EP3852995A1 - Panneau de protection acoustique pour compartiment à moteur de véhicule automobile - Google Patents

Panneau de protection acoustique pour compartiment à moteur de véhicule automobile

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EP3852995A1
EP3852995A1 EP19769511.7A EP19769511A EP3852995A1 EP 3852995 A1 EP3852995 A1 EP 3852995A1 EP 19769511 A EP19769511 A EP 19769511A EP 3852995 A1 EP3852995 A1 EP 3852995A1
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EP
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shell
foam
skin
panel
density
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Withdrawn
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EP19769511.7A
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Arnaud Duval
Eric Brillon
Laurence LUCCHESE
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Treves Products Services and Innovation SAS
Original Assignee
Treves Products Services and Innovation SAS
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    • B60R13/0838—Insulating elements, e.g. for sound insulation for engine compartments
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    • B29L2031/30—Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
    • B29L2031/3005—Body finishings

Definitions

  • the invention relates to an acoustic protection panel for an engine compartment of a motor vehicle and to a method for producing such a panel.
  • a porous shell having a right side and a reverse side, said shell being based on polyurethane foam,
  • the shell therefore participates in the absorption of sound waves.
  • the object of the invention is to overcome this drawback.
  • the invention provides an acoustic protection panel for a motor vehicle engine compartment, said panel comprising:
  • a porous shell having a right side and a reverse side, said shell being based on polyurethane foam,
  • the foam of said shell is a foam with integral skin so that said shell has:
  • the overall density of said hull is between 150 and 350 kg / m 3 , so that said hull has a surface mass sufficient to play its mass role,
  • said skin present opposite the place, so as to optimize the absorption of acoustic waves at medium frequencies: o a thickness of between 0.3 and 2 mm, o and a permeability such that a 2 mm thick strip of foam cut from said shell and integrating said skin has a resistance to the passage of air of between 250 and 2000 Nsnr 3 .
  • polyurethane foams with integral skin comprise a core of moderate density foam surrounded by a high density skin of the same chemical nature, said core and said skin being produced in a single molding operation.
  • the skin corresponds to the fraction of thickness of foam which has a density greater than that of the heart, knowing that, in reality, this skin density gradually increases as we move towards the external surface.
  • the thickness of the skin depends in particular on the type of blowing agent used to form the foam, and also on the temperature and pressure conditions implemented in the mold.
  • the shell has a core of uniform density which will play a classic role of acoustic protection by absorption.
  • the shell is provided with a porous skin after molding, said skin with adequate permeability will be given, on the right side of said shell, the role usually assigned to the "resistive layer" known from the state of the art.
  • the invention provides a method of manufacturing such a panel.
  • a panel 1 for acoustic protection for a motor vehicle engine compartment comprising:
  • a porous shell 2 having a face face 3 and a reverse face 4, said shell being based on polyurethane foam, • a spring layer 5 of elastically compressible molded polyurethane foam overmolding said shell by said reverse side, part of the foam of said layer penetrating said shell over a fraction of its thickness so that said shell is provided on its reverse side an integrated waterproof barrier 6, so that said panel provides acoustic protection:
  • the foam of said shell is a foam with integral skin so that said shell has:
  • the overall density of said hull is between 150 and 350 kg / m 3 , so that said hull has a surface mass sufficient to play its mass role,
  • Said skin present on said right side, so as to optimize the absorption of acoustic waves at medium frequencies: o a thickness of between 0.3 and 2 mm, in particular between 0.4 and 0.7 mm,
  • a permeability such as a strip 9 of foam 2 mm thick 1 1 cut from said shell - for example by water jet cutting - and integrating said skin has a resistance to the passage of air between 250 and 2000 Nsnr 3 .
  • a strip 9 is preferably taken from a substantially flat area, for example having dimensions 50 ⁇ 50 mm.
  • the shell 2 has a Young's modulus in compression of between 10 6 and 10 8 Pa.
  • a shell sample 2 is taken by separating it from the spring layer 5, for example by cutting with a water jet.
  • the sample is taken from a substantially flat area of substantially constant thickness.
  • a shell 2 provided with such a Young module has sufficient stiffness to avoid the appearance of a resonance peak at high frequencies.
  • the heart 7 of the shell 2 has a relatively low tortuosity a - typically less than 1.8, making it possible to avoid, in the presence of the skin 8, saturation of the absorption at medium and high frequencies.
  • the shell 2 has a thickness - which can be variable - of between 3 and 30 mm, and in particular between 7 and 15 mm.
  • the shell 2 has an overall density of between 150 and 250 kg / m 3 .
  • the shell 2 With such a thickness combined with such an overall density, the shell 2 has a sufficient surface mass to make it effective as a mass in a mass-spring system in insulation.
  • the spring layer 5 has a Young's modulus in compression of between 10 4 and 2.10 5 Pa.
  • the spring layer 5 has a density between 40 and 120 kg / m 3 , and in particular between 70 and 90 kg / m 3 .
  • the foam of the spring layer 5 is also a foam with integral skin, its external face 10 being provided with a porous skin, in the same way as the place face 3 of the shell 2.
  • the spring layer 5 has a thickness of between 10 and 40 mm.
  • the water acts as an expansion agent (the proportion of water in the foam precursor mixture of the shell 2 being one of the factors making it possible to adjust its density ), as well as the mold temperatures and the density obtained after molding.

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  • Vehicle Interior And Exterior Ornaments, Soundproofing, And Insulation (AREA)
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Abstract

L'invention concerne un panneau (1) comprenant une coque (2) poreuse et une couche de ressort (5) dont une partie pénètre ladite coque ainsi pourvue en son envers d'une barrière (6) étanche intégrée, la mousse de ladite coque est une mousse à peau intégrale de sorte que ladite coque présente un cœur (7) de densité sensiblement homogène et une peau (8) poreuse, la densité globale de ladite coque étant comprise entre 150 et 350 kg/m3, ladite peau présentant une épaisseur comprise entre 0,3 et 2 mm et une perméabilité telle qu'une lamelle (9) de mousse de 2 mm d'épaisseur (11) découpée dans ladite coque et intégrant ladite peau présente une résistance au passage de l'air comprise entre 250 et 2000 N.s.m-3.

Description

Panneau de protection acoustique pour compartiment à moteur de véhicule automobile
L’invention concerne un panneau de protection acoustique pour compartiment à moteur de véhicule automobile et un procédé de réalisation d’un tel panneau.
Il est connu, par exemple du document FR-3 024 675-A1 , de réaliser un panneau de protection acoustique pour compartiment à moteur de véhicule automobile, ledit panneau comprenant :
• une coque poreuse présentant une face d’endroit et une face d’envers, ladite coque étant à base de mousse de polyuréthanne,
• une couche de ressort en mousse de polyuréthanne moulée élastiquement compressible surmoulant ladite coque par sa face d’envers, une partie de la mousse de ladite couche pénétrant ladite coque sur une fraction de son épaisseur de sorte que ladite coque soit pourvue en son envers d’une barrière étanche intégrée, de sorte que ledit panneau réalise une protection acoustique :
• par isolation, selon un principe de « masse-ressort » dont la masse est formée par ladite coque,
• et par absorption de par la porosité de ladite coque.
Avec un tel agencement, la coque participe donc à l’absorption des ondes sonores.
Cependant, on observe que cette absorption n’est pas optimisée dans le domaine des moyennes fréquences, notamment entre 500 et 1000 Hz.
Il est connu, lorsque l’on souhaite optimiser les propriétés d’absorption en moyennes fréquences d’un élément poreux - en l’occurrence la coque sus décrite - de le revêtir d’une « couche résistive », présentant une résistance au passage de l'air supérieure à celle dudit élément pour obtenir un effet « bi- perméable » tel que décrit par J. F. Allard dans l’ouvrage « Sound propagation in porous media », Elsevier, 2nd édition 2009, p.266-271 . Cependant, l’ajout d’une telle « couche résistive » entraine une complexification de la réalisation du panneau et un surcoût associé.
L’invention a pour but de pallier cet inconvénient.
A cet effet, et selon un premier aspect, l’invention propose un panneau de protection acoustique pour compartiment à moteur de véhicule automobile, ledit panneau comprenant :
• une coque poreuse présentant une face d’endroit et une face d’envers, ladite coque étant à base de mousse de polyuréthanne,
• une couche de ressort en mousse de polyuréthanne moulée élastiquement compressible surmoulant ladite coque par sa face d’envers, une partie de la mousse de ladite couche pénétrant ladite coque sur une fraction de son épaisseur de sorte que ladite coque soit pourvue en son envers d’une barrière étanche intégrée, de sorte que ledit panneau réalise une protection acoustique :
• par isolation, selon un principe de « masse-ressort » dont la masse est formée par ladite coque,
• et par absorption de par la porosité de ladite coque,
ledit panneau présentant en outre les caractéristiques suivantes :
• la mousse de ladite coque est une mousse à peau intégrale de sorte que ladite coque présente :
o un cœur de densité sensiblement homogène,
o et une peau poreuse correspondant à la fraction d’épaisseur où la densité de ladite mousse est supérieure à celle dudit cœur,
• la densité globale de ladite coque est comprise entre 150 et 350 kg/m3, de sorte que ladite coque présente une masse surfacique suffisante pour jouer son rôle de masse,
• ladite peau présente en face d’endroit, de manière à optimiser l’absorption des ondes acoustiques en moyennes fréquences : o une épaisseur comprise entre 0,3 et 2 mm, o et une perméabilité telle qu’une lamelle de mousse de 2 mm d’épaisseur découpée dans ladite coque et intégrant ladite peau présente une résistance au passage de l’air comprise entre 250 et 2000 N.s.nr3.
On précise ici que l’emploi du terme « densité » est un raccourci de langage signifiant « masse volumique » ; c’est pourquoi on y accole une unité de mesure (kg/m3).
Il est bien connu que les mousses de polyuréthane à peau intégrale comprennent un noyau de mousse à densité modérée entouré d'une peau de haute densité de même nature chimique, ledit noyau et ladite peau étant réalisés en une seule opération de moulage.
Comme précisé avant, la peau correspond à la fraction d’épaisseur de mousse qui présente une densité supérieure à celle du cœur, sachant que, en réalité, cette densité de peau augmente progressivement à mesure que l’on se dirige vers la surface externe.
L’épaisseur de la peau dépend notamment du type d’agent d’expansion utilisé pour former la mousse, et aussi des conditions de température et pression mises en œuvre dans le moule.
Quand on parle de densité globale de la coque, on considère son volume total pour la déterminer, sachant que ladite coque comprend :
• le cœur évoqué ci-dessus, pourvu d’une densité constante,
• la peau évoquée ci-dessus, pourvue d’une densité croissante à mesure que l’on se dirige vers sa surface externe,
• et une fraction de son épaisseur pénétrée par de la mousse issue de la couche de ressort. Avec l’agencement proposé, la coque présente un cœur de densité uniforme qui va jouer un rôle classique de protection acoustique par absorption.
Dans la mesure où la coque est pourvue d’une peau poreuse issue de moulage, on va conférer à ladite peau dotée d’une perméabilité adéquate, sur la face d’endroit de ladite coque, le rôle usuellement dévolu à la « couche résistive » connue de l’état de la technique.
On s’affranchit ainsi de l’ajout d’une « couche résistive », ladite couche étant formée par la peau qui est intégrée à la mousse, ce qui simplifie la réalisation du panneau et en abaisse le coût de fabrication.
On notera en outre que la présence d’une peau permet de protéger le panneau contre des fluides tels que l’eau ou l’huile auxquels il peut être exposé, et d’empêcher - ou du moins de limiter - la pénétration desdits fluides dans la coque qui ne pourrait alors plus jouer son rôle d’absorption si elle en était imprégnée.
Enfin, le fait de disposer d’un panneau moulé permet de lui conférer très aisément une géométrie permettant d’épouser au mieux la forme de l’élément de moteur à protéger, et ainsi de limiter les fuites acoustiques.
Selon un deuxième aspect, l’invention propose un procédé de fabrication d’un tel panneau.
D’autres particularités et avantages de l’invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence à la figure jointe qui est une vue en coupe schématique partielle d’un panneau selon une réalisation,
En référence à la figure, on décrit un panneau 1 de protection acoustique pour compartiment à moteur de véhicule automobile, ledit panneau comprenant :
• une coque 2 poreuse présentant une face d’endroit 3 et une face d’envers 4, ladite coque étant à base de mousse de polyuréthanne, • une couche de ressort 5 en mousse de polyuréthanne moulée élastiquement compressible surmoulant ladite coque par ladite face d’envers, une partie de la mousse de ladite couche pénétrant ladite coque sur une fraction de son épaisseur de sorte que ladite coque soit pourvue en son envers d’une barrière 6 étanche intégrée, de sorte que ledit panneau réalise une protection acoustique :
• par isolation, selon un principe de « masse-ressort » dont la masse est formée par ladite coque,
• et par absorption de par la porosité de ladite coque,
ledit panneau présentant en outre les caractéristiques suivantes :
• la mousse de ladite coque est une mousse à peau intégrale de sorte que ladite coque présente :
o un cœur 7 de densité sensiblement homogène,
o et une peau 8 poreuse correspondant à la fraction d’épaisseur où la densité de ladite mousse est supérieure à celle dudit cœur,
• la densité globale de ladite coque est comprise entre 150 et 350 kg/m3, de sorte que ladite coque présente une masse surfacique suffisante pour jouer son rôle de masse,
• ladite peau présente en ladite face d’endroit, de manière à optimiser l’absorption des ondes acoustiques en moyennes fréquences : o une épaisseur comprise entre 0,3 et 2 mm, notamment entre 0,4 et 0,7 mm,
o et une perméabilité telle qu’une lamelle 9 de mousse de 2 mm d’épaisseur 1 1 découpée dans ladite coque - par exemple par découpe au jet d’eau - et intégrant ladite peau présente une résistance au passage de l’air comprise entre 250 et 2000 N.s.nr3.
Pour faciliter la mesure, une lamelle 9 est de préférence prélevée dans une zone sensiblement plane, présentant par exemple des dimensions 50x50 mm. Selon une réalisation, la coque 2 présente un module de Young en compression compris entre 106 et 108 Pa.
Pour réaliser une telle mesure, on prélève un échantillon de coque 2 en la séparant de la couche ressort 5, par exemple par découpe au jet d’eau.
Pour faciliter la mesure, l’échantillon est prélevé dans une zone sensiblement plane et d’épaisseur sensiblement constante.
Une coque 2 pourvue d’un tel module de Young présente une raideur suffisante pour éviter l’apparition d’un pic de résonance en hautes fréquences.
Selon une réalisation, le cœur 7 de la coque 2 présente une tortuosité a~ relativement faible - typiquement inférieure à 1 ,8 - permettant d’éviter, en présence de la peau 8, une saturation de l’absorption en moyennes et hautes fréquences.
Selon une réalisation, la coque 2 présente une épaisseur - pouvant être variable - comprise entre 3 et 30 mm, et notamment entre 7 et 15 mm.
Selon une réalisation, la coque 2 présente une densité globale comprise entre 150 et 250 kg/m3.
Avec une telle épaisseur combinée à une telle densité globale, la coque 2 présente une masse surfacique suffisante pour la rendre efficace comme masse dans un système masse-ressort en isolation.
Selon une réalisation, la couche de ressort 5 présente un module de Young en compression compris entre 104 et 2.105 Pa.
Pour réaliser une telle mesure, on prélève un échantillon de couche de ressort 5 en la séparant de la coque 2, par exemple par découpe au jet d’eau. Selon une réalisation, la couche de ressort 5 présente une densité comprise entre 40 et 120 kg/m3, et notamment entre 70 et 90 kg/m3.
Selon une réalisation non représentée, la mousse de la couche de ressort 5 est elle aussi une mousse à peau intégrale, sa face externe 10 étant pourvue d’une peau poreuse, au même titre que la face d’endroit 3 de la coque 2.
On peut alors observer un phénomène d’absorption acoustique réalisé par la couche de ressort 5 avec amplification de l’absorption en moyennes fréquences liée à la présence de la peau, comme dans le cas de la coque 2, ce qui peut être très efficace lorsque ladite couche épouse des formes de moteur complexes.
Selon une réalisation, la couche de ressort 5 présente une épaisseur comprise entre 10 et 40 mm.
Pour réaliser la coque 2 et la couche de ressort 5, l’eau tient lieu d’agent d’expansion (la proportion d’eau dans le mélange précurseur de mousse de la coque 2 étant un des facteurs permettant permet d’ajuster sa densité globale), ainsi que les températures de moule et la densité obtenue après moulage.
On décrit enfin un procédé de réalisation d’un tel panneau 1 de protection acoustique, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
• réaliser une coque 2 absorbante, présentant une face d’endroit 3 et une face d’envers 4, en injectant dans un moule définissant une première cavité de moulage un premier mélange précurseur de mousse de polyuréthanne, la formulation dudit mélange et les conditions physiques du moulage étant agencées de sorte que ladite coque présente un cœur 7 de densité sensiblement homogène et une peau 8 poreuse formée sur ladite face d’endroit par la fraction d’épaisseur de mousse de densité accentuée,
• réaliser une deuxième cavité de moulage - par exemple en changeant le couvercle dudit moule - dans laquelle est disposée ladite coque, sa face d’envers 4 étant tournée vers ladite cavité, ladite cavité définissant un espace de moulage en regard de ladite face,
• surmouler ladite face d’envers par une couche de ressort 5 en injectant dans ledit espace un deuxième mélange précurseur de mousse de polyuréthanne élastiquement compressible, la formulation dudit mélange, les conditions physiques du moulage et la porosité de ladite peau sur ladite face d’envers étant agencées de sorte que la mousse de ladite couche pénètre ladite coque sur une fraction de son épaisseur de manière à réaliser une barrière 6 étanche.

Claims

REVENDICATIONS
1. Panneau (1 ) de protection acoustique pour compartiment à moteur de véhicule automobile, ledit panneau comprenant :
• une coque (2) poreuse présentant une face d’endroit (3) et une face d’envers (4), ladite coque étant à base de mousse de polyuréthanne,
• une couche de ressort (5) en mousse de polyuréthanne moulée élastiquement compressible surmoulant ladite coque par ladite face d’envers, une partie de la mousse de ladite couche pénétrant ladite coque sur une fraction de son épaisseur de sorte que ladite coque soit pourvue en son envers d’une barrière (6) étanche intégrée, de sorte que ledit panneau réalise une protection acoustique :
• par isolation, selon un principe de « masse-ressort » dont la masse est formée par ladite coque,
• et par absorption de par la porosité de ladite coque,
ledit panneau étant caractérisé en ce que :
• la mousse de ladite coque est une mousse à peau intégrale de sorte que ladite coque présente :
o un cœur (7) de densité sensiblement homogène,
o et une peau (8) poreuse correspondant à la fraction d’épaisseur où la densité de ladite mousse est supérieure à celle dudit cœur,
• la densité globale de ladite coque est comprise entre 150 et 350 kg/m3, de sorte que ladite coque présente une masse surfacique suffisante pour jouer son rôle de masse,
• ladite peau présente en ladite face d’endroit, de manière à optimiser l’absorption des ondes acoustiques en moyennes fréquences : o une épaisseur comprise entre 0,3 et 2 mm, o et une perméabilité telle qu’une lamelle (9) de mousse de 2 mm d’épaisseur (11 ) découpée dans ladite coque et intégrant ladite peau présente une résistance au passage de l’air comprise entre 250 et 2000 N.s.nr3.
2. Panneau selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la coque (2) présente un module de Young en compression compris entre 106 et 108 Pa.
3. Panneau selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la coque (2) présente une épaisseur comprise entre 3 et 30 mm, et notamment entre 7 et 15 mm.
4. Panneau selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la coque (2) présente une densité globale comprise entre 150 et 250 kg/m3.
5. Panneau selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la couche de ressort (5) présente un module de Young en compression compris entre 104 et 2.105 Pa.
6. Panneau selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la couche de ressort (5) présente une densité comprise entre 40 et 120 kg/m3.
7. Procédé de réalisation d’un panneau (1 ) de protection acoustique selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
• réaliser une coque (2) absorbante, présentant une face d’endroit (3) et une face d’envers (4), en injectant dans un moule définissant une première cavité de moulage un premier mélange précurseur de mousse de polyuréthanne, la formulation dudit mélange et les conditions physiques du moulage étant agencées de sorte que ladite coque présente un cœur (7) de densité sensiblement homogène et une peau (8) poreuse formée sur ladite face d’endroit par la fraction d’épaisseur de mousse de densité accentuée, • réaliser une deuxième cavité de moulage dans laquelle est disposée ladite coque, sa face d’envers (4) étant tournée vers ladite cavité, ladite cavité définissant un espace de moulage en regard de ladite face,
• surmouler ladite face d’envers par une couche de ressort (5) en injectant dans ledit espace un deuxième mélange précurseur de mousse de polyuréthanne élastiquement compressible, la formulation dudit mélange, les conditions physiques du moulage et la porosité de ladite peau sur ladite face d’envers étant agencées de sorte que la mousse de ladite couche pénètre ladite coque sur une fraction de son épaisseur de manière à réaliser une barrière (6) étanche.
EP19769511.7A 2018-09-20 2019-09-19 Panneau de protection acoustique pour compartiment à moteur de véhicule automobile Withdrawn EP3852995A1 (fr)

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