提供顺畅和隔离的共振的鼓系统

摘要

一些实施例提供了鼓结构性框架，包括顶部壳体安装件、底部壳体安装件、杆保持器和拉杆。顶部壳体安装件和底部壳体安装件安装到布置在两个安装件之间的鼓壳体的两个端部边缘。第一组杆保持器被联接到顶部壳体安装件，且对齐的第二组杆保持器联接到底部壳体安装件。拉杆将两组保持器链接而不会阻碍鼓壳体的共振。在杆保持器上的调节组件调节顶部壳体安装件从底部壳体安装件间隔开的距离，由此控制施加在鼓壳体上的力。每个杆保持器包括一个或多个阻尼器，其隔离从鼓膜传递到壳体的能量，使其不会穿过拉杆和拉杆保持器的结构性框架反射。

说明书

技术领域

本发明涉及一种乐器结构和设计，且更具体地涉及一种鼓结构和设计。

背景技术

艺术表达可以通过包括音乐的几种媒介中的任一种来传递。乐器提供用 来表达音乐的工具。鼓或打击乐器大体上是这样一种工具。

鼓结构和设计已保持不变好几代。该不变的结构和设计保持最初的乐器 原型产生的音质。尽管是当前标准和习惯的，由根据传统结构和设计构造的 鼓产生的声音是柔弱或缓和的。这是因为集成到鼓皮的结构特征阻碍了鼓壳 体共振并产生全面丰富的声音的能力。

图1示出了现有技术中常用的鼓结构和设计。鼓包括一对鼓箍或鼓边沿， 鼓壳体，一组支托和相应组的支托保持器，其跨鼓壳体的侧面被附接。

每个鼓箍的内部包括鼓膜。鼓膜是在演奏期间被击打时振动的接触表 面。对于典型的鼓，在鼓的顶侧上的鼓膜，通常被称为打击膜，为演奏乐器 时鼓手击打的鼓的部分。在鼓底侧上的鼓膜提供了共振，且通常比在顶侧上 的鼓膜更薄。

在鼓箍上的调节组件可以被用于调整鼓膜上的张力，由此调节鼓膜声 音，且从而允许不同的鼓膜被联接到壳安装件。鼓箍还包含各种开口，所述 组支托可以穿过开口联接到跨鼓壳体的侧面附接的相应组的支托保持器。

鼓壳体为鼓的本体。它产生鼓的大部分声音特性，至少部分地基于构成 鼓壳体的材料的共振。当鼓膜被撞击时，鼓膜振动。当鼓膜使用支托紧固系 统紧紧地连接到鼓壳体时，振动从鼓膜导向到包含的箍且跨鼓壳体分散。这 些振动于是使得鼓壳体共振，其进而产生一些鼓的声音特性。往往，鼓壳体 包括小孔，其被称为通气孔。通气孔当鼓被击打时允许空气逸出，其进而改 善鼓的共振。

然而，如图1所示的传统的鼓结构和设计阻碍该共振。这是由于跨鼓壳 体附接的支托保持器110。特别地，当支托安装到支托保持器并且被紧固以 便于将鼓箍联接到鼓壳体，力施加在支托保持器上(取决于支托被紧固到多 紧)。力于是沿支托保持器联接到鼓壳体的点施加到鼓壳体上。该力将鼓壳 体沿至少一个方向拉，防止鼓壳体沿相反方向(一个或多个)完全共振，且 由此使得由鼓产生的声音变得柔弱或缓和。

传统的鼓结构和设计还通过限制当前制造和鼓壳体的生产到诸如金属 (例如钢或者铜)、木材(例如桦木、枫木、橡木等)这样的致密材料和亚 克力(作为一些实例用于加厚结构)及两者的一些组合而阻碍可以由鼓产生 的声音。鼓壳体材料的密度和鼓壳体的厚度是防止鼓壳体在吸收干和反作用 由从鼓箍到沿着鼓壳体的侧面附接的支托保持器的支托的张紧所赋予的力 所必须。这导致大量力作用在鼓壳体上。为此，一些鼓壳体制造有高至20mm 的厚度。在这些情况下，需要更多的能量来从这样的鼓壳体引发共振。此外， 密度和厚度导致鼓壳体以更高的固有频率振动。因此，由鼓产生的声音分布 被限定和局限到这些致密或较厚材料提供的共振特性。鼓壳体的声音的全部 可能的声谱不能被获得，除非降低厚度或较不致密的材料的鼓壳体被使用在 鼓壳体成分中，且鼓壳体被允许自由地共振。这两者因素都需要从被击打的 鼓膜更少的声音能量以从鼓壳体产生共振。由此，这将为鼓提供更有效的共 振声音分布。

在一种补救这些缺点的尝试中，替代的鼓设计已经被提出。一个这样的 替代设计被提出在美国专利5410938中。该提出的设计通过使用从顶侧鼓箍 (击打侧)跨到底侧鼓箍的拉杆，且通过将杆保持器联接到箍而不是鼓壳体 来使得鼓壳体的共振自由化。该设计改善了鼓壳体的潜在共振特性，但是这 么做赋予了鼓的声音特性其它的折衷。特别地，该设计产生扭曲和不干净的 声音，因为从鼓膜的振动不仅跨鼓壳体分配，而且还分配到每个拉杆中。因 此，每次鼓膜被击打时拉杆吸收振动，导致拉杆随着期望的鼓声产生额外的 不期望的声音(即嘎嘎声)。这些不期望的声音是未能将安装或调节机构(即 拉杆和杆保持器)从鼓的发声元件隔离的缺陷的结果。

因此，存在对一种新型鼓结构和设计的需要，其通过允许鼓壳体自由共 振且没有来自跨鼓壳体侧部附接的安装或调节机构的扭曲或削弱，而提供纯 粹和不受阻碍的声音。换句话说，存在一种对新型鼓结构和设计的需要，其 中支撑框架将鼓的发声元件联接到一起，其方式是防止声能从发声元件通过 支撑框架传出。通过处理这些需要，可以产生一种具有无与伦比的声音的鼓。 通过处理这些需要以降低赋予在鼓壳体上的力，鼓设计可以进一步改善鼓的 声音分布。由此，这样的设计将允许鼓壳体由更薄的材料构成，该更薄的材 料被接合到鼓构造中，使得与更厚或更致密的对比物相比鼓壳体提供更强的 共振和不同的声音特性。

发明内容

一个目的是提供一种鼓结构性框架，其将来自鼓膜的能量分配到自由共 振的鼓壳体，同时减小或完全隔离该能量穿过结构性框架的反射。由此，一 个目的是提供一种鼓结构性框架，其实现纯净的鼓声分布，其中鼓壳体的共 振不受阻碍且来自结构性框架的扭曲和其它不期望的声音被消除。

这些或其他目的通过一些实施例的多元安装结构性框架实现。多元安装 结构性框架包括顶部壳体安装件、底部壳体安装件、杆保持器和拉杆。多元 安装杆保持器的独特之处是集成的阻尼方案，其包含在演奏期间施加在发声 元件的能量，同时减小或完全隔离该能量穿过结构性框架的非发声元件的反 射。

顶部壳体安装件包括模铸箍、支承边缘环和拉环。顶部壳体安装件固定 鼓的第一鼓膜到鼓壳体和调节第一鼓膜，而不会阻碍鼓壳体的共振。底部壳 体安装件包括互补的模铸箍、支承边缘环和拉环，其将固定和调节第二鼓膜， 而不会阻碍壳体的共振。特别地，第一组杆保持器被联接到顶部壳体安装件， 且对齐的第二组杆保持器联接到底部壳体安装件。拉杆将第一组杆保持器联 接到相应的第二组杆保持器。在杆保持器上的调节组件可以被用于调节顶部 壳体安装件从底部壳体安装件间隔开的距离，由此控制施加在鼓壳体上的压 缩力。压缩力保持鼓壳体在位而不会阻碍鼓壳体的共振，因为鼓壳体本身仅 沿其顶部和底部末端边缘被顶部壳体安装件和底部壳体安装件的下侧接触 与外力施加在鼓壳体上通过阻碍鼓壳体的共振使得声音变得柔弱的其他设 计相比，鼓壳体的自由共振产生更丰富和全面的声音分布。这些外力通常在 支托保持器或其它力被沿着鼓壳体的侧部布置时出现。这些外力的附加的不 期望的副作用是需要更厚的鼓壳体。鼓壳体的厚度越大则引发共振和产生声 音所需要的能量的量越大。然而，由于本文中提出的设计从鼓壳体移除了任 何这样的外力，更薄的鼓壳体或使用不那么致密材料的鼓壳体(先前是不适 当的)，譬如玻璃、粘土和塑料现在可以被使用。因此，鼓声的新发展被打 开。

此外，每个杆保持器连接到顶部壳体安装件或底部壳体安装件，其具有 一个或多个隔离环，用作振动阻尼器。阻尼器将从鼓膜传递到鼓壳体的能量 隔离，使其不会穿过用于将鼓膜和鼓壳体保持到一起的拉杆和杆保持器的结 构性框架反射。这防止拉杆和其他结构性框架元件振动或产生其他不期望的 声音或发射，其否则将污染鼓的声音分布。

附图说明

为了更好地理解本发明的本质，多元安装结构性框架的优选实施例现在 将仅通过示例的方式，参考附图进行描述，在附图中：

图1示出了现有技术中常用的鼓结构和设计。

图2示出了一些实施例的多元安装鼓设计和结构。

图3提供了多元安装结构框架的部分分解视图，以示出顶部壳体安装件 的拉环、模铸箍和支承边缘环。

图4提供了替代分解视图，示出顶部壳体安装件的拉环、模铸箍和支承 边缘环。

图5提供了根据一些实施例可插入到拉环中的不同支承边缘环的横截面 视图，其中每个支承边缘环以不同角度切割。

图6示出了具有至少一个引导件的拉环。

图7示出了多元安装鼓设计和结构，其具有一组面向内部的杆保持器， 其布置拉杆在鼓壳体的内部中。

图8示出了根据一些实施例的杆保持器的分解视图。

图9提供了一些实施例的振动阻尼组件的另一分解视图。

图10示出了完整的振动阻尼组件。

图11提供了根据一些实施例固定到壳体安装件的一个的完整的振动阻 尼组件的替代表现。

图12提供了示出根据一些实施例的过大的拉环孔的两个视图。

图13示出了一些实施例的拉伸组件的分解视图。

图14提供了一些实施例的拉伸组件的替代交错分解视图。

具体实施方式

图2示出了一些实施例的多元安装鼓设计和结构。不同于现有设计中的 鼓设计和结构，多元安装件将鼓膜联接到鼓壳体，其方式是不阻碍鼓壳体的 共振，以及将非发声支撑框架从发声鼓膜和鼓壳体隔离。由此，多元安装件 相对于现有技术的鼓设计和结构提供益处。首先，多元安装件提供更丰富和 全面发声的鼓，因为多元安装件在演奏期间并不阻碍鼓壳体的共振。其次， 多元安装件从鼓的总声音分布消除了不期望的声音和扭曲的声音，因为结构 性框架从鼓的发声元件隔离。第三，多元安装件允许全新的鼓壳体的制造， 因为多元安装件移除了其它框架施加到鼓壳体上的外力，由此允许鼓壳体以 更薄的构造和/或不那么致密的材料制造，由此提供更好的共振。

如图2所示，多元安装结构性框架包括顶部壳体安装件210，杆保持器 220，拉杆230和底部壳体安装件240。这些结构性框架将鼓膜连接到壳体。 更重要的是，该结构性框架确保在演奏期间赋予到鼓膜的声能被分配到不受 阻碍和自由共振的鼓壳体，而没有贯穿结构性框架的回声和没有导致扭曲或 不期望的声音。

顶部壳体安装件210和底部壳体安装件240由刚性材料构成，譬如金属 (例如铜、钢等)或碳纤维。每个壳体安装件210和240由模铸箍、支承边 缘环和拉环构成。图3提供了多元安装结构框架的部分分解视图，以示出顶 部壳体安装件210的拉环330、模铸箍310和支承边缘环320。图4提供了 替代分解视图，示出顶部壳体安装件210的拉环330、模铸箍310和支承边 缘环320。为了简洁起见，模铸箍被可更换地称为上部环且拉环被可更换地 称为下部环。

下部环或拉环330安装在鼓壳体的外唇部顶上。拉环330具有中空的内 部腔体，其具有凹槽340，沿环轴向居中地延伸。

支承边缘环320具有向下凸起的边缘，其允许支承边缘环320安装在拉 环330的凹槽中，且帮助精确的鼓调节。由此，支承边缘环320可容易地更 换，由此允许多元安装框架容纳以各种角度切割的支承边缘，其中每个角度 改变鼓的音调且更一般的，改变声音分布。一些实施例提供以30度切割的 支承边缘，且另一些实施例提供以45度切割的支承边缘。当鼓膜布置在30 度支承边缘顶上，调节并演奏时，得到的声音具有较柔和的起音和小量的延 迟，而当鼓膜布置在45度支承边缘顶上，调节并演奏，得到的声音具有较 强的起音和大量的延迟。这些角度仅仅为示例性目的提供。因此，环320不 局限于这些角度，且可以以任意其它角度切割。图5提供了根据一些实施例 可插入到拉环中的不同支承边缘环510、520、530和540的横截面视图，其 中每个支承边缘环510、520、530和540以不同角度切割。

支承边缘环320在拉环330内的可更换性提供用户更快速、简单和成本 有效的方法，来改变鼓的声音分布。该可更换性还允许以第一角度切割的第 一支承边缘环被插入到顶部壳体安装件的拉环中，且以第二不同角度切割的 第二支承边缘环被插入到底部壳体安装件的拉环中。作为一些实例，支承边 缘环320可以由钢、铜、木材或碳纤维支撑。

如上所述，鼓膜布置在支承边缘环320的顶上，且上部环或模铸箍310 安装在鼓膜上方，并固定到拉环330。通常，模铸箍310相对于拉环330增 大，以便于绕拉环330的外周边安装。在鼓膜上的张力通过收紧和松开一组 螺钉或支托来调整，所述螺钉或支托穿过沿模铸箍310的孔且拧到沿拉环 330的外边缘的相应组螺纹孔中。这些螺纹孔的实例在图2中通过附图标记 250示出。模铸箍310被固定到拉环330越紧，则施加到鼓膜上的力越大。 调整该力控制鼓膜的张紧程度，由此调节鼓膜的声音。在一些实施例中，扭 力扳手可以被用于拧紧螺钉或支托，且由此实现鼓膜的期望的张紧水平。不 同的鼓膜可以插入在顶部壳体安装件210和底部壳体安装件240之间。由此， 例如，鼓可以在一端或鼓的顶部侧或击打侧的鼓膜处演奏为“嗵嗵鼓”，而 在另一端演奏为“军鼓”。

在一些实施例中，拉环330包括一个或多个引导件，以帮助将壳体安装 件联接到鼓壳体。图6示出了具有至少一个引导件610的拉环。引导件610 为从拉环内部的下侧延伸的突起部。该引导件被用于通过沿着鼓壳体周边的 内部定位而将拉环直接对齐在鼓壳体上。

每个壳体安装件210和240的拉环330或下部环用于两个目的。如上所 述，第一目的涉及与模铸箍310联接以保持和调节鼓膜。第二目的涉及将鼓 膜连接到鼓壳体，以便于将声能从鼓膜分配到鼓壳体，同时防止该能量穿过 结构性框架反射。声能隔离是基于设计和结构实现的，其中振动从连接到每 个壳体安装件210和240的拉环330的杆保持器220和拉杆230隔离。

在一些实施例中，拉环330具有5到30毫米的宽度和高度，使得当拉 环330定位在鼓壳体的端部边缘上方时，拉环330在壳体的端部边缘的平面 上方且远离壳体的中心延伸一些毫米。在一些实施例中，拉环330基于在大 于壳体边沿的半径处从拉环330突出的盖在端部边缘的平面下方垂直地延伸 且朝向鼓壳体的中心延伸。在任一个构造中，多个孔跨拉环的周向面钻过。

参考回到图2，第一组杆保持器220在提供的孔处联接到顶部壳体安装 件210的拉环。相似地，第二组杆保持器220在提供的孔处联接到底部壳体 安装件240的拉环。杆保持器220相对于现有技术那些是独特的，因为它们 的振动隔离设计和结构。保持器220将在演奏期间赋予到鼓膜上的能量从将 鼓保持到一起的结构性框架，且更具体地从拉杆230降低或完全隔离。这防 止拉杆230在演奏期间嘎嘎响或产生其它不期望的声音。

在图2中所示的实施例中，杆保持器220为面向外部，使得拉杆230沿 鼓壳体外部的长度方向跨过。然而，其它实施例，譬如图7中所示的那个， 包括结构性框架，其中杆保持器220为面向内部，使得拉杆230在鼓壳体内 部沿长度方向跨过。

根据一些实施例的杆保持器220的分解视图在图8中提供，以展示将声 能隔离使其不会通过多元安装结构性框架反射的结构性元件。如图所示，杆 保持器220由三面绑定锚定件810、振动阻尼组件815和拉伸组件820组成。

三面绑定锚定件810包括水平螺纹孔，其用于与振动阻尼组件815结合， 以将杆保持器220固定到一个壳体安装件，和将结构性框架从鼓膜和鼓壳体 隔离。三面绑定锚定件810还包括两侧竖直孔。两侧竖直孔的一个端部接收 拉杆230。拉杆230穿过到另一个端部，在该处它于是可以使用拉伸组件820 的螺母870来固定。

振动阻尼组件815包括螺栓830、垫片840、阻尼器850和夹紧端盖855。 在一些实施例中，端盖855和垫片840为结构完整性由金属制成，或为高拉 伸强度由碳纤维制成。阻尼器850由吸收和阻尼材料制成。在一些实施例中， 阻尼器850为由橡胶制成的隔离环，尽管诸如碳纤维这样的其他材料也可以 被使用。在一些其它实施例中，端盖855和垫片840也由吸收和阻尼材料制 成，以补充由隔离环阻尼器850提供的阻尼。

振动阻尼组件815将杆保持器220固定到壳体安装件210和240中的一 个，且更重要地，防止置于鼓膜上的撞击能量穿过将鼓保持到一起的多元安 装结构性框架。为此，夹紧端盖855定位在沿拉环中的一个的圆周面的孔的 两侧。每个夹紧端盖855包括一组锥形突起部，其最小化与拉环的圆周面的 表面接触。最小化在夹紧端盖855和圆周面之间的接触表面最小化传递到结 构性框架的能量的量，由此最小化必须在结构性框架中被阻尼的能量的量。 此外，通过最小化传递到结构性框架的能量的量，更多的能量被保存并且传 递到鼓壳体，导致更全面和不那么柔弱的声音。在一些实施例中，拉环的周 向面包括一组凹入的引导件，用于端盖855的该组锥形突起部。隔离环或衬 套形式的阻尼器850被沿着每个夹紧端盖855的相对侧定位。最后，垫片定 位在阻尼器850的任一侧上。在一些实施例中，端盖855、阻尼器850和垫 片840每一个可以为凸形或凹形形状，取决于它是沿着拉环的内部还是外部 定位。

端盖855、阻尼器850和垫片840每个在它们相应的中心具有圆形开口， 其设置尺寸为容纳螺栓830。一旦元件就位，螺栓830穿过每个元件，其中 拉环的孔在布置的中央处。螺栓830被拧到三面绑定锚定件810的水平螺纹 孔。这于是将杆保持件220固定到顶部壳体安装件210或底部壳体安装件240 的每个的拉环。此外，它建立必要的接触，以允许阻尼器850吸收和防止能 量进入结构性框架。

端盖855、阻尼器850和垫片840还根据它们附接的拉环的径向高度而 设置尺寸。在一些实施例中，径向高度基于鼓壳体尺寸(或直径)和安装鼓 壳体的壳体安装件的相应尺寸而改变。不同尺寸的端盖855、阻尼器850和 垫片840通过提供在拉环和振动阻尼组件815之间的充分接触而确保适当阻 尼，同时避免部件尺寸过大，使得它们延伸超过拉环的径向高度或尺寸过小， 使得它们穿过而不是接合沿拉环的圆周面的孔。这还确保端盖855的锥形突 起部沿拉环的圆周面安装在凹入的引导件中(当引导件存在时)。

图9提供了螺栓830、垫片840、阻尼器850和夹紧端盖855的另一分 解视图，其包括杆保持器220的振动阻尼组件815。图10示出了固定到壳体 安装件210或240中的一个的完整的振动阻尼组件。图11提供了根据一些 实施例固定到壳体安装件210或240中的一个的完整的振动阻尼组件的替代 表现。

在一些实施例中，拉环的孔稍大于螺栓830。拉环孔中的该额外的空间 在鼓被击打时允许空气逸出，由此提供排气并改善共振。在一些实施例中， 图12的圆周面提供了示出根据一些实施例的过大的拉环孔的两个视图。

参考回到图8，拉伸组件820由顶部螺栓860、垫圈865和螺母870组 成。图13示出了一些实施例的拉伸组件820的分解视图。图14提供了一些 实施例的拉伸组件820的替代交错分解视图。拉伸组件操作为与三面绑定锚 定件810和拉杆230结合以将鼓壳体固定在多元安装件的顶部壳体安装件 210和底部壳体安装件240之间。

在一些实施例中，每个拉杆230为中空轴，其在杆的任一端部处包含外 部螺纹和内部螺纹。在一些实施例中，拉杆230由金属、碳纤维或其它刚性 材料制成。图14的附图标记1410表示外螺纹且附图标记1420指向内螺纹 的位置。该构造产生两级公母联接机构，其中拉杆230通过它附接并固定到 锚定件810。

为了完成公母联接机构的第一级，拉杆230的外螺纹拧过第一螺母880， 穿过锚定件810的竖直孔，且然后在锚定件810的另一端部处利用第二螺母 870固定。第一级的完成提供了拉杆230到锚定件810的松联接，由此将拉 杆230固定到用于锚定件的杆保持器所联接到的壳体安装件。拉杆230的另 一外螺纹端部相似地使用补充的第二螺母870固定到连接到相对的壳体安装 件的杆保持器。当螺纹870被拧紧时，壳体安装件210和240间隔的距离减 小，由此压缩布置在安装件210和240之间的鼓壳体。在一些实施例中，拉 杆230可以经由螺纹870拧紧为使得拉杆230的端部至少远离锚定件的顶部 四厘米，由此允许在两个链接的壳体安装件210和240相差总共八厘米。壳 体安装件210和240间隔的距离和施加到布置在其间的鼓壳体上的期望压缩 力可以使用扭力扳手来拧紧螺母870而调节。该定制优化用于不同材料的鼓 壳体的多元安装框架。例如，多元安装框架可以通过松弛在壳体上的压缩力 而用于更易碎的鼓壳体，例如由玻璃制成的那些，但是多元安装框架也可以 通过增加在壳体材料上的压缩力而用于更刚性的鼓壳体，譬如由木材制成的 那些。

一旦在安装架210和240之间的期望的距离被达到，且期望的压缩力使 用第二螺母870和拉杆230施加到鼓壳体，拉伸组件820的顶部螺栓860于 是被用于锁定第二螺母870相对于拉杆230的位置。顶部螺栓860的外螺纹 拧入到拉杆230的内螺纹，由此完成公母连接机构的第二级。特别地，顶部 螺栓860穿过垫圈865并且拧入到拉杆230中，直到顶部螺栓860的端盖将 垫圈865的下侧压靠到第二螺母870的顶部。由此，顶部螺栓860防止振动 改变第二螺母870在拉杆230上的位置，由此保持壳体安装件210和240间 隔的距离，结果保持由壳体安装件使用拉杆230和拉伸组件820的联接施加 在鼓壳体上的压缩力。垫圈865可以具有不同的厚度以允许顶部螺栓860在 第二螺母870和顶部螺栓865之间的空间中存在间隙时能够拧紧。

在一些实施例中，多元安装结构和设计适用于结合不同的元件，附加到 或代替如上所述的那些。例如，在一些实施例中，拉杆可以包括仅具有外螺 纹的轴，由此消除对于顶部螺栓860的需要。

从图中很明显可见，多元安装设计仅使得鼓壳体基于在鼓壳体和顶部壳 体安装件210和底部壳体安装件240之间的接触而经受压缩力。换句话说， 鼓壳体经受y轴的力。然而，没有x轴的力施加在鼓壳体上。任何这样的x 轴力基于杆保持件230到壳体安装件的联接被施加到顶部壳体安装件210和 底部壳体安装件240。通过从壳体去除x轴力，多元安装框架可以被安装在 由更薄的材料(与传统鼓安装件通常所需的相比)构成的壳体上。特别地， 多元安装结构性框架支撑主要由塑料、粘土或玻璃制成的鼓壳体。这些材料 具有与传统的木材、钢或铜壳体不同的共振特性。因此，多元安装件打开了 通向鼓声的新发展的大门。