FR2598843A1 - COMPOSITE STRUCTURE FOR STRINGED INSTRUMENT HARMONY TABLE AND ITS MANUFACTURING PROCESS - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN STRUCTURE COMPOSITE POUR TABLE D'HARMONIE D'INSTRUMENTS A CORDE QUI COMPORTE UN SQUELETTE 1 CONSTITUE PAR UNE PAROI MINCE EN FIBRES LONGUES LIEES PAR UNE RESINE POLYMERISEE PAR UNE 2 OU DEUX 2, 3 COUCHES D'UN MATERIAU DE GARNITURE SANS FONCTION DE RESISTANCE MECANIQUE, ADHERANT AU SQUELETTE 1 PAR LA RESINE POLYMERISEE.THE INVENTION RELATES TO A COMPOSITE STRUCTURE FOR A HARMONY TABLE OF STRINGED INSTRUMENTS WHICH INCLUDES A SKELETON 1 CONSISTING OF A THIN WALL OF LONG FIBERS BOUND BY A POLYMERIZED RESIN BY A 2 OR TWO 2, 3 LAYERS OF A TRIM MATERIAL WITHOUT MECHANICAL RESISTANCE FUNCTION, BONDING TO SKELETON 1 BY POLYMERIZED RESIN.
Description
La présente invention concerne un matériau pour table d'harmonie pourThe present invention relates to a soundboard material for
instruments à cordes (pincées, frottées stringed instruments (plucked, rubbed
ou frappées) et son procédé de fabrication. or minted) and its manufacturing process.
L'émission d'un son au moyen d'une corde vibrante provient des vibrations d'une plaque (table d'harmonie) qui constitue un amplificateur associé à une caisse de résonnance, des vibrations de la corde qui lui sont transmises par une liaison mécanique (tel par exemple que le chevalet) qui en outre enrichit la vibration d'un grand nombre d'harmoniques. 10 La qualité du son ainsi obtenue dépend donc essentiellement du matériau employé pour la fabrication de cette table de résonnance ainsi que de sa mise en place sur l'instrument avec les The emission of a sound by means of a vibrating string comes from the vibrations of a plate (soundboard) which constitutes an amplifier associated with a resonance chamber, from the vibrations of the string which are transmitted to it by a link mechanical (such as for example the bridge) which also enriches the vibration of a large number of harmonics. 10 The quality of the sound thus obtained therefore depends essentially on the material used for the manufacture of this resonance table as well as on its installation on the instrument with the
différents renforts nécessaires à sa bonne tenue mécanique. various reinforcements necessary for its good mechanical strength.
En lutherie, ce matériau est constitué par cer15 taines essences de bois résultant d'une expérience de plusieurs siècles au cours desquels une sélection naturelle et une optimisation des formes des épaisseurs, des densités,... de In violin making, this material is made up of certain types of wood resulting from an experience of several centuries during which a natural selection and an optimization of the shapes, thicknesses, densities, ...
toutes les caractéristiques propres à l'émission d'un son possédant les qualités recherchées par le luthier se sont effec20 tuées empiriquement. all the characteristics specific to the emission of a sound possessing the qualities sought by the luthier have been empirically effected.
Malgré l'expérience accumulée et transmise au fil du temps, la facture d'un instrument à cordes de haut de gamme fait appel à tout le savoirfaire des luthiers qui, à partir d'une essence sélectionnée et de formes grossièrement définies, 25 sont à même d'intervenir spécifiquement pour prendre en compte Despite the experience accumulated and transmitted over time, the making of a high-end stringed instrument calls on all the know-how of luthiers who, from a selected species and roughly defined shapes, 25 are to even to intervene specifically to take into account
les aléas dus à l'absence de constance dans les caractéristiques du matériau de base qu'est le bois. hazards due to the lack of consistency in the characteristics of the base material, wood.
La présente invention est le fruit de plusieurs années de travail et d'expérimentation dans le but de déter30 miner et mettre au point un produit de remplacement du bois de lutherie qui possède les mêmes propriétés que ce bois du point de vue de la production des sons avec comme souci secondaire de présenter le même aspect que le bois et sensiblement les mêmes aptitudes à être travaillé par un luthier pour lui 35 permettre de "signer" l'instrument en lui donnant le timbre qui le caractérise, tout en remédiant aux inconvénients du bois qui sont essentieLlement l'absence de constance dans ses propriétés d'un morceau à l'autre et La variation de ses caractéristiques dans Le tempsou en fonction notamment du degré hygrométrique et de La température de l'atmosphère environnante. Cette recherche pour imiter au plus près Le bois de Lutherie a d'abord consisté en une étude approfondie de certains bois de Lutherie (L'épicéa des régions montagneuses d'Europe et Le cèdre rouge du Canada-western red cedar-) pour déterminer les paramètres déterminants pour le timbre et établir des relations entre les propriétés mesurées et le The present invention is the result of several years of work and experimentation with the aim of determining and developing a substitute for violin wood which has the same properties as this wood from the point of view of the production of sounds. with as a secondary concern to present the same aspect as the wood and approximately the same aptitudes to be worked by a luthier to allow him to "sign" the instrument by giving it the timbre which characterizes it, while overcoming the disadvantages of wood which are essentially the absence of constancy in its properties from one piece to another and the variation in its characteristics over time or as a function in particular of the humidity and temperature of the surrounding atmosphere. This research to imitate as closely as possible the lutherie wood first consisted of an in-depth study of certain lutherie woods (the spruce of the mountainous regions of Europe and the red cedar of Canada-western red cedar-) to determine the determining parameters for the timbre and establish relationships between the measured properties and the
résultat acoustique.acoustic result.
L'ensemble des résultats des mesures effectuées, sur le plan mécanique (modules d'élasticités directionnels 15 et coefficients d'amortissement correspondants) sur le plan de la structure de la matière (densité, hétérogénéité, dimensions des éléments principaux - tracheides du bois -) sur le plan de l'acoustique (analyse spectrale d'un son produit par un choc sur le matériau) ainsi qu'en ce qui concerne 20 la vitesse de propagation des sons dans les trois directions, a été traité par la méthode d'analyse factorielle des correspondances. De ce travail ont été dégagées des relations entre les différents paramètres pour chacune des essences étudiées, ce qui a permis de comprendre certains comportements 25 du bois. On a pu enfin établir des liens entre ces paramètres All the results of the measurements carried out, on the mechanical level (directional moduli of elasticities 15 and corresponding damping coefficients) on the level of the structure of the material (density, heterogeneity, dimensions of the main elements - wood tracheids - ) in terms of acoustics (spectral analysis of a sound produced by an impact on the material) as well as with regard to the speed of propagation of sounds in the three directions, has been treated by the method of factorial correspondence analysis. From this work, relations between the different parameters for each of the species studied were identified, which made it possible to understand certain behaviors of wood. We were finally able to establish links between these parameters
et les critères des luthiers tels que ceux-ci sont exprimés subjectivement pour caractériser le timbre d'un instrument. and luthiers' criteria such as these are expressed subjectively to characterize the timbre of an instrument.
Cette recherchea pour mérite de faire apparaître un certain nombre de caractères objectifs qu'un matériau doit 30 présenter pour posséder les qualités acoustiques escomptées, et même de prédire le timbre d'un instrument dont on a pu The merit of this research was to reveal a certain number of objective characteristics that a material must exhibit in order to have the expected acoustic qualities, and even to predict the timbre of an instrument which has been possible.
déterminer les critères significatifs. determine the significant criteria.
L'invention est donc un prolongement de cette recherche consistant à créer un matériau possédant les cri35 tères recherchés pour vérifier que du point de vue acoustique les qualités du matériau étaient bien comparables à celles The invention is therefore an extension of this research consisting in creating a material having the criteria sought to verify that from an acoustic point of view the qualities of the material were indeed comparable to those.
d'un bois naturel possédant les mêmes critères. of natural wood with the same criteria.
Pour pallier les inconvénients du bois certains constructeurs d'instruments ont proposé divers moyens allant du traitement du bois proprement dit à la création d'un matériau complètement synthétique. C'est ainsi que le document DE-C-2 055 164 décrit un procédé d'imprégnation des To overcome the drawbacks of wood, some instrument manufacturers have proposed various means ranging from the treatment of the wood itself to the creation of a completely synthetic material. Thus, document DE-C-2 055 164 describes a process for impregnating
trachéides des bois par des polymères synthétiques. wood tracheids by synthetic polymers.
Le document US-A-4 348 933 concerne un matériau 10 composite dans lequel une couche centrale de bois est recouverte de part et d'autre d'une couche en nappes de fibres Document US-A-4 348 933 relates to a composite material in which a central layer of wood is covered on both sides with a layer of layers of fibers.
de carbone. Le sens des fibres est croisé. Enfin, le document CH-A-652 229 a pour objet un matériau composite constitué par une âme centrale en métal (acier) recouverte par 15 deux plaques de bois mono ou multicouches. of carbon. The direction of the fibers is crossed. Finally, the document CH-A-652 229 relates to a composite material consisting of a central metal core (steel) covered by two single or multi-layered wood plates.
Il est certain qu'aucun de ces matériaux n'a pu convenir car chacun d'eux ne possède l'ensemble des caractéristiques qui laisse espérer un comportement voisin de celui d'un bois de lutherie. Un matériau semblable à celui selon 20 le document américain a été mis sur le marché sous la forme d'une table d'harmonie de guitare et n'a rencontré aucun succès commercial dans le domaine de la guitare classique, tant la It is certain that none of these materials could be suitable because each one of them does not have all the characteristics which lets hope for a behavior close to that of a wood of violin making. A material similar to that according to the American document has been placed on the market in the form of a guitar soundboard and has not met with any commercial success in the field of classical guitar, so much the
sonorité obtenue était différente de la sonorité traditionnelle. sound obtained was different from the traditional sound.
La présente invention a donc pour objet une structure composite pour table d'harmonie d'instruments à cordes qui comporte un squelette constitué par au moins une paroi mince en fibres minérales ou synthétiques longues orientées conférant à la structure ses propriétés mécaniques, recouvert sur au moins l'une de ses faces d'un matériau de garniture de densité nettement inférieure à celle de la paroi mince en fibres, et ne possédant pas de caractéristiques The present invention therefore relates to a composite structure for a soundboard of stringed instruments which comprises a skeleton formed by at least one thin wall of oriented long mineral or synthetic fibers giving the structure its mechanical properties, covered over at least one of its faces of a lining material having a density significantly lower than that of the thin fiber wall, and having no characteristics
mécaniques propres autres que celles nécessaires à sa cohésion. own mechanics other than those necessary for its cohesion.
Cette structure présente un premier avantage en ce qu'elle présente une hétérogénéité mascroscopique à l'image de celle existant pour le bois. En effet, le bois est un matériau à fibres orientées qui de ce fait présente un module d'élasticité longitudinal très différent du module d'élasticité transversal. Or, ces deux modules d'élasticité sont des paramètres que la recherche susdite a permis de dégager comme ayant une incidence importante sur le comportement acoustique du bois. Le squelette réalisé par une ou plusieurs nappes de fibres longues permet une approche du comportement mécanique This structure has a first advantage in that it has a mascroscopic heterogeneity like that existing for wood. Indeed, wood is an oriented fiber material which therefore has a longitudinal modulus of elasticity very different from the transverse modulus of elasticity. However, these two moduli of elasticity are parameters that the aforementioned research has made it possible to identify as having a significant impact on the acoustic behavior of wood. The skeleton produced by one or more layers of long fibers allows an approach of the mechanical behavior
du bois.wood.
La présence, dans la structure selon l'invention, d'un matériau de garnissage offre également l'avantage d'obtenir un produit de densité globale comparable à celle du bois venant en correction d'une trop forte densité du squelette, autre facteur influençant le comportement acoustique. En d'autres termes, 15 en jouant sur l'épaisseur relative du squelette et du matériau de garnissage, on peut ajuster la densité de la structure composite à des valeurs The presence, in the structure according to the invention, of a filling material also offers the advantage of obtaining a product of overall density comparable to that of wood, correcting for too high a density of the skeleton, another influencing factor. acoustic behavior. In other words, by varying the relative thickness of the backbone and of the packing material, the density of the composite structure can be adjusted to values.
dont on sait qu'elles correspondent à l'effet acoustique recherché. which we know that they correspond to the desired acoustic effect.
Le troisième avantage de la structure selon l'invention réside dans la possibilité d'affecter localement l'é20 paisseur du matériau de garnissage par usinage. Ainsi, à partir d'une ébauche, un luthier peut procéder à des retouches de la table d'harmonie en fonction de son savoir- faire et du The third advantage of the structure according to the invention lies in the possibility of locally affecting the thickness of the packing material by machining. Thus, from a rough draft, a luthier can make alterations to the soundboard according to his know-how and the
timbre qu'il entend obtenir.stamp he intends to obtain.
Outre ces avantages, la structure de l'invention 25 présente un caractère parfaitement reproductible qui se prête à une industrialisation de la lutherie de hautde gamme aussi bien qu'à la lutherie artisanale. Elle conserve en outre une grande stabilité dans le temps en n'étant pas du tout In addition to these advantages, the structure of the invention has a perfectly reproducible character which lends itself to industrialization of high-end violin making as well as to artisanal violin making. It also retains great stability over time by not being at all
sensible aux conditions de température et d'hygrométrie aux30 quelles l'instrument est soumis. sensitive to temperature and humidity conditions to which the instrument is subjected.
Dans le cas de tables d'harmonie minces et de faible masse (100 à 150 grammes) telles qu'on les rencontre dans le luth ou la guitare, on choisira un squelette en fibres de carbone se présentant par nappes préimprégrées de résine polymérisable. Compte tenu de l'épaisseur d'une nappe disponible sur le marché, on pourra juxtaposer plusieurs nappes pour réaliser ce squelette pour prendre en compte la In the case of thin soundboards of low mass (100 to 150 grams) such as they are found in the lute or the guitar, we will choose a carbon fiber skeleton in the form of layers preimpregnated with polymerizable resin. Taking into account the thickness of a web available on the market, it is possible to juxtapose several layers to produce this skeleton to take into account the
résistance mécanique que la table doit offrir. mechanical resistance that the table must offer.
Il pourra être intéressant de croiser l'une ou l'autre de ces nappes par rapport aux restantes afin de jouer sur le module d'élasticité transversal ou radial du squelette et d'améliorer sa tenue dans ce sens. On a en effet souvent remarqué que les tables de luth se fendait le long des fibres du bois sous l'effet notamment des variations du degré de 10 siccité de l'atmosphère et de la température. Un squelette à nappes de fibres croisées permet de remédier à cet inconvénient. L'angle de croisement sera déterminé en fonction du rapport des deux modules d'élasticité qu'il convient d'obtenir It may be advantageous to cross one or the other of these plies with respect to the remainder in order to play on the transverse or radial modulus of elasticity of the skeleton and to improve its resistance in this direction. It has in fact often been observed that lute tops split along the wood fibers under the effect in particular of variations in the degree of dryness of the atmosphere and in temperature. A skeleton with layers of crossed fibers overcomes this drawback. The crossing angle will be determined according to the ratio of the two moduli of elasticity that should be obtained.
pour les caractéristiques mécaniques et acoustiques du 15 matériau. for the mechanical and acoustic characteristics of the material.
Pour des tables d'harmonie plus épaisses, la question de la masse se posant avec moins d'acuité, on peut choisir d'autres types de fibres (verre, roche, métal, voire synthétiques en polyesthers aramides, polyamides ou naturelles 20 du type coton ou analogue.IL peut être également intéressant de constituer le squelette comme étant lui-même composite, c'est-à-dire comportant deux parois minces en nappes de fibres orientées entre lesquelles on a disposé un matériau de remplissage de faible densité. Les caractéristiques méca25 niques d'une telle "âme" sont, à l'instar d'un caisson comparables à celles d'une structure pleine en un matériau unique For thicker soundboards, the question of mass being less acute, other types of fibers can be chosen (glass, rock, metal, or even synthetic aramid, polyamide or natural polyesters of the type. cotton or the like. It may also be advantageous to constitute the skeleton as being itself composite, that is to say comprising two thin walls made of layers of oriented fibers between which a low density filling material has been placed. mechanical characteristics of such a "core" are, like a box, comparable to those of a solid structure in a single material
avec cependant une masse beaucoup plus faible. with however a much lower mass.
Dans la plupart des cas, le squelette sera pris en sandwich entre deux plaques de matériau de garniture de faible densité, mais on peut imaginer que certaines sonorités In most cases, the skeleton will be sandwiched between two plates of low density packing material, but one can imagine that some sounds
supportent une seule plaque de garniture sur le squelette. support a single plate of trim on the skeleton.
Ce matériau sera de préférence du bois de placage, obtenu par déroulage, qui présente L'avantage de conférer à la structure composite de l'invention le même aspect que les instruments issus d'une lutherie traditionnelle, tout en permettant un travail facile des épaisseurs. Ce n'est cependant pas sortir du cadre de l'invention que d'envisager un matériau de garniture autre synthétique, à base d'un mat de fibres courtes noyées dans une résine ou une colle pourvu que la densité de ce matériau reste compatible avec celle que la structure doit finalement présenter. Le procédé de fabrication d'une telle structure est relativement simple et facile à maîtriser puisqu'il consiste à superposer les différentes couches et à provoquer 10 la polymérisation de la résine des nappes de fibre préimprégnées qui assure non seulement la cohésion du squelette, mais également la liaison des couches de garniture au squelette. Ce procédé est appelé "cocuisson" dans le cas d'une résine thermodurcissable et s'effectue entre les deux parties 15 d'un moule refermées sous pression sur le produit avec apport de chaleur. Il peut cependant être possible de mettre en oeuvre des résines thermoplastiques, le procédé étant alors dicté par le cycle de polymérisation ou de durcissement de This material will preferably be veneer, obtained by peeling, which has the advantage of giving the composite structure of the invention the same appearance as the instruments from a traditional violin making, while allowing easy working of the thicknesses. . It is not, however, departing from the scope of the invention to envisage a filling material other than synthetic, based on a mat of short fibers embedded in a resin or an adhesive, provided that the density of this material remains compatible with the one that the structure must ultimately present. The method of manufacturing such a structure is relatively simple and easy to master since it consists of superposing the different layers and causing the resin polymerization of the preimpregnated fiber webs which not only ensures the cohesion of the backbone, but also bonding the trim layers to the backbone. This process is called "co-firing" in the case of a thermosetting resin and is carried out between the two parts of a mold closed under pressure on the product with the addition of heat. However, it may be possible to use thermoplastic resins, the process then being dictated by the polymerization or curing cycle of
ces résines.these resins.
Bien entendu, la réalisation de la structure peut être en forme, c'est-àdire que les différentes couches de produit sont découpées au contour de la table à réaliser et sont liées entre elles dans un moule présentant le galbe désiré. On peut enfin, d'une part créer une précontrainte 25 du squelette en agissant sur la tension des fibres qui le constituent et d'autre part mettre en place certains au moins des barrages de la table d'harmonie sous forme d'inserts rapportés dans le moule et reliés aux couches superficielles Of course, the construction of the structure can be shaped, that is to say that the different layers of product are cut to the outline of the table to be produced and are linked together in a mold having the desired curve. Finally, it is possible, on the one hand, to create a prestressing 25 of the skeleton by acting on the tension of the fibers which constitute it and on the other hand to put in place at least some of the bracing of the soundboard in the form of inserts added in the mold and connected to the surface layers
de la structure par drapage d'une nappe préimprégnée. of the structure by draping a prepreg sheet.
L'invention sera mieux comprise au cours de la The invention will be better understood during the
description donnée ci-après à titre d'exemple purement indicatif et non limitatif qui permettra d'en dégager les avantages et les caractéristiques secondaires. description given below by way of purely indicative and non-limiting example which will make it possible to identify the advantages and secondary characteristics thereof.
IL sera fait référence aux dessins annexés dans 35 lesquels: - la figure 1 illustre schématiquement un mode de réalisation de la structure selon l'invention, - les figures 2 et 3 sont des schémas de variantes de réalisation de la figure 1, - la figure 4 illustre partiellement un moule Reference will be made to the accompanying drawings in which: - Figure 1 schematically illustrates an embodiment of the structure according to the invention, - Figures 2 and 3 are diagrams of variant embodiments of Figure 1, - Figure 4 partially illustrates a mold
incorporant des barrages associés à la structure selon l'invention. incorporating dams associated with the structure according to the invention.
En se reportant à la figure 1, on voit une structure composite conforme à l'invention comportant un squelette 10 central 1 réalisé en fibres de carbone enrobées d'une résine époxyde de liaison et toutes orientées parallèlement à une direction longitudinale L de la structure. Cette couche centrale est plaquée de part et d'autre d'un matériau Léger, par exemple des feuilles de bois déroulées 2 et 3. L'assem15 blage de ces trois parties constitutives a été réalisé par cocuisson, c'est-à-dire polymérisation à la chaleur et sous pression de la résine d'enrobage des fibres formant la liaison des fibres entre elles et des couches superficielles à Referring to Figure 1, we see a composite structure according to the invention comprising a central skeleton 1 made of carbon fibers coated with an epoxy bonding resin and all oriented parallel to a longitudinal direction L of the structure. This central layer is plated on either side of a light material, for example unrolled wooden sheets 2 and 3. The assembly of these three constituent parts was carried out by co-firing, that is to say heat and pressure polymerization of the coating resin of the fibers forming the bond between the fibers and the surface layers to
la couche centrale.the middle layer.
On citera, en exemple, la réalisation d'un échantillon destiné à une table de luth qui, montée et essayée par des musiciens, en aveugle, a été confondue, du point de vue We can cite, as an example, the realization of a sample intended for a lute table which, assembled and tested by musicians, blind, was confused, from the point of view
acoustique avec une table d'harmonie traditionnelle en épicéa. acoustic with a traditional spruce top soundboard.
Le squelette central 1 était constitué par deux nappes super25 posées de fibres de carbone préimprégnées du commerce d'une épaisseur de 0,25 millimètre (chaque nappe ayant une épaisseur de 0,125 millimètres). L'orientation L des fibres, la table montée sur le luth,est parallèLe au manche de l'instrument. Les couches 2 et 3 sont constituées par des feuilles 30 de bois (épicéa) déroulé d'une épaisseur de 0,6 millimètres, The central skeleton 1 consisted of two superposed webs of pre-impregnated commercial carbon fibers 0.25 millimeters thick (each web having a thickness of 0.125 millimeters). The orientation L of the fibers, the top mounted on the lute, is parallel to the neck of the instrument. Layers 2 and 3 are formed by sheets of wood (spruce) unrolled with a thickness of 0.6 millimeters,
l'épaisseur totale de la table étant donc de 1,45 millimètres. the total thickness of the table therefore being 1.45 millimeters.
Les mesures des caractéristiques physiques et mécaniques du matériau ont fait apparaître: - un module d'élasticité longitudinal (dans le sens L 35 des fibres) égal à 11,6 GPa, - un module d'élasticité transversal (dans le sens perpendiculaire aux fibres) égal à 0,94 GPa, The measurements of the physical and mechanical characteristics of the material revealed: - a longitudinal modulus of elasticity (in the direction L 35 of the fibers) equal to 11.6 GPa, - a transverse modulus of elasticity (in the direction perpendicular to the fibers) ) equal to 0.94 GPa,
- une densité moyenne de 0,56.- an average density of 0.56.
A titre indicatif on notera que l'épicéa a pour valeurs respectives de ces paramètres: 14,2 GPa - 1,1 GPa - 0,423 Conformément donc aux conclusions de l'étude théorique rappelée en préambule ci-dessus, le matériau composite de l'invention devait présenter des qualités acoustiques 10 semblables à celles de l'épicéa, toutes choses égales par ailleurs, ce qui fut constaté par l'essai musical du Luth expérimental. Sur la figure 2 on a représenté un squelette 4 de la structure selon l'invention dans lequel les nappes de 15 fibres 5 et 6 sont croisées, sous un angle A déterminé expérimentalement en fonction du rapport recherché entre les deux modules d'élasticité longitudinal et transversal. On a constaté en effet que pour certains instruments tels que le violon, la table d'harmonie présente une plus grande raideur 20 transversale que celle d'une table de luth ou de guitare. Le croisement des nappes permet de prendre en compte cette constatation et de fournir une structure composite adaptée à ce ou ces types d'instruments (violons, violoncelles, altos, contre-basses...). La figure 3 est un schéma montrant que le squelette 7 de la structure peut être lui-même composite et formé de deux parois fines 8, 9 en nappes de fibres, croisées ou non, entre lesquelles est intercalée une couche 7a en matériau de faible densité (du bois par exemple). Les couches exté30 rieures 10 et 11 de garniture également en bois, jouent le même rôle que celles décrites auparavant. Ainsi le squelette, placé en fibre neutre de la structure, peut présenter la raideur suffisante à la résistance aux efforts mécaniques auxquels il est soumis sans pour autant atteindre une masse 35 qui serait prohibitive pour l'obtention d'une densité globale faible. Ce type de matériau pourrait convenir pour des tables d'harmonie de clavecin ou de piano. Il est possible également de prévoir une plus grande alternance de couches pour la composition du squelette afin de satisfaire aux exi5 gences mécaniques soumises à la table tout en respectant les As an indication, it will be noted that the spruce has the respective values of these parameters: 14.2 GPa - 1.1 GPa - 0.423 In accordance with the conclusions of the theoretical study recalled in the preamble above, the composite material of The invention was to exhibit acoustic qualities similar to those of spruce, all other things being equal, which was confirmed by the musical test of the experimental lute. In Figure 2 there is shown a skeleton 4 of the structure according to the invention in which the layers of fibers 5 and 6 are crossed, at an angle A determined experimentally as a function of the desired ratio between the two moduli of longitudinal elasticity and transverse. It has in fact been observed that for certain instruments such as the violin, the soundboard has greater transverse stiffness than that of a lute or guitar top. The crossing of the layers makes it possible to take this observation into account and to provide a composite structure adapted to this or these types of instrument (violins, cellos, violas, double basses, etc.). FIG. 3 is a diagram showing that the skeleton 7 of the structure can itself be composite and formed of two thin walls 8, 9 in layers of fibers, crossed or not, between which is interposed a layer 7a of low density material (wood for example). The outer layers 10 and 11 of trim, also made of wood, play the same role as those described above. Thus the skeleton, placed in neutral fiber of the structure, can have sufficient stiffness to withstand the mechanical forces to which it is subjected without however reaching a mass which would be prohibitive for obtaining a low overall density. This type of material could be suitable for harpsichord or piano soundboards. It is also possible to provide a greater alternation of layers for the composition of the skeleton in order to satisfy the mechanical requirements submitted to the table while respecting the requirements.
contraintes de masse.mass constraints.
Enfin le schéma de La figure 4 montre un moule en deux parties 12 et 13 dont les empreintes 12a et 13a définissent soit deux plans, soit deux surfaces dont la forme cor10 respond à la forme désirée de la table d'harmonie. On notera en outre que l'empreinte 13a correspondant à la face interne de la table, pour un instrument à caisse de raisonnance fermée (luth, guitare, violon...), comporte des logements 13b pour la mise en place d'éléments raidisseurs 14 (appelés barrages) et 15 un drapage 15 périphérique, sous forme d'une nappe de fibres préimprégnée de résine, de liaison du barrage à la table ellemême lors de la polymérisation de la résine. Selon la nature de la résine employée dans la structure de l'invention avec son cycle de polymérisation, on déterminera les paramètres, pression chaleur et temps, sous lesquels le moule sera maintenu fermé pour obtenir le produit final. On peut également prévoir de mettre en place dans le moule les éléments constitutifs du matériau ou de la table sous une certaine contrainte afin de modifier localement à l'état libre la forme ou les caractéris25 tiques élastiques et vibratoires de la table, ou de prendre en compte les contraintes et les déformations qui lui seront Finally, the diagram of FIG. 4 shows a two-part mold 12 and 13 whose indentations 12a and 13a define either two planes or two surfaces whose shape corresponds to the desired shape of the soundboard. It will also be noted that the indentation 13a corresponding to the internal face of the table, for an instrument with a closed case of reasoning (lute, guitar, violin, etc.), comprises housings 13b for the installation of stiffening elements. 14 (called dams) and 15 a peripheral draping 15, in the form of a sheet of fibers preimpregnated with resin, binding the dam to the table itself during the polymerization of the resin. Depending on the nature of the resin used in the structure of the invention with its polymerization cycle, the parameters, pressure, heat and time, under which the mold will be kept closed to obtain the final product will be determined. It is also possible to provide for placing in the mold the constituent elements of the material or of the table under a certain constraint in order to locally modify in the free state the shape or the elastic and vibratory characteristics of the table, or to take into account. takes into account the stresses and strains that will be
imposées lors de son assemblage aux autres parties de l'instrument. imposed during assembly on other parts of the instrument.
La structure composite selon L'invention peut 30 ainsi constituer un produit de remplacement du bois de lutherie possédant des caractéristiques acoustiques semblables tout en ayant une tenue dans le temps et une stabilité très sensiblement améliorée. Ce produit peut être travaillé par des luthiers artisans d'une manière équivalente à celle du bois et ces The composite structure according to the invention can thus constitute a substitute for violin wood having similar acoustic characteristics while having very significantly improved durability and stability. This product can be worked by artisan luthiers in a manner equivalent to that of wood and these
facteurs d'instruments peuvent y appliquer tout leur savoir- instrument makers can apply all their knowledge
faire. Il se prête avantageusement à une industrialisation beaucoup plus avancée de la fabrication des instruments puisque par sa conception même et son principe d'élaboration, une table d'harmonie peut être complètement réalisée en même temps que la structure elle-même. Il permet enfin la mise sur le marché de produits avec de nouvelles caractéristiques acoustiques maîtrisées qui ne se trouvent dans aucun des produits naturels connus, par les nombreuses variations de forme, d'épaisseurs cons10 tantes ou non, de dimension, de constitution dont il peut faire l'objet et ainsi engendrer la création de nouveaux to do. It advantageously lends itself to a much more advanced industrialization of the manufacture of instruments since by its very design and its production principle, a soundboard can be completely produced at the same time as the structure itself. Finally, it allows the marketing of products with new controlled acoustic characteristics which are not found in any of the known natural products, due to the numerous variations in shape, constant thicknesses or not, size and constitution of which it can. be the object and thus generate the creation of new
timbres sonores voire de nouveaux instruments. sound stamps or even new instruments.
L'invention trouve une application intéressante The invention finds an interesting application
dans le domaine de la facture d'instruments à cordes. in the field of string instrument making.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1988007251A1 (en) * | 1987-03-07 | 1988-09-22 | Joseph Harold Stephens | Improvements in or relating to violins |
| FR2618588A1 (en) * | 1987-07-03 | 1989-01-27 | Joie Jean | Stringed musical instrument such as a guitar |
| WO2016001616A1 (en) * | 2014-06-30 | 2016-01-07 | Hurstwood Farm Piano Studios Ltd | Soundboard apparatus and method of forming |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4313851C2 (en) * | 1993-04-28 | 1997-01-16 | Harry Hartmann | Musical instrument with a sound box |
| LT4082B (en) | 1995-03-23 | 1996-12-27 | Teodoras Narbutas | Method for manufacturing of deck blanks of stringed musical instruments |
| DE19831589C2 (en) * | 1998-07-14 | 2002-06-13 | Dominik Hufnagl | tailpiece |
| ATE309597T1 (en) | 2000-08-23 | 2005-11-15 | Martin Schleske | RESONANCE PLATE IN FIBER COMPOSITE CONSTRUCTION |
| DE102004041011A1 (en) * | 2004-08-24 | 2006-03-02 | Martin Schleske | Resonance plate in fiber composite construction for acoustic musical instruments |
| DE102004041010A1 (en) * | 2004-08-24 | 2006-03-02 | Martin Schleske | Resonance plate in fiber composite construction for acoustic string instruments |
| JP6623967B2 (en) * | 2016-07-29 | 2019-12-25 | ヤマハ株式会社 | Wood material for wind instruments and wind instruments |
| DE102019001768B3 (en) | 2019-03-12 | 2020-06-10 | Fuat Kayadere | Stringed instrument |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1702926A (en) * | 1926-02-05 | 1929-02-19 | American Bosch Magneto Corp | Loud-speaker |
| US3699836A (en) * | 1970-09-09 | 1972-10-24 | Leon Glasser | Stringed musical instrument |
| US4408516A (en) * | 1981-08-24 | 1983-10-11 | John Leonard K | Graphite fibre violin |
| DE3433207A1 (en) * | 1983-09-09 | 1985-04-18 | Nippon Gakki Seizo K.K., Hamamatsu, Shizuoka | Sounding board for musical instruments |
-
1986
- 1986-05-15 FR FR8606996A patent/FR2598843B1/en not_active Expired
-
1987
- 1987-11-12 DE DE19873738459 patent/DE3738459A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1702926A (en) * | 1926-02-05 | 1929-02-19 | American Bosch Magneto Corp | Loud-speaker |
| US3699836A (en) * | 1970-09-09 | 1972-10-24 | Leon Glasser | Stringed musical instrument |
| US4408516A (en) * | 1981-08-24 | 1983-10-11 | John Leonard K | Graphite fibre violin |
| DE3433207A1 (en) * | 1983-09-09 | 1985-04-18 | Nippon Gakki Seizo K.K., Hamamatsu, Shizuoka | Sounding board for musical instruments |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1988007251A1 (en) * | 1987-03-07 | 1988-09-22 | Joseph Harold Stephens | Improvements in or relating to violins |
| FR2618588A1 (en) * | 1987-07-03 | 1989-01-27 | Joie Jean | Stringed musical instrument such as a guitar |
| WO2016001616A1 (en) * | 2014-06-30 | 2016-01-07 | Hurstwood Farm Piano Studios Ltd | Soundboard apparatus and method of forming |
| GB2542741A (en) * | 2014-06-30 | 2017-03-29 | Hurstwood Farm Piano Studios Ltd | Soundboard apparatus and method of forming |
| US10204601B2 (en) | 2014-06-30 | 2019-02-12 | Hurstwood Farm Piano Studios Ltd. | Soundboard apparatus and method of forming |
| GB2542741B (en) * | 2014-06-30 | 2019-02-27 | Hurstwood Farm Piano Studios Ltd | Soundboard apparatus and method of forming |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3738459A1 (en) | 1989-05-24 |
| FR2598843B1 (en) | 1989-02-10 |
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