Brevet FR2786840A1 — publié le 20000609

La présente invention se rapporte au domaine des produits insonorisants et absorbeurs d'énergie cinétique destinés à constituer un revêtement de pièce automobile, en particulier pour l'habitacle d'un véhicule. Depuis quelque temps, des recherches sont faites pour proposer de tels produits, à la fois insonorisants et absorbeurs d'énergie. Deux produits ont ainsi été proposés dans EP-A-0 744 281 et FR-A-2 747 445. Dans EP-A-0 744 281 tout d'abord, il est fait référence à un conduit de garniture d'habitacle de véhicule qui se caractérise en particulier en ce qu'il est constitué par un septum (c'est-à-dire une feuille de masse lourde, étanche) contre une face duquel est appliquée une structure d'absorption de choc comprenant une succession d'élements absorbeurs d'énergie disposés côte à côte (et appelés "matériau alvéolaire rigide") dont les zones creuses (alvéoles) sont au moins partiellement garnies d'une mousse à pores ouverts, en ménageant une couche continue de mousse au-delà des lèvres des éléments absorbeurs d'énergie. Dans FR-A-2 747 445, le "matériau alvéolaire rigide" constituant la structure d'absorption d'énergie est remplacé par une succession de plots creux tronconiques se dressant sur une surface de base (appelée peau). Les zones en creux (correspondant aux alvéoles précitées) sont remplies de mousse et la mousse déborde au-delà de la hauteur des plots (ce qui correspond aux lèvres des alvéoles précédentes). Le dispositif présenté dans FR-A-2 747 445 ayant pour but de servir à la fois d'absorbeur d'énergie et d'écran acoustique, la démarche suivie dans ce document est donc comparable à celle suivie dans EP-A-0 744 281, la solution proposée dans FR-A-2 747 445 étant toutefois de réaliser les éléments constituant le dispositif d'absorbeur de choc à la manière de troncs de cône "à degrés", deux étages successifs de chaque tronc de cône présentant des zones de liaison adaptées pour se rompre sous effort en provoquant alors un emboîtement "télescopique". Quoi qu'il en soit, ces deux documents divulguent un revêtement insonorisant et absorbeur d'énergie pour garnir une pièce automobile comprenant: - un septum lourd, étanche, à propriété insonorisante, présentant une épaisseur, - une structure d'absorption de choc comprenant plusieurs éléments absorbeurs d'énergie disposés côte à côte et se dressant sensiblement dans la direction de l'épaisseur du septum, les éléments absorbeurs présentant deux bases opposées, dont l'une fait face au septum, et une limite latérale, - et au moins un matériau formant une masse-ressort à propriété insonorisante complémentaire de celle du septum, ce (ou l'un de ces) matériau(x) formant la masse- ressort s'étendant localement en regard de l'une au moins des bases des éléments absorbeurs. C'est dans ce contexte que l'invention a pour objet de proposer un revêtement de pièce automobile constituant, en particulier, une structure d'absorption d'énergie cinétique plus performante que les dispositifs précités, tout en constituant un écran phonique de qualité au moins comparable. Pour cela, une caractéristique importante de l'invention consiste en ce que le(s) matériau(x) formant la masse- ressort entoure(nt) la structure d'absorption de choc, autour de sa limite latérale, face au septum, sans empiéter sur la zone o se dressent les éléments absorbeurs. On découple ainsi la ou les zones o la masse-ressort est présente et la ou les zones o se dresse la structure d'absorption de choc. Concernant cette structure, il est conseillé dans l'invention de réaliser cette structure de manière qu'elle soit non-métallique, monobloc et comprenne une plaque de base d'un côté de laquelle se dressent, en s'éloignant du septum, des nervures se présentant comme des plaques qui définissent lesdits éléments absorbeurs d'énergie, ces nervures en plaques étant disposées suivant plusieurs lignes dont certaines au moins se croisent en définissant un quadrillage, les croisements constituant des jonctions entre les lignes de nervures qui s'y croisent. Avantageusement, les nervures en plaques présenteront alors des encoches à l'endroit de certaines au moins desquelles on trouve des croisements entre lesdites plaques. Avantages: cohésion et bonne résistance avec bonne transmission des efforts (car monobloc), et déformabilité optimisée (encoches à l'endroit des zones à la fois de croisement et de jonction), facilité de fabrication couplée avec une bonne efficacité d'absorption (plaques encochées). L'invention s'étant par ailleurs intéressée aux qualités insonorisantes du revêtement, dans le but de proposer une solution performante à cet égard avec des coûts maîtrisés, une autre caractéristique de l'invention prévoit que, de préférence, l'épaisseur du, ou de celui des, matériau(x) formant masse-ressort qui s'étend localement en regard de l'une au moins des bases des éléments absorbeurs est inférieure à celle dudit matériau entourant latéralement les éléments aborbeurs d'énergie. A cet égard, il a même été constaté de manière surprenante qu'en face de la structure d'absorption de choc, il suffisait d'une épaisseur de masse ressort (feutre ou mousse, en particulier) égale seulement à environ un quart de l'épaisseur de masse-ressort autour de la structure d'absorption de choc pour obtenir un écran phonique assurant une insonorisation comparable à celle assurée par la garniture de EP-A-0 747 281. Pour obtenir les caractéristiques précitées de l'invention, deux modes de réalisation sont plus particulièrement envisagés. Dans le premier, on peut n'utiliser comme matériau formant masse-ressort qu'un seul matériau (tel qu'un bloc de mousse) en ménageant dans celui- ci une cavité ouverte frontalement dans laquelle sera disposée la structure d'absorption de choc. Ainsi, il sera en particulier possible de réaliser deux sous- ensembles, d'une part, le septum lié au bloc de masse-ressort et, d'autre part, le dispositif absorbeur de choc et la pièce structurelle du véhicule (tablier, plancher,...) qui doivent être doublés par le revêtement, ces deux sous- ensembles étant réunis au moment du montage, chez le constructeur automobile. Dans ces conditions, on aura compris que par souci de facilité de mise en oeuvre, la cavité formée dans la masse-ressort s'étendra avantageusement sur uniquement une partie de l'épaisseur du matériau, de telle sorte que l'épaisseur d'insonorisation à maintenir en face du dispositif absorbeur d'énergie soit située contre le septum, et non pas contre la pièce structurelle du véhicule. Suivant l'autre mode de réalisation préféré, la masse-ressort comprendra (au moins) deux matériaux insonorisants phoniques, l'un enrobant la structure d'absorption de choc, l'autre entourant latéralement le premier matériau, lequel recouvrira donc au moins une des bases des éléments absorbeurs (de préférence celle opposée au septum). Cette solution permet la réalisation d'un revêtement "monobloc" intégrant en une seule pièce le septum, la structure d'absorption de choc et la masse-ressort constituée donc en l'espèce par au moins deux matériaux, l'épaisseur (au moins dans sa partie frontale) de celui des matériaux constituant l'enveloppe insonorisante des éléments absorbeurs d'énergie étant de préférence adaptée pour respecter les conditions précitées de rapport d'épaisseur. Une description encore plus détaillée de l'invention va maintenant être fournie en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquels: - la figure 1 montre une vue schématique, en coupe, d'un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 montre la même réalisation avec arrachement partiel, en perspective, - la figure 3 montre la structure de la figure 1, à nouveau en coupe, montée sur un tablier de véhicule automobile, - la figure 4 montre un deuxième mode de réalisation, en coupe transversale, comme sur la figure 1, - la figure 5 montre, selon la même vue, la structure de la figure 4, montée sur un plancher de véhicule, - la figure 6 montre, en coupe, une structure d'absorption de choc (tronc de cône) autre que celle des figures précédentes (matériau alvéolaire) et à plus grande échelle, - et la figure 7 présente une réalisation schématique préférée de la structure d'absorption de choc (en perspective avec coupe locale). Sur la figure I tout d'abord, le dispositif absorbeur de choc et insonorisant phonique repéré dans son ensemble 1 comprend un septum 3, formant "masse-lourde", un bloc de mousse 5 formant "masse-ressort" et une structure d'absorption d'énergie cinétique 7, rigide mais déformable. Le septum 3 est une feuille de matière plastique de densité élevée, étanche et insonorisante, en particulier en basse fréquence (du fait de sa densité). Plus précisément, il peut en particulier s'agir d'une feuille ayant un module d'Young inférieur à 500 MPa environ, et de masse surfacique supérieure à 1 kg/m2 environ, comportant dans sa constitution au moins une matière injectable, thermoplastique (polyoléfine en particulier, tel qu'un polyéthylène EVA - copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle), ou thermodurcissable, et des charges, lesquelles représentent de préférence plus de 50 % du poids de la matière injectable et ont une densité supérieure à 2. La feuille, qui est de préférence flexible, peut en particulier présenter une épaisseur e de l'ordre de 2 à 3 mm. Pour plus de détail concernant ce septum, on se reportera au brevet délivré FR-B-2 733 933 (voir en particulier page 1 et page 2, lignes 11 à 22). La masse-ressort 5 est en l'espèce constituée par une mousse à pores ouverts, telle en particulier qu'une mousse polyuréthanne acoustique. Il pourrait s'agir du substitut de masse-lourde divulguée dans WO-A-9818657. L'essentiel concernant cette couche 5 est qu'il s'agisse d'une masse acoustiquement absorbante complétant efficacement le septum lourd 3, dans l'absorption des vibrations hautes fréquences en particulier. Ainsi, le terme "masse-ressort" pourrait aussi s'appliquer à une couche de feutre ayant une efficacité comparable à celle de cette mousse en tant qu'écran phonique, en association avec la masse-lourde 3. Un bloc de mousse de qualité acoustique est toutefois préféré en ce qu'il est plus facile à travailler et présente (sensiblement) une même densité sur toute son épaisseur, à la différence d'un feutre par exemple qui, étant mis en oeuvre avec un étage de formage, présente donc une densité variable. La structure d'absorption de choc 7 peut, quant à elle, en particulier se présenter comme un quadrillage de nervures se dressant à partir d'une plaque de base, comme on le peut le voir plus précisément sur la figure 7. Sur cette figure, on retrouve le septum 3 au contact d'une des faces (3a) duquel est placée la structure 7 (association "directe" envisagée aussi sur les figures 4 et 5 décrites ci-après). La structure 7 comprend une plaque de base 8 au contact du septum 3, d'un côté, tandis que de l'autre côté se dressent les éléments absorbeurs d'énergie 10. Les éléments 10 et la plaque 8 forment une structure monobloc, de préférence non métallique (matière plastique ductile, déformable au choc). Les éléments 10 définissent un quadrillage constitué de nervures longitudinales telles que 12a et transversales telles que 12b, côte à côte, qui se croisent et sont liées entre elles à l'endroit de ces croisements (tels qu'en 12"). Ces nervures qui sont allongées dans une direction (telle que 12' pour la nervure 12a) définissent elles-mêmes, chacune, une plaque raccordée à la plaque 8. La majorité de ces plaques sont encochées. Ces encoches, 16, définissent entre elles des sortes d'ailettes d'absorption de choc, 18, alignées. Le plus souvent possible, les plaques longitudinales et transversales (12a, 12b) se croisent à l'endroit des encoches (voir repère 16' pour l'exemple), de sorte que la liaison mécanique entre ces plaques longitudinales et transversales est alors réalisée sur une faible surface. Dans l'exemple illustré sur la figure 2, la structure 7 comprend par contre une succession d'alvéoles 9 en polypropylène disposées latéralement les unes à côté des autres, bord à bord. (Il pourrait s'agir d'une pièce en métal, tel que de l'acier, en alternative). Les alvéoles, qui forment un assemblage de type "nid d'abeilles", se dressent toutes perpendiculairement au plan 13 dans lequel s'étend ici le septum 3, avec leurs bases ouvertes (respectivement 9a, pour la base située face au septum, et 9 b, pour la base éloignée opposée) s'étendant, pour chaque base, dans un plan commun à toutes les alvéoles et parallèle au septum 3, dans l'exemple représenté. Sur la figure 6, on peut voir qu'à la place d'un tel ensemble en "nid d'abeilles", on peut encore prévoir une structure 7 à plots dressés, 15, tels que des plots tronconiques. Il peut en particulier s'agir d'une pièce en matière plastique réalisée de moulage avec de tels plots, par exemple par injection d'une matière thermoplastique (polyoléfine, en particulier). Les plots sont creux, éventuellement percés d'un orifice à leur sommet. Une plaque de base rigide, a priori en plastique (non illustrée) peut venir fermer la plus grande base des plots, si nécessaire. Il pourrait en être de même pour les alvéoles 9, du côté de leur base 9a. La position de représentation de la structure 7 sur la figure 6 correspond à la manière dont elle devrait être mise en place dans la cavité 17 du matériau ressort 5 de la figure 1, c'est-à-dire, avec la petite base des troncs de cône dirigée vers le bas, "tournant le dos" au septum (le choc étant supposé venir suivant la direction de la flèche 19, de la figure 3). Pour plus de détail concernant une telle pièce à plots 15 adjacents, reliés entre eux, à l'endroit de leur grande base, par la surface plastique de liaison 20, on pourra se reporter utilement à FR-A-2 747 445 (page 3, ligne 15, page 4, ligne 32), étant précisé qu'éventuellement des plots à degrés pourraient être prévus. Sur la figure 1, la structure d'absorption d'énergie cinétique 7 est donc logée à l'intérieur d'une cavité 17 ménagée dans la masse-ressort 5. Ceci implique que cette masse-ressort ait été de préférence réalisée préalablement à la mise en place de la structure 7. Plus précisément,la structure 1 peut avoir été réalisée comme suit: Après avoir réalisé la couche de septum 3, d'une part, et le bloc de masse-ressort 5 (par exemple, une mousse en polyuréthanne acoustique injectée), d'autre part, on lie le septum et le bloc 5, par exemple par collage et on découpe la cavité ouverte 17 sur la face frontale du bloc 5 qui ne vient pas en contact avec le septum 3. Une fois cela réalisé, la structure d'absorption de choc 7 est mise en place dans la découpe 17 qui l'entoure alors de préférence étroitement, sauf frontalemnent (base 9b, s'il s'agit du "nid d'abeilles" 7, illustré sur la figure 2). De préférence, la profondeur hi de la découpe est telle que le bloc affleure la base 9b. A cet égard, une caractéristique importante concerne le fait qu'une épaisseur h2 de matière ressort 5 doit être présente en face de l'une au moins des bases (9a, 9b) de la structure d'absorption de choc 7. En l'espèce, compte tenu du procédé d'obtention de la pièce 1, l'épaisseur h2 est présente entre la base 9a de la structure 7 (qui pourrait être doublée par une plaque de fermeture) et le septum. La structure 7 ne vient donc pas au contact du septum (de même, si on lui substitue l'une des structures des figure 6 ou 7, auquel cas la "plaque de base", respectivement et 8, viendrait face au septum 3, les plots - respectivement les nervures - s'en éloignant). Pour obtenir des caractéristiques acoustiques tout à fait comparables à celles de la garniture présentée dans EP-A-0 744 281, une épaisseur h2 égale à environ un quart de l'épaisseur totale h de matériau ressort est suffisante (au moins lorsqu'on utilise, dans les deux cas, une mousse de polyuréthanne acoustique). Compte tenu du procédé d'obtention du revêtement 1, il n'y aura donc aucune interférence entre les éléments absorbeurs de la structure d'absorption d'énergie cinétique retenue et le bloc de matériau ressort 5 qui ne fait qu'entourer localement la structure 7, sans empiéter sur la zone o se dressent ici les alvéoles 9. En d'autres termes, il n'y a pas de matériau-ressort dans les alvéoles (ni à l'endroit des plots 15, et entre eux, dans l'hypothèse de la figure 6, ni dans le quadrillage des nervures sur la figure 7). Pour matérialiser cela, on a repéré 27 sur la figure 3 la limite latérale des alvéoles 9 et le bloc 5 s'étend bien autour de cette limite latérale, sur chaque face ou côté du bloc. Sur la figure 3, ont peut constater qu'une fois montée sur son support structurel 29 (tel qu'une tôle de plancher de véhicule), la structure 7 d'absorption de choc vient directement au contact du plancher, par sa surface frontale avant, 9b. En relation avec cela, on peut d'ailleurs envisager de préassembler la structure 7 et le plancher 29 par agrafage ou en utilisant des broches à ressort ("clips"), ou tout autre moyen équivalent, l'ensemble unitaire formé par le bloc ressort 5 et le septum 3 étant ensuite rapporté contre le plancher alors que, la structure 7 est dans son logement 17. Sur la figure 4, la structure 7 (mais ce pourrait être la structure de la figure 6) est emballée dans un enrobage de matériau insonorisant 31. L'enveloppe 31 est de préférence constituée d'une "masse-ressort" et se présente comme une feuille ou une couche souple, adaptée pour être déformée afin d'épouser les contours extérieurs de la structure d'absorption de choc retenue, sans pour autant pénétrer dans la zone o sont formés les éléments absorbeurs d'énergie cinétique. Une couche en matériau fibreux, telle qu'une couche de feutre acoustique, est appropriée pour remplir ce rôle. Dans ce cas, la structure d'absorption de choc 7 sera enveloppée dans la couche de feutre 31, évitant ainsi que, lors de la création du bloc de mousse environnant 5', de la mousse puisse pénétrer dans la zone o se dressent les éléments absorbeurs d'énergie. A cet égard, le procédé de fabrication du revêtement 1' de la figure 3 peut de préférence s'envisager comme suit: après avoir réalisé, par exemple par injection, la feuille de septum 3' (qui peut être identique à la feuille 3), on place cette feuille dans un moule de moussage et on applique contre la face de celle-ci dirigée vers l'intérieur de la cavité de moussage la structure d'absorption de choc retenue emballée dans son enveloppe 31. De préférence, cette enveloppe entourera les limites extérieures latérale et frontale (base 9b s'il s'agit de "nid d'abeilles" 7) de la structure d'absorption de choc, sans venir s'interposer entre cette structure et le septum 3' qui seront donc en contact l'un de l'autre. En fonction de la réalisation du moule, des pattes de maintien ou équivalent assureront un positionnement favorable de la structure 1i d'absorption de choc à l'intérieur de la cavité de moussage et l'on viendra alors injecter de la mousse pour constituer le bloc 5', autour des limites latérales de l'enrobage 31. Lors du moussage, le bloc 5' adhère à l'enveloppe 31 et au septum 3'. De préférence, on aura choisi l'entrefer de la cavité de moulage/moussage de manière que le bloc de mousse 5' vienne sensiblement de niveau avec la face frontale 31a de l'enveloppe 31 qui, à cet endroit, présentera une épaisseur de préférence sensiblement égale à celle h2 de la couche de mousse 5 de la figure 1, l'épaisseur de la couche 5' étant, quant à elle, de préférence sensiblement égale à l'épaisseur h de cette même couche 5, ceci dans l'hypothèse o l'on souhaite obtenir, dans un cas comme dans l'autre, non seulement les mêmes performances d'absorption d'énergie cinétique, mais également acoustiques. Une fois cet assemblage réalisé, la pièce 1' est prête à l'emploi, c'està-dire prête à être assemblée au support structurel du véhicule dont il convient de contrôler la déformation en cas de choc tout en réalisant un écran phonique. Dans l'exemple de la figure 5, cette pièce structurelle 33 est supposée être une tôle de tablier de véhicule séparant l'habitacle du compartiment moteur et contre une face de laquelle va donc être appliqué le revêtement 1' (du côté de sa face frontale opposée au septum 3'), la fixation entre la pièce de structure et le revêtement pouvant s'opérer par tout moyen connu (agrafes, broches élastiques,...). Dans ce cas, la partie frontale de l'enveloppe 31 vient donc au contact de la pièce 33, tandis que, sous cette enveloppe, la structure d'absorption de choc retenue vient au contact du septum 3'. REVENDICATIONS 1. Revêtement de pièce automobile, en particulier pour l'habitacle d'un véhicule, offrant à la fois des propriétés insonorisantes et d'absorption d'énergie, comprenant: - un septum (3, 3') lourd, étanche, à propriété insonorisante, présentant une épaisseur, - une structure d'absorption de choc (7) comprenant plusieurs éléments absorbeurs d'énergie (9, 12a, 12b, 15) disposés côte à côte et se dressant sensiblement dans la direction de l'épaisseur du septum, les éléments absorbeurs présentant deux bases opposées (8, 9a, 9b) dont l'une fait face au septum et une limite latérale (27), - et au moins un matériau (5, 5', 31) formant une masse-ressort à propriété insonorisante complémentaire de celle du septum, comprenant une mousse, ce (ou l'un de ces) matériau(x) formant la masse-ressort s'étendant localement en regard de l'une au moins desdites bases (9a, 9b) des éléments absorbeurs, caractérisé en ce que le(s) matériau(x) formant masse-ressort (5, 5', 31) entoure(nt) les éléments absorbeurs d'énergie, autour de leur limite latérale (27), face au septum (13, 3'), sans empiéter sur la zone o ils se dressent. 2. Revêtement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur (h2) du, ou de celui des matériau(x) formant masse-ressort qui s'étend localement en regard de l'une au moins des bases (9a, 9b) des éléments absorbeurs est inférieure à celle (Ji) dudit matériau entourant latéralement les éléments absorbeurs d'énergie. 3. Revêtement selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'épaisseur (h2) du, ou de celui des matériau(x) formant masse-ressort qui s'étend localement en regard de l'une au moins des bases des éléments absorbeurs est environ quatre fois moins importante que celle de la couche (5, 5') dudit matériau entourant latéralement les éléments absorbeurs d'énergie. 4. Revêtement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la structure d'absorption de choc (7) est non-métallique, monobloc et comprend une plaque de base (8) d'un côté de laquelle se dressent, en s'éloignant du septum, des nervures se présentant comme des plaques (12a, 12b) qui définissent lesdits éléments absorbeur d'énergie, ces nervures en plaques étant disposées suivant plusieurs lignes dont certaines au moins se croisent en définissant un quadrillage, les croisements constituant des jonctions entres les lignes de nervures qui s'y croisent. 5. Revêtement selon la revendication 4, caractérisé en ce que les nervures en plaques présentent des encoches (16, 16') à l'endroit de certaines au moins desquelles on trouve des croisements entre lesdites plaques (12a, 12b). 6. Revêtement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que: - le matériau formant masse-ressort est unique et constitué exclusivement de mousse (5), - et cette mousse se présente comme un bloc présentant localement une découpe (17) dans laquelle sont disposés les éléments absorbeurs d'énergie (7). 7. Revêtement selon la revendication 6, caractérisé en ce que la découpe (17) s'étend sur uniquement une partie de l'épaisseur du bloc de mousse, de telle sorte qu'une épaisseur partielle (112) de ce bloc demeure entre le septum et les éléments absorbeurs d'énergie. 8. Revêtement selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisé en ce que la mousse (5, 5') vient, autour de la limite latérale des éléments absorbeurs d'énergie, sensiblement de niveau avec la base de ces éléments absorbeurs qui est opposée au septum (3, 3'). 9. Revêtement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la masse-ressort (5', 31) est constituée de plusieurs matériaux à propriété insonorisante comprenant un bloc de mousse (5') et une enveloppe souple (31), telle qu'une enveloppe en matériau fibreux, adaptée pour enrober la structure d'absorption de choc (7) de manière à être donc interposée, latéralement, entre les éléments absorbeurs et la mousse tout en recouvrant au moins une base (9b) de ces éléments absorbeurs, de préférence celle opposée au septum.