由薄膜形成的响弦和音量减小的响弦鼓皮的制作方法

相关申请的交叉引用本申请要求2019年9月19日提交的名为“snaredrumheadwithreducedvolume(具有减小的音量的响弦鼓皮)”的美国临时申请no.62/902,425和2020年5月4日提交的名为“filmformedsnarefordrum(用于鼓的由薄膜形成的响弦)”美国临时申请no.63/019,585的优先权，上述美国临时申请的全部内容通过引用的方式并入本文。所公开的实施例涉及响弦鼓，尤其涉及一种由薄膜形成的响弦单元，它可以安装到鼓上以产生响弦声音。本公开还涉及一种响弦鼓组件，该响弦鼓组件以与标准响弦鼓相比减小的音量产生响弦声音。
背景技术：
：响弦鼓是在功能和设计上都独特的鼓。响弦鼓的最基本特征是其底端被构造成与响弦单元接合，以使响弦与下部振动鼓皮之间产生可选的紧密接触。响弦与下部鼓皮之间的振动接触产生了响弦鼓常见的独特声音。响弦组件通常由在相反的端板或其他附接单元之间横向地延伸的盘绕钢或其他金属、尼龙线缆或动物肠形成。所有这些材料都具有缺点，包括较高的初始成本、较重的重量以及对腐蚀和湿气损害的敏感性。另外，考虑到在通过机械方式可靠地附接单独的响弦区段和其他硬件的挑战，已知的响弦组件可能是费力的并且制造起来复杂。已知的响弦安装组件和技术具有多个缺点，包括难以附接。通过条带将响弦组件附接到松紧器和/或对接端可能是麻烦且耗时的，并且通常需要如螺丝刀或鼓键之类的工具来释放和张紧到优选的张力。此外，许多已知的响弦组件具有的缺点在于：所述条带的张紧会使端板沿实际上将响弦在边缘处向上拉离鼓皮的方向倾斜，这可能会引起共鸣的振动声音，例如外来的嗡嗡声，例如当敲击相邻的鼓时。普通或“标准”响弦鼓以全音量产生声音，通常超过100dba。在意识到全音量的问题之后，本行业已经开发了被认为是“低音量”的响弦鼓，基本上仅用于练习场合(settings)。这些低音量响弦鼓的音量太低，且通常无法提供自然的响弦声音或无法充分模仿响弦声音，因此不适于用在演奏场合。存在许多场合或情形：鼓手们希望其响弦鼓的声音具有减小的音量，低于标准音量，但比低音量更能听得见，并且适合演奏场合，同时不牺牲自然的响弦声音。因此，具有替代的响弦单元将是有用的，它可以解决与已知的响弦单元相关的缺点。例如，一种低成本、耐用、重量轻、易于运输并且耐湿气或耐其他与天气相关的腐蚀条件的响弦单元。具有替代的响弦鼓或鼓皮组件也将是有用的，它可以解决与低音量鼓皮相关的缺点，并且消除或减少鼓上的、由各个鼓之间的振动张力引起的共鸣响弦响应。技术实现要素：在一个实施例中，鼓皮包括多孔材料层和薄膜材料层。该多孔材料层具有顶表面和底表面。该薄膜材料层具有与多孔材料层的顶表面或底表面之一面对面接触的表面，并且被构造并附接到鼓皮，使得：当敲击鼓皮时，薄膜材料的一部分抵靠着所述多孔材料振动，从而产生像响弦一样(snare-like)的声音。在另一个实施例中，用于与鼓皮一起使用的响弦单元包括一片基本扁平的薄膜材料，其具有顶表面和相反的底表面。该一片薄膜材料还包括响弦部分，该响弦部分具有从所述顶表面到底表面的多个狭槽。这些狭槽彼此间隔开以在相邻狭槽之间形成多个响弦区段。该一片扁平的薄膜材料可以在以下位置上相对于鼓皮连接：其中，所述顶表面或底表面抵靠着鼓皮的共振表面平坦放置，使得当敲击鼓皮时，所述区段中的一个或多个区段抵靠着该共振表面振动，从而产生像响弦一样的声音。在又一个实施例中，一种鼓皮包括多孔材料层和薄膜材料层。该多孔材料层具有顶表面和底表面。该薄膜材料层具有与多孔材料层的顶表面或底表面之一面对面接触的表面。该薄膜材料层的至少一部分具有由狭槽彼此分开的多个区段。薄膜材料层在该薄膜材料层的远离所述区段的区域处固定到多孔材料层，使得这些区段被构造成：在敲击鼓皮时，这些区段抵靠着多孔材料层自由地振动，从而产生像响弦一样的声音。附图说明将参考附图来描述优选实施例的各个方面，其中，在全文中，相同的附图标记表示相同的元件：图1示出了根据本公开的、由薄膜形成的响弦单元的一个实施例；图2示出了由薄膜形成的响弦单元的另一个实施例；图3示出了图2的由薄膜形成的响弦单元的顶部透视图；图4示出了所公开的由薄膜形成的响弦单元，其附接到标准的鼓皮；图5示出了具有波纹状响弦区段的、由薄膜形成的响弦单元的实施例；图6示出了由多孔丝网层和薄膜响弦层形成的、具有减小的音量的响弦鼓皮的实施例；图7示出了安装在鼓上的图6的鼓皮；图8是使用薄膜响弦层的、音量减小的响弦鼓皮的另一个实施例的分解图；图9示出了处于其组装构造中的图8的鼓皮，其中薄膜响弦层位于多孔丝网层下方；图10a是安装在鼓皮组件中之前的、用于在图8和图9的鼓皮中使用的示例性薄膜响弦层的俯视图；并且图10b是跨箍圈安装的图10a的薄膜响弦层的俯视图，其中为了清楚起见，移除了多孔材料层。具体实施方式在本文所公开的益处和改进中，根据以下内容，所公开的实施例的其他目的和优点将变得明显，其中在所有几幅图中，相同的附图标记表示相同的部分。公开了由薄膜形成的响弦单元和音量减小的响弦鼓皮组件的详细实施例；然而，应当理解，所公开的实施例仅是为了说明可以以各种形式实施的本实用新型。另外，结合本实用新型的各种实施例给出的每个实例都旨在是示例性的，而非限制性的。在整个说明书和权利要求书中，除非上下文另外明确指出，否则以下术语具有本文中明确相关的含义。虽然本文中使用的短语“在一些实施例中”可以指代相同的实施例，但它不一定指代相同的实施例。虽然本文中使用的短语“在另一个实施例中”和“在一些其他实施例中”可以指代不同的实施例，但它们不一定指代不同的实施例。因此，如下面所描述的，在不脱离本实用新型的范围或精神的情况下，各种实施例可以容易地组合。另外，如本文中所使用的，除非上下文另外明确指出，否则术语“或”是包含性的“或”运算符，并且等同于术语“和/或”。除非上下文另外明确指出，否则术语“基于”不是排他性的，而是允许基于其他未描述的因素。另外，在整个说明书中，“一”、“一个”和“该”的含义包括复数引用。“在...中”的含义包括“在...中”和“在...上”。此外，术语“基本”、“基本上”、“类似”、“类似地”、“类似的”、“近似地”、“近似的”、“大约”及其任何组合是指所比较的特征或特性之间的差异小于被测量和/或定义的所比较的特征或特性的相应值/幅度的25％。本文中公开了一种响弦单元10，该响弦单元10由被切割成预定形状和构造的单片薄膜材料12形成。如图1中最清楚地示出的，响弦单元10包括中央或中间响弦部分14，该中央或中间响弦部分14具有彼此间隔开的、多个细长的横向延伸的平行狭缝或狭槽16，其在依次间隔开的狭槽之间形成响弦区段18。响弦单元10还可以在彼此相反的横向端上包括附接部分20。图中所示的这些附接部分是示例性的，并非限制响弦单元10的创造性构思和结构。例如，附接部分20可以具有任意种不同的构造，以帮助附接在如图4中的附图标记22所示的鼓的底部处。例如，这些附接部分可以包括在薄膜12中切割出的孔、狭槽或钩，和/或可以包括被并入这些附接部分中的附加硬件或特征，用于帮助牢固附接到鼓上。图1还示出了响弦单元10的该实施例的优选尺寸。在优选的制造技术中，将一片扁平的薄膜材料12激光切割成期望的规格，例如图1中所示的示例性尺寸。另一种制作响弦单元10的方法是通过对适当的薄膜12进行模切(diecutting)。该薄膜材料可以由与标准鼓膜(drummembrane)相同的材料制成，例如或品牌的聚合物、聚酯、芳族聚酰胺或其他聚合物材料。如图1-4所示，在一个实施例中，薄膜12是基本扁平的，并且被切割成在每个横向端上具有狭窄的附接部分20的形状，该附接部分20过渡到较宽的中央响弦部分14。该响弦部分包括通过一系列间隔开的细长狭槽16形成的多个横向延伸的响弦区段18。图1-4的实施例中的响弦区段18被构造成模仿由金属、肠或尼龙制成的普通响弦区段，以在与下部鼓皮接触时提供类似的振动和声学特性。响弦单元10的确切尺寸和其他构造可以根据需要来调整，以用于不同尺寸的鼓或实现不同的声学特性。图5示出了具有波纹状或波浪状响弦区段118的响弦单元100的另一个实施例。存在这样的实施例：其中，响弦区段18和/或狭槽16的尺寸、形状、厚度和/或彼此之间的距离是变化的。存在这样的实施例：其中，所述薄膜层在外围形状上与相关的鼓皮基本相当(commensurate)，其在位置上具有多个狭槽和区段，例如图6-10b中以附图标记314所示。在某种意义上，简单地通过改变激光或模切程序，就能够以任意多种方式容易地改变所公开的由薄膜形成的响弦单元10。可以在响弦单元10形成之后将用于改变原本没有涂层的薄膜的音调的适当涂层施加到所切割的响弦单元10的外表面上，或者在切割响弦单元10之前将该涂层施加到整片薄膜材料上。可以通过各种工艺来施加涂层，例如丝网印刷、uv固化和/或喷涂。图4示出了响弦单元10，该响弦单元10在传统的响弦位置上连接到标准的鼓22，该响弦单元10横跨直径延伸并抵靠下部鼓皮24定位。如图所示，鼓22包括下部框架，该下部框架在相反两侧上具有彼此相隔大约180°的开口28，附接部分20能够延伸穿过这些开口28，以通过硬件30被固定。图4中所示的附接机构仅是示例性的，显然并非限制响弦单元10的创造性方面。当与下部鼓皮24接触地附接到鼓22时，如图4中所示，所公开的响弦单元10表现出优异的声学特性，该声学特性非常接近地模拟了由金属、尼龙和/或肠形成的响弦的声音，具有可接受的且通常是典范性的音质。由于响弦单元10由聚合物材料形成，它不易随着时间的流逝、因为诸如湿气或氧化之类的环境条件而退化。此外，由于单件切割的响弦单元和相关的制造工艺的简单性，以及与已知的响弦组件相比的适中的材料成本，所公开的响弦单元10相对于已知的响弦组件制造起来更便宜。另外，尽管参照与具有薄膜鼓皮的标准鼓22的附接来描述响弦单元10和100的上述实施例，但响弦单元10和100可以安装在各种不同类型的鼓皮上。例如，在另一个优选实施例中，薄膜响弦单元与通常用于形成音量减小的鼓皮的多孔材料(丝网或类似物)接触地安装在该多孔材料上。另外，存在这样的实施例：其中，薄膜响弦单元的层以允许薄膜响弦的部分与鼓皮之间的振动的方式直接附接到鼓皮的一部分。以这种方式，该薄膜响弦单元或组件形成了整体式响弦鼓皮的一部分。例如，图6至图10中所示的是响弦鼓皮组件及其元件的实施例。从最基本的角度来说，鼓皮组件200包括多孔材料层212(例如丝网)和带有狭槽的薄膜材料层214。在本实施例中，可以看出，薄膜“响弦”层214在形状和构造上不同于图1-5中所示的薄膜“响弦”层。多孔层212是圆形形状的，并且像鼓加工领域中常见的那样横跨标准的圆形箍圈220延展。与上文所述的响弦单元10一样，薄膜层214由聚合物材料形成，其具有一系列狭槽、孔和/或开口218，在这些狭槽、孔和/或开口218之间限定了股线或区段216。在图6中描绘的薄膜层中形成的区段216和狭槽218的构造是非限制性的。然而，所有实施例中的薄膜层的构造通常使得其促进了薄膜层214(特别是区段216)抵靠多孔层212的振动，以产生像响弦一样(snare-like)的可听响应。在图6和图7所示的实施例中，薄膜层214包括与鼓皮210的外边缘外接(circumscribe)的一系列外侧狭槽218a和外侧区段216a。一系列较大的开口218b限定了径向内侧区段216b，与外侧区段216a相比，这些径向内侧区段216b彼此间隔开更大的距离。这种构造还限定了在外侧区段216a和内侧区段216b之间的内侧环216c。图8描绘了鼓皮组件300的实施例，该鼓皮组件300包括具有替代构造的薄膜层314。该薄膜层314的外周长基本上等于多孔层312的外周长。如图所示，响弦薄膜层314设有一系列基本平行的区段316，这些区段316沿着响弦薄膜层314的表面通过狭槽318间隔开，并且限定了实心的外圆周部分315。参考图8的分解图，薄膜层314沿着外围边缘通过粘合剂324(优选是环氧树脂基粘合剂)固定到多孔层312和箍圈320。多孔层312、薄膜层314和箍圈320中的两个或更多个之间的附接的替代或附加手段包括所有已知的机械附接方法。例如，在一个替代实施例中，多孔层312和薄膜层314二者被箍圈320卷边锁定(crimplocked)，而不使用粘合剂。通过以这种方式仅将薄膜层314沿着鼓皮300的外围边缘结合到鼓皮300，当敲击该鼓皮时，允许薄膜层314(尤其是区段316)与多孔层312之间的大量的振动。如图9中所示，当组装好鼓皮300时，薄膜层314隐藏在用作鼓皮组件300的敲击表面的多孔层312下方。其他实施例可以包括多个多孔材料层和/或薄膜层，或者可以包括复合多孔层。在本实施例中，细长区段316彼此平行地延伸并且沿着薄膜层314的几乎整个圆形表面间隔开。实心的外侧环形环315存在于包括所述狭槽318和区段的内侧部分周围。尽管这种构造对于大多数鼓皮组件300来说是优选的，但这是非限制性的，因为还存在其他实施例：其中，这些区段集中在该薄膜层的更有限的区域中，例如靠近直径(类似于横跨鼓皮的直径延伸的已知的响弦，和/或由薄膜形成的响弦10的实施例)。图10a是在结合到鼓皮中之前的、在与图8的鼓皮组件类似的鼓皮组件中使用的、单独的薄膜层314的俯视图，并且示出了示例性的优选尺寸。图10中的具体描绘的薄膜层14用于结合到14英寸的鼓皮中。如图所示，在安装到鼓皮组件中之前，外径大约为15.2英寸。在本实施例中，薄膜层314中的限定区段316的狭槽318沿着直径大约12英寸的中央圆形内侧部分彼此平行地延伸。狭槽318和区段316的厚度相等，在所示的实施例中大约为0.2英寸厚。沿着外周边缘冲压或切割出多个附接孔326，以辅助附接到箍圈320和/或多孔层312。图10b示出了在标准鼓皮组件安装中横跨箍圈320延展的图10a的薄膜层314，但为了清楚起见移除了多孔材料层。如图所描绘的，当安装时，外侧环形部分315具有厚度t，薄膜层具有半径r1，而内侧部分具有较小的半径r2。优选地，薄膜层的半径r1(它与多孔材料层和鼓皮组件本身的半径匹配)在4英寸至13英寸的近似范围内，更优选在5英寸至9英寸的近似范围内，更进一步优选在6英寸至8英寸的近似范围内。薄膜层的内侧部分的半径r2优选在2英寸至9英寸的近似范围内，更优选在4英寸至8英寸的近似范围内，更进一步优选在5英寸至7英寸的近似范围内。类似地，外侧环形部分315的厚度t可变化至最大约5英寸，更优选在0.1英寸至3英寸的近似范围内，再优选在0.25英寸至1.75英寸的近似范围内，再优选在0.5英寸至1.5英寸的近似范围内，更进一步优选在0.75英寸至1.25英寸的近似范围内。所描绘的实施例是14英寸的鼓皮组件，所以半径r1大约为7英寸，内侧部分的半径r2大约为6英寸，而环形外侧部分的厚度t大约为1.0英寸。图10a和10b中所示和上文描述的优选尺寸对于14英寸的鼓皮组件300是优选的，但在许多方面具有很大程度的可变性。例如，存在这样的实施例：其中所述狭槽和区段不具有相等的厚度，和/或其中每个区段不与相邻区段间隔同样的距离。另外，存在这样的实施例：其中，所述狭槽和区段在薄膜层的不同区域上延伸，这些狭槽和区段不在薄膜层上居中地定位和/或不具有均匀的厚度。优选地，狭槽318和区段316平行地延伸，并且具有在0.05英寸至0.5英寸的近似范围内、更优选在0.1英寸至0.3英寸的近似范围内的厚度。更优选地，如图10所示的实施例中一样，每个狭槽和区段大约为0.2英寸厚。如上所述，每个狭槽和每个区段可以具有与其他狭槽和/或其他区段相同的厚度，或者可以具有与其他狭槽和区段不同的尺寸。在优选实施例中，将一片扁平的薄膜材料激光切割成期望的规格，它包括孔和狭槽的预定构造，以产生薄膜区段的优选构造，像附图标记214和314所示的那样。另一种形成薄膜层214或314的方法是通过一片适当的薄膜材料进行模切。该薄膜材料可以由与标准鼓膜相同的材料制成，例如或品牌聚合物、聚酯、芳族聚酰胺或其它聚合物材料。该材料可以采用单丝或多丝丝网的形式，和/或可以是编织材料。多孔层212或312可以由具有孔眼的任何合适的材料或织物形成，当敲击鼓皮210或310时，这些孔眼允许空气从鼓的外部流到鼓的内部。例如，可以使用具有可变孔眼尺寸的聚合物丝或丝网。此外，可以通过使材料层212或312横跨箍圈220或320延展来调节这些孔眼的尺寸。该丝网可以由单丝或多丝材料以编织、扭曲、打结、针织和/或编辫子的构型形成，以形成多孔丝网织物。另外，尽管所描绘的鼓皮200和300的优选实施例包括单个多孔材料层和单个薄膜层，但在鼓皮上的任何相对分层的位置上可以包括附加的叠层(plies)，以改变声学特性和/或感觉。存在另一个类似的实施例，其使用了被形成为两种或更多种不同的单独材料或纤维之间的复合物的单个整体层。一个或多个多孔层在纤维的特定取向方面不受限制。用于形成丝网层的示例性材料包括品牌和相关的芳族聚酰胺合成纤维、peek和具有类似性质的其它材料。该材料清单不限制本公开的创造性范围。在组装鼓皮(如附图标记200和300所示的鼓皮)的替代方法中，一旦薄膜层214/314被切成其预定规格后，就将其在多孔层212/312上附着(taped)到位，然后用粘合剂以允许薄膜层的区段216/316与多孔层212/312之间振动的方式在多孔层上永久地固定到位。例如，外侧环形环315的部分可以固定到多孔层312，而区段316保持未附接并且能够相对于多孔材料振动。代替粘合剂附接或除了粘合剂附接以外，可以采用其他附接技术来结合该薄膜层和多孔丝网。另外，如上文关于薄膜响弦单元10和100所描述的，薄膜单元可以实际附接到外部元件，例如鼓的边沿、鼓皮的箍圈或鼓本身的另一部分，而不是直接附接到所述多孔材料。如鼓皮制造领域中已知的，可以采用额外的精加工技术，例如，热处理和/或施加涂层以帮助形成最佳的音调。在使用中，当敲击鼓皮200/300时，薄膜层214/314的区段216/316抵靠着多孔层212/312的底侧振动，从而以相对于标准响弦鼓减小的音量来产生像响弦一样的声音。薄膜层214/314的精确尺寸和其他构造可以根据需要来调整，以用于不同尺寸的鼓皮或实现不同的声学特性。存在这样的实施例：其中，薄膜层具有波纹状或波浪状的表面轮廓，如图5中以附图标记100所示的响弦单元中那样。总而言之，区段216/316和/或孔/狭槽218/318可改变尺寸、形状、厚度和/或彼此之间的距离，这可能是所期望的。本质上，简单地通过改变激光或模切程序，就能够以任意多种方式容易地更改薄膜层，以实现各种声学特性。优选地，当被敲击时，音量减小的鼓皮200/300与具有相同尺寸的传统响弦鼓相比表现出声压级(spl)的显著降低(例如，所描绘的14英寸鼓皮200/300与14英寸的传统响弦鼓相比)。与相同尺寸的传统响弦鼓相比，鼓皮200/300的实施例表现出至少约50％的spl降低，更优选至少约60％、更进一步优选至少约70％的spl降低。在特别优选的实施例中，与相同尺寸的传统响弦鼓相比，spl降低了约80-90％。此外，与相同尺寸的标准响弦鼓相比，音量减小的鼓皮200/300已经显示出将声级降低至少约5db，更优选降低至少10db。类似于附图中描绘的鼓皮已经显示出相对于相同尺寸的传统响弦鼓在5-25db的近似范围内的声级降低，优选在10-20db的近似范围内的降低。为了举例说明的目的，提供以下实例，以示出所公开的音量减小的响弦鼓皮200/300的功效，该实例并非用于限制本文中公开的创造性实施例的范围。实例进行了声音特性测量，以将具有14英寸直径的、代表性的音量减小的鼓皮(如图8-9中以附图标记300所示的鼓皮)(“rvsd”)与具有14英寸直径的标准声学响弦鼓(“声学”)进行比较。下表1中呈现的数据是在半消声录音室环境中、使用dba加权分贝读取器(以基准声压p0＝20μpa计算的dba)在6英尺距离和距地5英尺高度处的声音研究中收集的。表1：音量减小的响弦鼓皮的声音比较数据db声学dbrvsdspl声学splrvsdspl降低(％)96791.2620.17885.9％如表1的数据中所反映的，音量减小的鼓皮300在上面总结的测试条件下将声级降低了17db，并将spl降低了85.9％，同时保持了与传统响弦鼓一致的音调特性。与鼓皮300相关联的声音特性被识别并被认为足以听得见的，以用于较低音量场合下的演奏。此外，乐手们报告在敲击鼓皮时有真实的像响弦一样的声调和更自然的感觉。总而言之，鼓皮200/300和相关的响弦单元10/100的实施例在针对与低音量鼓皮和标准响弦鼓相关的现有问题提供解决方案方面显示出显著的功效：对于许多场合来说，低音量鼓皮被认为太安静了，而对于其他场合来说，标准响弦鼓被认为太响了。所公开的实施例提供了具有合成响弦单元的中等的减小音量的响弦鼓皮，它以比标准音量低但比小音量更能听得见的音量提供自然的响弦声音，并且适合于演奏场合。与乐器领域中已知的产品相比，该鼓皮和响弦单元还非常耐用，重量轻，易于运输并且耐湿气。尽管已经出于说明的目的阐述了优选实施例，但前文的描述不应视为是对本实用新型的限制。因此，在不脱离本实用新型的精神和要求保护的范围的情况下，本领域技术人员可以进行各种修改、改编和替代。当前第1页12