Brevet FR2623337A1 — publié le 19890519

La présente invention concerne une enceinte acoustique, et plus particulièrement une telle enceinte du type dit nbass-réflex", dans lequel un évent fait communiquer l'intérieur et l'extérieur de l'enceinte. Les enceintes "bass-réflex" actuelles sont accordées par des évents réalisés sous la forme de conduits cylindriques ou parallélépipédiques, ou plus simplement par des fentes pratiquées dans la paroi avant de l'enceinte. IL en résulte d'une part une augmentation du niveau sonore dans les basses fréquences, et d'autre part un freinage de la membrane du haut-parleur au voisinage de la fréquence d'accord de l'enceinte, d'où une augmentation de la puissance admissible et une diminution de la distorsion. Toutefois, le fait que ces évents aient une forme cylindrique ou parallélépipédique, ctest-a-dire une section transversale constante, occasionne de nombreuses perturbations dans l'écoulement du flux aérodynamique au voisinage de l'entrée et de la sortie de l'évent. Ce flux tourbillonnaire perturbe l'écoulement, ce qui se traduit par un bruit d'écoulement d'air et un manque de dynamique dans les basses fréquences. Par ailleurs, la décompression brutale engendrée par la section transversale constante produit des ondes stationnaires à des fréquences multiples de la longueur et de la section de l'évent, qui viennent perturber le message sonore jusque dans la gamme de fréquence haut-médium. Enfin, les surpressions et dépressions brutales à l'intérieur de l'évent, associées à la minceur des parois de ce dernier, font que celles-ci entrent en vibration et produisent des sons perturbateurs. La présente invention vise à pallier ces inconvénients. A cet effet, l'invention a pour objet une enceinte acoustique du type dans lequel un conduit fait communiquer l'intérieur et l'extérieur de l'enceinte, caractérisée par le fait que ledit conduit forme un adaptateur présentant une section longitudinale en forme de convergent-divergent. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, la section transversale de l'adaptateur peut notamment être circulaire. On a par ailleurs remarqué que la section d'ouverture de l'adaptateur convergent-divergent du côté intérieur de l'enceinte, devait de préférence posseder une dimension caractéristique R dont la mesure, exprimée en Qillimètres, est de l'ordre de la mesure en décimètres cube du volume intérieur de l'enceinte. Par "dimension caractéristique" on entend, dans le cas d'un adaptateur à section transversale circulaire, le rayon de la section d'ouverture. Dans le cas d'une section transversale non circulaire, la dimension caractéristique est celle qui donne à la section d'ouverture la même surface que la section circulaire équivalente. En ce qui concerne la longueur de l'adaptateur convergent-divergent, c'est-à-dire la distance entre les sections d'ouverture intérieure et extérieure, elle est de préférence sensiblement égale à 2 tRe, où e est un angle compris entre 30 et 500 tg9' est et de préférence de l'ordre de 400. Le profil de l'adaptateur convergent-divergent peut être conique, exponentiel, hyperbolique etc..., mais on a constaté que les meilleurs résultats sont obtenus lorsque la section longitudinale de l'adaptateur présente, au moins dans sa zone médiane, une forme sensiblement hyperbolique. Dans ce dernier cas, 1' l'asymptote de l'adaptateur convergent-divergent fait avantageusement avec la direction longitudinale un angle compris entre 300 et 500, et de préférence de l'ordre de 400. Dans un mode de réalisation particulier, l'enceinte acoustique selon l'invention comporte, monté sur sa paroi intérieure en vis-à-vis dudit adaptateur, un régulateur de flux présentant une section longitudinale convergeant de ladite paroi vers l'adaptateur. Ce régulateur de flux peut, de même que l'adaptateur, présenter une section transversale circulaire. Il peut par exemple être sensiblement conique, son sommet se terminant éventuellement par une calotte sphérique. Dans un mode de réalisation préféré, la base du régulateur de flux possède une dimension caractéristique sensiblement égale ou légèrement supérieure à la dimension caractéristique de la section d'ouverture de l'adaptateur convergent-divergent du côté intérieur de l'enceinte. On a constaté que l'angle d'ouverture du régulateur de flux devait de préférence être compris entre 300 et 400. Il est également préférable que le sommet du régulateur de flux se trouve à une distance de 1 l'ouverture de l'adaptateur convergent-divergent comprise entre une fois et deux fois, et de préférence de l'ordre de une fois et demi, la dimension caractéristique de cette ouverture. Quoi qu'il en soit, des moyens peuvent être prévus pour règler la distance du régulateur de flux à l'ouverture de l'adaptateur convergent-divergent. Le rôle du régulateur de flux est essentiellement de faciliter l'écoulement d'air de l'enceinte à l'adaptateur convergent-divergent. Il atténue dans de grandes proportions l'effet d'écho qui se produit sur la face interne de l'enceinte opposée à l'adaptateur, et il limite les ondes stationnaires au voisinage du volume d'action de l'adaptateur. Ltinvention permet, tout en conservant les avantages de l'évent classique de l'enceinte "bass-réflex" de supprimer ou d'atténuer largement ses inconvénients. D'une part le flux d'air, canalisé par le profil de l'adaptateur convergent-divergent et la présence du régulateur, s'effectue dans des conditions proches de celle d'un écoulement laminaire, avec un minimum d'effets tourbillonnaires. Il en résulte qutaucun bruit d'écoulement n'est perceptible meme à forte puissance, et que la dynamique et la clarté du son dans les fréquences graves, infragraves et bas-médium sont très largement supérieures à celles des enceintes à évent classiques. Par ailleurs, le profil de l'adaptateur convergent-divergent permet une adaptation beaucoup plus progressive du flux d'air à la pression, et limite dans une large mesure la formation d'ondes stationnaires à l'intérieur même de l'adaptateur. Il en résulte que les sons dans la gamme des fréquences haut-médium sont beaucoup plus clairs à l'écoute. Ce dernier point est d'ailleurs confirmé par l'examen comparatif des courbes de réponse d'un évent classique et- de celles de l'adaptateur convergent-divergent selon l'invention. La courbe de réponse d'un évent classique révèle, dans les gammes des fréquences médium et haut-médium des résonnances d'un niveau sonore parfois voisin, voire supérieur, à celui émis par le haut-parleur, et meme dans les cas les plus favorables, ce niveau n'est qu'à 7 à 8 décibels en dessous de celui du haut-parleur. Au contraire, les résonnances équivalentes pour l'adaptateur convergent-divergent se situent à 17 ou 18 décibels en dessous du niveau de référence. Il faut en outre noter que l'adaptateur convergent-divergent n'engendre pas de résonnance propre. Enfin le profil, le volume, ainsi éventuellement que l'épaisseur des parois de l'adaptateur convergent-divergent, font qu'il n'est à craindre aucune vibration de celui-ci. Au contraire, son poids, et par conséquent son inertie, peuvent faire qutil contribue à la rigidité de la paroi de l'enceinte dans laquelle il est monté. On décrira maintenant à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation particulier de l'invention, en référence aux dessins annexés dans lesquels -la figure 1 est une vue schématique en coupe verticale d'une enceinte acoustique selon l'invention, et -la figure 2 est une vue détaillée à plus grande échelle, également en coupe verticale, d'un adaptateur convergent-divergent et d'un régulateur de flux selon l'invention. L'enceinte acoustique représentée à la figure 1 est constituée de façon connue d'un volume sensiblement clos 1 comportant une paroi avant 2 dans laquelle est monté un haut-parleur 3. Des renforts 4 permettent de limiter les vibrations et la formation d'ondes stationnaires, et favorisent l'écoulement des flux d'air. Un adaptateur 5 est également monté selon l'invention dans la paroi avant de l'enceinte, de manière à former un passage 6 convergent-divergent mettant en communication le volume intérieur de l'enceinte avec l'extérieur. Un régulateur de flux 7 est monté sur la paroi arrière 8 de l'enceinte en vis-à-vis de l'adaptateur 5. Des moyens 9 sont prévus pour règler la distance entre le régulateur de flux 7 et l'adaptateur 5. On décrira maintenant plus en détail, en référence à la figure 2, l'adaptateur 5 et le régulateur de flux 7. L'adaptateur est dans le cas présent constitué par une pièce présentant une symétrie de révolution autour d'un axe 10, réalisée par exemple en résine moulée et encastrée dans un orifice 11 ménagé dans la paroi avant 2 de l'enceinte. Le profil en coupe axiale de l'adaptateur 5 comprend successivement une surface de raccordement plane 12 se trouvant dans le même plan que la face extérieure 2a de la paroi 2, une surface hyperbolique de révolution 13 formant un convergent-divergent dont le col se trouve dans un plan 14 parallèle à la paroi 2, et une surface conique 15 dont la base est située dans le plan de la face intérieure 2b de la paroi 2 et dont le sommet est dirigé vers l'intérieur de l'enceinte. Des surfaces de raccordement, par exemple toriques, 16 et 17 sont prévues entre les surfaces 12 et 13 d'une part, et 13 et 15 d'autre part. La surface hyperbolique 13 comporte deux axes de symétrie, à savoir l'axe Oy confondu avec l'axe 10 précité, et l'axe Ox situé dans le plan 14 du col. La trace de l'hyperboloide de révolution 13 dans le plan xOy est définie par l'équation z y2 2 2 (1) a b Si &commat; est l'angle que forment les asymptotes 18 et 18' de cette trace avec l'axe 10, cet angle est défini par la relation tg e -a (2) b La valeur de angle e représente par conséquent l'expansion plus ou moins rapide du convergent-divergent. On a constaté que sa valeur optimale était de l'ordre de 400. On a choisi dans le cas présent pour la longueur L de l'adaptateur convergent-divergent et pour le -rayon R de ses sections d'ouverture intérieure et extérieure les valeurs approximatives suivantes L ^ 2.b (3) , et R - 1,l.a (4) On notera que la valeur de D n'est définie qu'avec une précision relative du fait des surfaces de raccordement 16 et 17. Il ressort des considérations précédentes que, pour une valeur de e donnée, les dimensions L et D de l'adaptateur convergent-divergent sont entièrement définies dès lors que l'on s'est fixé pour la surface hyperbolique 13 soit a, soit b. On a constaté que la dimension prépondérante pour le convergent-divergent était sa section d'ouverture, la valeur de la fréquence d'accord de l'enceinte n'étant par contre pas critique, ce qui amène à fixer D, et par voie de conséquence a. Les essais effectués ont montré qu'unie valeur de R exprimée en millimètres, voisine de la valeur en décimètres cube du volume de l'enceinte, était optimale, du moins pour des volumes compris entre 10 et 200 dm3. Tous les paramètres de l'adaptateur convergent-divergent sont ainsi définis. R étant déterminé par le volume de l'enceinte à partir de la relation empirique précitée; a est déduit de -l'équation (4). L'angle e étant par exemple choisi égal à 400, l'équation (2) donne la valeur de b d'où l'on déduit L par la relation (3). Enfin le profil lui même de la surface 13 est donné par l'équation (1). Le régulateur de flux 7 est également de révolution autour du même axe 10 que l'adaptateur 5. Il est dans le cas present de forme conique avec son sommet situé du coté de l'adaptateur 5, terminé par une calotte sphérique 19. Le rayon r de la base de l'adaptateur 7 est légèrement supérieur au rayon R des sections d'ouverture de l'adaptateur, et son angle d'ouverture a est compris entre 30 et 400. La distance 1 entre le sommet de la calotte sphérique 19 et l'entrée de l'adaptateur convergent-divergent est supérieure à a, l'optimum pour une salle d'écoute moyenne étant d'environ 1,5a. De toute manière on a vu précédemment que cette longueur 1 pouvait éventuellement être prévue réglable. On a pu constater que l'adaptateur convergent-divergent et le régulateur de flux selon l'invention, apportent un gain de qualité très important dans la restitution sonore de haute fidélité. La dynamique, la clarté ainsi que la restitution des timbres et de l'espace sonore sont en effet proches de la réalité. Diverses variantes et modifications peuvent bien entendu être apportées à la description qui précède sans sortir pour autant du cadre ni de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Enceinte acoustique, du type dans lequel un conduit fait communiquer l'intérieur et l'extérieur de l'enceinte, caractérisé par le fait que ledit conduit forme un adaptateur (5) présentant une section longitudinale en forme de convergent-divergent (16,13,17). 2. Enceinte acoustique selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit adaptateur présente une section transversale circulaire. 3. Enceinte acoustique selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que la section d'ouverture dudit adaptateur convergent-divergent, du côté intérieur de ltenceinte, possède une dimension caractéristique (R) dont la mesure exprimée en millimètres est de l'ordre de la mesure en décimètres cube du volume intérieur de l'enceinte. 4. Enceinte acoustique selon la revendication 3, caractérisée par le fait que la longueur (L) dudit adaptateur convergent-divergent est sensiblement donnée par la formule t =2 R tge ou e est un angle compris entre 30 et 50", et de préférence de l'ordre de 40". 5. Enceinte acoustique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par- le fait que la section longitudinale dudit adapteur convergent-divergent présente, au moins dans sa zone médiane, un forme sensiblement hyperbolique (13). 6. Enceinte acoustique selon la revendication 5, caractérisée par le fait que l'asymptote (18,18') dudit adaptateur convergent-divergent fait avec la directon longitudinale un angle (e) compris entre 30 et 50 , et de préférence de l'ordre de 40". 7. Enceinte acoustique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait qu'elle comporte, monté sur sa paroi intérieure en vis-à-vis dudit adaptateur, un régulateur de flux (7) présentant une section longitudinale convergeant de ladite paroi vers l'adaptateur convergent-divergent. 8. Enceinte acoustique selon la revendication 7, caractérisée par le fait que ledit régulateur de flux présente une section transversale circulaire. 9. Enceinte acoustique selon la revendication 8, caractérisée par le fait que ledit régulateur de flux est sensiblement conique. 10. Enceinte acoustique selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisée par le fait que la base du régulateur possède une dimension caractéristique (r) sensiblement égale ou légèrement supérieure à la dimension caractéristique de la section d'ouverture de l'adaptateur convergent-divergent du côté intérieur de l'enceinte. 11. Enceinte acoustique selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisée par le fait que l'angle d'ouverture (a) dudit régulateur de flux est compris entre 300 et 400. 12. Enceinte acoustique selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisée par le fait que le sommet du régulateur de flux est à une distance (1) de l'ouverture de l'adaptateur convergent-divergent, comprise entre une fois et deux fois, et de préférence de l'ordre de une fois et demi la dimension caractéristique de cette ouverture. 13. Enceinte acoustique selon l'une quelconque des revendications 7 à 12, caractérisée par le fait que la distance du régulateur de flux à l'ouverture de l'adaptateur convergent-divergent est règlable.