Brevet FR3035295A1 — publié le 20161021

DISPOSITIF DE SUSPENSION POUR iiAUT-PdFUT, ROCEDE DE FABRICATION ET 'FIAI.J1-7'AR[EURS ASSOCIES DOMAINE TECHNIQUE L'invention se rattache au domaine du matériel acoustique. Elle concerne un dispositif de suspension pour haut-parleur, et plus précisément à un dispositif de suspension reliant un châssis d'un haut-parieur avec une membrane. Elle concerne également un procédé de fabrication du dispositif' de suspension ainsi qu'un haut- parleur comprenant un tel dispositif de suspension. L'invention vise plus spécifiquement un nouveau dispositif de suspension qui présente des avantages en termes de performances acoustiques, notamment en ce qui concerne la régularité de la courbe de réponse en fréquence. ART ANTERIEUR De façon générale, un haut-parleur comprend un châssis fixe et une .membrzute mobile circulaire associée mécaniquement à un bobinage parcouru par un courant représentatif' du signal acoustique à générer. Le haut-parleur comprend également une source de champ magnétique, généralement constant, qui interagit avec le courant parcourant le bobinage pour permettre le déplacement du bobinage et donc de la membrane. Les déplacements de la membrane circulaire par rapport au châssis sont guidés par un dispositif de suspension annulaire comportant un bord extérieur annulaire apte à fixer le dispositif de suspension sur le châssis et un bord intérieur annulaire apte à fixer le dispositif de suspension avec la membrane circulaire. Entre ces deux bords annulaires, le dispositif de suspension comporte un arc de suspension destinée à absorber des contraintes de déplacement produites sur le bord intérieur. Cependant, lors de l'absorption des contraintes de déplacement, les déformations de l'arc de suspension créent des oscillations autour de la position de l'arc de suspension lorsqu'il n'est pas en situation d'absorption. Ces oscillations peuvent résonner et former un mode de résonnance dégradant la qualité de l'onde acoustique 3035295 -2- émise par le haut-parleur. Pour éliminer ces modes de résonnance, il est connu d'augmenter la rigidité de l'arc de suspension. Le brevet américain US 7,463,749 propose de positionner trois excroissances lièmi-toriqucs sous l'arc de suspension afin d'augmenter sa rigidité et de 5 limiter ses déformations. Cependant., la rigidité de l'arc de suspension conditionne la dynamique du haut-parleur, c'est-à-dire le temps nécessaire à la membrane du haut-parleur pour effectuer un déplacement lorsqu'une consigne lui est appliquée. Pour un haut-parleur idéal, la membrane est libre dans l'air et lorsqu'une consigne de déplacement est appliquée à la 10 membrane, elle peut répondre directement en effectuant un déplacement. Le dispositif de suspension a pour première fonction de guider les déplacements de la membrane en translation, mais il constitue un frein au déplacement de la membrane car celle-ci doit vaincre la rigidité de l'arc de suspension pour effectuer un déplacement consécutif à. une commande Ainsi, la solution du brevet américain US 7,463,749 consistant limiter les 15 déformations de l'arc de suspension n'est pas optimale car elle dégrade fortement la dynamique du haut-parleur. La demande de brevet US 2003/0228027 propose de positionner une ou deux excroissances partiellement toriques sur l'arc de suspension pour limiter ses déformations. Il propose également de limiter la rigidité de l'arc de suspension à l'aide 20 d'un profil circulaire des excroissances en fon.ne de créneaux. Le prolil des excroissances en forme de créneau limite le poids de l'arc de suspension et comporte des évidements dont la longueur est déterminée par des essaies empiriques. Cependant, relever et tracer la courbe de réponse d'un haut-parleur est une opération complexe., souvent longue et faisant appel à des équipements rares tels qu'une 25 chambre a.nechoïque. La définition empirique de la forme des créneaux associés à chaque gamme de haut-parieur constitue donc une opération particulièrement longue. En, outre, les excroissances de la demande de brevet US 2003/0228027 ne suivent pas la forme circulaire de l'arc de suspension. Les résonnances annulaires induites par la forme de créneau doivent donc être amorties pour ne pas dégrader les performances du 30 haut-parleurs limitant ainsi l'efficacité de ce dispositif. Le problème technique de l'invention est donc d'absorbe:r efficacement les modes (le résonance d'un dispositif de suspension pour haut-parleur sans impacter négativement les performances du dispositif de suspension. 3035295 EXPOSE DE L' V[NTION La présente invention vise à proposer un dispositif plus facilement réalisable 5 comportant un arc de suspension capable d'absorber efficacement les oscillations et dont le poids est maîtrisé au moyen d'au moins une excroissance dont la position est déterminée selon la position du mode de résonnance. Selon un premier aspect, l'invention concerne un dispositif de suspension pour haut-parleur, ce dispositif comportant un bord extérieur annulaire apte à fixer le 10 dispositif de suspension avec un châssis, un bord intérieur annulaire apte à fixer le dispositif de suspension avec une membrane, et un arc de suspension s'étendant annulairement entre les bords extérieur et intérieur. Cet arc de suspension est apte à absorber des contraintes de déplacement produites au niveau du bord intérieur au moyen d'une déforniation de l'are de suspension formant ainsi au moins un mode de 15 résonnance. Cet arc de suspension comporte au moins une excroissance annulaire positionnée de sorte à minimiser l'au moins un rende de résonnance de l'arc de suspension, la masse de chacune de cette excroissance annulaire étant comprise entre 150% et 400% de la masse d'une partie de l'arc de suspension sur laquelle l'excroissance annulaire est positionnée. 20 L'invention permet ainsi dc définir rapidement et précisément la position des excroissances aptes à réduire significativement les résonnances. En outTe, le poids maitrisé des excroissances limite l'impact de ces excroissances sur la dynamique du haut-parieur. Selon un mode de réalisation, cette excroissance annulaire forme une épaisseur de 25 matière régulière de section radiale circulaire. Cette forme d'excroissance cs particulièrement simple à maîtriser en termes de poids. En outre, des ajustements de la dynamique du haut-parleur peuvent être effectués en modifiant le rayon de la section radiale circulaire de l'excroissance. Selon un mode de réalisation, la masse de l'au moins une excroissance annulaire 30 correspond à environ 250% de la masse d'une partie de l'arc de suspension sur laquelle l'au moins une excroissance annulaire est positionnée. Cette valeur permet d'obtenir un compromis particulièrement adapté entre la dynamique du haut-parleur et le besoin de réduire les résonnances de l'arc de suspension. 3035295 -4- Selon un mode de réalisation, le dispositif comporte une, deux ou trois excroissances annulaires. Selon un second aspect, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un dispositif de suspension pour haut-parieur tel que décrit précédemment comportant les 5 étapes consistant à : exciter le bord intérieur du dispositif de suspension, - mesurer, au cours d'une durée de caractérisation, les déplacements de l'arc de suspension par rapport à un état stable de l'are de suspension., - détecter la position du premier maximum local des déplacements de l'arc de 10 suspension par rapport à l'état stable de l'arc de suspension, et - définir une position d'une excroissance correspondant à une projection du premier maximum local sur l'arc de suspension à l'état stable. Ce procédé de fabrication permet de déterminer la position des excroissances aptes à réduire significativement les oscillations au moyen d'une seule analyse 15 numérique des déplacements de l'arc de suspension. La position du maximum local par rapport à l'état stable de l'arc de suspension permet de mettre en évidence à la fois les creux et les bosses résultants des déformations de l'are de suspension. Selon un mode de réalisation, l'étape consistant à définir une position d'une excroissance comprend les étapes consistant à : 20 - définir au moins un ensemble de positions dont la distance entre les positions est inférieure à 20% de la distance totale de l'arc de suspension à l'état stable, et - déterminer une position moyenne de l'au moins un ensemble de positions correspondant à la position de l'excroissance. Ce mode de réalisation permet d'éliminer les doubles positions détectées à l'aide 25 d'un moyennage dont la précision de 20% est particulièrement adaptée. Selon un mode de réalisation, l'étape consistant à exciter le bord intérieur du dispositif de suspension est effectuée avec un signal caractéristique dont les fréquences évoluent dans une plage dc fréquence prédéterminée. de préférence entre 1001]z et 10 KHz. Il est bien connu que les dispositifs de suspension de très haut de gamme sont 30 réalisés pour être efficaces sur une plage de fréquence caractéristique. Cc mode de réalisation permet de fabriquer un dispositif de suspension particulièrement adapté à sa plage de fréquence caractéristique.. Selon un mode de réalisation, le procédé comporte les étapes consistant à : 3035295 -5- - modéliser numériquement la dynamique du dispositif de suspension en fonction des mesures, au cours d.e la durée de caractérisation, des déplacements de l'arc de suspension par rapport à un état stable de l'arc de suspension, et - définir la taille de l'excroissance par simula[ion numérique du modèle 5 préalablement défini de sorte à minimiser les modes de résonnance et limiter l'impact du poids de l'excroissance, Ce mode de réalisation permet de définir numériquement la taille de l'excroissance améliorant: ainsi les performances de réduction des résonnances et limitant l'impact du poids de l'excroissance sur l'arc de suspension. 10 Selon un mode de réalisation, le procédé comporte les étapes suivantes : - exciter une seconde fois le bord intérieur du dispositif de suspension amélioré lorsqu'une excroissance annulaire a été positionnée sur le dispositif de suspension et que le dispositif de suspension présente encore des modes de résonnances préj udiciables, 15 - mesurer, au cours d'une seconde durée de caractérisation, les déplacements de l'arc de suspension amélioré, c'est-à-dire muni de l'excroissance annulaire, par rapport à un état stable de l'arc de suspension amélioré, - détecter la position du second maximum local des déplacements de l'arc de suspension amélioré par rapport à l'état stable de l'are de suspension amélioré, et 20 - définir une position d'une seconde excroissance correspondant à une projection du second maximum local sur l'arc de suspension amélioré à l'état stable. Ce mode de réalisation permet de positionner une seconde excroissance afin de limiter encore les modes de résonances du dispositif de suspension. En variante, ces étapes peuvent être répétées pour ajouter une troisième excroissance si la limitation des 25 modes de résonance n'est toujours pas suffisante. Selon un troisième aspect, l'invention concerne un haut-parleur comprenant un châssis, une membrane déplaçable en translation, et un dispositif de suspension tel que d écrit précédemment.. 30 DE.scita,..noN SOMMAIRE DES FIGURES La manière de réaliser l'invention ainsi que les avantages qui en découlent, ressortiront bien du mode de réalisation qui suit, donné à titre indicatif mais non 3035295 -6- limitatif, à l'appui des figures annexées dans lesquelles les figures 1 à 11 représentent : - Figure 1 : une vue en coupe radiale d'un dispositif de suspension dans un état stable ; - Figure 2 : une vue en coupe radiale du dispositif de suspension de la Figure 1 5 dans un premier état d'excitation ; Figure 3 : une vue en coupe radiale du dispositif de suspension de la Figure 1 dans un deuxième état d'excitation ; Figure 4 : une vue en coupe radiale du dispositif de suspension de la Figure 1 dans un troisième état d'excitation ; 10 - Figure 5 : une vue en coupe radiale du dispositif de suspension de la Figure 1 dans une étape consistant à définir des ensembles de positions ; - Figure 6: une vue en coupe radiale du dispositif de suspension de la Figure 1 dans une étape consistant à définir une position moyenne ; Figure 7 : une vue en coupe radiale d'un dispositif de suspension muni de trois 15 excroissances annulaires selon un premier mode de réalisation de l'invention; - Figure 8 : un agrandissement d'une excroissance radiale de la Figure 7; Figure 9 : une vue en coupe radiale et en perspective d'un dispositif de suspension muni de deux excroissances annulaires selon un second mode de réalisation de l'invention ; 20 - Figure 10 : une vue en coupe radiale et en perspective d'un dispositif de suspension muni de deux excroissances annulaires selon un troisième mode de réalisation de l'invention ; et Figure 11 : une vue en coupe radiale et en perspective d'un dispositif de suspension muni d'une seule excroissance annulaire selon un quatrième mode 25 de réalisation de l'invention. .-R.IPT1ON DETAILLEE DE L'INVENTION Les Figures 1 à 8 décrivent le procédé de réalisation du dispositif de suspension 30 selon l'invention. Dans une première étape illustrée sur la Figure I, un dispositif de suspension 10 à améliorer est observé pour un état stable. Le dispositif de suspension 10 comporte un bord extérieur 12 annulaire fixe et un bord intérieur 14 annulaire fixé sur une membrane 15 mobile en translation. lin arc de suspension 16 relie annulairement 3035295 -7- les deux bords 12, 14. La membrane 15 est ensuite déplacée pour mesurer les déplacements induits de l'arc de suspension 16 durant une durée de caractérisation. De préférence, la membrane 15 est déplacée sur des fréquences contenues dans une plage de fréquence associée au dispositif de suspension. De préférence, le signal d'excitation 5 de la membrane 15 correspond à un signal sinusoïdal dont. l'amplitude est constante et dont la fréquence est variable entre une fréquence basse et une iréquence haute dans la plage de fréquence, par exemple dans la plage de fréquences 1001-ii, à 101(1-1z. Les Figures 2 à 4 révèlent les résonnances induits sur l'arc de suspension 16 par les déplacements de la membrane 15. Les résonnances de: l'arc de suspension 16 au 10 cours de la durée de caractérisation sont captés numériquement par un échantillonnage et chaque échantillon est analysé afin de détecter des maxima locaux 17. Les mesures sont préférentiellement effectuées par un système d'interférométrie. Le dispositif de suspension 10 est placé sur un support dédié, et un laser est positionné sur un support mobile sur trois axes de sorte à scanner tout la surface émissive du 15 dispositif de suspension 10. Le laser permet de mesurer les déplacements du dispositif de suspension 10 au cours du la durée de caractérisation. Cette mesure permet d'obtenir la mesure des courbes de pression acoustique et de distorsion harmonique du dispositif de suspension 10 au cours du la durée de caractérisation. Les Figures 2 à 4 représentent trois de ces échantillons avec pour référence le 20 dispositif de suspension 16 de la. figure 1. Les maxima locaux correspondent aux sommets des bosses et des creux formés par l'arc de suspension 16 au cours du temps. Le premier maxima 17 et sa projection sur l'arc de suspension 16 à l'état stable (Figure 1) est mesurée, c'est-à-dire le maxima 17 le plus proche du bord intérieur 14 annulaire apte à fixer le dispositif de suspension 10 avec une membrane 15. 25 Sur la Figure 5, la projection du maxima 17 est repérée sur l'arc de suspension 16 à l'état stable (Figure 1) permettant ainsi de déterminer la position d'au moins une ex croissance 20. La caractéristique « positionnée de sorte à minimiser l'au moins un mode de résonance » s'interprète ainsi dans ce document comme positionnée sur i arc de 30 suspension 16 sur le premier maximum local 17. Lorsque plusieurs positions sont déterminées, il peut être utile de rassembler les positions les plus proches pour éviter les doubles détections qui correspondent à une même faiblesse de l'arc de suspension 16. Pour ce faire, la Figure 5 révèle que les 3035295 -8- positions 18 détectées sont .regroupées suivant des ensembles 19 dont la distance est inférieure à 20% de la distance totale de l'arc de suspension 16 à l'état stable. La position de chaque excroissance 20 est alors une position moyenne 21 entre les positions 18 de chaque ensemble 19. La Figure 6 révèle trois positions moyennes 21 5 détectées lors d'un exemple d'analyse correspondant aux Figures 1 à 8. Une excroissance 20 est ainsi positionnée sur l'arc de suspension 16 au niveau de la position moyenne 21. La réponse en fréquence du dispositif de suspension 10 peut. ainsi être nouvellement étudiée et si la réponse n'est pas satisfaisante, c'est-à-dire que l'arc. de suspension 16 amélioré présente encore des modes de résonances 10 préjudiciables, une nouvelle excroissance 20 peut être ajoutée. La Figure 7 illustre un arc d.c suspension 16 amélioré selon un premier mode de réalisation de l'invention par trois excroissances 20 dont la position correspond aux positions moyennes 21 détectées lors de trois améliorations consécutives du dispositif de suspension 10. Les excroissances 20 annulaires sont constituées d'une épaisseur de 15 matière régulière de section radiale circulaire. La Figure 8 illustre que la taille des excroissances 20 annulaires est maîtrisée de sorte que la masse (ou pour un matériau homogène, ie volume) de chaque excroissance 20 est comprise entre 150% et 400% de la masse d'une partie de l'arc de suspension 16 sur laquelle l'au moins une excroissance 20 annulaire est positionnée. 20 Ainsi, le volume 25 de l'excroissance 20 est compris entre 150% et 400% du volume 24 de la partie de l'arc de suspension 16 sur laquelle est implantée l'excroissance 20. De préférence, le volume 25 de l'excroissance 20 correspond à 250 % du volume 24 de la partie de l'arc de suspension 16. En variante, le poids de chaque excroissance 20 peut être, défini numériquement à 25 l'aide d'un modèle numérique du dispositif de suspension 10. La dynamique du dispositif de suspension 10 est alors modélisée numériquement en fonction des mesures des déplacements de l'arc de suspension 16. La taille de l'excroissance 20 est recherchée par simulation numérique du modèle préalablement défini de sorte à minimiser les modes de résonnance et limiter l'impact du poids de l'excroissance 30 La taille de l'excroissance 20 est modifiée entre deux simulations numériques. pour parcourir le rapport de masse de 150% à 400% avec un pas de calcul prédéfini, environ 10%. Pour chaque simulation, la réponse est observée afin de calculer l'amplitude des oscillations du dispositif.' de suspension 10 et la rigidité du bord intérieur 3035295 14 annulaire. L'amplitude des oscillations du dispositif de suspension 10 permet d'estimer numériquement les modes de résonance, il faut donc que cette amplitude soit minimale. La rigidité du bord intérieur 14 annulaire permet d'estimer numériquement l'impact du poids de l'excroissance 20, il faut également que cette rigidité soit 5 minimale. Plus le poids de l'excroissance 20 augmente, plus l'amplitude diminac et plus la rigidité augmente. La principale préoccupation est de réduire les modes de résonance alors, le poids de l'excroissance 20 sera augmenté numériquement dans le rapport de masse 150% 400% jusqu'à diviser par deux l'amplitude des oscillations par rapport aux variations du dispositif de suspension 10 sans excroissance. 10 Dans une autre variante, le poids de chaque excroissance 20 peut être défini en fonction de la distance maximale du maximum local 17 avec l'état stable de l'arc de suspension 16 au cours de la durée de caractérisation tout en restant dans le rapport de masse 150% à 400%. Les Figures 9, 10 et 11 révèlent trois modes de réalisation différents dans 15 lesquelles les contraintes appliquées sur le dispositif de suspension sont différentes. Il en résulte que le nombre d'excroissances diffère, à savoir deux pour les Figures 9 et 10 et une seule pour la Figure 11 et que la position des excroissances 20 diffère également entre les Figures 9 à 11. L'invention permet ainsi de supprimer uniquement les oscillations de l'arc de 20 suspension 16 qui sont identifiées comme préjudiciables pour la qualité d'écoute. Elle vise cependant à ne pas réduire toutes les oscillations car cela entrainerait une réduction trop importante de la dynamique du haut-parleur. En outre, le poids des excroissances 20 est maîtrisé pour limiter les dégradations induites sur la dynamique d'un haut-parleur. 25 L'invention permet ainsi de proposer un haut-parleur dont les performances acoustiques sont accrues à l'aide du dispositif de suspension de l'invention. REVENDICATIONS1. Dispositi f. de suspension (10) pour haut-parleur, ledit dispositif comportant : - un bord extérieur (12) annulaire apte à fixer le dispositif de suspension (10) avec un châssis (13), - un bord intérieur (14) annulaire apte à fixer le dispositif de suspension (10) avec une membrane (15), - un arc de suspension (16) s'étendant annulairement entre les bords extérieur (12) et intérieur (14), - ledit arc de suspension (16) étant apte à absorber des contraintes de déplacement produites sur le bord intérieur (14) au moyen d'une déformation de l'arc de suspension (16) formant ainsi au moins un mode de résonnance, caractérisé en ce que l'arc de suspension (16) comporte au moins une excroissance (20) annulaire positionnée de sorte à minimiser l'au moins un mode de résonnance de l'arc de suspension (16), la masse de l'au moins une excroissance (20) annulaire étant comprise entre 150% et 400% de la niasse d'une partie de l'arc de suspension (16) sur laquelle l'au moins une excroissance (20) arnuitaire est positionnée. 2. Dispositif de suspension selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite excroissance (20) annulaire forme une épaisseur de matière régulière de section radiale circulaire. 3. Dispositif de suspension selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la masse de l'au moins une excroissance (20) annulaire correspond à 250% de la masse d'une partie de l'arc de suspension (16) sur laquelle l'au moins une excroissance (20) annulaire est positionnée. 4. Dispositif de suspension selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte une, deux ou trois excroissan('Ls (20) annulaires. 3035295 -11- 5. Procédé de fabrication d'un dispositifde suspension (10) pour haut-parleur selon l'une des revendications 1 à 4 comportant les étapes consistant à: - exciter le bord intérieur (14) du dispositif de suspension 10), - mesurer, au cours d'une durée de caractérisation, les déplacements de l'arc de 5 suspension (16) par rapport à un état stable de l'arc de suspension (1 6), - détecter la position du premier maximum local (17) des déplacements de l'arc de suspension (16) par rapport à l'étai stable de l'arc de suspension (16), et - définir une position (18) d'une excroissance (20) correspondant à une projection du premier maximum local (17) sur l'arc de suspension (16) à l'état stable. 10 6. Procédé de fabrication d'un dispositif de suspension selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'étape consistant à définir une position (18) d'une excroissance (20) comprend les étapes consistant à - définir au moins un ensemble (19) de positions (18) dont la distance entre les 15 positions est inférieure à 20% de la distance totale de l'arc de suspension (16) à l'état stable, et - déterminer une position moyenne (21) de l'au moins un ensemble de positions (18) correspondant à la position de l'excroissance (20). 20 7. Procédé de fabrication d'un dispositif de suspension selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l'étape consistant à exciter le bord intérieur (14) du dispositif de suspension (10) est effectuée avec un signal caractéristique dont les fréquences évoluent dans une plage de fréquence prédéterminée, de préférence entre 100Hz et 10 KHz. 25 8. Procédé de fabrication d'un dispositif(le suspension selon l'une (les revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à : - modéliser numériquement la dynamique du dispositif de suspension (10) en fonction des mesures, au cours de la durée de caractérisation, des déplacements de l'arc de suspension (16) par rapport à un état stable de l'arc de suspension (16), et 30 - définir la taille de l'excroissance (20) par simulation numérique du modèle préalablement défini de sorte à minimiser les modes de résonnance et limiter l'impact du poids de l'excroissance (20). 3035295 -12- 9. Procédé de fabrication d'un dispositif' de suspension selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - exciter une seconde fois le bord intérieur (14) du dispositif de suspension (10) amélioré lorsqu'une excroissance (20) annulaire a été positionnée sur le dispositif de 5 suspension (10) et que le dispositif de suspension (10) présente encore des modes de résonnances préjudiciables, - mesurer, au cours d'une seconde durée de caractérisation, les déplacements de l'arc de suspension (16) amélioré, c'est-à-dire muni de l'excroissance (20) annulaire, par rapport à un état stable de l'arc de suspension (16) amélioré, 10 - détecter la position du second maximum local (17) des déplacements de l'arc de suspension (16) amélioré par rapport à rétat stable de l'arc de suspension (16) amélioré, et - définir une position (18) d'une seconde excroissance (20) correspondant à une projection du second maximum local (17) sur l'arc dc suspension (16) amélioré à l'état 15 stable. 10. Haut-parleur comprenant : - un châssis (13), et - une membrane (15) déplaça le en translation, 20 caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de suspension selon l'une des revendications 1 à 4 réalisé par un procédé selon l'une des revendications 5 à 9.