FR2808161A1 - Car active noise cancellation mechanism having fixed body with moving section excitation current controlled and outer membrane with flexible section between moving/fixed sections - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un haut-parleur, du type comportant un corps fixe et un équipage mobile solidaire d'une membrane, lequel équipage mobile déplaçable par rapport au corps sous la commande d'un courant d'excitation. The present invention relates to a loudspeaker, of the type comprising a fixed body and a moving element integral with a membrane, which movable element movable relative to the body under the control of an excitation current.
Dans un véhicule automobile équipé d'un moteur à combustion interne, il est connu de prévoir dans la ligne d'échappement, une installation d'atténuation active du bruit. Cette installation comporte généralement une unité de traitement d'informations assurant la commande d'un ou de plusieurs haut-parleurs disposés dans la ligne d'échappement afin que ceux-ci engendrent un antibruit atténuant le bruit produit par la circulation des gaz. In a motor vehicle equipped with an internal combustion engine, it is known to provide in the exhaust line, an active noise attenuation installation. This installation generally comprises an information processing unit providing control of one or more speakers arranged in the exhaust line so that they generate a noise abatement attenuating the noise produced by the flow of gas.
Des haut-parleurs destinés à être installés dans une ligne d'échappement sont décrits par exemple dans les documents WO 95 02238 et WO 98 22700. Speakers intended to be installed in an exhaust line are described for example in WO 95 02238 and WO 98 22700.
Les haut-parleurs ainsi placés dans la ligne d'échappement sont soumis à des conditions environnementales de température et de pression très rudes. En particulier, la ligne d'échappement peut être le siège de phénomènes transitoires mécaniques très violents et nocifs pour les haut-parleurs. Ces phénomènes transitoires, couramment désignés par le terme anglais misfiring résultent d'une mauvaise distribution du carburant dans les cylindres du moteur, celle-ci s'effectuant à des instants inapropriés du cycle de fonctionnement. Cette mauvaise distribution se traduit par une présence de carburant au sein même de la ligne d'échappement. Au contact des parois chaudes, le carburant explose et provoque une onde de choc de forte amplitude pouvant endommager la ligne d'échauffement et les composants qui y sont intégrés, notamment les haut-parleurs. The speakers thus placed in the exhaust line are subjected to environmental conditions of very high temperature and pressure. In particular, the exhaust line may be the seat of mechanical transients very violent and harmful to the speakers. These transient phenomena, commonly referred to as misfiring, result from a poor distribution of fuel in the engine cylinders, which occurs at inappropriate times in the operating cycle. This poor distribution results in a presence of fuel within the exhaust line. In contact with the hot walls, the fuel explodes and causes a shock wave of high amplitude that can damage the heating line and the components that are integrated, including the speakers.
Les haut-parleurs sont particulièrement sensibles aux ondes de choc se propageant à l'intérieur de la ligne d'échappement du fait de la grande surface de la membrane du haut-parleur. The speakers are particularly sensitive to shock waves propagating inside the exhaust line due to the large surface of the speaker diaphragm.
Lorsque les haut-parleurs sont endommagés, leurs caractéristiques mécaniques sont modifiées de sorte qu'ils ne peuvent plus exercer correctement leur fonction dans l'installation d'atténuation active du bruit. When the speakers are damaged, their mechanical characteristics are modified so that they can no longer perform their function properly in the active noise attenuation installation.
L'invention a pour but de proposer un haut-parleur pouvant être intégré dans une installation d'atténuation active de bruit, qui soit peu sensible aux ondes de choc pouvant se propager dans la ligne d'échappement. The object of the invention is to propose a loudspeaker that can be integrated into an active noise attenuation installation, which is not very sensitive to shock waves that can propagate in the exhaust line.
A cet effet, l'invention a pour objet un haut-parleur du type précité, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une butée élastique interposée entre le corps fixe et l'équipage mobile pour éviter qu'ils n'entrent en contact l'un avec l'autre. For this purpose, the subject of the invention is a loudspeaker of the aforementioned type, characterized in that it comprises at least one elastic stop interposed between the fixed body and the mobile assembly to prevent them from coming into contact with each other. with each other.
Suivant des modes particuliers de réalisation, le haut-parleur comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes - l'équipage mobile est relié au corps fixe par une couronne élastique rappelant l'équipage mobile vers une position d'équilibre, et butée élastique est interposée entre le corps fixe et la couronne élastique ; - la couronne élastique comporte des ondulations définissant des régions en saillie et en creux alternés, et la butée élastique est logée dans région en creux d'une ondulation de la couronne élastique<B>;</B> - la butée élastique est solidaire d'une extrémité de l'équipage mobile en regard du corps fixe ; - le corps fixe comporte un aimant et l'équipage mobile comporte, disposée dans l'entrefer de l'aimant, une bobine d'excitation portée par support de bobine auquel est reliée la membrane ; - la butée élastique est portée à une extrémité du support bobine ; - la butée élastique comporte une paroi plissée formant un soufflet déformable élastiquement ; - la butée élastique est venue de matière avec le support de bobine ; et - la butée élastique est adaptée pour produire une force de réaction non proportionnelle à sa déformation par écrasement. According to particular embodiments, the loudspeaker comprises one or more of the following characteristics - the moving element is connected to the fixed body by an elastic crown reminding the moving element to a position of equilibrium, and the elastic stop is interposed between the fixed body and the elastic ring; the resilient ring comprises corrugations defining alternately projecting and recessed regions, and the elastic stop is accommodated in a recessed region of a corrugation of the elastic ring <b>; the elastic abutment is integral with one end of the moving equipment facing the fixed body; - The fixed body comprises a magnet and the movable element comprises disposed in the air gap of the magnet, an excitation coil carried by coil support which is connected to the membrane; the elastic stop is carried at one end of the coil support; the elastic abutment comprises a pleated wall forming an elastically deformable bellows; the elastic stop is integral with the coil support; and the elastic abutment is adapted to produce a reaction force that is not proportional to its crush deformation.
L'invention a en outre pour objet une ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un haut-parleur, tel que défini ci-dessus. The invention further relates to an exhaust line of an internal combustion engine, characterized in that it comprises at least one loudspeaker, as defined above.
L'invention en outre pour objet une ligne d'échappement comportant un haut-parleur tel que défini ci-dessus. The invention furthermore relates to an exhaust line comprising a loudspeaker as defined above.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un haut- parleur selon l'invention<B>;</B> - les figures 2A, 2B et 2C sont des vues en coupe transversale de trois variantes de réalisation de la butée élastique du haut-parleur de la figure 1 ; - la figure 3 est un graphique illustrant l'évolution de l'effort réaction de la butée mise en oeuvre dans le haut-parleur de la figure 1 en fonction de sa déformation<B>;</B> et - les figures 4 et 5 sont des vues analogues à celle de la figure 1 des deux autres modes de réalisation distincts, de haut-parleurs selon l'invention. Le haut-parleur représenté sur la figure 1 comporte un corps fixe 10 et un équipage mobile 12 solidaire d'une membrane 14. Il est généralement de révolution d'axe X-X. Le corps fixe 10 constitue une pièce polaire. Il comporte aimant toroïdal 16 d'axe X-X. Deux plaques polaires 18, 20 sont disposées deux pôles de l'aimant 16. La plaque polaire 18 est formée d'un disque métallique d'axe X-X de diamètre extérieur sensiblement égal au diamètre de l'aimant 1 La plaque polaire 20 est constituée d'une couronne métallique dont le diamètre exterieur est égal à celui de l'aimant 16. Un noyau cylindrique 22 est disposé suivant l'axe X-X dans l'espace délimité à l'intérieur de l'aimant 16 et de la couronne 20. Le noyau 22 s'appuie sur la partie centrale de la plaque polaire 18. Le noyau 22 délimite avec la surface latérale intérieure de l'aimant 16 et de la plaque polaire 20, un espace annulaire 24 d'axe X-X formant l'entrefer de la pièce polaire constituant le corps 10. La plaque polaire 18 définit un fond de l'entrefer. L'équipage mobile 12 est monté déplaçable en translation dans l'entrefer 24 suivant l'axe X-X. Cet équipage mobile est généralement d'axe X-X. comporte un support de bobine cylindrique 26 autour duquel est disposée une bobine 28. Cette bobine est destinée à être reliée à un circuit de commande assurant circulation dans celle-ci d'un courant d'excitation. Le support de bobine 26 est obturé à une extrémité distale par dôme 30. La membrane 14 du haut-parleur a une forme générale tronconique. Elle est reliée intérieurement à la périphérie de l'extrémité distale du support bobine 26. La membrane s'évase progressivement du support de bobine 26 jusqu'à une extrémité élargie où elle est reliée, comme connu en soi, à un saladier 32 du haut- parleur par un raccord souple 34. Le saladier 32 est fixé sur le corps 10. The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example and with reference to the drawings in which - FIG. 1 is a diagrammatic view in longitudinal section of a loudspeaker according to FIG. the invention <B>; </ B> - Figures 2A, 2B and 2C are cross-sectional views of three alternative embodiments of the elastic stop of the loudspeaker of Figure 1; FIG. 3 is a graph illustrating the evolution of the reaction force of the abutment implemented in the loudspeaker of FIG. 1 as a function of its deformation <B>; </ B> and FIGS. 5 are views similar to that of Figure 1 of the two other separate embodiments of loudspeakers according to the invention. The loudspeaker shown in Figure 1 comprises a fixed body 10 and a movable element 12 integral with a membrane 14. It is generally of revolution of axis X-X. The fixed body 10 constitutes a pole piece. It comprises toroidal magnet 16 of axis X-X. Two pole plates 18, 20 are arranged at two poles of the magnet 16. The pole plate 18 is formed of a metal disc of axis XX with an outside diameter substantially equal to the diameter of the magnet 1. The polar plate 20 consists of a metal ring whose outer diameter is equal to that of the magnet 16. A cylindrical core 22 is disposed along the axis XX in the space defined inside the magnet 16 and the ring 20. The core 22 is supported on the central portion of the pole plate 18. The core 22 delimits with the inner side surface of the magnet 16 and the pole plate 20, an annular space 24 of axis XX forming the air gap of the polar part constituting the body 10. The polar plate 18 defines a bottom of the gap. The moving element 12 is mounted displaceably in translation in the gap 24 along the axis X-X. This mobile equipment is generally of X-X axis. comprises a cylindrical coil support 26 around which is disposed a coil 28. This coil is intended to be connected to a control circuit ensuring circulation therein an excitation current. The coil holder 26 is closed at a distal end by dome 30. The diaphragm 14 of the loudspeaker has a generally frustoconical shape. It is internally connected to the periphery of the distal end of the coil support 26. The membrane progressively fades from the coil support 26 to an enlarged end where it is connected, as known per se, to a salad bowl 32 from above. by a flexible connector 34. The salad bowl 32 is fixed on the body 10.
Une couronne élastique 36 s'étendant dans un plan perpendiculaire à l'axe X- X est solidarisée, suivant son périmètre intérieur, à l'extrémité distale du support de bobine 26. Cette couronne centrée sur l'axe X-X est reliée suivant son périmètre extérieur au saladier 32. Elle est réalisée en carton ondulé ou dans un treillis de fibres par exemple formé de KAPTON (marque déposée). La couronne élastique 36 est couramment désignée par le terme anglais spider . La couronne élastique 36 assure le maintien de l'équipage mobile 12 dans une position d'équilibre par rapport au corps 10 en l'absence de courant d'excitation dans la bobine 28. Dans cette position, l'équipage mobile 12 est écarté du fond 25 de l'entrefer. La couronne élastique 36 présente des ondulations concentriques centrées suivant l'axe X-X. Ces ondulations ont en section une forme généralement sinusoïdale. Elles définissent des régions alternées en saillie et en creux. Selon l'invention, au moins une butée élastique est disposée entre le corps fixe 10 et l'équipage mobile 12 pour éviter qu'ils n'entrent en contact l'un avec l'autre. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, la butée élastique 40 est constituée d'un bourrelet amortisseur de forme toroïdale centrée sur l'axe X-X. Celui-ci est avantageusement disposé entre la surface frontale du corps 10 et la couronne élastique 36. En particulier, le bourrelet est reçu partiellement dans une région annulaire en creux délimitée par une ondulation la couronne élastique 36. Le bourrelet 40 est réalisé par exemple en silicone. En variante, le bourrelet 40 est constitué seulement d'un ensemble de tronçons toroïdaux successifs répartis suivant un cercle et séparés par des espaces libres. Dans cette variante, la couronne élastique 36 peut egalement être interrompue et formée d'un ensemble de tronçons répartis suivant cercle. Sur la figure 2A, est représenté un premier mode réalisation du bourrelet 40. Celui-ci comporte une base plane 42 permettant son appui sur la surface du corps 10. Il présente à l'opposé de la base 42 un sommet 44 définissant un plat 46 s'étendant essentiellement parallèlement à la base 42. Depuis sa base 42 jusqu'à son sommet 44, le bourrelet 40 a une largeur progressivement décroissante. Les flancs 48 du bourrelet présentent suivant toute la hauteur de celui-ci une concavité orientée vers l'intérieur du bourrelet. La section du bourrelet 40 est adaptée avantageusement pour que la butée élastique produise une force de réaction non proportionnelle à sa déformation par écrasement. En particulier, et comme illustré sur la figure 3, la courbe représentative de l'effort de réaction E, en fonction de l'écrasement I, est telle que en tous points, la dérivée seconde soit positive. Cette courbe est par exemple une courbe polynomiale d'ordre supérieur à 2, ou encore une exponentielle. Sur les figures 2B et 2C sont représentées des variantes de réalisation de la section du bourrelet 40. Sur ces figures, les parties du bourrelet identiques ou correspondant a celles du bourrelet de la figure 2A sont désignées par les mêmes numéros de référence. Dans le mode de réalisation de la figure 2B, le bourrelet 40 présente depuis sa base 42 jusqu'à son sommet 44 un premier tronçon sur lequel la largeur du bourrelet est progressivement croissante puis un second tronçon où la largeur du bourrelet est progressivement décroissante. Les flancs 48 ont toutefois une concavité tournée vers l'intérieur du bourrelet. Dans le mode de réalisation de la figure 2C, comme dans le mode de réalisation de la figure 2B, le bourrelet présente de sa base vers sommet un tronçon de largeur progressivement croissante suivi d'un tronçon de largeur progressivement décroissante. En revanche, les flancs 48 ont dans région de la base 42 une concavité tournée vers l'intérieur du bourrelet alors qu'au voisinage du sommet 44, dans une région notée 50, la concavité des flancs 48 s'inverse de sorte que celle-ci est tournée vers l'extérieur du bourrelet. La surface de la couronne élastique 36 s'applique suivant les régions 50 généralement concaves du bourrelet. On conçoit que dans le mode de réalisation de la figure 1, lorsque la membrane 14 du haut-parleur est soumise à un effort violent suivant le sens de la flèche F, tendant à amener l'équipage mobile 12 vers le fond 25 de l'entrefer, la couronne élastique 36 exerce un effort sur le bourrelet 40 tendant à écraser celui-ci. La déformation du bourrelet 40, provoque une retenue de l'équipage mobile 12, en absorbant une partie de son énergie cinétique. On conçoit que la déformation du bourrelet 40 évite ainsi que l'équipage mobile, et notamment l'extrémité libre du support de bobine 26 ne percutent le fond du corps 10. Sur la figure 4 est représenté un autre mode de réalisation d'un haut-parleur selon l'invention. Sur cette figure, les éléments identiques ou analogues à ceux mode de réalisation de la figure 1 sont désignés par les mêmes numéros de référence. An elastic ring 36 extending in a plane perpendicular to the X-X axis is secured, along its inner perimeter, to the distal end of the coil support 26. This ring centered on the axis XX is connected according to its perimeter. outside the salad bowl 32. It is made of corrugated cardboard or a fiber lattice for example formed of KAPTON (registered trademark). The elastic ring 36 is commonly referred to by the English term spider. The resilient ring 36 maintains the moving element 12 in a position of equilibrium with respect to the body 10 in the absence of excitation current in the coil 28. In this position, the moving element 12 is removed from the bottom 25 of the gap. The resilient ring 36 has concentric undulations centered along the X-X axis. These corrugations have in section a generally sinusoidal shape. They define alternating regions protruding and recessed. According to the invention, at least one resilient stop is disposed between the fixed body 10 and the moving assembly 12 to prevent them from coming into contact with each other. In the embodiment shown in FIG. 1, the elastic abutment 40 consists of a toroidal damping bead centered on the X-X axis. This is advantageously arranged between the front surface of the body 10 and the elastic ring 36. In particular, the bead is partially received in a hollow annular region delimited by a corrugation of the elastic ring 36. The bead 40 is made for example in silicone. As a variant, the bead 40 consists only of a set of successive toroidal sections distributed in a circle and separated by free spaces. In this variant, the elastic ring 36 can also be interrupted and formed of a set of sections distributed along a circle. FIG. 2A shows a first embodiment of the bead 40. The latter has a flat base 42 allowing it to bear on the surface of the body 10. It has, opposite the base 42, a top 44 defining a flat surface 46. extending substantially parallel to the base 42. From its base 42 to its top 44, the bead 40 has a gradually decreasing width. The flanks 48 of the bead have, throughout the height thereof, a concavity oriented towards the inside of the bead. The section of the bead 40 is advantageously adapted so that the elastic abutment produces a reaction force that is not proportional to its crush deformation. In particular, and as illustrated in FIG. 3, the curve representative of the reaction force E, as a function of the crushing I, is such that in all points the second derivative is positive. This curve is for example a polynomial curve of order greater than 2, or an exponential. Figures 2B and 2C show alternative embodiments of the section of the bead 40. In these figures, the parts of the bead identical or corresponding to those of the bead of Figure 2A are designated by the same reference numbers. In the embodiment of Figure 2B, the bead 40 has from its base 42 to its top 44 a first section on which the width of the bead is gradually increasing and a second section where the width of the bead is gradually decreasing. The flanks 48, however, have a concavity turned towards the inside of the bead. In the embodiment of FIG. 2C, as in the embodiment of FIG. 2B, the bead presents from its base towards the top a stub of progressively increasing width followed by a stub of progressively decreasing width. On the other hand, the flanks 48 have in the region of the base 42 a concavity turned towards the inside of the bead, whereas in the vicinity of the top 44, in a region marked 50, the concavity of the flanks 48 is reversed so that it is turned towards the outside of the bead. The surface of the elastic ring 36 is applied along the generally concave regions 50 of the bead. It will be understood that in the embodiment of FIG. 1, when the membrane 14 of the loudspeaker is subjected to a violent force in the direction of the arrow F, tending to bring the mobile assembly 12 towards the bottom 25 of the air gap, the resilient ring 36 exerts a force on the bead 40 tending to crush it. The deformation of the bead 40 causes a restraint of the moving element 12, absorbing part of its kinetic energy. It is conceivable that the deformation of the bead 40 thus prevents the moving element, and in particular the free end of the coil support 26, from striking the bottom of the body 10. In FIG. 4 is shown another embodiment of a top speaker according to the invention. In this figure, elements identical or similar to those of the embodiment of Figure 1 are designated by the same reference numbers.
Dans ce mode de réalisation, le bourrelet toroïdal 40 est omis. Selon l'invention une butée élastique est toutefois disposée entre le corps 10 et l'équipage mobile 12. Celle-ci est formée d'un anneau élastique 60 solidarisé à l'extrémité proximale du support de bobine 26 et s'étendant en regard du fond 25 de l'entrefer. Dans la position d'équilibre de l'équipage mobile, l'anneau élastique 60 formant butée est écarté du fond 25. In this embodiment, the toroidal bead 40 is omitted. According to the invention an elastic stop is however disposed between the body 10 and the mobile assembly 12. This is formed of an elastic ring 60 secured to the proximal end of the coil support 26 and extending facing the bottom 25 of the gap. In the equilibrium position of the moving element, the elastic ring 60 forming an abutment is moved away from the bottom 25.
Cet anneau élastique 60 est par exemple collé à l'extrémité du support de bobine 26. Il est constitué d'un matériau souple plissé pour former un soufflet. Ce matériau est par exemple du KAPTON (Marque déposée). This elastic ring 60 is for example glued to the end of the coil holder 26. It is made of a flexible material pleated to form a bellows. This material is for example KAPTON (registered trademark).
Suivant une variante de réalisation, l'anneau 60 est venu de matière avec le support de bobine 26. Plus précisément, à son extrémité proximale, la paroi généralement cylindrique du support de bobine 26 est conformée pour constituer un soufflet déformable élastiquement d'axe X-X. According to an alternative embodiment, the ring 60 is integral with the coil support 26. More specifically, at its proximal end, the generally cylindrical wall of the coil support 26 is shaped to form an elastically deformable bellows of axis XX .
Dans ce mode de réalisation également, on conçoit que lors d'efforts axiaux ' importants appliqués sur la membrane du haut-parleur suivant le sens de la flèche F, le support de bobine se déplace vers le fond 25 de l'entrefer. L'anneau elastique 60 entre en contact avec le fond de l'entrefer et se trouve comprimé. Une part substantielle de l'énergie cinétique de l'équipage mobile 12 est alors emmagasinée par l'anneau élastique. Ainsi, tout risque de voir l'équipage mobile heurter violemment le fond de l'entrefer est écarté.In this embodiment also, it is conceivable that during significant axial forces applied to the speaker diaphragm in the direction of the arrow F, the coil carrier moves towards the bottom 25 of the gap. The elastic ring 60 comes into contact with the bottom of the air gap and is compressed. A substantial part of the kinetic energy of the moving element 12 is then stored by the elastic ring. Thus, any risk of seeing the mobile team violently hit the bottom of the gap is removed.
Suivant encore un autre mode de réalisation, illustré sur la figure 5, la butée 'lastique 40 interposée entre la couronne élastique 36 et le corps 10, ainsi l'anneau élastique 60 sont tous deux mis en oeuvre. Leurs déformations conjointes evitent que l'équipage mobile du haut-parleur, et notamment la partie rigide support de bobine 26 viennent heurter le fond de l'entrefer. According to yet another embodiment, illustrated in FIG. 5, the resilient abutment 40 interposed between the elastic ring 36 and the body 10, and the elastic ring 60 are both implemented. Their joint deformations prevent the mobile element of the loudspeaker, and in particular the rigid coil support part 26, from striking the bottom of the gap.
Dans ce dernier mode de réalisation, le bourrelet 40 peut être rigide et non 'lactique. Ainsi, le haut-parleur est retenu par le spider 36 dont la plage de déformation a été réduite par la présence du bourrelet 40. In this latter embodiment, the bead 40 may be rigid and non-lactic. Thus, the loudspeaker is retained by the spider 36 whose deformation range has been reduced by the presence of the bead 40.
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