Brevet FR2917045A1 — publié le 20081212

"Élément de structure d'un véhicule automobile et son renfort agencés pour absorber des bruits". La présente invention concerne un élément de structure d'un véhicule automobile et son renfort. Les figures 1 et 2 représentent un exemple d'éléments auxquels l'invention peut s'appliquer. Ainsi sur ces figures est représenté une traverse inférieure de baie 1, également appelée traverse d'auvent ou traverse de bas de pare-brise, et qui est un élément de structure d'un véhicule s'étendant transversalement à la direction longitudinale du véhicule. La traverse 1 est prolongée vers le bas par un tablier 2 séparant l'habitacle 3 du compartiment moteur 4 pouvant être fermé par un capot 5. Le tablier 2 est prolongé dans sa partie supérieure par un auvent 6 et la traverse 1 assure le soutien du pare-brise 7 du véhicule. La traverse 1 est dimensionnée pour assurer une résistance aux chocs frontaux des zones basse du pare-brise 7 et haute du tablier 2 et éviter le recul de la colonne de direction dans l'habitacle du véhicule. La traverse inférieure de baie 1 est souvent réalisée à partir d'un profilé à section sensiblement en forme de U de concavité tournée vers l'auvent 6 et comporte un renfort intérieur 10 également constitué par un profilé à section sensiblement en forme de U de concavité tournée vers l'auvent 6, la traverse 1 et le renfort 10 étant chacun réalisé à partir d'une tôle pliée. Le renfort 10 est fixé par soudage de ses deux ailes 10a respectivement dans les deux ailes la de la traverse 1. Le rôle de la traverse inférieure de baie 1 s'avère également important du point de vue acoustique et vibratoire notamment pour des véhicules à pare-brise avancé. Le moteur 8 du véhicule, qui constitue la source principale de bruits et de vibrations, se trouve très proche de la traverse 1. Les excitations du moteur à la fois en mode vibratoire et en mode acoustique ou sonore chargent par conséquent fortement la zone où se trouve la traverse inférieure de baie 1. Cette traverse étant localisée dans la partie basse du pare-brise 7, les vibrations de la traverse peuvent engendrer des couplages vibro-acoustiques et exciter l'air de l'habitacle du véhicule, entraînant par conséquent du bruit dans cet habitacle. Ainsi, par exemple, les vibrations de la traverse 1 peuvent entraîner des mouvements de vibration du pare-brise 7 provoquant du bruit dans l'habitacle 3 du véhicule. En outre, d'un point de vue acoustique, la zone où est localisée la traverse inférieure de baie 1 forme sur beaucoup de véhicules une zone quasi fermée, une sorte de "coin", au sein de laquelle les bruits peuvent se concentrer, en particulier ceux provenant du moteur 8. L'auvent 6 est également la zone où l'on fait rentrer l'air destiné à l'habitacle 3 du véhicule et où on y sépare l'air de l'eau contenue dans l'air sous forme de gouttes ou ruissellement d'eau de pluie. Cet air est destiné à l'habitacle 3 et est aspiré par le groupe de climatisation logé dans l'habitacle 3 du véhicule de l'autre côté du tablier 2 par rapport au moteur 8. Comme représenté en figure 2, l'auvent 6 comporte un orifice 9 débouchant sur un conduit d'alimentation en air, non représenté, qui est connecté au groupe de climatisation comprenant traditionnellement le pulseur ou ventilateur, l'échangeur chaud ou aérotherme et l'échangeur froid ou évaporateur. Les bruits peuvent alors transiter depuis l'extérieur vers l'habitacle 3 du véhicule par l'intermédiaire de ce conduit d'air. Ainsi, réduire ou atténuer les niveaux de bruit dans cette zone d'auvent 6 permet d'une part de diminuer les contraintes acoustiques sur les tôles environnantes de la structure du véhicule et d'autre part de diminuer les ondes acoustiques qui pourraient passer dans le conduit d'air raccordé au groupe de climatisation. Diminuer les contraintes acoustiques sur la structure du véhicule permet de diminuer les vibrations de ces tôles qui exciteront alors de façon moindre l'air de l'habitacle allant par conséquent dans le sens d'une diminution du niveau de bruit dans l'habitacle 3 du véhicule (atténuation des couplages vibro-acoustiques). Une telle atténuation pourra notamment être intéressante en particulier dans le domaine des basses fréquences inférieures à 200 Hz environ pour un moteur à quatre cylindres et 300 Hz pour un moteur à six cylindres. Diminuer les contraintes acoustiques sur les tôles environnantes permet également de diminuer les bruits qui passent par "transparence acoustique" vers l'habitacle 3 au travers des parois de cette zone. Diminuer les bruits qui pourraient passer dans le conduit d'air du groupe de climatisation a pour conséquence un effet bénéfique sur le niveau de bruit qui pourrait transiter vers l'habitacle 3 du véhicule par l'intermédiaire des conduits d'air qui alimentent en air l'habitacle 3 depuis le groupe de climatisation. L'absorption des bruits se produisant dans la zone de l'auvent 6 de la traverse 1 et se propageant dans l'habitacle 3 du véhicule peut être réalisée par des matériaux mousses rapportés dans la zone entre auvent 6 et traverse 1. Cependant, les matériaux mousses prennent beaucoup de place et leur utilisation dans une zone humide comme l'auvent 6 s'avère quasiment impossible du fait que ces matériaux peuvent se gorger d'eau ou d'humidité alors qu'ils doivent être poreux pour une meilleure efficacité d'absorption des bruits. En outre, de tels matériaux mousses ne supportent pas un passage dans un bain de cataphorèse destiné à protéger de la corrosion la caisse du véhicule. La présente invention a ainsi pour but d'atténuer ou de réduire le niveau de bruits pouvant se produire dans la zone de l'auvent 6 et de la traverse 1 et qui peuvent se propager dans l'habitacle du véhicule soit par voie aérienne (acoustique), soit par vibration des structures environnantes. Dans cette optique, la traverse inférieure de baie et son renfort interne sont conçus de manière à leur faire jouer un rôle d'absorption des bruits. Comme cela est décrit ultérieurement, l'invention peut s'appliquer à d'autres éléments de structure, tels que des corps creux. A cet effet, selon l'invention, la structure d'un véhicule automobile comprenant un élément de structure et un renfort destiné à renforcer ce dernier, est caractérisée en ce que l'élément de structure et son renfort forment une structure à double paroi comportant une paroi d'enveloppe pleine acoustiquement étanche et une paroi perforée ou micro-perforée solidaire et espacée de cette dernière de manière à absorber les bruits pouvant se propager dans l'habitacle du véhicule. La paroi d'enveloppe pleine acoustiquement étanche appartient à l'élément de structure et en ce que la paroi perforée ou micro-perforée appartient au renfort. Selon une autre variante de réalisation, les perforations sont constituées par des trous. Avantageusement, les trous sont circulaires et ont un diamètre inférieur à 3mm, de préférence compris entre 1 et 3mm. Selon une variante de réalisation, les perforations sont constituées par des fentes d'une largeur inférieure à 5mm, de préférence comprise entre 1 et 3mm. Le taux de perforation de la paroi perforée défini par le rapport de la surface perforée à la surface totale de cette paroi est inférieur à 20%, et de préférence inférieur à 10%. De préférence, le taux de perforation est compris entre 2 et 5%. La paroi perforée comprend au moins une découpe formant ouverture destinée à l'écoulement d'un liquide de cataphorèse et en ce qu'une pièce en matériau thermoexpansible, tel qu'un matériau mousse, est disposée à proximité de chaque découpe sur la paroi perforée ou la paroi pleine et se dilate thermiquement après passage de la structure dans une étuve pour obturer les découpes. L'invention vise un véhicule automobile comprenant une traverse inférieure de baie, assurant le soutien d'un pare-brise du véhicule, prolongée vers le bas par un tablier séparant l'habitacle du compartiment moteur du véhicule et se prolongeant dans sa partie supérieure par un auvent, et qui est caractérisé en ce qu'il comprend une structure telle que définie précédemment destinée à absorber les bruits pouvant se produire au niveau de la traverse et se propager dans l'habitacle du véhicule, la paroi pleine étant constituée par la traverse inférieure de baie solidaire du tablier, et la paroi perforée ou micro-perforée étant constituée par un renfort de la traverse situé du côté de l'auvent. La paroi pleine est constituée par un profilé à section sensiblement en forme de U de concavité tournée vers l'auvent et la paroi perforée ou micro-perforée de renfort est également constituée par un profilé à section sensiblement en forme de U logé dans la paroi pleine et de concavité tournée vers l'auvent, les deux ailes latérales de la paroi perforée étant fixées respectivement dans les deux ailes latérales de la paroi pleine et l'âme de la paroi perforée étant distante de l'âme de la paroi pleine pour définir une zone fermée entre ces deux âmes. L'invention vise également un véhicule automobile comprenant un corps creux à l'intérieur duquel est disposé un élément de renfort, et caractérisé en ce qu'il comprend une structure telle que définie précédemment et destinée à absorber les bruits pouvant se propager au niveau du corps creux de façon à atteindre l'habitacle du véhicule, la paroi pleine étant constituée par une paroi du corps creux, et la paroi perforée ou micro-perforée étant constituée par un renfort du corps creux disposé à l'intérieur du corps creux. L'élément de structure est un longeron composé d'au moins deux éléments distincts soudés entre eux. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 représente une vue en coupe, dans un plan vertical parallèle à la direction longitudinale d'un véhicule, d'un ensemble comprenant notamment un pare-brise, une traverse inférieure de baie, un auvent, un tablier et un capot de ce véhicule ; - la figure 2 est une vue en perspective de l'ensemble de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en coupe semblable à celle de la figure 1 et comportant la traverse inférieure de baie et son renfort intérieur, destiné à réaliser de 20 l'absorption acoustique, conformes à l'invention ; - la figure 4 est une vue en perspective suivant la flèche IV de la figure 3 de la traverse et de son renfort ; 25 la figure 5 représente le renfort de la traverse avant passage dans un bain de cataphorèse ; - la figure 6 représente le renfort après passage dans l'étuve suivant le bain de cataphorèse ; - la figure 7 représente une autre application de 30 l'invention ; et - la figure 8 représente un autre mode de réalisation des fentes d'une pièce de renfort destiné à réaliser de l'absorption acoustique. En se reportant aux figures 3 et 4 où les éléments 35 communs à ceux de l'art antérieur des figures 1 et 2 portent les mêmes références, la traverse inférieure de baie 1 et sa traverse interne de renfort 10 sont agencées 15 de façon à absorber efficacement les bruits susceptibles de se produire dans la zone où se trouve la traverse 1 tout en conservant à cette dernière et son renfort 10, leur rôle de renforcement et de résistance aux chocs frontaux. A cet effet, la paroi d'enveloppe de la traverse 1 de section transversale identique à celle de la traverse 1 de l'art antérieur est pleine de manière à être acoustiquement étanche et l'élément de renfort interne 10 de la traverse 1, qui présente en section transversale une structure identique à celle de l'élément de renfort 10 de l'art antérieur, a au moins sa paroi formant âme 10b qui est perforée. Le profilé à section transversale sensiblement en forme de U de l'élément de renfort 10 a ses deux ailes 10a fixées par soudage respectivement sur les deux ailes la du profilé à section transversale sensiblement en forme de U de la traverse 1 et la paroi formant âme 10b du profilé de renfort 10 est espacée de la paroi formant âme lb de la traverse 1 de manière à définir entre elles une cavité interne fermée. Bien entendu, comme dans l'art antérieur, les profilés en U de la traverse 1 et de l'élément de renfort 10 sont de concavités tournées vers l'auvent 6. La traverse 1 et de l'élément de renfort 10 sont réalisés en tôle d'acier. En variante, l'élément de renfort 10 pourrait être constitué tout simplement par une paroi perforée 10b dont les bords supérieur et inférieur seraient fixés par soudage entre les deux ailes la de la traverse 1. L'essentiel est que la traverse 1 et l'élément de renfort 10 définissent une structure à double paroi selon laquelle les parois la, lb de la traverse 1 sont pleines et étanches du point de vue acoustique et au moins la paroi 10b de l'élément 10 est perforée, c'est-à-dire poreuse du point de vue acoustique de manière à dissiper l'énergie acoustique par des phénomènes de viscosité ou de frottement. Avantageusement, les perforations 10c de la paroi 10b de l'élément de renfort 10 sont constituées par des trous circulaires d'un diamètre inférieur à 3mm pouvant aller jusqu'à constituer des micro-trous ou micro-perforations. De préférence, le diamètre des trous est compris entre 1 et 3 mm. Les trous 10c peuvent avoir des formes quelconques, autres que circulaires, par exemple ovales. Les trous traversants 10c de la paroi 10b peuvent 10 être réalisés par perçage à l'aide d'un foret ou par découpe laser. Selon une variante de réalisation, les perforations peuvent être constituées par des fentes 10c comme représentées en figure 4. Ces fentes ont une longueur 15 relativement courte et sont rectilignes ou courbées. Ces fentes traversantes de la paroi 10b de l'élément de renfort 10 présentent une très faible largeur inférieure à 5mm et peuvent être de relativement courte longueur en étant soit rectilignes soit courbées. Ces fentes sont 20 formées en réalisant d'abord des découpes dans la tôle d'acier qui constituera l'élément de renforcement 10 de la traverse 1 et cette tôle est ensuite emboutie dans sa forme finale. Selon une autre variante représentée en figure 8, 25 afin d'éviter les sur-contraintes de cisaillement dues à la forme des fentes 10c, l'extrémité des fentes peut être agrandie, la largeur des fentes reste elle identique. Dans l'exemple représenté, l'extrémité de la fente possède une forme circulaire 10cl. 30 Le taux de perforation ou de porosité qui est défini par le rapport de la surface perforée à la surface totale de la paroi perforée 10b de l'élément de renforcement 10 pour absorber efficacement le bruit est relativement faible et inférieur à 10% dans la plupart 35 des cas. Un taux de porosité de l'ordre de 2 à 5 % s'avère suffisant pour absorber des bruits en basse fréquence. En effet, plus le taux de porosité est faible, plus l'absorption acoustique agit vers les basses fréquences. Néanmoins, ce taux de porosité doit être tel qu'il garantisse une efficacité d'absorption acoustique et une plage de fréquences de traitement de bruit suffisamment large. La plage d'action en fréquence dépend également de la distance entre la paroi formant âme 10b de l'élément 10 et la paroi formant âme lb de la traverse 1. Comme cela ressort des figures 4 à 6, la paroi 10b de l'élément de renfort 10 comporte à chacune de ses extrémités une découpe 10d définissant une ouverture permettant à un liquide de cataphorèse de s'écouler lorsque la caisse du véhicule est plongée dans le bain de cataphorèse dans le but de protéger la caisse de la corrosion. Comme cela est connu, la cataphorèse comprend deux étapes, une première selon laquelle la caisse du véhicule passe dans le bain de cataphorèse destiné à protéger cette caisse de la corrosion et une deuxième étape selon laquelle la caisse passe dans une étuve. Les perforations 10c, qu'elles soient sous forme de trous ou de fentes, doivent avoir une largeur faible et néanmoins suffisante pour que le liquide de cataphorèse ne les bouche pas. Des largeurs de fente ou des diamètres de trou dans 25 la gamme comprise entre 1 et 3 mm définie précédemment constitue un bon compromis à cet égard. La présence des orifices 10d d'écoulement du liquide de cataphorèse a pour inconvénient d'empêcher une fermeture complète de la cavité remplie d'air entre 30 l'élément de renfort 10 et la traverse inférieure de baie 1, mises à part, bien entendu, les perforations 10c du renfort 10. Il est par conséquent nécessaire d'obturer les orifices 10d du renforcement 10 après passage de la 35 caisse du véhicule dans le bain de cataphorèse afin de renforcer le rôle acoustique de cette cavité située entre le renfort perforé, voir microperforé, et la traverse inférieure de baie 1. A cet effet, comme cela est représenté en figure 5, deux pièces 11 en un matériau thermoexpansible, tel qu'un matériau mousse, sont disposées à proximité des orifices 10d en étant fixées soit sur le renfort 10 soit sur la traverse inférieure de baie 1, sans obturer ces orifices 10d. Sous l'action de la température de l'étuve, les deux pièces 11 vont grossir ou se dilater par l'expansion du matériau de ces pièces jusqu'à obturer les orifices 10d ayant servi à l'écoulement du liquide de cataphorèse comme représenté à la figure 5. De la sorte, la cavité entre le renfort 10 et la traverse extérieure de baie 1 est fermée. La traverse 1 et son élément de renfort interne 10 absorbent efficacement les bruits susceptibles de se produire dans cette zone et les empêchent de se propager dans l'habitacle du véhicule tout en conservant leur rôle de renforcement de structure et de résistance aux chocs frontaux. La figure 7 présente une autre application de l'invention décrite ci-dessus. Ainsi, sur cette figure est représenté un renfort perforé, servant de moyen d'absorption des bruits, disposé à l'intérieur d'un corps creux de structure et plus particulièrement d'un longeron. Dans cet exemple, le longeron est composé de deux pièces embouties 21 soudées entre elles. A l'intérieur de ce corps creux est disposé le renfort perforé ou micro-perforé 22 pouvant présenter les mêmes caractéristiques que le renfort 10 de traverse inférieure de baie 1 vu précédemment. Dans cet exemple de réalisation, le taux de perforations 23 est de préférence inférieur à 20% afin que le renfort amène de la rigidité au longeron. En variante, plusieurs renforts, tous perforés ou non, peuvent être disposés à l'intérieur du corps creux. Bien évidemment, l'invention peut s'appliquer à d'autres éléments de structure munis de renforts disposés de façon appropriée, dans des zones où une absorption de bruit est nécessaire.5 REVENDICATIONS 1. Structure d'un véhicule automobile comprenant un élément de structure (1, 20) et un renfort (10, 22) destiné à renforcer ce dernier, caractérisée en ce que l'élément de structure (1, 20) et son renfort (10, 22) forment une structure à double paroi comportant une paroi d'enveloppe pleine acoustiquement étanche (1, 20) et une paroi perforée ou micro-perforée (10, 22) solidaire et espacée de cette dernière de manière à absorber les bruits pouvant se propager dans l'habitacle (3) du véhicule. 2. Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi d'enveloppe pleine acoustiquement étanche appartient à l'élément de structure (1, 20) et en ce que la paroi perforée ou micro-perforée appartient au renfort (10, 22). 3. Structure selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les perforations sont constituées 20 par des trous (10c). 4. Structure selon la revendication 3, caractérisée en ce que les trous (10c) sont circulaires et ont un diamètre inférieur à 3mm, de préférence compris entre 1 et 3mm. 25 5. Structure selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les perforations sont constituées par des fentes (10c) d'une largeur inférieure à 5mm, de préférence comprise entre 1 et 3mm. 6. Structure selon l'une des revendications 30 précédentes, caractérisée en ce que le taux de perforation de la paroi perforée (10b) défini par le rapport de la surface perforée à la surface totale de cette paroi est inférieur à 20%, et de préférence inférieur à 10%. 35 7. Structure selon la revendication 6, caractérisée en ce que le taux de perforation est compris entre 2 et 5% a. 2917045 1.3 8. Structure selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la paroi perforée (10b) comprend au moins une découpe formant ouverture (10d) destinée à l'écoulement d'un liquide de cataphorèse 5 et en ce qu'une pièce en matériau thermoexpansible (11), tel qu'un matériau mousse, est disposée à proximité de chaque découpe (10d) sur la paroi perforée (10b) ou la paroi pleine (1) et se dilate thermiquement après passage de la structure dans une étuve pour obturer les découpes 10 (10d). 9. Véhicule automobile comprenant une traverse inférieure de baie (1), assurant le soutien d'un pare-brise (7) du véhicule, prolongée vers le bas par un tablier (2) séparant l'habitacle (3) du compartiment 15 moteur (4) du véhicule et se prolongeant dans sa partie supérieure par un auvent (6), caractérisée en ce qu'il comprend une structure selon l'une des revendications précédentes destinée à absorber les bruits pouvant se produire au niveau de la traverse (1) et se propager dans l'habitacle (3) du véhicule, la paroi pleine étant constituée par la traverse inférieure de baie (1) solidaire du tablier (2), et la paroi perforée ou micro-perforée étant constituée par un renfort de la traverse (10) situé du côté de l'auvent (6). 10. Véhicule selon la revendication 9, caractérisé en ce que la paroi pleine (1) est constituée par un profilé à section sensiblement en forme de U de concavité tournée vers l'auvent (6) et la paroi perforée ou micro-perforée de renfort (10) est également constituée par un profilé à section sensiblement en forme de U logé dans la paroi pleine (1) et de concavité tournée vers l'auvent (6), les deux ailes latérales (10a) de la paroi perforée (10) étant fixées respectivement dans les deux ailes latérales (la) de la paroi pleine (1) et l'âme de la paroi perforée (10b) étant distante de l'âme (lb) de la paroi pleine (1) pour définir une zone fermée entre ces deux âmes. 2917045 1v,4 11. Véhicule automobile comprenant un corps creux (20) à l'intérieur duquel est disposé un élément de renfort (22), caractérisé en ce qu'il comprend une structure selon l'une des revendications 1 à.8 destinée à 5 absorber les bruits pouvant se propager au niveau du corps creux (20) de façon à atteindre l'habitacle (3) du véhicule, la paroi pleine étant constituée par une paroi du corps creux (20), et la paroi perforée ou micro-perforée étant constituée par un renfort du corps creux 10 (22) disposé à l'intérieur du corps creux. 12. Véhicule selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'élément de structure est un longeron (20) composé d'au moins deux éléments (21) distincts soudés entre eux.