Schwing- und/oder reflexionsfähiger Festkörper für Schalleinrichtungen

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Festkörper nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. der Ansprüche 30 und 32. Unter diesen Gattungsbegriff fallen im Sinne der Erfindung insbesondere Bauelemente und Baugruppen von Musikinstrumenten, wie Schwing- oder Resonanzplatten bzw. -böden sowie Schwing- oder Resonanz-Hohlraumkörper, insbesondere Klangkästen, aber auch Versteifungsrippen, z.B. Bassbalken, Stützstäbe, insbesondere Stimmstöcke, Streichbögen, Saitenstege sowie Saitenhalter - letztere für Saiten- bzw. Streichinstrumente - aber auch elektromotorisch angeregte Klangabstrahlungs- und Klangerzeugungselemente wie Lautsprechermembranen. Diesen Elementen bzw. Baugruppen ist funktional gemeinsam, dass die Festkörperschwingung im allgemeinen in dünnwandigen, elastisch biegeverformbaren Bereichen ausgebildet werden, und zwar in Form von stehenden Wellen mit einer Schwingrichtung quer bzw. im Winkel zu einer Festkörperoberfläche, die vielfach als Schallabstrahlungs- oder -übertragungsfläche wirksam ist.

[0002] Eine wesentlich andersartige Klasse von Festkörpern zur Klangerzeugung und -abstrahlung, die ebenfalls zur Erfindungsgattung gehören, sind Hohlraumkörper, insbesondere rohrförmige, innerhalb deren sich stehende Luftschwingungen ausbilden, und zwar bei Rohrelementen der verschiedensten Art, wie sie für Blasinstrumente in Anwendung sind, mit longitudinaler Schwingrichtung im wesentlichen in Rohrlängsrichtung. Der Festkörper bestimmt dabei mit seiner Hohlraumgestaltung und seinen Hohlraumabmessungen das Klangspektrum, braucht jedoch selbst nicht unbedingt an der Schwingung teilzunehmen.

[0003] Eine weitere Klasse von Hohlraumkörpern innerhalb der Erfindungsgattung sind Klangverteilungsräume, wie Konzertsäle und dergl., die selbst ebenfalls im wesentlichen nicht an der Schwingung teilnehmen und in denen sich auch keine stehenden Wellen ausbilden, die aber durch ihre Hohlraumgestaltung und Hohlraumabmessungen sowie durch stoffliche Eigenschaften hinsichtlich Reflexions- und Absorptionsfähigkeit der Innenwandflächen das im Raum wahrnehmbare Klangbild bestimmen.

[0004] Mit Bezug auf die vorstehend erläuterte, umfassende Erfindungsgattung verfolgt die Erfindung die Aufgabe, eine gezielte Beeinflussung der spektralen Zusammensetzung, insbesondere der sich ausbildenden bzw. abgestrahlten bzw. im Raum verteilten Klänge und damit eine ästhetische Verbesserung des Klangbildes bzw. die Unterdrückung von verzerrenden Effekten zu ermöglichen. Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe bestimmt sich durch die Merkmale der je für sich unabhängig, besonders vorteilhaft aber in Kombination anwendbaren Ansprüche 1, 30 bzw. 32.

[0005] Im Hinblick auf die vorgenannten, erfindungsgemässen Aufgabenlösungen ist zum konkreten Stand der Technik auf folgende Schriften hinzuweisen:

[0006] Die US-A-3 241 417 zeigt in Fig. 7a nur eine einzige Reihenfolge von Aussparungen mit offenbar in einer Richtung gleichmässig abnehmender Distanz an einer Schwingkörperkante. Fig.7b zeigt lediglich eine einzige, äquidistante Ausnehmungsfolge. In der Beschreibung findet sich über die schwingungsaktive Abstandsstruktur dieser Reihenfolgen keinerlei Hinweis.

[0007] In der DE-C-977 773 wird ebenfalls nur eine einzige, äquidistante Reihenfolge einer eindimensional periodisch veränderlichen Verteilung von Schwingungsparametern (Dicke einer Schwingplatte) gezeigt und beschrieben. Im Ergebnis gilt daher Gleiches wie für die US-A-3 241 417. Dies trifft auch für die auf den Erfinder des vorliegenden Gegenstandes selbst zurückgehende EP-A-050 314 zu, in der von einem Gedanken der Ueberlagerung unterschiedlich distanter und daher zu einer "schwebungsähnlichen", mehrfach periodischen Gesamtstruktur der Varianz der Schwingungsparameter nichts vorhanden ist.

[0008] Wie Untersuchungen gezeigt haben, wird durch die angegebenen Überlagerungsgliederungen, deren Herstellung im wesentlichen nur die Erfüllung zusätzlicher Gestaltungs- und Bemessungskriterien, jedoch kaum zusätzlichen Bauaufwand erfordert, eine überraschende Verbesserung der allgemein erwünschten Klangeigenschaften, insbesondere des Klangvolumens und der Tragfähigkeit, bzw. eine störungsfreie und ausgeglichene Klangausbreitung erreicht.

[0009] Bei der oben erstgenannten Klasse von Klang-Festkörpern mit stehenden Transversalwellen, die an der Festkörperoberfläche in sich ausbreitende Longitudinalwellen im Luftraum umgesetzt werden, erfolgt die Klangbeeinflussung im wesentlichen durch die ungleichförmige räumliche, d.h. ein- bis dreidimensionale Verteilung der elastischen Verformungssteifheit bzw. durch eine komplementäre Massenverteilung gemäss der angegebenen Überlagerungsgliederung. Auf diese Weise wird die Ausbildung von Knoten bzw. Bäuchen im Sinne einer angestrebten Spektral- bzw. Obertonverteilung begünstigt. Bei der zweitgenannten Klasse wird insbesondere durch eine gezielte Verteilung von Eng- und Weitstellen über die Rohrlänge - grundsätzlich ohne eigene Festkörperschwingungen - unmittelbar die Ausbildung der stehenden Longitudinalwellen in der Luftfüllung des Hohlraumes mit ihren Knoten und Bäuchen im Sinne einer gewünschten Spektralverteilung beeinflusst. Für Hohlraumkörper der dritten Klasse spielen im wesentlichen weder Festkörperschwingungen noch stehende Wellen eine Rolle, vielmehr wird hier die Spektralverteilung der Reflexions- bzw. Absorptionsfähigkeit im Sinne einer störungsfreien Klangausbreitung beeinflusst. In allen Fällen wird eine gezielte Spektralbeeinflussung mittels der erfindungsgemässen Gliederung erreicht.

[0010] Eine wesentliche Weiterentwicklung der Erfindung führte zu einer Bemessung der einander überlagerten, jeweils in sich äquidistanten Gliederungsstrukturen in der Weise, dass die Distanzen der Reihenfolgen, d.h. die gegenseitigen Abstände der Bereiche erhöhter bzw. verminderter Verformungssteifheit bzw. Schwingmassenbelegung innerhalb einer Reihenfolge, untereinander in einem ganzzahligen Verhältnis stehen und insbesondere bei einer grösseren Anzahl von überlagerten Strukturen eine harmonische Reihe bilden. Dies führt vor allem zu einer bemerkenswerten Verbesserung der Klangreinheit bzw. einer Verminderung des Klirrfaktors.

[0011] Die Erfindung wird weiter unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispiele erläutert. Hierin zeigt:

Fig.1

eine Profilansicht eines mit Überlagerungsverteilung versehenen, rippenförmigen Schwingelementes,

Fig.2

eine Vorderansicht, eines Violinsteges als mit Kanten-Überlagerungsverteilung versehener Schwingkörper,

Fig.3

eine perspektivische Teilschnittansicht eines mit Überlagerungsverteilung versehenen Resonanzbodens,

Fig.4

eine Draufsicht einer Schwingkörperoberfläche mit schematisch angedeuteter Mehrfach-Überlagerungsverteilung,

Fig.5

eine schematische Flächendraufsicht einer Schwingelementoberfläche mit rasterförmig verteilten Bereichen unterschiedlicher Massenbelegung,

Fig.6

einen vereinfachten Querschnitt eines plattenförmigen Schwingelementes mit unterschiedlichen Zusatzelementen sowie mit Durchbrechungen zur Beeinflussung der Schwingmassenbelegung,

Fig.7

eine Teil-Seitenansicht eines stabförmigen Schwingelementes mit Überlagerungsverteilung,

Fig.8

den Querschnitt einer Versteifungsrippe mit flächenhafter, sich über den Rippenumfang erstreckender Überlagerungsverteilung,

Fig.9

den Querschnitt einer Versteifungsrippe mit gemäss Überlagerungsverteilung angeordneten Einbettungen aus einem Material hoher Dichte,

Fig.10

den Konturverlauf einer bogenförmigen Versteifungsrippe mit Bemessung der Querschnittshöhe über der Rippenlänge entsprechend einer Überlagerungsverteilung

Fig.11

eine Anordnung von Versteifungsrippen, verteilt über eine Resonanzplatte, mit Querschnittshöhenverteilung über die Rippenzahl entsprechend einer Überlagerungsverteilung,

Fig.12

eine flächenhafte Verteilung von Versteifungsrippen in zwei sich kreuzenden Scharen, teilweise mit Kurvernverlauf, auf dem Resonanzboden eines Saiteninstrumentes, mit Abstandsbemessung entsprechend zwei Überlagerungsverteilungen,

Fig.13

eine Draufsicht einer Lautsprechermembran mit radialen und zirkularen, linienförmigen Versteifungs- oder Beschwerungselementen und Abstandsbemessung gemäss zugehörigen Überlagerungsverteilungen,

Fig.14

einen Blasinstrumententubus im Längsschnitt mit ungleichförmiger Querschnittsbemessung über die Tubuslänge entsprechend einer Überlagerungsverteilung,

Fig.15

die harmonische Verteilung der sich im Tubus ergebenden, longitudinalen Stehwellen entsprechend der Überlagerungsverteilung und

Fig.16

eine schematische Darstellung einer Höhen-Breiten-Querschnittsgestaltung eines Konzertsaales mit Innenwandprofilierung entsprechend einer Überlagerungsverteilung,

Fig.17

eine Draufsicht einer Violin-Resonanzdecke mit Breitenstrukturierung durch einen erfindungsgemässen Bassbalken,

Fig.18

eine schematische Flächen-Innenansicht eines zylindrischen Resonanzkörpers mit Breitenstrukturierung durch an der Innenseite der Deckplatte angesetzte Versteifungsrippen,

Fig.19

einen Teil-Axialschnitt eines Resonanzkörpers nach Fig.18,

Fig.20

eine abgewandelte Ausführung eines zylindrischen Resonanzkörpers mit Breitenstrukturierung durch Versteifungsrippen in einer Flächenansicht der Zylinder-Deckplatte,

Fig.21

eine zylindrische Resonanzplatte mit radialer Strukturierung durch konzentrische Rippen oder Rinnen,

Fig.22

eine abgewandelte Ausführung der Plattenstrukturierung nach Fig.21,

Fig.23

das Schema einer Strukturierung einer rechteckigen Resonanzplatte mittels einer Schar von abschnittsweise geradlinig verlaufenden Rippen oder Rinnen,

Fig.24

das Querschnittsprofil einer Versteifungsrippe an einer Resonanzplatte,

Fig.25

eine abgewandelte Profilausführung einer Rippenstruktur,

Fig.26

eine schematische Flächendraufsicht einer Violindecke oder eines Violinbodens mit der Umfangsform angepasster Strukturierung durch umlaufend gestaltete Rippen bzw. Rinnen,

Fig.27

eine schematische Flächenansicht eines Violin-Resonanzelementes wie in Fig.26 mit Höhenstrukturierung durch im wesentlichen quer zur Bespannungsrichtung verlaufende Rippen bzw. Rinnen,

Fig.28

eine schematische Flächenansicht eines Violin-Resonanzelementes wie in Fig.27, jedoch mit Breitenstrukturierung durch der Seitenkontur angepasste Längsrippen bzw. Längsrinnen und

Fig.29

eine Kombination der Längs- und Breitenstrukturierung nach Fig.27 und 28.

[0012] In Fig.1 ist eine mit einem Resonanzboden RB schubfest verbundene Versteifungsrippe in Form eines langgestreckten Schwingelementes SE angedeutet. Z.B. in Form eines Bassbalkens an sich üblicher Art kann ein solches Element breite Anwendung finden. Neben einer statischen Tragfunktion zur Verstärkung des Resonanzbodens gegen den Saiten-Spanndruck hat dieses Element als Bestandteil des gesamten Schwingkörpers wesentlichen Einfluss auf das Resonanzspektrum und das Einschwingverhalten, d.h. auf Klangfarbe und Anspielbarkeit des Saiteninstrumentes.

[0013] Während allgemein eine gleichförmig geschwungene, zu den Balkenenden hin verjüngte Längsprofilform für solche Versteifungsrippen üblich ist, und nach den eingangs erwähnten Weiterentwicklungen mit beträchtlichen Effekten eine im wesentlichen gleichförmige Gliederungsstruktur durch äquidistante Profilhöhenverminderungen über die Balkenlänge angewendet wird, ist im vorliegenden Fall eine über die Balkenlänge ungleichförmige Überlagerungsverteilung G des Längsprofils vorgesehen, die aus einer hinsichtlich der Profilhöhe additiven Überlagerung von vier äquidistanten Reihenfolgen R1 bis R4 besteht. Jede dieser Reihenfolgen umfasst Bereiche A1 bzw. A2 bzw. A3 bzw. A4 erhöhter Biege-Verformungssteifheit sowie mit letzteren alternierend angeordnete Bereiche B1 bzw. B2 usw. verminderter Biege-Verformungssteifheit. In den versteiften Bereichen liegt wegen des grösseren Balkenquerschnitts auch eine grössere Schwingmassenbelegung vor, sofern nicht durch zusätzliche Massnahmen - etwa eine Verminderung der Profilbreite oder eine Verminderung der Querschnittsfläche im mittleren Bereich der Querschnittshöhe, z.B. in Form von Aussparungen oder Durchbrechungen - eine Kompensation oder sogar Überkompensation dieser Massenvergrösserung vorgenommen wird.

[0014] Das Schwingungsbild eines Resonanzkörpers besteht im allgemeinen aus einer vielfältigen Überlagerung von stehenden Wellen unterschiedlicher Wellenlänge und Amplitude. In den Knotenbereichen herrscht dabei eine geringe bzw. verschwindende, in den Bauchbereichen eine maximale, elastische Biegeverformung. In den Bereichen erhöhter bzw. verminderter Biegesteifheit wird infolgedessen die Ausbildung von Schwingungsknoten bzw. Schwingungsbäuchen begünstigt. Während nun eine einfache, äquidistante Verteilung von Bereichen erhöhter und verminderter Steifheit die Ausbildung einer stehenden Welle nur konzentriert im Bereich einer Resonanzfrequenz begünstigt, womit allerdings bereits gewisse, erstrebte Betonungen innerhalb des Resonanzspektrums erreichbar sind, ermöglicht die Überlagerung verschiedener äquidistanter Gliederungsstrukturen mit Bereichen erhöhter und verminderter Steifheit eine Hervorhebung eines entsprechenden Frequenzbandes. Dies bedeutet die Möglichkeit einer in ihrer Ausgeglichenheit und Vielfalt bedeutend verbesserten Gestaltung des Klangbildes.

[0015] Durch Wahl der Distanzwerte D1, D2, usw. (siehe Fig.1) der einander überlagerten Gliederungsstrukturen und ihres gegenseitigen Verhältnisses lassen sich die Bereiche des Resonanzspektrums, in denen die Betonungen erscheinen, weitgehend gezielt und reproduzierbar einstellen. Im Interesse eines ausgeglichenen Spektralverlaufes und einer gezielten Einstellung kontinuierlicher Übergänge können die Steifheitsdifferenzen innerhalb der einzelnen Reihenfolgen unterschiedlich bemessen werden, vorteilhaft in der Weise, dass diese Differenzen von Struktur zu Struktur gleichsinnig zum Distanzwert abgestuft sind. Eine solche Ausführung ist in Fig.1 durch die in ausgezogener Linie wiedergegebene Profilkontur angedeutet.Die Teilkonturen der Strukturen R1 und R2 sind dazu strichliert angedeutet. Andererseits kann die Steifheitsdifferenz im Interesse besonders weicher Übergänge auch innerhalb jeweils einer Struktur variiert werden, etwa in der Weise, dass sie von einem Mittelpunkt des Schwingelementes oder eines Schwingelementabschnitts ausgehend nach beiden Seiten hin abnimmt. Es ergibt sich dann beispielsweise eine Überlagerungsverteilung G1, wie sie in Fig.1 strichpunktiert angedeutet ist.

[0016] Für die allgemein angestrebte Klangreinheit wesentlich ist eine Bemessung der Distanzen D1, D2, .... entsprechend ganzzahligen Verhältnissen. Diese Bedingung wird zweckmässig auch bei einer geringen Anzahl von überlagerten Strukturen eingehalten. Für umfangreichere Überlagerungsverteilung empfiehlt sich eine Bemessung der Distanzen D1, D2, D3, .... gemäss einer harmonischen Reihe, also entsprechend einer Längenunterteilung eines Schwingelementabschnitts im Verhältnis 1/2, 1/3, 1/4 usw.. Damit haben sich insbesondere bei Saiteninstrumenten hervorragende Effekte hinsichtlich Klangfülle und Klangreinheit ergeben.

[0017] Fig.2 zeigt die Anwendung der angegebenen Überlagerungsverteilung auf ein plattenförmiges Schwingelement, nämlich einen saitentragenden Steg eines Streichinstrumentes, wobei sich eine Verteilung G1 der in Fig.1 dargestellten Art längs einer Kante K des Steges erstreckt. Weitere, verkürzte Verteilungen G2 sind an Seitenkantenabschnitten KS des Steges ST angebracht, der als mehrgliedriger Schwingkörper mit den Schwingelementen SE1 an der Kante K sowie SE2 an den Seitenkanten KS wirksam ist. Für diesen Anwendungsfall ist auf eine praktisch festgestellte, überaus hohe Klangwirksamkeit schon durch vergleichsweise schwach ausgeprägte Überlagerungsverteilung hinzuweisen. Dies dürfte neben einer merklichen Teilnahme an der unmittelbaren Schallabstrahlung auf die frequenzselektive Koppelwirkung des Steges zwischen den klangerzeugenden Saiten und dem Resonanz-Hohlkörper des Instrumentenkorpus zurückzuführen sein.

[0018] Fig.3 zeigt ein plattenförmiges Schwingelement SE2 mit Überlagerungsverteilung G3 an beiden Oberflächenseiten. Diese verteilungen entsprechen in ihrem Querschnittsprofil der bereits erläuterten Kanten-Überlagerungsverteilung G gemäss Fig.1. Die Bereiche erhöhter bzw. verminderter Biegesteifheit bilden hier eine Schar von nebeneinanderliegenden, langgestreckten Kämmen bzw. Mulden, die quer zu ihrer Längsrichtung Überlagerungsreihenfolgen der erläuterten Art bilden. Solche Ausführungen kommen mit überaus hoher Gesamtwirkung für Resonanzböden verschiedenster Art in Betracht, insbesondere für Resonanzböden oder -platten in mechanisierten Zupfinstrumenten und für Wandelemente von Resonanzkörpern für Saiten-, vor allem für Streichinstrumente.

[0019] Fig.4 stellt in schematischer Weise die Möglichkeit einer weiter verfeinerten Oberflächen-Überlagerungsverteilung dar, nämlich in Form zweier sich auf einer Oberflächenseite eines plattenförmigen Schwingelementes SE3 kreuzenden Scharen von kammförmigen Bereichen A1, A2, A3 erhöhter Biegesteifheit, die zwei Überlagerungsverteilungen G3 und G4 nach Art von Fig.3 bilden. Zwischen den kammförmigen Bereichen ergeben sich muldenförmige Oberflächenbereiche verminderter Biegesteifheit, die der Übersichtlichkeit halber nicht näher beziffert sind. Überlagerungen dieser Art erlauben eine gezielte Beeinflussung der zweidimensionalen, stehenden Wellengebilde und kommen mit grosser Wirksamkeit insbesondere für ausgedehntere Resonanzgebilde in Betracht.

[0020] Wenn bei dünnwandigen Plattenresonatoren Stellen mit besonders geringer verbleibender Querschnittsdicke vermieden werden sollen, so empfiehlt sich die kreuzende Anordnung je einer Kamm-Muldenverteilung auf beiden Oberflächenseiten der Platte.

[0021] Entsprechende Überlagerungseffekte können grundsätzlich auch mit Hilfe einer ungleichförmigen Massenverteilung erzielt werden, und zwar insbesondere bei Plattenresonatoren. Unter Annahme einer gleichförmigen Verteilung der Verformungssteifheit kehren sich dabei die bevorzugten Lagen von Wellenknoten und Wellenbäuchen um, d.h. im Bereich erhöhter Schwingmasse ergeben sich bevorzugt Wellenbäuche, im Bereich verminderter Schwingmasse Wellenknoten. Selbstverständlich müssen die Rand- bzw. Einspannbedingungen des Schwingelementabschnitts mit einer solchen Ausbildung vereinbar sein, was aber auch für die Steifheitsverteilungen in sinngemässer Weise gilt. Unter Beachtung dieser Verhältnisse sind mit Vorteil auch kombinierte Steifheits- und Massenverteilungen anwendbar. Im übrigen treten - wie bereits angedeutet - ungleichförmige Massenverteilungen im allgemeinen auch bei einer ungleichförmigen Steifheitsverteilung auf. Bei der allgemein anzuwendenden Steifheitsvariation durch entsprechende Bemessung der Querschnittshöhe eines Biegeschwingers tritt jedoch die Wirkung der Massenerhöhung im Bereich erhöhter Querschnittshöhe relativ zurück, weil die Steifheit infolge des Zusammenhanges mit dem Querschnitts-Flächenträgheitsmoment mit einer höheren Potenz der Querschnittshöhe wirksam wird. Die Massenzunahme kann dann vielfach vernachlässigt werden, stört aber jedenfalls im allgemeinen nicht.

[0022] Andererseits lassen sich Massenverteilungen ohne wesentliche Beeinflussung der Steifheit auch herstellungstechnisch günstig mit Hilfe von innerhalb der schwingenden Oberfläche allseitig umgrenzten, also fleckförmigen Erhöhungen bzw. Vertiefungen erzielen. Dazu können letztere insbesondere auch in Form von Durchbrechungen geringerer Flächenausdehnung innerhalb eines plattenförmigen Schwingelementes ausgeführt werden, während für die Bereiche erhöhter Schwingmassenbelegung vorteilhaft die Anbringung von Zusatzmassen in Betracht kommt. Auf diese Weise lassen sich insbesondere auch Steifheits- und Massenverteilungen in einer Anordnung mit gegenseitig verstärkender Wirkung vereinigen.

[0023] Fig.5 zeigt eine sich über die Oberfläche eines plattenförmigen Schwingelementes SE4 erstreckende, rasterförmige Massenverteilung G5 mit z.B. kreisförmigen Bereichen AA1, AA2, .... erhöhter Schwingmasse und ebensolchen Bereichen BB1, BB2, .... verminderter Schwingmasse. Diese Rasterverteilung entspricht in ihrem Grundaufbau einer zweidimensionalen Gliederung längs sich kreuzender Linienscharen gemäss Fig.4.

[0024] Fig.6 zeigt hierzu im Querschnitt die Ausbildung der Bereiche BB1, BB2, .... in Form von Löchern innerhalb des dünnwandigen Plattenelementes und die Ausbildung der Bereiche erhöhter Masse in Form von Zusatzmassenelementen ZM1, ZM2, ZM3, .... . Letztere können z.B. als knopfartige Elemente einfacher Form aufgeklebt werden. Besonders vorteilhaft in der Herstellung ist aber die an den Elementen ZM2 und ZM3 angedeutete Möglichkeit der Aufbringung in Form von dünnen Schichten aus Material hoher Dichte, wofür Schwermetalle und entsprechende Legierungen, insbesondere auch Edelmetalle, in Betracht kommen. Diese Elemente lassen sich bequem in Form von Folienabschnitten herstellen und aufkleben, aber auch in Form von metallgefüllten Formmassen oder Lacken aufbringen. Letztere bietet den besonderen Vorteil herstellungstechnischer Einfachheit.

[0025] Als Beispiel einer weiteren Hauptanwendungsmöglichkeit von Überlagerungsverteilungen zeigt Fig.7 ein stabförmiges Schwingelement SE5 in Form eines Stimmstockes innerhalb eines Resonanz-Hohlkörpers eines Saiteninstrumentes. Die Verteilung G6 umgreift mit ihren kamm- bzw. rinnenförmigen Bereichen erhöhter bzw. verminderter Biegesteifheit A1, A2, A3 bzw. B1, B2, B3 den Umfang des stabförmigen Schwingelementes. Auch mit solcherart gegliederten Koppelelementen lassen sich erfahrungsgemäss bemerkenswerte Klangverbesserungen erzielen. Die benachbarten, plattenformigen Schwingelemente SE4 des Hohlkörpers werden vorteilhaft ebenfalls mit Überlagerungsverteilungen der vorbeschriebenen Art versehen, wobei durch gegenseitige Abstimmung der Strukturbemessung hervorragende Gesamtergebnisse erzielbar sind.

[0026] Die Querschnittsgestaltung einer Versteifungsrippe nach Fig.8 beruht auf der Erkenntnis, dass auch in relativ kompakten Gebilden klangrelevante Transversalschwingungen im Festkörper auftreten, im vorliegenden Fall u.a. Biegeschwingungen in verschiedenen Richtungen parallel zur Querschnittsfläche. Stehende Wellen mit Längsrichtung quer zur Rippenlängsrichtung werden dabei durch die gemäss Überlagerungsverteilungen G8a, b, c verteilten Bereiche erhöhter bzw. verminderter Biegesteifheit in ihrer Ausbildung entsprechend einer harmonischen Reihe begünstigt. Entsprechende Wirkungen lassen sich mit in den schwingenden Festkörper eingebetteten Bereichen bzw. Elementen ED höherer Dichte gemäss der Rippenausführung nach Fig.9 erzielen, die in Form von zwei sich rechtwinklig durchdringenden Überlagerungsverteilungen G9a und G9b angeordnet sind.

[0027] Fig.10 zeigt nochmals eine Versteifungsrippe mit Kanten- bzw. Querschnittshöhengliederung, jedoch mit zu den Enden hin im Mittel abnehmender Querschnittshöhe sowie mit bogenförmiger Gesamtausbildung zur Anpassung an einen gewölbten Resonanzboden RB, wie er für Saiteninstrumente üblich ist. Zusätzlich zu der Kanten- bzw. Querschnittshöhensverteilung G10a sind an den Flanken der Rippe Überlagerungsverteilungen G10b mit in Richtung der Rippenhöhe verlaufenden, wellen- bzw. gratartigen Vertiefungen VT bzw. Erhöhungen EH vorgesehen, also z.B. bezüglich der Verteilungen G8a, b in Fig.8 mit rechtwinklig versetzter Längserstreckung der Strukturierung, d.h. in Rippenlängsrichtung. Die Wirkung entspricht daher der Kantensverteilung G10a, deren Längserstreckung ebenfalls mit der Rippenlängsrichtung übereinstimmt.

[0028] Fig.11 zeigt eine Überlagerungsverteilung an einer ebenen Resonanzplatte, wie an sich z.B. für Klavier und Flügel üblich, mit rippenförmigen Aufsatz-Versteifungselementen AV. Hier erstreckt sich die Überlagerung allein in Richtung quer zu den Rippen, während in Rippenlängsrichtung homogene Verhältnisse vorliegen. Der Übersichtlichkeit halber sind die einzelnen Rippen nur mit den Ordnungszahlen 1 bis 8 der entsprechenden Harmonischen bezeichnet, die dem Nenner des Distanz-Teilungsverhältnisses der betreffenden Überlagerungsreihenfolge entsprechen. Die Rippenhöhe und damit die Versteifungswirkung nimmt mit der Ordnungszahl ab, was erfahrungsgemäss zu einem in der Ausgeglichenheit des Klangbildes befriedigenden Verlauf der harmonischen Amplituden beiträgt. Im übrigen begünstigt eine solche, im wesentlichen eindimensionale Verteilung (nur in Rippenquerrichtung) die Ausbildung von Stehwellen nur in einer Richtung der Platte.

[0029] Im Gegensatz dazu zeigt Fig.12 eine Resonanzboden-Draufsicht mit zwei sich im wesentlichen quer durchdringenden Überlagerungsverteilungen G12a und G12b, die also insgesamt eine zweidimensionale Überlagerung ergeben. Die Gliederungselemente können als Versteifungselemente bzw. komplementäre, streifenförmige Bereiche verminderter Biegesteifheit, aber auch als Bereiche erhöhter bzw. verminderter Massenbelegung ausgebildet sein. Schmale Rippen oder Stege haben in Verbindung mit vergleichsweise breiten Zwischenräumen eine geringe Versteifungswirkung, so dass die im allgemeinen mit der Querschnittserhöhung verbundene Massenvergrösserung überwiegt. Im einzelnen ist die Bemessung also allgemein so einzurichten, dass sich die gewünschte Wirkung ergibt. Ausgehend von einem homogenen Biegeschwinger begünstigen örtlich konzentrierte Versteifungen eine Knotenbildung, entsprechende Massenkonzentrationen dagegen die Bildung von Schwingungsbäuchen. Da ohne besondere Vorkehrungen, z.B. bei örtlicher Vergrösserung der Querschnittshöhe, Biegesteifheit und Massenbelegung im allgemeinen gemeinsam beeinflusst werden, ist auf entsprechende Differenzierung zu achten, etwa durch Materialaussparungen im Bereich der neutralen Biegezone (Versteifung ohne Massenvergrösserung) bzw. durch Auftrennen von Bereichen vergrösserter Querschnittshöhe mittels Kerben quer zur Biege- bzw. Wellenlängsrichtung (Massenkonzentration ohne Versteifung).

[0030] Bei der Ausführung nach Fig.12 sind die Distanzen zwischen den langgestreckten Bereichen von in Bezug auf die Zwischenräume erhöhter Biegesteifheit (in ihrer Längsrichtung), z.B. Versteifungsrippen, in Längsrichtung dieser Bereiche über die Ausdehnung der Verteilung G12b veränderlich ausgebildet, und zwar entsprechend einem der Randkontur des plattenförmigen Schwingkörpers angepassten Verlauf. Dadurch ergibt sich erfahrungsgemäss eine besonders hohe und über die Gesamtfläche gleichmässig verteilte Ausnutzung des Schwingkörpers für die harmonische Gestaltung der Spektralverteilung. Auch hier können die Änderungsamplituden der Schwingungsparameter (Steifheit oder Massenbelegung) von Gliederungsstruktur zu Gliederungsstruktur oder auch - ähnlich wie nach Fig.10 - innerhalb je einer solchen Struktur veränderlich ausgebildet werden, vorzugsweise von der Mitte zu den Enden hin abnehmend.

[0031] Fig.13 zeigt als weiteres Beispiel eine kreisförmige Lautsprechermembran mit zwei orthogonalen Massenkonzentrations-Überlagerungssverteilungen G13a und G13b, z.B. in Form von streifenförmigen Massenauflagen oder -einlagerungen am bzw. im Membranwerkstoff, etwa in Form von Lack mit Metallgranulatbeschwerung. Bei einem Membranschwingkörper sind solche Massenkonzentrationen im allgemeinen einfacher herstellbar als Versteifungskonzentrationen.

[0032] Der in Fig.14 im Längsschnitt gezeigte Blasinstrumententubus ist mit einer in Rohrlängsrichtung verlaufenden Überlagerungsverteilung G14a in Form von zur Rohrachse rotationssymmetrischen Engstellen ES und Weitstellen WS versehen. Primäres Schwingmedium ist hier im Gegensatz zu den Festkörperschwingern unmittelbar die Luftsäule im Tubus, wobei die Schallabstrahlung an sich auch ohne Teilnahme des Tubus bzw. Festkörpers an der Schwingung durch Ausbreitung von fortschreitenden Schallwellen von der Tubusmündung aus in den Raum erfolgen kann. Im Hinblick auf den Charakter der Primärschwingungen als longitudinale Stehwellen, d.h. mit axialer Luftströmung, können die Engstellen die Ausbildung von Bereichen erhöhter örtlicher Strömungsgeschwindigkeit, also von Schwingungsbäuchen der Schallschnelle, begünstigen. Entsprechend Umgekehrtes gilt für die Begünstigung von Knotenstellen der Schallschnelle im Bereich von Weitstellen des Tubusquerschnitts. Auch hier ermöglicht die Reihenfolge von Eng- und Weitstellen gemäss einer vorzugsweise harmonischen Überlagerungsverteilung eine gezielte Spektralbeeinflussung und damit eine Verbesserung des Klangbildes.

[0033] Zusätzlich kann auch der Tubus, d.h. der Festkörper, durch eigene Schwingungen entsprechend den in seinem Innenraum herrschenden Schwingungszuständen, die für ihn als Anregung wirken, an der Klangbeeinflussung und vor allem an der Klangabstrahlung teilnehmen. Hierzu ist im Beispiel auch die Tubusaussenfläche mit einer zur Innenfläche kongruenten Überlagerungsverteilung G14b versehen.

[0034] Im übrigen können die Engstellen bei scharfkantiger Ausbildung nach Art von Lochblenden auch merklich dämpfend wirken, was zu besonderen Effekten hinsichtlich der Abdämpfung von bestimmten Spektralbereichen bzw. Harmonischen ausgenutzt werden kann. Im Beispiel sind solche scharfkantigen Engstellen angedeutet. Wenn eine örtliche Dämpfung nicht erwünscht ist, sollte eine Profilverrundung bzw. düsenartige Gestaltung der Engstellen bevorzugt werden.

[0035] Allgemein ist zu beachten, dass die Festkörperwandungen als Begrenzungen der schwingenden Luftsäule unter entsprechend periodisch schwankendem Innendruck stehen und daher zu Transversalschwingungen (im Gegensatz zu den Longitudinalschwingungen der Luftsäule) angeregt werden. Hier ergeben sich also wieder ähnliche Verhältnisse wie bei einem dünnwandigen Resonanzkörper, der seine Transversalschwingungen bzw. Stehwellen in Form von quer zur Festkörperoberfläche gerichteten, sich ausbreitenden Luftwellen an die Umgebungsluft überträgt. Da die Knoten der Schallschnelle einerseits und des Schalldruckes gegeneinander versetzt sind (bei einfachen Verhältnissen sind Knoten- und Bauchlagen vertauscht) kann es vorteilhaft sein, Innen- und Aussengliederung bezüglich Massenanhäufungen bzw. Versteifungsstellen entsprechend gegeneinander zu versetzen.

[0036] Fig.16 zeigt den Querschnitt eines Klangverteilungsraumes mit bogenförmig-konvexer Überlagerungsverteilung G16 an Boden und Decke. Die Verteilungen erstrecken sich parallel zum Raumquerschnitt von der Mittel-Vertikalebene nach beiden Seiten. Eine entsprechende Verteilung kommt auch in Raumlängsrichtung (mit Bezug auf die nicht gezeigte Schalleinstrahlungsseite) in Betracht, ebenso eine entsprechende zweidimensionale Überlagerung bzw. Durchdringung in beiden Richtungen.

[0037] Die hier erzielbaren Effekte beruhen selbstverständlich nicht auf der Bildung von Stehwellen im Raum, ebensowenig wesentlich auf Festkörperschwingungen mit Wellenlängen im Bereich der hier grossen Abmessungen bzw. Distanzen. Es handelt sich vielmehr um gezielte Beeinflussungen des Raumklangbildes mittels betonter Reflexions- bzw. Absorptionsbereiche, wobei die Profilierung in den konvexen Bereichen eine insgesamt durch Überlagerungen ausgeglichene Klangerfüllung des Raumes ermöglicht.

[0038] Abschliessend ist zu betonen, dass nicht nur die räumlich harmonisch verteilte Begünstigung von Stehwellenknoten, sondern gegebenenfalls eine analoge Dämpfungsverteilung zur gezielten Klangverbesserung eingesetzt werden kann. Die für eine konzentrierte Anordnung von Versteifungen bzw. Massen oder Eng- und Weitstellen angegebenen Verteilungsmerkmale sind demzufolge sinngemäss auch für Dämpfungsbereiche bzw. Dämpfungselemente anwendbar. Eine bevorzugte Dämpfungswirkung lässt sich dabei unter Ausnutzung bekannter Materialeigenschaften verwirklichen.

[0039] Die in Fig.17 gezeigte Violindecke ist durch einen der Randkontur angepasst verlaufenden Bassbalken 11 über die Höhenerstreckung des Deckenkörpers 10 hinweg im Verhältnis 1/3 zu 2/3 der jeweiligen Breitenausdehnung B unterteilt. Dadurch ergibt sich eine in manchen Fällen für einen bestimmten Klangcharakter erwünschte Betonung der Klangfülle im mittleren Bereich des Spektrums.

[0040] Die kreisförmige Deckplatte 2 des zylinrischen Resonanzkörpers nach Fig.18 und 19 ist hinsichtlich ihrer quer zu einer vorgegebenen Vorzugsrichtung X-X gemessenen Breite durch Rippen oder Rinnen 21 bis 25 in den harmonischen Verhältnissen 1/2R bis 1/6R unterteilt, und zwar in der Weise, dass die Gliederungsabstände von der Mitte zum Rand der Deckplatte hin abnehmen. Durch eine solche Strukturierung nach einer harmonischen Reihe lässt sich in einem breiteren Spektralbereich eine ausgeglichene Klangfülle erzielen. Dabei tendiert die Zusammendrängung der linearen bzw. langgestreckten Gliederungselemente im Falle der Ausbildung als steifheitsvermindernde Rinnen zu einer Kompensation der an sich zum Rande hin wegen der dortigen Verankerung an der Zarge Z zunehmenden Steifheit der Resonanzplatte, während eine Ausbildung der Gliederungselemente als versteifende Rippen tendenziell die umgekehrte Wirkung hat. Entsprechend komplementäre Effekte ergeben sich für Gliederungselemente, die durch Aussparung bzw. Auftrag in Richtung einer Verminderung bzw. Erhöhung der auf die Fläche bezogenen Massenbelegung der Resonanzplatte wirksam sind. Hierbei ist hinsichtlich der jeweils angewendeten Breite und Höhe bzw. Tiefe sowie der Profilform der Rippen bzw. Rinnen die gleichzeitige Wirkung hinsichtlich Steifheit und Massenbelegung, d.h. hinsichtlich zweier gegensinniger Wirkungskomponenten, zu berücksichtigen, um eine gegenseitige Aufhebung beider Wirkungen zu vermeiden. Dabei versteht es sich ferner, dass die Massenbelegung als skalare Grösse keine gerichtete Wirkung hinsichtlich der verschiedenen Richtungen innerhalb der Resonanzfläche hat, während die Biegesteifheit grundsätzlich eine gerichtete Grösse ist. So hat die Rippe im allgemeinen eine wesentliche Erhöhung der Biegesteifheit nur in ihrer Längsrichtung, nicht dagegen quer zu dieser zur Folge. In diesem Zusammenhang versteht es sich auch, dass lineare Gliederungselemente gegebenenfalls in Form von Aneinanderreihungen von Auftragungen bzw. Aussparungen gebildet werden können, womit die Wirkung auf die Biegesteifheit in Längsrichtung gezielt vermindert oder aufgehoben werden kann.

[0041] Fig.20 zeigt im Sinne der vorstehenden Erläuterungen eine Breitengliederung eines plattenförmigen Resonanzkörpers 3 entsprechend den harmonischen Verhältniswerten 1/1R bis 1/6R in der Querachse Y-Y durch Rippen oder Rinnen 30 bis 36 mit Zusammendrängung im Bereich der Längsachse X-X.

[0042] Entsprechende Beispiele für eine radiale Überlagerungsverteilung an einer kreisförmigen Resonanzplatte 4 bzw. 5 mit zum Rande bzw. zur Mitte hin zusammengedrängten Rinnen oder Rippen 42 bis 46 bzw. 52 bis 56 sind in den Figuren 21 und 22 angedeutet. Hierbei versteht es sich, dass auch eine Kombination oder Überlagerung zweier oder mehrerer solcher Verteilungen gegebenenfalls mit besonderen Klangwirkungen angewendet werden kann.

[0043] Ferner zeigt Fig.23 ein Anwendungsbeispiel einer harmonischen Flächenstrukturierung durch abschnittsweise geradlinige Rippen oder Rinnen 62a bis 64a und 62b bis 64b beiderseits eines längs einer gegebenen Vorzugsrichtung X-X verlaufenden Gliederungselementes 60 für eine rechteckförmige Resonanzplatte 6. Derartige Strukturen kommen z.B. für Resonanzplatten im Klavier oder Flügel und dergl. in Betracht. Die Vorzugsrichtung kann dabei insbesondere durch die Faserrichtung einer aus Holz bestehenden Platte bzw. durch die Haupt-Bespannungsrichtung gegeben sein. Die Übertragung dieser Gliederungsstruktur auf abweichende, aber grundsätzlich ähnliche Platten- oder Rahmenformen nach Art eines Trapezes oder dergl. bietet keine besonderen Schwierigkeiten für den Fachmann. Es versteht sich, dass der hier eckig gezeigte Verlauf der Gliederungselemente in der Praxis verrundet ausgeführt werden kann. Auch kann die Vorzugsrichtung über die Ausdehnung der Platte variieren, was entsprechende Anpassungen der harmonischen Abstände zur Folge hat.

[0044] In den Figuren 24 und 25 sind Anwendungsbeispiele für eine harmonische Abstandsgliederung im Profil einer Versteifungsrippe 7 bzw. 8 an einem Resonanzkörper RB dargestellt, und zwar mit Zusammendrängung an den Enden bzw. in der Mitte der Rippenlänge. Für die jeweilige Klangwirkungsbeeinflussung gilt hier das vorstehend Erläuterte grundsätzlich ebenfalls.

[0045] Fig.26 zeigt eine harmonische Strukturierung einer Violin-Resonanzplatte mit umlaufenden Rippen oder Rinnen RR1. Diese unterteilen die jeweils zwischen den Innenrändern der Zarge Z gemessene Länge der Normalen n zu einer jeden Randkonturtangente t in den harmonischen Verhältnissen 1/5, 1/10 und 1/20. Gegebenenfalls können die Abstände zwischen diesen Gliederungselementen unter Vervollständigung der harmonischen Reihe aufgefüllt werden, wie dies im Bereich L angedeutet ist. Ferner kommt - wie hier nicht mehr besonders dargestellt ist - grundsätzlich auch eine Zusammendrängung der Gliederungselemente zur Mitte hin in Betracht (siehe oben). Das Beispiel zeigt die Anwendung für unregelmässig geformte Plattenkonturen, wobei sich eine besonders flächenfüllende und hinsichtlich der Klangfülle hochwirksame Gliederung ergibt.

[0046] Die Figuren 26 bis 29 zeigen die Anwendung des Prinzips der harmonischen Längs- und Querstrukturierung sowie der Überlagerung beider Gliederungsformen mit Rippen oder Rinnen RR2 und RR3 in den Längs- bzw. Querabständen 1/2.1 bis 1/5.1 usw. bzw. 1/2.b bis 1/5.b usw. für einen Violin-Plattenresonanzkörper. Diese Ausführungen ermöglichen ebenfalls intensiv flächendeckende Gliederungen, jedoch im Gegensatz zu der Ausführung nach Fig.26 mit gezielt differenzierbarer Wirkung für die sich in Längs- und Querrichtung erstreckenden, stehenden Resonanzwellen im schwingenden Plattenkörper.

[0047] Wesentlich für die zuletzt erläuterten Ausführungen ist die Strukturierung durch einfache harmonische Reihen.

Ansprüche

1. Schwing- oder reflexionsfähiger Festkörper zur Erzeugung, Abstrahlung, Verteilung bzw. Weiterleitung von Schallschwingungen, der wenigstens in einem Teilbereich eine vorgegebene räumliche Verteilung seiner Schwingungsparameter aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Verteilung (G, G1, G2, .... ) eine Überlagerung von mindestens zwei periodischen Gliederungsstrukturen (R, R1, R2, .... ) aus jeweils äquidistant angeordneten Gliederungselementen umfasst und dass diese Gliederungsstrukturen jeweils unterschiedliche Periodenlängen der Verteilung der jeweiligen Schwingungsparameter aufweisen.

2. Festkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzen (D1, D2, D3, ......) wenigstens eines Teils der äquidistanten Gliederungsstrukturen in einem wenigstens annähernd ganzzahligen Verhältnis zueinander stehen, vorzugsweise entsprechend den Werten einer geometrischen Reihe.

3. Festkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderungsamplituden (AE) der Schwingungsparameter von Gliederungsstruktur zu Gliederungsstruktur und/oder innerhalb jeweils einer Gliederungsstruktur wenigstens abschnittsweise zu- oder abnehmen.

4. Festkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Überlagerungsverteilung (G3, G4) durch wenigstens eine Schar von langgestreckten, nebeneinanderliegenden Bereichen mit unterschiedlichen Werten mindestens eines Schwingungsparameters gebildet ist und dass diese Bereiche mit ihren gegenseitigen Distanzen mindestens zwei jeweils in sich äquidistante Gliederungsstrukturen (R1, R2, R3 .........) bilden.

5. Festkörper nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch mindestens zwei sich kreuzende Scharen von langgestreckten Bereichen mit in Bezug auf Ihre Umgebung unterschiedlichen Werten mindestens eines Schwingungsparameters.

6. Festkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Überlagerungsverteilung (G5) durch im wesentlichen allseitig in wenigstens einer Ebene umgrenzte Bereiche mit in Bezug auf Ihre Umgebung unterschiedlichen Werten mindestens eines Schwingungsparameters gebildet ist.

7. Festkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche unterschiedlicher Schwingungsparameter in wenigstens einer Fläche reihenförmig oder rasterförmig verteilt angeordnet sind.

8. Festkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine sich längs einer vorspringenden Kante (K) erstreckende Überlagerungsverteilung (G2) vorgesehen ist.

9. Festkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine sich längs einer Körperoberfläche erstreckende, insbesondere flächenhafte Überlagerungsverteilung (G3) vorgesehen ist.

10. Festkörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Hohlraum vorgesehen ist, dessen Innenwandfläche wenigstens eine Überlagerungsverteilung (G14, G16) aufweist.

11. Festkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Gliederungsstruktur durch Erhebungen, insbesondere rippen- oder wellenförmige bzw. kuppenförmige Erhebungen, innerhalb einer Festkörperoberfläche gebildet ist.

12. Festkörper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen der Gliederungsstruktur wenigstens teilweise durch Aufsatzelemente im Bereich einer Festkörperoberfläche gebildet sind.

13. Festkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Gliederungsstruktur durch Einbettungselemente innerhalb des Festkörper-Grundmaterials gebildet ist.

14. Festkörper nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufsatz- bzw. Einbettungselemente aus vom Grundmaterial des Festkörpers unterschiedlichem Material, insbesondere solchem höherer Dichte, vorzugsweise Schwermetall, bestehen.

15. Festkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass wenigstens eine, vorzugsweise flächenhafte Gliederungsstruktur durch mindestens eine Oberflächenschicht bzw. mindestens einen Schichtabschnitt, insbesondere in Form einer Granulat-, Lack- und/oder Folienbeschichtung, vorzugsweise mit Metallgehalt, gebildet ist.

16. Festkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Gliederungsstruktur durch Einsenkungen, insbesondere Kerben, Kalotten bzw. Durchbrechungen, gebildet ist.

17. Festkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine wenigstens teilweise rippen-, steg-, stab-, platten- bzw. membranartige Ausbildung mit mindestens einer sich längs der Festkörperoberfläche erstreckenden Überlagerungsverteilung.

18. Festkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine wenigstens teilweise rippen-, steg-. stab- bzw. plattenartige Ausbildung mit mindestens einer sich längs einer Festkörperkante erstreckenden, insbesondere das Kantenprofll umgreifenden Überlagerungsverteilung.

19. Festkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine wenigstens teilweise hohlkörperartige Ausbildung mit mindestens einer sich längs einer Innenwandfläche des Hohlkörpers erstreckenden Überlagerungsverteilung.

20. Festkörper nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch eine wenigstens teilweise rohrförmige Ausbildung mit innenseitiger, sich insbesondere in Rohrlängsrichtung erstreckender Überlagerungsverteilung.

21. Festkörper nach Anspruch 17 oder 18, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als Schwing- oder Resonanzplatte bzw. -schale eines Musikinstrumentes, insbesondere eines Saiteninstrumentes.

22. Festkörper nach Anspruch 17 oder 18, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als Versteifungsrippe, Stützstab, insbesondere Stimmstock, Streichbogen, Saitensteg oder Saitenhalter für ein Saiten- bzw. Streichinstrument mit wenigstens einer Oberflächen- und/oder Kanten-Überlagerungsverteilung.

23. Festkörper nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als Resonanz-Hohlkörper für ein Saiten-, insbesondere Streichinstrument.

24. Festkörper nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als Tubus eines Blasinstruments, insbesondere mit mindestens einer sich in Längsrichtung des Tubus erstreckenden Überlagerungsverteilung.

25. Festkörper nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als Lautsprechermembran.

26. Festkörper nach Anspruch 19, gekennzeichent durch eine Ausbildung als Klangverteilungsraum, insbesondere Konzertsaal, mit mindestens einer Innenflächen-Überlagerungsverteilung vorzugsweise mit überlagerten Reihenfolgen von konvex gekrümmten oder gewölbten Oberflächenelementen.

27. Festkörper nach Anspruch 3 oder nach diesem und mindestens einem der übrigen vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderungsamplituden (AE) mindestens eines Schwingungsparameters, insbesondere der Biegesteifheit oder Querschnittshöhe von Versteifungsrippen, vom mittleren Bereich einer Gliederungsstruktur zu deren Endbereichen hin abnehmend ausgebildet sind.

28. Festkörper nach Anspruch 4 oder nach diesem und mindestens einem der übrigen vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzen zwischen den langgestreckten, nebeneinanderliegenden Bereichen von in Bezug auf ihre Umgebung unterschiedlichen Schwingungsparameterwerten in Längsrichtung dieser Bereiche über die Schar veränderlich ausgebildet sind (Fig.12).

29. Festkörper nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die langgestreckten Bereiche von in Bezug auf ihre Umgebung unterschiedlichen Schwingungsparameterwerten in ihrem Längsverlauf der benachbarten Randkontur eines Oberflächenabschnitts des schwingfähigen Festkörpers angepasst ausgebildet ist (Fig.12).

30. Schwing- und/oder reflexionsfähiger Festkörper für Geräte und Einrichtungen zur Erzeugung, Abstrahlung, Verteilung bzw. Weiterleitung von Schallschwingungen, der wenigstens abschnittsweise eine vorgegebene räumliche Verteilung seiner Schwingungsparameter aufweist, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Gliederundsstruktur durch eine langgestreckte Anordnung (11) von im Vergleich zu ihrer Umgebung unterschiedlicher Verformungssteifheit und/oder Massenbelegung gebildet ist, welche die quer zu einer vorgegebenen Vorzugsrichtung (X-X) gemessene Breitenausdehnung (Y-Y, B, R) des Festkörpers in einem wenigstens annähernd konstanten Verhältnis unterteilt.

31. Festkörper nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Festkörpers durch die langgestreckte Anordnung (11) in einem wenigstens annähernd ganzzahligen oder ganzzahlig gebrochenen Verhältnis unterteilt.

32. Schwing- oder reflexionsfähiger Festkörper zur Erzeugung, Abstrahlung, Verteilung bzw. Weiterleitung von Schallschwingungen, der wenigstens teilweise eine vorgegebene räumliche Verteilung seiner Schwingungsparameter aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Verteilung der Verformungssteifigkeit bzw. Massenbelegung mindestens vier Gliederungselemente (RR1, RR2, RR3) aufweist, deren gegenseitige Abstände zueinander wenigstens annähernd im Verhältnis von Gliedern einer geometrischen Reihe stehen.

33. Festkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche von im Vergleich zu ihrer Umgebung unterschiedlicher Verformungssteifheit bzw. Massenbelegung als langgestreckte, wenigstens abschnittsweise rippen- oder rinnenförmige Formelemente ausgebildet sind.

34. Festkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche von im Vergleich zu ihrer Umgebung unterschiedlicher Verformungssteifheit bzw. Massenbelegung als sich wenigstens teilweise linienförmig erstreckende Anordnungen von im wesentlichen voneinander abgegrenzten Formelementen ausgebildet sind.

35. Festkörper nach einem der Ansprüche 32 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Bereiche von im Vergleich zu seiner Umgebung unterschiedlicher Verformungssteifheit bzw. Massenbelegung durch einen Randkonturbereich des Festkörpers gebildet ist.

Claims

1. Solid body capable of generating, radiating, distributing or transferring acoustic oscillations, the solid body having at least in a partial region thereof a predetermined spatial distribution of its oscillation parameters, characterized in that the said spatial distribution (G, G1, G2, ....) comprises a superposition of at least two periodical subdivision structures (R, R1, R2, ....) each consisting of equidistantly arranged subdivision elements, and in that the said subdivision structures have different period lengths in the distribution of their oscillation parameters.

2. Solid body according claim 1, characterized in that the distances (D1, D2, D3, ......) of at least a part of said equidistant subdivision structures are in an at least approximately integer proportion to each other, preferably according to the values of a geometric progression.

3. Solid body according to claim 1 or 2, characterized in that the amplitudes (AE) of variation of the oscillation parameters increase or decrease from one subdivision structure to another and/or within one such subdivision structure at least by sections.

4. Solid body according to anyone of the preceding claims, characterized in that at least one superpositional distribution (G3, G4) is formed by at least one system of oblong regions arranged in juxtaposition, said regions having different values of at least one oscillation parameter, said regions with their mutual distances forming at least two subdivision structures (R1, R2, R3, .......) being equidistant in themselves.

5. Solid body according claim 4, characterized by at least two crossing systems of oblong regions having values of at least one oscillation parameter different from the one of their vicinity.

6. Solid body according to anyone of the preceding claims, characterized in that at least one superpositional distribution (G5) is formed by regions delimited in one plane substantially on all sides and having values of at least one oscillation parameter different from their vicinity.

7. Solid body according to claim 6, characterized in that the said regions having different oscillation parameters are arranged in at least one plane so as to form rows or a screen.

8. Solid body according to anyone of the preceding claims, characterized in that there is provided at least one superpositional distribution (G2) extending along a projecting edge (K).

9. Solid body according to anyone of the preceding claims, characterized in that there is provided at least one superpositional distribution (G3), particularly a planar one, extending along a surface of said body.

10. Solid body according to claim 9, characterized in that there is provided at least one cavity, the internal surface of which has at least one superpositional distribution (G14, G16).

11. Solid body according to anyone of the preceding claims, characterized in that at least one subdivision structure is formed by elevations, particularly shaped like ribs or waves, within a surface of the solid body.

12. Solid body according to claim 11, characterized in that the elevations of said subdivision structure are formed at least partially by external elements arranged in the range of a surface of the solid body.

13. Solid body according to anyone of the preceding claims, characterized in that at least one subdivision structure is formed by elements embedded within the basic material of the solid body.

14. Solid body according to anyone of claims 11 to 13, characterized in that the said external or embedded elements are formed from material different from the basic material of the solid body, particularly from material of higher density, preferably from heavy metal.

15. Solid body according to anyone of the preceding claims, characterized in that at least one subdivision structure, preferably a planar one, is formed by at least one surface layer or at least one section of such layer, particularly in the form of a layer of granulates, of lacquer and/or of a foil, preferably containing metal.

16. Solid body according to anyone of the preceding claims, characterized in that at least one subdivision structure is formed by indentations, particularly by notches, round holes or openings.

17. Solid body according to anyone of the preceding claims, characterized in that it is shaped at least partially like a rib, a web, a rod, a plate or a membrane, having at least one superpositional distribution extending along a surface of the solid body.

18. Solid body according to anyone of the preceding claims, characterized in that it is shaped at least partially like a rib, a web, a rod, a plate or a membrane and has at least one superpositional distribution extending along an edge of the solid body, particularly encompassing the profile of such edge.

19. Solid body according to anyone of the preceding claims, characterized in that it is shaped at least partially like a hollow body and has at least one superpositional distribution extending along an internal surface thereof.

20. Solid body according to claim 19, characterized in that it is shaped at least partially like a tube having an internal superpositional distribution, particularly one which extends in longitudinal direction of the tube.

21. Solid body according to claim 17 or 18, characterized in that it is formed as an oscillating or a resonant plate or as a shell of such kind, particularly in a string instrument.

22. Solid body according to claim 17 or 18, characterized in that it is formed as a stiffening rib, a supporting rod, particularly as a tuning rod, a bow, a bridge or a string holder for a plucked or bowed string instrument, having at least one superpositional distribution located on a surface or an edge.

23. Solid body according to claim 19, characterized in that it is formed as a resonant hollow body for a string instrument, particularly for a bowed string instrument.

24. Solid body according to claim 20, characterized in that it is formed as a tube of a wind instrument, particularly with at least one superpositional distribution extending in longitudinal direction of the tube.

25. Solid body according to claim 17, characterized in that it is formed as membrane for a loudspeaker.

26. Solid body according to claim 19, characterized in that it is formed as a sound distributing room, particularly as a concert hall, having at least one superpositional distribution located on an internal surface thereof, preferably comprising superimposed sequences of curved or arched convex surface elements.

27. Solid body according to claim 3 or according to this claim and at least one of the other preceding claims, characterized in that the amplitudes (AE) of variation of at least one oscillation parameter, particularly of the bending rigidity or the cross-sectional height of stiffening ribs, are dimensioned so as to decrease from a middle region of a subdivision structure towards the end regions thereof.

28. Solid body according to claim 4 or according to this claim and at least one of the other preceding claims, characterized in that the distances between said oblong and juxtapositioned regions having oscillation parameter values different from the ones of their vicinity are varying over said system of regions in the longitudinal direction of the said regions (Fig.12).

29. Solid body according to claim 28, characterized in that the said oblong regions having oscillation parameter values different from the ones of their vicinity are adapted in their longitudinal shape to an adjacent border contour of a surface section of the oscillation-capable solid body (Fig.12).

30. Solid body capable of generating, radiating, distributing or transferring acoustic oscillations, the solid body having at least by sections a predetermined spatial distribution of its oscillation parameters, particularly according to anyone of the preceding claims, characterized in that at least one subdivision structure is formed by a longitudinally extending arrangement (11) being different from its vicinity with regard to its deformation rsistance and/or its mass density, the said longitudinally extending arrangement dividing the width dimension (Y-Y, B, R) of the solid body in an at least approximately integer proportion, said width being measured transversely to a given preferential direction (X-X) of the solid body.

31. Solid body according to claim 30, characterized in that the width of the solid body is divided by said longitudinally extending arrangement (11) in a proportion at least approximately defined by integers or by fractions of integers.

32. Solid body capable of generating, radiating, distributing or transferring acoustic oscillations, the solid body at least partially having a predetermined spatial distribution of its oscillation parameters, characterized in that the spatial distribution of deformation resistance or of the mass density comprises at least four subdivision elements (RR1, RR2, RR3), the mutual distances of which elements are at least approximately in a proportion according to geometric progression.

33. Solid body according to anyone of the preceding claims, characterized in that there are regions having a deformation resistance or mass density different from the one of their vicinity, said regions being shaped as oblong and at least by sections rib- or groove-like form elements.

34. Solid body according to anyone of the preceding claims, characterized in that there are regions having a deformation resistance or mass density different from the one of their vicinity, said regions being shaped as arrangements of form elements substantially delimited from each other, said arrangements extending at least partially along lines.

35. Solid body according to anyone of claims 32 to 34, characterized in that at least one of said regions having a deformation resistance or mass density different from the one of their vicinity is formed by a region of a border contour of the solid body.

Revendications

1. Corps solide susceptible d'oscillations, ou de réflechir des ondes, destiné à la production, la distribution ou la transmission d'oscillations acoustiques, présentant au moins dans une région partielle une distribution spatiale prédéterminée de ses paramètres d'oscillation, caractérisé par le fait que cette distribution spatiale (G, G1, G2, ....) présente une superposition d'au moins deux structures de répartition périodiques (R, R1, R2, ....) constituées chacune d'éléments structurels équidistants, ces structures de répartition présentant des longueurs de période différentes de distribution des paramètres d'oscillation.

2. Corps solide selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les distances (D1, D2, D3, ......) d'au moins une partie des structures de répartition équidistantes sont au moins approximativement des multiples entiers les unes des autres, de préférence à la manière d'une progression géométrique.

3. Corps solide selon les revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les amplitudes de variation (AE) des paramètres d'oscillation sont croissantes ou décroissantes d'une structures de répartition à l'autre et/ou à l'intérieur d'une même structures de répartition, au moins sur une partie.

4. Corps solide selon quelqu'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il est formé au moins une disposition superposée (G3, G4) par au moins un réseau de régions oblongues adjacentes ayant des valeurs différentes pour au moins un paramètre d'oscillation et que ces régions avec leurs distances respectives forment au moins deux structures de répartition équidistantes (R1, R2, R3, ....).

5. Corps solide selon la revendication 4, caractérisé par au moins deux réseaux de régions oblongues se croisant avec des valeurs différentes de celles de leur environnement pour au moins un paramètre d'oscillation.

6. Corps solide selon quelqu'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'au moins une disposition superposée (G5) est constituée par des régions présentant des valeurs différentes de celles de son environnement pour au moins un paramètre d'oscillation, lesdites régions étant essentiellement délimitées de toutes parts dans au moins un plan.

7. Corps solide selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les régions présentant des paramètres d'oscillation différents sont disposées sur au moins une face en ligne ou en forme de grille.

8. Corps solide selon quelqu'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il est prévu au moins une disposition superposée (G2) le long d'une arête en saillie (K).

9. Corps solide selon quelqu'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il est prévu au moins une disposition superposée (G3), particulièrement en forme d'un plan, s'étendant le long d'une surface du corps solide.

10. Corps solide selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu'il est prévu au moins une cavité dont la face intérieure présente au moins une disposition superposée (G14, G16).

11. Corps solide selon quelqu'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'au moins une structures de répartition est formée dans quelqu'une des surfaces du corps solide par des élévations, particulière- ment des nervures, des ondulations ou des coupelles.

12. Corps solide selon la revendication 11, caractérisé par le fait que les élévations des structures de répartition sont constituées au moins en partie d'éléments rapportés sur un face du corps solide.

13. Corps solide selon quelqu'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'au moins une structures de répartition est constituée par des éléments inclus à l'inérieur du matériau de base du corps solide.

14. Corps solide selon quelqu'une des revendications 11 à 13, caractérisé par le fait que les éléments rapportés ou inclus sont constitués d'un matériau autre que le matériau de base du corps solide, particulièrement d'un matériau de densité plus élevée, de préférence un métal lourd.

15. Corps solide selon quelqu'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'au moins une structures de répartition, de préférence une telle s'étendant le long un plan, est constituée par au moins une couche superficielle ou au moins une portion de couche, particulièrement en forme de revêtement à base de granulés, peinture et/ou pellicule, de préférence contenant un métal.

16. Corps solide selon quelqu'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'au moins une structures de répartition est formée par des évidements, particulièrement des encoches, des cuvettes ou des trous débouchants.

17. Corps solide selon quelqu'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il se présente au moins en partie sous forme de nervures, baguettes, plaques ou de membranes, avec au moins une disposition superposée s'étendant le long de la surface du corps solide.

18. Corps solide selon quelqu'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il se présente au moins en partie sous forme de nervures, baguettes, plaques ou de membranes, avec au moins une disposition superposée s'étendant le long d'un bord du corps solide, particulière- ment enveloppant le profil de ce bord.

19. Corps solide selon quelqu'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il se présente au moins en partie sous forme de corps creux avec au moins une disposition superposée s'étendant le long d'une face intérieure du corps creux.

20. Corps solide selon la revendication 19, caractérisé par le fait qu'il se présente au moins en partie sous forme de tube avec à l'intérieur und disposition superposée s'étendant particulièrement selon l'axe longitudinal du tube.

21. Corps solide selon la revendication 17 ou 18, caractérisé par le fait qu'il constitue une plaque ou cuvette d'oscillation ou de résonance d'un instriment de musique, particulièrement d'un instrument à cordes.

22. Corps solide selon la revendication 17 ou 18, caractérisé par le fait qu'il constitue une nervure de raidissement, une baguette d'appui, particulièrement une âme, un archet, un chevalet ou un cordier d'instrument à cordes avec au moins une disposition superposée en face et/ou sur un bord.

23. Corps solide selon la revendication 19, caractérisé par le fait qu'il constitue une caisse de résonance pour un instrument à cordes, particulièrement un instrument à cordes et à archet.

24. Corps solide selon la revendication 20, caractérisé par le fait qu'il constitue le tube d'un instrument à vent, particulièrement avec au moins une disposition superposée s'étendant dans le sens longitudinal du tube.

25. Corps solide selon la revendication 17, caractérisé par le fait qu'il constitue une membrane de haut-parleur.

26. Corps solide selon la revendication 19, caractérisé par le fait qu'il constitue une salle de distribution sonore, particulièrement une salle de concert, avec au moins une disposition superposée sur face interne, de préférence avec des séries d'éléments de surface à incurvation convexe ou cintrés se superposant.

27. Corps solide selon la revendication 3 ou selon cette revendication et au moins une des autres revendications précédentes, caractérisé par le fait que les amplitudes de variation (AE) d'au moins un paramètres d'oscillation, particulièrement la rigidité flexionelle ou la hauteur de nervures de raidisseurs aille en décroissant de la zone médiane d'une structures de répartition à ses extrémités.

28. Corps solide selon la revendication 4 ou selon cette revendication et au moins une des autres revendications précédentes, caractérisé par le fait que les distances entre les régions oblongues adjacentes présentant des paramètres d'oscillation différents de ceux de leur environnement varient dans le sens de la longueur du réseau qu'elles constituent (Fig.12).

29. Corps solide selon la revendication 28, caractérisé par le fait que les régions oblongues présentant des paramètres d'oscillation différents de ceux de leur environnement viennent s'ajuster dans le sens de leur longueur au contour avoisinant de la surface du corps solide susceptible d'oscillations (Fig.12).

30. Corps solide susceptible d'oscillations, ou de réflechir des ondes, pour appareils et dispositifs destiné à la production, la distribution ou la transmission d'oscillation acoustiques, présentant au moins par sections une distribution spatiale prédéterminée de ses paramètres d'oscillation, particulièrement selon quelqu'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'au moins une structures de répartition est formée par une disposition oblongue (11) présentant une résistance à la déformation et/ou une distribution des masses différentes de son environnement, cette structures de répartition divisant le corps solide dans le sens de la largeur (Y-Y, B, R) perpendiculairement à un sens préférentiel (X-X) selon un rapport au moins approximativement constant.

31. Corps solide selon la revendication 30, caractérisé par le fait qu'il est divisé dans le sens de la largeur par la disposition oblongue (11) au moins approximativement selon un rapport entier ou selon un rapport formé par des fractions ordinaires eux-mêmes constituées par des nombres entiers.

32. Corps solide susceptible d'oscillations, ou de réflechir des ondes, pour appareils et dispositifs destiné à la production, la distribution ou la transmission d'oscillation acoustiques, présentant au moins partiellement une distribution spatiale prédéterminée de ses paramètres d'oscillation, caractérisé par le fait que la distribution spatiale de la résistance à la déformation ou de la distribution des masses présente au moins quatre éléments de répartition (RR1, RR2, RR3) dont les distances mutuelles sont telles qu'elles correspondent au moins approxima- tivement aux termes d'une progression géométrique.

33. Corps solide selon quelqu'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les régiones présentant une résistance à la déformation ou une distribution de masses différentes de leur environnement sont constituées par des éléments oblongs se présentant au moins par sections sous forme des nervures ou des rigoles.

34. Corps solide selon quelqu'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les régiones présentant une résistance à la déformation ou une distribution de masses différentes de leur environnement se présentent sous forme de structure au moins partièllement en forme de lignes constituées par des éléments essentiellement distinct.

35. Corps solide selon quelqu'une des revendications 32 à 34, caractérisé par le fait qu'au moins une des régiones présentant une résistance à la déformation ou une distribution des masses différentes de son environnement est formée par une partie du contour périphérique du corps solide.

Zeichnung