Brevet FR2808161A1 — publié le 20011026

La présente invention concerne un haut-parleur, du type comportant un corps fixe et un équipage mobile solidaire d'une membrane, lequel équipage mobile déplaçable par rapport au corps sous la commande d'un courant d'excitation. Dans un véhicule automobile équipé d'un moteur à combustion interne, il est connu de prévoir dans la ligne d'échappement, une installation d'atténuation active du bruit. Cette installation comporte généralement une unité de traitement d'informations assurant la commande d'un ou de plusieurs haut-parleurs disposés dans la ligne d'échappement afin que ceux-ci engendrent un antibruit atténuant le bruit produit par la circulation des gaz. Des haut-parleurs destinés à être installés dans une ligne d'échappement sont décrits par exemple dans les documents WO 95 02238 et WO 98 22700. Les haut-parleurs ainsi placés dans la ligne d'échappement sont soumis à des conditions environnementales de température et de pression très rudes. En particulier, la ligne d'échappement peut être le siège de phénomènes transitoires mécaniques très violents et nocifs pour les haut-parleurs. Ces phénomènes transitoires, couramment désignés par le terme anglais misfiring résultent d'une mauvaise distribution du carburant dans les cylindres du moteur, celle-ci s'effectuant à des instants inapropriés du cycle de fonctionnement. Cette mauvaise distribution se traduit par une présence de carburant au sein même de la ligne d'échappement. Au contact des parois chaudes, le carburant explose et provoque une onde de choc de forte amplitude pouvant endommager la ligne d'échauffement et les composants qui y sont intégrés, notamment les haut-parleurs. Les haut-parleurs sont particulièrement sensibles aux ondes de choc se propageant à l'intérieur de la ligne d'échappement du fait de la grande surface de la membrane du haut-parleur. Lorsque les haut-parleurs sont endommagés, leurs caractéristiques mécaniques sont modifiées de sorte qu'ils ne peuvent plus exercer correctement leur fonction dans l'installation d'atténuation active du bruit. L'invention a pour but de proposer un haut-parleur pouvant être intégré dans une installation d'atténuation active de bruit, qui soit peu sensible aux ondes de choc pouvant se propager dans la ligne d'échappement. A cet effet, l'invention a pour objet un haut-parleur du type précité, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une butée élastique interposée entre le corps fixe et l'équipage mobile pour éviter qu'ils n'entrent en contact l'un avec l'autre. Suivant des modes particuliers de réalisation, le haut-parleur comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes - l'équipage mobile est relié au corps fixe par une couronne élastique rappelant l'équipage mobile vers une position d'équilibre, et butée élastique est interposée entre le corps fixe et la couronne élastique ; - la couronne élastique comporte des ondulations définissant des régions en saillie et en creux alternés, et la butée élastique est logée dans région en creux d'une ondulation de la couronne élastique ; - la butée élastique est solidaire d'une extrémité de l'équipage mobile en regard du corps fixe ; - le corps fixe comporte un aimant et l'équipage mobile comporte, disposée dans l'entrefer de l'aimant, une bobine d'excitation portée par support de bobine auquel est reliée la membrane ; - la butée élastique est portée à une extrémité du support bobine ; - la butée élastique comporte une paroi plissée formant un soufflet déformable élastiquement ; - la butée élastique est venue de matière avec le support de bobine ; et - la butée élastique est adaptée pour produire une force de réaction non proportionnelle à sa déformation par écrasement. L'invention a en outre pour objet une ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un haut-parleur, tel que défini ci-dessus. L'invention en outre pour objet une ligne d'échappement comportant un haut-parleur tel que défini ci-dessus. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un haut- parleur selon l'invention ; - les figures 2A, 2B et 2C sont des vues en coupe transversale de trois variantes de réalisation de la butée élastique du haut-parleur de la figure 1 ; - la figure 3 est un graphique illustrant l'évolution de l'effort réaction de la butée mise en oeuvre dans le haut-parleur de la figure 1 en fonction de sa déformation ; et - les figures 4 et 5 sont des vues analogues à celle de la figure 1 des deux autres modes de réalisation distincts, de haut-parleurs selon l'invention. Le haut-parleur représenté sur la figure 1 comporte un corps fixe 10 et un équipage mobile 12 solidaire d'une membrane 14. Il est généralement de révolution d'axe X-X. Le corps fixe 10 constitue une pièce polaire. Il comporte aimant toroïdal 16 d'axe X-X. Deux plaques polaires 18, 20 sont disposées deux pôles de l'aimant 16. La plaque polaire 18 est formée d'un disque métallique d'axe X-X de diamètre extérieur sensiblement égal au diamètre de l'aimant 1 La plaque polaire 20 est constituée d'une couronne métallique dont le diamètre exterieur est égal à celui de l'aimant 16. Un noyau cylindrique 22 est disposé suivant l'axe X-X dans l'espace délimité à l'intérieur de l'aimant 16 et de la couronne 20. Le noyau 22 s'appuie sur la partie centrale de la plaque polaire 18. Le noyau 22 délimite avec la surface latérale intérieure de l'aimant 16 et de la plaque polaire 20, un espace annulaire 24 d'axe X-X formant l'entrefer de la pièce polaire constituant le corps 10. La plaque polaire 18 définit un fond de l'entrefer. L'équipage mobile 12 est monté déplaçable en translation dans l'entrefer 24 suivant l'axe X-X. Cet équipage mobile est généralement d'axe X-X. comporte un support de bobine cylindrique 26 autour duquel est disposée une bobine 28. Cette bobine est destinée à être reliée à un circuit de commande assurant circulation dans celle-ci d'un courant d'excitation. Le support de bobine 26 est obturé à une extrémité distale par dôme 30. La membrane 14 du haut-parleur a une forme générale tronconique. Elle est reliée intérieurement à la périphérie de l'extrémité distale du support bobine 26. La membrane s'évase progressivement du support de bobine 26 jusqu'à une extrémité élargie où elle est reliée, comme connu en soi, à un saladier 32 du haut- parleur par un raccord souple 34. Le saladier 32 est fixé sur le corps 10. Une couronne élastique 36 s'étendant dans un plan perpendiculaire à l'axe X- X est solidarisée, suivant son périmètre intérieur, à l'extrémité distale du support de bobine 26. Cette couronne centrée sur l'axe X-X est reliée suivant son périmètre extérieur au saladier 32. Elle est réalisée en carton ondulé ou dans un treillis de fibres par exemple formé de KAPTON (marque déposée). La couronne élastique 36 est couramment désignée par le terme anglais spider . La couronne élastique 36 assure le maintien de l'équipage mobile 12 dans une position d'équilibre par rapport au corps 10 en l'absence de courant d'excitation dans la bobine 28. Dans cette position, l'équipage mobile 12 est écarté du fond 25 de l'entrefer. La couronne élastique 36 présente des ondulations concentriques centrées suivant l'axe X-X. Ces ondulations ont en section une forme généralement sinusoïdale. Elles définissent des régions alternées en saillie et en creux. Selon l'invention, au moins une butée élastique est disposée entre le corps fixe 10 et l'équipage mobile 12 pour éviter qu'ils n'entrent en contact l'un avec l'autre. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, la butée élastique 40 est constituée d'un bourrelet amortisseur de forme toroïdale centrée sur l'axe X-X. Celui-ci est avantageusement disposé entre la surface frontale du corps 10 et la couronne élastique 36. En particulier, le bourrelet est reçu partiellement dans une région annulaire en creux délimitée par une ondulation la couronne élastique 36. Le bourrelet 40 est réalisé par exemple en silicone. En variante, le bourrelet 40 est constitué seulement d'un ensemble de tronçons toroïdaux successifs répartis suivant un cercle et séparés par des espaces libres. Dans cette variante, la couronne élastique 36 peut egalement être interrompue et formée d'un ensemble de tronçons répartis suivant cercle. Sur la figure 2A, est représenté un premier mode réalisation du bourrelet 40. Celui-ci comporte une base plane 42 permettant son appui sur la surface du corps 10. Il présente à l'opposé de la base 42 un sommet 44 définissant un plat 46 s'étendant essentiellement parallèlement à la base 42. Depuis sa base 42 jusqu'à son sommet 44, le bourrelet 40 a une largeur progressivement décroissante. Les flancs 48 du bourrelet présentent suivant toute la hauteur de celui-ci une concavité orientée vers l'intérieur du bourrelet. La section du bourrelet 40 est adaptée avantageusement pour que la butée élastique produise une force de réaction non proportionnelle à sa déformation par écrasement. En particulier, et comme illustré sur la figure 3, la courbe représentative de l'effort de réaction E, en fonction de l'écrasement I, est telle que en tous points, la dérivée seconde soit positive. Cette courbe est par exemple une courbe polynomiale d'ordre supérieur à 2, ou encore une exponentielle. Sur les figures 2B et 2C sont représentées des variantes de réalisation de la section du bourrelet 40. Sur ces figures, les parties du bourrelet identiques ou correspondant a celles du bourrelet de la figure 2A sont désignées par les mêmes numéros de référence. Dans le mode de réalisation de la figure 2B, le bourrelet 40 présente depuis sa base 42 jusqu'à son sommet 44 un premier tronçon sur lequel la largeur du bourrelet est progressivement croissante puis un second tronçon où la largeur du bourrelet est progressivement décroissante. Les flancs 48 ont toutefois une concavité tournée vers l'intérieur du bourrelet. Dans le mode de réalisation de la figure 2C, comme dans le mode de réalisation de la figure 2B, le bourrelet présente de sa base vers sommet un tronçon de largeur progressivement croissante suivi d'un tronçon de largeur progressivement décroissante. En revanche, les flancs 48 ont dans région de la base 42 une concavité tournée vers l'intérieur du bourrelet alors qu'au voisinage du sommet 44, dans une région notée 50, la concavité des flancs 48 s'inverse de sorte que celle-ci est tournée vers l'extérieur du bourrelet. La surface de la couronne élastique 36 s'applique suivant les régions 50 généralement concaves du bourrelet. On conçoit que dans le mode de réalisation de la figure 1, lorsque la membrane 14 du haut-parleur est soumise à un effort violent suivant le sens de la flèche F, tendant à amener l'équipage mobile 12 vers le fond 25 de l'entrefer, la couronne élastique 36 exerce un effort sur le bourrelet 40 tendant à écraser celui-ci. La déformation du bourrelet 40, provoque une retenue de l'équipage mobile 12, en absorbant une partie de son énergie cinétique. On conçoit que la déformation du bourrelet 40 évite ainsi que l'équipage mobile, et notamment l'extrémité libre du support de bobine 26 ne percutent le fond du corps 10. Sur la figure 4 est représenté un autre mode de réalisation d'un haut-parleur selon l'invention. Sur cette figure, les éléments identiques ou analogues à ceux mode de réalisation de la figure 1 sont désignés par les mêmes numéros de référence. Dans ce mode de réalisation, le bourrelet toroïdal 40 est omis. Selon l'invention une butée élastique est toutefois disposée entre le corps 10 et l'équipage mobile 12. Celle-ci est formée d'un anneau élastique 60 solidarisé à l'extrémité proximale du support de bobine 26 et s'étendant en regard du fond 25 de l'entrefer. Dans la position d'équilibre de l'équipage mobile, l'anneau élastique 60 formant butée est écarté du fond 25. Cet anneau élastique 60 est par exemple collé à l'extrémité du support de bobine 26. Il est constitué d'un matériau souple plissé pour former un soufflet. Ce matériau est par exemple du KAPTON (Marque déposée). Suivant une variante de réalisation, l'anneau 60 est venu de matière avec le support de bobine 26. Plus précisément, à son extrémité proximale, la paroi généralement cylindrique du support de bobine 26 est conformée pour constituer un soufflet déformable élastiquement d'axe X-X. Dans ce mode de réalisation également, on conçoit que lors d'efforts axiaux ' importants appliqués sur la membrane du haut-parleur suivant le sens de la flèche F, le support de bobine se déplace vers le fond 25 de l'entrefer. L'anneau elastique 60 entre en contact avec le fond de l'entrefer et se trouve comprimé. Une part substantielle de l'énergie cinétique de l'équipage mobile 12 est alors emmagasinée par l'anneau élastique. Ainsi, tout risque de voir l'équipage mobile heurter violemment le fond de l'entrefer est écarté. Suivant encore un autre mode de réalisation, illustré sur la figure 5, la butée 'lastique 40 interposée entre la couronne élastique 36 et le corps 10, ainsi l'anneau élastique 60 sont tous deux mis en oeuvre. Leurs déformations conjointes evitent que l'équipage mobile du haut-parleur, et notamment la partie rigide support de bobine 26 viennent heurter le fond de l'entrefer. Dans ce dernier mode de réalisation, le bourrelet 40 peut être rigide et non 'lactique. Ainsi, le haut-parleur est retenu par le spider 36 dont la plage de déformation a été réduite par la présence du bourrelet 40. REVENDICATIONS 1. - Haut-parleur, du type comportant un corps fixe (1 et un équipage mobile (12) solidaire d'une membrane (14), lequel équipage mobile (12) est déplaçable par rapport au corps (12) sous la commande d'un courant d'excitation, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une butée élastique ; 60) interposée entre le corps fixe (10) et l'équipage mobile (12) pour éviter qu'ils n'entrent en contact l'un avec l'autre. 2. Haut-parleur suivant la revendication 1, caractérisé que l'équipage mobile ( est relié au corps fixe (10) par une couronne élastique (36) rappelant l'équipage mobile (12) vers une position d'équilibre, et en ce butée élastique (40) est interposée entre le corps fixe (10) et la couronne élastique (36). 3. Haut-parleur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la couronne élastique (36) comporte des ondulations définissant des régions saillie et en creux alternés, et en ce que la butée élastique (40) est logée dans une région en creux d'une ondulation de la couronne élastique ( 36). 4. - Haut-parleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la butée élastique (60) est solidaire d'une extrémité de l'équipage mobile (12) en regard du corps fixe (10). 5. - Haut-parleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps fixe (10) comporte un aimant (16) l'équipage mobile (16) comporte, disposée dans l'entrefer (24) de l'aimant (16), une bobine d'excitation (28) portée par un support de bobine (26) auquel est reliée la membrane (14). 6. - Haut-parleur selon les revendications 4 et 5 prises ensemble, caractérisé en ce que la butée élastique (60) est portée â une extrémité du support de bobine (26). 7. - Haut-parleur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la butée élastique (60) comporte une paroi plissée formant un soufflet déformable élastiquement. 8. - Haut-parleur selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la butée élastique est venue de matière avec le support de bobine (26). 9.- Haut-parleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la butée élastique (40 ; 60) est adaptée pour produire une force de réaction non proportionnelle à sa déformation par écrasement. 10. - Ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un haut-parleur selon l'une quelconque des revendications précédentes.