Brevet FR3146097A1 — publié le 20240830

La présente invention concerne un joint viscoélastique pour un élément vitré d’un véhicule, le joint présentant un facteur de perte équivalent tanδ eq compris entre 0,35 et 0,85, et présentant une raideur réelle équivalente K’ eq comprise entre 500 MPa et 12 GPa, le facteur de perte équivalent tanδ eq et la raideur réelle linéique équivalente K’ eq étant mesurés à 20 °C et à une fréquence de 100 Hz. Joint viscoélastique pour une diminution des bruits solidiens d’un véhicule Domaine de l’invention La présente invention concerne un joint viscoélastique adapté pour monter fixe un élément vitré à une carrosserie d’un véhicule et permettant une diminution des bruits solidiens émis dans un habitacle du véhicule par l’élément vitré. Etat de la technique Il est connu d'utiliser un joint, par exemple en forme de profilé, pour monter fixe un élément vitré à une carrosserie d’un véhicule. Toutefois, le joint permet de transmettre des vibrations mécaniques depuis la carrosserie vers l’élément vitré, par exemple vers un pare-brise. Les vibrations peuvent entraîner un mouvement de l’élément vitré de la même manière qu’une membrane de haut-parleur, ce qui entraîne une émission sonore dans l’habitacle du véhicule et diminue ainsi le confort de l’usager. Ce type d’émission sonore est connu sous le nom de bruit solidien. À cet effet, il est connu de renforcer la structure de la carrosserie pour limiter les vibrations qui lui sont transmises. Toutefois, cette solution peut entraîner une augmentation de la masse du véhicule. Il est également connu d’utiliser un élément vitré formé par un feuilleté, le feuilleté comprenant deux feuilles de verre séparées par une couche viscoélastique amortissante. Toutefois, cette solution présente un coût de fabrication élevé et une efficacité limitée aux très basses fréquences, c’est-à-dire pour des fréquences inférieures à 200 Hz. Enfin, le document n°EP1815099 décrit d’autres solutions pour diminuer le bruit solidien. L’une des solutions décrites consiste à monter fixe l’élément vitré sur la carrosserie en utilisant un joint discontinu, de sorte à laisser certaines parties de l’élément vitré libres. Une autre solution décrite consiste à utiliser un joint formé par un matériau présentant à la fois un facteur de perte élevée, dans le cas d’espèce supérieur ou égale à 0,7, et à la fois un module élastique de cisaillement petit, dans le cas d’espèce inférieur ou égale à 3 MPa mesuré dans une plage de température de 10°C à 40°C et pour des fréquences comprises entre 20 Hz et 500 Hz. Toutefois, malgré la diminution du bruit solidien entraînée par ces solutions, il reste désirable de diminuer le bruit solidien outre mesure. Un but de l’invention est de proposer une solution permettant de réduire le bruit solidien dans l’habitacle d’un véhicule au regard du bruit solidien émis lors de la mise en œuvre des solutions proposées dans l’art antérieur. Ce but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à un joint viscoélastique pour un élément vitré d’un véhicule, le joint présentant un facteur de perte équivalent tanδ eq compris entre 0,35 et 0,85, et présentant une raideur réelle équivalente linéique K’ eq comprise entre 500 MPa et 12 GPa, le facteur de perte équivalent tanδ eq et la raideur réelle linéique équivalente K’ eq étant mesurés à 20 °C et à une fréquence de 100 Hz. La présente invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises individuellement ou en l’une quelconque de leurs combinaisons techniquement possibles : – le joint présente un facteur de perte équivalent tanδ eq compris entre 0,60 et 0,70, et présente une raideur réelle linéique équivalente K’ eq comprise entre 700 MPa et 1,2 GPa, le facteur de perte équivalent tanδ eq et la raideur réelle équivalente K’ eq étant mesurés à 20 °C et à une fréquence de 100 Hz, – le joint est formé par un matériau comprenant un polyuréthane, - le polyuréthane comprend au moins deux composants, – le joint est formé par un matériau, le matériau comprenant un plastifiant, la fraction massique de plastifiant dans le matériau étant comprise entre 0,1 % et 10 % et notamment comprise entre 0,5 % et 5 %, - le plastifiant comprend un isonyl-phtalate de di-isononyle, – le joint est formé par un matériau comprenant au moins un élément choisi parmi un polychlorure de vinyle, un polyépoxyde, un polymère modifié silane, un polysulfure, un éthylène-propylène-diène, un butyle, un nitrile, un styrène-butadiène et un polyacrylate, – le joint est formé par un matériau présentant une température de transition vitreuse comprise entre 10 °C et 50 °C, – le joint comprend au moins deux parties adjacentes, les deux parties étant formées par des matériaux différents, Un autre aspect de l’invention est un véhicule comprenant une carrosserie, un élément vitré et un joint selon un mode de réalisation de l’invention, le joint présentant une première face montée fixe sur la carrosserie et une deuxième face montée fixe sur l’élément vitré. Le véhicule comprend avantageusement une motorisation électrique. Description des figures D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la illustre schématiquement une section d’un joint selon un mode de réalisation de l’invention formé par un seul matériau plein, – la illustre schématiquement une section d’un joint selon un mode de réalisation de l’invention formé par deux parties, chacune des parties étant formée par un matériau différent, les deux parties étant superposées, – la illustre schématiquement une section d’un joint selon un mode de réalisation formé par deux parties, chacune des parties étant formée par un matériau différent, les deux parties étant juxtaposées, - la illustre des transferts vibratoires entre une feuillure d’une carrosserie et un point central d’un élément vitré d’un véhicule, - la illustre des transferts vibratoires entre une feuillure d’une carrosserie et un point supérieur latéral d’un élément vitré d’un véhicule. Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques. Définitions On entend par « raideur » d’un élément la raideur en traction-compression de l’élément. Le module de cisaillement de l’élément ne sera pas pris en compte. De manière connue, Ia raideur linéique équivalente K * eq de l’élément est un nombre complexe défini par K * eq = K ’ eq + j.K ’’ eq , où K ’ eq est la raideur linéique réelle équivalente et K ’’ eq est la raideur linéique complexe équivalente, également appelée pouvoir de dissipation linéique équivalent. Le facteur de perte tanδ eq de l’élément est défini par tanδ eq = K ’’ eq / K ’ eq . On utilisera dans la présente demande les termes « raideur linéique équivalente » pour couvrir à la fois la raideur linéique d’une pièce formée par un seul matériau et la raideur linéique équivalente d’une pièce formée par plusieurs matériaux. Il est connu que la raideur linéique équivalente K* eq d’une pièce comprenant plusieurs matériaux peut être définie par la formule suivante : (1) dans laquelle K * i est la raideur linéique complexe de chaque matériau i formant la pièce, α = -1 pour un empilement de plusieurs matériaux i entre la carrosserie et l’élément vitré, et α = 1 pour une juxtaposition de plusieurs matériaux i entre la carrosserie et l’élément vitré. La raideur linéique réelle équivalente K ’ eq et le facteur de perte tanδ eq sont mesurés à l’aide d’un viscoanalyseur. Le viscoanalyseur mesure une raideur réelle équivalente k ’ eq et un pouvoir de dissipation équivalent k ’’ eq d’un élément, plus particulièrement d’une partie d’un joint, la partie s’étendant selon une longueur L. La raideur réelle linéique équivalente K ’ eq est calculée selon la formule suivante : K ’ eq = k ’ eq /L. Le facteur de perte équivalent tanδ eq du profilé est calculé selon la formule suivante : tanδ eq = k ’’ eq / k ’ eq . La raideur linéique équivalente K * eq d’une pièce formée par un matériau de module d’Young complexe E * est défini par la formule suivante : K * eq = E * .( l/h ) où l est une largeur d’une section de la pièce et h est une hauteur de la section de la pièce. De manière décomposée, il s’en suit que K * eq = K ’ eq + j.K ’’ eq = E ’ .( l/h ) + j. E ’’ .( l/h ), où E ’ est la partie réelle du module d’Young complexe et E ’’ est la partie imaginaire du module d’Young complexe. La ou les raideur(s) du joint peuvent être mesurées comme défini par la norme ISO 18437. Description détaillée de l’invention Description générale du joint 1 En référence à la , un joint 1 viscoélastique est adapté pour un élément vitré 2 d’un véhicule 3 et plus particulièrement pour monter fixe un élément vitré 2 à une carrosserie 5 du véhicule 3. Le joint 1 viscoélastique peut être plein. Le joint 1 s’étend selon une longueur L et présente une section s’étendant selon une largeur l est une hauteur h . Le joint 1 peut présenter une première face 6 adaptée pour être montée fixe sur la carrosserie 5. Le joint 1 peut présenter une deuxième face 7 adaptée pour être montée fixe sur l’élément vitré 2. Le joint 1 présente un facteur de perte équivalent tanδ eq compris entre 0,35 et 0,85, le facteur de perte équivalent tanδ eq étant mesurés à 20 °C et à une fréquence de 100 Hz. Le joint 1 présente une raideur réelle équivalente linéique K’ eq comprise entre 500 MPa et 12 GPa, la raideur réelle linéique équivalente K’ eq étant mesurés à 20 °C et à une fréquence de 100 Hz. Ainsi, lorsque le joint 1 est monté fixe à la carrosserie 5 et à l’élément vitré 2, le couplage de l’élément vitré 2 à la carrosserie est augmenté, ce qui a comme résultat de diminuer les émissions de bruit solidien, notamment pour des fréquences inférieures à 100 Hz, au regard des joints connus. Ce résultat va à l’encontre des enseignements techniques connus, notamment de l’enseignement du document n°EP1815099, dans lequel il est décrit que pour diminuer le bruit d’origine solidienne, un joint peut présenter un facteur de perte élevé et une raideur petite au regard des joints connus. En particulier, le joint 1 peut présenter un facteur de perte équivalent tanδ eq compris entre 0,60 et 0,70 et présenter une raideur réelle linéique équivalente K’ eq comprise entre 700 MPa et 1,2 GPa, le facteur de perte équivalent tanδ eq et la raideur réelle équivalente K’ eq étant mesurés à 20 °C et à une fréquence de 100 Hz. Matériau(x) formant le joint 1 Le joint 1 peut être formé par un matériau comprenant au moins un élément choisi parmi un polyuréthane, un polychlorure de vinyle, un polyépoxyde, un polymère modifié silane, un polysulfure, un éthylène-propylène-diène, un butyle, un nitrile, un styrène-butadiène et un polyacrylate. Le matériau comprend de préférence un polyuréthane. Par exemple, l’adhésif polyuréthane « Araldite 2018 », de la marque déposée « Araldite » peut être utilisé pour former le joint 1. Le matériau peut être un polyuréthane comprenant au moins deux composants. Ainsi, la durabilité du joint peut être augmentée. Le matériau peut comprendre un plastifiant. Une fraction massique du plastifiant dans le matériau peut être comprise entre 0,1 % et 10 %, et notamment comprise entre 0,5 % et 5 %. Le plastifiant peut comprendre un di-isonyl-phtalate de di-isononyle (DINP). Ainsi, il est possible d’augmenter la valeur du facteur de perte équivalent du joint 1 dans la gamme précédemment définie, pour une raideur réelle équivalente du joint sensiblement égale au regard d’un joint formé par le même matériau sans plastifiant. Le matériau peut présenter une température de transition vitreuse comprise entre 10 °C et 50 °C. Joint 1 formé par une pluralité de matériaux En référence à la et à la , le joint 1 peut comprendre au moins deux parties 4 adjacentes, les deux parties 4 étant formées par des matériaux différents. En référence à la , chaque partie 4 peut former une couche, les deux couches étant superposées. L’une des deux couches peut présenter la première face 6, et l’autre des deux couches peut présenter la deuxième face 7. Ainsi, la première face 6 peut présenter une adhésion maximisée avec le matériau formant la carrosserie 5 et la deuxième face 7 peut présenter une adhésion maximisée avec le matériau formant l’élément vitré 2. De plus, le joint 1 comprenant deux couches superposées peut présenter un couple de valeurs du facteur de perte équivalent tanδ eq et de la raideur réelle équivalente K’ eq impossible à obtenir en utilisant un seul matériau. En référence à la , chaque partie 4 peut être juxtaposée à l’autre partie 4, de sorte que chacune des parties 4 est adaptée pour être en contact à la fois avec la carrosserie 5 et avec l’élément vitré 2. La et la illustrent des transferts vibratoires entre une feuillure de la carrosserie 5 d’un véhicule et entre un élément vitré 2, la feuillure et l’élément vitré 2 étant ceux d’un véhicule de type Volkswagen ID4 (marque déposée). La courbe (a) de la et la courbe (c) de la illustrent chacune le transfert vibratoire mis en œuvre par un joint connu, dans le cas d’espèce le joint commercialisé avec le véhicule. La courbe (b) de la et la courbe (d) de la illustrent chacune le transfert vibratoire mis en œuvre par un joint 1 selon un mode de réalisation de l’invention. Le joint 1 est monté fixe de manière continue sur l’ensemble de la bordure de l’élément vitré 2. Le joint 1 présente une section s’étendant sur une largeur l égale à 12 mm et s’étendant sur une hauteur h égale à 5 mm. Le facteur de perte équivalent tanδ eq du joint, mesuré à 20 °C et à une fréquence de 100 Hz, est égal à 0,6. La raideur réelle linéique équivalente K’ eq , mesurée à 20 °C et à une fréquence de 100 Hz, est égale à 900 MPa. La courbe (a) et la courbe (b) illustrent des transferts vibratoires mesurés en un point central de l’élément vitré 2. La courbe (c) et la courbe (d) illustrent des transferts vibratoires mesurés en un point supérieur latéral de l’élément vitré 2. Joint (1) viscoélastique pour un élément vitré (2) d’un véhicule (3), le joint (1) présentant un facteur de perte équivalent tanδ eq compris entre 0,35 et 0,85, et présentant une raideur réelle équivalente linéique K’ eq comprise entre 500 MPa et 12 GPa, le facteur de perte équivalent tanδ eq et la raideur réelle linéique équivalente K’ eq étant mesurés à 20 °C et à une fréquence de 100 Hz. Joint (1) selon la revendication 1, présentant un facteur de perte équivalent tanδ eq compris entre 0,60 et 0,70, et présentant une raideur réelle linéique équivalente K’ eq comprise entre 700 MPa et 1,2 GPa, le facteur de perte équivalent tanδ eq et la raideur réelle équivalente K’ eq étant mesurés à 20 °C et à une fréquence de 100 Hz. Joint (1) selon la revendication 1 ou 2, formé par un matériau comprenant un polyuréthane. Joint (1) selon la revendication 3, dans lequel le polyuréthane comprend au moins deux composants. Joint (1) selon l’une des revendications 1 à 4, formé par un matériau, le matériau comprenant un plastifiant, une fraction massique de plastifiant dans le matériau étant comprise entre 0,1 % et 10 % et notamment comprise entre 0,5 % et 5 %. Joint (1) selon la revendication 5, dans lequel le plastifiant comprend un isonyl-phtalate de di-isononyle. Joint (1) selon l’une des revendications 1 à 6, formé par un matériau comprenant au moins un élément choisi parmi un polychlorure de vinyle, un polyépoxyde, un polymère modifié silane, un polysulfure, un éthylène-propylène-diène, un butyle, un nitrile, un styrène-butadiène et un polyacrylate. Joint (1) selon l’une des revendications 1 à 7, formé par un matériau présentant une température de transition vitreuse comprise entre 10 °C et 50 °C. Joint (1) selon l’une des revendications 1 à 8, comprenant au moins deux parties (4) adjacentes, les deux parties (4) étant formées par des matériaux différents. Véhicule (3) comprenant une carrosserie (5), un élément vitré (2) et un joint (1) selon l’une des revendications 1 à 9, le joint (1) présentant une première face (6) montée fixe sur la carrosserie (5) et une deuxième face (7) montée fixe sur l’élément vitré (2). Véhicule (3) selon la revendication 10, comprenant une motorisation électrique.