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Title:
MOUNTING OF AN ACOUSTIC PROTECTION PANEL ON A MOTOR VEHICLE SHEET METAL PANEL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/260302
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to the mounting of an acoustic protection panel (1) on a motor vehicle sheet metal panel (10), said acoustic panel successively comprising a shell (2), an impermeable barrier (7) and a spring layer (6) placed on the sheet metal panel, the stiffening layer being covered with an ultra-compressible porous fibrous layer (8) having, in accordance with standard ISO 3386-1 (01.06.1986), a compressive stress characteristic CC75 of less than 20 kPa, said mounting comprising a second type of member (14) extending over a fraction of the ultra-compressible layer, said fraction representing less than 50% of the area of the layer, and at least some of the fraction being compressed by the member by at least 75% of its thickness in the non-compressed state.

Inventors:
DUVAL ARNAUD (FR)
ROUX MAXIME (FR)
CRIGNON GUILLAUME (FR)
Application Number:
EP2020/067534
Publication Date:
December 30, 2020
Filing Date:
June 23, 2020
Export Citation:
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Assignee:
TREVES PRODUCTS SERVICES & INNOVATION (FR)
International Classes:
B32B5/02; B32B5/06; B32B5/16; B32B5/18; B32B5/20; B32B5/24; B32B5/26; B32B5/30; B32B7/09; B32B27/32; B60R13/08; G10K11/168
Foreign References:
FR3049752A12017-10-06
US20180268800A12018-09-20
US20180268801A12018-09-20
FR2908550A12008-05-16
FR3070899A12019-03-15
Other References:
MANUEL ETCHESSAHAR: "Caractérisation mécanique en basses fréquences des matériaux acoustiques", LE MANS, 2002, pages 32 - 40
J.F. ALLARD: "Sound propagation in porous media", 2009, ELSEVIER, article "bi- perméable", pages: 266 - 271
Attorney, Agent or Firm:
SAYETTAT, Julien (FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1. Montage d’un panneau (1 ) de protection acoustique sur une tôle (10) de véhicule automobile, ledit panneau comprenant successivement :

• une coque (2) comprenant une couche de rigidification (5) poreuse, ladite couche comprenant un matériau particulaire ou fibreux mélangé à un agent de liaison,

• une barrière étanche (7),

• une couche de ressort (6),

ledit montage présentant les caractéristiques suivantes :

• ladite couche de ressort est posée sur ladite tôle,

• il comprend en outre un deuxième type d’organe (14) s’étendant en regard de ladite tôle de sorte qu’une partie dudit panneau soit insérée entre ladite tôle et ledit organe,

ledit montage étant caractérisé en ce que :

• ladite couche de rigidification est recouverte par une couche fibreuse poreuse ultra-compressible (8) présentant, selon la norme ISO 3386-1 (01.06.1986), une caractéristique de contrainte en compression CC75 inférieure à 20 kPa,

• ledit organe s’étend sur une fraction de ladite couche ultra-compressible, ladite fraction représentant moins de 50% de la surface de ladite couche, au moins une partie de ladite fraction étant comprimée par ledit organe d’au moins 75% de son épaisseur à l’état non comprimé.

2. Montage selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la couche ultra- compressible (8) est à base de fibres de titre inférieur à 2 dtex, et notamment inférieur à 1 dtex.

3. Montage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche ultra-compressible (8) présente une épaisseur à l’état non comprimé comprise entre 10 et 25 mm.

4. Montage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche de rigidification (5) est à base de fibres de structure reliées entre elles par des fibres liantes comprenant une âme, pourvue d’une gaine fusible.

5. Montage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche de rigidification (5) est à base de flocons de mousse de polyuréthanne élastiquement compressible liés entre eux par des fibres liantes comprenant une âme pourvue d’une gaine fusible.

6. Montage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la couche de rigidification (5) présente un module de Young quasi-statique supérieur à 1 MPa.

7. Montage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la barrière étanche (7) est au choix :

• sous forme d’un film thermoplastique,

• ou sous forme d’une croûte sur-densifiée issue d’une couche de ressort (6) à base de mousse de polyuréthanne élastiquement compressible surmoulant la coque (2) en la pénétrant au moins partiellement de manière à former ladite croûte.

8. Montage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la couche de ressort (6) est, au choix, à base de :

• flocons de mousse de polyuréthanne élastiquement compressible liés entre eux par des fibres liantes comprenant une âme pourvue d’une gaine fusible,

• ou de mousse de polyuréthanne élastiquement compressible,

• ou de feutre.

9. Montage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il comprend en outre, disposée sur la face externe de la couche ultra- compressible (8), une couche résistive (9) de non tissé de masse surfacique comprise entre 20 et 150 g/m2 et de résistance au passage de l'air comprise entre 200 et 2000 N.s.nr3, ladite résistance au passage de l'air étant supérieure à celle de ladite couche ultra-compressible. 10. Panneau (1 ) pour un montage selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit panneau comprenant :

• une coque (2) comprenant une couche de rigidification (5) poreuse, ladite couche comprenant un matériau particulaire ou fibreux mélangé à un agent de liaison,

· une barrière étanche (7),

• une couche de ressort (6),

sachant que ladite couche de rigidification est recouverte par une couche fibreuse poreuse ultra-compressible (8) présentant, selon la norme ISO 3386-1 (01.06.1986), une caractéristique de contrainte en compression CC75 inférieure à 20 kPa.

Description:
DESCRIPTION

Titre : Montage d’un panneau de protection acoustique sur une tôle de véhicule automobile

L’invention concerne un montage d’un panneau de protection acoustique sur une tôle de véhicule automobile et un panneau pour un tel montage.

Il est connu de réaliser un montage d’un panneau de protection acoustique sur une tôle de véhicule automobile - par exemple une tôle de tablier -, ledit panneau comprenant successivement :

• une coque comprenant une couche de rigidification poreuse, ladite couche comprenant un matériau particulaire ou fibreux mélangé à un agent de liaison,

• une barrière étanche,

• une couche de ressort,

ledit montage présentant les caractéristiques suivantes :

• ladite couche de ressort est posée sur ladite tôle,

• il comprend en outre un deuxième type d’organe - par exemple sous forme de bloc de climatisation - s’étendant en regard de ladite tôle de sorte qu’une partie dudit panneau soit insérée entre ladite tôle et ledit organe.

Une telle réalisation met en oeuvre un panneau présentant à la fois des propriétés d’absorption et d’isolation acoustique.

L’absorption est notamment réalisée par la couche de rigidification.

Quant à l’isolation, elle est générée par la barrière étanche en combinaison avec la masse de la coque, l’ensemble formant une « couche massique » disposée sur la couche de ressort, de manière à réaliser une isolation de type « masse- ressort ». La couche de rigidification permet d’apporter une absorption satisfaisante en hautes fréquences, notamment supérieures à 1000 Hz.

Cependant, avec un tel agencement, l’absorption peut s’avérer insuffisante dans les moyennes fréquences, notamment entre 500 et 1000 Hz.

L’absorption en moyennes fréquences pourrait être améliorée par l’ajout sur la couche de rigidification d’une couche fibreuse poreuse décomprimée.

Le problème est qu’une telle couche décomprimée, pour pouvoir être efficace, doit présenter une épaisseur importante, par exemple de l’ordre de 15 mm, ce qui peut s’avérer incompatible avec les contraintes géométriques existant dans le véhicule du fait d’un espace réduit entre l’organe et la tôle.

L’invention a pour but de proposer un agencement qui permette d’améliorer l’absorption en moyennes fréquences sans présenter d’impact notable en termes d’encombrement et d’interférence avec des éléments environnant le panneau.

A cet effet, et selon un premier aspect, l’invention propose un montage d’un panneau de protection acoustique sur une tôle de véhicule automobile, ledit panneau comprenant successivement :

• une coque comprenant une couche de rigidification poreuse, ladite couche comprenant un matériau particulaire ou fibreux mélangé à un agent de liaison,

• une barrière étanche,

• une couche de ressort,

ledit montage présentant les caractéristiques suivantes :

• ladite couche de ressort est posée sur ladite tôle,

• il comprend en outre un deuxième type d’organe s’étendant en regard de ladite tôle de sorte qu’une partie dudit panneau soit insérée entre ladite tôle et ledit organe, sachant que :

• ladite couche de rigidification est recouverte par une couche fibreuse poreuse ultra-compressible présentant, selon la norme ISO 3386-1 (01 .06.1986), une caractéristique de contrainte en compression CC75 inférieure à 20 kPa,

• ledit organe s’étend sur une fraction de ladite couche ultra-compressible, ladite fraction représentant moins de 50% de la surface de ladite couche, au moins une partie de ladite fraction étant comprimée par ledit organe d’au moins 75% de son épaisseur à l’état non comprimé.

On rappelle ici que CC75 correspond à une compression de 75% par rapport à l’épaisseur initiale de la couche ultra-compressible, c'est à dire que ladite couche une fois compressée présente une épaisseur de 25% de son épaisseur avant compression.

La norme ISO 3386-1 (01 .06.1986) est usuellement prévue pour mesurer la caractéristique de contrainte en compression d’un matériau cellulaire ; cependant, la demanderesse a choisi de l’utiliser pour mesurer cette même caractéristique sur la couche ultra-compressible prévue dans le cadre de l’invention.

Avec l’agencement proposé, la couche fibreuse ultra-compressible apporte une amélioration de l’absorption en moyennes fréquences.

Et elle peut s’écraser de façon très importante lorsque l’environnement du panneau le requiert, notamment de par la présence du deuxième type d’organe.

Avec un tel agencement, la forte propension à la compression de la couche ultra- compressible permet que le panneau puisse être monté dans le véhicule malgré la présence du deuxième type d’organe qui aurait pu générer une impossibilité géométrique de réaliser le montage. Et la partie de couche ultra-compressible qui est comprimée par l’organe continue, malgré sa compression, à jouer un rôle dans l’absorption acoustique réalisée par le panneau, même si cette absorption est décalée des moyennes fréquences vers des fréquences plus élevées.

Il est donc requis de minimiser la partie comprimée de la couche ultra- compressible ; c’est la raison pour laquelle la fraction de couche ultra- compressible sur laquelle s’étend l’organe doit représenter moins de 50% - et notamment moins de 25% - de la surface totale de ladite couche.

Selon un autre aspect, l’invention propose un panneau d’un tel montage.

D’autres particularités et avantages de l’invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux figures jointes, dans lesquelles :

- la figure 1 a est une vue en coupe schématique d’un montage d’un panneau selon une première réalisation,

- la figure 1 b est une vue en coupe schématique d’un montage d’un panneau selon une deuxième réalisation,

- la figure 2 présente une comparaison de la perte de transmission (en ordonnées) en fonction de la fréquence (en Hertz) pour différents échantillons de panneaux selon la première réalisation,

- la figure 3 présente une comparaison du coefficient d’absorption (en ordonnées) en champ diffus a en fonction de la fréquence (en Hertz), pour les mêmes échantillons que ceux de la figure 2,

- la figure 4 représente une comparaison de la perte de bruit (en ordonnées), en pression acoustique entre deux cavités de 1 m 3 séparées par 1 m 2 d’échantillon mis sur une tôle, en fonction de la fréquence (en Hertz), pour les mêmes échantillons que ceux des figures 2 et 3, sachant que les échantillons utilisés dans les figures 2 à 4 sont définis comme suit : • les courbes A sont relatives à un échantillon de panneau présentant les caractéristiques suivantes : • coque de masse surfacique de 2000 g/m 2 et d’épaisseur de 7 mm (couche d’envers : 100 g/m 2 ; couche intermédiaire : 600 g/m 2 ; couche de rigidification fibreuse : 1300 g/m 2 ),

• couche de ressort de masse volumique de 50 kg/m 3 , d’épaisseur de 18 mm et de module de Young quasi statique (voir dans la suite de la description sa méthode de mesure) de 30 kPa,

• les courbes B sont relatives à un échantillon selon la définition des courbes A, la masse surfacique de la couche de rigidification étant abaissée à 950 g/m 2 de manière à conserver la masse de la coque (l’impact sur l’absorption étant quasiment inchangé pour une telle densité élevée), pourvu en outre d’une couche ultra-compressible d’épaisseur de 15 mm, de masse volumique de 30 kg/m 3 , et de résistance au passage de l'air de 300 N.s.nr 3 ,

• les courbes C sont relatives à un échantillon selon la définition des courbes B pourvus en outre d’une couche résistive sous forme de non tissé de masse surfacique de 100 g/m 2 et de résistance au passage de l’air de 1000 N.s.nr 3 , la couche de rigidification étant abaissée à 850 g/m 2 de manière à conserver la masse de la coque (l’impact sur l’absorption étant quasiment inchangé pour une telle densité élevée).

En référence aux figures, on décrit un montage d’un panneau 1 de protection acoustique sur une tôle 10 de véhicule automobile, ledit panneau comprenant successivement :

• une coque 2 comprenant une couche de rigidification 5 poreuse, ladite couche comprenant un matériau particulaire ou fibreux mélangé à un agent de liaison,

• une barrière étanche 7,

• une couche de ressort 6,

ledit montage présentant les caractéristiques suivantes :

• ladite couche de ressort est posée sur ladite tôle, • il comprend en outre un deuxième type d’organe 14 s’étendant en regard de ladite tôle de sorte qu’une partie dudit panneau soit insérée entre ladite tôle et ledit organe,

ledit montage présentant en outre les caractéristiques suivantes :

• ladite couche de rigidification est recouverte par une couche fibreuse poreuse ultra-compressible 8 présentant, selon la norme ISO 3386-1 (01.06.1986), une caractéristique de contrainte en compression CC75 inférieure à 20 kPa,

• ledit organe s’étend sur une fraction de ladite couche ultra-compressible, ladite fraction représentant moins de 50% - et notamment moins de 25% - de la surface de ladite couche, au moins une partie de ladite fraction étant comprimée par ledit organe d’au moins 75% de son épaisseur à l’état non comprimé.

La couche de ressort 6 est notamment à porosité ouverte, ce qui signifie que les pores dont elle est pourvue communiquent entre eux.

Selon une réalisation, la partie comprimée d’au moins 75% de son épaisseur représente au moins 10% de la surface de la couche ultra-compressible 8.

L’amélioration de l’absorption en moyennes fréquences, apportée par la couche ultra-compressible 8, est visualisée en figure 3 (voir les courbes B et C comparées à la courbe A).

Selon une réalisation, la couche ultra-compressible 8 est à base de fibres - notamment de polyéthylène téréphtalate - de titre inférieur à 2 dtex, et notamment inférieur à 1 dtex.

Selon une réalisation, la couche ultra-compressible 8 présente une épaisseur à l’état non comprimé comprise entre 10 et 25 mm, et notamment entre 10 et 20 mm. Typiquement, la couche ultra-compressible 8 peut présenter, à l’état non comprimé, une masse volumique inférieure à 35 kg/m 3 .

Selon une réalisation, la coque 2 présente une épaisseur comprise entre 3 et 15 mm.

Selon la première réalisation, illustrée en figure 1 a, la coque 2 est moulée par thermocompression et comprend successivement :

• une couche d’envers 3 poreuse à base de fibres, notamment en non tissé,

• une couche intermédiaire 4 à base de broyât de matériau recyclé,

• et une couche de rigidification 5 poreuse, ladite couche comprenant un matériau particulaire ou fibreux mélangé à un agent de liaison thermoplastique.

En particulier, la couche intermédiaire 4 peut présenter une masse surfacique comprise entre 500 et 3000 g/m 2 .

Selon divers modes de réalisation, la couche intermédiaire 4 est à base :

• d’élastomère thermoplastique chargé avec une poudre minérale,

• et/ou de fibres,

• et/ou de polyvinyle butyral (PVB).

Selon un mode de réalisation, la couche d’envers 3 présente une masse surfacique comprise entre 20 et 150 g/m 2 .

Selon divers modes de réalisation, les couches 3,4,5 de la coque sont associées entre elles par aiguilletage et/ou par collage à l’aide de la fusion, au moins partielle, de la couche intermédiaire 4.

Selon la deuxième réalisation, illustrée en figure 1 b, la coque 2 est moulée par thermocompression et comprend uniquement la couche de rigidification 5. Selon un mode de réalisation applicable aux deux réalisations, la couche de rigidification 5 est à base de fibres de structure reliées entre elles par des fibres liantes comprenant une âme, par exemple en polyester, pourvue d’une gaine fusible, par exemple en co-polyester, ou encore par un liant à base de polypropylène.

Selon un autre mode de réalisation applicable aux deux réalisations, la couche de rigidification 5 est à base de flocons de mousse de polyuréthanne élastiquement compressible liés entre eux par des fibres liantes, telles que décrites ci-dessus, comprenant une âme pourvue d’une gaine fusible.

Selon un mode de réalisation applicable aux deux réalisations, la couche de rigidification 5 présente une masse surfacique comprise entre 500 et 4000 g/m 2 .

Selon un mode de réalisation applicable aux deux réalisations, la couche de rigidification 5 présente un module de Young quasi-statique supérieur à 1 MPa.

Le module de Young quasi-statique de la couche de rigidification 5 est mesuré par exemple en utilisant le QMA (Quasi-static Mechanical Analyser) de l’Université de Sherbrooke en très basse fréquence, entre 1 et 100 Hz, la valeur à 10 Hz ou 20 Hz étant prise comme référence (cf. thèse de doctorat de Manuel Etchessahar : « Caractérisation mécanique en basses fréquences des matériaux acoustiques », p.32-40, Le Mans 2002).

La raideur de la couche de rigidification 5 résulte notamment de sa compression lors de la fabrication de la coque 2, compression que l’homme du métier saura aisément ajuster pour atteindre la raideur attendue.

Selon divers modes de réalisation applicables aux deux réalisations, la barrière étanche 7 est au choix :

• sous forme d’un film thermoplastique, d’épaisseur notamment comprise entre 70 et 100 microns, • ou sous forme d’une croûte sur-densifiée issue d’une couche de ressort 6 à base de mousse de polyuréthanne élastiquement compressible surmoulant la coque 2 en la pénétrant au moins partiellement de manière à former ladite croûte ; dans le cas d’une coque 2 comprenant une couche d’envers 3 et une couche intermédiaire 4, la mousse pénètre au moins partiellement ladite couche d’envers, et éventuellement ladite couche intermédiaire, sachant que la mousse peut également pénétrer partiellement la couche de rigidification 6.

Selon divers modes de réalisation applicables aux deux réalisations, la couche de ressort 6 est, au choix, à base de :

• flocons de mousse de polyuréthanne élastiquement compressible liés entre eux par des fibres liantes comprenant une âme pourvue d’une gaine fusible, comme décrit précédemment,

• ou de mousse de polyuréthanne élastiquement compressible,

• ou de feutre.

Selon un mode de réalisation applicables aux deux réalisations, la couche de ressort 6 présente une masse volumique comprise entre 40 et 60 kg/m 3 .

Selon les réalisations représentées, le montage comprend en outre, disposée sur la face externe de la couche ultra-compressible 8, une couche résistive 9 de non tissé de masse surfacique comprise entre 20 et 150 g/m 2 et de résistance au passage de l'air comprise entre 200 et 2000 N.s.nr 3 , ladite résistance au passage de l'air étant supérieure à celle de ladite couche ultra-compressible.

L’ajout d’une telle couche résistive 9 sur la couche ultra-compressible 8 permet une optimisation de l’absorption, notamment dans le domaine des moyennes fréquences (voir courbe C, figure 3).

En effet, le recouvrement de la couche ultra-compressible 8 par la couche résistive 9, présentant une résistance au passage de l'air supérieure à celle de ladite couche ultra-compressible, permet de mettre en oeuvre un effet « bi- perméable », tel que décrit notamment par J. F. Allard dans l’ouvrage « Sound propagation in porous media », Elsevier, 2 nd édition 2009, p.266-271 , un tel effet permettant, comme mentionné ci-dessus, d’optimiser l’absorption en moyennes fréquences.

On voit que la couche résistive 9 permet aussi une amélioration de l’isolation en hautes fréquences, typiquement au-delà de 1000 Hz (courbe C, figure 2).

L’amélioration de l’isolation en hautes fréquences et de l’absorption en moyennes fréquences se traduisent par un gain significatif en réduction du bruit sur presque toute la plage de fréquences, avec une amélioration de 3 à 5 dB entre 500 Hz et

10 kHz (figure 4).

11 en résulte que l’on peut, à iso-performance acoustique, baisser le poids des panneaux 1 , notamment de l’ordre de 30% avec la couche résistive 9.

Comme représenté en figure 1 a, une telle réalisation étant applicable de façon non représentée à la réalisation représentée en figure 1 b, on peut prévoir que le montage comprenne en outre un premier type d’organe 1 1 - par exemple un passage de câbles - traversant le panneau 1 au travers d’un orifice 12, ledit organe présentant une couronne 13 saillant radialement, ladite couronne prenant appui, selon toute sa périphérie, en contact serrant contre la couche de rigidification 5, la couche ultra-compressible 8 ayant été évidée dans la zone dudit contact de manière à ne pas s’interposer entre ladite couronne et ladite couche de rigidification,

Avec un tel agencement, on assure une protection acoustique optimisée au niveau d’un passage d’organe 1 1 traversant.

En effet, la couronne 13 prend appui sur la couche de rigidification 5 qui va réaliser une absorption du bruit propagé par des fuites éventuelles au niveau de l’orifice 12, une telle absorption ne pouvant se faire quand ladite couronne vient prendre appui contre une « couche massique » à base d’élastomère chargé en charge minérale, comme on peut en trouver dans certains agencements de type « masse-ressort ».

On décrit à présent un panneau 1 d’un tel montage, ledit panneau comprenant :

· une coque 2 comprenant une couche de rigidification 5 poreuse, ladite couche comprenant un matériau particulaire ou fibreux mélangé à un agent de liaison,

• une barrière étanche 7,

• une couche de ressort 6,

sachant que ladite couche de rigidification est recouverte par une couche fibreuse poreuse ultra-compressible 8 présentant, selon la norme ISO 3386-1 (01.06.1986), une caractéristique de contrainte en compression CC75 inférieure à 20 kPa.