Brevet FR2812751A1 — publié le 20020208

La présente invention concerne un dispositif acoustique pour une installation d'atténuation active de bruit dans un réseau d'échappement comportant au moins deux sorties d'échappement. De nos jours, il est connu, afin de réduire les nuisances sonores dues aux pulsations rencontrées dans un réseau d'échappement, de prévoir, à la sortie de la ligne d'échappement, des moyens de génération d'une onde acoustique en opposition de phase par rapport à l'onde sonore nuisible. Une telle onde acoustique est couramment désignée par anti-bruit. De tels dispositifs sont par exemple mis en ceuvre sur des véhicules automobiles. De manière générale, pour chaque source de bruit devant être atté- nuée, un dispositif d'atténuation actif du bruit propre est installé sur le véhi- cule. Ainsi, si le véhicule comporte plusieurs sorties d'échappement, et par exemple deux sorties d'échappement débouchant à l'extrémité arrière du véhicule, deux installations actives d'atténuation séparées sont prévues. Chaque installation comporte, comme connu en soi, un dispositif acoustique renfermant un haut-parleur permettant d'émettre, à partir d'un signal électri- que, une onde sonore formant l'anti-bruit. Chaque haut-parleur est implanté au voisinage de la sortie d'échappement associée. Ainsi, le véhicule com- porte, pour chaque sortie d'échappement, un haut-parleur propre à la sortie considérée, celui-ci étant logé dans un boîtier mis en communication avec la ligne d'échappement. Ainsi, plusieurs dispositifs acoustiques mécaniquement indépendants renfermant chacun au moins un haut-parleur doivent être installés sur le vé- hicule si celui-ci comporte une pluralité de sorties d'échappement. Le coût de fabrication de plusieurs dispositifs acoustiques distincts et leur coût de montage indépendamment les uns des autres sur le véhicule sont relative- ment élevés. L'invention a pour but d'apporter une solution à ce problème de coût élevé de fabrication et de montage d'une installation active d'atténuation de bruit lorsque le véhicule comporte plusieurs sorties d'échappement. A cet effet, I'invention a pour objet un dispositif acoustique caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux haut-parleurs, chacun associé à une sortie d'échappement, des moyens séparés de mise en communication de la partie mobile de chaque haut-parleur avec une tubulure d'échappement propre à une sortie, et en ce qu'il comporte des moyens de solidarisation les unes aux autres des parties fixes des haut- parleurs pour former un module unitaire. Suivant des modes particuliers de réalisation, le dispositif acoustique comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - lesdits moyens de solidarisation comportent un boîtier commun pour les haut-parleurs et des moyens de liaison de chaque haut-parleur audit boîtier; - le boîtier comporte au moins une cloison transversale délimitant au moins deux chambres indépendantes dans chacune desquelles est disposé au moins un haut-parleur; - chaque chambre indépendante est équipée d'un évent calibré de mise en communication avec une tubulure d'échappement propre à la sortie associée; - la partie fixe de chaque haut-parleur comporte un aimant et au moins une pièce polaire définissant un circuit magnétique, et la partie mobile de chaque haut- parleur comporte une bobine d'excitation reçue mobile dans un entrefer du circuit magnétique défini par la partie fixe; - les parties fixes de deux haut-parleurs comportent un aimant com- mun; - les parties fixes d'au moins deux haut-parleurs définissent un même circuit magnétique dans des entrefers duquel sont disposées les bobines d'excitation des haut-parleurs; et - le dispositif comporte deux haut-parleurs disposés sensiblement coaxialement et avec leur partie mobile tournée dans des sens opposés. 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 1A est une vue schématique d'un moteur thermique de propulsion d'un véhicule automobile associé à un réseau d'échappement incorporant un dispositif acoustique d'un premier type - la figure lB est une vue analogue à celle de la figure 1A, la ligne d'échappement incorporant un dispositif acoustique d'un second type; - les figures 2A et 2B sont des vues schématiques en coupe longitu- dinale d'un premier mode de réalisation d'un dispositif acoustique selon l'in- vention, respectivement, du premier type et du second type; - les figures 3A et 3B sont des vues schématiques en coupe longitu- dinale d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif acoustique selon l'invention, respectivement, du premier type et du second type; - les figures 4A et 4B sont des vues schématiques en coupe longitu- dinale d'un troisième mode de réalisation d'un dispositif acoustique selon l'invention, respectivement, du premier type et du second type; - les figures 5A et 5B sont des vues schématiques en coupe longitu- dinale d'un quatrième mode de réalisation d'un dispositif acoustique selon l'invention, respectivement, du premier type et du second type; - les figures 6A et 6B sont des vues schématiques en coupe longitu- dinale d'un cinquième mode de réalisation d'un dispositif acoustique selon I'invention, respectivement, du premier type et du second type; et - les figures 7A et 7B sont des vues schématiques en coupe longitu- dinale d'un sixième mode de réalisation d'un dispositif acoustique selon l'in- vention, respectivement, du premier type et du second type. L'installation représentée sur la figure 1 comporte un moteur thermi- que 10 dont les sorties sont reliées à un réseau d'échappement 12 ainsi qu'une installation d'atténuation active de bruit 14 incorporant un unique dispositif acoustique 16A selon l'invention. Plus précisément, le réseau d'échappement 12 comporte deux lignes d'échappement séparées 18A, 18B reliées aux sorties de cylindres diffé- rents du moteur 10. Ces lignes 18A et 18B convergent vers un silencieux intermédiaire 20 avant de se séparer à nouveau pour former deux tubulures de sortie distinctes 22A, 22B. Les tubulures 22A, 22B, formant les extrémi- tés des lignes d'échappement 18A et 18B respectivement, s'achèvent par des sorties d'échappement 24A, 24B. L'installation 14 d'atténuation active du bruit comporte des capteurs de sons 26A, 26B disposés au voisinage immédiat des sorties 24A, 24B. Ces capteurs de sons formés par exemple par des microphones sont connectés à une unité de pilotage 28, elle-même connectée par deux faisceaux de fils distincts au dispositif acoustique 16A afin que celui-ci produise, pour chaque ligne d'échappement 18A, 18B, des anti-bruits distincts et propres à la ligne d'échappement. De manière générale, et comme illustré par exemple sur la figure 2A, le dispositif acoustique 16A comporte dans un même boîtier deux haut- parleurs dont les parties fixes sont solidarisées l'un à l'autre, chacun des haut-parleurs ayant sa partie mobile mise en communication avec une tu- bulure 22A ou 22B des lignes d'échappement 18A et 18B. L'unité de pilotage 28 est adaptée pour produire des signaux d'exci- tation distincts pour chacun des deux haut-parleurs propres à une ligne. Plus précisément, dans le mode de réalisation de la figure 1A, les deux haut-parleurs sont logés dans un même boîtier et les parties mobiles des deux haut-parleurs sont mises en communication avec la ligne d'échap- pement associée par des conduites de liaison 30A, 30B, piquées sur chacun des tubulures 22A, 22B. Au contraire, et comme illustré sur la figure lB, o les éléments iden- tiques à ceux de la figure 1A sont désignés par les mêmes numéros de réfé- rence, le dispositif acoustique noté 16B d'un second type présente un boîtier dans lequel sont logés les deux haut-parleurs, ce boîtier étant traversé de part en part par les tubulures 22A, 22B. Ainsi, la liaison du dispositif acous- tique 16B aux tubulures 22A, 22B et notamment la mise en communication des parties mobiles des haut-parleurs avec la ligne d'échappement s'effec- tue sans conduite de liaison analogue aux conduites 30A et 30B. Les figures qui suivent décrivent dans le détail six modes de réalisa- tion distincts de dispositifs acoustiques pouvant être mis en oeuvre dans les agencements des figures 1A et lB. Ainsi, pour chaque mode de réalisation, un premier et un second type de dispositif acoustique est décrit en regard de figures portant le même numéro suivi respectivement de la lettre A et de la lettre B. Le dispositif acoustique représenté sur la figure 2A comporte deux haut-parleurs 52, 54 disposés coaxialement suivant un axe X-X. Ils sont lo- gés à l'intérieur d'un boîtier 56. Ce boîtier est généralement de révolution autour de l'axe X-X. Il délimite deux chambres indépendantes 58, 60 dans lesquelles sont reçus les haut-parleurs, respectivement 52 et 54. Les deux chambres 58 et 60 sont séparées par une cloison transversale 62 constituée d'une paroi pleine s'étendant perpendiculairement à l'axe X-X. Les chambres 58 et 60 sont en outre obturées par une paroi frontale notée respectivement 66, 68 pour les chambres 58 et 60. Ces parois fron- tales s'étendent perpendiculairement à l'axe X-X. Elles présentent chacune une ouverture axiale 70, 72 généralement circulaire en regard de laquelle est disposée la partie mobile du haut-parleur associé. En outre, chaque paroi frontale 66, 68 est munie d'un évent calibré 74, 76. Chaque chambre 58 et 60 est accordée sur une fréquence de réso- nance inversement proportionnelle à la longueur de l'évent (?) et au volume de la chambre. Cette fréquence de résonance est donnée par celle du haut- parleur associé à la chambre. Chaque paroi frontale 66, 68 sépare la chambre 58, 60 d'une cham- bre 78, 80 associée de diffusion de l'anti-bruit assurant la mise en communi- cation de la partie mobile de chaque haut-parleur avec la tubulure corres- pondante de la ligne d'échappement. A cet effet, dans le mode de réalisation de la figure 2A, chaque chambre de diffusion 78, 80 comporte une unique ouverture 82, 84 pour la connexion d'une conduite de liaison 30A, 30B. Dans le mode de réalisation des figures 2A et 2B, les deux haut- parleurs 52 et 54 sont identiques. Ils sont généralement de révolution et sont disposés tête-bêche suivant l'axe X-X. Les parties fixes des deux haut- parleurs sont solidarisées l'une à l'autre par l'intermédiaire du boîtier 56. Les parties mobiles des deux haut-parleurs sont mises en communication avec les chambres de diffusion 78 et 80. Plus précisément, dans ce mode de réalisation, chaque haut-parleur 52, 54 comporte, dans sa partie fixe, un aimant propre. Ces aimants, notés respectivement 86, 88, sont toroïdaux et sont centrés suivant l'axe X-X. Chaque aimant est associé à une première pièce polaire 90, 92 réalisée dans un matériau magnétique et appliquée contre un pôle de l'aimant. Ces pièces polaires comportent un disque de base 94, 96 venu de matière avec un noyau 98, 100 s'étendant suivant l'axe de l'aimant à distance de celuici. Une seconde pièce polaire 102, 104, réalisée dans un matériau ma- gnétique, est rapportée sur l'autre pôle de chaque aimant. Ainsi, pour cha- que haut-parleur, un circuit magnétique toroïdal 106, 108 est défini au tra- vers de l'aimant et des deux pièces polaires associées. Les parties fixes de chaque haut-parleur, ainsi formées des aimants associés aux deux pièces polaires, sont solidarisées à la paroi transversale 64, par exemple par vissage, assurant ainsi la solidarisation l'une à l'autre des parties fixes des haut-parleurs. Les parties mobiles de chaque haut-parleur comporte une membrane , 112 de forme générale tronconique dont la périphérie de plus grand diamètre est liée à la périphérie des ouvertures respectivement 70, 72 des parois frontales. Les membranes sont associées mécaniquement à une bo- bine de commande 114, 116 disposée suivant l'axe X-X dans un entrefer 118, 119 du circuit magnétique défini par la partie mobile du haut-parleur correspondant. Cet entrefer est défini entre le noyau 98, 100 et la seconde plaque polaire 102,104. Chacune des bobines de commande 114, 116 est reliée séparément à l'unité de pilotage 28 pour recevoir des signaux propres aux haut-parleurs afin de produire un anti-bruit spécifique pour la sortie d'échappement consi- dérée. Le dispositif acoustique permet donc d'engendrer, dans chaque ligne d'échappement, un anti-bruit adapté pour l'atténuation des bruits produits par cette ligne d'échappement. Les deux haut-parleurs associés à des lignes d'échappement diffé- rentes étant intégrés dans un même dispositif acoustique, le coût de fabri- cation de celui-ci est particulièrement réduit puisqu'un même boîtier peut être utilisé pour le logement des deux haut-parleurs. De plus, la mise en place des haut-parleurs se trouve facilité puisqu'un unique dispositif doit être placé pour les deux lignes d'échappement, réduisant ainsi le temps de mise en place des deux haut-parleurs sur le véhicule. Le dispositif acoustique représenté sur la figure 2B est du second type. Il diffère de celui illustré sur la figure 2A de premier type seulement en ce que chaque chambre de diffusion 78, 80 en regard de laquelle est placée la partie mobile de chaque haut-parleur comporte non pas une ouverture mais deux ouvertures notées 120, 122, pour la chambre 78, et 124, 126, pour la chambre 80. Ces ouvertures, constituant des entrées et des sorties, sont destinées à être reliées dans la partie courante des tubulures 22A, 22B, afin que les chambres de diffusion 78 et 80 constituent des tronçons de circulation des gaz d'échappement circulant dans les tubulures 22A, 22B. Ainsi, les membranes des haut-parleurs sont mises en contact direc- tement avec les gaz circulant dans les tubulures 22A, 22B. Sur les figures qui suivent sont représentés des modes de réalisation constituant des variantes des premier et second types de dispositifs acous- tiques représentés sur les figures 2A et 2B. Sur ces figures, les éléments identiques ou analogues sont désignés par les mêmes numéros de réfé- rence. Dans le mode de réalisation de la figure 3A, les aimants distincts 86, 88 du mode de réalisation de la figure 2A sont remplacés par un même ai- mant toroïdal 130. Ainsi, les parties fixes des deux haut-parleurs 52 et 54 comportent un aimant commun. De même, les premières pièces polaires des deux haut-parleurs sont venues de matière pour former un noyau com- mun 132 s'étendant sur l'essentiel de la hauteur de l'aimant 130. Ce noyau présente latéralement une collerette 134 en contact avec la partie médiane de l'aimant 130. Dans ce mode de réalisation également, chaque partie fixe d'un haut- parleur présente un circuit magnétique propre 106, 108 dans un entrefer 118,119 duquel est disposée la bobine de commande du haut-parleur. Le dispositif acoustique de la figure 3B ne diffère qu'en ce que la chambre de diffusion 78, 80 comporte deux ouvertures, afin d'être traversée par les gaz d'échappement. Dans le mode de réalisation de la figure 4A, le dispositif acoustique comporte également un unique aimant 130. De même, les premières pièces polaires des parties fixes des deux haut-parleurs sont constituées d'un même noyau cylindrique 140 s'étendant suivant toute la hauteur de l'aimant 130. Le noyau 140 et l'aimant 130 sont magnétiquement découplés dans leurs parties médianes. A cet effet, un anneau 142, réalisé dans un matériau amagnétique, est interposé entre le noyau 140 et l'aimant 130. Ainsi, dans ce mode de réalisation, un unique circuit magnétique noté 144 de forme toroïdale est formé au travers du noyau 140 et de l'aimant 130. Ce circuit magnétique présente deux entrefers 118, 119 définis entre les extrémités de la première pièce polaire et des secondes pièces polaires 102 placées aux extrémités de l'aimant. Les bobines de commande des membranes des deux haut-parleurs sont disposées dans ces entrefers 118, 119. La figure 4B représente un dispositif acoustique du second type dont les haut-parleurs reprennent la structure du dispositif de la figure 4A. Dans le mode de réalisation de la figure 5A, la partie fixe de chaque haut-parleur présente une structure inversée par rapport à celle des haut- parleurs de la figure 2A. En particulier, chaque partie fixe de haut-parleur comporte un aimant , 152 disposé en position centrale suivant l'axe X-X. Une première pièce polaire 154, 156 est rapportée sur chaque pôle de l'aimant. Une seconde pièce polaire 158, 160, ayant une forme de disque, est appliquée contre l'autre pôle de l'aimant. La partie fixe de chaque haut-parleur est liée à la cloison transversale 62 par cette seconde pièce polaire appliquée contre la paroi. La seconde pièce polaire 158, 160 de chaque haut-parleur est pro- longée par une jupe 162 commune aux deux haut-parleurs, celle-ci définis- sant une paroi cylindrique centrée sur l'axe X-X. Cette jupe s'applique dans sa partie médiane contre la tranche des secondes pièces polaires 158,160. La jupe 162 se prolonge jusqu'au niveau des premières pièces polai- res 154, 156 o elle présente des rebords rentrants 164, 166. Ces rebords rentrants 164, 166 et les premières pièces polaires 154, 156 définissent des entrefers annulaires dans lesquels les bobines de commande 114, 116 des haut-parleurs sont montés mobiles. Dans ce mode de réalisation, pour chaque haut-parleur, I'aimant cen- tral et les pièces polaires associées définissent un circuit magnétique toroï- dal 106, 108 propre au haut-parleur. La figure 5B montre un dispositif acoustique de second type repre- nant les éléments du dispositif de la figure 5A. Dans le mode de réalisation des figures 6A et 6B, les structures fixes sont sensiblement identiques à celles des figures 5A et 5B. Toutefois, les deux haut-parleurs comportent un aimant unique 172 placé en position cen- trale faisant saillie de part et d'autre de la cloison transversale 62. La jupe annulaire 152 est reliée à la partie médiane de l'aimant par un anneau magnétique 174. Ainsi, bien que la jupe 152 et l'aimant 172 soient communs aux parties fixes des deux haut-parleurs, deux circuits magnéti- ques indépendants 106, 108 sont définis pour chaque haut-parleur. Les dispositifs acoustiques des figures 7A et 7B sont sensiblement identiques à ceux des figures 6A et 6B, à l'exception de l'anneau 174 qui est remplacé par une couronne 176 réalisée dans un matériau amagnétique. Ainsi, dans ces modes de réalisation, un circuit magnétique commun 144 est défini pour les deux haut-parleurs. Ce circuit magnétique toroïdal pré- sente deux entrefers 118, 119 dans lesquels les bobines de commande 114 et 116 sont montées déplacçables. On conçoit que, quel que soit le mode de réalisation, les deux haut- parleurs du dispositif acoustique étant solidaires, leur montage dans un vé- hicule automobile est facilité, les deux haut-parleurs pouvant être solidarisés simultanément à la structure du véhicule. De plus, la fabrication du dispositif acoustique est plus simple que la fabrication de deux dispositifs disjoints. Bien que les modes de réalisation présentés ici décrivent des dispo- sitifs comportant seulement deux haut-parleurs, un dispositif selon l'inven- tion peut comporter plus de deux haut-parleurs, chaque haut-parleur étant alors associé à une sortie de la ligne d'échappement. REVENDICATIONS 1.- Dispositif acoustique pour une installation d'atténuation active de bruit dans un réseau d'échappement comportant au moins deux tubulures d'échappement (22A, 22B) alimentant deux sorties d'échappement (24A, 24B), caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux haut-parleurs (52, 54), chacun associé à une sortie d'échappement (24A, 24B), des moyens (78, ) séparés de mise en communication de la partie mobile de chaque haut- parleur (52, 54) avec une tubulure d'échappement (22A, 22B) propre a une sortie, et en ce qu'il comporte des moyens (56) de solidarisation les unes aux autres des parties fixes des haut-parleurs (52, 54) pour former un mo- dule unitaire. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de solidarisation comportent un boîtier (56) commun pour les haut- parleurs (52, 54) et des moyens de liaison de chaque haut-parleur audit boî- tier. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le boîtier (56) comporte au moins une cloison transversale (64) délimitant au moins deux chambres indépendantes dans chacune desquelles est disposé au moins un haut-parleur (52, 54). 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque chambre indépendante (58, 60) est équipée d'un évent calibré (74, 76) de mise en communication avec une tubulure d'échappement (22A, 22B) pro- pre à la sortie associée. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie fixe de chaque haut-parleur comporte un ai- mant (86, 88; 130; 150, 152; 172) et au moins une pièce polaire (90, 92; 102, 104; 132, 134; 140; 154, 156, 158, 160, 162, 164, 166; 154, 156, 162, 164, 166, 174,) définissant un circuit magnétique, et la partie mobile de chaque haut-parleur comporte une bobine d'excitation (114, 116) reçue mo- bile dans un entrefer (118, 119) du circuit magnétique (106, 108; 144) défini par la partie fixe. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les par- ties fixes de deux haut-parleurs comportent un aimant commun (130, 172). 7.- Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les parties fixes d'au moins deux haut-parleurs définissent un même circuit ma- gnétique (144) dans des entrefers duquel sont disposées les bobines d'ex- citation (114,116) des haut-parleurs. 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux haut-parleurs (52, 54) disposés sensi- blement coaxialement et avec leur partie mobile tournée dans des sens op- poses.