Brevet FR2975858A1 — publié le 20121130

La présente invention se rapporte à un haut-parleur d'avertissement pour émettre un son d'avertissement. En général, un dispositif haut-parleur pour utilisation dans un appareil de télévision ou dans un ordinateur personnel utilise différents types de technologies dans un effort de réduction d'un pic ou d'un creux d'une caractéristique de fréquence de pression acoustique. Par exemple, la Publication de la Demande de Brevet Japonais No. H9-307985 divulgue une technologie dans laquelle une caractéristique de fréquence est aplatie en réalisant un mécanisme d'amortissement pour amortir des ondes sonores, sur une paroi latérale d'un tube de sons. En se reportant aux dessins de la Publication de la Demande de Brevet Japonais No. H9-307985, une unité de haut-parleur munie d'une membrane conique est utilisée comme dispositif formant haut-parleur. Comme membrane pour une unité de haut-parleur, on dispose d'une membrane en film de résine. La membrane en film de résine a une perte interne relativement élevée et une netteté de résonance relativement basse. De ce fait, la membrane en film de résine contribue à aplatir une caractéristique de fréquence. En plus du dispositif haut-parleur mentionné ci-dessus, dans lequel une caractéristique de fréquence doit être aplatie, il est également réalisé un haut-parleur d'avertissement spécialisé dans l'émission d'un avertissement sonore. Le haut-parleur d'avertissement est quelquefois exposé à un environnement rude de températures dans le cas où le haut-parleur d'avertissement est installé dans un véhicule moteur. Par exemple, l'environnement d'un dispositif haut-parleur installé dans un véhicule devient souvent très chaud en été. Le module élastique d'une membrane est changé en raison du ramollissement d'un film de résine ce qui se traduit par un changement de la pression sonore. Lorsque le film en résine est utilisé dans des conditions de température rudes, il se dégrade pendant le temps, et le module élastique de la membrane change. Cela pose un problème en ce que la pression sonore est réduite si le dispositif haut-parleur est utilisé pendant une longue période de temps. Au vu de ce qui précède, la présente invention a pour objectif la réalisation d'un haut-parleur d'avertissement apte à maintenir une pression sonore même lorsque le haut-parleur est utilisé pendant une longue période de temps. Cet objectif est atteint conformément à la présente invention par un haut-parleur du type indiqué au début qui comprend une unité de haut-parleur pour émettre un avertissement sonore d'une bande de fréquences spécifiées, l'unité de haut-parleur incluant une membrane entraînée par un effet piézoélectrique, et un boîtier pour loger l'unité de haut-parleur, le boîtier ayant un trou de son à travers lequel les ondes sonores produites dans l'unité de haut-parleur sont émises vers un espace externe, et une cavité définie entre la membrane et le trou de son, la membrane étant réalisée en métal. La membrane peut être réalisée en une forme conique pour avoir un diamètre qui augmente dans la direction d'émission des ondes sonores, la membrane incluant une surface courbée dont le centre de courbure se situe à l'extérieur de la membrane. La membrane peut être réalisée en aluminium. Conformément à la configuration de la présente invention, la membrane est réalisée en métal. Ainsi, la membrane subit un changement réduit des propriétés physiques, comme d'un module d'élasticité même sous un environnement de températures élevées. Même si le haut- parleur est utilisé pendant une longue période de temps, il est possible de réduire une dégradation des caractéristiques et de maintenir une pression acoustique. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure lA est une vue frontale représentant un haut-parleur d'avertissement selon un mode de réalisation 5 de la présente invention, et - la figure 1B est une vue en section prise le long de la ligne A-A sur la figure lA ; - la figure 2 est une vue latérale du haut-parleur d'avertissement ; 10 - la figure 3 est une vue arrière du haut-parleur d'avertissement ; - la figure 4 est une vue en section prise le long de la ligne B-B sur la figure lA ; - la figure 5 est une vue en perspective représentant 15 l'aspect extérieur du haut-parleur d'avertissement ; - la figure 6 est une vue en section partiellement à plus grande échelle du haut-parleur d'avertissement ; et - la figure 7 est une vue pour expliquer le fonctionnement du haut-parleur d'avertissement. 20 Un haut-parleur d'avertissement décrit dans la présente est configuré pour émettre un son d'une bande de fréquences d'avertissement sonore si un signal d'alarme indicatif d'une instruction est entré depuis l'extérieur. Le haut-parleur d'avertissement est installé, par exemple, 25 dans un véhicule moteur et est utilisé comme dispositif pour émettre un avertissement sonore lorsqu'un signal d'alarme indicatif d'une anomalie du véhicule est entré. Comme représenté sur les figures 1 à 5, le haut-parleur d'avertissement 1 comprend un boîtier 2 dont la 30 dimension, dans une direction d'émission d'avertissement sonore, est plus petite que les dimensions dans les autres directions. Dans la description qui suit, la direction d'émission de l'avertissement sonore sera référencée comme une direction d'épaisseur du boîtier 2. En d'autres termes, 35 la direction gauche-droite sur la figure 1B est la direction de l'épaisseur du boîtier 2. Le boîtier 2 est configuré pour loger une unité de haut-parleur 3 pour l'émission d'un avertissement sonore, une unité de circuit 4 pour produire un signal d'entraînement afin d'amener l'unité de haut-parleur 3 à émettre un son, et une batterie 5 comme source de puissance. Une portion de stockage de haut-parleur 21 pour stocker l'unité de haut-parleur 3 et une portion de stockage de circuit 22 pour stocker l'unité de circuit 4 et la batterie 5 sont réalisées dans l'espace interne du boîtier 2. Des trous de son 231 pour émettre un avertissement sonore à travers ceux-ci s'ouvrent dans une paroi avant 23 existant à un côté dans le sens de l'épaisseur du boîtier 2. Une cavité 211 est formée dans la région de la portion de stockage de haut-parleur 21 entourée par l'unité de haut-parleur 3 et la paroi avant 23. Un connecteur 6, dans lequel un signal d'alarme est entré de l'extérieur, est réalisé dans la paroi latérale du boîtier 2 près de la portion de stockage de circuit 22. Si un signal d'alarme est entré dans l'unité de circuit 4 à travers le connecteur 6, l'unité de circuit 4 émet un signal d'entraînement à l'unité de haut-parleur 3 en amenant ainsi l'unité de haut-parleur 3 à produire un avertissement sonore. L'avertissement sonore ou le son d'avertissement produit dans l'unité de haut-parleur 3 se propage à travers la cavité 211 et sort ensuite du boîtier 2 à travers les trous de son 231. La cavité 211 est réalisée pour augmenter la pression sonore dans une bande de fréquences de sons d'avertissement en utilisant la résonance. Dans la description suivante, la direction haute- basse sera définie en accord avec la figure 1A. Le boîtier 2 comporte un corps de boîte 25 avec une surface arrière ouverte et un couvercle 27 pour fermer la surface arrière du corps de boîte 25. Le contour du boîtier 2 est défini par le corps de boîte 25 et le couvercle 27. La forme circonférentielle extérieure du boîtier 2 en projection du côté frontal est établie de façon que sa portion inférieure possède une forme en U ouverte vers le haut et que sa portion supérieure a une forme semi-circulaire ouverte vers le bas. En d'autres termes, en une vue frontale, la forme circonférentielle extérieure dans son ensemble du boîtier 2 est une forme en U inversé, les extrémités ouvertes étant interconnectées par une ligne droite. Le corps de boîte 25 comprend une paroi périphérique faisant saillie vers l'arrière de toute la circonférence du bord périphérique de la paroi avant 23 du boîtier 2, et une paroi de séparation 24 faisant saillie de la surface arrière de la paroi avant 23 de manière à bissecter l'espace interne du boîtier 2 dans la direction vers le haut-vers le bas. La paroi de séparation 24 s'étend continuellement de la paroi périphérique de la portion supérieure (référencée ci-après comme "paroi périphérique supérieure") du corps de boîte 25. Une paroi entourant circulairement la cavité 211 est définie par la paroi périphérique supérieure du corps de boîte 25 et la paroi de séparation 24. La dimension en saillie de la paroi de séparation 24 depuis la paroi frontale ou avant 23 est plus petite que la dimension en saillie de la paroi périphérique depuis la paroi frontale 23. Un épaulement (qui n'est pas désigné par un symbole de référence) s'étendant continuellement de l'extrémité arrière de la paroi de séparation 24 est formé dans la paroi périphérique supérieure du corps de boîte 25. Une portion étagée 251 est formée dans la paroi périphérique supérieure du corps de boîte 25 au côté frontal de la portion d'épaulement. Une portion étagée 241 s'étendant continuellement de la portion étagée 251 est formée dans la paroi de séparation 24. Les portions étagées 241 et 251 sont formées de telle sorte que la dimension intérieure de la portion du boîtier 2 entourée par la paroi périphérique supérieure du corps de boîte 25 et la paroi de séparation 24 devient plus petite au côté frontal des portions étagées 241 et 251 qu'à son côté arrière. Un châssis intermédiaire 26 supporté par la portion d'épaulement de la paroi périphérique supérieure du corps de boîte 25 et le bord arrière de la paroi de séparation 24 est agencé dans le corps de boîte 25. Le châssis intermédiaire 26 incluant une plaque de support 260 supportée par la paroi périphérique supérieure du corps de boîte 25 et la paroi de séparation 24 et une paroi de séparation 262 faisant saillie vers l'arrière depuis le bord périphérique d'une ouverture centrale de la plaque de support 260. La plaque de support 260 et la paroi de séparation 262 sont réalisées en une pièce. Une portion saillante de retenue 261 orientée vers les portions étagées 241 et 251, lorsque le châssis intermédiaire 26 est fixé au corps de boîte 25, est formée sur la surface frontale de la portion périphérique extérieure de la plaque de support 260 pour faire saillie du bord entier de la plaque de support 260. D'autre part, le couvercle 27 est réalisé en une forme plate. La portion de bord du couvercle 27 est supportée sur le bord arrière de la paroi périphérique du corps de boîte 25. Une nervure de support 271 fait saillie de la surface avant du couvercle 27 de manière à entourer la portion d'extrémité arrière de la paroi de séparation 262 du châssis intermédiaire 26. Un espace est formé entre une portion de la paroi de séparation 262 et la nervure de support 271. L'unité de haut-parleur 3 et l'unité de circuit 4 sont électriquement connectées l'une à l'autre par l'espace ou l'entrefer (voir figure 4). Dans la configuration décrite ci-dessus, l'espace interne du boîtier 2 entouré par le corps de boîte 25 et le couvercle 27 est divisé par la paroi de séparation 24 et le châssis intermédiaire 26. L'espace entouré par la paroi périphérique supérieure du corps de boîte 25, la paroi de séparation 24, le châssis intermédiaire 26 et le couvercle 27 sert de portion de stockage de haut-parleur 21 pour stocker l'unité de haut-parleur 3. La cavité 211 est définie dans la portion de stockage de haut-parleur 21. L'espace entouré par la paroi périphérique restante du corps de boîte 25, la paroi de séparation 24, le châssis intermédiaire 26 et le couvercle 27 sert de portion de stockage de circuit 22 pour stocker l'unité de circuit 4 et la batterie 5. Sur la surface avant 23 du corps de boîte 25, plusieurs (quatre, dans l'exemple illustré) trous de son 231 sont formés dans la portion périphérique de la région correspondant à la cavité 211 entourée par la paroi périphérique supérieure et la paroi de séparation 24. Comme décrit ci-dessus, la paroi périphérique supérieure du corps de boîte 25 et la paroi de séparation 24 définissent une paroi circulaire entourant la cavité 211. Les trous de son 231 sont agencés à un intervalle régulier autour d'un cercle s'étendant le long de la paroi circulaire. Dans le présent mode de réalisation, lorsque le boîtier 2 est vu du côté avant, les trous de son 231 sont formés dans les régions supérieure, inférieure, gauche et droite. Sur la surface arrière de la paroi avant 23, une nervure de commande annulaire 232 fait saillie vers l'arrière depuis les circonférences intérieures des trous de son 231. L'unité de haut-parleur 3 comprend une plaque piézoélectrique 31 utilisant un bimorphe piézoélectrique comme unité d'entraînement pour produire des vibrations en réponse à un signal d'entraînement. L'unité de haut-parleur 3 comprend en outre une membrane 32 vibrant ensemble avec la plaque piézoélectrique 31 pour produire un son d'avertissement. En d'autres termes, la membrane 32 est fixée à une surface dans le sens de l'épaisseur de la plaque piézoélectrique 31. La plaque piézoélectrique 31 utilisant un effet (titanate zirconate de plomb) est utilisé comme matériau piézoélectrique pour former le bimorphe piézoélectrique. La membrane 32 est réalisée en mince et est réalisée en une forme diamètre qui augmente au loin de la entraîne la membrane 32 en piézoélectrique. Par exemple, du PZT un matériau métallique conique pour avoir un plaque piézoélectrique 31 dans la direction de l'épaisseur de la plaque piézoélectrique 31. Plus spécifiquement, la membrane 32 est un corps de rotation dont l'axe central s'étend dans le sens de l'épaisseur de la plaque piézoélectrique 31. La membrane 32 est réalisée en une forme telle que la distance de la plaque piézoélectrique 31 le long de l'axe central change exponentiellement ou selon un motif de courbe elliptique. En d'autres termes, la membrane 32 est réalisée en un cône courbé ayant une surface courbée dont le centre de courbure existe au côté opposé de l'axe central (au côté extérieur de la membrane 32). La membrane conique 32 est avantageuse en ce que la netteté de résonance est relativement basse et est avantageuse en ce que la pression sonore n'est guère réduite même si la fréquence de résonance de la membrane 32 ne coïncide pas avec la fréquence de résonance de la plaque piézoélectrique 31. Par conséquent, les variations dans la pression sonore sont réduites dans les unités de haut-parleur individuelles 3. Il est également possible d'obtenir une pression de son requise avec un débit augmenté. Comme cela sera décrit ultérieurement, la portion périphérique extérieure de la membrane conique 32 est maintenue flexible. Ainsi, la membrane conique 32 a une propriété, à savoir qu'une déformation se produit difficilement. En d'autres termes, si une membrane en forme de dôme est utilisée dans un environnement dans lequel des objets volants pourraient entrer en collision avec le haut-parleur d'avertissement, par exemple dans un état où le haut-parleur d'avertissement est installé dans un véhicule moteur, il arrive quelquefois que la membrane soit percée ou entaillée par les objets volants, ce qui se répercute ensuite sur la pression sonore. En revanche, la membrane conique 32 n'est guère déformée par les objets volants. Ainsi la membrane conique 32 a une influence réduite sur la pression sonore. La membrane 32 est réalisée en un matériau métallique. De ce fait, les propriétés physiques, comme un module d'élasticité de la membrane 32 changent peu même lorsque le haut-parleur d'avertissement est utilisé dans un environnement de hautes températures, par exemple lorsque le haut-parleur d'avertissement est installé dans un véhicule moteur. Par ailleurs, la membrane 32 ne se dégrade guère même si la température est augmentée et diminuée plusieurs fois. En d'autres termes, le changement de la pression sonore provoqué par les conditions de température ou la variation séculaire reste faible. Cela permet d'utiliser le haut-parleur d'avertissement pendant une longue période de temps. Un matériau d'une plus grande rigidité et d'une vitesse sonique élevée convient comme matériau métallique à partir duquel la membrane 32 est réalisée. L'utilisation de la membrane 32 ayant ces caractéristiques permet de réduire la perte de l'énergie sonore et d'augmenter la pression sonore dans la fréquence de résonance. Dans le présent mode de réalisation, l'aluminium est sélectionné comme matériau métallique exposé ci-dessus. Cependant, il est possible d'utiliser un autre métal comme un alliage de titane et de magnésium. L'unité de haut-parleur 3 est fixée au boîtier 2 en ayant la portion périphérique extérieure de la membrane 32 saisie entre les portions étagées 241 et 251 du corps de boîte 25 et la plaque de support 260 du châssis intermédiaire 26. Comme représenté sur la figure 6, une rainure 253 est formée dans chacune des portions étagées 241 et 251 (seulement la portion étagée 251 est montrée sur la figure 6). Un élément élastique ouvert 252 est ajusté dans la rainure 253. L'élément élastique 252 est partiellement exposé de la rainure 253. La portion périphérique extérieure de la membrane 32 est posée entre la portion saillante de retenue 261 de la plaque de support 260 et les portions étagées 241 et 251. Dans cet état, l'élément élastique 252 établit un contact élastique avec la portion périphérique extérieure de la membrane 32. Cela empêche que les vibrations soient transférées de la membrane 32 au corps de boîte 25. Une portion courbée 322 bombée vers l'avant est formée dans la région de la portion périphérique extérieure de la membrane 32 qui ne vient pas en contact avec la portion saillante de retenue 261. La portion courbée 322 sert à empêcher que les vibrations soient transférées de la membrane 32 vers le corps de boîte 25 et le châssis intermédiaire 26. Par conséquent, la portion courbée 322 et l'élément élastique 252 empêchent le transfert de l'énergie de vibration de la membrane 32 au boîtier 2 et réduisent la perte de l'énergie de vibration. Ainsi, l'énergie de vibration de la membrane 32 est convertie en pression sonore d'une manière efficace. Comme décrit ci-dessus, la cavité 211 est définie dans le corps de boîte 25 au côté avant de l'unité de haut- parleur 3. La cavité 211 est divisée en un espace central et un espace périphérique par la nervure de commande 232. Un espace est formé entre la nervure de commande 232 et la membrane 32. L'espace central et l'espace périphérique de la cavité il communiquent entre eux à travers l'espace ou la fente. L'espace périphérique communique avec l'espace externe du boîtier 2 par les trous de son 231. Par conséquent, les ondes sonores émises par l'unité de haut-parleur 3 se propagent de l'espace central à l'espace périphérique de la cavité 211 à travers l'espace ou la fente et sont émises à l'espace externe du boîtier 2 à travers les trous de son 231. Etant donné que la capacité 211 de la structure décrite ci-dessus est réalisée dans le boîtier 2, la pression sonore de l'avertissement sonore émis par l'unité de haut-parleur 3 peut être augmentée en utilisant la résonance produite selon le principe de résonance de Helmholtz. Plus spécifiquement, comme représenté sur la figure 7, la caractéristique de fréquence (AO) de la plaque piézoélectrique 31 seule montre une plus grande netteté et une pression de son réduite. Cependant, la caractéristique de fréquence (Al) de la combinaison de la plaque piézoélectrique 31 et de la membrane 32 présente une netteté réduite et une pression d'avertissement sonore augmentée. Comme indiqué par la caractéristique de fréquence (A2) sur la figure 7, la pression de l'avertissement sonore peut encore être augmentée en combinant la plaque piézoélectrique 31, la membrane 32 et la cavité 211. Comme décrit ci-dessus, la portion de stockage de circuit 22 entourée par la paroi périphérique inférieure du corps de boîte 25, la paroi de séparation 24, le châssis intermédiaire 26 et le couvercle 27 est formée dans la portion inférieure du boîtier 2. La batterie 5 est stockée dans l'espace de la portion de stockage de circuit 22 entourée par la paroi périphérique inférieure du corps de boîte 25 et la paroi de séparation 24. L'unité de circuit 4 installée sur une carte de circuit est stockée dans l'espace restant de la portion de stockage de circuit 22. Une batterie au lithium, c'est-à-dire une batterie primaire d'une plus grande capacité, est utilisée comme batterie 5. Plusieurs broches de borne 61 sont reliées à la carte de circuit. Comme représenté sur la figure 2, quelques-unes des broches de borne 61 sont agencées dans une portion tubulaire 62 réalisée en une pièce avec la paroi latérale du boîtier 2. La portion tubulaire 62 et les broches de borne 61 forment le connecteur 6. Il est réalisé sur la surface arrière du boîtier 2 une base de fixation 7 utilisée pour fixer le boîtier 2 à un autre membre avec un boulon de fixation 8. La base de fixation 7 comprend une rainure de fixation 71 ouverte vers le haut et vers l'arrière. La portion inférieure de la rainure de fixation 71 est réalisée en une forme de queue d'aronde de sorte que la portion frontale possède une largeur gauche-droite plus grande que la largeur gauche-droite de la portion arrière. En d'autres termes, la portion inférieure de la rainure de fixation 71 possède une portion d'une plus grande largeur 711 formée au côté frontal et une portion de largeur réduite 712 formée au côté arrière. La largeur gauche-droite de la portion de largeur réduite 712 est réglée pour qu'elle soit sensiblement égale au diamètre de la portion de branche du boulon de fixation 8. La largeur gauche-droite de la portion d'une plus grande largeur 711 est réglée pour qu'elle soit sensiblement égale à la largeur de la portion de tête du boulon de fixation 8. La largeur avant-arrière de la portion de plus grande largeur 711 est réglée pour qu'elle soit sensiblement égale à l'épaisseur de la portion de tête du boulon de fixation 8. Par conséquent si la portion de tête du boulon de fixation 8 est insérée dans la portion de plus grande largeur 711, le boulon de fixation 8 est combiné avec le boîtier 2. Un boulon à tête carrée est utilisé comme boulon de fixation 8. REVENDICATIONS1. Haut-parleur d'avertissement, caractérisé en ce qu'il comprend une unité de haut-parleur (3) pour l'émission d'un son d'avertissement d'une bande de fréquences spécifiées, l'unité de haut-parleur incluant une membrane entraînée par un effet piézoélectrique ; et un boîtier (2) pour loger l'unité de haut-parleur (3), le boîtier incluant un trou de son (231) à travers lequel des ondes sonores produites dans l'unité de haut-parleur sont émises vers un espace externe ainsi qu'une cavité (211) définie entre la membrane et le trou de son, la membrane (32) étant réalisée en métal. 2. Haut-parleur d'avertissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la membrane (32) est réalisée en une forme conique pour avoir un diamètre qui augmente dans une direction d'émission des ondes sonores, la membrane incluant une surface courbée ayant un centre de courbure situé à l'extérieur de la membrane. 3. Haut-parleur d'avertissement selon l'une des 20 revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la membrane (32) est réalisée en aluminium.