Brevet FR2910863A1 — publié le 20080704

"Dispositif de contrôle de l'énergie acoustique générée dans une cavité de résonance acoustique et application au domaine de l'automobile". L'invention concerne principalement un dispositif de contrôle de l'énergie acoustique générée dans une cavité de résonance acoustique dont l'entrée est en contact avec un écoulement turbulent de fluide. L'invention concerne également l'application d'un tel dispositif pour absorber l'énergie acoustique générée au niveau des césures notamment d'ouvrants d'un véhicule automobile. Deux des principales sources de bruits perçus dans l'habitacle des véhicules automobiles, à savoir le bruit provenant du moteur et celui provenant du contact entre les pneumatiques et la chaussée, ont déjà été notablement réduits par des systèmes adaptés. Ce sont maintenant les sources de bruit d'origine aérodynamique qui deviennent prépondérantes, en particulier dans les trajets de type autoroutier ou péri urbains pour lesquels la vitesse de circulation est supérieure à 100 km/h et les bandes de fréquence acoustique sont supérieures à 400 Hz. Ces sources de bruits aérodynamiques ont déjà été limitées en contrôlant le bruit de forme lié aux décollements et lâchers tourbillonnaires provoqués par exemple par les rétroviseurs, antenne, essuie-vitres, et en contrôlant leur transmission vers l'habitacle, particulièrement en mettant au point des joints et étanchéités adaptés. Cependant, une autre source de bruit aérodynamique importante provient des césures d'ouvrants tels que les portes, le volet arrière, mais également des césures au niveau des rétroviseurs. Ces césures ont la forme de petites cavités ou feuillures qui débouchent au niveau de la surface externe de la carrosserie. D'une part, elles perturbent l'écoulement d'air en créant des sources aéroacoustiques supplémentaires et d'autre part, ces césures sont excitées par l'écoulement d'air, et transmettent du bruit dans l'habitacle par résonance dans cette cavité. Or le bruit généré par ces petites cavités, nommées dans la suite du texte cavités de résonance acoustique, est généralement haute fréquence et est responsable d'une grande partie des bruits perçus dans l'habitacle du véhicule puisque ces césures sont directement ou indirectement en liaison avec l'habitacle. En général, les cavités de résonance acoustique sont isolés de l'habitacle par un joint d'étanchéité disposé dans le fond de la dite cavité. Mais la présence de ce joint d'étanchéité peut s'avérer insuffisante puisqu'il a été constaté l'apparition de fuites ainsi qu'une faiblesse d'isolation de ce joint, ce dont il résulte des nuisances sonores perceptibles dans l'habitacle. Actuellement, pour pallier ces problèmes, une solution consiste à diminuer la transparence des joints par optimisation de ces joints et surmoulages, notamment pour les zones présentant une courbure importante, par exemple, par amélioration du dessin des joints pour obtenir un lissage de la feuillure ou en limitant les prises d'angle des joints. Alternativement, il peut être prévu de multiplier le nombre de joints, par exemple par ajout d'un joint de lissage, lorsque cela est techniquement et économiquement possible. Dans le même but, il peut encore être envisagé de mettre en place un système de chicanes dans la cavité de résonance acoustique. D'autre part, afin de limiter le bruit généré par ces petites cavités, il peut être envisagé de limiter les jeux. ou encore d'utiliser l'effet "tuile" (le désaffleurement est positif entre la partie amont de la césure et celle aval (4) dans le sens de l'écoulement, la pénétration de l'air dans la césure est alors limité). On comprend que la diminution du bruit aérodynamique évoquée précedemment dépend principalement de l'étanchéité et nécessité ainsi un arbitrage permanent entre la fonction, la prestation et le coût. Le dispositif de l'invention s'inscrit dans ce même objectif d'amélioration du confort sonore de l'habitacle par diminution de la perception de l'amplitude acoustique provenant des césures, notamment d'ouvrants, tout en utilisant des moyens simples à mettre en oeuvre. A cet effet, le dispositif de contrôle de l'énergie acoustique de l'invention est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend au moins une paroi perforée en liaison avec une cavité d'absorption acoustique. Avantageusement, une partie de la paroi de la cavité de résonance acoustique comporte des perforations et forme ainsi la paroi perforée. De préférence, un matériau absorbant est disposé dans 20 la cavité d'absorption acoustique. Plus précisément, le dispositif de l'invention peut comporter une première couche de matériau absorbant disposée contre la paroi de fond de la cavité d'absorption acoustique et une deuxième couche de matériau absorbant disposée contre 25 la paroi perforée de la cavité d'absorption acoustique. Il peut être également prévu que l'agencement des perforations de la paroi perforée est ordonnée, par exemple les perforations sont alignées ou positionnée en quinconce, ou aléatoire, et que la plus grande largeur des perforations 30 de la paroi perforée est inférieure à 2 millimètres. De façon avantageuse, le taux de perforation de la paroi perforée est inférieur à 10%. Selon des modes de réalisation avantageux, le taux de perforation de la paroi perforée est approximativement de 1% 35 ou de 2%, et la dite paroi perforée est située à environ 1 à 10 centimètres du fond de la cavité de résonance acoustique. De préférence, la cavité de résonance acoustique comporte une ouverture au niveau de la paroi de fond et au niveau de laquelle ouverture est disposée un joint d'étanchéité. Selon une variante de l'invention, le dispositif comprend un joint de lissage disposé à l'entrée de la cavité de résonance acoustique de façon à limiter les phénomènes de turbulences provoqués par l'écoulement du fluide au niveau de la dite entrée. Enfin, la présente invention porte également sur l'application du dispositif défini précédemment pour absorber l'énergie acoustique générée au niveau des césures notamment d'ouvrants d'un véhicule automobile de façon à diminuer les bruits perçus dans l'habitacle d'un tel véhicule. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit et qui est faite au regard des dessins annexés qui représentent des exemples non limitatifs de réalisation du dispositif de l'invention et sur lesquels : la figure 1 est une représentation schématique d'une cavité de résonance acoustique ; - la figure 2 est une représentation schématique du 25 dispositif de l'invention ; - la figure 3 représente la paroi perforée du dispositif de l'invention selon une première variante ; - la figure 4 représente la paroi perforée du dispositif de l'invention selon une deuxième variante ; 30 - la figure 5 représente la paroi perforée du dispositif de l'invention selon une troisième variante ; - la figure 6 est la même représentation que la figure 1 lorsque la cavité de résonance acoustique intègre l'invention ; 35 - la figure 7 est une représentation schématique de coté de la portière avant d'un véhicule automobile ; et - la figure 8 est une vue en coupe selon la ligne VIII-VIII de la figure 7 lorsque la cavité de résonance acoustique constituée par la césure de cette portière comporte le dispositif de l'invention. En référence à la figure 1, la cavité de résonance acoustique 1 est définie par un premier 2 et un deuxième 3 élément de carrosserie disposés l'un contre l'autre et dont la géométrie surfacique respective proche de la surface externe de la carrosserie ne coïncide pas totalement. Au niveau de l'entrée 4 de cette cavité de résonance acoustique 1, l'écoulement d'air 5 résultant de la vitesse du véhicule est fortement turbulent du fait de la présence d'une zone de cisaillement 6 au niveau de cette entrée 4. Il en résulte une source de bruit importante qui rayonne en partie vers l'extérieur du véhicule, schématisée par un rayonnement extérieur référencé 7, et qui est transmis à l'intérieur de la cavité de résonance acoustique sous la forme d'un rayonnement interne 8. Comme représenté sur cette même figure 1, un joint d'étanchéité 9 est disposé au niveau d'une ouverture 17a située dans le fond de la cavité de résonance acoustique 1 dans le but d'isoler l'habitable non représenté et disposé en aval de cette cavité 1, de l'extérieur du véhicule, et en particulier des sources aéroacoustiques générées dans la cavité 1 par le rayonnement interne 8 précité. Le dispositif de l'invention qui est représenté sur la figure 2 et qui est destiné à être disposé dans la cavité de résonance acoustique 1 comme il sera décrit plus loin, comporte une paroi perforée 11 débouchant sur une cavité dite cavité d'absorption acoustique 12. Des première 13 et deuxième 14 couches de mousse sont disposées dans la cavité d'absorption acoustique 12 respectivement contre la paroi de fond de cette cavité 15 opposée à la paroi perforée 11 et contre la paroi perforée 11 elle-même. En référence à la figure 6, la cavité de résonance acoustique 1 comporte des premier 17 et deuxième 18 dispositifs tels que décrits en référence à la figure 2, qui sont disposés en deux endroits distincts sur la paroi 19 de la dite cavité 1 approximativement à la même profondeur par rapport à l'entrée 4 de cette cavité 1. Plus précisément, au niveau de ces deux dispositifs 17,18, la paroi 19 de la cavité de résonance acoustique 1 est perforée en formant ainsi la paroi perforée lla,llb décrite en référence à la figure 2, cette paroi perforée lla,llb séparant la cavité d'absorption acoustique correspondante 12a,12b de la cavité de résonance acoustique 1. Ainsi, la cavité d'absorption acoustique 12a,12b est, comme la cavité de résonance acoustique 1, définie par les éléments de carrosserie, à savoir plus précisément que la cavité d'absorption acoustique 12a du premier dispositif 17 est définie dans ce premier élément de carrosserie 2 et la cavité d'absorption acoustique 12b du deuxième dispositif 18 est définie dans le deuxième élément de carrosserie 3. En référence aux figures 7 et 8, le dispositif de l'invention 21 est disposé au sein d'une cavité de résonance acoustique 1 formée au niveau de la jonction entre la partie supérieure du cadre 20 de la portière avant d'un véhicule automobile 22 et l'élément de carrosserie formant toit 23, cette cavité de résonance acoustique 1 comportant à la fois un joint d'étanchéité 9 pour isoler l'habitacle du véhicule de l'extérieur, et également un joint de lissage 24 au niveau de l'entrée 4 de la cavité de résonance 1 permettant de joindre sans discontinuité le toit 23 à la partie supérieure du cadre 20 en diminuant ainsi les turbulences et les sources aéroacoustiques au niveau de l'entrée de la cavité 1. Le dispositif de l'invention 21 est également réalisé par perforation d'une partie de la paroi 19 de la cavité de résonance acoustique 1, cette partie perforée formant la plaque perforée 11c du dispositif et la cavité d'absorption acoustique 12c étant disposée derrière la plaque perforée 11c dans la partie supérieure du cadre 20. Ainsi, le dispositif de l'invention peut venir en plus de la multiplication des barrières d'étanchéités 9,24, ici matérialisée par la présence conjointe du joint de lissage 24 et du joint disposé d'étanchéité 9 au fond de la cavité de résonance 9, afin de diminuer plus encore, voire éliminer, les sources aéroacoustiques générées dans cette cavité de résonance 1. Le dispositif de l'invention permet en outre de limiter le vieillissement des joints 9,24 qui entraîne des pertes de performances au niveau de l'isolation, telles que des fuites d'air, qui génèrent des bruits de type sifflement ou une détérioration de l'isolation acoustique par augmentation de la transparence des joints. Les perforations de la paroi perforée 11 peuvent être 15 réalisées par tout procédé connu de l'homme du métier, par exemple par procédé mécanique ou par laser. Selon la taille des perforations, le perçage peut être réalisé avant ou après l'application de la peinture sur le véhicule automobile. 20 Ces perforations peuvent être circulaires ou de toute autre forme possible. Pour être efficaces et générer une absorption acoustique efficace, les perforations sont suffisamment petites, soit un diamètre inférieur à 2 mm dans le cas de 25 perforations circulaires, ou une plus grande largeur inférieure à 2 mm dans le cas de perforations de forme diverse. Dans un même souci d'efficacité, le taux de perforations est inférieur à 10%. 30 Le taux de perforation du dispositif de l'invention est optimisé selon la gamme de fréquence à traiter. Par exemple, pour un taux de perforation de l'ordre de 1% et une distance d'environ 5 cm entre le dispositif de l'invention et la paroi de fond 17 de la cavité de résonance 35 acoustique 1, on obtient un maximum d'absorption acoustique autour d'une fréquence d'approximativement 400 Hz. Et pour un taux de perforation de l'ordre de 2% et une même une distance d'environ 5 cm entre le dispositif de l'invention et la paroi de fond 17 de la cavité de résonance acoustique 1, le maximum d'absorption acoustique est obtenu pour une fréquence d'approximativement 600 Hz. Il a été en outre remarqué que l'augmentation de la distance entre le dispositif de l'invention et la paroi de fond 17 de la cavité de résonance acoustique 1 décale plus bas en fréquence le maximum d'absorption acoustique obtenu avec le dispositif de l'invention. Par exemple, pour un taux de perforation de l'ordre de 1% et une distance d'environ 10 cm entre le dispositif de l'invention et la paroi de fond 17 de la cavité de résonance acoustique 1, on obtient un maximum d'absorption acoustique autour d'une fréquence d'approximativement 300 Hz. Par conséquent, le taux de perforations dépendra ainsi des dimensions de la cavité de résonance acoustique ainsi que de la zone fréquentielle à traiter. En ce qui concerne la disposition des perforations sur la paroi perforée 11, en référence aux figures 3 à 5, ces perforations 16 peuvent être soit alignées (figure 3), soit en quinconce (figure 4), soit disposées de façon aléatoire (figure 5). Le fonctionnement du dispositif est décrit ci-après en 25 référence à la figure 2. L'onde acoustique incidente 26 qui est émise par la source acoustique à traiter 27 et qui se propage jusqu'au dispositif de l'invention est en partie dissipée par effet de viscosité sous la forme d'une onde acoustique dissipée 28 30 lorsqu'elle interagit avec le dispositif et en particulier avec la plaque perforée 11. Une autre partie de cette onde acoustique incidente 26 est réfléchie vers son origine sous forme d'onde réfléchie 29, le dispositif de l'invention agissant comme un miroir. 35 La partie de l'onde acoustique qui n'est pas dissipée ou réfléchie est l'onde transmise 31 et qui se propage au-delà du dispositif et qui est ainsi d'amplitude inférieure à l'onde incidente 26 émise par la source acoustique 27, ce dont il résulte que le bruit généré proche du dispositif de l'invention a bien été atténué par ce dispositif. En variante non décrite de l'invention, il est possible de prévoir que la cavité d'absorption acoustique 12 ne contienne que de l'air ou que cette cavité soit totalement remplie de matériau absorbant, ou bien encore qu'une couche de mousse soit répartie sur toute ou partie des parois de cette cavité y compris la paroi perforée 11, la figure 2 représentant un exemple particulier de ce dernier cas. On comprend que le matériau absorbant augmente l'atténuation du bruit engendrée par le dispositif de l'invention. Il est également possible de prévoir que le dispositif de l'invention tel qu'il a été décrit précédemment, soit mis en place sur l'ensemble de la paroi de la cavité de résonance acoustique 1. On pourrait également prévoir, tout en restant dans le cadre de l'invention, que la paroi perforée 11 du dispositif de l'invention soit une paroi distincte de la paroi de la cavité de résonance acoustique 1 et que par exemple, l'ensemble constitué par la paroi perforée 11 et la cavité d'absorption acoustique 12 soit fixé par des moyens adaptés à la paroi 17 de la cavité de résonance acoustique 1. La présente invention permet ainsi d'atténuer les ondes acoustiques générées au niveau de l'ouverture de la césure notamment d'ouvrants d'un véhicule automobile et qui se propagent jusqu'au joint d'étanchéité. De cette façon, ce joint d'étanchéité est moins sollicité et donc le bruit transmis dans l'habitacle est diminué puisque la réponse de la cavité de résonance acoustique a été modifiée et le bruit absorbé. REVENDICATIONS 1. Dispositif de contrôle de l'énergie acoustique générée dans une cavité de résonance acoustique (1) dont l'entrée (4) est en contact avec un écoulement turbulent de fluide (5), caractérisé en ce qu'il comprend au moins une paroi perforée (11,11a,11b,11c) en liaison avec une cavité d'absorption acoustique (12,12a,12b,12c). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie de la paroi (19) de la cavité de résonance acoustique (1) comporte des perforations (16) et forme ainsi la paroi perforée (11,11a,11b,11c). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'un matériau absorbant (13,14) est disposé dans la cavité d'absorption acoustique (12,12a,12b,12c). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte une première couche de matériau absorbant (14) est disposée contre la paroi de fond (15) de la cavité d'absorption acoustique (12,12a,12b,12c) et en ce qu'une deuxième couche de matériau absorbant 15 est disposée contre la paroi perforée (11) de la cavité d'absorption acoustique (12,12a,12b,12c). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'agencement des perforations (16) de la paroi perforée (11,11a,11b,11c) est ordonnée, par exemple les perforations (16) sont alignées ou positionnée en quinconce, ou aléatoire, et en ce que la plus grande largeur des perforations (16) de la paroi perforée (11) est inférieure à 2 millimètres. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le taux de perforation de la paroi perforée (11,11a,11b,11c) est inférieur à 10%. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le taux de perforation de la paroi perforée (11)est approximativement de 1% à 5%, et en ce que la dite paroi perforée (11) est située approximativement de 1 à 10 centimètres du fond (17) de la cavité de résonance acoustique (1). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cavité de résonance acoustique (1) comporte une ouverture (17a) au niveau de la paroi de fond (17) de la dite cavité (1) au niveau de laquelle ouverture (17a) est disposée un joint d'étanchéité (9). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend un joint de lissage (24) disposé à l'entrée (4) de la cavité de résonance acoustique (1) de façon à limiter les phénomènes de turbulences provoqués par l'écoulement du fluide au niveau de la dite entrée (4). 10. Application du dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 pour absorber l'énergie acoustique générée au niveau des césures notamment d'ouvrants d'un véhicule automobile de façon à diminuer les bruits perçus dans l'habitacle d'un tel véhicule.