Brevet FR2980144A1 — publié le 20130322

DISPOSITIF ALLEGE D'ATTENUATION VIBRATOIRE ET ACOUSTIQUE DE PLANCHER DE VEHICULE De manière générale, l'invention a trait à un traitement d'atténuation vibratoire et acoustique d'un plancher de véhicule. Plus particulièrement, l'invention a trait à un dispositif d'atténuation vibratoire et acoustique, ainsi qu'à un véhicule équipé dudit dispositif. Le document de brevet FR 2 896 743 Al divulgue un dispositif de protection acoustique pour plancher de véhicule, comprenant essentiellement une couche d'insonorisation disposée contre la face inférieure du plancher, un organe presseur disposé sous la couche d'insonorisation et un écran acoustique disposé sous l'organe presseur et assurant le maintien de la couche d'insonorisation contre le plancher par l'intermédiaire de l'organe presseur. Ce dernier est constitué d'un élément de tôle conformé avec des éléments de surface plane supérieurs et inférieurs de manière à assurer l'appui de la couche d'insonorisation par l'écran acoustique. Ce dernier est également constitué d'une tôle métallique ou plastique avec une paroi généralement étendue et plane avec des bossages formant des zones de fixation avec le plancher. Le plancher est équipé de moyens de fixation aptes à coopérer avec ces zones de fixation de l'écran, assurant ainsi la mise en appui de la couche d'insonorisation via l'organe presseur. L'écran forme un volume libre avec le plancher, ce volume étant destiné à assurer une fonction d'insonorisation. Les zones de fixation de l'écran sont à distance du plancher. Elles sont en contact avec l'organe presseur qui est lui-même en contact avec la couche d'insonorisation. Les zones de fixation sont par conséquent reliées au plancher uniquement par les moyens de fixation en forme de tiges soudées au plancher. La capacité de l'écran à absorber les vibrations du plancher est par conséquent assez réduite. L'écran sert à maintenir la couche d'insonorisation en appui en formant une couche protectrice de la face inférieure du plancher, et, dans une moindre mesure, à isoler acoustiquement le plancher, l'effort principal d'insonorisation étant assuré par la couche en matériau absorbant en appui sur le plancher. Cette construction d'insonorisation de plancher est intéressante mais présente toutefois l'inconvénient de requérir une certaine masse de matériau absorbant contre le plancher. Ce type de matériau peut s'avérer assez pénalisant d'un point de vue poids, notamment lorsqu'il s'agit de matériau viscoélastique. Le document de brevet WO 2004/101320 Al divulgue un dispositif d'isolation acoustique pour un plancher de véhicule. Le dispositif est conçu pour être léger. Il comprend une couche optionnelle continue de matériau absorbant disposée sous le plancher en contact avec sa surface inférieure, une couche d'insonorisation à chambres disposée à distance de la couche optionnelle continue ou à distance de la surface inférieure du plancher en l'absence de la couche optionnelle. Le dispositif comprend également un panneau disposé contre la couche d'insonorisation à chambres, de manière à former une couche extérieure de protection du dispositif. La construction du dispositif d'isolation de cet enseignement est intéressante mais présente plusieurs inconvénients. En effet, la couche d'insonorisation à chambres ainsi que la couche optionnelle en matériau absorbant peuvent s'avérer lourdes en fonction des matériaux retenus. De plus, le maintien d'une distance entre le panneau de protection et le plancher est susceptible d'imposer certaines contraintes d'un point de vue montage et encombrement du dispositif. Le document de brevet WO 2007/036440 Al divulgue un panneau d'insonorisation destiné à être monté sous un plancher de véhicule. Il s'agit d'un panneau constitué essentiellement d'une première paroi structurelle généralement profilée de manière à présenter des aptitudes aérodynamiques, et d'une deuxième paroi active acoustiquement disposée au-dessus de la première paroi et fixée à cette dernière. La deuxième paroi active acoustiquement est structurée afin de former une série de formes essentiellement parallélépipédiques de tailles différentes. La première paroi, bien que faite d'un seul tenant, présente une première portion relativement dure et une deuxième portion relativement molle. Cette variation de dureté est obtenue par un procédé d'extrusion séquentielle. Ce panneau est destiné à être monté sous un véhicule au moyen de vis disposées au travers de son épaisseur le long de son bord. La portion relativement molle est destinée à être disposée aux zones du plancher qui sont sujettes à éclaboussures et jets de pierre. Du fait que les formes essentiellement parallélépipédiques de la deuxième paroi ne sont pas destinées à entrer en contact avec le plancher, ce dispositif d'isolation acoustique n'assure pas de fonction d'absorption des vibrations du plancher. Le document de brevet FR 2 870 198 Al aborde la problématique de réduction des vibrations mécaniques dans un plancher de véhicule. Il divulgue un dispositif de recouvrement de plancher de véhicule, comprenant essentiellement un bloc de renfort en polystyrène expansé muni de pieds en contact avec le plancher, le bloc étant noyé dans une mousse de densité sensiblement plus grande que celle du bloc. Le bloc est dessiné pour que sa fréquence de résonance soit en dehors d'une plage allant de 30 à 300 Hertz. Ce dispositif présente l'inconvénient d'être conçu pour être disposé sur la surface supérieure du plancher et, partant, de présenter un certain encombrement. L'invention a pour objectif de proposer une solution au problème de transmission de bruit et de vibration au travers d'un plancher de véhicule, la solution palliant au moins un des problèmes sus mentionnés. Plus particulièrement, l'invention a pour objectif de proposer une solution légère et économique au problème de transmission de bruit et de vibration au travers d'un plancher de véhicule. L'invention a pour objet un dispositif antivibratoire et insonorisant pour plancher de véhicule, comprenant le plancher et un panneau disposé sous le plancher, le panneau comprenant: une paroi principale généralement étendue ; des zones de contact avec le plancher, à distance de la paroi principale; remarquable en ce que les zones de contact sont réparties de manière irrégulière sur la paroi principale de manière à assurer un contact entre ladite paroi et le plancher au droit des zones d'amplitudes vibratoires maximales du plancher. La répartition des zones de contact est choisie de manière à correspondre aux zones d'amplitudes maximales du plancher. Ces zones peuvent être déterminées par une analyse modale vibratoire du plancher, cette analyse pouvant être menée par calcul, notamment par éléments finis, et/ou expérimentalement. Les vibrations du plancher sont la conséquence de sollicitations mécaniques provenant essentiellement du train roulant. Les zones d'appui, ou au moins certaines d'entre elles, peuvent être conçues pour entrer en contact direct avec le plancher. Le panneau peut comprendre une deuxième paroi formant les zones d'appui et disposée contre la paroi principale. Selon un mode avantageux de l'invention, la paroi principale est généralement continue sur toute sa surface, la surface extérieure de ladite paroi présentant éventuellement un ou des orifices dont le diamètre moyen est inférieur ou égal à 30 mm, préférentiellement 20 mm, plus préférentiellement encore 10 mm. Le panneau est conçu pour avoir des propriétés aérodynamiques. Selon un autre mode avantageux de l'invention, au moins une des zones de contact avec le plancher est formée intégralement avec la paroi principale sous forme de cavité débouchant au travers de la paroi principale. Avantageusement, le diamètre moyen de la cavité au niveau de la paroi principale est préférentiellement inférieur au diamètre moyen de la cavité à distance de la paroi, préférentiellement à l'extrémité correspondante de ladite zone de contact. Avantageusement, l'orifice formé par la cavité débouchant au travers de la paroi principale est bouché par de la mousse, ladite mousse étant préférentiellement injectée. Selon un encore autre mode avantageux de l'invention, au moins une des zones de contact comprend à son extrémité de contact un élément en matériau amortissant, préférentiellement viscoélastique à température ambiante. Selon un encore autre mode avantageux de l'invention, le dispositif comprend, en outre, une couche d'insonorisation placée contre le plancher, préférentiellement sur la surface supérieure du plancher. Selon un encore autre mode avantageux de l'invention, la couche d'insonorisation comprend une première sous-couche de matériau de densité inférieure à 100 kg/m3, préférentiellement 70 kg/m3, plus préférentiellement encore 50 kg/m3, préférentiellement du type mousse, et des éléments en matériau de densité surfacique supérieure à 1 kg/m2 répartis de manière à venir au droit des zones de contact du panneau, préférentiellement de manière à former un dispositif masse-ressort au droit de chacune des zones de contact. Les éléments en matériau de densité surfacique supérieure à 1 kg/m2 sont préférentiellement exclusivement disposés au droit des zones de contact. Les éléments en matériau de densité supérieure à 1 kg/m2 sont préférentiellement disposés du côté de la première sous-couche qui est opposée au plancher. Selon un mode avantageux de l'invention, la couche d'insonorisation comprend une 30 deuxième sous-couche comprenant les éléments de densité surfacique supérieure à 1 kg/m2, la couche d'insonorisation étant préférentiellement destinée à être disposée sur la surface supérieure du plancher. La deuxième sous-couche est préférentiellement destinée à être disposée du côté de la première sous-couche qui est opposée au plancher. Selon un autre mode avantageux de l'invention, les éléments de densité surfacique supérieure à 1 kg/m2 sont projetés sur la première sous-couche. Selon un encore autre mode avantageux de l'invention, la couche d'insonorisation comprend un matériau de densité inférieure à 100 kg/m3, préférentiellement 70 kg/m3, plus préférentiellement encore 50 kg/m3, préférentiellement du type mousse, et des éléments en matériau viscoélastique à température ambiante, ces éléments étant avantageusement encastrés dans le matériau de densité inférieure à 100 kg/m3, de manière à déboucher côté plancher, et répartis de manière à venir au droit des zones de contact du panneau. L'invention a également pour objet un véhicule avec un plancher et un dispositif antivibratoire et insonorisant, remarquable en ce que le dispositif antivibratoire et insonorisant est conforme à l'invention. Les mesures de l'invention permettent d'assurer un amortissement de vibrations de la tôle du plancher, plus particulièrement dans une zone fréquentielle dite de moyennes fréquences, c'est-à-dire allant de 200 Hz à 1000 Hz environ. Les mesures de l'invention permettent d'atteindre cet objectif avec un panneau disposé sous la caisse et qui est de toute façon présent pour de nombreux véhicules. Ce panneau ne s'avère par excessivement alourdi par les mesures de l'invention. Le traitement d'insonorisation et/ou d'amortissement des vibrations au-dessus du panneau sous-caisse peut ainsi être allégé en le concentrant sur les zones de contact du panneau. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels : - la figure 1 est une vue éclatée de profil d'un plancher de véhicule équipé d'un panneau d'isolation conforme à un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue de profil du plancher de véhicule de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue de profil d'un panneau d'isolation conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 4 est une vue éclatée de profil d'un plancher de véhicule équipé d'un panneau d'isolation conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 5 est une vue de profil d'un plancher de véhicule équipé d'un dispositif d'isolation conforme à un quatrième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 6 est une vue de profil d'une première variante de la couche d'insonorisation du dispositif d'isolation du plancher de véhicule de la figure 5; - la figure 7 est une vue de profil d'une deuxième variante de la couche d'insonorisation du dispositif d'isolation du plancher de véhicule de la figure 5. La figure 1 illustre un premier mode de réalisation de l'invention. Le plancher 2 du véhicule présente un profil généralement plan 4, ce profil étant cependant parfois accidenté par la présence de traverses ou longerons 16. Un panneau antivibratoire 6 destiné à être disposé sous le plancher 2 comprend une paroi principale 8 et une série de bossages 10 en saillie de la paroi principale, formant des zones de contact avec la surface inférieure du plancher 2, préférentiellement avec la surface inférieure de la ou des parties généralement planes 4 du plancher 2. La paroi 8 peut être généralement plane. Elle peut cependant également présenter des zones non planes destinées à se conformer au profil inférieur du plancher 2. La paroi 8 est destinée à jouer un rôle aérodynamique. Les zones de contact 10 sont disposées de manière irrégulière. Elles sont disposées de manière à correspondre aux zones d'amplitudes maximales de vibration du plancher 2. Elles peuvent ainsi atténuer par amortissement les vibrations du plancher. Les zones d'amplitudes maximales peuvent être identifiées par une analyse du comportement vibratoire des modes du plancher dans la zone fréquentielle concernée, plus particulièrement dans une zone fréquentielle dite de moyennes fréquences comprises entre 200 Hz et 1000 Hz environ. Cette analyse peut être réalisée numériquement par exemple par calculs à éléments finis, ou encore expérimentalement. Des études récentes concernant les allégements des traitements insonorisant du plancher ont mis en évidence un déficit en terme de performances acoustiques quand on allège de façon drastique dans une zone de fréquences appelées moyennes fréquences (200Hz-1000 Hz environ) et pour des cas de sollicitations qui sont dit des bruits de roulement. Dans ce cas de sollicitations, ce sont les vibrations provenant majoritairement de la liaison au sol qui sont transmises vers le plancher. Les parties du plancher moins bien amorties notamment lorsque l'on procède à des allégements des insonorisations du plancher, réémettent du bruit dans l'habitacle du véhicule. De par l'agencement des bossages ou zones de contact 10, le panneau 8 permet ainsi de réduire les sources de bruits liées aux vibrations du plancher et/ou d'alléger les mesures supplémentaires d'insonorisation du plancher sans déficit de performance acoustique globale du plancher. La figure 2 illustre le panneau antivibratoire 6 en position par rapport au plancher 2. On peut observer que les différents bossages 10 sont en contact avec la face inférieure du plancher 2. Il est à noter que, de manière générale, le panneau 6 est fixé par des fixations classiques comme par exemple du type vis ou clips plastique sur les pièces de structure comme les traverses et/ou les longerons. Il est à noter que, de manière générale, le plancher peut comporter, en outre, des 20 substances projetées ou collées, ces substances présentant des propriétés d'amortissement. Le panneau peut comprendre une deuxième paroi formant les bossages, la deuxième paroi étant en contact et liée avec la paroi principale. De manière générale, le panneau est préférentiellement en matériau plastique, tel 25 que du polypropylène (PP) ou encore en matériau fibreux, comme par exemple du type fibreux compressé. La figure 3 illustre un deuxième mode de réalisation de l'invention où les bossages ou zones de contact 110 du panneau 106 sont formées directement dans la paroi principale 108. Les zones de contact 110 forment des cavités débouchant au niveau 30 du plan ou de l'étendue de la paroi principale 108. Lorsque le panneau est en matériau plastique, ces zones de contact 110 sont moulées directement avec la paroi principale. Elles peuvent également être embouties. Le profil des zones de contact 110 peut prendre diverses formes, telles que celle d'un triangle ou d'un rectangle. La section transversale de ces zones peut varier le long de leur axe principal. Certaines des zones de contact 110 peuvent être dimensionnées de manière à ce que le diamètre moyen I de l'ouverture 112 de leur cavité soit inférieur à 30 mm, préférentiellement 20 mm, plus préférentiellement encore 10 mm . De la sorte, la taille de l'ouverture n'a pas d'influence aérodynamique significative. De telles zones d'appui 110 peuvent conserver leur ouverture sans autre mesure. Lorsque le diamètre moyen de l'ouverture 112 de la cavité d'une zone d'appui 110 est d'une valeur L>l, deux types de traitement peuvent être utilisés pour en réduire ou éliminer les perturbations aérodynamiques qui en résultent. Dans un premier cas, tel qu'illustré à la partie zoomée de gauche de la figure 3, les parties inférieures de la cavité peuvent être rapprochées mécaniquement durant le processus de fabrication du panneau, de manière à la refermer ou à réduire le diamètre moyen de L à L'>I. Dans un deuxième cas, tel que celui illustré à la partie zoomé de droite de la figure 3, l'ouverture peut être bouchée, par exemple par injection d'un matériau léger du type mousse 114. Dans les deux cas, l'influence aérodynamique initialement néfaste de la zone d'appui dont l'ouverture présentait un diamètre moyen L>1' a été réduite ou annulée. La figure 4 illustre une vue de profil éclatée d'un plancher de véhicule 202 équipé d'un panneau 206, selon un troisième mode de réalisation de l'invention. En vue d'optimiser l'effet d'amortissement des vibrations par les zones d'appui 210 du panneau 206, un élément viscoélastique 218 peut être disposé à l'extrémité d'une ou plusieurs de zones d'appui 210, de manière à venir en contact avec le plancher. Alternativement, un élément viscoélastique similaire 220 peut être disposé sur la surface inférieure du plancher 204 en face d'une des zones d'appui 210. Les éléments viscoélastiques 218 et 220 présentent des propriétés de viscoélasticité à température ambiante, à savoir qu'ils présentent une caractéristique élastique en réponse à une déformation couplée à une caractéristique d'amortissement en réponse également à une déformation. La composante d'amortissement signifie que la réponse à une sollicitation d'un matériau viscoélastique dépend du temps, contrairement à un matériau purement élastique. Les polymères sont réputés être des matériaux viscoélastiques. Parmi les matériaux viscoélastiques performants en acoustique on compte notamment les bitumes, les butyles, ainsi que les produits de la famille des élastomères. La figure 5 illustre une vue de profil d'un plancher de véhicule équipé d'un dispositif antivibratoire et insonorisant suivant un quatrième mode de réalisation de l'invention. Le plancher 302 est équipé d'un panneau antivibratoire 306 tel que décrit en relation avec les figures 1 et 2. Le plancher 302 est en outre pourvu d'une couche d'insonorisation 322 sur sa surface supérieure. Cette couche comprend essentiellement une première sous-couche 324 de matériau présentant des propriétés élastiques et de faible densité, par exemple de densité inférieure à 40 kg/m3 pour les moins denses, usuellement de 50 à 60 kg/m3, parfois jusqu'à 90 kg/m3 pour des mousses viscoélastiques ou lorsque l'on recherche une portance élevée. La couche d'insonorisation 322 comprend également une deuxième sous-couche 326 disposée du côté de la première sous-couche qui est opposé au plancher 302, cette deuxième sous-couche comprenant un matériau de densité plus importante, plus particulièrement de densité surfacique plus importante de manière à assurer avec la première sous-couche une fonction masse-ressort. La deuxième sous-couche 326 comprend un premier matériau de base formant une masse dite masse lourde allégée 328 et une série de zones 330 réparties longitudinalement, transversalement ou localement et faites d'un deuxième matériau formant une masse dite masse lourde qui est plus dense que le matériau de base formant la masse lourde allégée, ces zones 330 étant disposés au droit des zones d'appui 310 du panneau antivibratoire 306. La deuxième sous-couche 326 peut présenter une densité surfacique moyenne supérieure à 1 kg/m2, préférentiellement 3 kg/m2, plus préférentiellement encore 4 kg/m2. Elle présente préférentiellement une épaisseur moyenne inférieure à l'épaisseur moyenne de la première sous-couche. Cette configuration permet d'obtenir un effet antivibratoire combiné avec un effet insonorisant, et ce avec des moyens allégés d'un point de vue masse. La figure 6 illustre une première variante de la couche d'insonorisation du troisième mode de réalisation de l'invention à la figure 5. En effet, la couche d'insonorisation 422 comprend une seule couche 424 sur laquelle sont projetées localement des masses lourdes 430 au droit des zones de contact du panneau antivibratoire, c'est-à-dire à la place des zones de masse lourde 330 de la figure 5. Les caractéristiques du matériau de la première sous-couche 324 de la figure 5 énoncées précédemment sont également valables pour la couche 424 de cette première variante. Similairement aux masses lourdes de la figure 5, les masses lourdes 430 sont faites d'un matériau de plus haute densité que la couche 424, et sont généralement minces par rapport à l'épaisseur moyenne de ladite couche. Elles peuvent comprendre du bitume et présenter une densité surfacique supérieure à 1 kg/m2, préférentiellement 3 kg/m2, plus préférentiellement encore 4 kg/m2. La figure 7 illustre une deuxième variante de la couche d'insonorisation du troisième mode de réalisation de l'invention à la figure 5. Tout comme pour la première variante, la couche d'insonorisation 522 ne comprend qu'une couche 524. Les caractéristiques du matériau de la première sous-couche 324 de la figure 5 énoncées précédemment sont également valables pour la couche 524 de cette deuxième variante. La couche ne comprend plus aucune masse lourde sur sa face opposée au plancher mais bien une série de zones 532 en matériau ayant des propriétés d'amortissement. Ces zones sont préférentiellement co-injectées avec le matériau principal de la couche d'insonorisation. Ces zones peuvent comprendre du matériau viscoélastique. Il est possible de co-injecter une mousse PU standard avec une mousse PU viscoélastique. REVENDICATIONS1. Dispositif antivibratoire et insonorisant pour plancher de véhicule, comprenant le plancher (2 ; 102 ; 202 ; 302) et un panneau (6 ; 106 ; 206 ; 306) disposé sous le plancher (2 ; 102, 202 ; 302), le panneau comprenant : une paroi principale (8 ; 108 ; 208 ; 308) généralement étendue ; des zones de contact (10 ; 110 ; 210 ; 310) avec le plancher (2 ; 102 ; 202 ; 302), à distance de la paroi principale (8 ; 108 ; 208 ; 308) ; caractérisé en ce que les zones de contact (10 ; 110 ; 210 ; 310) sont réparties de manière irrégulière sur la paroi principale (8 ; 108 ; 208 ; 308) de manière à assurer un contact entre ladite paroi et le plancher au droit de zones d'amplitudes vibratoires maximales du plancher. 2. Dispositif antivibratoire et insonorisant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi principale (8 ; 108 ; 208 ; 308) est généralement continue sur toute sa surface, la surface extérieure de ladite paroi présentant éventuellement un ou des orifices dont le diamètre moyen est inférieur ou égal à 30 mm, préférentiellement 20 mm, plus préférentiellement encore 10 MM. 3. Dispositif antivibratoire et insonorisant selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que au moins une des zones de contact (110) du panneau (106) avec le plancher (102) est formée intégralement avec la paroi principale (108) sous forme de cavité débouchant au travers de la paroi ; préférentiellement, le diamètre moyen de la cavité au niveau de la paroi étant inférieur au diamètre moyen de la cavité à distance de la paroi, optionnellement à l'extrémité correspondante de ladite zone de contact. 4. Dispositif antivibratoire et insonorisant selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins une des zones de contact (210) comprend à son extrémité de contact un élément en matériau amortissant (218), préférentiellement viscoélastique à température ambiante. 5. Dispositif antivibratoire et insonorisant selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, une couche d'insonorisation (322 ; 422 ; 522) placée contre le plancher, préférentiellement sur la surface supérieure du plancher (302). 6. Dispositif antivibratoire et insonorisant selon la revendication 5, caractérisé en ce que la couche d'insonorisation (322 ; 422 ; 522) comprend une première sous-couche (324 ; 424 ; 524) de matériau de densité inférieure à 100 kg/m3, préférentiellement du type mousse, et des éléments (330 ; 430, 532) en matériau de densité surfacique supérieure à 1 kg/m2 répartis de manière à venir au droit des zones de contact (310) du panneau, préférentiellement de manière à former un dispositif masse-ressort au droit de chacune des zones de contact. 7. Dispositif antivibratoire et insonorisant selon la revendication 6, caractérisé en ce que la couche d'insonorisation (322) comprend une deuxième sous-couche (326) comprenant les éléments de densité surfacique supérieure à 1 kg/m2 (330). 8. Dispositif antivibratoire et insonorisant selon la revendication 6, caractérisé en ce que les éléments de densité surfacique supérieure à 1 kg/m2 (430) sont projetés sur la première sous-couche (424). 9. Dispositif antivibratoire et insonorisant selon la revendication 5, caractérisé en ce que la couche d'insonorisation (522) comprend un matériau de densité inférieure à 100 kg/m3, préférentiellement du type mousse, et des éléments (532) en matériau viscoélastique à température ambiante encastrés dans le matériau de densité inférieure à 100 kg/m3, de manière à déboucher côté plancher, et répartis de manière à venir au droit des zones de contact du panneau d'isolation. 10. Véhicule comprenant un plancher (2 ; 102 ; 202 ; 302) et un dispositif antivibratoire et insonorisant dudit plancher, caractérisé en ce que le dispositif antivibratoire et insonorisant est conforme à l'une des revendications 1 à 9.