Brevet FR2890630A1 — publié le 20070316

La présente invention concerne un bloc structurel pour un tableau de bord d'un véhicule automobile. On connaît dans l'état de la technique un tel bloc structurel du type comprenant une traverse de tableau de bord, des moyens de positionnement et de maintien d'une colonne de direction du véhicule, solidaires de la traverse de tableau de bord, et une liaison de traverse inférieure de baie, solidaire de la traverse de tableau de bord et comprenant des moyens de solidarisation avec une traverse inférieure de baie du véhicule. Un véhicule automobile est sujet à de multiples vibrations mécaniques. Ces vibrations proviennent par exemple du déplacement du véhicule, ou bien du fonctionnement du moteur. Les vibrations se propagent dans l'ensemble des pièces du véhicule. C'est ainsi que la colonne de direction du véhicule subit les vibrations transmises par la traverse de tableau de bord. A titre d'exemple, le déplacement vertical du volant peut atteindre 24 mm, lorsque la colonne est excitée autour de 45 Hz. Afin d'améliorer le confort de conduite, il est souhaitable de réduire le déplacement du volant dû aux vibrations. L'invention vise à proposer une solution particulièrement efficace au problème de la vibration de la colonne de direction. A cet effet, l'invention a pour objet un bloc structurel d'un tableau de bord d'un véhicule automobile, du type précité, caractérisé en ce qu'il comprend un patch amortisseur rapporté sur la liaison de traverse inférieure de baie, de manière à réduire au moins un premier mode propre de vibrations de la colonne de direction transmises par la traverse de tableau de bord. Un bloc structurel suivant l'invention peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - la liaison de traverse inférieure de baie est portée par les moyens de positionnement et de maintien; - le patch est rapporté sur une zone de concentration maximale d'énergie modale de déformation; - le patch comprend une couche de matériau amortissant intercalée dans un espace séparant deux parties appartenant à la liaison de traverse inférieure de baie ou solidaires de celle-ci; - une saignée est ménagée dans la liaison de traverse inférieure de baie, et le patch forme un pont par-dessus cette saignée; - la liaison de traverse inférieure de baie porte une plaque lisse rigide de réception du patch de part et d'autre de la saignée; - la couche de matériau amortissant est disposée sur un côté de la saignée, et le patch comprend une pièce en matériau rigide appliquée sur la couche de matériau amortissant et fixée à l'autre côté de la saignée; - la pièce en matériau rigide est fixée audit autre côté de la saignée par une couche de colle; la pièce en matériau rigide est fixée audit autre côté de la saignée par une surépaisseur de la pièce en matériau rigide fixée, notamment par soudage, sur la liaison de traverse inférieure de baie; - la liaison de traverse inférieure de baie comporte deux parties séparées par une saignée, l'une des parties chevauchant la seconde par-dessus la saignée, et la couche de matériau amortissant étant intercalée entre les deux parties, au niveau du chevauchement; - la couche de matériau amortissant est une couche de matériau viscoélastique; - le bloc structurel comprend une jambe de force, solidaire de la traverse de tableau de bord et destinée à être solidarisée à un plancher du véhicule, et un autre patch viscoélastique rapporté sur une zone de concentration maximale d'énergie modale de déformation de la jambe de force. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, parmi lesquels: - la figure 1 représente, en perspective, un bloc structurel d'un tableau de bord d'un véhicule automobile selon l'invention, et - les figures 2 à 4 sont des vues éclatées en coupe de patchs amortisseurs pouvant être rapportés sur le bloc structurel de la figure 1. Le bloc structurel représenté sur la figure 1 et désigné par la référence générale 10 comporte une traverse de tableau de bord 12, une liaison de traverse inférieure de baie (liaison TIB) 14, solidaire de la traverse 12 et destinée à former une entretoise sensiblement longitudinale entre celle-ci et la TIB, laquelle s'étend sous le bord inférieur du pare-brise, ainsi qu'une jambe de force 16 également solidaire de la traverse 12. La liaison TIB 14 et la jambe de force 16 ont pour objet de rigidifier la traverse dans la direction verticale. La traverse 12 s'étend transversalement entre des montants A verticaux du véhicule automobile (non représentés). La jambe de force 16 relie verticalement la traverse 12 à un plancher (non représenté) du véhicule. Le bloc structurel 10 comprend également des moyens de positionnement et de maintien 18 d'une colonne de direction 22 du véhicule automobile. La liaison TIB 14 et les moyens de positionnement et de maintien 18 sont constitués par une même pièce ayant une forme générale en L et comprenant de ce fait deux parties reliées par un coude. La première partie forme les moyens de positionnement et de maintien 18. Elle s'étend sous la traverse 12 et est fixée à cette dernière par deux demi colliers 17. Elle comporte deux bras longitudinaux 20A, 20B parallèles entre eux et sensiblement perpendiculaires à la traverse 12, entre lesquels s'étend la colonne de direction 22. L'autre partie s'élève devant la traverse et forme la liaison TIB 14. Cette liaison TIB 14 comporte, à l'opposé du coude, des moyens de fixation 19 à une traverse inférieure de baie (non représentée). La liaison TIB 14 et la jambe de force 16 comportent chacune au moins un patch amortisseur, rapporté de manière à réduire l'amplitude d'au moins un mode propre de vibration de la colonne de direction 22. Le nombre de patchs utilisés dépend du niveau d'atténuation des vibrations souhaité. Si ce niveau est faible, un seul patch peut être suffisant. Dans l'exemple décrit, un seul patch est rapporté sur chaque pièce 14, 16. Ces patchs sont représentés sur la figure 1 par les rectangles 24 et 26. On appelle patch un élément rapporté entre deux régions séparées par un espace et soumises à des vibrations. Il est destiné à dévier et à réduire la transmission de ces vibrations entre ces deux régions. De façon générale, un patch comprend une couche en matériau amortissant intercalée entre les régions, dans l'espace les séparant. Le matériau amortissant est dans un premier mode de réalisation un matériau viscoélastique, par exemple une couche de résine polymère (réticulé) dont les propriétés à la fois élastiques et visqueuses permettent une meilleure absorption des chocs et de diminuer de façon considérable les vibrations grâce aux propriétés amortissantes de cette couche de polymère. Ces propriétés intrinsèques d'amortissement permettent de filtrer les vibrations sur leur chemin de propagation et ainsi de réduire le bruit renvoyé sur le panneau sollicité dans sa structure ou excité par un impact. Dans un deuxième mode de réalisation, on peut utiliser comme couche amortissante une couche constituée d'un matériau de structure élastique pesante et de conformation anisotrope, ayant une géométrie interne apte à réaliser un déviation et une localisation des vibrations internes auxquelles cette couche est soumise, conformément aux enseignements du document EP 0 852 050 B1. On notera que dans ce cas, le matériau peut également être du type viscoélastique. Les patchs 24, 26 sont appliqués sur des zones de concentration maximale des énergies modales de déformation de l'ensemble du bloc structurel 10 et de la colonne de direction 22, c'est-à- dire les zones où la déformation due aux vibrations est la plus importante. Les patchs utilisés permettent de dissiper l'énergie de déformation. Ces zones de concentration maximale sont par exemple déterminées par un calcul par éléments finis. En référence à la figure 2, un premier mode de réalisation du patch 24 appliqué sur la liaison TIB 14 est illustré. Ce patch 24 comporte une couche de matériau amortissant 28 et une couche de colle 30, disposées respectivement de part et d'autre d'une saignée 32, ménagée dans la liaison TIB 14 afin de séparer cette dernière en deux au moins en partie. La saignée 32 a de préférence une largeur de 2 mm. Les deux couches 28, 30 et la saignée 32 sont recouvertes par une pièce 34 en aluminium ou en tôle solidaire de la liaison TIB. Cette pièce 34 est fixée à la liaison TIB 14 par la couche de colle 30, de manière à former un chevauchement en prolongeant un côté de la saignée 32. La couche amortissante 28 est ainsi intercalée entre la liaison TIB 14 et la pièce 34 qui la chevauche par-dessus la saignée 32. Si la zone de concentration maximale est localisée, c'est-à- dire moins étendue que la surface couverte par la couche amortissante 28, on place de préférence la couche amortissante 28 sur cette zone. La configuration précédente a pour but d'interrompre la propagation des vibrations dans la liaison TIB 14, grâce à la saignée 32, tandis que le patch 24 forme un pont au-dessus, dans lequel les vibrations sont dissipées. Par ailleurs, la pièce 34 fournit une raideur suffisante pour compenser la perte de raideur résultant de la présence de la saignée 32 dans la liaison TIB 14. Dans un perfectionnement de l'invention, le patch 24 n'est pas directement rapporté sur la liaison TIB 14, mais sur deux plaques lisses rigides, par exemple en aluminium, fixées respectivement de part et d'autre de la saignée sur la liaison TIB 14. Ces plaques permettent de disposer d'une surface plane susceptible de bien recevoir notamment la couche viscoélastique 30. Le mode de réalisation de la figure 3 diffère de celui de la figure 2 en ce que la pièce 34 possède deux régions 34A, 34B d'épaisseurs différentes, séparées par un épaulement 36. En outre, la pièce 34 est cette fois en matière plastique rigide. La région la plus épaisse 34A de la pièce 34 remplace la couche de colle de la figure 2. Par ailleurs, la région 34A est pourvue de pions 38 destinés à être insérés dans des ouvertures 40 ménagées en vis-à-vis dans la liaison TIB 14. Ces pions sont écrasés à chaud afin de solidariser par soudage la région 34A avec la liaison TIB 14. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 4, la liaison TIB 14 comporte toujours deux parties séparées par une saignée 32, mais l'une des parties chevauche la seconde. Les deux parties sont reliées ensemble au niveau du chevauchement par une couche de matériau amortissant 28. Ainsi, le chevauchement de ce mode de réalisation est formé sans introduire de pièce rigide rapportée et fixée d'un côté de la saignée (par collage ou soudage) à la liaison TIB 14. Grâce à l'invention, le déplacement vertical du volant peut être réduit d'un facteur proche de 3. Les différentes structures illustrées précédemment sont également utilisées pour le patch appliqué sur la jambe de force. On aura noté qu'un patch selon l'invention peut être disposé soit directement sur la structure de la pièce à traiter, à l'endroit ou les densités d'énergies de déformation sont les plus importantes, en réalisant un filtrage de l'onde vibratoire incidente associé à une atténuation, par apport d'amortissement de l'onde vibratoire filtrée transmise à la structure, soit sur une pièce rapportée intermédiaire ayant une géométrie permettant de dévier l'onde vibratoire de la surface vibrante et donc d'apporter de l'amortissement structurel supplémentaire localisé à cette structure. Revendications 1. Bloc structurel pour un tableau de bord d'un véhicule automobile du type comprenant: - une traverse de tableau de bord (12), -des moyens de positionnement et de maintien (18) d'une colonne de direction du véhicule (22), solidaires de la traverse de tableau de bord (12), et - une liaison de traverse inférieure de baie (14), solidaire de la traverse de tableau de bord et comprenant des moyens de solidarisation (19) avec une traverse inférieure de baie du véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend un patch amortisseur (24) rapporté sur la liaison de traverse inférieure de baie (14), de manière à réduire au moins un premier mode propre de vibrations de la colonne de direction (22), transmises par la traverse de tableau de bord (12). 2. Bloc structurel selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison de traverse inférieure de baie (14) est portée par les moyens de positionnement et de maintien (18). 3. Bloc structurel selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le patch (24) est rapporté sur une zone de concentration maximale d'énergie modale de déformation. 4. Bloc structurel selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le patch comprend une couche de matériau amortissant (28) intercalée dans un espace séparant deux parties appartenant à la liaison de traverse inférieure de baie (14) ou solidaires de celle-ci. 5. Bloc structurel selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une saignée (32) est ménagée dans la liaison de traverse inférieure de baie (14), et en ce que le patch forme un pont par-dessus cette saignée (32). 6. Bloc structurel selon la revendication 5, caractérisé en ce que la liaison de traverse inférieure de baie (14) porte une plaque lisse rigide de réception du patch de part et d'autre de la saignée (32). 7. Bloc structurel selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la couche de matériau amortissant (28) est disposée sur un côté de la saignée (32), et en ce que le patch comprend une pièce en matériau rigide (34) appliquée sur la couche de matériau amortissant (28) et fixée à l'autre côté de la saignée (32). 8. Bloc structurel selon la revendication 7, caractérisé en ce que la pièce en matériau rigide (34) est fixée audit autre côté de la saignée (32) par une couche de colle (30). 9. Bloc structurel selon la revendication 8, caractérisé en ce que la pièce en matériau rigide (34) est fixée audit autre côté de la saignée (32) par une sut-épaisseur (34A) de la pièce en matériau rigide (34) fixée, notamment par soudage, sur la liaison de traverse inférieure de baie (14). 10. Bloc structurel selon la revendication 4, caractérisé en ce que la liaison de traverse inférieure de baie (14) comporte deux parties séparées par une saignée (32), l'une des parties chevauchant la seconde par-dessus la saignée (32), et la couche de matériau amortissant (28) étant intercalée entre les deux parties, au niveau du chevauchement. 11. Bloc structurel selon l'une quelconque des revendications 4 à 10, caractérisé en ce que la couche de matériau amortissant est une couche de matériau viscoélastique. 12. Bloc structurel selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend: - une jambe de force (16), solidaire de la traverse de tableau de bord (12) et destinée à être solidarisée à un plancher du véhicule, et - un autre patch viscoélastique (24) rapporté sur une zone de concentration maximale d'énergie modale de déformation de la jambe de force (16).