Brevet FR2477824A1 — publié le 19810911

On connaît déjà par le brevet français ne 1 269 1:38 déposé le 23 juin 1960 par Mr. Georges POUTOT, sa première addition ne 87 555 déposée le 17 mars 1965 par Mr. Georges GOGNY, par le brevet français n0 69 05859 déposé le 4 mars 1969 par Mr. Georges GOGNY et par le brevet fran- çais no 71 07225 déposé le 3 mars 1971 par Mr. Michel TOUZE, des haut-parleurs électrodynamiques composés d'un transducteur (énergie électrique oscillante) et d'un coupleur (énergie mécanique vibratoire), le transduc- teur jouant le rôle de moteur, et le coupleur, d'élément de mise en vibration des couches d'air ambiant. Le transducteur comporte une pluralité d'aimants permanente de longueurs égales ou inégales, disposés en couches parallèles définissant des couloirs parallèles o circule le champ magnétique. Le coupleur (ou membrane légère oscillante) est constitué en un matériau de faible densité, avantageuse- ment du polystyrène expansé. La face interne de la membrane tournée vers le transducteur est découpée en rainures et nervures qui viennent s'insérer longitudinalement dans au moins une partie des couloirs parallèles du transducteur. Sur les nervures ainsi définies est collé le ruban conducteur recevant le courant électrique correspondant au son à transmettre, ledit ruban s'étendant suivant une ligne tortueuse en zig-zag définie dans lesdits brevets par le qualificatif "grecque". On a cherché dans lesdits brevets à rendre les coupleurs fidèles, sans distorsion, à leur assurer un déplacement rigoureusement parallèle à euxm8mes, à améliorer les courbes de réponse à toutes fréquences et notamment aux fréquences basses, et à éliminer toutes fréquences nuisibles. Il faut cependant constater qu'en pratique le but n'a pas été atteint. Suivant un aspect particulier du problème à résoudre selon le présent brevet, on doit admettre qu'une solution satisfaisante n'a pas été donnée sur le plan de l'état de surface de la membrane, au niveau du cou- plage air-membrane. Le but de la présente invention est donc d'amé- liorer les qualités acoustiques desdits haut-parleurs électrodynamiques, en perfectionnant l'état de surface des membranes en polystyrène expansé. Dans la technique antérieure, les hauts-parleurs à membranes planes en polystyrène expansé, entraXnés par transducteur à ruban replié en forme de "grecque" sur toute la surface arrière du coupleur comportent un réseau de pièces magnétiques constitué d'une série d'aimants alignés dans le même sens et en regard de la "grecque" conductrice collée à la membrane. L'avantage théorique de ce système est que la membrane se déplacé parallèlement à elle-même et que les signaux émis sont en phase avec la membrane, laquelle est sollicitée également en tous points de sa surface. Ce "travail en piston" s'effectue sur une grande étendue de la bande des fréquences audibles, grâce à la faible densité du polystyrène expansé. Le *travail en piston" de l'ensemble n'est hélas pas respecté en pratique. La membrane étant taillée dans la masse du matériau utilisé, l'équilibre des tensions internes du matériau est rompue et le manque d'homogénéi- té dans l'épaisseur fait apparattre des zones de rigidité et de densité inégales. Ce défaut conjugué au manque d'uniformité du champ magnétique du transducteur, provo- que une déformation du ruban conducteur. Cette déforma- tion du ruban n'étant pas réduit par la rigidité défi- ciente de la membrane on constate des déformations loca- le de la surface de la membrane apportant une distorsion du son émis et un déphasage local. Le manque de rigidité de la membrane, son instabilité dimensionnelle, la dureté de sa surface, produisaient donc l'émission d'un son dur, métallique, d'o apport de "coloration". La "coloration" des sons produits par les coupleurs étant due à la nature de la matière employée à leur confection (poids spécifique, module d'young) et surtout à la nature de leur surface en contact avec l'air à déplacer (couplage air/membrane), l'état de sur- face demande à!âtre adouci par un traitement n'agissant que sur la peau (zone de couplage) de préférence sans apport d'autres matériaux étrangers pouvant modifier la nature ou la densité ou la solidité du produit formant le coupleur (membrane). Le procédé conforme à l'invention consiste essentiellement - à utiliser la quantité résiduelle de vapeur d'eau subsistant juste après expansion du polystyrène et restant incluse à un certain pourcentage dans l'ébauche de la membrane, moulée à sa forme définitive avec ses nervures à faire se déplacer l'eau, après démoulage, vers la surface neryurée et rainurée de l'ébauche de la membrane, par condensation en abaissant la température, - à congeler- brutalement l'ébauche de la membrane de manière à provoquer des micro-coupures dans une zone super- ficielle de faible épaisseur de la membrane, - et à retirer par une opération d'usinage appropriée, cette zone superficielle, de manière à laisser apparente sous cette zone l'aspect adouci de la membrane immédia- tement sous-jacente à cette zone. Suivant un mode de mise en oeuvre particulièrement avantageux de l'invention, l'ébauche de polystyrène expansé a la forme d'un bloc dont deux faces opposées représentent le relief de deux membranes iden- tiques disposées tête-b9che, lesquelles sont découpées ultérieurement dans le bloc, la partie intermédiaire destinée à être jetée après dé- coupe, servant de réservoir d'apport en eau lorsqu'on l'injecte sous forme de vapeur dans la première phase du procédé. D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description et des revendications qui suivent, lesquelles sont faites en regard des dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue en perspective montrant -------------- l'ébauche monobloc, dans deux faces opposées desquelles apparaissent, moulées, deux membranes conformes à l'in- vention. La fig. 2 est une vue identique montrant l'obten- tion de deux membranes après découpage et rejet de la partie centrale intermédiaire devenue inutile. Dans le mode de réalisation représenté à la fig. 1 on voit une ébauche moulée composée d'une membrane 1, d'une seconde membrane 2, formant corps avec une partie centrale intermédiaire 3. A la fig. 2 la partie centrale 3 a été découpée après meulage de la surface, comme il sera exposé ciaprès, et rejetée, et il ne reste plus que les deux membranes dont les surfaces spéciales résul- tent des traitements hygrométriques et thermiques con- formes à l'invention. Le procédé conforme à l'invention consiste à pro- céder par un moulage d'une ébauche monobloc en polysty- rène expansé. La technique connue d'expansion de ce ma- tériau est conjuguée à une injection simultanée dans le polystyrène de vapeur d'eau à haute pression dans un moule ayant la configuration se rapprochant de la cote désirée. Le matériau épousant la forme du moule; l'orien- tation des lignes de force formant la structure défini- tive de la membrane sera respectée. Cela permettra à densité égale d1obtenir une plus grande rigidité après mise à la cote définitive et une meilleure stabilité di- mensionnelle, cet usinage définitif enlevant très peu de matière. Pour assurer le traitement de surface on procède comme suit. Lors du démoulage de l'ébauche injectée sous vapeur d'eau, un pourcentage de cette eau reste emprisonnée dans le matériau. Le procédé de traitement consiste à faire migrer cette eau en première phase, vers la surface de la pièce sous une peau 4 relativement étanche, obtenue grâce à l'aspect de surface polie du moule. Cette migration est obtenue par condensation en abaissant la température Jusqu'à 5 ou 60C. pendant plusieurs heures. Cette peau 4 a quelques dixièmes de m/m d'épaisseur. La partie intermédiaire 3 sert de réservoir d'apport en eau; son épaisseur est déterminée à l'avance et permet un contr8le du procédé concernant la deuxième phase. La deuxième phase du procédé consiste à congeler brutalement l'ébauche à -18 à -200C pendant plusieurs heures. Cette eau se trouvant concentrée est prisonnière Juste sous la peau de l'ébauche, rendue relativement étanche par le polissage du moule. La cristallisation et l'augmentation de volume de cette eau associées à l'abais- sement de température et à la fragilité du matériau, rendu cassant à cette température, provoquent des micro- coupures des fibres formant la matière uniquement sur le pourtour extérieur et cela dans une faible zone 5 ou 6 se trouvant sous la peau 4 de cette surface, dans une épaisseur de quelques millimètres à partir du fond des rainures. Après séchage, la troisième phase du procédé consiste à enlever par meulage lors de la mise à la cote définitive cette peau 4, en respectant l'aspect adouci se trouvant sous-jacent à cette dernière. Les surfaces des coupes effectuées suivant les plans I et II ont un aspect déterminé par le volume d'eau prisonnier dans la partie intermédiaire 3. Ce volume de matière perdue est déterminé à ltavance par des essais. L'apport du volume d'eau nécessaire au contr8le de l'épaisseur désirée de la zone à traiter est déterminé par l'épaisseur de la partie intermédiaire 3. En résumé, le polystyrène s'expanse sauf au contact du moule, et il se soude en formant une pellicule étanche en surface. On obtient après meulage une surface cotonneuse et mate, la texture du polystyrène étant cassée au niveau du contact membrane-air. Sur une membrane non traitée par le procédé selon l'invention, on obtiendrait une surface dure et brillante extrêmement néfaste à la transmission du son. Il est important de remarquer que l'aspect superficiel de la peau 4 est une croûte qui acoustique- ment a de mauvaises qualités. C'est pourquoi il faut l'enlever. Mais juste en-dessous on trouve, après enlè- vement par meulage une surface acoustiquement parfaite comme on a pu le constater aux essais pratiques. On remarquera encore que la combinaison des trai- tements hygrométriques et thermiques conformes à l'inven- tion, transforme la structure de l'ébauche initiale jusqutà une certaine distance du fond des rainures de la membrane, de sorte que le découpage des membranes avant utilisation sépare la partie centrale 3 qui a une struc- ture donnée à qualités acoustiques mauvaises, des deux parties 1 et 2 (membranes) qui ont une structure interne modifiée à qualités acoustiques considérablement amélio- rées, Jusqu'à et y compris la zone de coupe selon les plans I et II. La partie externe crénelée des membranes, n'acquiert bien entendu ces qualités exceptionnelles, qu'après enlèvement de la peau superficielle 4. En pratique, le séchage de l'ébauche est fait sous forme monobloc et on a même intérêt, si l'on ne procède pas par des moyens artificiels, à stocker les ébauches pour séchage plusieurs semaines sinon plusieurs mois. Ce n'est qu'alors, Juste avant utilisation des membranes, qu'on les passe au meulage sous forme mono- bloc (rigidité de l'ensemble qui résiste mieux ainsi au procédé mécanique d'enlèvement de la peau), et qu'on les découpe suivant les plans I et II. La surface définitive améliorée conforme à ltin- vention, est alors identique, aussi bien sur la surface des rainures et nervures, que sur la surface du plan de coupe. On a ainsi obtenu deux membranes à qualités acous- tiques parfaites, et identiques, en tous points de sa surface. Il va de soi que l'on peut, sans sortir du cadre de la présente invention, apporter toute modification aux formes de réalisation qui viennent d'être décrites. REVENDICATIONS 1 - Procédé perfectionné de fabrication de membrane en poly- styrène expansé pour haut-parleur électrodynamique, consistant essen- tiellement - à utiliser la quantité résiduelle de vapeur d'eau sub- sistant juste après expansion du polystyrène et restant incluse à un certain pourcentage dans l'ébauche de la membrane, moulée à sa forme définitive avec ses nervures, - à faire se déplacer l'eau, après démoulage, vers la surface nervurée et rainurée de l'ébauche de la membrane, par condensation en abaissant la température$ - à congeler brutalement l'ébauche de la membrane de manière à provoquer des microcoupures dans une zone superficielle de faible épaisseur de la membrane, et à retirer par une opération d'usinage appropriée, cette zone superficielle, de manière à laisser apparente sous cette zone l'aspect adouci de la membrane immédiatement sous-jacente à cette zone. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait-que l'ébauche de polystyrène expansé a la forme d'un bloc dont deux faces opposées représentent le relief de deux membranes iden- tiques disposées tgte-bgche, lesquelles sont découpées ultérieurement dans le bloc, la partie intermédiaire destinée a être jetée après découpe, servant de réservoir d'apport en eau lorsqu'on l'injecte sous forme de vapeur dans la première phase du procédé. 3 - Procédé selon les revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que les traitements à la vapeur d'eau et thermique de l'ébauche transforment la structure de celle-ci jusqu'à une certaine distance du fond des rainures correspondant au plan-de découpe qui sera opérée ultérieurement afin de détacher les deux membranes de la partie centrale réservoir d'eau dont la structure n'aura prati- quement pas été modifiée. 4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le séchage a lieu alors que l'ébauche est encore entière, et que le meulage pour enlever la peau superficielle a lieu également à l'état d'ébauche monobloc pour que la partie intermédiaire parti- cipe à la rigidité de l'ensemble pendant meulage, la découpe des deux membranes n'ayant lieu qu'après meulage. - Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les conditions du traitement sont telles que l'on puisse obtenir,après découpe des membranes, une surface acoustiquement par- faite mais identique, sur la surface crénelée de la membrane ainsi que sur sa surface plane de découpe.