Brevet FR2570238A1 — publié le 19860314

Vibrateur électromécanique audio-fréquence, destiné à la reproduction de vibrations ressenties par le corps humain L'invention concerne les vibrateurs électro- mécaniques, et plus particulièrement les vibrateurs électro- magnétiques audio-fréquences destinés à la reproduction de vibrations ressenties par le corps humain, dans des systèmes de reproduction sonore. Les systèmes de reproduction sonore sont bien connus de l'art antérieur. Par exemple, le brevet USA no 4 064 376 décrit des vibrateurs électromécaniques repro- duisant, à partir d'un signal électrique, non seulement des sons audibles par l'oreille, mais encore des vibrations mécaniques, de préférence des infrasons au-dessous de 150 Hz destinés à être transmis directement au corps. Le vibrateur électromécanique de reproduction des vibrations mécaniques s'adapte sur un lit ou sur un fauteuil et un signal sonore destiné à alimenter les haut-parleurs de reproduction sonore, est également appliqué au vibrateur, de préférence apres passage à travers un filtre destiné à éliminer les composan- tes de fréquences supérieures à 150 Hz. Une personne assise sur le fauteuil ou allongée sur le lit ressent les vibrations tout en se réjouissant d'écouter de la musique provenant des haut-parleurs placés sur les oreilles. Un transducteur électro-dynamique est utilisé pour réaliser les vibrateurs d'un tel système de reproduc- tion sonore, un vibrateur connu présente une disposition analogue à celle d'un haut-parleur électro-dynamique, comme décrit dans les brevets USA n0 4 064 376 et 4 354 067. Comme indiqué sur la figure 1 représentant une vue en coupe verti- cale d'un vibrateur électromécanique audio-fréquence classique, le vibrateur 1 comprend un circuit magnétique constitué par une culasse magnétique 2 en forme de T inverse, munie d'un pilier centrale 2a et d'une plaque de fond 2b, un aimant per- manent en forme d'anneau 3 placé sur la plaque de fond 2b, et une plaque de culasse supérieure 4 montée sur l'aimant perma- nent 3. Un petit espace annulaire ou entrefer magnétique 5 est formé entre la partie supérieure du pilier central 2a et l'extrémité intérieure de la plaque annulaire 4. Une bobine d'actionnement 6 se monte ou se place avec jeu dans l'entre- fer magnétique 5. La structure du circuit magnétique est supportée élastiquement par un bottier 7 par l'intermédiaire d'une plaque de ressort 8, et la bobine motrice 6 est suppor- tée par un capot de boîtier 9 par l'intermédiaire d'une bobine d'enroulement 10. Comme la bobine d'actionnement 6 est placée dans un champ magnétique statique formé dans l'entrefer ma- gnétique 5, la bobine 6 et la structure de circuit magnéti- que (2 - 3 - 4) se déplacent l'une par rapport à l'autre, lorsqu'on fait passer un courant alternatif dans la bobine 6. Le vibrateur 1 vibre alors en réponse à un signal électrique audio-fréquence appliqué à la bobine d'actionnement 6. Dans cette construction de vibrateur, le rende- ment d'émission du vibrateur 1 est déterminé par la densité de flux magnétique dans l'entrefer magnétique 5, ainsi que par le nombre de spires et l'impédance de la bobine d'action- nement 6. Par suite, pour améliorer le rendement d'émission des vibrations, il faut réduire l'entrefer magnétique 5 et augmenter le nombre de spires et le diamètre du fil de la bobine d'actionnement 6. Cependant, la bobine 6 doit être placée dans l'entrefer magnétique 5 sans aucun contact avec les autres parties mobiles. Ainsi, la bobine d'actionnement 6 est constituée par une petite bobine de fil fin à très haute densité d'enroulement, et doit avoir une très grande diffusion pour améliorer le rendement d'émission des vibra- tions. Par suite des impératifs ci-dessus pour améliorer le rendement du vibrateur, la fabrication de la bobine et du vibrateur demande une très grande précision, ce qui augmente le coGt du vibraiteur. De plus, comme indiqué clairement sur la figure 1, le pilier central 2a de la culasse magnétique 2 doit être placé dans la bobine d'actionnement 6 pour produire les vibra- tions. Par suite, on ne peut réduire effectivement l'épais- seur du vibrateur pour le loger facilement dans un fauteuil ou une chaise. Pour pallier les inconvénients ci-dessus, l'in- vention a pour principal but de créer un vibrateur électro- mécanique audio-fréquence perfectionné qui soit facile à fabriquer et à monter, et qui permette également de réduire effectivement les coûts. L'invention a également pour but de créer un vibrateur électromécanique audio-fréquence qui soit, d'une façon générale, plat et compact. A cet effet, l'invention concerne un vibrateur électromécanique audiofréquence caractérisé en ce qu'il comprend un aimant permanent en forme de plaque plate magné- tisée dans une direction prédéterminée, une bobine enroulée autour de l'aimant permanent de manière à couper la direction de magnétisation, une culasse dans laquelle se placent l'ai- mant permanent et la bobine, et un élément de- boitier dans lequel la culasse est supportée élastiquement par une plaque de ressort, cet élément de boîtier étant constitué partiel- lement par une plaque magnétique pour former un circuit de flux magnétique avec la culasse. L'invention sera décrite en détail en se réfé- rant aux dessins ci-joints dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe d'un vibra- teur électromécanique audio'-fréquence selon l'art antérieur, - la figure 2 est une vue schématique illustrant le principe de l'invention, - la figure 3 est une vue en plan d'un vibrateur électromécanique audio-fréquence selon une forme de réalisa- tion de l'invention, - - la figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne A-A de la figure 3, - la figure 5 est une vue partielle en coupe, agrandie, d'un vibrateur électromécanique audio-fréquence selon une autre forme de réalisation de l'invention, et - la figure 6 est une vue en perspective d'un fauteuil utilisant le vibrateur de la figure 5. On décrira tout d'abord le principe de l'inven- tion en se référant à la figure 2. Lorsqu'une bobine 20 est enroulée sur l'aimant permanent en forme de U 21, et lors- qu'un signal électrique audio-fréquence est appliqué à la bobine 20, l'amplitude du flux magnétique traversant l'aimant permanent 21 subit des variations correspondant au signal audio-fréquence. Par suite, si une plaque de matériau magné- tique, telle que par exemple une plaque d'acier 22 montée sur l'élément fixe 24 par l'élément de ressort 23, est placée en face du pôle magnétique de l'aimant permanent 21, cette plaque d'acier 22 est entraînée en vibrations suivant les variations de la force d'attraction produite entre la plaque d'acier 22 et l'aimant permanent 21. En se référant aux figures 3 et 4, un vibrateur correspondant à une forme de réalisation de l'invention, comporte un aimant permanent circulaire plat 31 magnétisé dans le sens de l'épaisseur (c'est-à-dire vers le haut et vers le bas sur la figure 4), et une bobine annulaire 32 enroulée sur la surface périphérique extérieure de l'aimant permanent 31 de manière à couper la direction de magnétisa- tion de l'aimant permanent 31. Cet aimant permanent 31 en- touré de la bobine 32, est monté de façon fixe dans une culasse magnétique en forme de coupelle 33, c'est-à-dire que la surface périphérique extérieure de la bobine annulaire 32 s'adapte exactement sur la surface intérieure de la culas- se 33. La culasse 33 est montée élastiquement dans le bottier annulaire 34 à section en forme de U, réalisé dans un matériau non magnétique, par un élément de ressort 35 permet- tant le mouvement relatif par rapport au bottier 34. Un cer- tain nombre de rebords 351 partant verticalement de la surface périphérique intérieure de la plaque de ressort 35, se relient et se fixent à la surface périphérique extérieure de la culasse 33 par des moyens de fixation constitués par exemple par des boulons 37, et la partie périphérique extérieure de la plaque de ressort 35 se fixe sur la surface intérieure du boltier 34 par des boulons 38. Le dessus ouvert du boîtier 34 est recouvert par une plaque magnétique plate telle que par exemple la plaque d'acier 36, de manière à former le circuit de flux magnétique avec la culasse 33. Dans la construction ci-dessus, le vibrateur 30, comme le circuit de flux magnétique, est formé par la culasse magnétique 33 et la plaque d'acier 36, l'amplitude du flux magnétique varie lorsqu'un signal électrique audio-fréquence est appliqué à la bobine 32. Cette variation du flux magné- tique produit une variation de la force d'attraction obtenue entre la culasse 33 et la plaque d'acier 36. A ce moment, la plaque d'acier 36 est fixée sur le bottier 34 et la culasse 33 est montée élastiquement dans ce boîtier 34, de sorte que l'application du signal audio-fréquence à la bobine 32 en- traîne la culasse 33 dans un mouvement de va-et-vient axial de manière à produire des vibrations correspondant au signal audio-fréquence. Comme ce vibrateur 30 est actionné par les variations du flux magnétique, il faut augmenter le nombre de spires de la bobine 32 pour obtenir un bon rendement de fonctionnement. Cependant, si l'on augmente le nombre de spires de la bobine 32, l'indépendance de celle-ci augmente de sorte que la puissance de sorite transformée est finalement réduite en fonction de l'augmentation de la fréquence, lors- qu'on conserve une tension d'entrée constante. Toutefois, comme indiqué ci-dessus, le vibrateur 30 ne reçoit que des signaux audio de fréquence inférieure à 150 Hz, de sorte que le phénomène ci-dessus peut être considéré comme négligeable. De plus, le vibrateur selon l'art antérieur reçoit les signaux audiofréquence après passage à travers un filtre supprimant les composantes de fréquences supérieu- res à 150 Hz, tandis qu'au contraire, le vibrateur 30, selon l'invention, peut être conçu de manière à permettre un régla- ge de l'inductance de la bobine 32 et de la constante élas- tique de la plaque de ressort 35, de sorte qu'on peut suppri- mer le dispositif de filtrage utilisé dans le circuit d'ali- mentation en signal audio-fréquence pour éliminer les composantes à fréquences élevées. En outre, la fabrication et le montage du vibra- teur selon l'invention ne demandent plus une très grande pre- cision, ce qui permet de réduire le coot de ce vibrateur. De plus, l'épaisseur du vibrateur est essentiellement déter- minée par l'épaisseur de l'aimant permanent, ce qui permet de réduire l'épaisseur de ce vibrateur. La figure 5 représente une autre forme de réali- sation de l'invention correspondant à une variante de la structure de boltier du vibrateur. La plaque magnétique 36 est munie d'un certain nombre de parties de support 361' à sa périphérie, et se relie élastiquement à la surface péri- phérique extérieure de la plaque de ressort 35. Par suite, si la partie périphérique extérieure de la plaque magnétique 36' est montée sur la plaque de vibration 37 ou sur toute autre partie fixe entraînée en vibrations par le vibrateur, le bottier extérieur du vibrateur est supprimé et les vibra- tions de la culasse 33 sont transmises directement à la partie fixe ou à la plaque de vibration par la plaque magné- tique 36'. Le vibrateur décrit ci-dessus est conçu pour s'adapter par exemple sur un fauteuil, c'est-à-dire que le vibrateur est monté dans le dossier 40a du fauteuil 40 par fixation à un ressort de coussin 41, le signal audio- fréquence étant appliqué au vibrateur. De plus, comme indiqué sur la figure 6, si le fauteuil 40 est équipé d'un mécanisme de support lombaire, la plaque lombaire 42 peut être utilisée comme plaque magnétique 36 ou comme plaque de vibration 37. Le vibrateur comprend un minimum de pièces et son adaptation est très facile à réaliser. R E V E N D I C A T I 0 NS 1 ) Vibrateur électromécanique audio-fréquence, vibrateur caractérisé en ce qu'il comprend un aimant perma- nent(31) en forme de plaque plate magnétisée dans une direc- tion prédéterminée, une bobine (32) enroulée autour de l'aimant permanent de manière à couper la direction de ma- gnétisation, une culasse (33) dans laquelle se placent l'aimant permanent et la bobine, et un élément de boîtier (34) dans lequel la culasse est supportée élastiquement par une plaque de ressort (35), cet élément de bottier étant constitué partiellement par une plaque magnétique (36) pour former un cirrcuit de flux magnétique avec la culasse. 2 ) Vibrateur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'élément de bottier n'est constitué unique- ment que par la plaque magnétique (36), et en ce que la culas- se (33) est montée élastiquement sur cette plaque magnétique. 3 ) Vibrateur selon -l'une quelconque des reven- dications 1 et 2, caractérisé-en ce que l'élément de ressort (35) est muni d'un certain nombre de découpes (351) dans sa surface périphérique extérieure de manière à former une - partie de liaison avec la plaque de ressort.