Brevet FR2910167A1 — publié le 20080620

La présente invention concerne un avertisseur sonore comprenant un boîtier fermé par une membrane oscillante et renfermant un électroaimant comportant une bobine produisant un flux électromagnétique et un élément ferromagnétique apte à confiner ledit flux au voisinage immédiat de la bobine. Les avertisseurs sonores de l'art antérieur, en particulier les avertisseurs électromécaniques, comportent de manière générale un boîtier fermé par une membrane élastique oscillante et renfermant notamment un électroaimant. Cet électroaimant comporte un noyau fixe relié au boîtier, un noyau mobile relié à la membrane oscillante, et une bobine alimentée électriquement, par exemple par la batterie du véhicule, pour produire un flux magnétique. Ce flux magnétique est destiné à faire vibrer la membrane oscillante d'avant en arrière en vue de produire un son qui est en général amplifié à l'aide par exemple d'un disque métallique résonnant ou d'un pavillon (ou trompe). Le principe de fonctionnement de l'avertisseur sonore électromagnétique consiste à faire passer un courant dans la bobine. Ce courant génère alors un champ magnétique induit à travers le boîtier, le noyau fixe et le noyau mobile. La force d'attraction ainsi créée fait déplacer le noyau mobile vers le noyau fixe, selon le principe de l'électroaimant. Au cours de ce déplacement, le noyau mobile entre en contact avec une lame du rupteur et la pousse, puis ouvre mécaniquement le circuit électrique et interrompt par conséquent le passage du courant. Quand le courant dans la bobine est interrompu, la force d'attraction s'annule et le noyau retourne dans sa position initiale en refermant le circuit électrique. Le courant passant de nouveau dans la bobine, le cycle recommence, permettant de faire vibrer la membrane selon une certaine fréquence pour produire le son souhaité. Tous les avertisseurs électromagnétiques existant dans le commerce utilisent un chemin magnétique passant par le noyau mobile, le noyau fixe, le boîtier et la membrane. Ainsi ces composants sont tous conçus en matériau ferromagnétique. Il existe également des avertisseurs sonores électromagnétiques pourvus d'une plaque de champ utilisée pour canaliser les lignes de flux vers le noyau et 2910167 2 réduire la saturation électromagnétique dans la membrane, de manière à améliorer les performances du produit. Cette plaque de champ est en règle générale fixée sur le boîtier, par des rivets traversants ou par des vis. 5 L'utilisation massive de l'acier dans la fabrication des avertisseurs sonores électromagnétiques présente plusieurs inconvénients concernant les points suivants. - le poids de l'avertisseur : plus l'avertisseur est lourd, plus la pièce qui le maintient sur la carrosserie du véhicule est 10 sollicitée par des efforts importants et est soumise à des vibrations perturbantes ; - les parties externes de l'avertisseur doivent être protégées contre la corrosion par des traitements adaptés qui augmentent leur coût, 15 -l'acier étant conducteur, il faut également prendre un grand nombre de précautions pour éviter les courts circuits internes et pour garantir une tension d'isolement suffisante (tension à partir de laquelle se créent des courts-circuits lorsque la résistance entre les deux conducteurs est insuffisante) ; 20 - les lignes de flux électromagnétique passant par la membrane (qui a pour des raisons mécaniques en acier fin une épaisseur de l'ordre de 0,5 mm), il est courant de constater des saturations (l'acier est trop fin pour faire passer le flux) qui limitent l'efficacité du moteur électromagnétique de l'avertisseur ; 25 - les avertisseurs sonores électromagnétiques disposant d'une plaque de champ fixée par des rivets ou des vis présentent des défauts d'étanchéité supplémentaires à gérer aux points de fixation de la plaque de champ, une masse additionnelle qui augmente encore le poids de l'avertisseur, et une efficacité réduite car la plaque 30 n'agit que sur une petite partie du flux à confiner. Ainsi, les avertisseurs sonores de l'art antérieur ne donnent pas entièrement satisfaction. Un but de la présente invention est donc de résoudre les problèmes cités précédemment à l'aide d'une solution simple à mettre 35 en oeuvre, fiable et peu coûteuse. 2910167 3 Pour cela, l'invention propose de modifier le chemin parcouru par le flux électromagnétique créé par la bobine. Plus précisément, la présente invention a pour objet un avertisseur sonore, en particulier pour véhicule automobile, 5 comprenant un boîtier fermé par une membrane élastique oscillante et renfermant un électroaimant comportant une bobine alimentée électriquement pour produire un flux électromagnétique permettant à la membrane d'osciller, un noyau fixe entouré par la bobine et relié au boîtier, et un noyau mobile relié à la membrane oscillante et 10 définissant avec le noyau fixe un entrefer permettant son déplacement, ledit avertisseur sonore étant caractérisé en ce que le boîtier renferme en outre un élément ferromagnétique formant un shunt destiné à canaliser le flux électromagnétique afin de le confiner au voisinage immédiat de la bobine. 15 L'ajout de cette pièce en matériau ferromagnétique permet de canaliser les lignes de flux au plus près de la bobine qui génère le champ, ce qui permet d'améliorer notablement les performances de l'avertisseur sonore car il n'y a plus de saturation du flux dans la membrane. 20 Selon des modes de réalisation préférés, l'avertisseur sonore selon de la présente invention peut comprendre l'une au moins des caractéristiques suivantes : - l'élément ferromagnétique est immédiatement adjacent à la bobine d'électroaimant pour empêcher que le flux électromagnétique 25 se propage dans le boîtier et/ou la membrane oscillante ; - l'élément ferromagnétique a une forme annulaire et entoure la bobine d'électroaimant ; - l'élément ferromagnétique comporte une paroi périphérique cylindrique adjacente à la périphérie de la bobine d'électroaimant 30 et deux parois d'extrémité reliées à ladite paroi périphérique, l'une des parois d'extrémité étant reliée au noyau fixe de l'électroaimant tandis que l'autre paroi d'extrémité est constituée par une rondelle dont l'orifice central livre passage au noyau mobile de l'électroaimant ; 35 - l'orifice central de la rondelle définit un entrefer radial avec le noyau mobile de l'électroaimant ; 2910167 4 - en alternative, l'élément ferromagnétique est en forme de U, est adjacent à la périphérie de la bobine et comporte un corps et des branches ; un isolant électrique est intercalé entre l'élément 5 ferromagnétique et un contacteur électrique apte à être actionné par le noyau mobile lors de son déplacement axial ; - l'isolant électrique se présente sous la forme d'un anneau solidaire de l'élément ferromagnétique ; - le boîtier est réalisé en une matière plastique à haute 10 résistivité électrique et à basse perméabilité électromagnétique ; et - l'élément ferromagnétique est réalisé en acier. L'invention va maintenant être décrite plus en détail en référence à un mode de réalisation particulier illustré sur la 15 figure 1 représentant une vue en coupe d'un avertisseur sonore conforme à la présente invention. L'avertisseur sonore 10 comprend un boîtier 12 réalisé en une matière à haute résistivité électrique et basse perméabilité électromagnétique telle qu'une matière plastique, notamment un 20 polypropylène, un polyamide ou un ABS (Acrylonitrile-Butadiène-Styrène). Cet avertisseur sonore 10 est par exemple installé dans le compartiment moteur d'un véhicule automobile. Le boîtier 12 est fermé par une membrane élastique oscillante 20 destinée à produire un son lorsqu'elle vibre, comme cela a été 25 décrit précédemment. La membrane élastique oscillante 20 est réalisée en acier fin et présente une épaisseur de quelques dixièmes de millimètres pour avoir une bonne flexibilité. Le boîtier 12 renferme un électroaimant 30 comprenant une bobine 32, un noyau fixe 34 relié audit boîtier et un noyau mobile 30 36 relié à la membrane oscillante 20, par exemple par sertissage. Un entrefer F est défini entre le noyau fixe 34 et le noyau mobile 36 de l'électroaimant 30 et permet à la membrane oscillante 20 de vibrer selon l'axe longitudinal XX' de l'électroaimant 30. Le boîtier 12 renferme également un contacteur électrique 40 35 comprenant une lamelle flexible de contact 42. Le contacteur est relié à un connecteur externe 44 branché par exemple sur une 2910167 5 batterie. Selon le principe exposé dans la partie introductive de la présente description, cette lamelle 42 sert à ouvrir un circuit électrique (non représenté) destiné à alimenter la bobine en courant continu de 12V lorsqu'elle est en contact avec le noyau mobile 36 de 5 l'électroaimant 30 pendant la vibration de la membrane oscillante 20, et à fermer ce circuit lorsqu'elle n'est pas en contact avec ledit noyau mobile 36. Le boîtier 12 renferme en outre un élément ferromagnétique 50, appelé également shunt, disposé autour de la bobine d'électroaimant 10 32 et immédiatement adjacent à celle-ci. Plus précisément, l'élément ferromagnétique 50 est réalisé en acier et présente la forme d'un anneau comprenant une paroi périphérique cylindrique 52 adjacente à la périphérie de la bobine et deux parois d'extrémité 53 et 54 reliées orthogonalement à ladite paroi périphérique 52. Ainsi, 15 l'élément ferromagnétique 50 présente une section en forme de C définissant une sorte de cage autour, au-dessus et en dessous de la bobine 32. La paroi 53 est solidaire du noyau fixe 34 tandis que la paroi 54 est constituée par une rondelle dont l'orifice central 56 livre passage au noyau mobile 36 afin que ce dernier puisse se 20 déplacer axialement. A cet effet, les bords de l'orifice central 56 de la rondelle définissent, avec une partie du noyau mobile 36 de l'électroaimant 30, un entrefer radial de faible dimension E. Un isolant électrique 60 est interposé entre l'élément ferromagnétique 50 et la lamelle flexible 42 du contacteur 40. Plus 25 précisément, l'isolant électrique 60 est constitué par un anneau en matière plastique non conductrice électromagnétiquement et électriquement, qui est par exemple moulé directement sur la rondelle. Cet isolant électrique 60 empêche l'élément ferromagnétique 50 d'entrer en contact avec la lamelle flexible 42, 30 en particulier lorsque cette dernière est déformée par flexion par le noyau mobile 36. Ainsi, comme on peut le voir sous la forme de traits pointillés, le flux électromagnétique B créé par la bobine d'électroaimant 32 est confiné à proximité immédiate de cette 35 dernière par l'élément ferromagnétique 50 de sorte que le flux magnétique ne se propage pas dans le boîtier 12, ni dans la membrane 2910167 6 oscillante 20. C'est ce qui permet de réaliser le boîtier 12 en matière plastique. L'ajout du shunt ferromagnétique 50 et la réalisation du boîtier 12 en matière non conductrice électromagnétiquement et 5 électriquement présente les avantages suivants : - la masse de l'avertisseur sonore 10 est optimisée car la quantité d'acier est considérablement réduite ; - la protection à la corrosion de l'avertisseur sonore 10 pose moins de problème ; 10 - le nombre d'isolants électriques à prendre en compte est notablement réduit, ce qui diminue les coûts de fabrication et la complexité d'assemblage ; et - le circuit magnétique possède les mêmes performances que celles des avertisseurs électromagnétiques du commerce à 15 architecture classique, voire des performances supérieures. Il va de soi que la description détaillée de l'objet de l'invention, donnée uniquement à titre d'illustration, ne constitue en aucune manière une limitation, les équivalents techniques étant également compris dans le champ de la présente invention. 20 Ainsi, l'élément ferromagnétique 50 peut avoir la forme d'un U entourant la bobine d'électroaimant 32 et comprenant un corps et deux branches parallèles entre elles. La membrane élastique oscillante 20 peut être réalisée en matière plastique non conductrice électromagnétiquement et 25 électriquement. La tension d'alimentation de la bobine peut être différente de 12V, par exemple 24V, voire 48V pour des applications en dehors du domaine de l'automobile. REVENDICATIONS 1. Avertisseur sonore (10), en particulier pour véhicule automobile, comprenant un boîtier (12) fermé par une membrane élastique oscillante (20) et renfermant un électroaimant (30) comportant une bobine (32) alimentée électriquement pour produire un flux électromagnétique permettant à la membrane (20) d'osciller, un noyau fixe (34) entouré par la bobine (32) et relié au boîtier (12), et un noyau mobile (36) relié à la membrane oscillante (20) et définissant avec le noyau fixe (34) un entrefer (F) permettant son déplacement, caractérisé en ce que le boîtier (12) renferme en outre un élément ferromagnétique (50) formant un shunt destiné à canaliser le flux électromagnétique afin de le confiner au voisinage immédiat de la bobine (32). 2. Avertisseur sonore selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément ferromagnétique (50) est immédiatement adjacent à la bobine d'électroaimant (32) pour empêcher que le flux électromagnétique se propage dans le boîtier (12) et/ou dans la membrane oscillante (20). 3. Avertisseur sonore selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément ferromagnétique (50) a une forme annulaire et entoure la bobine d'électroaimant (32). 4. Avertisseur sonore selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément ferromagnétique (50) comporte une paroi périphérique cylindrique (52) adjacente à la périphérie de la bobine d'électroaimant (32) et deux parois d'extrémité (53, 54) reliées à ladite paroi périphérique, l'une des parois d'extrémité (53) étant reliée au noyau fixe (32) de l'électroaimant (30) tandis que l'autre paroi d'extrémité (54) est constituée par une rondelle dont l'orifice central (56) livre passage au noyau mobile (36) de l'électroaimant (30). 5. Avertisseur sonore selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'orifice central (56) de la rondelle définit un entrefer radial (E) avec le noyau mobile (36) de l'électroaimant (30). 6. Avertisseur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément ferromagnétique (50) est en forme de U, est 2910167 8 adjacent à la périphérie de la bobine et comporte un corps et des branches. 7. Avertisseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un isolant électrique (60) est 5 interposé entre l'élément ferromagnétique (50) et un contacteur électrique (40) apte à être actionné par le noyau mobile (36) lors de son déplacement axial. 8. Avertisseur selon les revendications 7, caractérisé en ce que l'isolant électrique (60) se présente sous la forme d'un anneau 10 solidaire de l'élément ferromagnétique (50). 9. Avertisseur sonore selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boîtier (12) est réalisé en une matière plastique à haute résistivité électrique et à basse perméabilité électromagnétique. 15 10. Avertisseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément ferromagnétique (50) est réalisé en acier.