Brevet FR2777409A1 — publié le 19991015

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'enceinte acoustique pour les hauts parleurs électrodynamiques. Le produit est obtenu à partir d'un usinage à la fraiseuse numérique ce qui permet de réaliser des pièces parfaitement identiques. Traditionnellement, les caisses sont réalisées à partir d'assemblage de plaques de matériaux tels le bois, les composites etc... dans le plan vertical. De fait, la plaque support des hauts parleurs travaille en flexion. Les formes sont généralement des parallélépipèdes réguliers ou irréguliers, pyramidales etc... ce qui entraîne l'établissement d'ondes stationnaires par réflexion sur les parois. La description du procédé de fabrication comporte plusieurs aspects: PREMIEREMENT: Chaque module élémentaire permettant de composer l'ensemble est réalisé à la fraiseuse numérique ou par moulage selon un dessin original (schéma 1 et 1 bis). Description du module élémentaire * Le module est fabriqué dans une plaque de bois par défonce à la fraise numérique. Celle-ci réalise la forme désirée en un seul morceau ce qui procure les avantages de cohésion de forme sur tout le périmètre (schéma 1 et 1 bis). * La face avant (1) est linéaire, sa longueur est fonction du diamètre du haut parleur et égale à celui-ci. * La partie (2) de la pièce est circulaire à grand rayon de courbure, fonction du diamètre du diaphragme et compris entre 75% et 125% de celui-ci. * La partie (3) intérieure et extérieure a une forme exponentielle ou hyperbolique ou conique ou tout profil permettant de réaliser un pavillon. * La partie (4) est une fenêtre par laquelle s'évacue le front d'onde sur l'enceinte lorsque celle-ci est ouverte. * La partie (5) est un trou permettant le passage des tiges d'assemblage. Description de l'enceinte assemblée * La plaque supérieure et la plaque inférieure (6) ne sont pas évidées: elles permettent de fermer le volume de l'enceinte. * Les plaques intermédiaires décrites précédemment (7) constituent le corps de l'enceinte elles seront collées entre elles pour réaliser des blocs d'une hauteur conprise entre une hauteur de 2 plaques collées et une hauteur égale au diamètre des hauts parleurs utilisés. -2- * Le trou du haut parleur (8) est réalisé à la défonceuse en fonction du diamètre du haut parleur. Les trous (5) permettent le passage des tiges d'assemblage. * Les blocs ainsi constitués seront séparés par des joints amortisseurs en visco élastique ces joints auront exatement la même découpe que les modules élémentaires Méthode de calcul permettant de déterminer les dimensions du module élémentaire Le diamètre extérieur du haut parleur détermine la dimension du plan plat permettant de fixer celui-ci. Par exemple, pour un H.P. de 28 cm, nous aurons une face avant de 28 cm (schéma n l et n l bis). Le rayon de courbure de la partie (2) est déterminé par le diamètre du diaphragme du H.P. (cône). Par exemple, si le diamètre du diaphragme est de 22 cm pour te même H.P., le rayon sera d'une valeur comprise entre 75% et 125% du diamètre du diaphragme La valeur (4) est déterminée comme suit: * La hauteur sera conprise entre les 2/3 et 1/2 de l'épaisseur de la plaque de bois dans laquelle est usiné le module eélémentaire. * La longueur sera comprise entre 1/3 et 2/3 du diamètre du diaphragme * La largeur sera comprise entre 1/3 et 2/3 du diamètre du diaphragme * Dans le cas d'un baffle ouvert, la surface totale des fenêtres doit être comprise entre 1 fois et 2 fois la surface du diaphragme. * Si l'on souhaite réaliser un bass réflex, on fermera partiellement les fenêtres (4) par une plaque de bois. * Le plan de la surface (4) sera tangente au cercle de rayon trouvé précédemment (2). * La partie de la pièce (3) peut avoir un profil circulaire, hyperbolique ou exponentiel ou toute forme permettant de réaliser un pavillon inversé et se développe à partir de l'angle de (4) pour rejoindre la partie (2). Toutes les valeurs sont données à titre d'exemple, la procédure reste vraie pour tout type de haut parleur quel que soit le diamètre. DEUXIEMEMENT: l'assemblage de x pièces élémentaires par empilement permet de délimiter un volume intérieur ayant une partie arrière en forme de pavillon exponentiel ou à profil hyperbolique ou à profil circulaire ou tous profils permettant de réaliser un pavillon inversé et une partie avant à profil circulaire à grand rayon de -3- exponentiel ou à profil hyperbolique ou à profil circulaire ou tous profils permettant de réaliser un pavillon inversé et une partie avant à profil circulaire à grand rayon de courbure défini précedemment (schéma 1 et 1 bis). AVANTAGES ET SPECIFICATIONS DU PRINCIPE Résistance des matériaux * Les plaques de bois sont usinées et utilisées dans le plan horizontal: de fait, les fibres travaillent en compression et non pas en flexion ce qui permet d'avoir une flèche réduite sous les contraintes vibratoires des hauts parleurs. * Les formes curvilignes permettent d'obtenir une rigidité supérieure au plan plat à épaisseur égale. * Dans le cas du médium, le principe de pressage crée deux densités différentes une extérieure à densité plus élevée (9) et une intérieure à densité plus faible (10 schéma 3). Par conséquent, l'assemblage constitue un composé ayant des propriétés d'absorption supérieure au même produit utilisé dans le plan vertical. * Les joints visco élastique ont la propriété de filtrer les vibrations sur une bande passante différente des panneaux en bois ainsi en isolant les blocs supportant les hauts parleurs on réduit les pollutions acoustiques du à la surface de l'enceinte acoustique Acoustique * Toute caisse fermée ou partiellement fermée est le siège de résonances parasites et d'ondes stationnaires: la forme proposée du fait de sa géométrie limite celles-ci au minimum. * En utilisation ouverte ou partiellement ouverte, la forme exponentielle inversée permet un écoulement de la colonne d'air sans rupture de forme vers l'extérieur d'o une réduction des ondes stationnaires. Une étude réalisée par Frédéric Perrié de la société Mécalog concernant l'écoulement des fluides à l'intérieur d'une chambre de compression annulaire démontre que la masse d'air située entre la pièce de phase et la membrane ne se fait pas à pression constante. Celle-ci rentre en pulsation sous les modulations avec des -4- rotations de phase et des variations de pression préjudiciables aux performances de la chambre de compression en terme de bande passante et de distorsion. I en est de même pour une enceinte acoustique. La simulation visible sur internet permet de voir l'effet catastrophique lié au rupture de forme brutale dans un système acoustique. On peut en déduire l'importance d'une enceinte acoustique ayant les formes les plus homogènes possible afin d'éviter les distorsions de phase et d'amplitude. Etude de prototype: Le principe proposé permet d'effectuer des corrections par adjonction ou retrait de module élémentaire, ce qui donne une souplesse non négligeable pour la réalisation des différents types de charge (close, bass réflex, baffle plan replié 'charge symétrique). La forme extérieure ayant un rayon de courbure élevée, les ondes stationnaires et les réflexions de parois sont réduites à leur plus simple expression. -5- REVENDICATIONS 1 Module élémentaire pour la fabrication d'une enceinte acoustique réalisée dans un panneau de bois, usiné par fraisage numérique, d'épaisseur variant entre 2 et 5 cm selon un dessin original (schéma 1 et 1 bis) défini de la facon suivante: * Le diamètre du diaphragme du haut parleur permet de déterminer le rayon de courbure (2) du module élementaire: sa dimension sera comprise entre 75% et % du diamètre du diaphragme. * Le diamètre du haut parleur permet de déterminer la largeur de la face avant du module élémentaire (1): elle sera équivalente au diamètre extérieur du haut parleur. * La partie latérale arrière (3) peut avoir une forme circulaire ou exponentielle ou hyperbolique ou conique ou tout type de profil permettant de réaliser un pavillon inversé, les cotes de cette partie étant définies par les paramètres du haut parleur. et les spécifications précédentes. * La partie arrière (4) est un évidement permettant l'évacuation de la colonne d'air: ses dimensions seront définies comme suit: * la hauteur de la fenêtre sera comprise entre 1/3 et 1/2 de l'épaisseur de la plaque de bois utilisée pour réaliser le module élémentaire. La largeur de la fenêtre sera comprise entre 1/3 et 2/3 du diamètre du diaphragme du haut parleur utilisé. La profondeur sera comprise entre 1/3 et 2/3 du diamètre du diaphragme du haut parleur choisi. * L'épaisseur de la ceinture résultant de l'usinage intérieur et extérieur du module élémentaire varie entre 2 et 5 cm en fonction du type de haut parleur utilisé. 2 Procédé d'assemblage par empilement des modules élémentaires réalisés selon la revendication précédente dans le plan vertical permettant de réaliser une enceinte acoustique. étant un baffle plan replié (schéma n 2) caractérisé en ce que: * Lorsque les hauts parleurs sont choisis, les paramètres géométriques et acoustiques permettent de définir les dimensions du module élémentaire et le nombre de pièces approximatif afin de réaliser l'enceinte acoustique. -6- * L'empilement de n modules permet de réaliser un volume intérieur que l'on peut ajuster au cours des mesures de la charge jusqu'au volume définitif. * L'ajustement des pièces entre elles se fait à l'aide de tiges de guidage passant dans les trous (5) pendant les mesures permettant de définir le volume intérieur puis les pieces seront collées entre elles permettant de réaliser des blocs d'une hauteur égale au diamètre des hauts parleurs utilisés. au maximum et deux modules au minimum * L'enceinte définitive sera réalisée à partir des blocs supportant les hauts parleurs plus les blocs permettant d'ajuster le volume intérieur. * Les plaques supérieure et inférieure ne seront pas évidées afin de délimiter un volume intérieur après assemblage. * 3)Procédé selon la revendication n 2 caractérisé en ce que la même enceinte peut être transformée en enceinte close par adjonction d'une plaque de bois permettant d'obturer les parties (4) Les dimensions dans ce cas seront égales à la hauteur de l'enceinte pour la longeur et égale à la face arrrière pour la largeur.: * 4)Procédé selon la revendication n0 2 caractérisé en ce que la mrnême enceinte peut être transformée en enceinte bass reflex par adjonction d'une plaque de bois permettant d'obturer partiellement les parties (4) * S)Procédé selon la revendication n 2 caractérisé en ce que: les blocs supportant les hauts parleurs peuvent être découplés par des couronnes visco- élastiques.de dimension égale au module élémentaire