Brevet FR2920677A1 — publié le 20090313

Dispositif acoustique en particulier pour véhicule automobile La présente invention est relative à un dispositif acoustique, en particulier pour véhicule automobile, comprenant un panneau mince monté mobile en appui périphérique sur un support et au moins un actionneur interposé entre ledit support et ledit panneau pour appliquer sélectivement des vibrations mécaniques audit panneau. On connaît, notamment du document JP-A-10287127, un tel dispositif conçu pour amortir des vibrations élastiques induites dans une vitre telle que celle placée dans la lunette arrière d'un véhicule automobile. II comprend une pluralité d'organes piézo-électriques en contact avec la périphérie de cette vitre et des moyens pour commander la tension appliquée à ces organes en fonction de l'amplitude et de la fréquence de ces vibrations pour induire dans la vitre des contraintes qui en modifie le comportement vibratoire de manière à empêcher ou atténuer ces vibrations. On connaît aussi du document WO-A2-03088205 un dispositif acoustique conçu pour faire fonctionner une telle vitre de lunette arrière en haut-parleur de basses, pour la sonorisation de l'habitacle du véhicule. La vitre est mise en vibration par des actionneurs combinant chacun un cristal piézo-électrique à un "organe d'échange" amplificateur des mouvements du cristal. Cet organe d'échange comprend une arête centrale et deux jeux symétriques de lamelles articulées sur cette arête. La géométrie complexe de cet organe en fait une pièce fragile et de coût de fabrication élevé. Cette pièce ne peut en outre être standardisée car elle doit être dimensionnée en fonction de la taille de la vitre associée, notamment. Elle est aussi d'implantation difficile du fait qu'elle exige une certaine souplesse de la liaison entre la vitre et la caisse du véhicule. La présente invention a précisément pour but de réaliser un dispositif acoustique, conçu notamment pour participer à la sonorisation d'un habitacle de véhicule automobile, qui ne présente pas ces inconvénients. En particulier la présente invention a pour but de réaliser un tel dispositif 30 qui soit dépourvu d'organes fragiles ou complexes ou encore de standardisation ou d'implantation difficiles. La présente invention a encore pour but de réaliser un tel dispositif qui puisse être implanté sur des vitrages autres que la vitre arrière d'un véhicule automobile ou sur des panneaux possédant une certaine rigidité. On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, avec un dispositif acoustique du type énoncé en préambule de la présente description, ce dispositif étant remarquable en ce que l'actionneur excité par des moyens d'actionnement comprend un profilé élastiquement déformable à section en U comprenant des première et deuxième ailes fixées sur le panneau et sur le support respectivement, le profilé étant actionné mécaniquement à une fréquence acoustique par les moyens d'actionnement pour faire vibrer le panneau par l'intermédiaire d'une déformation appliquée par ces moyens au profilé. Suivant une autre caractéristique du dispositif selon la présente invention, ces moyens d'actionnement comprennent des moyens piézo-électriques. Comme on le verra en plus de détail dans la suite de la présente description, l'actionneur ainsi constitué est de forme simple et de coût de fabrication contenu, comme il sied dans les industries à gros volume de fabrication telles que l'industrie automobile. Il est en outre d'implantation facile dans un véhicule. Selon d'autres caractéristiques de la présente invention : - les moyens piézo-électriques prennent la forme d'un lit de fibres piézo-électriques accolées ou intégrées à l'âme du profilé, - le panneau est un élément du vitrage de l'habitacle d'un véhicule automobile, par exemple par une lunette arrière dudit véhicule, - ledit panneau présente une zone haute et une zone basse, ce panneau étant articulé en zone haute et couplé à l'actionneur en zone basse, - le panneau est articulé en zone haute au moyen d'un cordon de mastic, - le dispositif comprend des joints d'étanchéité disposés sur au moins les côtés latéraux dudit panneau, - le profilé prend la forme d'un cadre fixé près de la périphérie dudit panneau lesdits moyens piézo-électriques étant disposés sur la partie du cadre fixée sur la zone basse dudit panneau, - le dispositif fait fonction de haut-parleur de sonorisation de l'habitacle du véhicule. - le haut- parleur est un haut-parleur de graves, - le profilé est en forme de U ou de V. La présente invention est aussi relative à un véhicule automobile équipé d'un tel dispositif acoustique. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente schématiquement l'organisation générale d'un premier mode de réalisation du dispositif suivant l'invention, - les figures 2 et 3 illustrent schématiquement le fonctionnement du dispositif de la figure 1, - les figures 4 et 5 illustrent schématiquement le principe de fonctionnement de l'actionneur incorporé au dispositif de la figure 1, -la figure 6 est analogue à la figure 2 et illustre un autre mode de réalisation de l'invention, et - les figures 7 et 8 illustrent schématiquement deux autres modes de réalisation du dispositif suivant l'invention. On se réfère à la figure 1 du dessin annexé où la référence 1 repère un panneau mince monté en appui périphérique sur un support (non représenté). A titre d'exemple illustratif et non limitatif, ce panneau est constitué par un élément de vitrage d'un véhicule automobile et, plus particulièrement encore, par la vitre de lunette arrière, ou lunette, d'un tel véhicule. La lunette 1 est mise en vibration par un actionneur 2 de forme allongée, disposé dans sa zone basse, parallèlement à son bord inférieur. Dans sa zone haute, et parallèlement à son bord supérieur, la lunette est garnie d'un joint 3 assurant l'étanchéité de l'espace séparant la lunette de son support à ce niveau. Ce support est alors constitué par la périphérie, convenablement conformée, d'une ouverture de la carrosserie du véhicule. Pour permettre la mise en vibration de la lunette 1 par l'actionneur 2, le joint 3 doit, outre sa fonction d'étanchéité, faire fonction d'articulation pour celle-ci. Pour réunir ces deux fonctions dans un même organe, ce joint 3 peut être constitué par un cordon de colle mastic à base de polyuréthane, par exemple, une telle colle mastic étant d'usage courant dans l'industrie automobile. Sur les côtés latéraux de la lunette 1 on trouve encore d'autres joints 4a, 4b propres à assurer l'étanchéité de ces côtés tout en autorisant le nécessaire débattement de la lunette quand elle est mise en vibration par l'actionneur 2. On se réfère maintenant aux figures 2 à 5 pour décrire la structure et le fonctionnement, suivant la présente invention, de cet actionneur. Les figures 2 et 3 sont des vues schématiques, suivant le trait de coupe Il- II de la figure 1, de l'actionneur dans ses états non excité et excité, respectivement. Sur ces figures, il apparaît que l'actionneur 2 prend la forme d'un profilé 5 en U dont l'âme est doublée par un lit 6 de fibres piézo-électriques de cambrure conforme à celle de cette âme. Les première (5a) et deuxième (5b) ailes du profilé sont fixées par des cordons de colle 7a, 7b respectivement, à la lunette 1 et au support 8 de cette lunette respectivement, le support est formé sur la carrosserie du véhicule comme on l'a vu plus haut. En variante, à la place des cordons de colle, on peut utiliser un surmoulage ou un adhésif. Le profilé 5 est réalisé en un matériau élastiquement déformable choisi parmi les nombreux matériaux métalliques, plastiques ou composites, par exemple, présentant l'élasticité requise. Suivant l'invention, c'est en déformant ce profilé de manière à faire varier cycliquement l'écartement de ses ailes 5a, 5b que la lunette 1 est mise en vibration. Cette déformation est obtenue par excitation du lit 6 de fibres piézo-électriques, comme on va l'expliquer à l'aide des figures 4 et 5. Sur ces figures on a représenté un panneau connu, constitué par un lit de fibres piézo-électriques 10 associées à des moyens 11 d'alimentation en énergie électrique, le tout étant monté sur un substrat souple 12. Au repos ce substrat présente une cambrure, comme représenté à la figure 4. De tels panneaux sont connus dans l'industrie, notamment dans l'industrie aérospatiale, où ils sont utilisés comme batteurs. Plus précisément, ces panneaux sont constitués d'un substrat sur lequel sont implantés un réseau d'électrodes et les fibres piézo-électriques. Les électrodes servent à appliquer aux fibres piézo-électriques le champ électrique permettant de modifier l'état du substrat. Un champ négatif a pour conséquence l'allongement des fibres piézo-électriques, tandis qu'un champ positif provoque leur contraction. Le fonctionnement d'un tel panneau est notamment décrit dans l'article � Exploiting Functional Fibres in Advanced Composite Materials � dont les auteurs sont Etches JA, Scholey JJ, Williams GJ, Bond IP, Mellor PH, Friswell MI, Lieven NAJ, daté du 19/02/2006. Quand on applique un champ électrique aux fibres du panneau, celles-ci appliquent au substrat 12 un effort qui le fait passer dans la configuration sensiblement plane représentée à la figure 5. On conçoit donc qu'en soumettant ces fibres à une excitation électrique périodique, le substrat 12 bat entre les deux formes représentées aux figures 4 et 5, à la fréquence de cette excitation. On utilise cette propriété dans le dispositif suivant la présente invention pour déplacer les ailes 5a et 5b du profilé 5 interposé entre le support 8 de la lunette 1 et cette lunette. Pour ce faire, le dispositif comprend des moyens d'alimentation électrique (non représentés) possédant une tension hachée à fréquence permettant d'exposer les fibres du lit 6 à un champ électrique propre à faire varier à cette fréquence la cambrure du lit de fibres, et donc celle de l'âme du profilé 5 dont il est solidaire. La variation de cette cambrure provoque une variation de même fréquence de l'écartement des ailes 5a et 5b du profilé 5, comme symbolisé par la double flèche f sur la figure 3, cet écartement battant ainsi entre celui représenté à la figure 2 (fibres au repos) et celui représenté à la figure 3 (fibres excitées). La variation de cet écartement assure la mise en vibration de la lunette 1 à la fréquence acoustique choisie, comme symbolisé par la double flèche F à la figure 3. La lunette vibre ainsi à la manière de la membrane d'un haut-parleur classique pour engendrer une émission sonore perceptible dans l'habitacle du véhicule. II apparaît maintenant que l'actionneur du dispositif suivant l'invention, basé sur le battement des ailes d'un simple profilé en U, est de structure moins complexe et moins fragile, donc de moindre coût de fabrication, que les actionneurs connus de l'art antérieur. Bien évidemment, la forme du profilé sera adaptée et peut être de toute 30 autre forme, par exemple en forme de V ou de forme différente possédant deux ailes indépendantes. D'autres configurations de l'actionneur sont possibles. C'est ainsi que le lit 6 de fibres piézo-électriques pourrait être intégré au profilé 5 plutôt qu'accolé à celui-ci. Cette intégration peut être obtenue par des techniques connues de fabrication de matériaux composites ou par surmoulage, par exemple. De même, des moyens équivalents pourraient être substitués au "profilé" proprement dit. A titre d'exemple, on pourrait former une pièce moulée, ou injectée directement sur la lunette par encapsulation. Le lit de fibres serait alors placé en fond de moule, avant l'injection. Sur la figure 1, on a schématisé un seul actionneur courant sur toute la largeur de la lunette. On pourrait implanter plusieurs actionneurs alignés, en fonction de l'effort à appliquer pour mettre la lunette en mouvement (qui dépend notamment des performances acoustiques recherchées). Cela permet de jouer sur la surface du lit de fibres embarquées sur chacun d'eux. Dans le mode de réalisation des figures 2 et 3, un joint d'étanchéité 13 collé entre le support 8 et la lunette 1 protège le lit de fibres 6 de l'actionneur 2 des agressions atmosphériques. On a représenté à la figure 6 une variante de ce mode de réalisation dans laquelle la concavité du profilé 5 en U est tournée vers l'intérieur de l'habitacle et non vers l'extérieur, donc en zone sèche. Cette variante permet de supprimer le joint d'étanchéité, devenu inutile. Le profilé doit alors cependant courir sur toute la largeur de la lunette, entre les deux joints latéraux 4a et 4b, pour servir aussi de joint d'étanchéité, comme représenté sur la figure 1, Sur les figures décrites jusqu'à présent, il apparaît que le montage de la lunette 1 exige plusieurs liaisons ou interfaces spécifiques avec le support 8 de cette lunette formé sur la carrosserie ou caisse du véhicule. En partie haute la liaison 3 doit servir aussi d'articulation. Sur les côtés latéraux, les joints 4a et 4b collés sur la lunette doivent être étanches. La partie basse est liée à un, ou plusieurs actionneurs. On a schématisé à la figure 7 un mode de réalisation de l'invention comportant un autre type de liaison, plus simple, entre la lunette 1 et son support 8. Sur cette figure, le profilé prend la forme d'un cadre 5' fixé près de la périphérie de la lunette 1. Des lits de fibres 6', 6" sont fixés sur le cadre, en zone basse, pour constituer des actionneurs de la lunette 1. Comme pour les actionneurs décrits plus haut, le cadre 5' peut être réalisé en matériau métallique, plastique ou composite. II présente une section similaire, en U. Cette solution présente l'avantage de permettre le collage de la lunette sur la caisse du véhicule avec un seul type d'interface, selon une pratique qui se rapproche de la technique du collage sur finition employée actuellement dans l'industrie automobile pour les vitrages encapsulés. On a schématisé à la figure 8 une variante du mode de réalisation précédent. Dans cette variante les propriétés mécaniques des longueurs successives du cadre 5" varient localement en fonction des besoins. Un tel cadre peut être réalisé par des techniques d'injection bi-matière ou de soudure par ultrasons, par exemple. Les parties 5"a et 5"b du cadre 5" situées en zone haute et en zone basse de la lunette respectivement, peuvent être alors plus rigides, relativement, que les parties latérales 5"c et 5"d qui doivent rester souples, bien que collées sur la caisse, pour permettre à la lunette 1 de vibrer en émettant des sons audibles dans l'habitacle du véhicule, aux fréquences acoustiques choisies. On peut alors aussi faire varier localement la forme et les dimensions de la section du cadre pour modifier le comportement mécanique des longueurs successives de ce cadre. C'est ainsi que la partie supérieure 5"a de ce cadre peut avoir une section pleine plutôt qu'en U pour présenter une plus forte rigidité. Le dispositif suivant l'invention apporte divers avantages, outre ceux déjà signalés plus haut en matière de simplicité, de robustesse et d'abaissement du coût de fabrication de l'actionneur. C'est ainsi qu'il permet de s'affranchir de la nécessité de dimensionner les actionneurs par rapport aux spécificités acoustiques de chaque véhicule. On peut maintenant utiliser un seul type de pièce mécanique, profilé ou cadre, et dimensionner seulement la taille du lit ou panneau de fibres pour l'adapter à l'effort requis selon la taille du vitrage utilisé et le volume de l'habitacle. On va ainsi vers une standardisation plus poussée, favorable elfe aussi à l'abaissement des coûts de fabrication. L'implantation du dispositif sur le véhicule est également simplifiée. En effet, avec le mode de réalisation à actionneur unique en zone basse, il est possible de supprimer le joint d'étanchéité dans cette zone comme on l'a vu plus en détail dans la description du mode de réalisation de la figure 6. Avec le mode de réalisation à cadre, on reste proche du procédé de collage sur finition actuel. Le dispositif suivant l'invention peut être associé à des vitres d'habitacle fixées sur une structure rigide autres que la lunette arrière, telles que par exemple un toit vitré ou le pare-brise du véhicule, voire un fenestron ou une custode. Il permet de diffuser du son sur la majeure partie du spectre auditif humain. Il est toutefois plus particulièrement destiné à jouer le rôle de haut-parleur de graves pour remplacer notamment, de manière économique, le coûteux et volumineux caisson classique de basses prévu dans les installations de sonorisation de haute fidélité embarquées dans les véhicules automobiles. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. C'est ainsi que l'invention peut trouver aussi des applications dans la sonorisation d'immeubles vitrés. Elle peut aussi servir à induire dans une vitre des contraintes qui en modifie le comportement vibratoire de manière à empêcher ou atténuer des vibrations de cette vitre, selon une application citée en préambule de la présente description. Elle peut également s'appliquer à tout vitrage que l'on souhaite utiliser pour réduire un bruit environnant ; par exemple, il peut être utilisé pour contrer une plage de fréquence désagréable émise par le moteur du véhicule, pour cela un signal en opposition de phase est émis. Il est également à noter que l'invention peut s'appliquer à tout panneau même opaque suffisamment rigide, comme par exemple des panneaux situés au niveau du garnissage de l'habitacle du véhicule. REVENDICATIONS 1.Dispositif acoustique, en particulier pour véhicule automobile, comprenant un panneau mince (1) monté mobile en appui périphérique sur un support (8) et au moins un actionneur (2) interposé entre ledit support (8) et ledit panneau (1) pour appliquer sélectivement des vibrations mécaniques audit panneau (1), ledit actionneur (2) étant excité par des moyens d'actionnement (6), caractérisé en ce que ledit actionneur comprend un profilé (5) élastiquement déformable comprenant des première (5a) et deuxième (5b) ailes fixées sur ledit panneau (1) et sur ledit support (8) respectivement, ledit profilé (5) étant actionné mécaniquement par lesdits moyens d'actionnement (6) pour faire vibrer ledit panneau (1) par l'intermédiaire d'une déformation appliquée par lesdits moyens d'actionnement (6) audit profilé (5). 2. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'actionnement comprennent des moyens piézo-électriques (6). 3. Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens piézo-électriques prennent la forme d'un lit (6) de fibres piézo-électriques accolées à l'âme dudit profilé (5). 4. Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens piézo-électriques prennent la forme d'un lit (6) de fibres piézo-électriques 20 intégrées à l'âme dudit profilé (5). 5. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit panneau (1) est un élément du vitrage de l'habitacle d'un véhicule automobile, par exemple, une lunette arrière dudit véhicule. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans 25 lequel ledit panneau (1) présente une zone haute et une zone basse, caractérisé en ce que ledit panneau (1) est articulé en zone haute et couplé audit actionneur (2) en zone basse. 7. Dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que ledit panneau (1) est articulé en zone haute au moyen d'un cordon de mastic (3). 30 8. Dispositif conforme à la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comprend des joints d'étanchéité (4a, 4b) disposés sur au moins les côtés latéraux dudit panneau (1). 9. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 6 à 8 couplée à la revendication 2, caractérisé en ce que ledit profilé prend la forme d'un cadre (5'; 5") fixé sur la périphérie dudit panneau (1), lesdits moyens piézo-électriques étant disposés sur la partie dudit cadre (5'; 5") fixée sur ladite zone basse dudit panneau (1). 10. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, faisant fonction de haut-parleur de sonorisation, par exemple, pour l'habitacle dudit véhicule. 11. Dispositif conforme à la revendication 10, caractérisé en ce que ledit 10 haut- parleur est un haut-parleur de graves. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le profilé est en forme de U ou de V. 13. Véhicule automobile équipé d'un dispositif acoustique conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 12. 15