Brevet FR2888171A1 — publié le 20070112

L'invention concerne l'ambiance sonore des habitacles de véhicule. Elle concerne l'acoustique, et plus particulièrement le domaine de la qualité sonore à l'intérieur de l'habitacle, notamment le design de l'ensemble des sonorités perçues par les occupants du véhicule, en particulier les sonorités du moteur. L'invention s'applique aux véhicules automobiles comprenant un moteur à explosion. Mais elle concerne aussi les véhicules fonctionnant au moyen d'énergies alternatives, tels que les véhicules électriques, les véhicules hybrides, ou les véhicules dotés de piles à combustible. Le design sonore appliqué au bruit automobile est une activité relativement récente dans l'industrie qui n'a pas encore donné lieu à des solutions techniques très nombreuses. Les solutions développées par l'acoustique jusqu'à ce jour ont pour objectif principal de réduire le niveau de bruit. Il est connu par exemple de modifier la perception des sons émanant du moteur par les occupants de l'habitacle au moyen d'une transmission de sons depuis les circuits d'admission ou d'échappement du moteur. Néanmoins, l'utilisation de ces dispositifs augmente le niveau de bruit à l'extérieur du véhicule et ce niveau dépasse ce qu'autorise la réglementation. II existe par ailleurs des dispositifs pour le typage de la sonorité du moteur qui relèvent majoritairement de l'électroacoustique et utilisent classiquement des hauts-parleurs pour transmettre une partie du signal du moteur, ce dernier ayant été éventuellement traité et/ou modifié. Les dispositifs de typage utilisent pour certains des moyens modifiant la sonorité du moteur par voie aérienne. Toutefois, cela entraîne une dégradation de la qualité du bruit émis à l'extérieur par le véhicule à un niveau en général incompatible avec la réglementation, ici encore. Un but de l'invention est d'améliorer l'ambiance sonore perçue par les occupants du véhicule sans dégrader le bruit émis à l'extérieur. A cet effet, on prévoit selon l'invention une pièce de suspension d'un groupe motopropulseur de véhicule, comprenant: - une partie de fixation au groupe; - une partie de fixation à un châssis du véhicule; et - un bras s'étendant de l'une à l'autre des parties de fixation, et au moins un autre bras s'étendant de l'une à l'autre des parties de fixation. Ainsi, à chaque bras est associée une fréquence de vibration propre. On peut donc configurer chacun des bras de façon à transmettre seulement certaines fréquences de vibration et à filtrer toutes les autres. On peut par ce moyen typer la sonorité du moteur à l'intérieur de l'habitacle sans compromettre le niveau de bruit extérieur. En d'autres termes, il s'agit d'adapter des pièces de suspension moteur existantes pour sélectionner et transmettre des harmoniques moteur grâce auxquels la sonorité du moteur se trouve transformée et designée. L'invention utilise l'architecture de pièces existantes, à savoir les pièces de suspension moteur, ce qui favorise a priori son intégration dans le compartiment moteur. Un tel dispositif intégré dans les pièces de suspension moteur est idéal pour produire un effet de coloration musicale unique du bruit intérieur au service du typage sonore identitaire. La pièce selon l'invention pourra présenter en outre au moins l'une quelconque des caractéristiques suivantes: - chaque bras présente au moins une zone en matériau souple; - la ou chaque zone est de forme annulaire; -chaque bras présente au moins une zone en matériau rigide; - la ou chaque zone en matériau rigide s'étend autour de la zone en matériau souple ou de l'une au moins des zones en matériau souple; - les bras présentent des fréquences propres de vibration respectives différentes; - les fréquences propres sont accordées entre elles; - les bras ou au moins deux des bras ont même masse; - les bras ou au moins deux des bras ont même raideur; -au moins l'un des bras comprend un matériau différent de ceux de l'autre bras ou l'un des autres bras; - au moins l'un des bras a une dimension inférieure à une dimension correspondante de l'autre bras ou de l'un au moins des autres bras; - chaque bras a une forme plate; - les bras s'étendent parallèlement entre eux; - chaque bras s'étend autour de l'une au moins des parties de fixation; - chaque bras s'étend uniquement entre les deux parties de fixation; - au moins l'un des bras comprend un matériau présentant une raideur modifiable sous l'effet d'un champ électromagnétique; - elle comprend au moins un arbre; - il s'agit d'une pièce de suspension supérieure; et - il s'agit d'une pièce de suspension inférieure. On prévoit également selon l'invention un véhicule comprenant: - un groupe motopropulseur; - un châssis; - au moins une pièce de suspension du groupe au châssis, la pièce étant conforme à l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description suivante de trois modes préférés de réalisation et de variantes donnés à titre d'exemples non limitatifs en référence aux 2 0 dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue en élévation d'un groupe motopropulseur monté à bord d'un véhicule par l'intermédiaire de pièces de suspension selon l'invention; - les figures 2 et 3 sont deux vues respectivement en perspective et de dessus d'une pièce de suspension selon l'invention dans un premier mode de réalisation; - la figure 4 est une vue en coupe suivant le plan IV-IV de la pièce de la figure 2; - les figures 5 et 6 sont des vues analogues aux figures 2 et 4 montrant un deuxième mode de réalisation de la pièce selon l'invention; et - la figure 7 est une vue analogue à la figure 4 illustrant un troisième mode de réalisation. On a illustré à la figure 1 un groupe motopropulseur 2 monté à bord d'un véhicule 4, sur le châssis de ce dernier. Le groupe ou moteur 2 est fixé au châssis par l'intermédiaire de plusieurs pièces de suspension, à savoir des biellettes supérieures 6a et inférieures 6b. Le moteur est ici un moteur à explosion. C'est une biellette inférieure 6b qui a été illustrée dans le premier mode de réalisation des figures 2 à 4. Sur ces figures, la biellette comprend une partie de fixation au groupe motopropulseur 2 également appelée point d'ancrage moteur 8. Elle comprend par ailleurs une partie de fixation au châssis 4 également appelée point d'entrée caisse 10. Chacune de ces deux parties est formée en l'espèce par un arbre creux. La biellette comprend plusieurs bras 12 s'étendant chacun de l'une à l'autre des parties de fixation 8,10. Les bras sont montés en parallèle les uns par rapport aux autres. Ils sont en l'espèce situés les uns audessus des autres et forment ainsi des étages. Dans le présent exemple, les étages ont chacun une forme plate et s'étendent parallèlement les uns aux autres sans être en contact les uns avec les autres. On pourra associer à la biellette un nombre quelconque d'étages 12. Ainsi, sur la figure 2, on a illustré la biellette comme présentant trois étages 12.1, 12.2, 12.3. Mais sur la figure 4, on a seulement fait figurer les deux étages extrêmes 12.1 et 12.n en supposant qu'un nombre quelconque d'étages pouvait s'étendre entre ces deux derniers. Chaque étage comprend au moins une zone 14 destinée à filtrer certaines fréquences de vibration parcourant cet étage. En l'espèce, chaque étage comprend deux zones de filtrage 14 de ce type. II s'agit des zones par l'intermédiaire desquelles chaque étage est fixé aux arbres 8,10. Ces zones ont ainsi une forme annulaire. Les zones 14 sont formées dans un matériau élastique souple tel que du caoutchouc, adapté pour filtrer les efforts qui y entrent. Chaque étage comprend également une zone rigide 16, par exemple en métal, telle que de la fonte ou de l'aluminium. Cette zone relie l'une à l'autre les deux zones de filtration 14 et s'étend en outre en l'espèce autour de chacune de ces zones comme on le voit sur les figures 2 à 4. Les zones 14 et 16 sont réalisées dans des matériaux différents. Dans le présent exemple, au moins l'une des biellettes est fixée au tablier 6 séparant le compartiment moteur de l'habitacle du véhicule. Chaque étage 12.i forme un étage de filtration. Les zones 14 lui confèrent une raideur spécifique k; et la zone rigide 16 lui confère une masse spécifique m;. Ces deux grandeurs donnent à chaque étage une fréquence propre de vibration w;. Chacun des étages 12.i représente donc un harmonique du spectre de vibration que l'on souhaite transmettre depuis le moteur jusqu'à la caisse et l'habitacle pour colorer la sonorité du bruit intérieur. En effet, la biellette harmonique 6 étant située entre le moteur et la caisse, les efforts du moteur qui entrent dans la biellette par le point d'ancrage 8 sont filtrés et seules les fréquences correspondant aux fréquences propres w; des étages de filtration 12.i sont transmises jusqu'à la caisse par le point d'accrochage 10 pour générer un spectre harmonique. Comme on le verra plus loin, ce spectre harmonique est accordé par le biais du réglage des caractéristiques des différents étages de filtration, caractéristiques constituées essentiellement par les grandeurs k et m. Par ailleurs, en fonction de la charge du moteur, les contraintes appliquées sur chaque étage changent de sorte que leur raideur se trouve modifiée ainsi que leurs fréquences propres. Par conséquent, en fonction de la charge du moteur, la coloration de la sonorité du moteur évolue, ce qui souligne les différents états de charge du moteur pour les occupants de l'habitacle. Pour la conception de chaque biellette, on aura soin de calculer les caractéristiques des différents étages de filtration. Ainsi, tout d'abord on définit la raideur k du premier étage et sa loi d'évolution en fonction de la charge du moteur. On définit ainsi l'évolution de la fréquence propre du premier étage. On procède ensuite au calcul et à la définition du deuxième étage de filtration en veillant particulièrement à accorder sa fréquence avec celle du premier étage en fonction de la charge du moteur. On procède de même pour chaque étage suivant en veillant à accorder les harmoniques ou fréquences propres entre elles afin que l'accord sonore soit déterminé et conforme au typage sonore choisi et aux fréquences à transmettre choisies. On définit enfin les caractéristiques des points d'accrochage côté moteur et côté caisse ainsi que les zones de fixation de la biellette aux points d'accrochage qui doivent assurer une fonction de filtration du bruit éventuellement amplifié et potentiellement transmis à la caisse. De nombreux modes de réalisation sont envisageables. Ces différents modes résultent des modifications possibles sur les deux paramètres acoustiques k et m utilisés pour définir les fréquences. En effet, on rappelle que la fréquence w est définie par: w="l(k/m) On peut ainsi en particulier agir sur la raideur k de chaque étage ou sur sa masse, voir sur les deux à la fois. On a illustré aux figures 5 et 6 l'application de l'invention au cas d'une biellette supérieure fonctionnant en étirement et en cisaillement. En effet, la biellette inférieure des figures 2 à 4 fonctionnait essentiellement en supportant le poids du moteur. Dans ce deuxième mode de réalisation, chacune des parties de fixation 8, 10 est formée par une embase adaptée à recevoir un arbre de fixation. Des étages s'étendent uniquement dans l'espace situé entre ces deux embases de l'une à l'autre des embases. Ils sont formés comme précédemment de deux zones souples 14 et d'une zone rigide 16, ici sous forme de blocs parallèles. Dans le troisième mode de réalisation illustré à la figure 7, on a illustré une biellette dans laquelle les différents étages 12.i sont conçus de façon à avoir même raideur k. Les différents étages varient seulement par la masse m; des parties rigides 16 de chaque étage de filtration. On observe que l'étage 12.1 est doté d'une partie 16 de masse importante et donc relativement épaisse par comparaison avec la masse 16 de l'étage le plus bas 12.n qui est de faible épaisseur en ayant une masse réduite. A l'inverse, on pourrait imaginer de donner à tous les étages des masses identiques au niveau des parties rigides 16 et de faire varier seulement les raideurs k; des parties souples 14. On peut par exemple à cette fin constituer les zones souples 14 des différents étages dans des matériaux différents afin de préserver la géométrie de la pièce en donnant à chaque étage les mêmes dimensions. On retrouve ainsi une configuration du type de celle illustrée à la figure 4. Dans un autre exemple de réalisation non illustré, on peut faire varier les deux paramètres acoustiques m et k par d'autres moyens. On peut ainsi utiliser une technologie rhéo-magnétique telle que celle mise en oeuvre par la société BOSE dans son dispositif BOSE Suspension System ou encore des élastomères adaptatifs. De la sorte, chaque zone souple 14 se trouve cette fois constituée par un élastomère ou un fluide comprenant des particules ferromagnétiques, la raideur de la zone variant en fonction de l'intensité d'un champ électromagnétique généré par un organe prévu à cet effet. La raideur k varie ainsi par magnétostriction. On constitue alors une biellette harmonique active dans la mesure où l'on peut piloter par le champ électromagnétique les lois d'évolution des harmoniques. Plus généralement, on peut donner aux différents étages des géométries très différentes les unes des autres pour offrir plus de liberté dans le choix des paramètres m et k. On pourra obtenir encore d'autres solutions en choisissant de relier la biellette à une autre partie du châssis que le tablier et à une autre partie du moteur que celles illustrées à la figure 1. L'invention permet de typer la sonorité moteur en bruit intérieur à l'aide d'un dispositif intégré dans les pièces de suspension du moteur sans pour autant dégrader le niveau de bruit extérieur soumis à la réglementation. Pour cela, l'invention permet de transmettre des fréquences choisies à l'avance, les autres fréquences étant filtrées. On peut en outre accorder les différentes fréquences en appliquant les règles acoustiques issues de l'harmonie musicale occidentale et/ou orientale relatives aux consonances et aux dissonances. Au-delà de l'utilisation des pièces classiques de suspension moteur pour transmettre des harmoniques moteur sélectionnés vers l'habitacle, une particularité de l'invention réside dans le fait que les harmoniques moteur retenus sont accordés entre eux et que leur fréquence peut varier en fonction de la charge du moteur. En effet, la raideur de chaque zone souple est modifiée sous contrainte. On observe que l'invention met en oeuvre une voie de transmission solide des vibrations et non une voie de transmission aérienne. L'invention fonctionne en condition de charge moteur et on veillera à faire en sorte que son fonctionnement soit également correct en circonstances de précharge. On veillera également à ne pas transmettre à travers les biellettes d'autres phénomènes acoustiques périphériques. Naturellement, les éléments permettant de fixer la biellette au châssis et au moteur devront faire l'objet d'une conception attentive afin de ne pas filtrer les harmoniques que l'on souhaite transmettre dans l'habitacle au moyen de la biellette. En particulier, le point d'accrochage côté caisse ne doit pas amortir les fréquences que l'on souhaite transmettre ni amplifier des fréquences ou des bruits non souhaités. On s'assurera que ce point transmet de façon homogène en niveaux les harmoniques du spectre associé à la biellette. On veillera également aux fonctions de transfert de la caisse et aux inertances de chaque pièce intervenant dans l'invention. Bien entendu, on pourra apporter à l'invention de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci. REVENDICATIONS 1. Pièce (6a; 6b) de suspension d'un groupe motopropulseur de véhicule, comprenant: - une partie (8) de fixation au groupe; - une partie (10) de fixation à un châssis du véhicule; et - un bras (12.1) s'étendant de l'une à l'autre des parties de fixation, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un autre bras (12.2, 12.3, 12.n) s'étendant de l'une à l'autre des parties de fixation. 2. Pièce selon la revendication précédente, caractérisée en ce que chaque bras présente au moins une zone (14) en matériau souple. 3. Pièce selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la ou chaque zone (14) est de forme annulaire. 4. Pièce selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque bras présente au moins une zone (16) en matériau rigide. 5. Pièce selon la revendication précédente et l'une quelconque des revendications 2 à 3, caractérisée en ce que la ou chaque zone (16) en matériau rigide s'étend autour de la zone en matériau souple (14) ou de l'une au moins des zones en matériau souple (14). 6. Pièce selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les bras présentent des fréquences propres de vibration respectives différentes. 7. Pièce selon la revendication précédente, caractérisée en ce que les fréquences propres sont accordées entre elles. 8. Pièce selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les bras ou au moins deux des bras ont même masse. 9. Pièce selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les bras ou au moins deux des bras ont même raideur. 10. Pièce selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que au moins l'un des bras comprend un matériau différent de ceux de l'autre bras ou l'un des autres bras. 11. Pièce selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que au moins l'un des bras a une dimension inférieure à une dimension correspondante de l'autre bras ou de l'un au moins des autres bras. 12. Pièce selon l'une quelconque des revendications précédentes, 20 caractérisée en ce que chaque bras a une forme plate. 13. Pièce selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les bras s'étendent parallèlement entre eux. 14. Pièce selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque bras s'étend autour de l'une au moins des parties de fixation (8, 10). 15. Pièce selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, 30 caractérisée en ce que chaque bras s'étend uniquement entre les deux parties de fixation (8, 10). 2888171 Il 16. Pièce selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que au moins l'un des bras comprend un matériau présentant une raideur modifiable sous l'effet d'un champ électromagnétique. 17. Pièce selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un arbre. 18. Pièce selon l'une quelconque des revendications précédentes, 10 caractérisée en ce qu'il s'agit d'une pièce (6a) de suspension supérieure. 19. Pièce selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisée en ce qu'il s'agit d'une pièce (6b) de suspension inférieure. 20. Véhicule comprenant: - un groupe motopropulseur (2) ; - un châssis (4) ; - au moins une pièce (6a, 6b) de suspension du groupe au châssis, caractérisé en ce que la pièce est conforme à l'une quelconque des 20 revendications précédentes.