Brevet FR2482402A1 — publié le 19811113

La présente invention concerne les pavillons de haut-parleurs et, plus particulièrement, les pavillons de haut- parleurs utilisant des parois latérales s'évasant vers l'extérieur et un embout de sortie rectangulaire. Les pavillons de haut-parleurs du type général indiqué sont destinés à produire un signal acoustique de directivité et de largeur rayonnée constantes en fonction de la fréquence et à fournir une charge acoustique constante à l'organe de commande. Toutefois, il est bien connu qu'un pavillon ne permet de commander la directivité-que jusqu'aux fréquences pour lesquelles la longueur d'onde est comparable à l'embout de sortie du pavillon. De plus, le maintien de la commande de directivit4 aux fréquences supé- rieures se révèle également difficile avec de nombreux modèles de la technique antérieure en raison du rétrécissement de la largeur rayonnée se produisant dans la gamme moyenne et aux fréquences élevées, de la formation de lobes, ou d'autres défauts. Un modèle de pavillon connu depuis longtemps est le pavillon conique, comme on en trouve sur les premiers phonographes. Toutefois, le pavillon conique a une médiocre réponse aux basses fréquences ainsi qu'un rétrécissement dans la gamme moyenne et d'autres défauts. Un autre modèle bien connu de pavillon de haut- parleur est le pavillon à secteurs radiaux, qui présente également un rétrécissement de la largeur rayonnée dans la gamme moyenne et des lobes, bien que ses performances à basse fréquence soient quelque peu améliorées. Un autre modèle connu est présenté dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique né 2.537.141, qui décrit un pavillon à secteurs radiaux multicellulaires. Ce modèle souffre également des défauts indiqués ci-dessus. Un autre modèle est présenté dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4.071.112 appartenant à la demanderesse. Le pavillon décrit dans ce brevet utilise une partie d'entrée, dont l'aire croit exponentiellement, qui est couplée à un embout de sortie dont l'aire augmente de façon conique. Du fait du surcroit d'évasement offert au niveau de l'embout de sortie, le problème du rétrécissement dans la gamme moyenne est quelque peu allégé; ainsi, la largeur rayonnée (l'angle compris entre les points à -6 dB dans un diagramme polaire) est améliorée. Toutefois, d'autres caractéristiques du pavillon pourraient encore être améliorées. Une autre tentative de produire le pavillon idéal est décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4.187.926, qui fait appel sensiblement à la mgme approche que celle révélée dans-le brevet des Etats-Unis d'Amérique n' 4.071.112. Le modèle décrit dans le brevet n0 4. 187.926 utilise un premier couple de parois latérales s'étendant de l'organe de commande à l'embout de sortie suivant un angle prédéterminé, et un autre couple de parois latérales, celles-ci étant parallèles au niveau de l'entrée, puis s'évasant pour former une partie en cloche suivant un deuxième angle fixe. Les deux couples de parois latérales se réunissent à l'embout de sortie du pavillon. Ce modèle souffre également d'une médiocre réponse à basse fréquence et d'une dispersion non uniforme du son à certaines fréquences. L'invention surmonte ou améliore les modèles de pavillons de hautparleurs de la technique antérieure décrits ci-dessus sur de nombreux points. Selon l'invention, le pavillon est constitué d'un couple de parois latérales verticales et d'un - couple de parois latérales horizontales disposés à angle droit l'un de l'autre, l'un des couples étant défini par une surface de révolution. La courbure de la surface de révolution, de même que le contour du couple restant de parois latérales, est définie par une formule en série de puissances qui contient des facteurs déterminés par les valeurs voulues pour l'angle de dispersion, la limite inférieure de fréquence, le diamètre de l'entrée et le degré d'évasement. Du fait que l'angle de dispersion vertical et d'autres paramètres peuvent différer des paramètres horizon- taux, la courbure des parois latérales verticales se définit séparément de celle des parois latérples horizontales. Une fois les paramètres indiqués ci-dessus choisis, on calcule d'autres dimensions du pavillon de haut-parleur. Ainsi, on calcule l'angle inscrit de l'entrée du pavillon, la longueur du pavillon, et la largeur de l'embout de portie du pavillon, et on utilise les valeurs calculées pour obtenir les facteurs t entrant dans la formule en série de puissances décrite ci-dessus. On répète le processus pour le deuxième couple de parois laté- rales, en utilisant la géométrie et les facteurs qui sont appro- priés à l'angle de dispersion voulu dans le second plan. On réunit alors les deux couples de parois latérales de façon congruante au niveau de l'embout de sortie, et l'intervalle formé par l'un des couples de parois latérales est relié à l'entrée du pavillon au moyen d'une partie de liaison. L'invention a donc pour objet de proposer un pavillon de haut-parleur perfectionné. Selon un autre but, il est proposé un pavillon de haut-parleur dont les caractéristiques directionnelles sont sensiblement constantes avec la fréquence. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels - la figure 1 est une vue en perspective du pavillon de haut-parleur selon l'invention; - la figure 2 est-un schéma simplifié montrant le profil d'un contour de parois latérales donné à titre d'exemple, ainsi que les dimensions nécessaires à la détermination des fac- teurs utilisés dans la formule en série de- puissances de l'inven- tion; - la figure 3 est.une représentation schématique des profils des deux couples de parois latérales d'un pavillon-selon l'invention, l'un des-couples de parois latérales ayant subi une rotation de 90 pour faciliter la représentation graphique; et - les figures 4a à 4c sont des diagrammes polaires montrant les caractéristiques directionnelles du pavillon de l'invention pour des fréquences représentatives. - Sur la figure 1, est représenté en perspective unpavil- lon 10 de haut-parleur construit selon l'invention. Un organe d'at- taque 12 classique est fixé au pavillon 10 au niveau de son entrée 14. Le pavillon comporte un couple de parois latérales horizontales 16a, 16b s'incurvant régulièrement et un couple de parois laté- e -rales verticales 18a, 18b s'incurvant régulièrement, qui se réunissent au niveau d'un embout de sortie 20. L'embout de sortie 20 est carré dans le mode de réalisation présenté à titre d'exemple; dans d'autres modes de réalisation, il serait sensiblement rectangulaire, son périmètre étant défini par la largeur rayonnée choisie et les limites inférieures de fréquence. Puisque l'angle d'évasement des parois latérales horizontales 16a, 16b est supérieur à celui des parois latérales verticales - 18a, 18b, il existe un intervalle 22 à l'arrière des parois latérales horizontales, cet intervalle étant relié à l'entrée 14-par une partie de liaison 24 formée à partir d'un autre couple de parois latérales 26a, 26b. On se reporte maintenant à la figure 2, sur laquelle est schématiquement présenté le contour d'un couple de parois latérales, par exemple les parois latérales 16a, 16b de la figure 1, ainsi que les dimensions nécessaires à la sélection des constantes de la série de puissances y = a + bx + cxn qui définit la courbure des parois latérales, comme cela sera expliqué ci-après de façon plus détaillée. Un facteur qui doit être initialement choisi est l'angle de couverture, ou largeur rayonnée, B. Alors qu'une large gamme d'angles de couverture peut etre acceptée, on choi- sira des angles de couverture-horizontaux et verticaux typiques -de 400 x 20 , 60 x 40 , et 90 x 40 . En outre, il faut choisir une limite inférieure de fréquence F. Les limites inférieures de fréquence sont typiquement de l'ordre de 400 Hz. De plus, on choisit un diamètre G pour l'entrée du pavillon. Enfin, on choisit, d'une manière qui sera discutée ci-après de façon plus détaillée, un facteur exponentiel pour le degré d'évasement. Une fois que les facteurs indiqués ci-dessus ont été choisis, on peut calculer les dimensions du pavillon. On calcule l'angle inscrit A de l'entrée du pavillon à partir de la largeur rayonnée B, exprimée en degrés, sur la base empirique de 90% de la largeur rayonnée. Ainsi, la relation prévue entre l'angle inscrit de l'entrée du pavillon et la largeur rayonnée peut Etre exprimée sous la forme: A = 0,9 B. Il faut aussi calculer la largeur totale W, en mètres, de l'embout terminal du pavillon. On relie la largeur de l'embout terminal à l'angle inscrit de l'entrée du pavillon et d la limite inférieure de fréquence par la relation empirique suivante: W = K/(A.F), o K est une constante dont la valeur empirique est de l'ordre de 25.000 mètres.degrés.hertz. Il est également nécessaire de déter- miner, en plus de la largeur W de l'embout terminal du pavillon, la dimension, en mètres, de l'embout terminal du pavillon qui serait associée à des parois latérales rectilignes. Il a précé- demment été estimé de façon empirique qu'une relation préférée telle que: W' = W/1,5, optimisait les caractéristiques de couverture du pavillon. Une fois la dimension W' de l'embout terminal connue, on peut calculer la longueur L du pavillon d'après l'équation: L = W'/(2 tg (A/2)) - D, o D est la distance de l'arrière du pavillon à l'intersection des lignes définissant l'angle inscrit A. Une fois les calculs précédents effectués, on peut déterminer les constantes a, b-et c relatives à la série de puis- sances donnée ci-dessus. Le facteur a vaut la moitié de la hauteur de l'entrée, soit: a = G/2. De même, le facteur b est relié à l'angle inclus A de l'entrée du pavillon par l'expression-: b = tg (A/2). Puisque la série de puissances donnée ci-dessus amène au résultat que X'est égal à W/2 lorsque x est égal à L, la cons- tante c peut être calculée à partir de l'expression c = (W/2 - b.L - a)/L Ceci donne tous les facteurs de la série de puissances. Il a été découvert que le degré d'évasement n se trouvait de préférence compris entre 4 et 6. De préférence, bien que ceci ne soit pas obligatoire, les plus grandes valeurs de n sont associées aux plus grands angles de couverture B, et les plus petites valeurs de n sont associées aux plus petits angles de couverture. Après que les constantes associées à l'équation en série de puissances donnée ci-dessus ont été calculées pour le premier couple de parois latérales, on répète le processus pour déterminer les constantes a, b et c relatives à l'autre couple de parois latérales. On note que les contours résultant des deux séries de puissances s'évaseront régulièrement et divergeront de façon continue de l'entrée de chaque paroi latérale jusqu'à l'embout terminal. Toutefois, puisque l'angle de couverture horizontal diffère fréquemment de l'angle de couverture vertical, les degrés d'évasement des deux couples de parois latérales peuvent différer sensiblement, comme cela est présenté sur la figure 3. La figure 3 indique schématiquement la courbure des deux couples de parois latérales, les parois verticales 18a, L8b et les parois horizontales 16a, 16b, présentées dans un plan bissecteur; on note que, pour faciliter la représentation graphique, on a fait - tourner le couple de parois latérales 18a, 18b de 90 par rapport à l'axe de symétrie. Puisqu'il est nécessaire que les deux couples de parois latérales se réunissent de façon régulière au niveau de l'embout terminal 20, l'entrée, ou intervalle, 22 des parois latérales 16a, 16b peut ne pas être congruante avec I'entrée 14 des parois latérales 18a, 18b. Dans de tels cas, l'intervalle 22 des parois latérales 16a, 16b se réunit à l'entrée des parois latérales 18a, 18b par l'intermédiaire de parois latérales 26a, 26b, formant la section de liaison 24. Dans le mode de réalisation choisi en exemple, l'aire de la section de liaison diverge de l'entrée jusqu'à l'intervalle avec un accroissement de surface exponentiel et, de façon générale, elle présente de préférence un accroissement monotone entre l'entrée et l'intervalle. Comme cela a précédemment été noté, les patois laté- rales 16a, 16b sont engendrées sous forme de surfaces de révolu- tion, dont la courbure est définie par la formule en série de puissances donnée ci-dessus. De plus, le contour des parois latérales 18a, 18b est défini par la série de puissances donnée ci-dessus. A l'aide de la figure 3, on comprendra mieux la façon dont ces surfaces sont engendrées. Comme on l'a noté-ci-dessus, la figure 3 indique schématiquement la courbure des parois laté- rales verticales 18a, 18b et des parois latérales horizontales 16a, 16b, ainsi que des parois latérales 26a, 26b de la partie de liaison, la représentation étant faite dans un plan bissecteur de chaque couple de parois latérales. Sur -la figure 3, pour faciliter la représentation graphique, les parois latérales 16a, I6b et 26a, 26b ont subi une rotation de 900. - Pour engendrer la surface de révolution, on prolonge vers la gauche la courbure des parois latérales 18a, 18b jusqu'à obtenir un sommet. Ce point, qui est a la gauche de l'origine indiquée sur la figure 2, constitue le centre de rotation 28, et le rayon R est la distance du centre de rotation 28 à l'arc 30. On ramène alors les parois latérales 16a, 16b et 26a, 26b dans leur orientation convenable (en leur faisant effectuer une; rotation de 900), et on déplace, autour du centre 28, un cercle de rayon R pour former une surface de révolution. Les parois latérales 18a, 18b sont alors recouvertes sur la surface de révolution et coupées à partir de celle-ci. Les parois latérales 16a, 16b et 26a, 26b sont formées par la surface de révolution elle-même. L'homme de l'art comprendra aisément que la partie de liaison 24 est modelée de manière classique de façon qu'elle relie une entrée 14 typiquement circulaire à un intervalle 22 sensiblement rectangulaire sur la distance allant de l'entrée à l'intervalle. A titre d'exemple de pavillon de haut-parleur selon l'invention, on présente les données numériques suivantes o les contours des parois latérales verticales et horizontales sont définis par: angle de couverture horizontal (Ah) angle de couverture vertical (Av) hauteur d'embout terminal (Wv) v largeur d'embout terminal (Wh) longueur (L) diamètre de l'entrée (G) largeur de l'intervalle exposant d'évasement vertical (n) exposant d'évasement horizontal (nh) rayon pour x = 0 distance intervalle-embout distance entrée-intervalle = 80 = 36 = 780mm = 780 mm = 815,1 mm = 48,8 mm = 18,0 mm = 4,0 = 5,5 ,0 mm 299,1 mm 516 mm Les figures 4a, 4b et 4c sont des. diagrammes polaires montrant les caractéristiques directionnelles d'un pavillon construit selon l'invention, o les caractéristiques verticales sont indiquées par une ligne en trait continu et les caractéristi- ques horizontales par une ligne en trait interrompu. La figure 4a présente ces caractéristiques pour une fréquence de 800 Hz, la figure 4b pour une fréquence de 2,5 kHz, et la figure 4e pour une fréquence de 12,5 kHz. - Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir du pavillon dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. Ainsi, l'équation pourrait être du type y = a + bx + cexn et le facteur n pourrait être compris entre 2 et 6. REVENDICATI ONS 1. Pavillon de haut-parleur, caractérisé en ce qu'il comprend un premier couple de parois latérales (18a, 18b) dont le contour est défini par une équation possédant au moins un terme constant, un terme linéaire et un terme exponentiel, un deuxième couple de parois latérales (16a, 16b) disposé sensible- ment à 90 du premier couple de parois latérales et présentant un contour définf par une équation ayant la même forme que l'équation définissant le premier couple de parois latérales le premier et le deuxième couple de parois latérales étant sensi- blement congruants au niveau d'une extrémité de façon à former un embout terminal (20), tandis que le deuxième couple de parois latérales forme un intervalle (22) aà son autre extrémité, et une partie de liaison (24) reliant l'intervalle formé par le deuxième couple de parois latérales a l'autreextrémité du premier couple de parois latérales de façon à former une entrée (14), cette entrée étant destinée a être reliée à un organe de commande (12), le premier couple de parois latérales se réunissant de façon régulière au deuxième couple de parois latérales et à la partie de liaison. 2. Pavillon selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'équation comporte des termes qui sont représentatifs de l'angle de couverture, de la limite inférieure de fréquence, du diamètre de l'entrée du pavillon et du degré d'évasement. 3, Pavillon selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aire courbe de la partie de liaison diverge de façon continue de l'entrée à l'intervalle.: 4. Pavillon selon la revendication 2, caractérisé en ce que le facteur représentatif du degré d'évasement est compris entre 4 et 6.: 5. Pavillon de haut-parleur comprenant un premier et un deuxième couple de parois latérales (16a, I6b; 18a, 18b), carac- térisé en ce que les contours des couples de parois latérales sont chacun définis par l'équation: - 2C482402 y = a + bx + cxn o a, b. c et n sont des constantes non nulles, le premier couple de parois latérales (16a, 16b) ayant un premier jeu de constantes, et le deuxième couple de parois latérales (18a, 18b) ayant un deuxième jeu de constantes, une extrémité du premier couple de parois latérales se réunissant à une extrémité du deuxième couple de parois latérales de façon à former un embout terminal (20) rectangulaire, et l'autre extrémité du premier couple de parois latérales se réunissant à l'autre extrémité du deuxième couple de parois latérales par une partie de liaison (24) de façon à former une entrée (14). - 6. Pavillon selon la revendication 5, caractérisé en ce que la constante a est déterminée à partir de la hauteur de l'entrée, la constante b est déterminée à partir de l'angle inclus dans l'entrée, et la constante n est comprise entre 4 et 6, tandis que la constante c est déterminée à partir de l'angle de couverture, la longueur du pavillon, la hauteur de l'entrée, l'angle inclus dans l'entrée et le degré d'évasement. 7. Pavillon selon la revendication 6, caractérisé en ce que la valeur de n augmente avec l'angle de couverture. 8. Pavillon de haut-parleur, caractérisé en ce qu'il comprend un premier couple de parois latérales (16a, 16b) dont le contour, dans un plan bissecteur, est défini par une équation possédant au moins un élément constant, un élément linéaire et un élément comportant un terme exponentiel, une première extrémité de ce couple de parois latérales formant un embout terminal (20), tandis que l'autre extrémité forme un inter- valle (22)- un deuxième couple de parois latérales (18a, 18b) dont le contour, dans un plan bissecteur, est défini par une équation possédant au moins un élément constant, un élément linéaire et un élément contenant un terme exponentiel, une-première extrémité de ce couple de parois latérales formant un embout terminal (20), tandis que l'autre extrémité forme une entrée (14), le deuxième couple de parois latérales étant disposé sensiblement à 90 par rapport au premier couple de parois latérales, l'embout terminal du premier couple de parois latérales se réunissant directement à l'embout terminal du deuxième couple de parois latérales, tandis que l'intervalle et l'entrée sont reliés l'un à l'autre. 9. Pavillon selon la revendication 8, caractérisé en ce que le deuxième couple de parois latérales est engendré sous forme d'une surface de révolution ayant ledit contour. 10. Pavillon selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'intervalle est relié à l'entrée par une partie de liaison dont l'aire augmente de façon monotone de l'entrée à l'intervalle, 11. Pavillon selon la revendication 10, caractérisé en ce que la partie de liaison présente une augmentation exponentielle de surface de l'entrée à- l'intervalle. 12. Pavillon selon la-revendication 8, caractérisé en ce que l'équation est de la forme: n y = a + bx + cx. 13. Pavillon selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'équation est de la forme: y = a + bx + cexn. 14. Pavillon selon la revendication que le facteur n est compris entre 2 et 8. 12, caractérisé en ce q