdeklagen aangeBrachte, metalen plaat vormt de metalen plaat de feitelijke klankdrager respectievelijk het de trillingen dragende deel, terwijl de afdeklagen als dempingslagen fungeren.

10 Aangezien de metalen platen, speciaal wanneer deze wor den toegepast als stalen platen in de vorm van een verster-kingsplaat met minimale kwaliteit St 34» een zeer geringe demping heBBen, worden praktisch alle trillingen van de klanksna-ren, en met name ook de hogere frequenties, onder verhoging 15 van de geluidsafgifte op de lucht overgedragen. Daarbij kun nen scherpe resonanties optreden, welke echter, door de toegepaste dempingslagen in de van geval tot geval gewenste mate gereduceerd worden.

Door de samengestelde constructie van de resonantieBodem 20 met „de middenlaag uit een metalen plaat, kan een verhoogde

Buigsterkte worden Bereikt, die enerzijds Beslist gewenst is, aangezien hierdoor de toepassing van versterkingsribBen overbodig kan worden, doch kunnen anderzijds de trillingseigen-schappen ongunstig Beïnvloed worden. Om in dit opzicht een 25 verbetering te Bereiken kan, overeenkomstig de figuren 4 en 5» de resonantieBodem Buiten zijn Bevestigingsrand, waarmee die Bodem aan een geschikt raam wordt vastgehouden, met langs het randverloop aangeBrachte ingedrukte, langwerpige verdiepingen 16 uitgerust worden, waardoor de Buigstijfheid van de rand- 30 zone wordt verminderd. Op soortgelijke wijze kan de Buigstijf heid overeenkomstig de uitvoeringsvormen volgens de figuren 6 en 7 door in- of uitgeponste gedeelten 17 in het randbereik worden verminderd. In fig. 6 zijn Bij het verwijzingscijfer 17 uitgeponste snijlijnen weergegeven, welke in de metalen 35 plaat ® op afstand langs het randverloop aangebracht zijn. In 80 0 1 6 35 - 8 - plaats van dergelijke in- of uitgeponste gedeelten in sleuf-vorm kunnen ook andere uitgeponste gedeelten, b.v. langwerpige gaten of dergelijke, toegepast worden.

Volgens de figuren 6 en 7 is voorts het middelste bereik 5 van de resonantiebodem door aanvullende, metalen stroken 18 respectievelijk 19 versterkt respectievelijk verstijfd. Dergelijke aanvullende, strookvormige versterkingen worden toegepast bij gebruik van een zeer dunne metalen plaat 9, welke tezamen met de afdeklagen onvoldoende buigstijfheid van de re-10 sonantiebodem verzekert.

Bij het in de figuren 6 en 7 weergegeven uitvoeringsvoor-beelden zijn de aanvullende, metalen stroken 18 en 19 op de van randsleuven 17 voorziene metalen plaat 9 zodanig aangebracht, dat zij in de rechtstreeks op de metalen plaat aan-15 sluitende afdekplaten 20 en 21 - welke op de in het voorgaan de beschreven wijze uit hout of kunststof kunnen bestaan - ingebed zijn. Voor de buitenste afdeklagen 22 en 23 is ook weer door pijlen 24 de vezelrichting aangegeven, welke loodrecht op de vezelrichting van de afdeklagen 20 en 21 verloopt.

20 Teneinde van de klanksnaren 2 de trillingen rechtstreeks over te brengen op het de trillingen dragende deel van de uitgevonden resonantiebodem, dat wil zeggen op de metalen plaat 9, kan, overeenkomstig fig. 8, de de klanksnaren 2 steunende klankribbe 25 rechtstreeks op de metalen plaat 9 bevestigd 25 zijn, waarbij vastlijmen of vastplakken 26 en aanvullend een bevestigingschroef 27 als bevestigingsmiddel toegepast zijn. Over eenkomstig fig. 8 is aangenomen, dat het tij de resonantiebodem gaat om een uitvoeringsvorm overeenkomstig fig. 2, dat wil zeggen dat de metalen plaat 9 tussen de afdeklaag 10 30 en 11 aangebracht is. In de afdeklaag 11 is voor het passeren van de klankribbe een dienovereenkomstige uitsparing aangebracht, evenals in de afdeklaag 10 voor het passeren van de bevestigingsschroef 27.

Bij de beschreven, uitgevonden uitvoering wordt niet 35 slechts een zeer grote verhouding van de elasticiteitsaodulus 80 0 1 6 35 - 9 - V r ten opzichte van de dichtheid bereikt, doch een trillingdra-gend deel toegepast, dat zeer geringe demping heeft, welke met het oog op een dempingsverhoging door de afdeklagen beïnvloed kan worden, terwijl bij alle tot dusverre gebruikelijke 5 uitvoeringen van resonantiebodems het trillingdragende deel een betrekkelijk hoge demping bezat, welke door de afdeklagen niet meer verminderd doch slechts verhoogd kon worden. Aangezien de demping het spectrum van de overgedragen trillingen voor de geluidsafgifte bepaalt is het duidelijk, dat met de 10 uitgevonden resonantiebodem aanzienlijk gunstiger overdrachts- omstandigheden gerealiseerd kunnen worden, dan met de tot dusverre bekende uitvoeringen mogelijk was.

80 0 1 6 35

Claims (8)

1. Resonantiebodem voor snaarinstrumenten, in het bijzonder piano's of vleugels, met het kenmerk, dat een metalen plaat (9), bij voorkeur een stalen plaat, in de vorm van een versterkingsplaat met een elasticiteitsmodulus en een inwendi- 5 ge demping overeenkomstig staal van de kwaliteit St 34 aan weerszijden met één of een aantal evenwijdig aan de metalen plaat verlopende afdeklagen (10, 11} 14» 15; 20 - 23) uit hout of materiaal met dempingseigenschappen, welke ongeveer met de dempingseigenschappen van hout corresponderen, over 10 · het volle vlak doorgaand verbonden is.

2. Resonantiebodem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat bij de uitvoering van de afdeklagen uit een aantal houten lagen (14* 15 respectievelijk 20 - 23) houten platen toegepast worden, en de vezelrichtingen (17 respectievelijk 24) 15 van naburige houtplaten ongeveer loodrecht op elkaar verlopen.

3. Resonantiebodem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de op de metalen plaat (9) aangebrachte afdeklagen (12, 13) 14» 15) uit een kunststofbekleding3laag, bijzonder uit kunststofplaten of kunststoflaminaten met in naburige lagen 20 ongeveer loodrecht op elkaar verlopende vezels, bestaan.

4. Resonantiebodem volgens ten minste één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de buigstijfheid van de metalen plaat (9) in het randbereik door in- of uitgeponste gedeelten (17) in de randzones of door het aanbrengen van inge- 25 drukte verdiepingen (16) langs het randverloop ten opzichte van de middelste deel van de metalen plaat verminderd is.

5. Resonantiebodem volgens ten minste één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de metalen plaat (9) in het middelste deel door in de afdeklagen (20, 21) ingezette meta- 30 len stroken (18, 19)) bij voorkeur stalen stroken, stijver tegen buiging dan in de randzönes uitgevoerd is.

6. Resonantiebodem volgens ten minste één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de dikte van de metalen plaat (9) aanzienlijk geringer is, dan van de afdeklagen (10, 80 0 1 6 35 - 11 - 11 respectievelijk 14» 15).

7. Hesonantiebodem volgens ten minste één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de dikte van de metalen plaat (9) een verhouding heeft tot de dikte van de afdeklagen 5 (10, 11 respectievelijk 14» 15) welke ongeveer 1:5 tot onge veer 1:6 bedraagt, terwijl de metalen plaat een dikte heeft van ongeveer 0,5 — 1*5 mm.

8. Hesonantiebodem volgens ten minste één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de klankribben (25) dóór uit- 10 sparingen in de afdeklaag of -lagen (11 respectievelijk 14» 15. héén reiken en rechtstreeks op de metalen plaat liggend met die metalen plaat verbonden zijn. 80 0 1 6 35