EP4508873A1 - Grille de haut-parleur avec fonction de directivite sonore - Google Patents

Grille de haut-parleur avec fonction de directivite sonore

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Publication number
EP4508873A1
EP4508873A1 EP23713704.7A EP23713704A EP4508873A1 EP 4508873 A1 EP4508873 A1 EP 4508873A1 EP 23713704 A EP23713704 A EP 23713704A EP 4508873 A1 EP4508873 A1 EP 4508873A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
loudspeaker
wall
grille
resonators
grid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23713704.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean Christophe CHAMARD
Manuel MELON
Vicente Romero Garcia
Jean-Philippe GROBY
Théo CAVALIERI
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Le Mans Universite
Stellantis Auto SAS
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Le Mans Universite
Stellantis Auto SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Le Mans Universite, Stellantis Auto SAS filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of EP4508873A1 publication Critical patent/EP4508873A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/02—Casings; Cabinets ; Supports therefor; Mountings therein
    • H04R1/023—Screens for loudspeakers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/32—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only
    • H04R1/34—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by using a single transducer with sound reflecting, diffracting, directing or guiding means
    • H04R1/345—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by using a single transducer with sound reflecting, diffracting, directing or guiding means for loudspeakers

Definitions

  • the present invention relates to the field of motor vehicles, more particularly the field of motor vehicle speakers.
  • the arrangement of the speakers in the passenger compartment of the motor vehicle presents several constraints, for example a problem of bulk, respect for aesthetics, the complexity of the electrical connections, etc., making the orientability of said speakers towards difficult passengers. To this end, the sound broadcast to passengers is less immersive.
  • the protective grilles known from current loudspeakers do not have any acoustic function. In fact, such grilles do not make it possible to ensure directional control of the radiated acoustic field.
  • one solution consists of controlling the directivity by arranging different independently controlled sources in the passenger compartment of the motor vehicle.
  • a solution can be very expensive and difficult to implement.
  • JP 07225588 A discloses a sound system comprising a plurality of speakers attached to the doors of a motor vehicle, each of said speakers comprising a protective grille having slots arranged in a particular manner in order to direct the sound towards the passengers of the motor vehicle.
  • the present invention aims to overcome at least one of the disadvantages of the aforementioned state of the art. More particularly, the invention aims to propose a metamaterial grille for a loudspeaker ensuring directivity and modification of the acoustic field emitted by said loudspeaker, in a simple and economical manner.
  • the subject of the invention is a speaker grille, comprising a wall with a rear face and a front face, and provided with slots forming passages between the rear face and the front face, remarkable in that the wall comprises resonators opening onto a side face of at least one of the slots, so as to slow down the propagation of acoustic waves through said at least one slot.
  • the resonators correspond to a volume of recess in the wall, each of said resonators being capable of producing a resonance phenomenon to an acoustic field emitted by the loudspeaker.
  • each resonator acts as an acoustic impedance.
  • the resonators correspond to Helmholtz resonators and/or cylindrical cavities and/or wave tubes and/or interconnected cavities of variable sizes.
  • the grid is a metamaterial having a geometric structure enabling it to provide functions of focusing and/or broadening and/or deflecting the acoustic waves passing through said metamaterial.
  • the resonators are distributed along the at least one slot along a main extent of the wall. According to one embodiment, the resonators are distributed along the at least one slot along a thickness of the wall.
  • the resonators are distributed along the at least one slot along a thickness of the wall and are side by side and numbering at least two, preferably at least three.
  • the resonators are distributed in an area of the wall and/or in a thickness of the wall in an inhomogeneous manner so as to modify the distribution of the propagation speeds of the acoustic waves passing through the wall.
  • the distribution of the slots and the resonators forms, in at least one direction along the extent of the wall, a monotonic or bell-shaped gradient.
  • characteristics of the resonators such as their shapes and their volumes make it possible at least in part to obtain a propagation of the acoustic waves through the slots which is either following the monotonic gradient or in the shape of a bell.
  • each of the resonators is a Helmholtz resonator comprising a cavity formed in the wall and a conduit with a section smaller than the cavity fluidically connecting the cavity to the side face of the at least one slot.
  • the cavity has a volume of between 1 mm 3 and 400 mm 3 .
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising at least one loudspeaker and at least one loudspeaker grille arranged in front of the at least one loudspeaker, remarkable in that the at least one loudspeaker grille speaker is according to the invention.
  • the at least one loudspeaker grille is configured to modify the distribution of the propagation speeds of the acoustic waves passing through the wall so as to direct said acoustic waves towards the ears of at least one of the occupants of the motor vehicle.
  • the modification of the direction of the acoustic waves by the grid of the invention can also be accompanied by a modification of the shape of the acoustic waves in order to ensure focusing and/or widening functions.
  • the arrangement of the grille of the present invention in front of the speakers in the passenger compartment of the motor vehicle makes it possible to relax certain installation constraints due to the fact that it is possible to deflect the sound beam emitted by said loudspeakers. -speakers, and this, in a completely passive manner without any external energy input, making the solution economical.
  • the speaker grille of the invention makes it possible to better control the field radiated by the speaker and thus control the sound field in the passenger compartment of the motor vehicle.
  • FIG 1 illustrates a view from above of a motor vehicle comprising a loudspeaker grille according to the invention
  • FIG 2 represents an enlarged sectional view of a portion of the speaker grille of Figure 1;
  • FIG 3 illustrates three examples of embodiment of the grid of the invention as well as the effects on an acoustic field passing through the grid of each of said three examples;
  • FIG 4 schematically represents a comparison between an acoustic field diffused through a state-of-the-art grid and an acoustic field diffused through the grid according to the invention, said grid being arranged in a door trim of the vehicle automobile;
  • FIG 5 schematically represents a comparison between an acoustic field diffused through a state-of-the-art grid and an acoustic field diffused through the grid according to the invention, said grid being arranged in a dashboard of the vehicle automobile;
  • FIG 6 schematically represents a comparison between an acoustic field diffused through a state-of-the-art grid and an acoustic field diffused through the grid according to the invention, said grid being arranged in a seat of the motor vehicle.
  • Figure 1 illustrates a view from above of a motor vehicle 2 comprising a grille 4 of speaker 6 according to the invention.
  • the speaker 6 is arranged in Figure 1 in a door trim 8 inside a passenger compartment of the motor vehicle, but it can be arranged in a seat 10 or in a dashboard 12 of the motor vehicle 2, the different possible implementations will be fully detailed later in this description.
  • the grid 4 comprises a wall 4.1 having a front face 4.2 and a rear face 4.3.
  • the speaker 6 diffuses acoustic waves 14 which will reach the rear face 4.3 to pass through the wall 4.1, this is possible thanks to slots forming passages between the rear face 4.3 and the front face 4.2.
  • Figure 2 represents an enlarged sectional view A of a side portion of the grid 4 of Figure 1.
  • the slots 4.5 extend from the rear face 4.3 towards the front face 4.2 (along the transverse axis Y) and forming screens 4.6 in the wall 4.1 of the grid 4.
  • the slots 4.5 extend over an entire thickness E of wall 4.1.
  • the thickness E is between 5 mm and 100 mm, and more preferably between 10 mm and 80 mm.
  • the thickness E is constant (according to X).
  • the thickness E can vary axially so that the front face 4.1 and/or the rear face 4.3 present(s) a non-flat surface.
  • the thickness E may be less significant on the lateral sides of the grid 4 than a central part of the latter.
  • the slots 4.5 include a width f which can advantageously vary between each of the slots 4.5 of the grid 4 along an axial and transverse extent (X and Y). For this purpose, a width of 4.6 screens may also vary. This variation will allow grid 4 to at least partially modify the directivity of the acoustic field emitted by the loudspeaker. The modification of the directivity will be detailed in this description.
  • the slots 4.5 are parallel along an axial extent.
  • the width f of said slots 4.5 can vary according to the thickness E (along Y) thus forming slots 4.5 narrowing and/or widening between the rear face 4.3 and the front face 4.2 of the wall 4.1.
  • the slots 4.5 are illustrated as being parallel to the Z axis.
  • the grille 4 can be arranged in front of the speaker 6 of Figure 1 in another orientation around the Y axis, thus tilting slots 4.5 relative to the Z axis.
  • Wall 4.1 includes resonators 16 arranged to the right of screen 4.6 and opening onto a side face 4.7 of slot 4.5.
  • the resonators 16 are distributed over the entire thickness E and along a main extent (along the X and Z axis) of the wall 4.1.
  • Figure 2 illustrates five resonators 16 arranged side by side to the right of each screen 4.6.
  • the number of resonators 16 can vary from two to a plurality of resonators 16, depending on the dimensions of the grid 4 and according to the need for modification of the distribution of the propagation speeds of the acoustic waves emitted by the loudspeaker.
  • the grid 4 can include screens 4.6 devoid of resonators 16 and other screens comprising said resonators 16. In this regard, at most half of a total number of screens 4.6 of the grid 4 can be devoid of resonators 16.
  • each resonator 16 is between 1 mm 3 and 600 mm 3 , and more preferably between 10 mm 3 and 300 mm 3 .
  • Such volumes of resonators 16 are preferably adapted to acoustic wave frequencies 14 between 1000 Hz and 10 KHz. For this purpose, the higher the frequency, the smaller the volume of the resonators 16, and vice versa.
  • the distribution of the resonators 16 on the wall 4.1 is carried out inhomogeneously, for example the resonators 16 are not necessarily aligned according to the thickness E of the wall 4.1.
  • each of the resonators 16 is a Helmholtz resonator comprising a cavity 16.1 formed in the screen 4.6 and a conduit 16.2 of section smaller than the cavity 16.1 making it possible to fluidly connect the cavity 16.1 to the side face 4.1 of the slot 4.5.
  • the cavity 16.1 has a volume of between 1 mm 3 and 400 mm 3 . More preferably, the volume of cavity 16.1 is greater than 10 mm 3 and/or less than 300 mm 3 .
  • the screens 4.6 include Helmholtz resonators 16 which can follow one another creating a chain of two cavities 16.1 which follow one another and connected by a second conduit 16.2.
  • the present invention is not limited to Helmholtz resonators only.
  • the wall 4.1 of the grid 4 can also comprise a combination of at least one of the following resonators: Helmholtz resonators and/or cylindrical cavities and/or wave tubes and/or cavities of variable sizes interconnected.
  • the resonators 16 act as an acoustic impedance causing a resonance phenomenon making it possible to locally slow down the propagation of the acoustic waves through the slot 4.5.
  • each slot 4.5 will be considered as a secondary acoustic source relative to the loudspeaker, and the outgoing acoustic field having passed through the grid 4 and diffused into the passenger compartment of the vehicle will be considered as a combination of said secondary sources.
  • Figure 3 illustrates three examples of embodiment of the grid of the invention as well as the effects on the acoustic field passing through the grid of each of said three examples.
  • the reference signs of each of the examples will be incremented by 100 in order to facilitate the distinction between each example of embodiment of the grid of the invention.
  • the overall shape of the grids is not limited to the rectangular shapes illustrated in Figure 3. In fact, the grids can have a circular shape or a specific shape depending on the aesthetic and/or functional need for integration into the motor vehicle.
  • the grid 104 according to a first embodiment comprises a plurality of slots 104.5 distributed symmetrically relative to a central part of the grid 104.
  • the width f of the slots 104.5 is greater in the lateral ends of the grid 104 than in the central part, and at the same time, the width d of the screens 104.6 is greater in the central part and gradually narrows towards the two ends sides of the grid 104.
  • this makes it possible to further slow down the speed of propagation of the acoustic waves passing through the slots 104.5 located in the central part of the grid 104, compared to the waves passing through the lateral ends of the grid 104.
  • a colorimetric representation 130 commonly designated by a directivity color chart 130, illustrates the grid 104 diffusing the acoustic waves 14 emanating from the loudspeaker 6, the grid 104 here provides a focusing function by directing the outgoing acoustic field 114, said main lobe 114, centered parallel to the axial direction.
  • the focusing function meets a need for personalized listening in the passenger compartment of the motor vehicle.
  • the grid 204 according to a second embodiment comprises a plurality of slots 204.5 distributed symmetrically relative to a central part of the grid 204.
  • the width f of the slots 204.5 is greater in the central part of the grid 204, and the width d of the screens 104.6 is greater in the two lateral ends of the grid 204.
  • the lateral ends of the grid 204 make it possible to further slow down the speed of the sound waves in these lateral ends, resulting in a bell curve 220. This corresponds to a function of widening the acoustic waves 14.
  • An enlarged main lobe 214 can be observed at the level of the directivity color chart 230.
  • the widening function meets a need for general listening to the acoustic field broadcast by all passengers of the motor vehicle.
  • the grid 304 according to a third exemplary embodiment comprises a plurality of slots 304.5 distributed monotonically with a width f decreasing from an extreme left side towards an extreme right side.
  • the screens 304.6 located in the extreme right side of the grid 304 are much wider compared to the screens 304.6 on the extreme left side, and at the same time, the slots 304.5 on the extreme right side are more narrower.
  • This makes it possible at least in part to obtain a monotonic gradient as illustrated by curve 320. This corresponds to a deflection function of acoustic waves 14.
  • a deflected main lobe 314 can be observed at the level of the directivity color chart 330.
  • the function of deviation of the diffused acoustic field makes it possible to overcome the constraints of installing the speakers in the passenger compartment of the motor vehicle, for example, the speakers can be arranged in a position which is lower in the passenger compartment while improving the directivity of the acoustic field diffused towards the occupant.
  • FIGS 4 to 6 schematically represent a comparison between an acoustic field diffused through a grid of the state of the art, and an acoustic field diffused through the grid of the invention. It should be noted that these figures are greatly simplified in order to facilitate their understanding.
  • the speaker 6 diffuses an acoustic field 14 after passing through a state-of-the-art grille 7 which is generally molded to the door trim.
  • a state-of-the-art grille 7 which is generally molded to the door trim.
  • the acoustic field 14 diffused propagates in a substantially omnidirectional manner relative to the grid 7 and does not manage to effectively reach the ear 1 of the occupant.
  • the grid 7 of the state of the art is replaced by the grid 4 of the invention which makes it possible to diffuse a deflected acoustic field 14' which can effectively reach the ear 1 of the occupant.
  • the loudspeaker 6 is moved a distance p from the rear face 4.3 so as to allow the acoustic waves to flatten out before reaching said rear face 4.3.
  • grid 4 is capable of modifying non-planar acoustic waves.
  • the distance p can be considerably small, i.e. distance p equal to 5 mm.
  • the distance p can be between 5 mm and 150 mm, and preferably between 10 mm and 50 mm.
  • the grid 4 makes it possible to overcome this constraint by improving the directivity of the deflected acoustic field 14' to easily reach the ear 1 of the occupant.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
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Abstract

La présente invention concerne une grille (4) pour haut-parleur (6), comprenant une paroi (4.1 ) avec une face arrière (4.3) et une face avant (4.2), et pourvue de fentes formant des passages entre la face arrière et la face avant, remarquable en ce que la paroi comprend des résonateurs débouchant sur une face latérale d'au moins une des fentes, de manière à ralentir la propagation d'ondes acoustiques au travers de ladite au moins une fente. L'invention concerne également un véhicule automobile (2) comprenant au moins un haut-parleur et au moins une grille de haut-parleur disposée devant l'au moins un haut-parleur, remarquable en ce que l'au moins une grille de haut-parleur est selon l'invention.

Description

DESCRIPTION
TITRE : GRILLE DE HAUT-PARLEUR AVEC FONCTION DE DIRECTIVITE SONORE
Domaine technique
La présente invention revendique la priorité de la demande française 2203318 déposée le 11 avril 2022 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.
La présente invention concerne le domaine des véhicules automobiles, plus particulièrement le domaine des haut-parleurs des véhicules automobiles.
Technique antérieure
Les véhicules automobiles actuels sont équipés de haut-parleurs généralement intégrés dans des compartiments de l’habitacle, tel que les panneaux de portes, le tableau de bord et les appuis-tête et/ou les dossiers des sièges. A cet égard, il est connu d’utiliser des grilles de protection comprenant habituellement plusieurs trous dimensionnés de manière à permettre une diffusion d’un champ acoustique.
L’agencement des haut-parleurs dans l’habitacle du véhicule automobile présente plusieurs contraintes, par exemple un problème d’encombrement, le respect de l’esthétisme, la complexité des branchements électriques, etc., rendant l’orientabilité desdits haut-parleurs vers les passagers difficile. A cet effet, le son diffusé vers les passagers est moins immersif.
Les grilles de protection connues des haut-parleurs actuels ne présentent aucune fonction acoustique. En effet, de telles grilles ne permettent pas d’assurer un contrôle directif du champ acoustique rayonné.
Afin d’assurer une directivité du champ acoustique rayonné par les haut-parleurs, une solution consiste à réaliser un contrôle de la directivité en agençant dans l’habitacle du véhicule automobile différentes sources pilotées indépendamment. Toutefois, une telle solution peut s’avérer très onéreuse et difficile à mettre en œuvre.
Le document de brevet publié JP 07225588 A divulgue un système de sonorisation comprenant une pluralité de haut-parleurs fixés aux portes d’un véhicule automobile, chacun desdits haut-parleurs comprenant une grille de protection ayant des fentes disposées de manière particulière afin d’orienter le son vers les passagers du véhicule automobile.
Cependant, la solution proposée par le document présente une marge d’amélioration afin de garantir une meilleure directivité du champ acoustique rayonné et de pallier efficacement le problème susmentionné.
Exposé de l'invention
La présente invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l’état de la technique susmentionné. Plus particulièrement, l’invention a pour objectif de proposer une grille en métamatériaux pour haut-parleur assurant des fonctions de directivité et de modification du champ acoustique émis par ledit haut-parleur, de manière simple et économique.
À cet effet, l’invention a pour objet une grille pour haut-parleur, comprenant une paroi avec une face arrière et une face avant, et pourvue de fentes formant des passages entre la face arrière et la face avant, remarquable en ce que la paroi comprend des résonateurs débouchant sur une face latérale d’au moins une des fentes, de manière à ralentir la propagation d’ondes acoustiques au travers de ladite au moins une fente.
Les résonateurs correspondent à un volume d’évidement dans la paroi, chacun desdits résonateurs étant apte à produire un phénomène de résonance à un champ acoustique émis par le haut-parleur. Avantageusement, chaque résonateur agit comme une impédance acoustique.
Préférentiellement, les résonateurs correspondent à des résonateurs de Helmholtz et/ou à des cavités cylindriques et/ou à des tubes d’ondes et/ou des cavités de tailles variables interconnectées.
Avantageusement, la grille est un métamatériau ayant une structure géométrique lui permettant d’assurer des fonctions de focalisation et/ou d’élargissement et/ou de déviation des ondes acoustiques traversant ledit métamatériau.
Selon un mode de réalisation, les résonateurs sont répartis le long de l’au moins une fente suivant une étendue principale de la paroi. Selon un mode de réalisation, les résonateurs sont répartis le long de l’au moins une fente suivant une épaisseur de la paroi.
Selon un mode de réalisation, les résonateurs sont répartis le long de l’au moins une fente suivant une épaisseur de la paroi et sont côte à côte et au nombre d’au moins deux, préférentiellement au moins trois.
Selon un mode de réalisation, les résonateurs sont répartis dans une étendue de la paroi et/ou dans une épaisseur de la paroi de manière inhomogène de manière à modifier la distribution des vitesses de propagation des ondes acoustiques traversant la paroi.
Selon un mode de réalisation, la répartition des fentes et des résonateurs forme dans au moins une direction suivant l’étendue de la paroi, un gradient monotone ou en forme de cloche.
Avantageusement, des caractéristiques des résonateurs telles que leurs formes et leurs volumes permettent au moins en partie d’obtenir une propagation des ondes acoustiques au travers des fentes qui soit suivant le gradient monotone ou en forme de cloche.
Selon un mode de réalisation, chacun des résonateurs est un résonateur de Helmholtz comprenant une cavité formée dans la paroi et un conduit de section inférieure à la cavité reliant de manière fluidique la cavité à la face latérale de l’au moins une fente.
Selon un mode de réalisation, la cavité présente un volume compris entre 1 mm3 et 400 mm3.
L’invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant au moins un haut-parleur et au moins une grille de haut-parleur disposée devant l’au moins un haut-parleur, remarquable en ce que l’au moins une grille de haut-parleur est selon l’invention.
Selon un mode de réalisation, l’au moins une grille de haut-parleur est configurée pour modifier la distribution des vitesses de propagation des ondes acoustiques traversant la paroi de manière à diriger lesdites ondes acoustiques vers les oreilles d’au moins un des occupants du véhicule automobile. Avantageusement, la modification de la direction des ondes acoustiques par la grille de l’invention peut être également accompagnée d’une modification de la forme des ondes acoustiques afin d’assurer des fonctions de focalisation et/ou d’élargissement.
Avantageusement, l’agencement de la grille de la présente invention devant les haut-parleurs dans l’habitacle du véhicule automobile permet de relâcher certaines contraintes d’implantation du fait que l’on a la possibilité de dévier le faisceau sonore émis par lesdits haut-parleurs, et cela, de manière totalement passive sans aucun apport d’énergie extérieure, rendant la solution économique.
De plus, la grille de haut-parleur de l’invention permet de mieux contrôler le champ rayonné par le haut-parleur et ainsi maîtriser le champ sonore dans l’habitacle du véhicule automobile.
Brève description des dessins
[Fig 1] illustre une vue d’au-dessus d’un véhicule automobile comprenant une grille de haut-parleur selon l’invention ;
[Fig 2] représente une vue en coupe agrandie d’une portion de la grille de haut- parleur de la figure 1 ;
[Fig 3] illustre trois exemples de réalisation de la grille de l’invention ainsi que des effets sur un champ acoustique traversant la grille de chacun desdits trois exemples ;
[Fig 4] représente schématiquement une comparaison entre un champ acoustique diffusé à travers une grille de l’état de l’art et un champ acoustique diffusé à travers la grille selon l’invention, ladite grille étant agencée dans une garniture de porte du véhicule automobile ;
[Fig 5] représente schématiquement une comparaison entre un champ acoustique diffusé à travers une grille de l’état de l’art et un champ acoustique diffusé à travers la grille selon l’invention, ladite grille étant agencée dans un tableau de bord du véhicule automobile ;
[Fig 6] représente schématiquement une comparaison entre un champ acoustique diffusé à travers une grille de l’état de l’art et un champ acoustique diffusé à travers la grille selon l’invention, ladite grille étant agencée dans un siège du véhicule automobile. Description détaillée
La figure 1 illustre une vue d’au-dessus d’un véhicule automobile 2 comprenant une grille 4 de haut-parleur 6 selon l’invention.
Le haut-parleur 6 est disposé dans la figure 1 dans une garniture de porte 8 à l’intérieur d’un habitacle du véhicule automobile, mais il peut être agencé dans un siège 10 ou dans un tableau de bord 12 du véhicule automobile 2, les différentes implantations possibles seront amplement détaillées plus loin dans la présente description.
La grille 4 comprend une paroi 4.1 ayant une face avant 4.2 et une face arrière 4.3.
Le haut-parleur 6 diffuse des ondes acoustiques 14 qui vont atteindre la face arrière 4.3 pour traverser la paroi 4.1 , cela est possible grâce à des fentes formant des passages entre la face arrière 4.3 et la face avant 4.2.
La figure 2 représente une vue en coupe agrandie A d’une portion latérale de la grille 4 de la figure 1 .
En référence à la figure 2, les fentes 4.5 s’étendent de la face arrière 4.3 vers la face avant 4.2 (suivant l’axe transversal Y) et formant des écrans 4.6 dans la paroi 4.1 de la grille 4. A cet effet, les fentes 4.5 s’étendent sur toute une épaisseur E de la paroi 4.1.
Préférentiellement, l’épaisseur E est comprise entre 5 mm et 100 mm, et plus préférentiellement comprise entre 10 mm et 80 mm.
De préférence, l’épaisseur E est constante (suivant X). Toutefois, l’épaisseur E peut axialement varier de manière à ce que la face avant 4.1 et/ou la face arrière 4.3 présente(nt) une surface non plane. Par exemple, l’épaisseur E peut être moins importante sur les côtés latéraux de la grille 4 qu’une partie centrale de cette dernière.
Les fentes 4.5 comprennent une largeur f qui peut avantageusement varier entre chacune des fentes 4.5 de la grille 4 suivant une étendue axiale et transversale (X et Y). A cet effet, une largeur d des écrans 4.6 peut également varier. Cette variation va permettre à la grille 4 de modifier au moins partiellement la directivité du champ acoustique émis par le haut-parleur. La modification de la directivité sera détaillée dans la présente description. Préférentiellement, les fentes 4.5 sont parallèles suivant une étendue axiale.
Toutefois, la largeur f desdites fentes 4.5 peut varier suivant l’épaisseur E (suivant Y) formant ainsi des fentes 4.5 rétrécissant et/ou s’élargissant entre la face arrière 4.3 et la face avant 4.2 de la paroi 4.1 .
Dans cette figure 2, les fentes 4.5 sont illustrées comme étant parallèles à l’axe Z. Toutefois, la grille 4 peut être agencée devant le haut-parleur 6 de la figure 1 dans une autre orientation autour de l’axe Y, inclinant ainsi les fentes 4.5 par rapport à l’axe Z.
La paroi 4.1 comprend des résonateurs 16 agencés au droit de l’écran 4.6 et débouchant sur une face latérale 4.7 de la fente 4.5.
Préférentiellement, les résonateurs 16 sont répartis sur toute l’épaisseur E et suivant une étendue principale (suivant l’axe X et Z) de la paroi 4.1 .
La figure 2 illustre cinq résonateurs 16 agencés côte à côte au droit de chaque écran 4.6. Toutefois, le nombre de résonateurs 16 peut varier de deux à une pluralité de résonateurs 16, selon les dimensions de la grille 4 et selon le besoin en modification de la distribution des vitesses de propagation des ondes acoustiques émises par le haut-parleur.
Il est à noter que la grille 4 peut comprendre des écrans 4.6 dépourvus de résonateurs 16 et d’autres écrans comprenant lesdits résonateurs 16. A cet égard, au plus une moitié d’un nombre total d’écrans 4.6 de la grille 4 peut être dépourvue de résonateurs 16.
De préférence, le volume de chaque résonateur 16 est compris entre 1 mm3 et 600 mm3, et plus préférentiellement compris entre 10 mm3 et 300 mm3. De tels volumes de résonateurs 16 sont préférentiellement adaptés à des fréquences d’ondes acoustiques 14 comprises entre 1000 Hz et 10 KHz. A cet effet, plus la fréquence est grande et plus le volume des résonateurs 16 est moins grand, et inversement.
Préférentiellement, la répartition des résonateurs 16 sur la paroi 4.1 est réalisée de manière inhomogène, par exemple les résonateurs 16 ne sont pas nécessairement alignés suivant l’épaisseur E de la paroi 4.1 . Avantageusement, il est possible de déterminer le volume et la quantité des résonateurs 16, ainsi que leur répartition dans la paroi 4.1 au moyen d’un logiciel dédié.
De préférence, chacun des résonateurs 16 est un résonateur de Helmholtz comprenant une cavité 16.1 formée dans l’écran 4.6 et un conduit 16.2 de section inférieure à la cavité 16.1 permettant de relier de manière fluidique la cavité 16.1 à la face latérale 4.1 de la fente 4.5.
Préférentiellement, la cavité 16.1 présente un volume compris entre 1 mm3 et 400 mm3. Plus préférentiellement, le volume de la cavité 16.1 est supérieur à 10 mm3 et/ou inférieur à 300 mm3.
Dans une alternative non représentée, les écrans 4.6 comprennent des résonateurs de Helmholtz 16 pouvant se succéder créant une chaîne de deux cavités 16.1 qui se suivent et reliées par un deuxième conduit 16.2.
Toutefois, la présente invention ne se limite pas à des résonateurs de Helmholtz uniquement. En effet, la paroi 4.1 de la grille 4 peut également comprendre une combinaison d’au moins un des résonateurs suivants : des résonateurs de Helmholtz et/ou des cavités cylindriques et/ou des tubes d’ondes et/ou des cavités de tailles variables interconnectées.
Avantageusement, les résonateurs 16 agissent comme une impédance acoustique causant un phénomène de résonance permettant de ralentir localement la propagation des ondes acoustiques au travers de la fente 4.5. Cela permet de modifier l’amplitude et la phase du champ acoustique traversant chacune des fentes 4.5. A cet effet, chaque fente 4.5 sera considérée comme une source acoustique secondaire par rapport au haut-parleur, et le champ acoustique sortant ayant traversé la grille 4 et diffusé dans l’habitacle du véhicule sera considéré comme une combinaison desdites sources secondaires.
La figure 3 illustre trois exemples de réalisation de la grille de l’invention ainsi que des effets sur le champ acoustique traversant la grille de chacun desdits trois exemples. Les signes de référence de chacun des exemples sera incrémenté de 100 afin de faciliter la distinction entre chaque exemple de réalisation de la grille de l’invention. Il est à noter que la forme globale des grilles ne se limite pas aux formes rectangulaires illustrées dans la figure 3. En effet, les grilles peuvent avoir une forme circulaire ou une forme spécifique selon le besoin esthétique et/ou fonctionnel d’intégration dans le véhicule automobile.
En référence à une partie gauche de la figure 3, la grille 104 selon un premier exemple de réalisation comprend une pluralité de fentes 104.5 réparties de manière symétrique par rapport à une partie centrale de la grille 104.
Dans cette configuration, la largeur f des fentes 104.5 est plus grande dans les extrémités latérales de la grille 104 que dans la partie centrale, et parallèlement, la largeur d des écrans 104.6 est plus grande dans la partie centrale et rétrécit progressivement vers les deux extrémités latérales de la grille 104.
Avantageusement, cela permet de ralentir davantage la vitesse de propagation des ondes acoustiques traversant les fentes 104.5 se trouvant dans la partie centrale de la grille 104, comparé aux ondes traversant les extrémités latérales de la grille 104.
Cela permet de tracer une courbe de vitesse de propagation d’ondes 120, on peut voir que cette dernière illustre un gradient en forme de cloche inversée montrant le ralentissement de la vitesse de propagation des ondes dans la partie centrale.
Parallèlement, une représentation colorimétrique 130, communément désignée par un nuancier de directivité 130, illustre la grille 104 diffusant les ondes acoustiques 14 émanant du haut-parleur 6, la grille 104 assure ici, une fonction de focalisation en dirigeant le champ acoustique sortant 114, dit lobe principal 114, de manière centrée parallèlement à la direction axiale.
Avantageusement, la fonction de focalisation répond à un besoin d’une écoute personnalisé dans l’habitacle du véhicule automobile.
En référence à une partie centrale de la figure 3, la grille 204 selon un deuxième exemple de réalisation comprend une pluralité de fentes 204.5 réparties de manière symétrique par rapport à une partie centrale de la grille 204.
Inversement à la grille 104, la largeur f des fentes 204.5 est plus grande dans la partie centrale de la grille 204, et la largeur d des écrans 104.6 est plus grande dans les deux extrémités latérales de la grille 204. De préférence, les extrémités latérales de la grille 204 permettant de ralentir davantage la vitesse des ondes sonores dans ces extrémités latérales, résultant en une courbe en cloche 220. Cela correspond à une fonction d’élargissement des ondes acoustiques 14. Un lobe principal élargi 214 peut être observé au niveau du nuancier de directivité 230.
Avantageusement, la fonction d’élargissement répond à un besoin d’une écoute générale du champ acoustique diffusé par tous les passagers du véhicule automobile.
En référence à une partie droite de la figure 3, la grille 304 selon un troisième exemple de réalisation comprend une pluralité de fentes 304.5 réparties de manière monotone avec une largeur f décroissante à partir d’un côté extrême gauche vers un côté extrême droit.
Préférentiellement, les écrans 304.6 se trouvant dans le côté extrême droit de la grille 304 sont davantage plus larges par rapport au écrans 304.6 du côté extrême gauche, et parallèlement, les fentes 304.5 du côté extrême droit sont davantage moins larges. Cela permet au moins en partie d’obtenir un gradient monotone tel qu’illustré par la courbe 320. Cela correspond à une fonction de déviation des ondes acoustiques 14. Un lobe principal dévié 314 peut être observé au niveau du nuancier de directivité 330.
Avantageusement, la fonction de déviation du champ acoustique diffusé permet de palier les contraintes d’implantation des haut-parleurs dans l’habitacle du véhicule automobile, par exemple, les haut-parleurs peuvent être agencés dans une position qui soit davantage basse dans l’habitacle tout en améliorant la directivité du champ acoustique diffusé vers l’occupant.
Les figures 4 à 6 représentent schématiquement une comparaison entre un champ acoustique diffusé à travers une grille de l’état de l’art, et un champ acoustique diffusé à travers la grille de l’invention. Il est à noter que ces figures sont fortement simplifiées afin de faciliter leur compréhension.
En référence à une partie gauche de la figure 4, le haut-parleur 6 diffuse un champ acoustique 14 après avoir traversé une la grille 7 de l’état de l’art qui est généralement moulée à la garniture de porte. On observe que le champ acoustique 14 diffusé se propage de manière sensiblement omnidirectionnelle par rapport à la grille 7 et n’arrive pas à atteindre de manière efficace l’oreille 1 de l’occupant.
En référence à une partie droite de la figure 4, la grille 7 de l’état de l’art est remplacée par la grille 4 de l’invention qui permet de diffuser un champ acoustique dévié 14’ pouvant atteindre efficacement l’oreille 1 de l’occupant.
Préférentiellement, le haut-parleur 6 est éloigné d’une distance p de la face arrière 4.3 de manière à permettre aux ondes acoustiques de s’aplanir avant d’atteindre ladite face arrière 4.3. Cependant, la grille 4 est apte à modifier des ondes acoustiques non planes. Dans cette configuration, la distance p peut être considérablement faible, i.e. distance p égale à 5 mm.
La distance p peut être comprise entre 5 mm et 150 mm, et préférentiellement comprise entre 10 mm et 50 mm.
En référence à la figure 5, on remplace la grille 4 de l’état de l’art qui est moulée ou rapportée sur la garniture du tableau de bord 12 illustrée dans la partie gauche de la figure 5, par la grille 4 de l’invention comme on peut le voir dans la partie droite de la figure 5.
Avantageusement, on pourra ainsi libérer des contraintes d’implantation et d’orientation du haut-parleur 6. En effet, en disposant la grille 4 devant le haut- parleur 6 se trouvant en nez du tableau de bord 12 et difficilement orientable vers l’oreille 1 de l’occupant, la grille 4 permet de palier à cette contrainte en améliorant la directivité du champ acoustique dévié 14’ pour atteindre facilement l’oreille 1 de l’occupant.
En référence à la figure 6, les véhicules automobiles actuels intègrent davantage des haut-parleurs dans les sièges, comme le haut-parleur 6 de la partie de gauche de la figure 6 qui est intégré dans un dossier du siège 10, dans le but de créer un effet bulle d’écoute pour l’occupant. Toutefois, on notera que le champ acoustique 14 n’est pas suffisamment focalisé afin de maximiser l’effet de bulle d’écoute.
On remplace alors la grille 7 par la grille 4 selon l’invention, comme illustré dans la partie droite de la figure 6. On remarque que le champ acoustique dévié 14’ est directement orienté vers l’oreille 1 de l’occupant. De manière avantageuse, l’introduction de la grille 7 selon l’invention permet d’améliorer considérablement la perception du son dédié à l’occupant du siège 10.

Claims

REVENDICATIONS
[Revendication 1 .] Grille (4 ; 104 ; 204 ; 304) pour haut-parleur (6), comprenant une paroi (4.1 ) avec une face arrière (4.3) et une face avant (4.1 ), et pourvue de fentes (4.5 ; 104.5 ; 204.5 ; 304.5) formant des passages entre la face arrière (4.3) et la face avant (4.2) ; caractérisée en ce que la paroi (4.1 ) comprend des résonateurs (16) débouchant sur une face latérale (4.7) d’au moins une des fentes (4.5 ;
104.5 ; 204.5 ; 304.5), de manière à ralentir la propagation d’ondes acoustiques (14) au travers de ladite au moins une fente (4.5 ; 104.5 ; 204.5 ;
304.5).
[Revendication 2.] Grille (4 ; 104 ; 204 ; 304) pour haut-parleur (6), selon la revendication 1 , dans laquelle les résonateurs (16) sont répartis le long de l’au moins une fente (4.5 ; 104.5 ; 204.5 ; 304.5) suivant une étendue principale de la paroi (4.1 ).
[Revendication 3.] Grille (4 ; 104 ; 204 ; 304) pour haut-parleur (6), selon l’une des revendications 1 et 2, dans laquelle les résonateurs (16) sont répartis le long de l’au moins une fente (4.5 ; 104.5 ; 204.5 ; 304.5) suivant une épaisseur (E) de la paroi (4.1 ).
[Revendication 4.] Grille (4 ; 104 ; 204 ; 304) pour haut-parleur (6), selon la revendication 3, dans laquelle les résonateurs (16) sont répartis le long de l’au moins une fente (4.5 ; 104.5 ; 204.5 ; 304.5) suivant une épaisseur (E) de la paroi (4.1 ) et sont côte à côte et au nombre d’au moins deux, préférentiellement au moins trois.
[Revendication 5.] Grille (4 ; 104 ; 204 ; 304) pour haut-parleur (6), selon l’une des revendications 1 à 4, dans laquelle les résonateurs (16) sont répartis dans une étendue de la paroi (4.1 ) et/ou dans une épaisseur (E) de la paroi (4.1 ) de manière inhomogène de manière à modifier la distribution des vitesses de propagation des ondes acoustiques (14’) traversant la paroi.
[Revendication 6.] Grille (4 ; 104 ; 204 ; 304) pour haut-parleur (6), selon la revendication 5, dans laquelle la répartition des fentes (4.5 ; 104.5 ; 204.5 ;
304.5) et des résonateurs (16) forme dans au moins une direction suivant l’étendue de la paroi (4.1 ), un gradient monotone (320) ou en forme de cloche (120 ; 220). [Revendication 7.] Grille (4 ; 104 ; 204 ; 304) pour haut-parleur (6), selon l’une des revendications 1 à 6, dans laquelle chacun des résonateurs (16) est un résonateur de Helmholtz (16) comprenant une cavité (16.1 ) formée dans la paroi (4.1 ) et un conduit (16.2) de section inférieure à la cavité (16.1 ) reliant de manière fluidique la cavité (16.1 ) à la face latérale (4.7) de l’au moins une fente (4.5 ; 104.5 ; 204.5 ; 304.5).
[Revendication 8.] Grille (4 ; 104 ; 204 ; 304) pour haut-parleur (6), selon la revendication 7, dans laquelle la cavité (16.1 ) présente un volume compris entre 1 mm3 et 400 mm3.
[Revendication 9.] Véhicule automobile (2) comprenant au moins un haut- parleur (6) et au moins une grille (4 ; 104 ; 204 ; 304) de haut-parleur (6) disposée devant l’au moins un haut-parleur (6), caractérisé en ce que l’au moins une grille (4 ; 104 ; 204 ; 304) de haut-parleur (6) est selon l’une des revendications 1 à 8.
[Revendication 10.] Véhicule automobile (2) selon la revendication 9, dans lequel l’au moins une grille (4 ; 104 ; 204 ; 304) de haut-parleur (6) est configurée pour modifier la distribution des vitesses de propagation des ondes acoustiques (14’) traversant la paroi (4.1 ) de manière à diriger lesdites ondes acoustiques (14’) vers les oreilles (1 ) d’au moins un des occupants du véhicule automobile (2).
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