Brevet FR3106541A1 — publié le 20210730

L’invention concerne un système (1) de protection acoustique pour véhicule automobile, ledit système comprenant, superposés successivement les uns sur les autres : un tapis d’habitacle (2), une tôle (3) de plancher dudit véhicule sur laquelle est posé ledit tapis, et une structure (4) sous caisse pourvue d’une paroi (5) s’étendant en-dessous et à distance de ladite tôle, ledit système comprenant en outre une couche de découplage acoustique (6) élastiquement compressible, ladite couche étant disposée en compression entre ladite tôle et ladite paroi, ledit tapis comprenant, superposées successivement les unes sur les autres : une couche de revêtement (7) à base de matériau poreux fibreux, une couche de ressort (8) poreuse à base de matériau élastiquement compressible disposée directement contre ladite couche de revêtement. Figure 1 Système de protection acoustique pour véhicule automobile L’invention concerne un système de protection acoustique pour véhicule automobile. Il est connu de réaliser un système de protection acoustique pour véhicule automobile, ledit système comprenant, superposés successivement les uns sur les autres : un tapis d’habitacle, une tôle de plancher dudit véhicule sur laquelle est posé ledit tapis. Selon une réalisation connue, il est en outre connu de disposer en envers d’un tel système une structure sous caisse pourvue d’une paroi s’étendant en-dessous et à distance de la tôle, ladite paroi étant notamment une face de structure de bac de batterie ou étant formée par un panneau de déflection aérodynamique sous caisse. Selon une réalisation connue, le tapis comprend, superposées successivement les unes sur les autres : une couche de revêtement à base de matériau poreux fibreux, par exemple sous forme d’aiguilleté, une couche d’étanchéité de masse surfacique élevée, par exemple comprise entre 1 et 5 kg/m 2 , ladite couche étant par exemple à base d’élastomère thermoplastique chargé avec une charge minérale, une couche de ressort à base de matériau élastiquement compressible, par exemple en mousse ou en matériau fibreux tel qu’un feutre. Un tel tapis permet de réaliser une isolation acoustique de l’habitacle contre le bruit venant de l’extérieur, ceci par un effet « masse/ressort », le ressort étant formé par la couche de ressort et la masse par la couche d’étanchéité revêtue de la couche de revêtement. Avec un tel agencement, on ajoute un surpoids important au véhicule, essentiellement apporté par la couche d’étanchéité, ce qui est néfaste quant à sa consommation de carburant et aux émissions de gaz à effet de serre. L’invention a pour objet de proposer un système de moindre poids que les réalisations connues, et ceci sans dégradation des propriétés de protection acoustique. A cet effet, l’invention propose un système de protection acoustique pour véhicule automobile, ledit système comprenant, superposés successivement les uns sur les autres : un tapis d’habitacle, une tôle de plancher dudit véhicule sur laquelle est posé ledit tapis, et une structure sous caisse pourvue d’une paroi s’étendant en-dessous et à distance de ladite tôle, ledit système comprenant en outre une couche de découplage acoustique élastiquement compressible, ladite couche étant disposée en compression entre ladite tôle et ladite paroi, et ledit tapis comprenant, superposées successivement les unes sur les autres : une couche de revêtement à base de matériau poreux fibreux, une couche de ressort poreuse à base de matériau élastiquement compressible disposée directement contre ladite couche de revêtement. La présence d’une telle couche de découplage mise en compression permet de réaliser un effet amortissant se traduisant par une amélioration du traitement du bruit « solidien ». Et le fait d’utiliser une couche de découplage en lieu et place d’éléments discrets de découplage – tels que des plots compressible – permet non seulement de réaliser un amortissement mais aussi d’améliorer la transparence acoustique de l’ensemble (isolation acoustique). La couche de ressort poreuse, quant à elle, contribue à isoler et à absorber, ceci en combinaison avec la couche de revêtement selon le principe de « bi-perméabilité » décrit par J.-F. Allard dans propagation of sound in porous media , 2 nd Ed. Elsevier (2009). Quand il est dit que la couche de ressort est disposée directement contre la couche de revêtement, cela signifie que l’on ne met pas de couche d’étanchéité entre les deux. Donc, sous réserve que la couche de découplage soit de moindre masse surfacique qu’une couche d’étanchéité telle qu’utilisée dans les réalisations de l’art antérieur, ce qui peut être aisément le cas comme on le verra plus loin, on réalise un allègement du véhicule. En définitive, l’agencement prévu par l’invention permet de supprimer la couche d’étanchéité qui était prévue dans le tapis qui devient alors essentiellement absorbant, puisqu’il est constitué par l’empilement de deux couches poreuses, à savoir les couches de revêtement et de ressort. Il en résulte une possibilité d’allègement importante, la couche de découplage pouvant présenter une masse bien moindre que la couche d’étanchéité qui était utilisée dans l’art antérieur, et ceci sans impacter les performances du système en protection acoustique. D’autres particularités et avantages de l’invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux figures jointes, dans lesquelles : est une représentation schématique en coupe d’un système selon une réalisation ; ; et sont des courbes de comportement en protection acoustique d’un système selon un mode de réalisation de l’invention et d’un système de référence selon une réalisation de l’art antérieur, la figure 2a représentant la perte de transmission en fonction de la fréquence – soit la performance en isolation acoustique – et la figure 2b représentant le coefficient d’absorption en fonction de la fréquence – soit la performance en absorption acoustique. En référence aux figures, on décrit un système 1 de protection acoustique pour véhicule automobile, ledit système comprenant, superposés successivement les uns sur les autres : un tapis d’habitacle 2, une tôle 3 de plancher dudit véhicule sur laquelle est posé ledit tapis, et une structure 4 sous caisse pourvue d’une paroi 5 s’étendant en-dessous et à distance de ladite tôle, ledit système comprenant en outre une couche de découplage acoustique 6 élastiquement compressible, ladite couche étant disposée en compression entre ladite tôle et ladite paroi, et ledit tapis comprenant, superposées successivement les unes sur les autres : une couche de revêtement 7 à base de matériau poreux fibreux, une couche de ressort 8 poreuse à base de matériau élastiquement compressible disposée directement contre ladite couche de revêtement. Selon une réalisation, la paroi 5 présente une raideur en flexion supérieure à 1 N.m, ce qui permet de comprimer la couche de découplage 6 sans déformation trop importante. Selon la réalisation représentée, la couche de revêtement 7 est formée d’une sous-couche d’aspect 9 et d’une sous-couche d’envers 10 de résistance au passage de l'air plus élevée que celle de ladite sous-couche d’aspect. Avec un tel agencement, la sous-couche d’envers 10 est celle essentiellement mise à contribution, avec la couche de ressort 8, dans le cadre du principe de « bi-perméabilité sus évoqué, la sous-couche d’aspect 9 ayant essentiellement une fonction de décor. Selon une réalisation, la sous-couche d’envers 10 présente une résistance au passage de l'air supérieure à 100 N.s.m -3 , étant notamment comprise entre 100 et 2000 N.s.m -3 . Selon diverses réalisations, la couche de ressort 8 est à base de feutre ou de mousse. Selon une réalisation, la couche de ressort 8 présente une caractéristique de contrainte-déformation relative en compression inférieure à 8 kPa, et notamment à 4 kPa, la mesure étant réalisée pour un enfoncement de 25% de l’épaisseur initiale de l’éprouvette au quatrième cycle de compression, ladite caractéristique étant mesurée selon la norme ISO 3386-1 en vigueur à la date de priorité de la présente demande. Selon une réalisation, la couche de ressort 8 présente une masse volumique comprise entre 40 et 80 kg/m 3 . Selon une réalisation, la couche de ressort 8 présente un module de Young compris entre 10 et 90 kPa. Selon diverses réalisations, la couche de découplage 6 est à base de feutre ou de mousse, ladite mousse étant soit découpée, soit moulée, notamment dans le cas d’une géométrie complexe. Selon une réalisation, la couche de découplage 6 est comprimée de 5 à 50 % par rapport à son épaisseur à l’état non comprimé (étant de 35% dans le système figuré sur les courbes acoustiques représentées en figures 2a et 2b). Selon une réalisation, la couche de découplage 6 comprimée présente une épaisseur comprise entre 5 et 50 mm (étant de 13 mm dans le système figuré sur les courbes acoustiques représentées en figures 2a et 2b). Selon une réalisation, la couche de découplage 6 présente une masse surfacique comprise entre 0,5 et 2,5 kg/m 2 (étant de 1,1 kg/m 2 dans le système figuré sur les courbes acoustiques représentées en figures 2a et 2b). Selon une réalisation, la couche de découplage 6 présente une caractéristique de contrainte-déformation relative en compression inférieure à 5 kPa, et notamment à 3 kPa, la mesure étant réalisée pour un enfoncement de 25% de l’épaisseur initiale de l’éprouvette au quatrième cycle de compression, ladite caractéristique étant mesurée selon la norme ISO 3386-1 en vigueur à la date de priorité de la présente demande. Selon une réalisation, la couche de découplage 6 présente une masse volumique comprise entre 25 et 80 kg/m 3 . Selon une réalisation, la couche de découplage 6 présente un module de Young inférieur à 20 kPa. Selon une réalisation, la couche de découplage 6 présente un facteur de perte structural supérieur à 0,18, de manière à présenter des caractéristiques accentuées d’amortissement, à une température de 20°C et à une fréquence de 20 Hz. Selon une réalisation non représentée, la couche de découplage 6 est ensachée dans un sac en film thermoplastique de protection contre les liquides. On peut notamment prévoir que le sac soit pourvu d’orifices de dégazage permettant de réaliser la compression de la couche de découplage 6 lors de son montage dans le système 1. Selon une réalisation, la paroi 5 est formée par une face d’une structure 4 – notamment en métal – de bac de batterie de véhicule électrique, ledit bac pouvant peser par exemple entre 200 et 700 kg. Un bac présentant une telle masse est rendu actif acoustiquement (isolation) grâce à la couche de découplage 6. Selon une autre réalisation, la paroi 5 est formée par un panneau – notamment en métal ou en matériau plastique – de déflection aérodynamique sous caisse formant la structure 4. On commente à présent les courbes des figures 2a et 2b. Le tableau ci-après présente la nature et les caractéristiques des différents composants d’un système 1 selon un mode de réalisation de l’invention (courbes 1) et d’un système de l’art antérieur (courbes 2). Système selon invention (courbes 1) Système de référence (courbes 2) Composants Masse surfacique (kg/m 2 ) Composants Masse surfacique (kg/m 2 ) Couche revêtement 7 (fibreuse) 0,88 Couche revêtement 7 (fibreuse) 0,58 néant 0 Couche d’étanchéité 1,4 Couche ressort 8 (mousse polyuréthanne) épaisseur 20 mm 1,1 Couche ressort 8 (mousse polyuréthanne) épaisseur 20 mm 1,1 Tôle 3 Masse surfacique tôle Tôle 3 Masse surfacique tôle Couche découplage 6 (mousse polyuréthanne) compression de 35% épaisseur 13 mm 1,1 Couche d’air négligeable Paroi 5 de structure 4 Masse surfacique structure Paroi 5 de structure 4 Masse surfacique structure Comme on le voit, on compare deux systèmes de même masse surfacique. Et l’examen des courbes montre : une amélioration importante de l’isolation en moyennes fréquences (plus de 25 dB jusqu’à environ 4000 Hz, les moyennes fréquences correspondant aux fréquences essentiellement transmises vers l’intérieur de l’habitacle) dans le cas d’un système 1 selon l’invention comparé à un système selon l’art antérieur où le tapis est pourvu d’une couche d’étanchéité, une amélioration significative de l’absorption en moyennes fréquences (de plus de 45 % à partir de 500 Hz environ) dans le cas dudit système selon l’invention comparé audit système selon l’art antérieur. En d’autres termes, à masse surfacique équivalente, un système 1 selon l’invention permet d’apporter, au moins en moyennes fréquences, une bien meilleure protection en isolation et en absorption qu’un système selon l’art antérieur dans lequel le tapis 2 est pourvu d’une couche d’étanchéité. Exprimé d’une autre façon, la suppression de la couche d’étanchéité dans un tapis de l’art antérieur – pour réaliser un tapis 2 essentiellement absorbant de masse surfacique modérée – combinée à l’ajout d’une couche de découplage 6 disposée en compression entre la tôle 3 et la paroi 5 permet d’apporter, à iso-masse surfacique globale, une amélioration notable de la protection acoustique. De ce fait, l’invention permet de proposer un système 1 de moindre poids que les réalisations connues, et ceci sans dégradation des propriétés de protection acoustique. Système (1) de protection acoustique pour véhicule automobile, ledit système comprenant, superposés successivement les uns sur les autres : un tapis d’habitacle (2), une tôle (3) de plancher dudit véhicule sur laquelle est posé ledit tapis, et une structure (4) sous caisse pourvue d’une paroi (5) s’étendant en-dessous et à distance de ladite tôle, ledit système étant caractérisé en ce qu’il comprend en outre une couche de découplage acoustique (6) élastiquement compressible, ladite couche étant disposée en compression entre ladite tôle et ladite paroi, et en ce que ledit tapis comprend, superposées successivement les unes sur les autres : une couche de revêtement (7) à base de matériau poreux fibreux, une couche de ressort (8) poreuse à base de matériau élastiquement compressible disposée directement contre ladite couche de revêtement. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de revêtement (7) est formée d’une sous-couche d’aspect (9) et d’une sous-couche d’envers (10) de résistance au passage de l'air plus élevée que celle de ladite sous-couche d’aspect. Système selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche de ressort (8) est à base de feutre ou de mousse. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche de découplage (6) est à base de feutre ou de mousse. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la couche de découplage (6) est comprimée de 5 à 50 % par rapport à son épaisseur à l’état non comprimé. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la couche de découplage (6) comprimée présente une épaisseur comprise entre 5 et 50 mm. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la couche de découplage (6) présente une masse surfacique comprise entre 0,5 et 2,5 kg/m 2 . Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la paroi (5) est formée par une face d’une structure (4) de bac de batterie. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la paroi (5) est formée par un panneau de déflection aérodynamique sous caisse formant la structure (4).