FR3096825A1 - Dispositif antibruit actif pour atténuer le bruit de battement de volume dans un habitacle de véhicule - Google Patents
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Abstract
Un dispositif antibruit (1) équipe un véhicule terrestre (2) comprenant un habitacle (3) et un ouvrant situé à l’interface entre l’extérieur et l’habitacle (3). Ce dispositif (1) comprend un microphone (7) installé dans l’habitacle (3) et convertissant des premières ondes sonores présentes dans ce dernier (3) en des premiers signaux électriques, et un processeur (9) analysant ces premiers signaux électriques afin de déterminer des deuxièmes signaux électriques représentatifs d’un battement de volume lorsqu’un ouvrant est au moins partiellement ouvert, générant des troisièmes signaux électriques en opposition de phase avec ces deuxièmes signaux électriques, et fournissant ces troisièmes signaux électriques à au moins un haut-parleur (12) installé dans l’habitacle (3) afin qu’il émette des secondes ondes sonores représentant les troisièmes signaux électriques pour qu’elles annulent au moins partiellement les premières ondes sonores. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1
Description
Domaine technique de l’invention
L’invention concerne les véhicules terrestres à ouvrant(s), et plus précisément les dispositifs antibruit qui équipent de tels véhicules.
Etat de la technique
De nombreux véhicules terrestres comprennent au moins un ouvrant à l’interface entre l’extérieur et leur habitacle, comme par exemple une vitre latérale ou un toit ouvrant, qui, lorsqu’il est au moins partiellement ouvert, induit dans l’habitacle ce que l’homme de l’art appelle un battement de volume.
Le battement de volume est la mise en résonance d’une cavité ouverte par un écoulement aérodynamique sur une cavité. Il se traduit par un bruit à basses fréquences (typiquement aux environs de 20 Hz et donc à la limite de l’audible) et pouvant atteindre un niveau très élevé, à savoir supérieur au seuil de 130 dB qui est considéré comme un seuil de douleur. Le haut niveau de ce bruit est généralement atteint lorsque le véhicule circule avec au moins un ouvrant au moins partiellement ouvert à des vitesses typiquement comprises entre 70 km/h et 90 km/h (et donc en utilisation normale).
Outre son haut niveau, ce bruit de battement de volume engendre une sensation de nausée en excitant des fréquences de résonance de plusieurs organes humains (comme par exemple les globes oculaires, la tête, les avant-bras, et les aisselles).
Il existe des dispositifs antibruit passifs, comme par exemple les déflecteurs de toit ouvrant qui déstructurent l’écoulement d’air en plusieurs tourbillons afin de diminuer la quantité d’air entrant dans l’habitacle par l’ouverture du toit ouvrant pour limiter les remous au niveau de cette ouverture et ainsi atténuer le bruit de battement de volume. Mais l’atténuation du bruit de battement de volume apportée par la limitation des remous demeure assez faible. En outre, cette atténuation ne concerne pas les remous qui sont créés au niveau des ouvertures des vitres.
L’invention a donc notamment pour but d’améliorer la situation.
Présentation de l’invention
Elle propose notamment à cet effet un dispositif antibruit destiné à équiper un véhicule terrestre comprenant un habitacle et au moins un ouvrant situé à l’interface entre l’extérieur et l’habitacle.
Ce dispositif antibruit se caractérise par le fait qu’il comprend :
- au moins un microphone destiné à être installé dans l’habitacle et convertissant des premières ondes sonores présentes dans ce dernier en des premiers signaux électriques fonction des fréquences sonores, et
- un processeur destiné à être installé dans le véhicule terrestre, analysant ces premiers signaux électriques afin de déterminer des deuxièmes signaux électriques représentatifs d’un battement de volume lorsqu’un ouvrant est au moins partiellement ouvert, générant des troisièmes signaux électriques en opposition de phase avec ces deuxièmes signaux électriques déterminés, et fournissant ces troisièmes signaux électriques à au moins un haut-parleur installé dans l’habitacle afin qu’il émette dans cet habitacle des secondes ondes sonores qui représentent ces troisièmes signaux électriques pour qu’elles annulent au moins partiellement ces premières ondes sonores.
Grâce à ce dispositif antibruit actif on peut désormais atténuer de façon efficace et vraiment sensible le bruit de battement de volume quel que soit l’ouvrant qui est au moins partiellement ouvert (et donc qu’il s’agisse d’une vitre latérale ou d’un toit ouvrant).
Le dispositif antibruit selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :
- son processeur peut déclencher le fonctionnement du (de chaque) microphone consécutivement à la réception d’un signal représentatif de l’ouverture au moins partielle d’un ouvrant ;
- son processeur peut être agencé pour passer d’un état de veille, dans lequel il empêche le fonctionnement du microphone et ne réalise pas d’analyse, à un état actif, dans lequel il déclenche le fonctionnement du microphone et réalise ses analyses, consécutivement à la réception du signal représentatif de l’ouverture au moins partielle d’un ouvrant ;
- en variante, son (chaque) microphone peut commencer sa conversion consécutivement à la réception d’un signal représentatif de l’ouverture au moins partielle d’un ouvrant ;
- il peut comprendre deux microphones destinés à être installés dans des sièges droit et gauche du véhicule terrestre ;
- il peut comprendre chaque haut-parleur ;
- il peut comprendre deux haut-parleurs destinés à être installés dans des sièges droit et gauche du véhicule terrestre.
L’invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant un habitacle, au moins un ouvrant situé à l’interface entre l’extérieur et l’habitacle, et au moins un dispositif antibruit du type de celui présenté ci-avant.
Par exemple, l’un des ouvrants du véhicule terrestre peut être un toit ouvrant.
Brève description des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et du dessin annexé, sur lequel :
Description détaillée de l’invention
L’invention a notamment pour but de proposer un dispositif antibruit 1 destiné à équiper un véhicule terrestre 2 comprenant un habitacle 3 et au moins un ouvrant situé à l’interface entre l’extérieur et l’habitacle 3.
Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le dispositif antibruit 1 est destiné à équiper un véhicule de type automobile, comme par exemple une voiture, comme illustré non limitativement sur la figure 1. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de véhicule terrestre. En effet, un dispositif antibruit 1 peut équiper n’importe quel véhicule terrestre dès lors qu’il comprend un habitacle pouvant accueillir au moins un passager et au moins un ouvrant situé à l’interface entre l’extérieur et l’habitacle. Par conséquent, le dispositif antibruit 1 peut aussi équiper un véhicule utilitaire, un engin de voirie, un camion, un car (ou bus), ou un engin de chantier, par exemple.
On a schématiquement représenté sur la figure 1 un exemple de véhicule terrestre 2 (ici une voiture) comprenant un habitacle 3, au moins un ouvrant situé à l’interface entre l’extérieur et l’habitacle 3 et un exemple de réalisation d’un dispositif antibruit 1 selon l’invention.
Dans cet exemple, l’habitacle 3 comprend un siège avant gauche 4 sur lequel est installé un passager 5 (ici un conducteur) et un siège avant droit 6.
Comme illustré, un dispositif antibruit 1, selon l’invention, comprend au moins un microphone 7, 8 et un processeur 9.
Le (chaque) microphone 7, 8 est destiné à être installé dans l’habitacle 3 et est agencé de manière à convertir des premières ondes sonores présentes dans ce dernier (3), et qu’il capte (ou enregistre), en des premiers signaux électriques fonction des fréquences sonores. On comprendra que chaque premier signal électrique représente une fréquence sonore et une intensité.
On notera que dans l’exemple illustré non limitativement sur la figure 1 le dispositif antibruit 1 comprend deux microphones 7 et 8 installés dans le siège avant gauche 4, et plus précisément dans son appui-tête 10 (à droite et à gauche), et deux microphones 7 et 8 installés dans le siège avant droit 6, et plus précisément dans son appui-tête 11 (à droite et à gauche). Mais le dispositif antibruit 1 pourrait comprendre un unique microphone, ou deux microphones (par exemple un par siège avant), ou trois microphones ou encore quatre microphones, voire plus, installés dans différents endroits du véhicule (terrestre) 2. Par ailleurs, chaque microphone 7, 8 pourrait être installé ailleurs que dans un appui-tête 10, 11. Ainsi, un microphone 7, 8 pourrait être installé dans un dossier de siège (ou de banquette), ou dans une garniture de toit ou pavillon, ou dans un montant latéral, par exemple.
L’utilisation de plusieurs microphones 7, 8 permet d’avoir une connaissance plus globale des premières ondes sonores présentes dans l’habitacle 3. Par ailleurs, l’installation des microphones 7 et 8 dans les appuis-tête 10 et 11 permet de capter les fréquences sonores à proximité des oreilles des passagers, et donc là où c’est le plus pertinent.
Le processeur 9 est destiné à être installé dans le véhicule 2 et est couplé directement ou indirectement à chaque microphone 7, 8. On notera que dans l’exemple illustré non limitativement sur la figure 1 le processeur 9 est installé dans le siège avant gauche 4, et plus précisément dans son appui-tête 10. Mais le processeur 9 pourrait être installé dans un dossier ou une assise de siège (ou de banquette), ou dans une garniture de toit ou pavillon, ou dans une planche de bord, ou dans le compartiment moteur, ou encore dans un montant latéral, par exemple. Par ailleurs, lorsque le processeur 9 est distant d’un microphone, comme c’est le cas de celui 8 qui est installé dans le siège avant droit 6, leur couplage peut se faire par voie d’ondes ou par voie filaire directement via un câble électrique ou indirectement via le réseau de communication (éventuellement multiplexé) du véhicule 2.
Le processeur 9 est agencé de manière à analyser les premiers signaux électriques (issus de chaque microphone 7, 8) afin de déterminer des deuxièmes signaux électriques qui sont représentatifs d’un battement de volume lorsqu’un ouvrant du véhicule 2 est au moins partiellement ouvert.
Cet ouvrant peut être une vitre latérale ou un toit ouvrant (si le véhicule 2 en comprend un).
De plus, le processeur 9 est agencé de manière à générer des troisièmes signaux électriques en opposition de phase avec les deuxièmes signaux électriques qu’il a déterminés. En outre, le processeur 9 est agencé de manière à fournir ces troisièmes signaux électriques qu’il a générés à au moins un haut-parleur 12, 13 installé dans l’habitacle 3, afin qu’il émette dans cet habitacle 3 des secondes ondes sonores qui représentent ces troisièmes signaux électriques pour qu’elles annulent au moins partiellement les premières ondes sonores. Mais, le processeur 9 peut être agencé de manière à fournir les troisièmes signaux électriques qu’il a générés à deux haut-parleurs 12 et 13 installés dans le siège avant gauche 4, et plus précisément dans son appui-tête 10 (à droite et à gauche), et à deux autres haut-parleurs 12 et 13 installés dans le siège avant droit 6, et plus précisément dans son appui-tête 11 (à droite et à gauche), comme illustré non limitativement sur la figure 1.
En d’autres termes, le processeur 9 recherche parmi les premiers signaux électriques des deuxièmes signaux électriques qui sont caractéristiques d’un battement de volume, puis s’il en trouve, il génère des troisièmes signaux électriques qui sont en opposition de phase avec ces deuxièmes signaux électriques. Pour ce faire, il peut, par exemple, chercher s’il y a des premiers signaux électriques correspondant à des pics d’intensité dans une plage de fréquences comprise entre 10 Hz et 100 Hz, et dans l’affirmative les premiers signaux électriques de cette plage sont retenus en tant que deuxièmes signaux électriques.
Les troisièmes signaux électriques étant en opposition de phase avec les deuxièmes signaux électriques, les secondes ondes sonores, émises à partir de ces troisièmes signaux électriques, sont les « opposées » des premières ondes sonores présentes dans l’habitacle 3 et représentées par les premiers signaux électriques (et donc par ces deuxièmes signaux électriques). Les premières et secondes ondes sonores s’annulent donc mutuellement au moins partiellement. On a donc un dispositif antibruit 1 de type actif qui atténue de façon efficace et vraiment sensible le bruit de battement de volume quel que soit l’ouvrant qui est au moins partiellement ouvert (et donc qu’il s’agisse d’une vitre latérale ou d’un toit ouvrant). De plus, ce dispositif antibruit 1 actif n’atténue pas les moyennes et hautes fréquences audibles qui sont celles, notamment, des signaux d’alerte et de danger émis dans l’environnement du véhicule 2 et donc que ses passagers 5 doivent impérativement entendre.
Par exemple, le processeur 9 peut déclencher le fonctionnement de chaque microphone 7, 8 consécutivement à la réception d’un signal qui est représentatif de l’ouverture au moins partielle d’un ouvrant. Ce signal est, par exemple, issu d’un calculateur embarqué dans le véhicule 2 et chargé de connaître l’état d’ouverture de chaque ouvrant de ce dernier 2.
En présence de cette option, le processeur 9 peut être agencé pour passer d’un état de veille, dans lequel il empêche le fonctionnement de chaque microphone 7, 8 et ne réalise pas d’analyse, à un état actif, dans lequel il déclenche le fonctionnement de chaque microphone 7, 8 et réalise ses analyses, consécutivement à la réception du signal représentatif de l’ouverture au moins partielle d’un ouvrant.
Dans une variante de réalisation, chaque microphone 7, 8 peut commencer sa conversion consécutivement à la réception d’un signal représentatif de l’ouverture au moins partielle d’un ouvrant. Comme indiqué plus haut, ce signal est, par exemple, issu d’un calculateur embarqué dans le véhicule 2 et chargé de connaître l’état d’ouverture de chaque ouvrant de ce dernier 2. On comprendra que dans cette variante chaque microphone 7, 8 reçoit directement le signal « d’ouverture » sans intervention du processeur 9, et c’est par exemple la réception des deuxièmes signaux électriques transmis par chaque microphone 7, 8 qui déclenche le réveil du processeur 9.
On notera, comme illustré non limitativement sur la figure 1, que le dispositif antibruit 1 peut comprendre chaque haut-parleur 12, 13. Mais cela n’est pas obligatoire. En effet, le dispositif antibruit 1 pourrait utiliser au moins un haut-parleur 12, 13 faisant partie de l’installation audio du véhicule 2. Dans ce cas, il doit être couplé à cette installation audio pour lui transmettre les troisièmes signaux électriques générés.
On notera également, comme illustré non limitativement sur la figure 1, qu’un ou plusieurs haut-parleurs 12, 13 et/ou un ou plusieurs microphones 7, 8 associés et voisins peuvent faire partie d’un même boîtier. L’un de ces boîtiers peut aussi comprendre le processeur 9, comme illustré non limitativement, afin d’offrir une solution « tout intégré ».
L’installation des haut-parleurs 12 et 13 dans les appuis-tête 10 et 11 permet d’émettre les secondes ondes sonores à proximité des oreilles des passagers 5, et donc là où c’est le plus utile et le plus efficace. Mais chaque haut-parleur 12, 13 pourrait être installé dans une autre zone du véhicule, et notamment dans un dossier ou une assise de siège (ou de banquette), ou dans la garniture de toit ou pavillon, ou dans la planche de bord, ou encore dans un montant latéral, par exemple.
On notera également que le processeur 9 peut, par exemple être un processeur de signal numérique (ou DSP (« Digital Signal Processor »)). Mais il pourrait aussi s’agir d’un ASIC (circuit spécialisé), par exemple.
On notera également que dans l’exemple illustré non limitativement sur la figure 1, le dispositif antibruit 1 est réparti dans les deux sièges avant gauche 4 et droit 6. Mais chaque siège 4, 6 pourrait comporter son propre dispositif antibruit 1, et plus généralement un véhicule terrestre 2 peut comporter plusieurs dispositifs antibruit 1 installés en différents endroits.
Claims (10)
- Dispositif antibruit (1) pour un véhicule terrestre (2) comprenant un habitacle (3) et au moins un ouvrant situé à l’interface entre l’extérieur et ledit habitacle (3), caractérisé en ce qu’il comprend i) au moins un microphone (7, 8) destiné à être installé dans ledit habitacle (3) et convertissant des premières ondes sonores présentes dans ce dernier (3) en des premiers signaux électriques fonction des fréquences sonores, et ii) un processeur (9) destiné à être installé dans ledit véhicule terrestre (2), analysant ces premiers signaux électriques afin de déterminer des deuxièmes signaux électriques représentatifs d’un battement de volume lorsqu’un ouvrant est au moins partiellement ouvert, générant des troisièmes signaux électriques en opposition de phase avec lesdits deuxièmes signaux électriques déterminés, et fournissant ces troisièmes signaux électriques à au moins un haut-parleur (12, 13) installé dans ledit habitacle (3) afin qu’il émette dans ledit habitacle (3) des secondes ondes sonores qui représentent lesdits troisièmes signaux électriques pour qu’elles annulent au moins partiellement lesdites premières ondes sonores.
- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit processeur (9) déclenche le fonctionnement dudit microphone (7, 8) consécutivement à la réception d’un signal représentatif de l’ouverture au moins partielle d’un ouvrant.
- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit processeur (9) est agencé pour passer d’un état de veille, dans lequel il empêche le fonctionnement dudit microphone (7, 8) et ne réalise pas d’analyse, à un état actif, dans lequel il déclenche le fonctionnement dudit microphone (7, 8) et réalise ses analyses, consécutivement à la réception dudit signal représentatif de l’ouverture au moins partielle d’un ouvrant.
- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit microphone (7, 8) commence sa conversion consécutivement à la réception d’un signal représentatif de l’ouverture au moins partielle d’un ouvrant.
- Dispositif selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’il comprend deux microphones (7, 8) destinés à être installés dans des sièges droit (4) et gauche (6) dudit véhicule terrestre (2).
- Dispositif selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’il comprend chaque haut-parleur (12, 13).
- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu’il comprend deux haut-parleurs (12, 13) destinés à être installés dans des sièges droit (4) et gauche (6) dudit véhicule terrestre (2).
- Véhicule terrestre (2) comprenant un habitacle (3) et au moins un ouvrant situé à l’interface entre l’extérieur et ledit habitacle (3), caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins un dispositif antibruit (1) selon l’une des revendications précédentes.
- Véhicule selon la revendication 8, caractérisé en ce qu’un ouvrant est un toit ouvrant.
- Véhicule selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu’il est de type automobile.
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2019
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Legal Events
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