Diaphragme acoustique et son procédé de fabrication. La présente invention comprend un dia phragme acoustique et son procédé de fabri cation.
Le genre de diaphragme acoustique le plus couramment employé actuellement com porte un cône, un -cadre rigide et une partie marginale annulaire pratiquement plate dis posée entre le bord du cône et le cadre et ser vant de liaison flexible entre le cône et le ca dre, pour permettre un mouvement axial du cône. On entend par "plate" que le plan de la marge s'étend pratiquement perpendiculaire ment à l'axe du cône. En pratique, dans les diaphragmes connus, on a l'habitude de faire le cône en papier et la marge en une autre matière, par exemple en cuir.
Dans certains cas, la marge est également faite en papier, mais est formée séparément du cône, par exemple en l'emboutissant dans une feuille de papier plate. Dans chaque cas, la. marge doit être collée au bord du cône et ceci fait que né cessairement les diaphragmes diffèrent de ca ractéristiques et dans tous les cas ceci:
consti- tue une opération qu'il est désirable de sup primer pour abaisser le prix de fabrication du diaphragme. Des, essais ont été tentés pour fa briquer un diaphragme dans lequel le cône et la partie marginale plate soient d'une seule pièce et soient faits en la même matière, afin de .supprimer la dépense résultant du collage de la marge et pour éliminer la nécessité d'employer une matière telle que du cuir pour la marge, matière qui est coûteuse.
On a, par exemple, proposé de mouler ou de presser des diaphragmes à partir de tissus, tels que de la toile gommée, dans lesquels le cône et la marge .sont d'une seule pièce, mais comme le tissu approprié pour fabriquer de tels dia phragmes est très cher, le prix des dia- phragmes ne peut pas être diminué matérielle ment de cette manière. Une méthode consiste à presser ou à former d'une autre manière un cône et une marge d'une seule pièce à partir de papier, en employant comme matière pre mière une feuille plate d'un papier bon mar ché.
On a proposé de mouler un diaphragme avec de la pâte de papier, de telle sorte que le cône et la. marge plate soient d'une seule pièce, mais. ceci nécessite l'emploi de machines soignées et les diaphragmes faits de cette ma nière ne sont pas tous semblables en ce qui concerne leurs caractéristiques. Pour autant qu'on le sait, personne n'a résolu le problème de presser ou de former d'une autre manière un diaphragme qui soit bon marché et satis faisant, du type à. cône et à bordure plate d'une seule pièce, fait en papier, en employant comme matière première une feuille plate, de papier par exemple. Le but de la présente invention est de produire un tel diaphragme.
Le diaphragme acoustique suivant l'inven tion est caractérisé en ce qu'il présente une partie conique, une partie marginale et des moyens qui rendent la circonférence de la base de la partie conique capable d'extension et de contraction.
Le procédé de fabrication de ce dia- phrame, suivant l'invention, est caractérisé en ce que l'an forme un cône simple à partir d'une feuille plate de matière et ensuite en ce que l'on fronce la partie se trouvant le long d'une ligne qui correspond avec la ligne de jonction des. parties coniques et marginales du diaphragme fini, de telle sorte que la partie froncée est la plus, grande le long de cette li gne et diminue progressivement en allant vers le sommet de la.
partie conique et vers le bord du diaphragme, de telle sorte qu'une partie marginale du diaphragme peut prendre une position pratiquement plane pour constituer la partie marginale du diaphragme fini.
Le dessin annexé représente, à. titre d'exemple, deux formes d'exécution du dia phragme.
La fig. 1 est une vue perspective d'une première forme d'exécution du .diaphragme selon l'invention; La fil-. 2 est une vue latérale du dia phragme représenté à la fig. 1; La fig. 3 est. une coupe transversale faite selon la ligne 3-3 de la fil-. 4; La, fig. 4 est un plan à grande échelle d'une petite partie du diaphragme représenté à. la fig. 1, montrant un groupe d'ondulations, qui sont formées dans le bord du cône et dans la partie adjacente de la. marge;
Les fig. 5 et 6 sont des vues en plan de l'ébauche de papier montrant la manière se lon laquelle elle est plissée pour permettre le pliage subséquent du papier ou la forma tion des. ondulations; Les, fig. 6a et 6b sont des vues partielles des côtés opposés de l'ébauche,de papier, mon trant en traits pleins les. plis qui sont placés sur un des côtés de l'ébauche et en traits in terrompus les plis qui sont placés sur l'autre côté; la fig. 7 est une vue perspective d'une seconde forme d'exécution;
Les fig. 8 et 9 sont. des plans de l'ébauche de papier, montrant la manière :dont l'ébauche est plissée sur des côtés opposés pour prévoir le pliage subséquent du papier ou de la for mation des ondulations du genre représenté à la, fig. 7;
Les fig. 9a et 9b sont des vues partielles de côtés opposés de l'ébauche, montrant en traits pleins les plis d'un des côtés de l'ébauche et en traits interrompus les plis de l'autre côté, de manière à produire un dia <B>p</B> 'hrag -me du n genre représenté à la fig. 7;
La fig. 10 est une coupe transversale faite selon la ligne 10-10 de la, fig. 11; La fig. 11 est un plan d'une petite partie du diaphragme représenté à la fig. 7, mon trant la structure d'un groupe d'ondulations formées dans le bord du cône et dans la partie adjacente de la marge.
Un simple cône de papier peut facilement être formé à. partir d'une feuille de papier plate et circulaire, en coupant un secteur de cette feuille et en réunissant ensemble les bords radiaux -de ce secteur. Le présent dia phragme peut être considéré comme un de ces simples cônes, dans lequel une surface d'une certaine largeur est froncée ou relevée le long d'une ligne circonférentielle correspondant avec la ligne de jonction entre le cône et la marge flexible -du diaphragme fini.
La gran deur des fronces obtenues augmente progres sivement à partir -du bord externe du dia phragme jusqu'à cette ligne de jonction et dé- croit progressivement à partir de cette ligne jusqu'à ce que les fronces disparaissent à. une certaine distance en montant sur les parois du cône, de manière qu'une partie marginale du cône simple puisse prendre une orientation pratiquement plane. du fait que la circonfé rence interne de cette partie marginale peut se, contracter. Cette partie marginale consti tue en dernier lieu la partie marginale flexi ble indiquée ci-dessus du diaphragme terminé.
Le mouvement de la partie marginale du cône =impie dans cette nouvelle position plane, avec la contraction attenante de sa cir conférence interne, nécessite également une contraction de la circonférence de celle des parties du cône qui touche la. marge dans le diaphragme fini. La grandeur des fronces est telle, dans le cône simple, qu'elle permet d'ef fectuer cet effet.
Ceci est de préférence ae- eompli par un ensemble d'ondulations, comme décrit. précédemment, des moyens étant prévus pour permettre une articulation de long de la ligne de jonction du cône et de la partie mar- _crinale, clans le diaphragme fini. Les ondula tions sont de préférence formées de manière à. remplir un de, buts permettant d'avoir une grande liberté du cône en laissant la partie circonférentielle de la. marge s'étendre et se contracter lorsque le cône vibre.
Le diaphragme représenté aux fig. 1 à 4 comporte un cône 1. et une partie marginale d'une seule pièce avec ce cône. Cette partie marginale est pratiquement plane, c'est-à-dire qu'elle se trouve dans un plan s'étendant pra tiquement perpendiculaire à. l'axe du cône. La partie marginale 2, bien qu'étant venue de fabrication avec le cône, se trouve à plat par suite de la présence d'une série de plisse ments ou fronces radiaux 3 formés dans la partie marginale du diaphragme. Ces fronces sont plus larges à l'endroit où la marge re joint le cône et plus étroites en un point et disparaissent en allant vers le bord de la marge.
De préférence, elles ne doivent pas s'étendre entièrement jusqu'au bord externe de la marge, vu qu'il est désirable de laisser une partie du bord externe sans fronce sur la marge, partie qui peut être pincée dans des anneaux d'emboîtement ou figée d'une autre manière à un support rigide. Le bord du cône 1 présente des fronces 4 semblables. Les fron ces du cône sont, plus larges près de la. partie du bord du cône et s'étendent de préférence seulement sur une courte distance en mon tant le long des parois du cône. Chaque fronce ou plissement diminue d'importance en montant sur le cône jusqu'en un point où elle disparaît. Les fronces 3 et 4 sont de pré férence concaves lorsqu'on les regarde de l'ex térieur du diaphragme.
Comme le rebord 2 forme un angle avec les parois du cône, des moyens doivent être prévus pour permettre à chaque fronce 3 de faire un angle avec l'on dulation 1- correspondante et des moyens doi vent également être prévus pour permettre une flexion ou une articulation relative entre les fronces lorsque le cône vibre. Ceci est obtenu dans le diaphragme des fig. 1 à 4 en prévoyant une fronce 5 entre chaque fronce 3 de la marge et la fronce 4 correspondante du cône. Les fronces 5 sont convexes vues du côté externe du diaphragme.
La crête 6 de chaque fronce 5 est en ligne avec le pli de fond ou arête du dièdre intérieur 7 de la fronce 4 et forme une prolongation de ce pli ou de ce dièdre ainsi que du pli de fond ou arête du dièdre intérieur 8 de la fronce 3, mais la crête 6 forme un angle avec les diè dres intérieurs 7 et 8 des fronces 4 et 3, lors qu'elle est vue de côté, comme représenté à la fig. 3. Les plis ou dièdres internes 9 for més par l'intersection des faces des fronces 5 avec les faces des fronces 3 et 4, forment deux lignes en zigzag s'étendant circonfé- rentiellement, comme représenté à la fig. 1.
Lorsque le diaphragme est monté dans un cadre (non représenté) comme, par exemple. en montant le bord externe de la marge dans des anneaux d'emboîtement et lorsque le cône est mis en vibration à son sommet par n'importe quel moteur approprié (non repré senté), l'articulation se produit le long de- la ligne 9 en zigzag. Lorsque le cône vibre, les fronces 3 et 4 s'étendent et se contractent. Cette action peut s'exécuter librement grâce aux fronces 5 qui s'étendent et se contractent toutes à la fois et, par conséquent, le cône possède une très grande liberté de mouvement dans une direction axiale.
Le diaphragme représenté aux fig. 1 à 4 peut être fabriqué en formant une feuille de papier plane en un cône et en pressant ensuite les, fronces .dans le cône, de telle sorte que le diaphragme prenne la forme représentée au dessin. Cependant, l'ébauche de papier est de préférence plissée en premier lieu, comme re présenté aux fig. 5 et 6, à l'aide d'outils ou de cylindres plisseurs appropriés. Lorsque le papier est plissé avec des outils plisseurs de la forme voulue, le papier a tendance à se plier soit dans une direction, soit dans une autre.
On supposera que les outils employés pour plisser l'ébauche sont tels qu'un pli dans la surface externe du diaphragme comme par exemple un des plis 7, obligera les surfaces adjacentes à former un angle qui soit con cave lorsqu'il est vu de la surface externe du diaphragme, ou, en d'autres termes, pour faire à la crête 7 un dièdre interne. Un des côtés de l'ébauche doit alors être plissé de la manière représentée à la fig. 5 pour former en dernier lieu les dièdres internes et les lignes de pliage 7 et 9.
Le côté opposé de l'ébauche doit être plissé comme représenté à la fig. 6, pour former en dernier lieu les crêtes ou les lignes de pliage 6 et 10. Les fig. 6a et 6b re présentent en traits pleins les crêtes de l'un des côtés de l'ébauche et en traits interrom pus les crêtes de l'autre côté.
Lorsqu'une ébauche ainsi plissée est re pliée sous forme de cône et que la partie qui constitue en dernier lieu la marge est repliée vers le haut, les surfaces adjacentes des plis peuvent être déplacées à la main dans leurs nouvelles positions, de manière à former les fronces, du fait que le plissage donne aux faces des fronces une grande tendance à as sumer ces nouvelles positions.
Cependant, si on désire exécuter ceci à la machine, une ébauche plissée peut être placée dans une presse à poinçonner ou passer entre des cylin dres-. poinçonner présentant des surfaces de façonnage respectivement en relief et en creux, de manière à déplacer des faces des ondulations dans leurs positions désirées fi nales. Dans chaque cas, il se produit un dé placement de surface près des plis dans leurs nouvelles positions, de manière à former les fronces, sans tenir compte si cette opération ,est effectuée à la main ou à la machine.
Même lorsque les fronces sont formées dans une presse à poinçonner ou dans des rouleaux poinçonneurs, le plissage préliminaire de l'é bauche facilite la formation des fronces.
Comme la formation des fronces 4 dans le bord du cône a tendance à modifier l'angle original formé entre cette partie du cône Pt l'axe du cône, l'ébauche est de préférence mu nie d'un pli 11 circulaire sur lequel les fron ces 4 se terminent, pour permettre aux parois du cône de plier légèrement à ce pli, comme spécialement représenté aux fig. l., 2 et 3.
Si les fronces 3 ne doivent pas s'étendre entièrement jusqu'au bord externe de la par tie marginale 2, il est préférable de munir la marge d'une fente 12 radiale à la fin de chaque fronce 3, vu que ceci permet à la marge de prendre plus rapidement sa position plane.
La forme d'exécution du diaphragme re présentée aux fig. 7 à 11 inclusivement, pré sente des fronces 3' ménagées dans la marge et des fronces 4' dans le bord du cône, ces fronces étant semblables aux fronces 3 et 4 du diaphragme décrit ci-dessus, à l'exception qu'elles sont convexes lorsqu'on les voit à partir du côté externe du diaphragme. Elles présentent des crêtes 13 et des angles ren trants 14 aux endroits où leurs surfaces cou pent la surface non froncée du cône et la sur face non froncée de la marge.
La manière dont les fronces 3' peuvent former un angle avec les fronces 4', la manière dont l'articu lation entre elles peut s'effectuer et la ma nière dont les fronces 3' et 4' peuvent s'éten dre et se contracter lorsque le cône vibre, sont exécutées d'une manière différente de celle re présentée aux fig. 1 à 4. Dans ce cas, la fronce 1.5, correspondant à la fronce 5 des fig. 1 à 4, est concave lorsqu'on la regarde du côté externe du diaphragme et présente un pli ou un angle rentrant 16 qui s'étend autour du diaphragme.
La. fronce 15 est limitée par des plia ou des crêtes<B>17,</B> de telle manière que la largeur circonférentielle à la, base des fron ces 15 ct moindre que la largeur circonféren- tielle à la base des fronces 3' et 4'. Un<B>pli</B> ou un angle rentrant 18 s'étend vers le bas à par tir de chaque paroi de chaque fronce 3' et 4'. Chacun de ces plis part d'un point 19 où les lignes 17 coupent les crêtes 13 jusqu'en un point 20 où la ligne 14 de la fronce 3' rencon tre la ligne correspondante 14 de la fronce 4'. Les surfaces de chaque côté de chaque ligne 18 sont concaves lorsqu'elles sont vues à par tir du côté externe du diaphragme.
La ligne 18, ainsi que la ligne adjacente<B>17</B> constitue deux côtés d'un triangle, dont la base est formée par un pli ou une crête 21. Les sur faces de chaque côté de la crête 21 sont con vexes lorsqu'on les regarde du côté externe du diaphragme. Les crêtes 21 sont en alignement avec les angles rentrants 16 des fronces 15. Les lignes qui constituent des crêtes sont les lignes 13, 1 7 et 21. Les lignes qui constituent des angles rentrants sont les li-nes 14, 16 et 18. Comme les points 22 de rencontre des li gnes 16 et<B>1.7</B> sont plus élevés que les points 20, les fronces ' et 4' peuvent s'étendre et se contracter lorsque le cône vibre.
Pendant cette contraction et cette extension, les points 20 s'approchent et se retirent, tandis que les points 22 restent à. une distance fixe les uns des autres. Ceci est obtenu par un léger pliage ou une légère articulation le long des lignes 17, des lignes 21. et des lignes 18, en plus du pliage ou de l'articulation qui a lieu le long des crêtes 13 des fronces et le long des an gles rentrants 14.
Le diaphragme représenté aux fig. 7 à 11 inclusivement peut être fabriqué de la même manière que le diaphragme des fig. 1 à 4, c'est-à-dire que le papier peut, en premier lieu, être façonné en un cône et les fronces embouties dans les parois du cône à l'aide d'étampes appropriées, de telle sorte que le diaphragme prendra la, forme représentée à la fig. 7 et, si on le désire, cette opération peut être précédée par le plissage de l'ébau che de la manière représentée aux fig. 8. 9, 9a et 9b.
L'opération de plissage de l'ébauche représentée dans ces figures est la même que celle décrite ci-dessus en référence aux fig. 5, 6, 6a et 6b, la seule différence étant que les plis sont disposés de manière à produire les différents genres de fronces. Comme le plis sage proprement dit, des ébauches donne des surfaces qui ont tendance à prendre leurs po sitions finales voulues et comme les surfaces voisines -des crêtes peuvent se déplacer dans leurs nouvelles positions, à la main, pour for mer les fronces lorsque l'ébauche est formée en un cône et le bord est replié vers le haut pour former la marge, la. machine à façonner peut: être supprimée si on le désire.
Dans les deux formes de diaphragme, le cône peut vibrer très librement par suite du fait que le bord du cône et le bord interne de la marge peuvent s'étendre et se contracter. Ceci est un avantage considérable, lorsque le diaphragme est mis en vibration par un mo teur dont l'armature est capable d'une grande amplitude -de mouvement, comme dans le cas d'un moteur électrodynamique. Lorsqu'un tel moteur est employé, la marge du dia phragme doit avoir une grande flexibilité et le cône doit être capable de se déplacer selon une grande amplitude.
L'avantage résultant de la liberté du bord du cône et du bord iii- terne de la marge pour l'extension et la con traction, lorsque le cône vibre, sera plus com plètement reconnue lorsqu'on comprendra qu'un cône de papier présentant une marge de papier relativement plate n'est pas capa ble d'une grande amplitude de mouvement, du fait que chaque point de la circonférence interne de la marge tend à osciller dans un arc de cercle qui est concave par rapport à l'axe du cône. Ceci tend<B>à</B> étendre et à con tracter la base du cône et la partie limite in terne de la marge, mais comme le papier ne se contracte pas facilement, le mouvement du cône est nécessairement limité.
Si la partie marginale des diaphragmes actuellement en emploi, est construite suffisamment flexible pour permettre une grande amplitude du mouvement du cône, il s'ensuit que le cône n'est pas convenablement supporté en direc tion radiale et ceci est particulièrement grave dans le cas d'un haut-parleur électrodyna mique, vu que tout fléchissement du cône tend à faire faire contact à l'enroulement électrodynamique du moteur avec les parois de l'espace annulaire d'air.
Dans le présent diaphragme, le cône est toujours fermement supporté dans une direc tion radiale, malgré la liberté avec laquelle il peut se déplacer en direction axiale. Pour donner une idée de la grandeur du mouve ment dont le cône du présent diaphragme est capable, on peut indiquer qu'un diaphragme avant un cône dont le diamètre à la base est d'environ 25 cm et dont la marge a une lar geur d'environ 3,2 cm, le cône peut être dé placé d'environ 2 cm, mais évidemment, pen dant le fonctionnement, il ne sera jamais né cessaire,de déplacer le cône sur une telle dis tance.
D'un bout à l'autre du mouvement du cône, la force élastique de restitution de la marge reste constante, ceci est un facteur qui aide à diminuer la déformation dans la pro duction des sons.
De bons résultats ont été obtenus avec des diaphragmes dans lesquels les fronces ont environ 2,5 cm de largeur et s'étendent sur environ 2,5 cm dans la marge et d'environ 2,5 cm dans les parois du cône, ces dimen sions ayant été reconnues appropriées pour un diaphragme dont le cône a environ 25 cm de diamètre et dont la marge a environ 3,2 cm de largeur; mais évidemment ces di mensions, aussi bien que la configuration pratique des fronces décrites précédemment, peuvent -être laissées de côté.
Bien que l'invention cherche principale ment à vaincre les difficultés qui ont été ren contrées avec des diaphragmes dans lesquels le cône est en papier et dans lesquels le cône et la marge sont en papier et bien que l'in vention s'applique particulièrement aux dia phragmes de ce type, elle peut cependant s'appliquer aux .diaphragmes fabriqués en d'autres matières, dans lesquels il est désira- blé de donner n'importe quel avantage ou quelle caractéristique qui peut être dérivé de l'emploi de diaphragme, tels que décrits ci- dessus.
Un diaphragme construit selon la présente invention peut être. entièrement fait en une matière peu coûteuse et fabriqué à peu de frais. Il est. bien destiné à. une production et. masse, vu que son procédé de fabrication est simple et permet la fabrication d'un grand nombre de diaphragmes pendant un temps court. De plus, tous les diaphragmes fabri qués ont pratiquement les mêmes caractéris tiques.