Brevet FR2983815A1 — publié le 20130614

"DISPOSITIF AMELIORE DE LIMITATION DE LA PROPAGATION D'ONDES ACOUSTIQUES AU SEIN D'UN CORPS CREUX D'UN VEHICULE AUTOMOBILE TEL QU'UN LONGERON DU VEHICULE" La présente invention concerne un dispositif de limitation de la propagation d'ondes acoustiques émises par une source de bruit, au sein d'une cavité d'un corps creux, un longeron d'un véhicule automobile pourvu d'un tel dispositif et le véhicule associé. Les ondes acoustiques émises au sein d'un véhicule automobile par une source de bruit, tel que le moteur du véhicule, peuvent entrer dans la cavité d'un corps creux du véhicule, tel qu'un longeron, et entrer en résonance au sein de celle-ci sans pouvoir s'en échapper. Il en résulte un bruit supplémentaire audible depuis l'habitacle du véhicule. Les corps creux entourant l'habitacle peuvent être munis d'insert dans leur cavité, afin par exemple d'augmenter la rigidité du corps creux, mais sans aucun effet sur la propagation des ondes acoustiques dans la cavité interne du corps creux. L'invention a pour but de pallier cet inconvénient. A cet effet, l'invention concerne un dispositif de limitation de la propagation d'ondes acoustiques émises par une source de bruit au sein d'une cavité d'un corps creux tel qu'un longeron d'un véhicule notamment automobile. Selon l'invention, le dispositif comprend un écran logé dans le corps creux en obturant celui-ci et conformé de manière à focaliser les ondes acoustiques incidentes sur un moyen d'absorption acoustique fixé dans le corps creux. De préférence, l'écran est une paroi incurvée profil sensiblement parabolique. Dans ce cas, l'écran est composé d'une succession de segments plans ou courbes. Selon une première variante, l'écran est une calotte sensiblement parabolique. Dans ce cas, le plan d'ouverture de la paroi incurvée est incliné par rapport à la direction de 5 propagation des ondes acoustiques incidentes. Selon une autre caractéristique, le moyen d'absorption acoustique est fixé sur la face interne d'une partie de la paroi latérale du corps creux. Selon une autre caractéristique, le dispositif 10 comprend deux écrans de focalisation des ondes acoustiques disposés à distance l'un de l'autre suivant la direction principale du corps creux, avec leurs faces de réflexion des ondes disposées en regard l'une de l'autre. 15 Selon une variante de réalisation possible, le dispositif comprend deux moyens d'absorption associés respectivement aux deux écrans et interposés entre ces deux écrans. Selon un autre mode de réalisation, les moyens 20 d'absorption acoustique comprennent une paroi à section transversale en forme de U dont les deux branches opposées sont fixées sur la paroi interne du corps creux, comprenant des perforations ou micro-perforations. Dans certains cas, les moyens d'absorption 25 acoustique comprennent au moins une couche d'un matériau absorbant acoustiquement fibreux, poreux et/ou mousseux. De préférence, le moyen absorbant acoustiquement comprend une enveloppe externe de protection contre l'humidité d'une épaisseur inférieure ou égale à 100 pm 30 perméable aux ondes acoustiques. L'invention concerne également un longeron d'un véhicule notamment automobile, comprenant au sein d'une cavité interne, un insert. Selon l'invention, l'insert forme un écran tel que défini dans l'une quelconque des 35 revendications 1 à 11, obturant la cavité du longeron et conformé de manière à focaliser les ondes acoustiques incidentes sur un moyen d'absorption acoustique fixé dans la cavité du longeron. L'invention concerne également un véhicule automobile comprenant deux longerons latéraux du type ci-5 dessus. 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 10 schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 représente schématiquement une vue en coupe transversale d'un corps creux muni d'un dispositif 15 de limitation de la propagation d'ondes acoustiques au sein de la cavité de ce corps creux selon une première variante de réalisation de l'invention, comprenant des moyens d'absorption de ces ondes et un écran de focalisation des ondes sur ces moyens d'absorption, 20 illustré pour un premier mode de réalisation ; - la figure 2 est une vue analogue du dispositif de la figure 1 illustrant l'écran de focalisation des ondes selon un deuxième mode de réalisation ; - la figure 3 représente schématiquement en 25 perspective le dispositif de la figure 1 avec un écran selon un troisième mode de réalisation ; - la figure 4 illustre par une vue schématique en coupe du corps creux de la figure 1 avec le dispositif selon l'invention suivant une deuxième variante de 30 réalisation selon laquelle le corps creux est équipé de deux écrans face à face et de deux moyens d'absorption associés ; - la figure 5 représente schématiquement une vue en coupe transversale des moyens d'absorption illustrés pour 35 un second mode de réalisation ; et - la figure 6 illustre, vue de dessus, la paroi supérieure des moyens d'absorption de la figure 5. L'idée générale à la base de l'invention consiste à limiter la propagation d'ondes acoustiques au sein d'un corps creux notamment d'un véhicule automobile afin de diminuer le bruit perçu par les occupants de l'habitacle du véhicule. Les corps creux allongés suivant une direction principale, étant les plus susceptibles de propager les ondes acoustiques émises par une source de bruit le long de leur direction principale, l'invention s'applique particulièrement à ce type d'élément du véhicule. En outre, les longerons constituant les corps creux les plus proches de l'habitacle du véhicule, la description de l'invention qui va suivre concerne majoritairement ce corps creux particulier. Pour atteindre l'objectif de limiter la propagation des ondes acoustiques dans la cavité longitudinale d'un longeron, tel qu'illustré sur la figure 1, l'invention prévoit de munir la cavité interne 3 du longeron 4 d'un miroir acoustique ou écran 1 qui obture au moins partiellement sa cavité interne 3 et agit sur les ondes incidentes 2 se propageant le long de cette cavité pour les focaliser sur une zone de la paroi interne de la cavité 3 où sont disposés des moyens d'absorption acoustiques 6. Comme visible sur cette figure 1, l'écran 1 est constitué par une paroi à section transversale de forme concave 1 dont la concavité est orientée vers les ondes acoustiques incidentes, et qui focalise ces ondes par réflexion acoustique autour d'une ligne focale coïncidant avec une zone de la paroi interne de la cavité du longeron où sont disposés les moyens d'absorption acoustiques 6. Un écran de ce type 1 équipe préférentiellement les longerons à section transversale rectangulaire. Les ondes incidentes 2 se réfléchissent sur l'écran 1, et sont dirigées sur les moyens d'absorption acoustique 6 du côté d'où préviennent les ondes, en amont de cet écran 1 par rapport à la direction de propagation des ondes, du fait de la forme de l'écran et de l'orientation de sa concavité vers ces ondes incidentes 2. En fonction de la forme de la concavité de l'écran 1, celui-ci peut focaliser les ondes acoustiques incidentes autour d'un point géométrique, d'une ligne ou d'une courbe focale. Dans tous les cas, la zone focale coïncidera avec 10 la paroi interne du longeron où seront disposés les moyens d'absorption acoustiques. Ainsi, les ondes réfléchies 7 seront fortement atténuées par les moyens acoustiques 6. La présence de l'écran 1 et des moyens d'absorption 15 acoustique associés 6, permet d'atténuer la propagation des ondes acoustiques dans la cavité du corps creux, diminue la réverbération de celles-ci sur la paroi interne de ce corps creux, et ainsi la transmission de ces ondes et le niveau de bruit associé à l'habitacle. 20 Une concavité de forme générale parabolique a été identifiée comme la plus adaptée pour focaliser les ondes incidentes en une zone particulière de la paroi interne du longeron 4. Ainsi, dans l'exemple représenté sur la figure 1, 25 l'écran prend la forme d'une paroi incurvée, qui dans un plan parallèle à la direction principale du longeron, présente une forme s'approchant d'une parabole qui focalise les ondes suivant une ligne ou courbe foyer s'étendant perpendiculairement à la direction principale 30 et coïncidant avec la paroi interne du longeron. Dans cet exemple de la figure 1, la paroi incurvée à section transversale parabolique est réalisée sous la forme d'une couche d'un matériau qui est incurvée suivant un profil parabolique. 35 Selon le second mode de réalisation illustré sur la figure 2, cet écran à section transversale de forme parabolique est cette fois obtenu par assemblage de plusieurs panneaux plans 8 par leurs bords adjacents, deux panneaux consécutifs étant inclinés deux à deux d'un angle obtus, permettant à l'ensemble des panneaux assemblés de former un profil à section transversale approximativement parabolique. Selon un mode de réalisation non illustré et reprenant le principe de l'écran obtenu par une succession de panneaux, ceux-ci ne sont plus plans et inclinés deux à deux mais courbes et forment lorsqu'accolés deux à deux une forme parabolique continue. Selon le troisième mode de réalisation représenté sur la figure 4, l'écran 1 n'est pas un profilé à section transversale de forme parabolique, mais une calotte parabolique ou portion d'ellipsoïde définissant dans les trois dimensions, des paraboles. Cette variante de réalisation est particulièrement adaptée à des longerons à section transversale circulaire. La zone sur laquelle les ondes sont focalisées est 20 alors encore plus réduite et se concentre autour d'un point focal sur la paroi interne du longeron 4 et non plus le long d'une ligne ou courbe foyer. L'écran sous la forme d'une paroi incurvée ou d'une calotte parabolique est avantageusement constitué d'une 25 matière plastique et peut être ainsi mis en forme parabolique lors du moulage, du thermoformage ou de tout autre procédé de transformation de cette matière plastique. Comme l'illustre la figure 4, pour maximiser 30 l'absorption acoustique au sein d'un tronçon de longeron, il est possible d'utiliser deux écrans face à face la, lb disposés aux deux extrémités du longeron 4, avec leurs concavités orientées l'une vers l'autre. En outre, dans l'exemple illustré, la forme concave 35 de l'écran de droite lb est configurée pour capter préférentiellement les ondes incidentes 2b de la partie supérieure du tronçon de longeron, et les diriger en partie basse de longeron sur les moyens d'absorption complémentaires 6b disposés en partie basse de longeron. L'écran de droite comprend effectivement une portion haute 12b longeant la paroi interne du longeron 4 5 et qui recueille les ondes supérieures 2b qui s'en approchent, et une portion basse 13b sensiblement perpendiculaire à la paroi, et se retrouvant dans le sens de propagation des ondes acoustiques, en aval des moyens d'absorption 6b qui captent directement les ondes 10 inférieures. De façon complémentaire, l'écran de gauche la est configuré pour capter majoritairement les ondes incidentes de la partie basse du longeron 4 avec une portion basse 15a qui longe la paroi interne du longeron 15 et les rediriger en partie haute de longeron 4 sur des moyens d'absorption correspondants 6a. Cette configuration à double écrans la, lb et double moyens d'absorption 6a, 6b permet d'absorber les ondes sur toute la hauteur du tronçon de longeron même se 20 propageant suivant deux sens opposés. Dans les exemples illustrés, l'écran obture totalement la cavité interne du corps creux. La fixation de l'écran au sein du longeron peut être effectuée lors des opérations de ferrage du 25 véhicule, au moyen de différents clips complémentaires ou points de collage ou de soudure, solidarisant l'écran à la paroi interne du longeron. Le long de la ligne de contact entre l'écran et la paroi interne du longeron, est appliqué un produit 30 gonflant sous l'effet de la chaleur, ou thermo-expansif qui permettra une fois expansé, d'assurer l'étanchéité entre l'écran et le longeron. Toutefois, les moyens de solidarisation de l'écran au longeron et le produit thermo-expansif laissent 35 circuler le liquide de cataphorèse avant cette opération de façon à ce qu'il entre en contact avec toute la surface de la paroi interne du longeron malgré la présence de l'écran dans la cavité. Et lorsque le longeron muni de l'écran et du produit thermo-expansif est immergé dans le bain de cataphorèse, ce produit gonfle sous l'effet de la température du bain de cataphorèse (environ 30°C) et vient sceller l'écran dans la cavité du longeron. Le matériau plastique constitutif de l'écran est apte à supporter les passages successifs en étuve (autour 10 de 200°C) et donc la température modérée de cataphorèse (autour de 30°C) Les moyens d'absorption acoustique 6 peuvent être du type de l'un ou l'autre des moyens ci-dessous : 1) un matériau absorbant ensaché 15 Il se présente alors sous la forme d'une couche de matériau fibreux, mousseux et/ou poreux, est idéalement protégée avec une enveloppe ou sachet de protection contre l'humidité par exemple, et/ou contre un liquide de cataphorèse, et qui serait solidarisée à la paroi interne 20 du longeron. L'enveloppe en question est un film plastique fin, imperméable aux liquides et d'une épaisseur suffisamment fine pour être cependant perméable aux ondes acoustiques afin que celles-ci atteignent le matériau absorbant acoustique en question et soient 25 absorbées par celui-ci, cette épaisseur étant de préférence inférieure à 100 pm. En outre, le matériau constitutif de ce sachet est résistant aux températures régnant lors des différentes étapes de cataphorèse, notamment la température d'étuve d'au moins 180°C, ou 30 2) un dispositif perforé ou micro-perforé Une paroi à section transversale en forme d'oméga 24 telle qu'illustrée sur la figure 5, comprenant une paroi centrale sensiblement plane 27 pourvue de micro-perforations 26 et deux parois latérales 28 s'étendant 35 transversalement à la direction longitudinale du véhicule et également pourvues de micro-perforations 20, prolongée par les pattes de fixation 29 à la paroi interne du longeron. Cette paroi perforée 24 est constituée de métal ou de plastique et est fixée sur la paroi interne 25 du longeron dans la zone focale de l'écran acoustique. Cette forme en oméga, donc ouverte dans le sens de 5 la longueur du longeron, ne gène pas notamment l'écoulement du liquide de cataphorèse. Elle est en outre d'un faible coût de fabrication. En outre, idéalement, un matériau absorbant ensaché du type ci-dessus peut être disposé entre la paroi principale 27 de la paroi perforée 10 24 et la paroi interne 25 du longeron, pour maximiser l'absorption acoustique. Les micro-perforations 26 de la paroi perforée 24, telles que mises en évidence sur la figure 6, permettent de dissiper de l'énergie acoustique des ondes incidentes, 15 par des phénomènes de viscosité ou de frottements. Les capacités d'absorption ainsi que la zone de fréquence où l'on souhaite maximiser l'absorption acoustique de la forme en oméga selon la figure 5, dépendent notamment simultanément de la distance entre la 20 paroi 27 et la paroi interne au longeron 25, du taux de perforation égal au rapport entre la (surface percée sur la surface totale de la paroi principale 27) et des diamètres ou diamètre équivalents des trous. Les perforations peuvent être circulaires et avoir 25 un diamètre inférieur à environ 2 mm, de préférence inférieur à environ 1,2 mm, mais ces micro-perforations peuvent avoir d'autres formes quelconques et peuvent, par exemple, se présenter sous forme de fentes dont la surface équivalente aux diamètres des trous susmentionnés 30 serait alors inférieure à environ 7 mm2, de préférence inférieure à environ 3 mm2. Bien entendu, ces micro-perforations peuvent être réalisées de plusieurs façons, par exemple de façon mécanique par perçage ou découpe laser, ou tout autre moyen approprié. 35 Bien entendu, ce dispositif peut équiper d'autres types de corps creux allongés suivant une direction principale ou non. L'invention telle que décrite ci-dessus permet ainsi d'optimiser considérablement l'atténuation des bruits susceptibles de se propager et d'entrer en résonance dans la cavité d'un corps creux, en redirigeant ces ondes sur des moyens d'absorption équipant cette cavité. En outre, leur intégration au sein d'un véhicule est aisée puisque nécessite uniquement l'ajout d'écrans de focalisation et celle d'un moyen d'absorption acoustique dans la cavité du corps creux. Et lorsque le corps creux en question est déjà pourvu d'un insert, il suffit d'en modifier la forme pour le rendre apte à focaliser les ondes acoustiques sur une zone particulière de la paroi interne du corps creux, où seront disposés les moyens d'absorption. Du fait de cette simplicité d'intégration, ce dispositif peut équiper la cavité de tout corps creux du véhicule environnant son habitacle. Toute combinaison des moyens acoustiques définis précédemment peut être utilisée pour absorber des fréquences de bruit diverses dans des conditions environnementales variées. REVENDICATIONS1. Dispositif de limitation de la propagation d'ondes acoustiques émises par une source de bruit au 5 sein d'une cavité d'un corps creux tel qu'un longeron d'un véhicule notamment automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un écran (1) logé dans le corps creux (4) en obturant celui-ci et conformé de manière à focaliser les ondes acoustiques incidentes sur un moyen 10 d'absorption acoustique (6) fixé dans le corps creux (4). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écran (1) est une paroi incurvée à profil sensiblement parabolique. 15 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'écran (1) est composé d'une succession de segments plans ou courbes. 20 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'écran (1) est une calotte sensiblement parabolique. 5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, 25 caractérisé en ce que le plan d'ouverture de la paroi incurvée est incliné par rapport à la direction de propagation des ondes acoustiques incidentes. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé 30 en ce que le moyen d'absorption acoustique (6) est fixé sur la face interne d'une partie de la paroi latérale du corps creux. 7. Dispositif selon l'une des revendications 35 précédentes, comprenant deux écrans (1a, lb) de focalisation des ondes acoustiques disposés à distance l'un de l'autre suivant la direction principale du corpscreux (4), avec leurs faces de réflexion des ondes disposées en regard l'une de l'autre. 8. Dispositif selon la revendication 7, comprenant 5 deux moyens d'absorption (6a, 6b) associés respectivement aux deux écrans (1a, lb) et interposés entre ces deux écrans (1a, lb). 9. Dispositif selon l'une des revendications 10 précédentes, dans lequel les moyens d'absorption acoustique (6) comprennent une paroi à section transversale en forme de U dont les deux branches opposées sont fixées sur la paroi interne du corps creux (24, 25), comprenant des perforations ou micro- 15 perforations (26). 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les moyens d'absorption acoustique (6) comprennent au moins une couche d'un 20 matériau absorbant acoustiquement fibreux, poreux et/ou mousseux. 11. Dispositif selon la revendication 10, dans lequel le moyen absorbant acoustiquement (6) comprend une 25 enveloppe externe de protection contre l'humidité d'une épaisseur inférieure ou égale à 100 pm perméable aux ondes acoustiques. 12. Longeron d'un véhicule notamment automobile, 30 comprenant au sein d'une cavité interne, un insert, caractérisée en ce que l'insert forme un écran tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 11, obturant la cavité du longeron et conformé de manière à focaliser les ondes acoustiques incidentes sur un moyen 35 d'absorption acoustique (6) fixé dans la cavité du longeron. 13. Véhicule automobile et deux longerons latéraux selon la revendication 12.