Brevet FR2818083A1 — publié le 20020614

La présente invention concerne un dispositif acoustique à pavillon interne pour haut-parleur électroacoustique Chargé par une enceinte, permettant de concentrer les ondes sonores, tout en favorisant l'amortissement des pressions acoustiques. Dans la technique actuelle, les pavillons acoustiques sont formés d'un conduit à profil conique, exponentiel, ou hyperbolique. En général, ces pavillons intègrent une chambre de compression, formée entre le corps du pavillon et la face avant du haut-parleur, la face arrière du haut-parleur étant Chargé par un volume clos ou ouvert de type"Bass-Reflex". Il existe aussi des enceintes s'apparentant aux pavillons précités, dites"enceintes à amorce de pavillon", où seule la face arrière du haut-parleur est chargée par un pavillon dorsal replié formant le coffret ; Ces dernières, vu leurs conceptions, ne procurent pas les avantages escomptés. Le rôle d'un pavillon acoustique est d'améliorer le couplage entre le cône (membrane vibrante) du haut-parleur et l'air ambiant. La chambre de compression permet d'accroître la pression acoustique de l'ensemble. (Pavillon = Transformateur d'Impédance Acoustique). Les inconvénients du pavillon classique sont assez négligeables. Les colorations dues à l'effet"porte voix"ou encore la directivité ne sont pas de réelles défauts par rapport aux avantages apportés. L'excellent Rendement ou encore les très faibles excursions de l'équipage mobile en sont les points essentiels. En contre partie, les systèmes à pavillon pour Basse fréquence ne donnent pas toutes satisfactions, assurant un bon rendement dans le Bas-Médium, mais devenant très vite défaillant dans le bas du spectre sonore. encombrement égal, les résultats obtenus avec des enceintes "Bass-Reflex"à rayonnement direct, sont souvent supérieurs. Ce problème est consécutif à un fait essentiel qui se rapporte directement au pavillon et à la seconde Charge qui l'accompagne. Un pavillon classique muni d'une chambre de compression, forme une véritable Charge acoustique qui amortit fermement les variations de pression acoustique produites par la face avant du haut-parleur. En contre partie, la seconde Charge de type close ou"Bass-Reflex", procure un amortissement beaucoup moins puissant à la face arrière du haut-parleur, engendrant de ce fait, un déséquilibre dans l'opposition des pressions acoustiques respectives à ces deux Charges. Les deux Charges ne travaillant pas en harmonie, il se produit un dysfonctionnement qui affaiblit l'ensemble du système. Le dispositif selon l'invention apporte la solution à ces problèmes. Selon ce dispositif, l'enceinte acoustique est composée d'un haut-parleur électrodynamique qui obture par sa face dorsale, formée d'un saladier ajouré, l'ouverture antérieure d'un coffret clos, prévue à cet effet. Selon une première caractéristique, un conduit, dont l'expansion du profil forme un pavillon, est placé directement à l'intérieur du saladier du haut-parleur, juste derrière le cône (membrane vibrante) émetteur de Sons et forme un volume interne très restreint derrière le dit cône sonore, caractéristique d'une chambre de compression. Ce faible volume forme une chambre de compression à taux optimal, favorisant une haute impédance acoustique, dont les dimensions sont calculées en fonction des caractéristiques du haut-parleur, du débattement maximum de l'équipage mobile (Suspensions-Cône-Bobine). Le pavillon reprend en globalité la forme et le profil du cône. Sa section peut-être ronde, carrée, elliptique, et son profil, conique, exponentiel, ou hyperbolique. La partie"grande ouverture"du pavillon (coté où la section est la plus grande), est fixée de manière jointive à la partie interne du saladier, correspondant à la couronne du saladier supportant la suspension périphérique externe du cône. La partie"petite ouverture"du pavillon (coté où la section est la plus petite) n'est pas fixée au fond du saladier. Cette partie forme une ouverture calibrée qui débouche aux environs de la jointure que forme le cône et le support cylindrique de la bobine mobile, juste avant la suspension interne spider du cône. Cette ouverture plus ou moins évasée, forme le col du pavillon et débouche, par l'entremise du saladier ajouré, dans le volume de Charge principal de l'enceinte formé par un coffret clos. Le volume de Charge principal, constitue le volume d'amortissement acoustique, dont la valeur plus ou moins importante est conséquente d'une certaine" élasticité". e Les dimensions de l'ouverture (calibrée) du col du pavillon, qui forme un passage de régulation des pressions et dépressions acoustiques entre la chambre de compression et le volume de Charge principal, sont définies par les paramètres des éléments suivants : - Haut-Parleur + Chambre de Compression = Goulot de Compression. - Goulot de Compression/Volume de Charge Principal. Le col du pavillon (ouverture calibrée) forme une"masse acoustique" constante, par rapport à"l'élasticité acoustique"que présente le volume de Charge principal. Le pavillon forme un élément en matière solide et rigide, réalisé dans le même matériau que celui du saladier ou celui du cône sonore. Le pavillon peut être directement moulé au saladier lui même. (fig 1) Selon un mode particulier de réalisation, le pavillon est placé devant la face avant du haut-parleur, de façon coaxial, et reprend en globalité, la forme et le profil du cône émetteur de Sons. Pour cela, le haut-parleur est fixé à l'envers ; sa face avant pourvue du pavillon, obture l'ouverture antérieure traditionnelle de l'enceinte prévue à cet effet ; sa face arrière, coté aimant moteur, est visible et rayonne les Sons directement dans l'air ambiant par l'entremise du saladier ajouré. La partie de la section du pavillon"coté grande ouverture", est fixée de manière jointive à la partie de la couronne du saladier supportant la suspension périphérique externe du cône. La face avant du cône (non visible vu la position du haut-parleur) forme avec le pavillon, la chambre de compression. Les pressions acoustiques produites dans la chambre de compression sont évacuées vers le volume de Charge principal de l'enceinte par une ouverture calibrée, formée par la partie de la section du pavillon"coté petite ouverture" ; cette ouverture calibrée formant le col du pavillon, est située au centre du cône émetteur de Sons, à proximité du dôme cache-noyau central du dit cône. (fig 2) Toujours suivant cette réalisation, mais selon une différence de constitution, la section du pavillon"coté petite ouverture"est refermée sur elle même. Les pressions acoustiques produites dans la chambre de compression sont évacuées vers le volume de Charge principal de l'enceinte par plusieurs petites ouvertures calibrées, disposées de façon équilibrée sur l'ensemble du conduit formant le pavillon. L'ensemble de ces ouvertures forment le col du pavillon. Selon un autre mode de réalisation, et suivant la configuration premièrement exposée, le pavillon est fixé de manière jointive à l'intérieur du saladier, de part et d'autre de ses deux sections. La partie de la section du pavillon"coté grande ouverture"étant toujours fixée à la partie interne du saladier correspondant à la couronne du dit saladier, la partie de la section du pavillon "coté petite ouverture ! étant fixée au fond du saladier, à la partie du châssis supportant la suspension interne (spider). Les pressions acoustiques produites dans la chambre de compression sont évacuées vers le volume de Charge principal de l'enceinte par plusieurs petites ouvertures calibrées, disposées de façon équilibrée sur la partie haute du pavillon'coté grande ouverture", en regard et vis à vis de la suspension périphérique externe. L'ensemble de ces ouvertures forment le col du pavillon. (fig 3) Selon un autre mode de réalisation, et suivant une construction spécifique du haut-parleur, la partie dorsale du haut-parleur constitue directement le pavillon, le saladier n'étant pas ajouré, mais muni d'ouvertures calibrées. Le volume formant la chambre de compression est compris entre la face arrière du cône et la face arrière du saladier. Les pressions acoustiques produites dans la chambre de compression sont évacuées vers le volume de Charge principal de l'enceinte par plusieurs petites ouvertures calibrées, disposées de façon équilibrée sur l'ensemble du saladier formant le pavillon. L'ensemble de ces ouvertures forment le col du pavillon. (fig 4) Selon un mode complémentaire de réalisation, chaque ouverture calibrée se profile vers l'extérieur du saladier, formant une expansion du col du pavillon, un tunnel de pré-compression. Ce tunnel, plus ou moins évasé, reprend la forme du cône émetteur de Sons : (H-P rond = Tunnel cylindrique). La longueur de ce tunnel, qui définit le volume de pré-compression, est calculée suivant les paramètres de la chambre de compression, par rapport à ceux du volume de Charge principal. (fig 5) Selon un mode différent de réalisation, le pavillon est maintenu au saladier, de part et d'autre de ses deux sections, par deux anneaux en caoutchouc (silentbloc) plus ou moins élastiques. Selon le mode précédent de réalisation, le pavillon est muni de suspensions identiques à celles du cône émetteur de Sons ; ces suspensions qui maintiennent le pavillon, sont placées à l'intérieur du saladier, à l'opposées ou conjointement de celles du cône sonore. Le pavillon"mobile"est constitué d'un cône identique à celui du cône émetteur de Sons ; il est disposé à la file, de façon coaxiale et forme une chambre de compression compacte et équilibrée, dont le volume est calculé suivant l'élasticité et le débattement respectif des suspensions des dits cônes. Il n'y a pas d'ouverture de col de pavillon ; seul la transparence acoustique du cône"passif"formant le pavillon, permet d'obtenir un amortissement des ondes acoustiques à travers le dit cône "passif", Chargé par le volume principal de l'enceinte. (fig 6) Les dessins annexés illustrent à titre d'exemple, différentes possibilités de réalisation de l'invention. La figure 1 représente en coupe, le dispositif selon l'invention. La figure 2 représente en coupe, une variante du dispositif différente par la position du haut-parleur, qui est inversée. Les figures 3,4, 5, et 6 représentent en coupe, des variantes de ce dispositif acoustique. Dans ces figures, seul le haut-parleur est représenté, sans l'enceinte (le coffret clos) formant le volume de Charge (VC) principal du dit haut-parleur. En référence à ces dessins, l'enceinte selon le dispositif comporte un haut-parleur électrodynamique (0), constitué d'un saladier (2) ajouré, dont la couronne (3) forme le châssis avant du dit saladier et supporte la suspension périphérique externe (4) du cône émetteur de Sons (1). La partie centrale du cône (1) est masquée par un cache-noyau (5) en forme de dôme. Le circuit magnétique forme l'aimant moteur (6), dont la bobine mobile (7) est alimentée par des liaisons électriques classiques, "non représentées sur les figures présentées". La suspension interne"spider" (8) maintient et guide l'ensemble de l'équipage mobile (Suspensions-Cône-Bobine). L'ouverture antérieur (9) du coffret (10) reçoit le haut-parleur électrodynamique (0) ; le haut-parleur électrodynamique (0) est muni d'un pavillon interne (11) formant une chambre de compression (12) qui débouche par une ouverture calibrée (13), dans le volume de Charge principal (VC) formé par l'enceinte (10). Le prolongement du col du pavillon peut former un tunnel de pré-compression (14). Selon la forme de réalisation de la figure 6, les suspensions (4') et (8') maintiennent et guident le pavillon (11)"mobile". Dans la forme de réalisation selon la figure 1, le pavillon (11), s'il n'est pas moulé directement au saladier (2) en alliage léger, peut être collé (résine époxyde), soudé, de façon jointive ; seul le col du pavillon forme une ouverture. Suivant le matériau utilisé, le pavillon peut être acoustiquement transparent ou non, absorbant ou non absorbant. Exemple : En métal, plastique, polystyrène, bois, pulpe cellulose. Le haut-parleur est fixé de manière jointive (pâte mastic) à l'ouverture antérieur (9) de l'enceinte (10) prévue à cet effet. Le coffret constituant l'enceinte (10) est réalisé en matériau solide et rigide, tel que du bois ou dérivés de bois (aggloméré), d'une épaisseur et d'une densité correcte, ne provoquant ni toniques, ni résonances, de façon connue en soi. Le coffret constituant l'enceinte (10) est de forme tel que Cubique, ou parallélépipédique, ou cylindrique etc... de façon connue en soi. Suivant le mode de réalisation, les liaisons électriques qui alimentent la bobine mobile, peuvent passer directement par l'ouverture (ou les ouvertures) que forme le col du pavillon, ou à travers des passages étudiés en conséquence, formés par exemple, dans le cas de réalisation de la figure 6, entre les deux spiders. A la figure 2, le haut-parleur est muni d'un cache-noyau (5) à dôme inversé. Ce cache-noyau peut être supprimé, permettant ainsi de favoriser une excellente ventilation de la bobine mobile. Le calcul d'optimisation de la présente invention est effectué selon les paramètres indiqués précédemment. Ce calcul devra être effectué en tenant compte de l'ensemble que forme :"le haut-parleur + la chambre de compression", par rapport au volume de Charge principal de l'enceinte. Le volume de Charge de l'enceinte pourra être évalué en reprenant les bases de calcul pour enceintes closes (dites enceintes à suspension acoustique) à pavillon traditionnel externe. L'optimisation suivant le passage du col donnera : - Ouverture trop grande = Mauvais amortissement, remonter de la Fr. - Ouverture trop petite = Action de Freinage et non d'amortissement. Dans ces deux cas de figure, les résultats donneront une mauvaise réponse impulsionnelle, ainsi qu'une baisse du Rendement. Les formes de réalisations selon les figures 3,4 et 5, sont plutôt destinées à des haut-parleurs de fréquence Médium et Aigu à Charge intégrée, alors que celles des figures 1,2 et 6 sont plus destinées à des haut-parleurs de Basse fréquence. Fonctionnement : Le haut-parleur (H-P) émet des ondes sonores à partir de signaux électriques alternatifs de l'amplificateur. Les ondes sonores produites par la face arrière du cône du H-P forment des variations de pression acoustique directement dans la chambre de compression formée par le pavillon interne. Le taux de compression optimal de la dite chambre, permet d'obtenir une forte pression acoustique, favorisant un couplage parfait entre le cône émetteur de Sons et l'air ambiant. Les déplacements du cône sont contrôlés (amortis) par opposition de pressions d'air, limitant toutes sur-oscillations parasites. Le contrôle de ces sur-oscillations permet de limiter la formation de courant électrique induit (FCEM) au niveau de l'aimant moteur, favorisant ainsi un courant d'alimentation quasi constant. De plus, le pavillon forme un écran acoustique direct, qui reflète les ondes sonores émises par le cône, à travers le cône lui-même, ce dernier étant, plus ou moins"acoustiquement transparent". L'amortissement des fortes variations de pression acoustique produites dans la chambre de compression, est assuré par le col du pavillon, formant une ouverture calibrée qui débouche dans le volume de Charge principal de l'enceinte. Cette amortissement reprend la théorie des brevets d'invention personnels suivants : NO 91 05975-N 91 05976-N 94 14680. L'invention présentée se différencie des précédentes par l'emploi d'un goulot formant une chambre de compression à taux optimal, à haute impédance acoustique. Le principe de cet amortissement est basé sur le résonateur de Helmholtz, qui par l'emploi d'un résonateur composé d'un volume plus ou moins important, débouchant sur un goulot plus ou moins étroit, permet de renforcer ou d'absorber certaines fréquences. L'air contenu dans le volume principal est comparable à un ressort, alors que l'air contenu dans le goulot, de par la très grande célérité des molécules d'air produite par le passage étroit du col, crée une forte résistance, formant ainsi une certaine masse par rapport à l'élasticité du volume principale du résonateur. Dans la présente invention, le cône émetteur de Son et la chambre de compression forment une masse acoustique commune, qui constitue "le goulot de compression acoustique". L'ouverture calibrée du pavillon forme pour sa part, le passage étroit du goulot, et constitue "le col". Le volume de Charge principal de l'enceinte formé par un coffret clos, constitue"le volume élastique". Une optimisation parfaite de ces différents éléments, permet de renforcer l'ensemble des Sons du haut-parleur, dans les limites de la valeur de la résistance acoustique critique, qui correspond à la fréquence de résonance principale (Fr) de l'ensemble. La fréquence de résonance (Fr) est absorbée par"l'élasticité acoustique"du volume de Charge principal de l'enceinte. Selon l'ensemble des figures présentées, Il sera possible d'adapter au haut-parleur, un pavillon acoustique traditionnel extérieur, dont la chambre de compression sera équilibrée par rapport à celle formée par le pavillon interne présenté. Il est bien entendu que les exemples donnés dans ce dossier, éférences aux a en références aux dessins annexés, le sont à titre indicatif, et non limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent être apportées, sans que l'on s'écarte pour cela de la présente invention. REVENDICATIONS 1-Dispositif acoustique à pavillon interne pour haut-parleur électroacoustique Chargé par une enceinte, permettant de concentrer les ondes sonores, tout en favorisant l'amortissement des pressions acoustiques, composé d'un haut-parleur électrodynamique obturant par sa face dorsale, formée d'un saladier ajouré, l'ouverture antérieure d'un coffret clos prévue à cet effet, caractérisé en ce qu'un conduit, dont l'expansion du profil forme un pavillon (11), est placé directement à l'intérieur du saladier (2) du haut-parleur (0), juste derrière le cône "membrane vibrante" (1) émetteur de Sons, et forme un volume interne très restreint derrière le dit cône sonore, caractéristique d'une chambre de compression. Ce faible volume forme une chambre de compression (12) à taux optimal, favorisant une haute impédance acoustique, dont les dimensions sont calculées en fonction des caractéristiques du haut-parleur (0), du débattement maximum de l'équipage mobile (Suspensions-Cône-Bobine). Le pavillon (11) forme un élément en matière solide et rigide, réalisé dans le même matériau que celui du saladier (2) ou celui du cône (1) sonore. Le pavillon (11) peut être directement moulé au saladier lui même. Le pavillon (11) reprend en globalité la forme et le profil du cône (1). Sa section peut-être ronde, carrée, elliptique, et son profil, conique, exponentiel, ou hyperbolique. La partie"grande ouverture"du pavillon (coté où la section est la plus grande), est fixée de manière jointive à la partie interne du saladier (2), correspondant à la couronne (3) du saladier (2) supportant la suspension périphérique externe (4) du cône (1). La partie"petite ouverture"du pavillon (coté où la section est la plus petite) n'est pas fixée au fond du saladier (2). Cette partie forme une ouverture calibrée (13) qui débouche aux environs de la jointure que forme le cône (1) et le support cylindrique de la bobine mobile (7), juste avant la suspension interne"spider" (8) du cône (1). Cette ouverture (13) plus ou moins évasée, forme le col du pavillon (11) et débouche, par l'entremise du saladier (2) ajouré, dans le volume de Charge (VC) principal de l'enceinte (10) formé par un coffret clos. Le volume de Charge (VC) principal, constitue le volume d'amortissement acoustique, dont la valeur plus ou moins importante est conséquente d'une certaine" élasticité". Les dimensions de l'ouverture"calibrée" (13) du col du pavillon, qui forme un passage de régulation des pressions et dépressions acoustiques entre la chambre de compression et le volume de Charge principal, sont définies par les paramètres des éléments suivants : - Haut-Parleur + Chambre de Compression = Goulot de Compression. - Goulot de Compression/Volume de Charge Principal. Le col du pavillon (ouverture calibrée) forme une "masse acoustique" constante, par rapport à"l'élasticité acoustique"que présente le volume de Charge (VC) principal. (fig 1) 2-Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pavillon (11) est placé devant la face avant du haut-parleur (0), de façon coaxiale, et reprend en globalité, la forme et le profil du cône (1) émetteur de Sons. Pour cela, le haut-parleur (0) est fixé à l'envers ; sa face avant pourvue du pavillon (11), obture l'ouverture antérieure (9) traditionnelle de l'enceinte (10) prévue à cet effet ; sa face arrière, coté aimant moteur (6), est visible et rayonne les Sons directement dans l'air ambiant par l'entremise du saladier (2) ajouré. La partie de la section du pavillon"coté grande ouverture", est fixée de manière jointive à la partie de la couronne (3) du saladier (2) supportant la suspension périphérique externe (4) du cône (1). La face avant du cône (1) (non visible vu la position du hautparleur) forme avec le pavillon (ll), la chambre de compression (12). Les pressions acoustiques produites dans la chambre de compression (12) sont évacuées vers le volume de Charge (VC) principal de l'enceinte (10) par une ouverture calibrée (13) formée par la partie de la section du pavillon (11)"coté petite ouverture" ; cette ouverture calibrée (13) formant le col du pavillon (11), est située au centre du cône (1) émetteur de Sons, à proximité du dôme cache-noyau central (5) du dit cône. (fig 2) 3-Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la section du pavillon"coté petite ouverture"est refermée sur elle même. Les pressions acoustiques produites dans la chambre de compression sont évacuées vers le volume de Charge principal de l'enceinte par plusieurs petites ouvertures calibrées disposées de façon équilibrée sur l'ensemble du conduit formant le pavillon. L'ensemble de ces ouvertures forment le col du pavillon. 4-Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pavillon (11) est fixé de manière jointive à l'intérieur du saladier (2), de part et d'autre de ses deux sections. La partie de la section du pavillon"coté grande ouverture"étant toujours fixée à la partie interne du saladier (2) correspondant à la couronne (3) du dit saladier, la partie de la section du pavillon "coté petite ouverture"étant fixée au fond du saladier (2), à la partie du châssis supportant la suspension interne"spider" (8). Les pressions acoustiques produites dans la chambre de compression (12) sont évacuées vers le volume de Charge principal de l'enceinte par plusieurs petites ouvertures calibrées (13), disposées de façon équilibrée sur la partie haute du pavillon (11)"coté grande ouverture", en regard et vis à vis de la suspension périphérique externe (4). L'ensemble de ces ouvertures (13) forment le col du pavillon. (fig 3) 5-Dispositif selon la revendication 1 et la revendication 4 caractérisé en ce que et suivant une construction spécifique du haut-parleur (0), la partie dorsale du haut-parleur (0) constitue directement le pavillon (11), le saladier (2) n'étant pas ajouré, mais muni d'ouvertures calibrées (13). Le volume formant la chambre de compression (12) est compris entre la face arrière du cône (1) et la face arrière du saladier (2). Les pressions acoustiques produites dans la chambre de compression (12) sont évacuées vers le volume de Charge principal de l'enceinte par plusieurs petites ouvertures calibrées (13) disposées de façon équilibrée sur l'ensemble du saladier (2) formant le pavillon (11). L'ensemble de ces ouvertures (13) forment le col du pavillon. (fig 4) 6-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque ouverture calibrée (13) se profile vers l'extérieur du saladier (2) formant une expansion du col du pavillon (11), un tunnel de pré-compression (14). Ce tunnel (14), plus ou moins évasé, reprend la forme du cône (1) émetteur de Sons : (H-P rond = Tunnel cylindrique). La longueur de ce tunnel, qui définit le volume de pré-compression, est calculée suivant les paramètres de la chambre de compression (12) par rapport à ceux du volume de Charge (VC) principal. (fig 5) 7-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pavillon est maintenu au saladier, de part et d'autre de ses deux sections, par deux anneaux en caoutchouc (silentbloc) plus ou moins élastiques. 8-Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le pavillon (11) est muni de suspensions (4') (8') identiques à celles" (4) (8)" du cône (1) émetteur de Sons ; ces suspensions qui maintiennent le pavillon (li), sont placées à l'intérieur du saladier (2), à l'opposées ou conjointement de celles du cône (1) sonore. Le pavillon mobile (11) est constitué d'un cône identique à celui du cône (1) émetteur de Sons ; il est disposé à la file, de façon coaxiale et forme une chambre de compression (12) compacte et équilibrée, dont le volume est calculé suivant l'élasticité et le débattement respectif des suspensions des dits cônes. Il n'y a pas d'ouverture de col de pavillon ; seul la transparence acoustique du cône"passif"formant le pavillon (ll), permet d'obtenir un amortissement des ondes acoustiques à travers le dit cône"passif" Chargé par le volume principal de l'enceinte. (fig 6) 9-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le coffret constituant l'enceinte (10) est réalisé en matériau solide et rigide, tel que du bois ou dérivés de bois (aggloméré), d'une épaisseur et d'une densité correcte, ne provoquant ni toniques, ni résonances, de façon connue en soi. 10-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le coffret constituant l'enceinte (10)"formant le volume de Charge (VC) principal", est de forme tel que Cubique, ou parallélépipédique, ou cylindrique etc... de façon connue en soi.