[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwingkörper, insbesondere einen Resonanzkörper,
für Klangerzeugungsgeräte und -vorrichtungen, wie Musikinstrumente und Lautsprecher,
mit schallabstrahlender Oberfläche. Dabei kann es sich um plattenartige Resonanzkörper
an Saiteninstrumenten wie Streichinstrumenten, manuellen und mechanisierten Zupfinstrumenten
(Klavier, Flügel, Cembalo etc.) handeln, die im allgemeinen aus Holz bestehen, aber
auch um Tuben von Blasinstrumenten und dergl.. Darüberhinaus fällt unter den Begriff
"Schwingkörper" im vorliegenden Sinne alles dasjenige an körperlichen Bestandteilen
von Klangerzeugungsgeräten und -vorrichtungen, was an der Klangerzeugung und Schallübertragung
sowie Schallabstrahlung teilnimmt, einschliesslich des nur in Wirkverbindung mit den
eigentlichen Geräten oder Vorrichtungen tretenden Zubehörs oder Hilfsmittels, z.B.
Stege, Wirbel, Stimmstöcke, Dämpfer von Saiteninstrumenten, Bögen von Streichinstrumenten
und anderes mehr. Als Beispiele aus dem über die eigentlichen Musikinstrumente hinausgehenden
Bereich seien Lautsprechermembranen, Lautsprechergehäuse und zugehörige Resonanz-
und Schallabstrahlungsgebilde genannt.
[0002] Allen vorgenannten Gegenständen ist gemeinsam, dass sie in mehr oder weniger starkem
Masse durch den Amplituden-Frequenzgang (im allgemeinen weniger durch den Phasen-Frequenzgang)
ihrer Schwingungsübertragung bzw. Schallabstrahlung oder ihr Resonanzspektrum Einfluss
auf das Klangvolumen und die Klangfarbe sowie andere Kriterien der Klangqualität der
betreffenden Instrumente bzw. Geräte oder Vorrichtungen haben. Dies gilt übrigens
bemerkenswerterweise auch für Schwingkörper, deren Resonanzfrequenzen in Randbereichen
des Hörbarkeitsspektrums oder ausserhalb desselben liegen und die daher jedenfalls
in Bezug auf diesen Frequenzbereich nicht als Resonanzkörper im eigentlichen Sinne
bezeichnet werden können, z.B. für Streichbögen von Saiteninstrumenten.
[0003] Dabei ist es selbstverständlich bekannt, dass Musikinstrumente und Klangerzeugungsgeräte
wie Lautsprecher oder dergl. bzw. die entsprechenden, komplexen Schwingungssysteme,
z.B. Streichinstrument samt damit in Wirkverbindung stehendem Streichbogen, Steg und
anderem Zubehör, über das Hörbarkeitsspektrum weit hinausgehende Schallfrequenzen
abstrahlen können, die jedoch keinen Einfluss auf das Klangbild haben, sondern höchstens
die Gesamtbilanz der Schwingungsnergie negativ beeinflussen können. Die Beeinflussung
der hörbarkeitsfernen Frequenzgang- bzw. Spektralbereiche ist daher im allgemeinen
nur am Rande im Hinblick auf Handhabungs- bzw. Erregungsgesichtspunkte an Musikinstrumenten
und Klangerzeugungsgeräten anderer Art von Bedeutung. Im übrigen ist eine Dämpfung
dieser parasitären Schwingungskomponenten sogar ohne positive Wirkung auf die Schwingenergiebilanz,
weil diese sowohl bei der Abstrahlung wie auch bei der Vernichtung an Ort und Stelle
(Dämpfung) als Verlust zu bewerten sind. Auch wesentliche Einflüsse auf das Schwingungsverhalten
der Gebilde in anderen, innerhalb des Hörbarkeitsbereiches liegenden Frequenzbereichen
können im allgemeinen nicht auftreten, weil die Verformungskraft-Verformungsweg-Kennlinien
(Federkennlinien der Schwingungssysteme) im wesentlichen linear sind und im übrigen
die Schwingungsamplituden bei gleicher Schwingungs- bzw. Abstrahlungs-Leistungsdichte
mit zunehmender Frequenz stark abnehmen. Soweit man also (unter Vernachlässigung der
Phasenverschiebungen) von einer Zunahme der Gesamtamplitude durch Ueberlagerung von
hochfrequenten bzw. ultrafrequenten Schwingungen über die hörbaren Schwingungen sprechen
kann, liegt diese Amplitudenzunahme im allgemeinen im linearen Kennlinienbereich,
kann also keine Wechselwirkungen zwischen diesen Frequenzbereichen hervorrufen, und
ist jedenfalls im allgemeinen gering gegen den Dynamikbereich der Schwingungsamplituden
innerhalb des Hörbarkeitsbereiches.
[0004] Diese einleitenden Bemerkungen lassen erwarten, dass Massnahmen an den Schwingkörpern,
die aufgrund der Grössenordnung hinsichtlich der Veränderung von Schwingmasse bzw.
Federcharakteristik allenfalls im Ultraschallbereich wirksam sein können, für die
Klangqualität mit ihren verschiedenen Komponenten im wesentlichen wirkungslos sind.
Tatsächlich haben aber eingehende experimentelle Untersuchungen ergeben, dass dies
im Hinblick auf die Koppelung der schallabstrahlenden Schwingkörperoberfläche mit
feinkörnigen Granulaten nicht der Fall ist. Von dieser Erkenntnis ausgehend verfolgt
die vorliegende Erfindung die Aufgabe, unabhängig von einer gezielten Beeinflussung
bzw. Optimierung der Klangqualität allgemein oder bestimmter Komponenten derselben
durch Formgestaltungsmassnahmen oder auch zusätzlich zu solchen Massnahmen entsprechende
Wirkungen mit Hilfe von vergleichsweise geringen Zusatzmassen an der Schallabstrahlungsoberfläche
zu erzielen. Die erfindungsgemässe Lösung dieser Ausfgabe kennzeichnet sich bei einem
Schwingkörper der eingangs erwähnten Art dadurch, dass die schallabstrahlende Oberfläche
wenigstens teilweise mit einem feinkörnigen Granulat in Kraftübertragungsverbindung
steht.
[0005] Unter "feinkörnigem Granulat" sind im vorliegenden Zusammenhang pulverartige Partikelverteilungen
zu verstehen, deren Korngrösse im wesentlichen unter etwa o,1 mm liegt. In der Praxis
werden jedoch Korngrössenverteilungen mit wesentlich niedrigerer oberer Grenzkorngrösse
für die Zwecke vorliegdner Erfindung angewendet, vorzugsweise mit einer solchen von
unter 0,01 mm. Für Schallabstrahlungsoberflächen von Resonanzböden bzw. -decken aus
Holz, wie sie für Saiteninstrumente verwendet werden, haben sich obere Grenzkorngrössen
von etwa 0,005 mm als hochwirksam erwiesen. Insbesondere haben sich kolloidale Verteilungen
als wirksam erwiesen. Was die Kraftübertragungsverbindung der Granulatpartikeln mit
der Schallabstrahlungsoberfläche betrifft, so kann diese im Bereich zwischen einer
nachgiebigen oder sogar im wesentlichen nur adhäsionsbedingten Koppelung, vorzugsweise
auch durch ein viskoses Bindemittel, und einer festen, schubspannungsübertragenden
Verbindung liegen. Diese verschiedenen Verbindungstypen und ihre Abstufungen haben
differenzierte Wirkungen auf das Klangbild und können entsprechend zu gezielten Wirkungen
eingesetzt werden. So hat die viskose Bindung vorwiegend Reibungskräfte zwischen der
Schallabstrahlungsoberfläche und den zu dieser schwingende Relativbewegungen ausführenden
Partikeln zur Folge, was hauptsächlich eine Dämpfung in höheren Frequenzbereichen
mit entsprechend sanfter Klangfarbe bewirkt. Diese Dämpfung ist erklärlicherweise
von besonders intensiver Wirkung auch für Frequenzen oberhalb der Hörgrenze und im
Ultraschallbereich, sofern solcher nach Art des Schwingkörpers überhaupt auftreten
kann. Diese Ultraschalldämpfung hat zwar selbst keine wesentlich Wirkung auf das hörbare
Klangbild und - wie oben dargelegt - auch keine wesentliche Wechselwirkung mit den
tieferen Frequenzbereichen, ist jedoch messtechnisch ein wichtiges Indiz für den auftretenden
Dämpfungseffekt als solchen und vor allem für seine selektive Wirkung in höheren Frequenzbereichen,
nämlich auch bis herab in den Hörbarkeitsbereich.
[0006] Erstaunlicherweise sind deutliche Wirkungen mit sicherer Reproduzierbarkeit auch
mit schubspannungsübertragender Bindung der Partikeln zu erzielen, vorzugsweise mit
an sich üblichen Kunstharz- und Naturharzbindemitteln, wie sie für an sich übliche
Lackbindungen im Musikinstrumentenbau verwendet werden. Die Dämpfungswirkung tritt
hier wegen der geringen oder sogar zu vernachlässigenden Bewegungsreibung zwischen
Partikeln und festem Bindemittel bzw. zwischen den Partikeln und der Schallabstrahlungsoberfläche
naturgemäss zurück. Stattdessen ist hier die Erhöhung der auf die Fläche bezogenen
Massenbelegung bei grösseren Granulatzugaben von Bedeutung. Hiermit lässt sich das
Verhältnis von Schwingmasse zu Federhärte in einem jedenfalls für die Frequenzen im
oberen Hörbarkeitsbereich wirksamen Masse beeinflussen, was im allgemeinen positive
Effekte hinsichtlich Klangfülle und auch ästhetisch wesentlicher Ausgeglichenheit
des Klangbildes hat. Hier ist vor allem auch wichtig, dass wegen der zurücktretenden
Dämpfung zusätzlich eine Verbesserung der Schwingenergiebilanz eintritt, d.h. eine
Verlagerung der ansonsten in unerwünschten Frequenzbereichen abgestrahlten Schwingenergie
in zwar relativ hohe, aber musikalisch relevante Frequenzbereiche. Dies gilt auch
für die entsprechende Herabsetzung des Schwingenergieinhaltes im Ultraschallbereich,
wie bereits oben erwähnt.
[0007] Darüberhinaus hat sich bei der experimentellen Untersuchung noch ein klangrelevanter
Effekt bei sehr geringen Granulatdosen, bezogen auf die behandelte Gr&sse der Schallabstrahlungsfläche
ergeben, und zwar für Metallgranulate mit hoher spezifischer Masse (Dichte), wie Schwermetallgranulate,
und vor allem solche von Edelmetallen, insbesondere Platinmetallen. Während dieser
Effekt, der grundsätzlich sowohl bei viskoser wie auch bei fester Partikelbindung
beobachtet worden ist, für die erstgenannte Bindung allenfalls noch mit Relativschwingungs-
und Dämpfungseffekten in sehr hohen Frequenzbereichen erklärt werden könnte, fehlt
eine plausible kausale Deutung in Bezug auf die feste Bindung von extrem geringen
Granulatdosen derzeit. Für die gewerbliche Anwendbarkeit genügt jedoch auch für diesen
Effekt die experimentell nachgewiesene, sichere Reproduzierbarkeit.
[0008] Erfindungswesentlich ist im übrigen der experimentell nachgewiesene Umstand, dass
es für die Klangbildbeeinflussung weniger auf die oberflächenbezogene Granulat-Massenbelegung,
als vielmehr auf die Kornmasse bzw. den Mittelwert derselben sowie bemerkenswerterweise
sogar auf die spezifische Masse des Kornmaterials ankommt, und zwar im Sinne einer
deutlichen Bevorzugung von Materialien mit hohen Dichten, wie die erwähnten Edel-
und insbesondere Platinmetalle. Platin- und Osmiumpulver hat sich dabei neben Goldpulver
überraschenderweise in äusserst geringen Dosen pro Flächeneinheit der Schallabstrahlungsoberfläche
in fester Bindung als deutlich wirksam in Richtung einer verbesserten Klangfülle von
behandelten Resonanzböden bzw. Streichinstrumenten erwiesen.
[0009] Aus der Fülle der Experimentalergebnisse seien die folgenden beispielsweise angeführt:
Resonanzkörperoberflächen einer Geige wurden mit folgenden, in Öl gebundenen Granulaten
etwa gleichen Granulatvolumens beschichtet, wobei sich die Massenangabe auf eine Gesamtfläche
von etwa 200 cm2 bezieht:
Mehl - 0,2 g, Leichtmetallpulver - 0,9 g, Kupferpulver - 2 g, Eisenpulver - 3,3 g,
feines Eisenfeilkorn - 3,3 g, Tellurpulver - 3,5 g.
[0010] Die Beschichtung mit Mehl als Beispiel eines ausgesprochenen Leichtgranulats, die
auch ohne Bindung als Trockenbeschichtung ausgeführt wurde, hatte eine deutlich allgemein
dämpfende Wirkung auf das Klangbild. Messtechnisch wurde erwartungsgemäss eine intensive
Dämpfung vor allem in hohen Frequenzbereichen und im Ultraschallbereich festgestellt.Ähnliche
Effekte dieser Art haben sich für die Leichtmetallpulverbeschichtung ergeben. Bei
den verschiedenen Metallgranulaten ergaben sich vorteilhafte Klangbeeinflussungen,
im allgemeinen quantitativ und qualitativ stärker mit zunehmender Dichte des Partikelmaterials.
Ausserdem zeigten sich differenzierte Änderungseffekte hinsichtlich der verschiedenen
ästhetischen Klangbildkomponenten (Klangfülle, Tragweite, Weichheit bzw. Härte u.a.),
deren Bewertung jedoch als subjektiv hier nicht näher ausgeführt werden soll. Die
Differenziertheit der verschiedenen Effekte als solche ist jedoch gesichert und kann
offenbar im Einzelfall nach relativ einfach durchzuführenden Kontroll- und Einstellversuchen
für den jeweils beabsichtigten Effekt gezielt und reproduzierbar eingesetzt werden.
[0011] In fester Lackbindung wurden u.a. Resonanzböden verschiedener Art mit geringen Mengen
von Platin- und Osmium- und Goldpulver behandelt. Hier ergaben sich messtechnisch
gesicherte Resonanzanhebungen in mittleren Hörbarkeits-Frequenzbereichen mit als wertvoll
zu bezeichnenden Klangverbesserungseffekten.
[0012] Die beigefügte Zeichnung zeigt einen plattenförmigen Resonanzkörper in einem schematischen
Querschnitt mit Schallabstrahlungsfläche SF und viskos oder fest eingebundner Granulatbeschichtung
GR in einem entsprechenden Bindemittel BM.
1. Schwingkörper, insbesondere Resonanzkörper, für Klangerzeugungsgeräte und -vorrichtungen,
wie Musikinstrumente und Lautsprecher, mit schallabstrahlender Oberfläche, dadurch
gekennzeichnet, dass die schallabstrahlende Oberfläche wenigstens teilweise mit einem
feinkörnigen Granulat in Kraftübertragungsverbindung steht.
2. Schwingkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Granulatpartikeln
eine bezüglich des Materials der schallabstrahlenden Oberfläche höhere spezifische
Masse (Dichte) aufweist.
3. Schwingkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Material
der Granulatpartikeln eine spezifische Masse von wenigstens etwa 1,8 g/cm aufweist.
4. Schwingkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Granulatpartikeln
wenigstens teilweise aus mindestens einem Metall besteht.
5. Schwingkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Granulatpartikeln
wenigstens teilweise aus mindestens einem Schwermetall besteht.
6. Schwingkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Material der Granulatpartikeln wenigstens teilweise aus Tellur besteht.
7. Schwingkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Material der Granulatpartikeln wenigstens teilweise aus Eisen und/oder einer Eisenlegierung
besteht.
8. Schwingkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Material der Granulatpartikeln wenigstens teilweise aus Kupfer und/oder einer
Kupferlegierung besteht.
9. Schwingkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Granulatpartikeln
wenigstens teilweise aus Silber besteht.
10. Schwingkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass das Material der Granulatpartikeln wenigstens teilweise aus mindestens einem
Metall und/oder mindestens einer Legierung und/oder mindestens einer intermetallischen
Verbindung mit einer spezifischen Masse von mindestens etwa 7 g/cm3, vorzugsweise von mindestens etwa 9 g/cm3, besteht.
11. Schwingkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass das Material der Gr4nulatpartikeln wenigstens teilweise aus mindestens einem Metall und/oder mindestens
einer Legierung und/oder mindestens einer intermetallischen Verbindung mit einer spezifischen
Masse von mindestens etwa 16 g/cm3, vorzugsweise von mindestens etwa 19 g/cm3, besteht.
12. Schwingkörper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der
Granulatpartikel wenigstens teilweise aus wenigstens einem Edelmetall, insbesondere
wenigstens einem Platinmetall, und/oder einer Legierung solcher Metalle besteht.
13. Schwingkörper nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der
Granulatpartikeln wenigstens teilweise aus Gold und/oder einer Goldlegierung besteht.
14. Schwingkörper nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Material
der Granulatpartikeln wenigstens teilweise aus Platin und/oder einer Platinlegierung
besteht.
15. Schwingkörper nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass
das Material der Granulatpartikeln wenigstens teilweise aus Osmium und/oder Iridium
besteht.
16. Schwingkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die obere Grenzkorngrösse der Granulatpartikeln höchstens etwa 0,01 mm, vorzugsweise
höchstens etwa 0,005 mm, beträgt.
17. Schwingkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass das Granulat mit der schallabstrahlenden Oberfläche durch ein viskoses Bindemittel
in Kraftübertragungsverbindung steht.
18. Schwingkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass das Granulat mit der schallabstrahlenden Oberfläche durch ein festes Bindemittel
in Kraftübertragungsverbindung steht.
19. Schwingkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass das Granulat wenigstens teilweise in koloidaler Form vorliegt.