Brevet FR2977062A1 — publié le 20121228

Diffuseur pour avertisseur sonore de type à disque et avertisseur sonore comprenant un tel diffuseur Domaine technique de l'invention L'invention concerne le domaine de la génération d'ondes sonores d'avertissement, notamment des avertisseurs sonores, par exemple 10 destinés à équiper un véhicule automobile. L'invention a pour objet plus particulièrement d'une part un diffuseur pour avertisseur sonore de type à disque et d'autre part un avertisseur sonore à disque comprenant un tel diffuseur. Enfin, elle concerne également un véhicule automobile et un système d'alerte comportant un tel avertisseur sonore. État de la technique 20 Un premier type d'avertisseur sonore connu concerne un avertisseur sonore de type à cornet ou à trompe. Toutefois, la fiabilité de ce type d'avertisseur est très médiocre en pratique en raison notamment de sa forme ouverte au niveau du cornet, laissant pénétrer à tort de l'eau et de 25 la poussière sur le rupteur mécanique disposé à l'intérieur du corps de l'avertisseur. Il en résulte bien souvent une perte de contact électrique se traduisant par des ruptures intempestives de fonctionnement de l'avertisseur, ce qui évidemment n'est pas satisfaisant. 30 Pour tenter de remédier à ces problèmes, certains fournisseurs proposent des avertisseurs sonores à cornet comprenant un rupteur 15 électronique se substituant au rupteur mécanique classique. Cela n'empêche pas la pénétration de l'eau et des poussières à l'intérieur du corps de l'avertisseur mais en diminue les conséquences : le rupteur électronique reste étanche et peut conserver sa fonctionnalité en dépit de la présence d'eau ou de poussière. Toutefois, cette solution présente le principal inconvénient d'être très onéreuse. D'autres avertisseurs sonores à cornet comprennent une grille en entrée du cornet afin de tenter de limiter la pénétration néfaste de poussières, mais l'efficacité globale de cette protection ne donne pas satisfaction en pratique. C'est l'une des raisons de l'existence d'un second type d'avertisseur sonore présentant une fiabilité nettement supérieure, de type à disque. Le document FR-A1-2940710 décrit un tel avertisseur électronique à disque, utilisant en outre un photo-interrupteur. Le diffuseur pour avertisseur sonore à disque comprend classiquement une zone de couplage destinée à subir une vibration à une fréquence fondamentale d'excitation adaptée pour induire une entrée en résonance du diffuseur, conduisant à l'émission d'une onde sonore d'avertissement. Au sein de l'avertisseur sonore, une membrane vibrante elle-même éventuellement sollicitée par un dispositif de génération de vibrations, peut présenter un couplage vibratoire avec le diffuseur dans sa zone de couplage par exemple située au centre du diffuseur adoptant par exemple une forme de révolution. L'excitation de la membrane peut être réalisée de manière électromagnétique, avec point de contact au niveau d'un rupteur mécanique, ou bien de manière électronique, sans point de contact, à l'aide d'un rupteur électronique. Toutefois, les avertisseurs sonores de type à disque ne donnent pas entière satisfaction en dépit du coût abordable, car contrairement aux avertisseurs sonores de type à cornet, leurs propriétés acoustiques à l'écoute ne sont pas satisfaisantes. La qualité sonore est critiquable et peu flatteuse car le son est perçu comme désagréable en raison d'une onde sonore d'avertissement produite qui est nasillarde. En effet, le spectre acoustique du diffuseur au cours d'émission de l'onde sonore d'avertissement présente un pic de puissance acoustique aigu résultant de la fréquence de résonance principale du diffuseur métallique d'un tel avertisseur qui est souvent comprise entre 4000 et 5000Hz. Objet de l'invention Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients, en proposant une solution de génération d'ondes sonores d'avertissement qui présente une bonne qualité sonore, qui soit peu onéreuse et fiable. Un premier aspect de l'invention concerne un diffuseur pour avertisseur sonore de type à disque, le diffuseur comprenant une zone de couplage destinée à subir une vibration à une fréquence fondamentale d'excitation adaptée pour induire une entrée en résonance du diffuseur. Le diffuseur est configuré de sorte que l'une de ses fréquences de résonance est sensiblement égale à une harmonique d'ordre « n » de la fréquence fondamentale d'excitation où le nombre « n » est un nombre entier inférieur ou égal à 5. Dans le cas courant où la fréquence fondamentale d'excitation est comprise entre 300 et 450Hz, il en résulte que la fréquence propre principale du diffuseur qui amplifie l'excitation reste avantageusement inférieure à environ 2500Hz, conférant ainsi des qualités acoustiques améliorées tout en conservant une fiabilité et un coût satisfaisants à l'image des avertisseurs sonores de type à disque connus. La forme et/ou la matière et/ou l'épaisseur du diffuseur peuvent être configurées de sorte que le nombre « n » est égal à trois. L'épaisseur du diffuseur peut être comprise entre 0,6mm et 2,4mm. La matière constitutive du diffuseur peut comprendre un plastique. Le plastique peut être un thermoplastique comprenant du polypropylène (PP), ou de l'acrylonitrile butadiène styrène (ABS) éventuellement copolymérisé avec du polycarbonate (PC). Dans le cas où le thermoplastique comprend de l'acrylonitrile butadiène styrène (ABS) co-polymérisé avec du polycarbonate (PC), l'épaisseur du diffuseur peut être de l'ordre de 1,2mm de sorte que sa fréquence de résonance sensiblement égale à une harmonique d'ordre 3 de la fréquence fondamentale d'excitation est sensiblement égale à 1014Hz. Un deuxième aspect de l'invention a trait à un avertisseur sonore de type à disque, équipé d'un diffuseur tel que mentionné ci-dessus, l'avertisseur sonore comprenant un dispositif de génération de vibrations apte à commander une vibration d'une membrane à une fréquence fondamentale d'excitation adaptée pour induire une entrée en résonance du diffuseur pour émettre une onde sonore d'avertissement, le diffuseur présentant, dans sa zone de couplage, un couplage vibratoire avec la membrane. Le diffuseur et la membrane peuvent présenter des formes de révolution dont les axes de révolution coïncident, la zone de couplage du diffuseur étant aménagée à proximité du centre du diffuseur et le couplage vibratoire avec la membrane consistant en un aménagement local d'une liaison encastrement entre le diffuseur et la membrane. Le dispositif de génération de vibrations peut être de type électromagnétique avec point de contact ou de type électronique sans point de contact. Enfin, des troisième et quatrième aspects de l'invention concernent deux utilisations envisageables d'un avertisseur sonore tel que mentionné ci- dessus, à savoir l'aménagement respectivement d'un véhicule automobile comprenant un klaxon comportant un tel avertisseur sonore ou d'un système d'alerte comprenant une sirène d'alarme comportant un tel avertisseur sonore. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés sur les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un exemple d'avertisseur sonore selon le deuxième aspect de l'invention et qui incorpore un exemple de diffuseur selon le premier aspect de l'invention, - la figure 2 représente les courbes d'évolution de deux fréquences de résonance du diffuseur de la figure 1 en fonction de l'épaisseur du diffuseur, - et la figure 3 illustre le spectre acoustique (puissance acoustique en fonction de la fréquence) de l'onde sonore d'avertissement générée par deux avertisseurs sonores de l'art antérieur et par l'avertisseur sonore de la figure 1. Description de modes préférentiels de l'invention Sur la figure 1, un exemple d'avertisseur sonore 10 de type à disque selon le deuxième aspect de l'invention est représenté. Il incorpore un exemple de diffuseur 11 selon le premier aspect de l'invention, qui sera décrit en détail plus loin. Ainsi l'invention concerne, en général, la génération d'ondes sonores d'avertissement, à l'aide de l'avertisseur sonore 10, cette onde étant générée par le diffuseur 11 en réalisant une amplification d'une vibration qu'il subit dans une zone de couplage, cette vibration étant à une fréquence fondamentale d'excitation adaptée pour induire une entrée en résonance du diffuseur. Un tel avertisseur sonore peut avoir de nombreuses applications, comme par exemple servir à la constitution d'un klaxon destiné à équiper un véhicule automobile ou d'une sirène d'alarme utilisée dans un système d'alerte, par exemple anti-intrusion ou anti-incendie. Il existe des avertisseurs sonores à disque de deux types. Les premiers utilisent un dispositif de génération de vibration comprenant un rupteur constitutif d'un point de contact mécanique, tandis que dans les deuxièmes, seul un rupteur électronique sans point de contact est mis en oeuvre. Ainsi que cela est illustré sur la figure 1, dans l'avertisseur sonore 10 à disque de type électronique, quand un premier commutateur 12 est fermé, le courant traverse les deux extrémités du commutateur 12, et revient ensuite dans les bornes d'une batterie de stockage 13 après avoir traversé une bobine 14 par l'intermédiaire du rupteur électronique 15. Dans ce cas, quand le courant circule, un noyau de fer 16 autour duquel la bobine 14 est enroulée est magnétisé pour servir d'électroaimant et tire une armature 17 vers le bas. Lorsque l'armature 17 est tirée vers le bas, le courant est interrompu par le rupteur 15 de sorte que le noyau de fer 16 perd la force électromagnétique, et donc l'armature 17 reprend sa position d'origine par la force élastique de rappel d'une membrane 18 couplée à l'armature 17. Quand l'armature 17 reprend sa position d'origine, la circulation du courant est à nouveau commandée par le rupteur 15 à travers le noyau de fer 16 qui agit comme un électroaimant, et l'armature 17 est tirée de nouveau vers le bas. En répétant les opérations qui précèdent, l'avertisseur sonore 10 génère une onde sonore d'avertissement 19. Dans ce cas, la fréquence fondamentale d'excitation de l'avertisseur 10 est déterminée par la durée requise pour le va-et-vient de l'armature 17 attribuable à la force élastique de la membrane 18 couplée à l'armature 17. À titre d'exemple, l'avertisseur 10 est configuré de sorte que sa fréquence fondamentale d'excitation soit comprise entre 300 et 450Hz, par exemple égale à 338Hz pour certaines applications. L'avertisseur 10 électronique sans contact du type à disque décrit ci-dessus est configuré de telle manière que la membrane 18 et le diffuseur 11 soient fixés coaxialement à l'armature 17 et de telle manière que la vibration générée par la membrane 18 soit amplifiée par le diffuseur 11 en utilisant le phénomène acoustique de résonance. C'est le diffuseur 11 en situation de résonance qui génère concrètement l'onde sonore d'avertissement 19. Il résulte de cette disposition que la vibration de la membrane 18, lorsqu'elle est excitée mécaniquement par le dispositif de génération de vibrations décrit ci-dessus dans une direction transversale (de haut en bas sur la figure 1) à son plan général (qui est horizontal sur la figure 1) et sensiblement en son centre, est amplifiée par le diffuseur 11 en utilisant la résonance. Plus précisément, l'entrée en résonance vibratoire du diffuseur 11 résulte de la vibration de la membrane 18 en raison de l'existence d'un couplage vibratoire par exemple sensiblement en leur centre entre la membrane 18 et le diffuseur 11 qui peuvent à cet effet présenter des formes de révolution et être montés de manière coaxiale l'un par rapport à l'autre, l'axe commun de révolution coïncidant entre eux et avec la direction des ondes d'excitation. La transmission de vibrations de la membrane 18 vers le diffuseur 11 se pratique grâce à ce couplage vibratoire, par exemple de type mécanique. La zone de couplage du diffuseur 11 peut être aménagée à proximité du centre du diffuseur 11 et le couplage vibratoire avec la membrane 18 peut consister en un aménagement local d'une liaison encastrement entre le diffuseur 11 et la membrane 18 qui par ailleurs peut être assujettie à un support 20 au niveau de sa périphérie. Ainsi le dispositif de génération de vibrations peut être, comme décrit ci-dessus, de type électronique sans point de contact, pouvant alors comprendre par exemple une carte électronique ayant un microcontrôleur pilotant le rupteur 15. Toutefois le dispositif de génération de vibrations peut indifféremment être de type électromagnétique avec un rupteur mécanique utilisant un point de contact en substitution au rupteur électronique 15. Ainsi, le diffuseur 11 pour avertisseur sonore 10 de type à disque comprend donc une zone de couplage (par exemple à proximité de son axe de révolution) destinée à subir la vibration de fréquence fondamentale d'excitation, cette fréquence étant adaptée pour induire une entrée en résonance du diffuseur 11. Conformément au premier aspect de l'invention, le diffuseur 11 est configuré de sorte que l'une de ses fréquences de résonance est sensiblement égale à une harmonique d'ordre « n » de la fréquence fondamentale d'excitation où le nombre « n » est un nombre entier inférieur ou égal à 5. Pour parvenir à cette caractéristique essentielle, la forme et/ou la matière et/ou l'épaisseur du diffuseur 11 peuvent être choisis de manière idoine. À titre d'exemple présentant des qualités acoustiques particulièrement intéressantes, la forme et/ou la matière et/ou l'épaisseur du diffuseur 11 sont configurées de sorte que le nombre « n » est égal à trois. Par exemple, l'épaisseur du diffuseur 11 est ajustée en fonction du choix préalable de la matière et du choix de la forme du diffuseur 11. Cet ajustement en épaisseur peut être obtenu au moyen d'une assistance informatique, par exemple en utilisant un logiciel de simulation dans le domaine de l'acoustique. À titre d'exemple, l'épaisseur du diffuseur peut être comprise entre 0,6mm et 2,4mm, notamment en fonction de la matière et de la forme du diffuseur 11. De manière particulièrement avantageuse pour parvenir à l'invention, la matière constitutive du diffuseur 11 peut comprendre un plastique, par exemple un thermoplastique comprenant du polypropylène (PP), ou de l'acrylonitrile butadiène styrène (ABS) éventuellement copolymérisé avec du polycarbonate (PC). La figure 2 illustre une simulation des courbes d'évolution de deux fréquences de résonance du diffuseur 11 de la figure 1 en fonction de l'épaisseur du diffuseur dans le cas où il est constitué d'ABS copolymérisé avec du PC et d'une fréquence fondamentale d'excitation de 338Hz. La première courbe repérée Cl représente l'évolution, en fonction de l'épaisseur du diffuseur, de la fréquence du premier mode de résonance du diffuseur, tandis que la deuxième courbe repérée C2 illustre l'évolution, en fonction de l'épaisseur du diffuseur, de la fréquence du mode principal de résonance du diffuseur. Sur la figure 2, le trait vertical positionné sur une abscisse de 1,2mm coupe la courbe Cl en un point d'ordonnée 750Hz environ et la courbe C2 en un point d'ordonnée 1014Hz environ. Ainsi, cette figure 2 montre qu'une épaisseur du diffuseur de l'ordre de 1,2mm permet que sa fréquence de résonance principale soit sensiblement égale à une harmonique d'ordre 3 de la fréquence fondamentale d'excitation. Par contre, la fréquence de résonance du premier mode de résonance, qui est parasite, est située entre les deuxième et troisième harmoniques de la fréquence fondamentale d'excitation. Une masselotte compensatrice solidaire de l'armature 17 ou de la membrane 18 peut être ajustée en masse afin de maintenir constante la fréquence fondamentale d'excitation indépendamment des caractéristiques du diffuseur, i.e. sa masse, sa matière, son épaisseur, sa fréquence de résonance... L'invention porte également sur un véhicule automobile comprenant un avertisseur sonore 10 tel que défini ci-dessus, ainsi ce véhicule prévoit une utilisation de l'avertisseur sonore 11 en tant que klaxon pour ce véhicule. L'invention porte également sur un système d'alerte comprenant un avertisseur sonore 10 tel que défini ci-dessus, ainsi ce système prévoit une utilisation de l'avertisseur sonore 11 en tant que sirène d'alarme pour ce système anti-intrusion ou anti-incendie notamment. Enfin, la figure 3 illustre le spectre acoustique (puissance acoustique en fonction de la fréquence) de l'onde sonore d'avertissement générée par deux avertisseurs sonores de l'art antérieur et par l'avertisseur sonore 10 de la figure 1. Le spectre repéré S1 concerne une onde sonore générée par un avertisseur sonore de type à cornet. Le spectre repéré S2 concerne une onde sonore générée par un avertisseur sonore de type à disque muni classiquement d'un diffuseur métallique. Le spectre repéré S3 concerne enfin l'onde sonore 19 générée par l'avertisseur sonore 10 de type à disque selon le deuxième aspect de l'invention. Le spectre S1 illustre bien un spectre acoustique ne présentant pas de pics de puissance acoustique très élevés, au contraire du cas du spectre S2 qui montre qu'un pic de puissance considérable se produit entre 4000 et 5000Hz environ avec les diffuseurs de l'art antérieur, c'est-à-dire que la fréquence de résonance de ces diffuseurs qui est sensiblement égale à une harmonique de la fréquence fondamentale d'excitation correspond à une harmonique d'ordre compris entre 12 et 15. Aussi, en référence au spectre S3, la fréquence de résonance du diffuseur 10 qui est sensiblement égale à une harmonique de la fréquence fondamentale d'excitation correspond à une harmonique d'ordre inférieur ou égal à 5. Il en résulte que le spectre S3 présente des pics de puissance moins élevés que dans le cas du spectre S2 à des harmoniques d'ordres supérieurs à 5.15 REVENDICATIONS1. Diffuseur (11) pour avertisseur sonore (10) de type à disque, le diffuseur comprenant une zone de couplage destinée à subir une vibration à une fréquence fondamentale d'excitation adaptée pour induire une entrée en résonance du diffuseur, caractérisé en ce que le diffuseur est configuré de sorte que l'une de ses fréquences de résonance est sensiblement égale à une harmonique d'ordre « n » de la fréquence fondamentale d'excitation où le nombre « n » est un nombre entier inférieur ou égal à 5. 2. Diffuseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la forme et/ou la matière et/ou l'épaisseur du diffuseur sont configurées de sorte que le nombre « n » est égal à trois. 3. Diffuseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'épaisseur du diffuseur est comprise entre 0,6mm et 2,4mm. 4. Diffuseur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la matière constitutive du diffuseur comprend un plastique. 5. Diffuseur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le plastique est un thermoplastique comprenant du polypropylène (PP), ou de l'acrylonitrile butadiène styrène (ABS) éventuellement co-polymérisé avec du polycarbonate (PC). 6. Diffuseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le thermoplastique comprenant de l'acrylonitrile butadiène styrène (ABS) co-polymérisé avec du polycarbonate (PC), l'épaisseur du diffuseur est de l'ordre de 1,2mm de sorte que sa fréquence de résonancesensiblement égale à une harmonique d'ordre 3 de la fréquence fondamentale d'excitation est sensiblement égale à 1014Hz. 7. Avertisseur sonore (10) de type à disque, équipé d'un diffuseur (11) selon l'une des revendications 1 à 6, l'avertisseur sonore comprenant un dispositif de génération de vibrations apte à commander une vibration d'une membrane (18) à une fréquence fondamentale d'excitation adaptée pour induire une entrée en résonance du diffuseur pour émettre une onde sonore d'avertissement (19), le diffuseur présentant, dans sa zone de couplage, un couplage vibratoire avec la membrane. 8. Avertisseur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le diffuseur et la membrane présentent des formes de révolution dont les axes de révolution coïncident, la zone de couplage du diffuseur étant aménagée à proximité du centre du diffuseur et le couplage vibratoire avec la membrane consistant en un aménagement local d'une liaison encastrement entre le diffuseur et la membrane. 9. Avertisseur selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que le dispositif de génération de vibrations est de type électromagnétique avec point de contact. 10. Avertisseur selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que le dispositif de génération de vibrations est de type électronique sans point de contact. 11. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un klaxon comportant un avertisseur sonore selon l'une des revendications 7 à 10. 12. Système d'alerte, caractérisé en ce qu'il comprend une sirène d'alarme comportant un avertisseur sonore selon l'une des revendications 7 à 10.