Brevet FR2718877A1 — publié le 19951020

-1- 1 La présente invention concerne un dispositif permettant de tendre et de faire varier la tension d'une membrane appliquée sur un support. L'un des domaines d'application de cette invention est les instruments à peaux, et plus sp6cifiquement les timbales qui nécessitent un système permettant de modifier la tension de la peau pendant l'cxécution d'une oeuvre musicale. Les systèmes actuels permettant de faire varier la tension des peaux de timbale, utilisent des tiges métalliques qui, associées à des renvois, centralisent le point de serrage de la peau. Un système de levier commandé par une p6dale permet le réglage de la tension. Ces systèmes présentent les inconv6nients d'une transmission mécanique, soit essentiellement des jeux, et des frottements qui peuvent être à l'origine de bruits parasites. Afin d'obtenir une tension la plus régulière possible, la structure rigide du piétement de rinstrument est très volumineuse et comporte parfois jusqu'à huit arcs boutants. Un système mécanique permet de repérer les différentes notes que l'on peut obtenir. Ce système prend appui sur le cercle de serrage ou sur le levier actionné par la p6dale. Ce système pr6sente des défauts de fiabilité de par la multiplicité des pièces en mouvement et l'inexactitude du positionnement de celles-ci. L'invention présentée est l'utilisation d'un organe dilatable comme un tuyau souple qui sous l'effet de sa dilatation vient tendre la peau de l'instrument.Plusieurs systèmes de tension peuvent être conçus à partir de cet organe dilatable. Cependant le contact direct de la peau avec l'organe dilatable anmènera à une meilleure sensibilité du système de tension. En effet une variation si petite soit elle de la pression dans l'organe dilatable, se répercute iM li sur la tension de la peau. Aussi la mesure de la pression dans l'organe dilatable à l'aide d'un manomètre permettra de connaître pr6cisément la note fondamentale émise par la timbale. Un tel dispositif de commande hydraulique a l'avantage de ne pas présenter les jeux inhérents aux transmissions mécaniques et offre une excellente sensibilité de réglage. Si rorgane dilatable est situé sur toute la périphérie de la peau, il assure une tension égale en tous les points de celle-ci, et la note émise comme ses harmoniques ne seront que plus purs. Cet organe dilatable étant de faible encombrement il n'est plus nécessaire d'avoir une structure lourde et encombrante pour supporter le fût de la timbale. Il est possible de concevoir un pied comme une colonne qui supporte une, voire deux timbales. Ce pied permet de fixer sur sa partie supérieure tout autre accessoire utile au percussionniste, à commencer par le support porte baguette ou le pupitre. La connexion assurée par un tuyau souple inextensible entre le cercle de tension et la pompe au pied, permet d'assurer un démontage rapide et facile des pièces constituants linstrument. La timbale se compose des pièces suivantes: * un pied support un fût de profil adapté ayant les qualités de résonateur -2- 1 À une membrane qui produit les vibrations sonores un cercle de serrage permettant de maintenir en tension la membrane appliquée sur le fat. À un organe dilatable situé sur toute la périphérie de la peau et assurant les qualités de mise en tension de la peau. S. une pompe manoeuvrée au pied permettant de mettre sous pression le liquide dans l'organe dilatable afin de régler la tension de la membrane. Un tuyau flexible fait la jonction entre la pompe et l'organe dilatable. Si le système de mise sous tension de la peau est extérieur au fûit de la timbale, il ne modifie en rien ses caractéristiques sonores ni sa conception. Le système permnnet d'adapter des cuves de formes diffentes ou des peaux de caractéristiques sonores différentes sans pour autant nécessiter d'investir dans un nouveau jeu d'instruments. Le système hydraulique donne une liberté aussi bien sur le positionnement des manomètres informants des notes d'accord que sur les systèmes de pédale pour le réglage de la tension. Il est par exemple intéressant de regrouper les informations des manomètres sur la partie inférieure du pupitre du musicien. Ceci permet de connaîtrc les notes d'accord sans pour autant perdre de vue la partition, cc qui est très appréciable. Cc dispositif peut très facilement se faire par un affichage de type à cristaux liquide ou autre, reproduisant une portée musicale avec les notes d'accord des différentes timbales utilisées. Il est aussi judicieux pour l'exécution de certaines oeuvres de pouvoir placer les différents systèmes de pédale à proximité immédiate du siège du timbalier. Il est prévu de réaliser un siège dont le socle puisse supporter les pédales des mécanismes de réglage, éventuellement à l'exemple d'un pédalier d'orgue. De plus le mécanisme de levier de réglage de la timbale peut avoir les caractéristiques suivantes: pression d'appui constante dans toute la course du levier. À maîtrise de la course de la pédale en fonction de l'accord. L'aisance apportée pour démonter la peau permet facilement d'acc6der à l'intérieur du fût des timbales. Il est donc prévu de réaliser une sourdine diminuant les qualités sonores de l'instrument. Cette sourdine peut par exemple être réalisée par un disque plein recouvert d'une mousse présentant un relief étudié pour amortir les vibrations sonores. Le diamètre du disque définit la hauteur de celui- ci dans le fût de l'instrument. Cette sourdine permet au musicien de faire un travail de technique instrumentale sans pour autant devoir supporter une intensité sonore trop importante, et facilite la pratique de l'instrument en habitat urbain. -3- 1 Les figures 1 à 3 présentent différentes réalisation d'un système de tension utilisant l'organe dilatable. Les figures 4 à 10 présentent les détails d'une réalisation d'une timbale comportant les atouts du nouveau système de tension présenté sur la figure 3. La figure 1 montre un système de tension sur lequel l'organe dilatable, un tuyau en matière souple (3), est situé entre le faût de l'instrumnent (1) et la peau de la timbale (2). Ce système est particulièrement bien adapté aux peaux qui viennent enrober le faût de l'instrument. La peau peut être maintenue tendue par un système de cerclage (4) ou un système de lacets. Il nécessite un profil particulier du fût de l'instrument afin de s'adapter à la forme de l'organe dilatable maintenu en position par le cercle de serrage (5). La figure 2 montre un système de tension sur lequel rorgane dilatable (3), un tuyau en matière souple, est situé entre le fût de l'instrument (1) et le cercle d'appui (6) de la peau de linstrument. Cette réalisation introduit une pièce supplémentaire, le cercle d'appui (6). La discontinuité entre le cercle d'appui (6) et le fût de l'instrument (1) perturbe la transmission des ondes de la peau au fût15 de l'instrument. La figure 3 présente un système sur lequel l'appui de l'organe dilatable (3) se fait directement sur la partie supérieure de la peau de l'instrument (2). L'organe dilatable se situe entre la peau (2) et le cercle de serrage agissant en tout point selon le principe de linstrument traditionnel (5). Le cercle doit respecter le profil suivant: À Le diamètre intérieur du cercle de serrage (dl) doit être le diamètre de la timbale (dO) augmenté de quelques millimètres (2 à 3). À Le diamètre intérieur du cercle de serrage (d3) doit &être le diamètre du cerclage de la peau (d2) augmenté de quelques millimètres (2 à 3). * La hauteur H dépend du volume de l'organe dilatable et de la hauteur du cerclage de la peau (4). Dans la pratique, la hauteur doit être de quelques centimètres ( H > 3 cm.). L'épaisseur du cercle de serrage dépend du matériau dans lequel il est réalisé. Il est indispensable qu'il n'y ait aucune déformation de la pardtie supérieure du cercle de serrage (5) sous l'effet de la pression qui est de quelques bars. Le respect de ces dimensions permet d'assurer que l'organe de serrage dilatable et éventuellement extensible, ne quitte pas la zone (A), sans quoi l'effet de mise sous tension deviendrait incontrôlable. La figure 4 présente les pièces assurant la jonction entre le cercle supérieur (5) et le fût de la timbale (1). Ces pièces ( 7 8 9 10 1l) permettent un montage aisé de la peau, une mise sous -4- 1 tension préalable et de par le profil réversible de la pièce (9) une adaptation aux peaux de différentes profondeurs. Sur le fût de la timbale côté extérieur, la pièce (10) est fixée en vis à vis de la pièce (11) qui se situe dans le fût de la timbale. Pour des facilités de rangement des fûts des timbales, il est5 judicieux de les emboîter les uns dans les autres. La pièce (11) sert alors à supporter la pièce (10) d'un fût de timbale de diamètre inférieur lors du rangement de celui-ci. La pièce (9) sert d'appui pour le boulon (8) qui vient se visser dans la pièce (7). La partie supérieure de la pièce (9) peut être le côté (9a) ou le côté (9b) selon la façon dont on l'engage dans la pièce (10). Lorsque le montage est tel que le côté (9a) est en position haute (position inverse de la figure) le cercle (5) peut descendre plus bas avant de toucher la pièce (9). Ce montage est plus adapté aux peaux dont le cerclage (4) présente un dénivelé important par rapport à la surface de la peau (2). La pièce (7) fixée sur les côtés du cercle (5) est constituée d'une gorge verticale filetée. Ce filetage reçoit le boulon (8) qui assurera le maintien de la cuve au cercle de serrage (5). Dans sa partie inférieure, le boulon (8) se termine par un papillon (8a) qui permet d'assurer la pré-tension de la peau. Dans sa section supérieure le boulon (8) comporte un évidement hexagonal permettant de le manoeuvrer à l'aide d'une clef six pans. Cela permet de garder un réglage d'appoint de la tension très accessible au timbalier. Les pièces (7, 8, 9, 10, 11) sont au nombre de six ou huit suivant le diamètre de la cuve et réparties régulièrement sur la circonférence de la timbale. La figure 5 montre une coupe verticale du couplage de l'organe dilatable (3) à la partie hydraulique (12) alimentant le circuit. La pièce (12) est une tuyauterie rigide qui fait la jonction entre le tuyau venant du nmcanisme de réglage et les deux extrémités de l'organe dilatable (3). La jonction étanche entre ces deux pièces se fait par un collier de serrage (13). Une alimentation de l'organe dilatable par ses deux extrémités assure de meilleures performances dynamiques grâce à une bonne répartition de la pression qui provoque le déplacement rapide et homogène de la peau. Le surdimensionement de la section principale d'alimentation (12) permet de rapides variations de tension, nécessaires dans le répertoire contemporain. La figure 6 montre une vue de dessus du couplage de l'organe dilatable à la partie hydraulique alimentant le système. Afin d'avoir sur toute la circonférence du cerclage de la peau une pression égale, les deux tubes de la pièce (12) pénétrant dans le cercle (5) sont placés de façon contiguë. En pointillé est représenté l'organe dilatable (3). Les colliers de serrage (13) assurent l'étanchéité entre les pièces (3) et (12). La figure 7 montre une réalisation du système de mise sous pression du liquide envoyé dans l'organe dilatable. Ce système se compose d'un vérin (piston, cylindre) articulé au point C et d'un -5- I levier articulé au point D qui peut être actionné par le pied du musicien. Ce système se particularise par une liaison non fixe des parties piston levier symbolisée sur la figure par la position du point B. Ainsi la mobilité des trois éléments levier, piston, et cylindre régie par les relations suivantes permet toutes les adaptations de courses et de pressions.5 L'angle 0 est défini comme l'angle entre l'horizontale et le levier de la pédale. La longueur du levier L/ever se définit comme la distance entre les points A et D. La longueur du vérin Lvéin se définit comme la distance entre les points B et C. La fonction fl donne la relation entre l'angle 0 et la longueur du vérin Lvrin. Lvé,rin = f 1(o) La fonction f2 donne la relation entre l'angle 0 et la force exercée verticalement en bout du levier Flevier À Fv/er = f 2(0) La fonction f3 donne la relation entre la longueur du vérin Lv.rn et la force qui s'exerce en son extrémité Fvrin. F =f3(L Fvérin véf3(Lvrin) Soit D le point de pivotement du levier ayant dans le repère (C,i,j) les coordonnées (xD 'YD),' on a la relation: Llevier C s()Flevier =lxD. sin(a)+yD.cos(cx) vérin o a est l'angle que fait le cylindre du vérin avec l'axe horizontaL Pour tout angle 0, on peut ainsi déterminer l'angle a qui vérifie la relation précédente et avoir dans le repère (C,i,j) la position du point B extrémité du vérin. La figure 8 montre une réalisation possible du système représenté schéatiquement sur la figure 7. Le point C est le point d'articulation du vérin. Le point D est le point d'articulation du levier (13). Dans la fente (14) vient se loger une goupille fixée à l'extrémité du corps du cylindre (E) du vérin. Lors du déplacement du levier (13), la fente (14) force le vérin à prendre l'angle a voulu.Dans la fente (15) vient se loger l'extrémité B du piston du vérin. Lors du déplacement du levier (13) la fente (15) force le vérin à prendre la longueur voulue Lvdri/n Le vérin étant positionné dans la bonne direction par la fente (14), il n'y a pas de force latérale qui vienne s'exercer sur le bras du piston. -6- 1 La pièce (16) est un axe articulé en F qui permet par un système de blocage de maintenir dans une position donnée le levier du vérin. Un raccord rapide fixé sur la base du cylindre permet 6ventuellement de désolidariser le flexible qui relie le cylindre du vérin à l'organc dilatable. La figure 9 montre le montage de la timbale sur son pied de support. S La pièce (17) est une goupille qui permet de régler la hauteur de la pièce (18) qui soutient le cercle de serrage (5). Cette pièce (18) comporte des gonds d6saxés les uns par rapport aux antres qui permettent d'engager l'extrmnité (19) du cercle de serrage. La pr6sence des deux gonds sur la pièce (18) et des deux emmanchements (19) désax6s sur le cercle de serrage (5) permet de _aliser le montage présenté sur la figure 10. La figure 10 montre comment l'utilisation de deux gonds et de deux emmanchements à différentes hauteurs permet de soutenir deux timbales dans un même plan horizontal Afin d'assurer une meilleur assise de l'instrument, on peut établir deux ou trois points d'appui ainsi réalisé (17, 18, 19, 20) sur la périphérie de l'instrument -7- Revendications 1) Dispositif permettant de tendre et de faire varier la tension d'une membrane, telle qu'une peau de timbale, permettant d'assurer une tension uniforme sur toute la périphérie d'une membrane circulaire, caractérisé en ce qu'il comprend un organe apte à être dilaté par un liquide sous pression. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe dilatable est mis directement en contact avec une membrane de forme quelconque pour faire varier la tension de celle-ci. L'organe dilatable (3) étant piégé entre la membrane (2) et une structure indéformable (5) tandis que la membrane est initialement maintenue sur un structure rigide (4) ou peut être solidaire de la structure indéformable (5). 3) Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend un manomètre à aiguille ou à affichage digital placé soit sur l'instrument soit sur tout autre support par exemple le pupitre du musicien. La mesure de pression dans l'organe dilatable obtenue par le manomètre, étant transformée en une information de note de musique, affichée par cristaux liquides ou par un indicateur à aiguille. 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un système d'alimentation de l'organe dilatable destiné à modifier le volume de cet organe dilatable. Ce système d'alimentation se caractérise par la jonction des deux extrémités de l'organe dilatable à l'organe d'alimentation extérieur au cercle de serrage. La jonction étanche entre l'organe dilatable (3) et le système d'alimentation (12), peut être assurée par un collier de serrage (13) extérieur au cercle de serrage (5). ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un système de pompe actionné par un levier et constitué d'un vérin. Le point de liaison entre ces deux pièces suivant une trajectoire définie grâce au guidage des fentes (14) et (15), ce qui permet d'obtenir pour une inclinaison donnée du levier, la note d'accord voulue en exerçant la force voulue en bout du levier. Un angle at entre le cylindre du vérin et l'axe horizontal étant déterminé par l'équation suivante: LL -co levier = xD sin(a)+ YD. cos(a) vérin O étant l'angle entre l'horizontale et le levier de la pédale. -8- 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend un système secondaire d'accord constitué par exemple par un second vérin de petite dimension qui permet un réglage très précis de la tension de la peau. Ce système peut être manoeuvré manuellement et par exemple être solidaire de la structure indéformable (5). 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la structure indéformable (5) supporte la cuve (1) de la timbale par l'intermédiaire des pièces (7, 8, 9, 10, 11), l'élément (9) par sa conception réversible permettant de s'adapter suivant le sens dans lequel on l'engage à des peaux de différentes profondeurs. 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les éléments (10) vient s'emboiter dans l'élément (11) d'une cuve de timbale de plus grand diamètre, ce principe d'emboîtement des cuves les unes dans les autres assurant un encombrement minimal pour le rangement et le transport des instruments. 9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend une sourdine constituée par une pièce absorbant les ondes sonores et placée dans le fûit de l'instrument. ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend une bague (18) présentant des gonds désaxés à plusieurs hauteurs qui s'engagent dans des gonds (19) solidaires du cercle de serrage. 11) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend un pied permettant de supporter une ou plusieurs timbales, ainsi que de régler la hauteur et l'inclinaison des instruments.