2-7-3-4 : Pieds pour enceinte

Mise à jour : 10 novembre 2023, Antidote 11.

 

Les petites enceintes, mais aussi les plus grandes, ont besoin d'être placées à la bonne hauteur dans la pièce d'écoute, pour ce faire, elles doivent être surélevées à la bonne hauteur.
La définition de la bonne hauteur est une donnée hautement subjective.
Une règle dit que le tweeter dit être à la hauteur de votre oreille quand vous êtes assis dans votre fauteuil.
Je préfère placer l'enceinte à la bonne hauteur pour que le haut-parleur de grave ou de grave médium n'excite pas les résonances de la pièce.
Ce point est traité au chapitre sur la pièce d'écoute.
Je vous invite à le lire, et à revenir à ce chapitre avec la hauteur optimale dans votre cas.

Il y a beaucoup de méthode pour faire un pied.
Je n'en retiendrai que deux pour cette rubrique, en vous indiquant des pistes pour les autres.

 

Pied cylindrique :

 

Détail d'une extrémité : N'oubliez pas une bonne rondelle sous l'écrou.
Si votre tube est coupé proprement, il plaquera parfaitement contre la plaque supérieure ou inférieure.
Si la plaque en bois ronde est bien ajustée, aucune fuite de sable n'est possible.
La tige ronde au centre est une tige filetée, tout simplement, prenez là en M10 ou M12 pour que le pied tienne.

 

Un 2^e écrou et rondelle sur le dessus de la plaque cylindrique inférieure permet de bloquer en partie basse la tige filetée pour la serrer en partie haute sans risque qu'elle tourne.

 

Les variantes :

Ceux qui n'aiment pas les pieds cylindriques peuvent prendre 4 planches et réaliser un pied de section carrée ou rectangulaire.
La tige filetée n'est plus nécessaire, les plaques supérieure et inférieure peuvent être vissées directement dans le pied.

Au lieu de mettre un seul tube au centre des planches supérieure et inférieure, pourquoi ne pas en mettre 3 ou 4 pour plus de stabilité et de poids.
Les tubes peuvent être plus petits, en diamètre 10 cm ou 8 cm.
Cherchez bien, cela existe dans le commerce à un prix astronomique...
Au-delà de 3 tubes, le pied devient hyperstatique, un seul gros tube est préférable...

 

Pied réglable en hauteur :

Le plan en 3D a été réalisé par Patrick.
Ce principe de pied est particulièrement intéressant par la latitude de réglages en hauteur qu'il présente.
Si, pour une pièce parfaitement rectangulaire, le chapitre sur la pièce d'écoute vous permet de calculer pratiquement à coup sûr la hauteur du pied à réaliser, pour toutes les autres formes de pièce, qui échappent au calcul, ce pied réglable est une très bonne solution pour trouver la hauteur optimale.

Il n'y a pas de côtes pour l'instant, mais elles peuvent facilement être ajoutées sur demande à partir des plans en 3D.

 

Polémiques :

Certaines revues de hi-fi écoutent les pieds disponibles dans le commerce, et font un classement en fonction des résultats d'écoute.
Or aucun pied ne fait la même hauteur.
Quand on connaît l'importance de la non-excitation des résonances de la pièce d'écoute, et du placement en hauteur des enceintes à 1 cm près pour éviter ces résonances, on ne peut être que surpris par la crédibilité d'un tel test.

 

Support isolant entre sol et enceinte :

Dans le cas où vous avez besoin d'isoler les enceintes du sol, les supports isolant STABREN sont une solution.

• Matériau : EPDM.
• Dureté 35 à 35 Shore A.
• Dimensions : 80 x 80 x 14 mm.
• Charge maximale : 75 kg par socle.
• Charge minimale recommandée : 4 kg. (12 kg mini sur 3 pieds, 16 kg mini sur 4 pieds, pour les électroniques)
• Livrés par 4.

Si vous glissez ces supports isolants sous des enceintes, la surface plane de l'enceinte répartira les efforts sur toute la surface de ces supports isolants.
Par contre si vous voulez poser une électronique avec un pied, la plaque en acier répartira l'effort du pied sur toute la surface du support isolant.
Si la masse de vos électroniques est insuffisante,  une dalle béton de 400 x 400 x 40 mm placée entre l'électronique et les supports isolants est une bonne alternative, voir les magasins de bricolage.
Dans ce cas, la plaque en acier ne sert plus à rien.

Le cas le plus fréquent est l'utilisation de pointes de découplage.
Mais si vous avez trop de graves, si votre sol est en parquet, si les vibrations gênent les voisins, les supports isolant STABREN sont à essayer.

 

Pied isolant entre sol et enceinte :

L'idée est d'avoir un socle sur 3 points ponctuels, et sur ce socle 2 plaques d'absorbant pour machine à laver sur lesquels vous posez votre enceinte.
Au lieu d'utiliser des pointes, avec des coupelles pour ne pas enfoncer votre parquet ou pour ne pas traverser votre moquette, l'appui se fait sur 3 billes en verre.
Je ne doute pas une seconde qu'en père indigne vous piquerez les billes de votre fils...

Chaque appui utilise 4 billes en verre de 17 mm de diamètre, placées en force dans un tube PVC de diamètre extérieur 40 mm.
Le tube va se déformer si le poids est un peu élevé, et les billes seront parfaitement serrées les unes contre les autres.
La 4^e bille s'appuie en 3 points sur les 3 autres.
Vous avez ainsi un montage absolument sans jeu, comme une pointe, sans les inconvénients d'une pointe.
Un montage en 3 points d'appui n'a pas besoin de réglage de niveau, il est naturellement stable, avec les 3 pieds en contact avec le sol.
Les planches, de 15 mm d'épaisseur environ, sont à couper à la taille de votre enceinte.
Vous pouvez choisir, comme je l'ai fait sur les dessins, de placer les appuis à l'extérieur de l'enceinte.
Vous pouvez aussi décider de mettre les appuis directement sous l'enceinte avec 2 planches rectangulaires.

Le matériel non assemblé.

 

3 vues de l'assemblage.

 

Ce n'est pas parce que les réalisations commerciales n'utilisent pas les billes qu'il faut les éviter.
Dans l'industrie, un montage sur une pointe n'est jamais utilisé.
Un montage sur une grosse bille d'acier est plus courant, c'est une crapaudine en mécanique.
Un montage sur une rotule à billes ou à rouleaux est encore plus utilisé, mais les critères de choix des solutions techniques sont différents.
Regardez le palier vertical d'une platine 33 tours, l'appui sur une bille est pratiquement systématique.
Si les pointes étaient si bien que cela, pourquoi ne sont-elles pas utilisées dans ce cas ?
Pour des raisons de résistance des matériaux, une pointe n'a pas de résistance mécanique...
Cette solution DIY a pour but de remettre les billes sur le devant de la scène.

 

 

Pointes et billes

Mise à jour : 10 novembre 2023, Antidote 11.

 

Pointes :

Je suis très étonné du prix des pointes dans le commerce.
Comment peut-on arriver à vendre d'aussi petits objets aussi cher ?
C'est à chacun de juger en fonction de son porte-monnaie, mais connaissant un peu, de par ma profession, le prix des pièces mécaniques, je peux dire sans me tromper que les marges sont extrêmement, abusivement, confortables...

Regardons les pointes sous l'angle de la résistance des matériaux.
N'ayez aucune crainte, vos pointes ne risquent pas de casser.
Simplement la pointe sera certainement un plat quand vous aurez posé des enceintes dessus.
Quelle est la taille de ce plat ?

En traction ou compression, la contrainte est la force divisée par la surface : Sigma = F / S.
Dans le cas qui nous intéresse, c'est plutôt S = F / sigma.
La surface s'exprime en mm2, la force en N, et la contrainte en MPa qui sont aussi des N/mm2.

Prenons une enceinte de 40 kg sur 4 pointes.
Vous avez 10 kg par pointes si elles portent toute pareille, ce qui est loin d'être une certitude.
La force sur la pointe est M * G = 10 * 9.81 = 98.1 N, ce qui est à peu près égal à 100 N.
S = Pi * D² / 4 ou D = racine( 4 * S / Pi ).

• Avec un acier doux de 250 MPa, la surface de contact sera 100 / 250 = 0.4 mm2, c'est-à-dire un cercle de contact de 0.71 mm.
• Avec un acier prétraité à 1100 MPa, qui est une solution économique pour une réalisation, la surface de contact sera 100 / 1100 = 0.091 mm2, c'est-à-dire un cercle de contact de 0.34 mm.
• Enfin si vous prenez un excellent acier cémenté trempé à 1600 MPa, vous aurez une surface de contact de 1600 / 100 = 0.0625 mm2, c'est-à-dire un cercle de contact de 0.28 mm.

Vous allez me dire que les pointes sont chromées, et que le chrome est dur en surface.
C'est vrai, mais quelle est la résistance du métal en dessous ?
S'il est tendre, la surface chromée ne servira à rien.
Entre un chrome dur de tige d'un piston de vérin et un chrome décore qui est juste joli, il y a aussi quelques différences.

Pour expliquer un peu mieux les choses, imaginez que vous deviez rouler avec votre voiture dans du sable fin, les roues de la voiture vont s'enfoncer dans le sable.
Si vous mettez une tôle d'acier mince entre les roues et le sable, la tôle va se déformer fortement, c'est du chrome décor sur un acier très courant.
Si vous mettez une tôle d'acier épaisse entre les roues et le sable, vous allez passer sans problème, c'est du chrome dur sur un acier traité.

J'ai fait l'hypothèse dans les calculs ci-dessus que le plancher était d'une résistance infinie, ou que les pointes étaient en contact avec une plaque en métal de même résistance.
S'il est en bois, ce n'est pas la pointe qui devient plate à l'extrémité, mais le plancher qui se creuse localement.
Dans ce cas la nuance d'acier n'a plus aucune importance devant la faible résistance du bois.

Un internaute proposait d'utiliser des pointes de chaussures d'athlétisme que l'on trouve pour pas cher dans les magasins de sport.
Je trouve l'idée géniale, des pointes pas chères, une fixation très facile avec un écrou à frapper que l'on trouve dans tous les magasins de bricolage...

 

Billes :

Les roulements à billes en utilisent beaucoup, ce n'est pas un produit cher.
Amazon en propose dans presque tous les diamètres entre 2 et 30 mm, faites une recherche avec "billes acier".
Elles sont dans un acier très résistant et très dur.
Le contact d'une bille sur une surface plane est beaucoup plus favorable qu'une pointe, même sur un plancher en bois.

Les charges ne sont pas si lourdes que cela, les billes en verre de votre fils conviendront très bien.

Je vous propose le montage ci-dessous qui assure une grande surface avec le sol, un calage en trois points de la bille principale, et une très grande facilité de réalisation si la boîte est en bois et les billes en verre.
Le prix sera très faible, quelques chutes de bois et un emprunt temporairement définitif de billes à votre fils...

 

Il y a un fond en violet, un anneau en jaune, trois billes d'appui en vert et une bille de contact en bleu.
Les 4 billes ont le même diamètre de 15 ou 20 mm environ pour des enceintes.
Quand vous poserez la charge sur la bille bleue, les trois billes vertes s'enfonceront dans l'anneau et le fond et ne bougeront plus.
La bille bleue est en appui sur 3 points seulement.
Si vous avez une petite plaque d'acier dur entre la bille et l'enceinte, vous aurez un contact pratiquement ponctuel et assimilable à un point ou à un très petit cercle.

Benoît l'a réalisé, en faisant l'anneau dans un tube PVC, idée particulièrement géniale et remarquablement simple.
La souplesse du PVC doit permettre aux 4 billes d'être en contact et de compenser les petits défauts du sol.

 

 

Coupelles du commerce

Mise à jour : 10 novembre 2023, Antidote 11.

 

On trouve dans le commerce, pour 250 € en diamètre 50 mm il ne faut pas avoir honte, des coupelles sphériques avec bien entendu des propriétés miraculeuses...
Je n'ai pas d'avis sur les miracles, la religion n'est pas dans les sujets de mon site.
Par contre, quand un produit est vendu pour poser des enceintes, je m'interroge.

Une enceinte doit être solidarisée avec le sol, les membranes poussent l'air, ce qui entraîne, dixit les journalistes dans les bancs d'essai, un microrecul de l'enceinte.
Si la fixation est rigide, le microrecul sera combattu par la liaison avec le sol, et l'enceinte ne bougera pas.
Si la liaison n'est pas rigide, le microrecul aura lieu, ce qui se traduira par la perte des micro-informations.

Il est évident, qu'avec une seule coupelle complète, que l'ensemble se positionnera comme sur le dessin ci-dessus, la bille au centre de la coupelle supérieure.

Avec trois coupelles il en est tout autrement.
Quand vous posez vos enceintes sur les coupelles, rien ne garantit que les billes seront parfaitement centrées, vous avez même la garantie absolue qu'elles ne le seront pas.
Le système trouve un point d'équilibre au plus bas sous le poids de l'enceinte.
Sur le schéma, les billes sont centrées sur les plaques inférieures.

 

Le système est statiquement parfaitement instable :
L'enceinte et les coupelles supérieures peuvent faire un cercle parfait, dont le rayon correspond au décalage des billes, sans que la hauteur ne change.
L'absence de changement de hauteur prouve qu'il n'y a pas ajout d'énergie pour changer de position.

Qu'en est-il dans ces conditions de la capacité à absorber les microdéplacements dans le plan horizontal ?
C'est une impossibilité totale.
Vendre aussi cher un produit aussi peu performant mérite bien une petite place dans ce chapitre.
Et si je critique durement les principes foireux, je sais aussi proposer un système de coupelles avec une rainure en V capable d'assurer un iso statisme irréprochable.

 

 

Les coupelles avec rainure en V

Mise à jour : 10 novembre 2023, Antidote 11.

 

L'idée de base :

C'est le résultat d'une recherche personnelle sur un système isostatique pour poser et découpler des enceintes.
Un système à base de coupelles sphériques existe dans le commerce, mais il n'assure pas un iso statisme total.
Or l'iso statisme est indispensable pour que les microvibrations de l'enceinte soient bloquées directement par le sol.

La première coupelle à une simple empreinte de forêt à 118 ou 120°.
Le petit trou ne sert à rien, mais si vous voulez un trou taraudé de fixation, c'est là qu'il faut le faire.
La deuxième coupelle à une rainure en V, elle aussi à 120°.
La bille est parfaitement centrée dans l'empreinte de forêt de la coupelle du haut, et vient se positionner dans le V de la coupelle du bas.
Les coupelles font 50 mm de diamètre, épaisseur 10 mm, la bille est une bille en acier de 25 mm.
Avec 3 ensembles de ce type, le système est parfaitement iso statique :

 

Les coupelles du haut sont vissées ou posées sous l'enceinte.
Les coupelles en V sont simplement posées au sol, avec un angle entre les V de 120° idéalement.
Une seule position est possible pour l'enceinte, s'il y a des microvibrations, elles seront bloquées.

 

Sur le dessin j'ai fait plusieurs choses :
J'ai changé l'angle entre les V de 15°, parce que vous n'aurez pas un rapporteur sous la main quand vous les poserez au sol.
J'ai modifié l'entraxe des coupelles supérieures par rapport aux coupelles inférieures parce que là encore vous n'aurez pas de mètre ruban sous la main quand vous les poserez au sol.
Le système retrouve une position unique, s'il y a des microvibrations, elles seront bloquées.

Ce système n'existe pas dans le commerce, même 17 ans après la mise en ligne de cette idée (en 2006), est-ce trop technique à vendre ?.
Sachez que si je devais les faire réaliser, j'ajouterais quelques détails appréciés par celui qui fera l'usinage.
Je ne vais tout de même pas tout dire...

 

Une "optimisation" à oublier au plus vite :

Sur un forum un internaute me posait la question :
Et avec 4 contacts par bille, c'est à dire avec des coupelles en V de chaque côté ?
Si vous doublez le nombre de pièces à faire, l'effet série diminue le coût de revient de chaque pièce, l'idée est de bon sens.

 

J'ai affiché les pointillés pour vous montrer le V dans chacune des coupelles.
Dans le logiciel 3D utilisé, chaque bille à 4 tangentes avec chacune des faces des 2 coupelles en V, 2 tangentes avec le V inférieur et 2 tangentes avec le V supérieur.

Du point de vue du logiciel, le système n'est pas iso statique, la preuve, le joli décalage que j'ai effectué, avec une bille en dehors d'une coupelle en V.
mathématiquement la tangente plan/sphère existe toujours.
Du point de vue fonctionnel le déplacement n'est possible que par un glissement des coupelles en V sur les billes.
Du point de vue mécanique, s'il y a un glissement possible, il se produit toujours quand on ne le veut pas, et jamais quand on en a besoin.

Si vous réalisez cette solution, vous écrirez probablement que rien ne bouge.
Pourtant je ne vous conseille pas de le faire, la coupelle avec une empreinte de forêt est plus simple à réaliser et irréprochable aussi bien mécaniquement, que du point de vue fonctionnel et logiciel.
Un bon coup de rigueur n'a jamais fait de mal a personne...

 

Calcul des coupelles :

Ce petit tableur : coupelle.xls téléchargeable le fait très bien.

• Vous choisissez chaque matériau en G2 et G6.
• Vous entrez le rayon de la bille en C8.
• Vous entrez le rayon de la coupelle en C4. Pour un plan, entrez 999E99. Pour une coupelle creuse, le rayon est négatif.
• Pour une réalisation DIY à partir d'une cornière en alu, il faut entrer 2 en D11 et 45 en D12.

 

Avec des coupelles en V réalisées dans un bronze courant et peu coûteux, la capacité de charge est de 7.3 kg/coupelle avec une bille en acier de 8 mm de diamètre.
La même coupelle avec une bille de 20 mm de diamètre accepte 46 kg.
Conservons la même bille en acier de 20 mm de diamètre, et prenons pour la coupelle un acier prétraité à 1100 MPa, et la coupelle accepte 1000 kg.
Gardons la coupelle en acier prétraité à 1100 MPa et la bille de 8 mm, la capacité de charge est de 173 kg.
Le bon compromis est facile à trouver...

Avec une équerre en aluminium très courant, et une bille en verre diamètre 20 mm, la capacité est de 8 kg par coupelle.
Le point faible est l'aluminium trop tendre, la même solution avec une équerre en acier courant et la capacité monte à 120 kg.
Une équerre en acier courant et une bille en acier, et la capacité de charge redescend à 30 kg.
Qu'attendez-vous pour aller "piquer" les billes de votre fils ?

 

Dôme Acoustique