FR2756225A1 - Vitrage feuillete de protection acoustique pour vehicule - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un vitrage de protection acoustique destiné aux véhicules constitué d'un vitrage feuilleté dont le film intercalaire procure un amortissement des vibrations transmises notamment par voie solidienne.

Description

VITRAGE FEUILLETE DE PROTECTION ACOUSTIQUE POUR VEHICULE
La présente invention concerne un vitrage pour véhicule et particulièrement pour véhicule automobile, possédant des performances d'isolation acoustique améliorées et spécialement par rapport aux bruits d'origine solidienne.
Parmi toutes les qualités concourant au confort dans les moyens de transport modernes comme les trains et les automobiles, le silence devient déterminant. En effet, les autres sources de désagrément d'origine mécanique, thermique, de visibilité, etc... ont été peu à peu maîtrisées. Mais l'amélioration du confort acoustique présente de nouvelles difficultés, les bruits d'origine aérodynamique, c'est-à-dire créés par le frottement de l'air sur le véhicule en déplacement, ont pu, au moins en partie, être eux-mêmes traités à leur source, c'est-à-dire que pour économiser l'énergie, les formes ont été modifiées, on a amélioré la pénétration dans l'air et diminué les turbulences qui sont ellesmêmes source de bruits. Parmi les parois d'un véhicule qui séparent la source de bruits aérodynamiques extérieure de l'espace intérieur où se trouve le passager, les vitrages sont évidemment les plus difficiles à traiter. On ne peut utiliser des absorbants pâteux ou fibreux réservés aux parois opaques et pour des raisons pratiques ou de poids, les épaisseurs ne peuvent être augmentées inconsidérablement. Le brevet européen EP-B1-0 387 148 propose des vitrages qui réalisent une bonne isolation contre les bruits d'origine aérodynamique sans que leur poids et/ou leur épaisseurs soient trop augmentés. Le brevet propose ainsi un vitrage feuilleté dont l'intercalaire possède un amortissement à la flexion v = Af/fc supérieur à 0,15, la mesure étant effectuée en excitant par un choc un barreau feuilleté de 9 cm de longueur et 3 cm de largeur fait d'un verre feuilleté où la résine est entre deux verres épais chacun de 4 mm, et en mesurant f,, fréquence de résonance du premier mode, et Af, largeur du pic à une amplitude A/A12 où A est l'amplitude maximum à la fréquence f0 de telle sorte que son indice d'affaiblissement acoustique ne se différencie pour aucune des fréquences supérieures à 800 Hz de plus de 5 dB d'un indice de référence augmentant de 9 dB par octave jusqu'à 2000 Hz et de 3 dB par octave aux fréquences supérieures. De plus,
I'écart-type C des différences de son indice d'affaiblissement acoustique par rapport à l'indice de référence reste inférieur à 4 dB. Les épaisseurs des deux verres peuvent être identiques et égales à 2,2 mm. Ce brevet propose ainsi une solution générale au problème de l'isolement acoustique aux bruits aérodynamiques d'un véhicule.
Cependant les bruits eux-mêmes comme les bruits de moteur, bruits de roulements ou de suspension doivent par la même occasion être traités. Ces bruits ont déjà été traités à leur origine ou, en partie, au cours de leur propagation, soit aérienne (revêtement absorbant en particulier) ou dans les solides (pièces de liaison en élastomère par exemple). Au niveau des vitrages, le brevet européen EP-B1 -0 100 701 propose des vitrages qui réalisent une bonne protection contre les bruits de route, c'est-à-dire une bonne isolation des bruits au cours de leur propagation aérienne.
Un des vitrages selon ce brevet comprend au moins un vitrage feuilleté et la résine du vitrage feuilleté est telle qu'un barreau de 9 cm de longueur et de 3 cm de largeur constitué d'un verre feuilleté comprenant deux feuilles de verre de 4 mm d'épaisseur réunies par une couche de 2 mm de cette résine, ait une fréquence critique qui diffère au plus de 35 % de celle d'un barreau de verre ayant la même longueur, la même largeur et 4 mm d'épaisseur. Les vitrages selon ce brevet présentent un excellent indice d'affaiblissement acoustique vis-à-vis du trafic routier.
Par contre, le traitement des vitrages contre les bruits d'origine solidienne, c'est-à-dire contre les bruits transmis par l'intermédiaire des solides, est plus difficile à réaliser. En effet, il s'avère que l'emploi de pièces de liaison reste insuffisant pour éviter la transmission du bruit par vibration des vitrages. II a été constaté, à cet effet, qu'à certaines vitesses de rotation du moteur, un bourdonnement perceptible par le passager apparaissait et causait ainsi une source de désagrément. En effet, la rotation du moteur provoque la création de vibrations qui se transmettent, par exemple, à la carrosserie et ainsi, par effet de chaîne, aux vitrages. On sait que l'énergie acquise par un objet soumis à un choc engendre un phénomène de vibration et qu'aussitôt après le choc, I'objet redevenu libre vibre selon son propre mode. A chaque mode est associé une fréquence de vibration. L'amplitude de la vibration dépend de l'excitation initiale, c'est-à-dire de la composante spectrale du choc (amplitude du choc à la fréquence étudiée) et de la zone d'impact du choc, la déformation modale étant plus ou moins importante selon que le choc se produit à un neutre ou à un noeud de vibration.
Pour qu'un mode propre soit excité, il faut (1) que la déformation provoquée au point d'impact ne se situe pas sur un noeud de vibration du mode, (2) que le spectre d'énergie de choc ait une composante à la fréquence de résonnance du mode.
Cette dernière condition est pratiquement toujours remplie, car un choc très bref présente un spectre d'énergie pratiquement uniforme.
La première condition est également remplie et, pour un barreau libre à ses extrémités, par exemple, il suffit de taper à l'une des extrémités pour exciter tous les modes.
Dans l'application en l'occurence, I'excitation solidienne est périphérique et les inventeurs ont mis en évidence qu'à certaines fréquences de vibration du moteur, c'est-à-dire à certaines vitesses de rotation du moteur, les vitrages et l'habitacle du véhicule avaient chacun un mode de vibration, dont le couplage amplifiait le bourdonnement, issu du rayonnement des bruits provenant en 'occurrence du moteur, par les vitrages. Bien entendu, la vitesse de rotation du moteur à l'origine de ces phénomènes est particulière à chaque type de véhicule et ne peut être ainsi généralisée à une unique valeur.
La demanderesse a établi qu'en utilisant une résine répondant à des conditions originales, différentes de celles proposées dans les brevets précédemment cités, pour réunir les feuilles d'un feuilleté de verre, ce dernier propose des qualités d'amortissement des sons audibles d'origine solidienne particulièrement satisfaisantes, bien supérieures à celles obtenues jusqu'alors.
L'invention a pour but un vitrage pour véhicule possédant des propriétés d'isolation acoustique et en particulier, des propriétés permettant une diminution des bruits rayonnée par le vitrage sous excitation solidienne.
Un autre but de l'invention est de proposer un tel vitrage qui réalise une bonne protection contre les bruits d'origine solidienne tout en conférant aux vitrages des performances acoustiques améliorées contre les bruits d'origine aérodynamique et également contre les bruits extérieurs.
Le vitrage selon l'invention destiné à assurer la protection acoustique d'un véhicule et notamment la protection contre les bruits d'origine solidienne, est constitué d'un vitrage feuilleté comprenant un film intercalaire possédant un facteur de perte tan8 supérieur à 0,6 et un module de cisaillement G' inférieure à 2.107 N/cm2 et plus particulièrement compris entre 106 et 2.107 N/cm2, dans un domaine de température compris entre 10 et 600C, dans un domaine de fréquence compris entre 50 et 10 000 Hz. Ces mesures de la caractérisation dynamique du matériau sont effectuées sur viscoanalyseur, tel que par exemple un viscoanalyseur Metravib dans des conditions de mesures qui seront définies ultérieurement.
La technique de l'invention permet d'obtenir un vitrage de protection acoustique constitué d'un vitrage feuilleté dont le film intercalaire procure un amortissement des vibrations transmises notamment par la carrosserie en provenance du moteur, amortissement tel que le rayonnement des modes de vibration du vitrage soit tellement affaibli qu'il n'y ait plus de couplage avec les modes de vibration de l'habitacle et cela quelle que soit la vitesse de rotation du moteur.
Selon une variante préférée de l'invention, le vitrage feuilleté comporte deux verres d'épaisseur identique. Cette épaisseur commune pourra être égale à 2,2 mm. Ainsi, la technique de l'invention permet d'obtenir un vitrage de protection acoustique dont l'épaisseur totale est relativement faible.
Dans une autre variante de l'invention, le film intercalaire donnant des propriétés d'amortissement est associé à au moins un film de performances acoustiques banales. Ainsi, il est permis de substituer une partie de l'épaisseur d'un film acoustique cher, par un film "banal" et bon marché sans dégradation des propriétés acoustiques mais avec, par exemple, une sensible amélioration des propriétés de tenue mécanique et également toute la gamme des propriétés additionnelles que peut procurer un tel film :couleurs, anti-UV, diffusion de la lumière, etc...
Le film de performance acoustique améliorées est de préférence à base de plastifiants et de résines de polyvinylacétal.
De facon préférée, le vitrage feuilleté selon l'invention est utilisé pour l'affaiblissement acoustique des bruits d'origine solidienne.
Les vitrages selon l'invention présente l'avantage qu'une bonne isolation contre les bruits d'origine solidienne est obtenue ainsi qu'une bonne isolation contre les bruits d'origine aérodynamique et également contre les bruits extérieurs.
La caractérisation dynamique du film intercalaire est réalisée sur un viscoanalyseur du type viscoanalyseur Metravib, dans certaines conditions de mesures qui sont énoncées ci-après - sollicitation sinusoïdale, - éprouvette dite de double cisaillement constituée de deux parallélépipèdes rectangles de dimension
* épaisseur = 3,31 mm
* largeur = 10,38 mm
* hauteur = 6,44 mm - amplitude dynamique : + 5 mm autour de la position de repos, - domaine de fréquence : 5 à 700 Hz - domaine de température : - 20 à + 600C.
Le viscoanalyseur permet de soumettre un échantillon de matériau à des sollicitations de déformations dans des conditions précises de température et de fréquence, et ainsi d'obtenir et de traiter l'ensemble des grandeurs rhéologique caractérisant le matériau.
L'exploitation des données brutes des mesures de force, déplacement et déphasage, en fonction de la fréquence, à chaque température, permet notamment le calcul des grandeurs suivantes - composante élastique (ou module de cisaillement) G', - tangente de l'angle de perte (ou facteur de perte) tan8
Ainsi, on trace les courbes maîtresses de G' et de tan8 en fonction de la fréquence et pour différentes températures, en utilisant la loi d'équivalence fréquence/température.
L'exploitation de ces courbes maîtresses fait apparaître les zones de transition vitreuse. On calcule ainsi l'amortissement à la transition vitreuse.
En effet, c'est à la transition vitreuse que l'amortissement est le meilleur.
La technique selon l'invention propose un vitrage feuilleté pour véhicule comprenant un film intercalaire possédant un bon amortissement des bruits transmis par les solides. Cet amortissement peut aussi répondre aux critères d'isolement aux bruits aérodynamiques et aux bruits extérieurs. Ainsi, le vitrage selon l'invention permet d'obtenir une bonne protection acoustique générale.

Claims (9)

REVENDICATIONS
1. Vitrage de protection acoustique d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un vitrage feuilleté comprenant un film intercalaire possédant un facteur de perte tanb supérieur à 0,6 et un module de cisaillement G' inférieure à 2.107 N/cm2,.dans un domaine de température compris entre 10 et 600C et dans un domaine de fréquence compris entre 50 et 10 000 Hz.
2. Vitrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module de
6 7 2 cisaillement G' est compris entre 106 et 2.107 N/cm2.
3. Vitrage selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte deux verres d'épaisseur identique et égale à 2,2 mm.
4. Vitrage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit film intercalaire est associé à au moins un film de performances acoustiques banales.
5. Film destiné à servir d'intercalaire à un vitrage feuilleté de protection acoustique, caractérisé en ce qu'il possède un facteur de perte tan8 supérieur à 0,6 et un module de cisaillement G' inférieure à 2.107 N/cm2, dans un domaine de température compris entre 10 et 600C et dans un domaine de fréquence compris entre 50 et 10 000 Hz.
6. Film selon la revendication 5, caractérisé en ce que le module de
6 7 2 cisaillement G' est compris entre 1 o6 et 2.107 N/cm2.
7. Film selon les revendications 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il est associé à au moins un film de performances acoustiques banales.
8. Film selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'il est à base de plastifiants et de résines de polyvinylacétal.
9. Utilisation pour l'affaiblissement acoustique des bruits d'origine solidienne d'un vitrage feuilleté, caractérisé en ce que l'intercalaire du vitrage feuilleté possède un facteur de perte tan8 supérieur à 0,6 et un module de cisaillement G' inférieure à 2.107 N/cm2, dans un domaine de température compris entre 10 et 600C et dans un domaine de fréquence compris entre 50 et 10 000 Hz.
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