Brevet FR2565058A1 — publié le 19851129

DIAPHRAGME DE HAUT-PARLEUR La présente invention concerne un diaphragme ou membrane de haut-parleur comprenant une plaque en un matériau de faible densité. En général, une telle plaque est un disque en une résine synthétique. Lorsque cette plaque constitue le diaphragme d'un haut-parleur, celui-ci presente une bande passante ayant une fréquence de coupure supérieure relativement faible. Ceci est du d'une part, à la masse du diaphragme et d'autre part, à la rigidité insuffisante du diaphragme. La présente invention vise à augmenter la rigidité d'un diaphragme comprenant une plaque en un matériau de faible densité. A cette fin, un tel diaphragme est caractérisé en ce que l'une des faces de la plaque est recouverte par une peau rigide. De préférence, les deux faces de la plaque sont recouvertes par des peaux rigides, par exemple en métal tel qu'aluminium. Les peaux sont plaquées contre les faces de la plaque par collage ou adhésion. Le premier mode de déformation axiale symétrique d'un tel diaphragme peut etre représenté par la relation 2 w fl g où fl est la fréquence du premier mode de déformation, B le module de l'élasticité complexe à la flexion du matériau du diaphragme et p la masse surfacique du matériau. L'expérience montre que l'adjonction des peaux rigides sur la plaque pour constituer un diaphragme selon l'invention augmente la fréquence fl ainsi que la masse surfacique p dans un rapport R pouvant être égal à 2, comparativement à un diaphragme constitué uniquement par la plaque. D'après la relation ci-dessus, le module de flexion B' pour un diaphragme en matériau composite selon l'invention est ainsi égal au produit R3 B, où B est le module de flexion du diaphragme comprenant uniquement la plaque. I1 apparat que pour augmenter la fréquence fl correspondant approximativement à la limite supérieure de la bande passante du haut-parleur, on doit augmenter le module de flexion B, ou diminuer la masse surfacique p. De préférence, B est augmenté et p est diminué afin d'améliorer le rendement énergétique du transducteur mécano-acoustique que constitue le diaphragme. Par ailleurs, une peau rigide constituant la face avant du diaphragme protège le diaphragme contre des poussières et des choes éventuels et améliore l'esthétique de l'avant du haut-parleur, parfois visible. Un panneau d'habillage tel qu'une grille ou toile n'est pas nécessaire. D'autres caractéristiques de l'invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description détaillée suivante d'une réalisation préférée d'un diaphragme selon l'invention pour haut-parleur électrodynamique montré en coupe axiale dans la figure unique annexée. La réalisation illustrée dans la figure est relative à un diaphragme 1 selon l'invention pour un haut-parleur spécialisé dans la reproduction de fréquences basses et moyennes. Le diaphragme 1 responsable de l'émission sonore est sous la forme d'un disque mince, rigide et léger, en un matériau composite selon l'invention. Le contour du disque est ici circulaire, elliptique, ou ovale. Le diaphragme 1 est disposé à l'avant du haut-parleur ayant une forme générale de révolution autour d'un axe Y'Y. Un tronc de cône rigide 13, par exemple en cellulose, relie le diaphragme 1 à un moteur électrodynamique 2 du haut-parleur. Le diaphragme 1 et le tronc de cône 13 sont coaxiaux à l'axe Y'Y. Une grande base 131 à l'avant du tronc de cône 13 est collée contre une face arrière 11 du diaphragme 1, au niveau d'une zone nodale de vibration, caractéristique du diaphragme. Une petite base 132 à l'arrière du tronc de cône 13 est collée à l'avant d'un mandrin cylindrique 21 supportant une bobine mobile 22 du moteur 2. Le moteur 2 comprend un circuit magnétique classique, coaxial à l'axe Y'Y. Le circuit magnétique est constitué par un aimant permanent cylindrique creux 23 enserré entre une plaque polaire avant annulaire 24 et une plaque polaire arrière discoide 25, et par un noyau cylindrique 26. Le noyau 26 est fixé sur la plaque polaire arrière 25, au centre de l'aimant 23 et de la plaque polaire avant 24 et forme avec la plaque 24, un entrefer annulaire 27 dans lequel se déplace la bobine 22 à l'arrière du mandrin 21. Le haut-parleur comporte également classiquement un châssis, ici tronconique, ou "saladier" 3 ayant une petite base 31 fixée sur une face avant de la plaque polaire 24. La petite base 132 du tronc de cône 13 solidaire de l'avant du mandrin 21 supportant la bobine mobile 22 est fixée au châssis 3 par une suspension interne annulaire ondulée 14, parallèle à la plaque polaire avant 24 et au-dessus de celle-ci. Une suspension externe annulaire 15 ayant une section radiale semi-circulaire relie le bord peripherique de la face avant 12 du diaphragme 1 à la grande base supérieure avant 32 du châssis 3. Les périphéries internes et externes des suspensions 14 et 15 sont de préférence collées aux éléments correspondants 21, 1 et 3. Selon d'autres variantes, la structure du haut-parleur décrite ci-dessus peut être modifiée - en remplaçant le tronc de cône 13 par un ou plusieurs éléments rigides appropriés reliant la zone nodale 131 du diaphragme 1 à l'élément mobile 21-22 du moteur duhaut-parleur, ou par une liaison directe, par collage par exemple, à une extrémité de l'élément mobile 21-22, telle qu'un prolongement avant du mandrin 21 - en remplaçant le moteur électromécanique 2 par un transducteur pièzo-électrique - en ajoutant une ou plusieurs suspensions reliant l'élément rigide 13 au châssis 3 - en remplaçant les suspensions 14 et 15 par une ou plusieurs suspensions connues par exemple plates élastiques ou ayant d'autres sections radiales ;; - en prevoyant un dôme cache-poussiere sur l'avant de l'élément mobile 21-22 pour fermer l'ouverture avant du moteur, notamment lorsque l'élément rigide, tel que le tronc de cône 13, est ajouré - en decoupant le diaphragme responsable de l'émission sonore 1 suivant un contour autre que circulaire par exemple rectangulaire ou carré, ou plus généralement polygonal ou de forme quelconque ; - en déformant et découpant le diaphragme plan en un dôme par exemple sphérique ou en un dièdre. Le matériau composite qui constitue le diaphragme 1 selon l'invention est composé d'une plaque pleine ou perforée 10 et de deux peaux rigides 11 et 12 plaquées par collage ou adhésion contre les deux grandes faces de la plaque 10 respectivement. La plaque 10 est découpée dans un matériau ayant une très faible densité, tel qu'une matière plastique ou une résine synthétique. De préférence, ce matériau est une mousse de polyméthyméthacrylate "PMMA", telle que du ROHACELL (marque déposée), ayant une masse volumique comprise entre 20 et 80 kg/m3. La plaque 10 a une épaisseur E comprise entre 2 et 8 mm. Les peaux Il et 12 formant les faces arrière et avant du diaphragme 1 sont métalliques, ou en un autre matériau présentant une raideur suffisante, tel qu'une feuille composée de fibres de carbone ou de graphite. Selon une autre variante, les peaux 11 et 12 sont obtenues par thermoformage d'une faible épaisseur des faces du matériau de faible densité. Les peaux 11 et 12 ont une épaisseur e comprise entre 5 et 200 pm. Selon une réalisation préférée pour un haut-parleur tel que décrit ci-dessus en référence à la figure, le diaphragme 1 est un disque ayant un diamètre D égal à 119 mm, formé par une plaque plate 10 en mousse de PMMA ayant une épaisseur de 6 mm et par deux peaux 11 et 12 en aluminium écroui ayant une épaisseur de 38 pm. Le cercle nodal 131, le long duquel est réalisée la liaison de la peau arrière 11 et de la grande base du tronc de cône 13, a un diamètre d égal à 84 mm. Le diaphragme 1 en matériau composite tel que défini ci-dessus a une masse de 7,2 g environ et présente une fréquence de premier mode de déformation axial symétrique (déformée sphérique) égale à 3,5 kHz environ. Ces valeurs sont comparativement plus élevées que la masse de 3,6 g et la fréquence du premier mode de déformation de 1,7 kHz pour un élément responsable de l'émission sonore uniquement constitué par la plaque 10 définie ci-dessus. REVENDICATIONS 1 - Diaphragme de haut-parleur (1) comprenant une plaque (10) en un matériau de faible densité, caractérisé en ce que l'une des faces de la plaque (10) est recouverte par une peau rigide (11 ; 12). 2 - Diaphragme conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les deux faces de la plaque (10) sont recouvertes par deux peaux rigides (11, 12). 3 - Diaphragme conforme à la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la plaque (10) est en une matière plastique ou une résine synthétique. 4 - Diaphragme conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que la plaque (10) est une mousse de polyméthylméthacrylate, telle que du ROHACELL (marque déposée). 5 - Diaphragme conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la plaque (10) a une épaisseur (E) comprise entre 2 et 8 mm. 6 - Diaphragme conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la peau (11 ; 12) est plaquée contre la plaque (10) par collage ou adhésion. 7 - Diaphragme conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la peau (11 ; 12) est métallique, de préférence en aluminium. 8 - Diaphragme conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la peau (11 ; 12) est une feuille de fibres de carbone ou de graphite. 9 - Diaphragme conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la peau (11 ; 12) est obtenue par thermoformage d'une faible épaisseur d'une face du matériau de faible densité lui-même. 10 - Diaphragme conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la peau (11 ; 12) a une épaisseur (e) comprise entre 5 et 200 pm. 11 - Diaphragme conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'une zone nodale (131) d'une face arrière (11) du diaphragme (1) est reliée à un élément mobile (21, 22) d'un moteur (2) du haut-parleur. 12 - Diaphragme conforme à la revendication 11, caractérisé en ce que la zone nodale (131) est reliee directement à l'élément mobile (21, 22), de préférence par collage. 13 - Diaphragme conforme à la revendication 11, caractérisé en ce que la zone nodale (131) est reliée à l'élément mobile (21, 22) par l'intermédiaire d'un élément rigide (13), de préférence en cellulose. 14 - Diaphragme conforme à la revendication 13, caractérisé en ce que l'élément rigide est un tronc de cône (13) ayant une base (131) fixée à la zone nodale1 de préférence par collage, et une autre base fixée à l'élément mobile (21, 22), de préférence par collage. 15 - Diaphragme conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il a un contour circulaire, elliptique, ovale ou polygonal.