Brevet FR2983803A1 — publié le 20130614

"DISPOSITIF AMELIORE DE LIMITATION DE LA PROPAGATION D'ONDES ACOUSTIQUES EMISES PAR UN MOTEUR D'UN VEHICULE AUTOMOBILE VERS L'HABITACLE DU VEHICULE, PLANCHE DE BORD ET VEHICULE CONTENANT UN TEL DISPOSITIF" La présente invention concerne un dispositif de limitation de la propagation d'ondes acoustiques émises par une source de bruits au sein d'un véhicule automobile, telle que le moteur de ce véhicule, vers l'habitacle du véhicule, pouvant notamment équiper une zone sous planche de bord du véhicule. La figure 1 représente en section transversale cette zone sous planche de bord qui est définie d'une part par la planche de bord 1 supportée par une traverse de planche de bord 2, généralement métallique, s'étendant suivant une direction transversale Y au véhicule et qui est reliée par ses extrémités aux montants avant de la caisse de ce véhicule, et d'autre part par une traverse inférieure de baie 6 supportant le pare-brise 5, également appelée traverse d'auvent ou traverse de bas de pare-brise, s'étendant transversalement à la direction longitudinale X du véhicule et prolongée vers le bas par un tablier 7. La traverse de bas de pare-brise 6 et le tablier 25 forment une paroi 6, 7 séparant la zone sous planche de bord du compartiment moteur 9 du véhicule. Du fait de sa proximité aux sources des bruits les plus importantes du véhicule à savoir d'une part le moteur 12 induisant de fortes contraintes acoustiques et 30 d'autre part les bruits extérieurs 13 traversant l'auvent 11 et induisant également de fortes contraintes acoustiques, cette zone située sous la planche de bord 1 est le siège de bruits pouvant se propager dans l'habitacle 8. 35 Pour améliorer les caractéristiques acoustiques de l'habitacle 8 du véhicule, on a donc cherché à isoler le mieux possible cet habitacle de l'extérieur en utilisant des moyens d'absorption acoustique insonorisants 14, tels que tapis, masses lourdes, etc., revêtant notamment la traverse d'auvent 6 et le tablier 7 côté cavité 19. Il est également à noter que la zone située sous la 5 planche de bord 1 est la première à subir les contraintes acoustiques après la barrière que peuvent constituer le tablier 7, les tôles environnantes ainsi que les moyens insonorisants assemblés ou liés, à ce tablier et à ces tôles pour tenter d'amortir les bruits pouvant se 10 propager dans l'habitacle 8 du véhicule. La présente invention a ainsi pour but d'atténuer ou d'amortir le niveau de bruit dans la zone située sous la planche de bord d'un véhicule en prévoyant des moyens absorbant efficacement les bruits dans cette zone et 15 complémentaires. A cet effet, l'invention concerne un dispositif de limitation de la propagation d'ondes acoustiques émises par une source de bruit, telles que les ondes acoustiques émises par un moteur d'un véhicule automobile en 20 fonctionnement, vers une cavité interne séparée de la source de bruit par une paroi, comprenant des moyens d'absorption acoustique solidaires de la paroi de séparation côté cavité. Selon l'invention, ce dispositif comprend au moins 25 un écran logé dans la cavité et permettant de focaliser des ondes acoustiques susceptibles de traverser les moyens d'absorption acoustique vers ces moyens d'absorption acoustique. De préférence, l'écran présente une forme concave à 30 concavité orientée vers la source de bruit. Idéalement, la concavité de l'écran présente un profil parabolique. Selon un mode de réalisation particulier, l'écran est un profilé à section transversale parabolique. 35 Selon une autre caractéristique, l'écran est logé fixement dans la cavité interne. Selon encore une autre caractéristique, l'écran est en matière plastique. Selon un autre aspect de l'invention, les moyens d'absorption acoustique comprennent au moins une couche 5 d'un matériau absorbant acoustiquement fibreux, poreux et/ou mousseux. De préférence, le matériau est disposé au sein d'une enveloppe de protection contre l'humidité d'une épaisseur inférieure ou égale à 100 pm. 10 Selon une variante de réalisation, les moyens d'absorption acoustique comprennent une paroi à section transversale en forme de U et comprenant des perforations ou microperforations. L'invention concerne également une planche de bord 15 d'un véhicule notamment automobile comprenant un dispositif de limitation de la propagation d'ondes acoustiques à au moins un écran comme défini ci-dessus et destiné à focaliser des ondes acoustiques vers des moyens d'absorption de bruit solidaires d'un tablier et/ou d'une 20 traverse de baie du véhicule séparant le compartiment moteur de ce véhicule de la planche de bord. L'invention concerne en outre un véhicule automobile comprenant un moteur définissant une source de 25 bruits, une planche de bord et un tablier séparant le compartiment moteur de la cavité interne de la planche de bord, et un dispositif de limitation de la propagation des ondes acoustiques émises par le moteur vers la cavité interne de la planche de bord et qui comprend des moyens 30 d'absorption de bruit solidaires du tablier côté cavité interne de la planche de bord. Selon l'invention, le dispositif de limitation de la propagation d'ondes acoustiques comprend également au moins un écran logé dans la cavité interne permettant de 35 focaliser des ondes acoustiques susceptibles de traverser les moyens d'absorption acoustique vers ces moyens d'absorption acoustique. Dans ce cas, l'écran est solidaire de l'envers de la planche de bord. Egalement, l'écran peut être rendu solidaire d'une traverse de support de la planche de bord. Selon une autre caractéristique, le véhicule comprend dans la cavité de planche de bord un élément fonctionnel tel qu'un conduit de dégivrage ou un groupe de climatisation, l'écran étant fixé sur cet élément fonctionnel. Selon encore une autre caractéristique, le véhicule comprend dans la cavité une boîte de rangement telle qu'une boîte à gant, ou une boîte à fusible, comprenant une nervure de raidissement, l'écran étant formé par la nervure de raidissement. 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 plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 est une vue en section transversale dans un plan vertical parallèle à l'axe longitudinal d'un véhicule de type connu, représentant particulièrement un ensemble comprenant notamment une planche de bord, la traverse de planche de bord, la traverse inférieure de baie et le tablier de ce véhicule ; - la figure 2 représente une vue analogue à celle de la figure 1 d'un véhicule muni du dispositif de l'invention acoustiques l'habitacle focalisation d'absorption de limitation de émises par le de ce véhicule, de ces ondes en la propagation des ondes moteur du véhicule vers qui comprend un écran de une zone munie d'un moyen acoustique complémentaire ; - la figure 3 est une vue schématique en section d'une variante de réalisation du moyen d'absorption acoustique du dispositif selon l'invention, - la figure 4 représente schématiquement de dessus le moyen d'absorption acoustique illustré sur la figure 3, - la figure 5 illustre une variante de réalisation 5 du moyen d'absorption acoustique, - la figure 6 représente un graphique illustrant l'absorption acoustique en fonction des fréquences des ondes acoustiques, pour un matériau absorbant acoustique seul (traits pleins) et ce même matériau sous une paroi 10 perforée (traits pointillés). L'idée générale à la base de l'invention consiste à optimiser la limitation de la propagation vers l'habitacle du véhicule, des ondes acoustiques générées notamment par le moteur, que procure déjà la zone 17 sous 15 la planche de bord d'un véhicule automobile. Tel que représenté sur la figure 2, la zone sous planche de bord est délimitée latéralement par la planche de bord elle-même 1 qui est formée par une peau 4, une armature de support et une traverse 2 les supportant, et 20 d'autre part, par le tablier 7 et la traverse inférieure de baie 6. Le plus souvent la traverse de planche de bord 2 est métallique et sert de support à la plupart des constituants et équipements de cette planche de bord. 25 Cette traverse est vraiment l'ossature de la planche de bord, la pièce qui en assure la tenue mécanique. La peau de planche de bord 4 est quant à elle en matériau dit plastique, par exemple en polypropylène. Cette peau de planche de bord comporte en son envers dans 30 la zone sous planche de bord des éléments non représentés, tels que les conduits d'air pour la ventilation et le conduit de dégivrage-désembuage du pare-brise, et des éléments raidisseurs en matériau plastique eux aussi. 35 D'un point de vue acoustique, la zone sous planche de bord 17 est la deuxième zone que rencontrent les bruits issus du compartiment moteur ou de la zone auvent, après la barrière que tente de constituer le tablier, les tôles environnantes et les dispositifs insonorisant qui y sont fixés. Le fait de concentrer les moyens d'absorption acoustique dans cette zone sous planche de bord 17 permet donc pour la même performance acoustique dans l'habitacle pour les passagers, de diminuer les masses des traitements insonorisant. En outre, d'un point de vue esthétique, cette zone, 10 invisible aux occupants du véhicule, peut être pourvue de dispositifs acoustiques ayant des caractéristiques d'absorption des bruits importantes. Elle est donc propice à constituer une cavité d'absorption acoustique 17. 15 On dote ainsi, pour améliorer les caractéristiques acoustiques de l'habitacle, le tablier 7 et/ou la traverse de pare-brise 6 qui forment la paroi de la zone sous planche de bord la plus proche des sources de bruits 12, 13, de traitements insonorisant 14 (masse lourde, 20 tapis, etc...). Ces traitements insonorisant sur tablier sont le plus souvent de type multi-couches : - une couche dite « ressort » adjacente à la tôle du tablier, qui est le plus souvent constituée en 25 matériau de type mousse ou bien de type feutre, - liée à cette couche ressort, une couche de « Masse Lourde » constituée par exemple à base d'EPDM (acronyme pour éthylène-propylène-diène monomère), - parfois, au-dessus de la couche de Masse Lourde, 30 une couche de matériau absorbant acoustiquement par exemple en matériau fibreux ou de type mousse. Dans d'autres cas c'est la couche de Masse Lourde qui sera constituée d'un matériau fibreux compressé qui aura à la fois un rôle de masse lourde et aussi des 35 caractéristiques d'absorption acoustique. Côté compartiment moteur 9 ou bien côté habitacle 22, on dispose souvent des complexes insonorisant multi- couches comprenant masse lourde, ou matériaux absorbant les bruits tels que définis ci-dessus. Pour optimiser l'absorption de ces bruits dans la zone sous planche de bord, comme représenté sur la figure 2, on dote cette zone d'un ou de plusieurs écrans ou miroirs acoustiques 18 conçus de manière à focaliser les ondes acoustiques qui n'auraient pas été absorbées par les moyens insonorisant 14, en une zone bien précise où sont disposés des moyens d'absorption acoustique, pouvant être ceux que les ondes ont traversés. Selon ce mode de réalisation, plusieurs écrans de focalisation 18 sont logés dans la cavité 17 et permettent de focaliser les ondes acoustiques 19 n'ayant pas été absorbées par les moyens insonorisant 14 sur ces mêmes moyens insonorisant 14. Chaque écran 18 est fixé sur un élément de la cavité situé face aux moyens insonorisant 14 et présente une forme concave à concavité orientée vers ces moyens 14 et donc vers le moteur 12. La concavité de ces écrans 18 et leur orientation vers le moteur et/ou l'auvent sont étudiées pour focaliser les ondes qui parviennent de ces différentes sources en un point coïncidant avec la surface d'un moyen d'insonorisation situé en regard 14, 30. De préférence, la concavité de l'écran 18 présente un profil parabolique. Et selon une variante de réalisation préférée, l'écran est un profilé s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal du véhicule XX' et qui présente une 30 section transversale parabolique. Dans l'exemple représenté, les différents éléments de fixation pour ces écrans 18 sont l'envers de la peau de planche de bord 3, la traverse de support de la planche de bord 2, un groupe de climatisation (non 35 représenté), un conduit de dégivrage (non plus représenté) ou un boîtier de rangement tel qu'une boîte à gants ou une boîte à fusible 21. Dans ce dernier cas, étant donné que des boîtes de rangement de ce type comprennent généralement des nervures de raidissement, il est prévu que ces nervures elles-mêmes fassent office d'écran de focalisation des ondes acoustiques en modifiant leur forme pour les doter de la concavité nécessaire. Ces écrans 18 sont en matière plastique et éventuellement d'une rigidité suffisante pour assurer la fonction de raidissement ci-dessus décrite. Les moyens d'absorption acoustique peuvent être du type de ceux utilisés jusqu'ici comme moyens d'insonorisation tels que décrits précédemment et/ou l'un ou l'autre des moyens ci-dessous : 1) un matériau absorbant ensaché ou non. Il se présente sous la forme d'une couche de matériau fibreux, mousseux et/ou poreux, idéalement mais non obligatoirement protégé avec une enveloppe ou sachet de protection contre l'humidité, qui serait solidarisée au tablier 7 ou à la traverse de pare-brise, l'enveloppe en question étant en film plastique fin imperméable à l'eau et d'une épaisseur suffisamment fine pour être cependant perméable aux ondes acoustiques afin que celles-ci atteignent le matériau absorbant en question et soient absorbées par celui-ci, cette épaisseur étant de préférence inférieure à 100 pm, 2) un dispositif perforé ou microperforé. Il se présente dans ce cas sous la forme d'une paroi à section transversale en forme de oméga 24 comprenant une paroi sensiblement plane 27 pourvue des micro-perforations 26 et deux parois latérales 28 s'étendant transversalement à la direction longitudinale du véhicule et également pourvues de micro-perforations 20, qui lui confère des propriétés de rigidification de la paroi à laquelle cette couche interne 24 est fixée, soit en l'occurrence le tablier 7 ou la traverse de pare-brise 6. Cette paroi pouvant être en métal ou en plastique. Les micro-perforations 26 de la forme en oméga 24 telles que mises en évidence sur la figure 4, permettent de dissiper de l'énergie acoustique des ondes incidentes, par des phénomènes de viscosité ou de frottements. Comme l'illustre la figure 5, un matériau absorbant ensaché ou non du type ci-dessus peut être disposé entre la paroi principale 27 de la forme en oméga et la paroi de séparation pour maximiser l'absorption acoustique. Dans l'exemple illustré, la forme en oméga n'est 10 pas directement fixé sur le tablier 7 mais par l'intermédiaire d'une double couche de matériau absorbant 31, 32, la couche la plus proche du tablier 7 étant une couche de mousse, et celle interposée entre cette couche de mousse 32 et la paroi perforée 24, étant une couche de 15 masse lourde telle que définie précédemment, et qui sert de support au matériau absorbant 30 logé dans la forme en oméga de la paroi perforée. La disposition du matériau absorbant 30 sous la paroi perforée ou microperforée 27 augmente ses capacités 20 d'absorption acoustique tel que l'illustre la courbe en pointillés sur le graphique de la figure 6 dont l'amplitude est supérieure à celle en traits pleins de la courbe obtenue avec le même matériau absorbant 30 seul, et donc en dehors de cette paroi perforée 24. 25 En outre, elle le rend plus à même d'absorber des fréquences plus basses que lorsque le matériau 30 est utilisé seul en dehors de toute forme en oméga, puisque le sommet de la courbe en pointillés est décalé vers les basses fréquences vis-à-vis de celui de la courbe en 30 traits pleins du matériau seul 30. On obtient donc des coefficients d'absorption excellents centrés sur une plage de fréquence plus réduites qu'avec le matériau absorbant seul. Le fait d'avoir une porosité contrôlée va permettre 35 de "doper" les propriétés d'absorption acoustique du matériau absorbant abrité sous la paroi perforée 24. 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 5 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 10 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 15 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. 20 L'invention telle que décrite ci-dessus permet ainsi d'optimiser considérablement l'atténuation des bruits issus du compartiment moteur dans la zone sous la planche de bord, en redirigeant les ondes qui n'auraient 25 pas été absorbées par les moyens d'absorptions longeant le tablier et/ou la traverse de pare-brise, sur ces moyens d'absorption eux-mêmes au lieu de les laisser évoluer vers l'habitacle du véhicule. En outre, leur intégration au sein d'un véhicule 30 est aisée puisque nécessite uniquement l'ajout d'écrans de focalisation dans la zone sous planche de bord, et/ou la modification de nervures de raidissement existantes pour les doter d'un profil parabolique. Du fait de cette simplicité d'intégration, ce 35 dispositif peut équiper toute autre cavité du véhicule environnant son habitacle. REVENDICATIONS1. Dispositif de limitation de la propagation d'ondes acoustiques émises par une source de bruit, telles que les ondes acoustiques émises par un moteur d'un véhicule automobile en fonctionnement, vers une cavité interne séparée de la source de bruit par une paroi, comprenant des moyens d'absorption acoustique solidaires de la paroi de séparation côté cavité, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un écran (18) logé dans la cavité (17) et permettant de focaliser des ondes acoustiques susceptibles de traverser les moyens d'absorption acoustique vers ces moyens d'absorption acoustique (14, 30). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'écran (18) présente une forme concave à concavité orientée vers la source de bruit. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la concavité de l'écran (18) présente un profil parabolique. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé 25 en ce que l'écran (18) est un profilé à section transversale parabolique. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'écran (18) est logé 30 fixement dans la cavité interne (17). 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'écran (18) est en matière plastique. 35 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyensd'absorption acoustique (14, 30) comprennent au moins une couche d'un matériau absorbant acoustiquement fibreux, poreux et/ou mousseux. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen absorbant acoustiquement comprend une enveloppe externe de protection contre l'humidité d'une épaisseur inférieure ou égale à 100 pm perméable aux ondes acoustiques. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'absorption acoustique comprennent une paroi à section transversale en forme de U et comprenant des perforations ou microperforations. 10. Planche de bord d'un véhicule, tel qu'un véhicule automobile, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de limitation de la propagation d'ondes acoustiques à au moins un écran (18) comme défini dans l'une quelconque des revendications précédentes et destiné à focaliser des ondes acoustiques vers des moyens d'absorption de bruit (14, 30) solidaires d'un tablier (7) et/ou d'une traverse de baie (6) du véhicule séparant le compartiment moteur de ce véhicule de la planche de bord. 11. Véhicule automobile comprenant un moteur définissant une source de bruits, une planche de bord et un tablier séparant le compartiment moteur de la cavité interne de la planche de bord, et un dispositif de limitation de la propagation des ondes acoustiques émises par le moteur vers la cavité interne de la planche de bord et qui comprend des moyens d'absorption de bruit solidaires du tablier et/ou d'une traverse de support de pare-brise côté cavité interne de la planche de bord, caractérisé en ce que le dispositif de limitation de lapropagation d'ondes acoustiques comprend également au moins un écran (18) logé dans la cavité interne (17) permettant de focaliser des ondes acoustiques susceptibles de traverser les moyens d'absorption acoustique (14, 30) vers ces moyens d'absorption acoustique, comme défini dans l'une quelconque des revendications 2 à 6.