Ensemble d'insonorisation avec film fin pour véhicule automobile, et véhicule automobile associé.

Abstract

 Cet ensemble (10A) comprend une couche ressort de base (14), poreuse et élastique, destinée à être placée en regard d'une surface (12) du véhicule automobile et un film intermédiaire fin (16), assemblé sur la couche ressort de base (14) et présentant une masse surfacique inférieure à 200 g/m².
Il comprend une couche poreuse de rigidification (18) présentant une résistance au passage de l'air supérieure à 500 N.m^-3.s, la couche poreuse de rigidification (18) étant disposée sur le film intermédiaire fin (16), et une couche supérieure (20), disposée sur la couche poreuse de rigidification (18).
La couche supérieure (20) est poreuse et présente une résistance au passage de l'air comprise entre 200 N.m^-3.s et 2000 N.m^-3.s.

Description

[0001] La présente invention concerne un ensemble d'insonorisation pour véhicule automobile, du type comprenant :

• une couche ressort de base, élastique et poreuse, destinée à être placée en regard d'une surface du véhicule automobile ;
• un film intermédiaire fin, assemblé sur la couche ressort de base et présentant une masse surfacique inférieure à 200 g/m² ;
• une couche poreuse de rigidification présentant une résistance au passage de l'air supérieure à 500 N.m^-3.s, la couche poreuse de rigidification étant disposée sur le film intermédiaire fin ; et
• une couche supérieure, disposée sur la couche poreuse de rigidification.

[0002] Un tel ensemble est destiné à résoudre les problèmes acoustiques qui se posent dans un espace sensiblement clos, tel que l'habitacle d'un véhicule automobile (tapis, pavillon, panneau de porte etc), au voisinage de sources de bruit telles qu'un moteur (tablier etc), le contact de pneumatiques avec une route (passage de roue etc ), etc.

[0003] En général, dans le domaine des basses fréquences, les ondes acoustiques engendrées par les sources de bruit précitées subissent un « amortissement » par des matériaux sous forme de feuilles simples ou doubles (sandwich) ou par un effet de porosité et d'élasticité d'un système masse-ressort, notamment à mousse viscoélastique.

[0004] Au sens de la présente invention, un ensemble d'insonorisation assure une « isolation » lorsqu'il empêche l'entrée d'ondes acoustiques à moyennes et hautes fréquences dans l'espace insonorisé, essentiellement par réflexion des ondes vers les sources de bruit ou l'extérieur de l'espace insonorisé.

[0005] Un ensemble d'insonorisation fonctionne par « absorption acoustique » (dans le domaine des moyennes et hautes fréquences) lorsque l'énergie des ondes acoustiques se dissipe dans un matériau absorbant.

[0006] On connaît de EP -A- 1 428 656 un ensemble d'insonorisation de faible masse, qui présente une couche ressort en mousse, un film fin intermédiaire en polymère thermoplastique, et une couche poreuse en feutre, sur laquelle est disposée une couche décorative.

[0007] Un tel système présente l'avantage d'être léger par nature, et offre une absorption acoustique correcte, dont les propriétés peuvent être réglées en modifiant l'épaisseur de la couche poreuse.

[0008] Le film fin est placé entre la couche poreuse et la couche de mousse afin d'éviter la saturation de la couche poreuse par la mousse lors du moussage. Ainsi la couche de mousse se forme sans pénétrer dans la couche poreuse. Toutefois, ce film fin n'a aucune fonction acoustique et est quasiment transparent acoustiquement.

[0009] Un tel ensemble ne donne pas entière satisfaction. En effet, s'il présente une légèreté adéquate et une absorption correcte, l'isolation acoustique d'un tel ensemble est assez faible, ce qui nuit aux propriétés globales d'insonorisation de l'ensemble. Pour améliorer l'isolation de l'ensemble précité, il serait nécessaire de comprimer la couche poreuse en feutre, ce qui dégraderait fortement l'absorption.

[0010] Un but de l'invention est donc d'obtenir un ensemble d'insonorisation de faible masse, dans lequel l'isolation acoustique est améliorée, sans dégrader l'absorption.

[0011] A cet effet, l'invention a pour objet un ensemble du type précité, caractérisé en ce que la couche supérieure est poreuse et présente une résistance au passage de l'air comprise entre 200 N.m^-3.s et 2000 N.m^-3.s.

[0012] L'ensemble d'insonorisation selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) techniquement possible(s) :

• l'épaisseur de la couche poreuse de rigidification est comprise entre 20% et 70% de l'épaisseur totale de l'ensemble d'insonorisation ;
• la couche poreuse de rigidification présente une résistance au passage de l'air comprise entre 500 N.m^-3.s et 3500 N.m^-3.s ;
• la couche poreuse de rigidification est réalisée à base d'un feutre, d'un feutre comprimé ou d'une mousse refendue ;
• la couche poreuse de rigidification présente une masse surfacique inférieure à 3000 g/m² ;
• la couche supérieure présente une masse surfacique inférieure à 200 g/m² ;
• la couche supérieure est réalisée à base d'un non-tissé résistif ou d'un matériau ayant une résistance au passage de l'air contrôlée ;
• le film intermédiaire fin est monocouche ou multicouches et est réalisé à base d'au moins un polymère thermoplastique ;
• l'ensemble d'insonorisation comprend une couche décorative disposée sur la couche supérieure ; et
• la couche ressort de base et la couche poreuse de rigidification sont réalisées à base de feutre.

[0013] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :

• la Figure 1 est une vue en coupe transversale d'un premier ensemble d'insonorisation selon l'invention, disposé sur une surface d'un véhicule automobile;
• la Figure 2 est une vue analogue à la Figure 1 d'un deuxième ensemble d'insonorisation selon l'invention;
• la Figure 3 est un graphe représentant l'indice d'affaiblissement en dB en fonction de la fréquence pour un ensemble d'insonorisation selon l'invention et pour un ensemble d'insonorisation de l'état de la technique ;
• la Figure 4 est un graphe représentant les courbes du coefficient d'absorption en champ diffus en fonction de la fréquence pour un ensemble d'insonorisation selon l'invention et pour un ensemble d'insonorisation de l'état de la technique ; et
• la Figure 5 est un graphe représentant les courbes de la réduction de bruit globale en dB pour un ensemble selon l'invention et pour un ensemble de l'état de la technique.

[0014] Dans tout ce qui suit, les orientations sont généralement les orientations habituelles d'un véhicule automobile. Toutefois, les termes « au dessus », « sur », « en dessous », « sous », « supérieur » et « inférieur » s'entendent de manière relative, par rapport à la surface de référence du véhicule automobile, en regard de laquelle est disposé l'ensemble d'insonorisation. Le terme « inférieur » s'entend ainsi comme étant situé le plus près de la surface et le terme « supérieur » comme étant situé le plus éloigné de cette surface.

[0015] Des ensembles d'insonorisation 10A, 10B selon l'invention sont illustrés par les Figures 1 et 2. Ces ensembles sont destinés à être disposés en regard d'une surface intérieure 12 d'un véhicule automobile.

[0016] La surface 12 est par exemple une surface métallique en tôle du véhicule définissant notamment un plancher, un plafond, une porte, un tablier séparant l'habitacle du compartiment moteur, un capot, ou un passage de roue de véhicule automobile. Avantageusement, la surface 12 est un tablier.

[0017] Les ensembles 10A, 10B sont destinés à être appliqués directement sur la surface 12. Ils peuvent être fixés à la surface 12, avantageusement au moyen de pions (par exemple, dans le cas d'un tablier), ou posés sur celle-ci (par exemple, dans le cas d'un tapis). Dans une variante, ils sont collés.

[0018] On décrira tout d'abord la structure générale et les propriétés des différentes couches formant un ensemble d'insonorisation selon l'invention et ensuite, des exemples de disposition de ces couches, tels que représentés sur les Figures.

[0019] Les ensembles d'insonorisation 10A, 10B comprennent, de bas en haut sur les Figures 1 et 2, une couche ressort de base 14, élastique et poreuse, un film intermédiaire fin 16, appliqué sur la couche ressort de base 14, une couche poreuse de rigidification 18 placée sur le film intermédiaire 16 et une couche supérieure fine résistive 20 disposée sur la couche poreuse 18.

[0020] En variante (non représentée), l'ensemble d'insonorisation comprend en outre une couche décorative, comme par exemple un décor ou une moquette disposée au-dessus de la couche supérieure résistive 20.

[0021] La couche ressort de base 14 est réalisée par exemple à base d'un feutre poreux et élastique de fibres, ou à base d'une mousse poreuse et élastique ou encore visco-élastique présentant des propriétés d'isolation acoustique.

[0022] Par « feutre », on entend au sens de la présente invention, un mélange de fibres de base et de liant. Les fibres peuvent être des fibres nobles et/ou recyclées, naturelles ou synthétiques, d'une seule ou de plusieurs natures. Des exemples de fibres naturelles pouvant être utilisées sont le lin, le coton, le chanvre, le bambou etc. Des exemples de fibres synthétiques pouvant être utilisées sont les fibres de verre, le kevlar, le polyamide, l'acrylique, le polyester, le polypropylène.

[0023] Le liant est par exemple une résine ou des fibres liantes qui présentent un point de fusion inférieur à celui des fibres de base à lier. Des exemples de résines sont les résines époxy, ou les résines phénoliques. Des exemples de fibres liantes sont le polypropylène, le polyéthylène, le polyamide, le polyester, ou les polyesters bicomposants.

[0024] Dans une variante, le feutre de la couche ressort de base 14 contient de la matière recyclée provenant de déchets d'origine interne ou externe, par exemple de chutes de pièces d'équipements automobiles, de rebuts de fabrication, ou de pièces de fin de vie d'un véhicule. Ces déchets sont par exemple broyés et incorporés dans le feutre sous forme de morceaux de matière divisée constitués par des agglomérats, des flocons ou des particules. Les composants des déchets peuvent être séparés avant ou pendant le broyage.

[0025] Dans la variante de couche ressort de base 14 en mousse, la mousse est à cellules ouvertes. Elle est par exemple réalisée en polyuréthanne. La mousse est injectée ou refendue.

[0026] En variante, la mousse injectée ou refendue contient également de la matière recyclée, telle que définie ci-dessus, et/ou de la charge minérale et/ou du 'bio-polyol'.

[0027] La couche ressort de base 14 est poreuse et présente une porosité adaptée pour présenter une résistivité au passage de l'air avantageusement comprise entre 10000 N.m^-4.s et 90000 N.m^-4.s, notamment égale à environ 30000 N.m^-4.s.

[0028] La résistance au passage de l'air ou sa résistivité est mesurée par la méthode décrite dans la thèse "Mesures des paramètres caractérisant un milieu poreux. Etude expérimentale du comportement acoustique des mousses aux basses fréquences.", Michel HENRY, soutenue le 3 octobre 1997 à l'Université du Mans.

[0029] Dans le cas du feutre, la couche 14 présente une masse surfacique comprise entre 200 g/m² et 2 000 g/m², avantageusement 800 g/m². Dans le cas de la mousse, la masse volumique de la couche 14 est comprise entre 30 kg/m³ et 70 kg/m³ et notamment environ 50 kg/m³.

[0030] L'épaisseur de la couche ressort de base 14, prise perpendiculairement à la surface 12, est avantageusement comprise entre 5 mm et 30 mm, et par exemple voisine de 15 mm.

[0031] Pour présenter des propriétés de ressort, la couche ressort de base 14 présente avantageusement un module élastique compris entre 100 Pa et 100000 Pa, notamment environ 40000 Pa.

[0032] Le film intermédiaire fin 16 présente une épaisseur comprise par exemple entre 10 µm et 500 µm, avantageusement 50 µm. Il présente une masse surfacique comprise entre 10 g/m² et 200 g/m², avantageusement 50 g/m².

[0033] Ce film 16 est étanche au passage de l'air. Il est réalisé par exemple à base d'un polymère thermoplastique monocouche comme du polyéthylène, du polypropylène ou du polyester. En variante, le film 16 est réalisé à base de polymères thermoplastiques multicouches, par exemple à base de polyéthylène / polyamide, de polyéthylène / polyamide / polyéthylène. Avantageusement, le film 16 est un film bicouche à base de polyamide / polyéthylène.

[0034] Lorsque la couche ressort de base 14 est réalisée en mousse, elle est injectée sur le film 16.

[0035] La couche poreuse de rigidification 18 est par exemple formée par un feutre, tel que défini ci-dessus. Celui-ci peut être comprimé.

[0036] Dans une variante, le feutre comprend un pourcentage élevé de microfibres, par exemple plus de 50% et avantageusement 80% de microfibres.

[0037] Par « microfibres », on entend des fibres de tailles inférieures à 0,9 dtex, avantageusement 0,7 dtex.

[0038] Dans une variante, le feutre contient également de la matière recyclée, telle que définie ci-dessus.

[0039] En variante, la couche poreuse de rigidification 18 est réalisée à base d'une mousse refendue à cellules ouvertes. Elle est par exemple réalisée en polyuréthanne.

[0040] Dans une variante, la mousse refendue contient également de la matière recyclée, telle que définie ci-dessus, et/ou de la charge minérale et/ou du 'bio-polyol'.

[0041] L'épaisseur de la couche poreuse de rigidification 18 est par exemple comprise entre 1 mm et 15 mm, par exemple égale à 10 mm.

[0042] Cette épaisseur est inférieure à 70% de l'épaisseur totale des couches 14, 16, 18, 20 de l'ensemble d'insonorisation. Avantageusement, cette épaisseur est comprise entre 20% et 70% de l'épaisseur totale.

[0043] Dans le cas d'une couche 18 en feutre, la masse surfacique de la couche 18 est comprise entre 200 g/m² et 3 000 g/m², avantageusement 1 600 g/m². Dans le cas d'une couche 18 en mousse, la densité de la couche 18 est comprise avantageusement entre 10 kg/m³ et 180 kg/m³.

[0044] La porosité de cette couche 18 est choisie pour que la résistance au passage de l'air de cette couche soit avantageusement comprise entre 500 N.m^-3.s et 3500 N.m^-3.s, notamment environ égale à 1600 N.m^-3.s.

[0045] La couche supérieure résistive 20 est par exemple réalisée à base d'un non-tissé résistif ou d'un matériau ayant une résistance au passage de l'air contrôlée (par exemple: un feutre de faible grammage, un textile etc) fixé sur la couche poreuse 18.

[0046] Elle présente une masse surfacique comprise entre 20 g/m² et 200 g/m², avantageusement 100 g/m².

[0047] Selon l'invention, la couche supérieure résistive 20 est poreuse pour présenter une résistance au passage de l'air faible comprise entre 200 N.m^-3.s et 2000 N.m^-3.s, avantageusement 1000 N.m^-3.s.

[0048] Deux exemples de structures d'ensembles d'insonorisation selon l'invention, réalisés à base des couches 14 à 20 telles que décrites plus haut, vont maintenant être décrits en regard des Figures 1 à 2.

[0049] Comme l'illustre la Figure 1, le premier ensemble d'insonorisation 10A selon l'invention comprend une couche ressort de base 14 telle que décrite plus haut, avantageusement en feutre, fixée sur la surface 12 du véhicule automobile, et un film intermédiaire fin 16 tel que décrit plus haut, avantageusement en polymère thermoplastique, assemblé sur la couche 14.

[0050] Cet ensemble 10A comprend une couche poreuse de rigidification 18 telle que décrite plus haut, avantageusement réalisée à base de feutre comprimé, et appliquée sur le film 16. Elle comprend en outre une couche supérieure résistive 20, telle que décrite plus haut, avantageusement réalisée à base de non-tissé, placée au contact de la couche 18 au dessus de cette couche 18.

[0051] Le premier ensemble selon l'invention 10A comprend, par exemple, une couche ressort de base 14 en feutre de fibres de coton et de résine époxy, de 15 mm d'épaisseur, présentant une masse surfacique égale à 800 g/m², et un film intermédiaire fin 16 étanche en polyéthylène / polyamide présentant une masse égale à 50 g/m². L'ensemble 10A comprend en outre une couche poreuse 18 de rigidification en feutre de fibres de coton et de résine époxy, d'épaisseur égale à 10 mm, de masse surfacique égale à 1600 g/m² et de résistance au passage de l'air égale à 1525 N.m^-3.s, et une couche supérieure résistive 20 en non-tissé présentant une résistance au passage de l'air égale à 1000 N.m^-3.s et une masse surfacique égale à 100g/m².

[0052] Un deuxième ensemble d'insonorisation selon l'invention 10B est représenté sur la Figure 2. Il diffère du premier ensemble 10A en ce que la couche ressort de base 14 est réalisée à base d'une mousse poreuse et élastique ou encore visco-élastique.

[0053] Cette couche ressort de base présente avantageusement une densité égale à 55 kg/m³_.

[0054] Dans les ensembles selon l'invention, la disposition d'une couche poreuse de rigidification 18 décompressée augmente l'absorption acoustique à travers l'ensemble 10A, 10B, en combinaison avec la couche supérieure résistive disposée 20 au-dessus de la couche poreuse 18.

[0055] Le film fin 16 en combinaison avec la couche supérieure résistive 20, compense la perte d'isolation résultant de l'épaisseur et de la décompression de la couche 18, et améliore de manière surprenante l'isolation fournie par l'ensemble.

[0056] Les ensembles d'insonorisation 10A, 10B selon l'invention présentent donc une très grande légèreté, avec des masses surfaciques globales inférieures à 3000 g/m², et une excellente absorption avec un coefficient d'absorption en champ diffus sensiblement supérieur ou égal à 0,8 sur une très large gamme de fréquences, et réglable en ajustant la résistance au passage de l'air de la couche supérieure 20 et l'épaisseur de la couche de rigidification 18.

[0057] Grâce au film 16 et à la couche supérieure 20, les ensembles 10A, 10B présentent des propriétés d'isolation améliorées par rapport à un ensemble bi-perméable classique de l'état de la technique, tout en conservant une bonne absorption.

[0058] A titre d'illustration, l'indice d'affaiblissement en dB et le coefficient d'absorption en champ diffus en fonction de la fréquence ont été simulés pour le premier ensemble 10A selon l'invention et pour un ensemble bi-perméable classique de l'état de la technique.

[0059] L'ensemble d'insonorisation de l'état de la technique comprend dans cet exemple une couche de feutre poreux et élastique d'épaisseur égale à 20 mm, de masse surfacique égale à 1150 g/m² et une couche de feutre comprimé d'épaisseur égale à 5 mm, de masse surfacique égale à 1400 g/m².

[0060] La Figure 3 illustre les courbes respectives 50, 52 de l'indice d'affaiblissement TL en dB en fonction de la fréquence pour le premier ensemble selon l'invention 10A (courbe 50) et pour l'ensemble de l'état de la technique (courbe 52). Un gain en isolation très net est observé pour les fréquences supérieures à 3000 Hz environ pour l'ensemble 10A selon l'invention.

[0061] Les courbes 54, 56 respectives du coefficient d'absorption α en champ diffus en fonction de la fréquence pour le premier ensemble 10A selon l'invention (courbe 54) et pour l'ensemble de l'état de la technique (courbe 56) sont représentés sur la Figure 4. Comme représenté sur cette Figure, une amélioration nette de l'absorption est observée pour l'ensemble 10A selon l'invention à des fréquences supérieures à 1600 Hz.

[0062] En référence à la Figure 5, la réduction de bruit globale est alors significative, comme l'illustrent la courbe 60 correspondant au premier ensemble 10A selon l'invention et la courbe 62 correspondant à l'ensemble de l'état de la technique.

[0063] Un ensemble selon l'invention peut comprendre la combinaison avantageuse des caractéristiques suivantes :

• la couche ressort de base 14 est un feutre dont la masse surfacique est sensiblement égale à 800 g/m² et l'épaisseur est sensiblement égale à 15 mm ;
• le film intermédiaire fin 16 est un film bicouche polyéthylène/polyamide dont la masse surfacique est égale à 50 g/m² ;
• la couche poreuse de rigidification 18 est un feutre dont la masse surfacique est égale à 1600 g/m² et l'épaisseur est égale à 10 mm ; et
• la couche supérieure 20 est un non-tissé résistif dont la résistance au passage de l'air est égale à 1000 N.m^-3.s.

[0064] L'étanchéité au passage de l'air du film 16 décrite plus haut est telle que le film 16 présente une résistance au passage de l'air trop élevée pour être mesurée par la méthode décrite dans la thèse "Mesures des paramètres caractérisant un milieu poreux. Etude expérimentale du comportement acoustique des mousses aux basses fréquences" de Michel HENRY soutenue le 3 octobre 1997 à l'université du Mans.

[0065] En outre, la couche de rigidification 18 est plus rigide que la couche ressort de base 16. Elle présente ainsi un module d'Young supérieur à 6.10³ Pa, par exemple compris entre 6.10³ Pa et 6.10⁶ Pa, et avantageusement environ égal à 15.10³ Pa.

[0066] La rigidité en flexion de la couche de rigidification 18 est plus grande que celle de la couche ressort 14. Cette rigidité en flexion est par exemple de 1,5 fois à 10 fois supérieure à celle de la couche ressort 14, et avantageusement au moins deux fois supérieure.

Revendications

1. Ensemble (10A, 10B) d'insonorisation pour véhicule automobile, du type comprenant :

- une couche ressort de base (14), élastique et poreuse, destinée à être placée en regard d'une surface (12) du véhicule automobile ;

- un film intermédiaire fin (16), assemblé sur la couche ressort de base (14) et présentant une masse surfacique inférieure à 200 g/m² ;

- une couche poreuse de rigidification (18) présentant une résistance au passage de l'air supérieure à 500 N.m^-3.s, la couche poreuse de rigidification (18) étant disposée sur le film intermédiaire fin (16) ;

- une couche supérieure (20), disposée sur la couche poreuse de rigidification (18) ;

caractérisée en ce que la couche supérieure (20) est poreuse et présente une résistance au passage de l'air comprise entre 200 N.m^-3.s et 2000 N.m^-3.s.

2. Ensemble (10A, 10B) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le film intermédiaire fin est étanche au passage de l'air.

3. Ensemble (10A, 10B) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche poreuse de rigidification (18) est comprise entre 20% et 70% de l'épaisseur totale de l'ensemble d'insonorisation.

4. Ensemble (10A, 10B) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche poreuse de rigidification (18) présente une résistance au passage de l'air comprise entre 500 N.m^-3.s et 3500 N.m^-3.s.

5. Ensemble (10A, 10B) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche poreuse de rigidification (18) est réalisée à base d'un feutre, d'un feutre comprimé ou d'une mousse refendue.

6. Ensemble (10A, 10B) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche poreuse de rigidification (18) présente une masse surfacique inférieure à 3000 g/m².

7. Ensemble (10A, 10B) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche supérieure (20) présente une masse surfacique inférieure à 200 g/m².

8. Ensemble (10A, 10B) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche supérieure (20) est réalisée à base d'un non-tissé résistif ou d'un matériau ayant une résistance au passage de l'air contrôlée.

9. Ensemble (10A, 10B) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le film intermédiaire fin (16) est monocouche ou multicouches et est réalisé à base d'au moins un polymère thermoplastique.

10. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une couche décorative disposée sur la couche supérieure (20).

11. Ensemble (10A) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche ressort de base (14) et la couche poreuse de rigidification (18) sont réalisées à base de feutre.

12. Ensemble (10A, 10B) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la rigidité en flexion de la couche de rigidification (18) est au moins 1,5 fois supérieure à la rigidité en flexion de la couche ressort de base (14).

Dessins