Brevet FR2734685A1 — publié le 19961129

La présente invention concerne un haut-parleur piézoélectrique, c'est-à-dire un haut-parleur dont la membrane est actionnée par un organe moteur en matériau piézoélectrique. Un haut-parleur classique comporte habituellement un corps de forme cylindrIque ou ovale, une membrane fixée par sa périphérie à la périphérie du corps selon un axe central commun du corps et de la membrane, et des moyens moteurs actionnant la membrane en fonction d'un signal électrique qu'ils reçoivent pour faire vibrer cette membrane selon son axe et convertir ainsi en ondes d'acoustiques le signal électrique reçu. Le plus souvent, les moyens moteurs sont constitués par une bobine fixée au centre de la membrane et traversant l'entrefer d'un aimant solidaire du corps. On a réalisé ces dernières années des haut-par- leurs, utilisant une plaque en matériau piézoélectrique comme moyen moteur. Dans ces haut-parleurs, la plaque piézoélectrique et la membrane sont portées par le corps, la membrane étant en outre reliée en son centre à la plaque piézoélectrique. L'avantage de ce genre de transducteur réside dans le fait que la plaque de matériau piézoélectrique est moins encombrante, moins lourde et moins chère qu'un couple bobineaimant. Toutefois, la plaque de matériau piézoélectrique est relativement rigide et ne se déforme de ce fait que dans de faibles proportions, de sorte que ce type de haut-parleur n'est utilisé de façon satisfaisante que pour les fréquences élevées qui correspondent à des sons aigus (supérieures à quelques kHz). L'objectif de la présente invention est de concevoir un haut-parleur piézoélectrique pouvant produire des niveaux assez élevés en basse et moyenne fréquence. Plus précisément, la présente invention a pour objet un haut-parleur comportant un corps, une membrane fixée par sa périphérie au corps et possédant un axe central, et des moyens moteurs comportant au moins une couche en matériau piézoélectrique portée par la membrane pour la faire vibrer en fonction d'un signal électrique. Ainsi, lorsque la plaque de matériau piézoélectrique se déforme sous l'effet du signal électrique, elle engendre une déformation de l'ensemble de la membrane et se déplace avec celle-ci. Cette liberté de mouvement de la membrane et de la couche piézoélectrique associée permet d'obtenir un niveau sonore satisfaisant à des fréquences de vibration beaucoup plus basse que dans le cas des hautparleurs piézoélectriques anciens.dont la plaque piézoélectrique est solidaire du corps. Selon un premier mode d'exécution de l'invention, la ou au moins une des couches en matériau piézoélectrique est en forme de disque sensiblement plus petit que la membrane, centré sur l'axe central de cette membrane et ayant une périphérie solidaire de cette membrane. Ainsi, lorsque le disque est excité par le signal électrique, il se déforme en exerçant sur la partie centrale de la membrane un effort dynamique alternatif de contraction-extension radial qui se traduit par une vibration de l'ensemble de cette membrane. Selon un second mode d'exécution de l'invention, la ou au moins une des couches en matériau piézoélectrique est de forme oblongue et s'étend selon une direction sensiblement radiale. Ainsi, lorsque la couche oblongue en matériau piézoélectrique est excitée, elle se déforme dynamiquement et entraîne dans sa déformation l'ensemble de la membrane dont elle est solidaire. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description qui suit de modes de réalisation particuliers non limitatifs, en liaison avec les figures en annexe, parmi lesquelles - la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un haut-parleur piézoélectrique conforme à l'invention - la figure 2 est une vue en coupe par un plan axial du haut-parleur de la figure 1 - la figure 3 est une vue analogue à la figure 2, illustrant un autre mode de réalisation d'un haut-parleur piézoélectrique conforme à l'invention. Aux figures 1 et 2, on a représenté un haut-parleur piézoélectrique conforme à l'invention, comportant un corps 1 de révolution autour d'un axe 3. Ce corps 1, ici réalisé en matière plastique moulée, se présente sous la forme d'un cylindre creux 5 dont une extrémité est ouverte et dont l'autre extrémité est obturée par un fond 7 percé d'ouvertures d'équilibrage 8. L'extrémité ouverte du corps 1 présente une face d'appui avant 9 perpendiculaire à l'axe 3. Une membrane 13 est montée sur la face d'appui avant 9 du corps 1. Cette membrane est de forme classique et possède un axe de révolution confondu avec l'axe 3 du corps 1. Comme cela est mieux visible à la figure 2, la membrane ;3 présente une section axiale comportant une petite partie centrale 15 présentant une découpe circulaire intérieure 16 et une partie évasée 17. La partie évasée 17 se termine par une portion périphérique plane 19 qui est fixée, par exemple par collage, sur la face d'appui avant 9 du corps 1. La fixation de la membrane 13 sur le corps 1 est ici renforcée par une couronne 21 d'axe 3 qui est fixée sur le corps 1. Un cache 29 symbolisé en traits mixtes à la figure 2 est emboîté sur la couronne 21 de façon à protéger la membrane 13. La membrane 13 est actionnée par des moyens moteurs constitués d'une couche 31 en matériau piézoélectrique qui, conformément à un aspect essentiel de l'invention, est porte par la membrane 13 elle-même. En l'espèce, la couche 31 est une plaque mince en forme de disque sensiblement plus petit que la membrane et fixé par sa périphérie sur la partie centrale 15 de cette membrane. La plaque 31 est raccordée par une de ses faces à un fil conducteur 33 et est recouverte sur son autre face d'une couche métallique 35 raccordée à un second fil conducteur 37. La périphérie de la plaque 31 est rendue solidaire, par exemple par collage, de la partie centrale 15 de la membrane 13. Les fils 33 et 37 sont par ailleurs raccordés à un boîtier de traitement électronique non représenté. En service, les fils 33 et 37 véhiculent un signal électrique qui doit être transformé par le haut-parleur en signal sonore. Le courant électrique d'excitation délivré sur chacune des faces de la plaque 31 provoque une déformation dynamique de cette plaque qui prend une forme sphérique de courbure plus ou moins prononcée selon la tension de l'excitation électrique. Cette déformation de la plaque 31 provoque une déformation dynamique alternative de contraction-extension de la partie centrale 15 de la membrane 13 et donc une vibration de l'ensemble de la membrane 13, comme cela est symbolisé en traits mixtes à la figure 2. A la figure 3, on a représenté une variante de réalisation perfectionnée d'un haut-parleur piézoélectrique conforme à l'invention. La structure générale de ce hautparleur est identique à celle décrite précédemment et ne sera pas détaillée à nouveau. On a donc désigné par des références identiques les éléments identiques au mode de réalisation précédemment décrit. En plus de la plaque piézoélectrique 31, la membrane 13 porte une pluralité de couches 39 en matériau piézoélectrique qui sont ici de forme oblongue et s'étendent selon des directions sensiblement radiales. Chaque couche 39 est raccordée par une de ses faces à un fil conducteur 41 et possède sur son autre face une couche métallique 45 solidaire de la membrane 13. Les couches 39 sont donc solidaires de la membrane 13. Les couches 39 peuvent soit comme la couche 31 être sous forme d'une plaque mince métallisée sur une de ses faces et collée à la membrane, soit être déposée directement sur la membrane après une métallisation locale de celle-ci. Ainsi, lorsque le signal électrique véhiculé par les fils 41 et 43 excite les couches 39, celles-ci se déforment dynamiquement en flexion et entraînent dans leur déformation la partie évasée 17 de la membrane 13 qui se met à vibrer. Simultanément, la plaque 31 est également excitée par le signal électrique véhiculé par les fils 33, 37 pour se déformer et contribuer, avec les couches 39, à la vibration de la membrane 13. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, les caractéristiques essentielles telles que revendiquées. Par exemple, il est possible de réaliser un haut-parleur piézoélectrique dont la membrane est équipée exclusivement de couches piézoélectriques oblongues disposées radialement sur sa partie évasée et ne comporte pas de disque piézoélectrique central. De même, on pourra réaliser un haut-parleur piézoélectrique dont la membrane est revêtue d'une couche continue de matériau piézoélectrique. Bien que l'invention ait été représentée avec une membrane comportant une ouverture centrale, on peut également utiliser une membrane ne comportant pas d'ouverture centrale, la couche métallique 35 et la couche piezoélectrique 31 étant alors déposées directement sur la partie centrale de la membrane. REVENDICATIONS 1. Haut-parleur comportant un corps (1), une membrane (13) fixée par sa périphérie au corps (1) et possédant un axe central (3), et des moyens moteurs en matériau piézoélectrique, actionnant la membrane (13) en fonction d'un signal électrique pour faire vibrer cette membrane, caractérisé en ce que le matériau piézoélectrique (31, 39) est porté par la membrane (13). 2. Haut-parleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la membrane comporte une ouverture centrale (16) et en ce que le matériau piézoélectrique est en forme de disque (31), centré sur l'axe central (3) de cette membrane et ayant une périphérie solidaire du bord de l'ouverture centrale (16) de la membrane (13). 3. Haut-parleur selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte des couches (39) en matériau piézoélectrique (39) de forme oblongue. 4. Haut-parleur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les couches (39) en matériau piézoélectrique de forme oblongue sont disposées selon des directions sensiblement radiales de la membrane.